CN112823057B - 处理工艺流体以使不需要的生物体失活的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种使用紫外线处理工艺流体的系统和方法。该系统可以具有壁、入口管和至少一段刷子，该刷子配置为沿着壁的侧面洗刷流体，从而当流体膜沿着壁流动时在流体上产生将要暴露于紫外线的膜。该系统和方法可进一步利用至少一个通道来向壁提供流体。

Description

处理工艺流体以使不需要的生物体失活的系统和方法

发明背景

1.技术领域

本发明尤其涉及用于工艺流体的系统和方法。具体地，本发明涉及使工艺流体中不需要的生物体失活。

2.背景技术

一种使流体中的不需要的生物体灭活的方法是通过暴露于紫外线辐射(在本文中有时称为“UV光”)。由于暴露使细菌、病毒和其他微生物灭活，因此用UV光照射流体。然而，长时间暴露在UV光下会导致感官上和营养的降格。其他方法(例如热处理)也存在类似的问题，因为对流体的足够热量会破坏微生物，并且会破坏营养物质、本身的颜色和适宜的香味，这种破坏对于许多流体来说是不希望的。

对透明或轻质流体(例如，对UV波长的通过抵抗力较小的流体)的UV光处理可能是减少这些类型流体中的微生物的有效方法，因为UV光很容易穿透流体，极大地降低微生物的数量级而无需长时间暴露于UV光下。对不透明的和/或深色的流体更难进行有效的处理。传统的UV光处理仅能穿透这些深色流体的小部分。为了解决这个问题，采用最大程度的湍流和暴露以UV光以极大地降低微生物的数量级，与透明或轻质流体相似。在某些情况下，在极大地降低微生物的数量级之前，必须使深色流体暴露于紫外线下数千次。这导致流体在感官上和营养的明显降格。

此外，通常用一层如石英或(或具有类似性质的一种或多种材料)的材料来进行流体的UV光处理，该材料将紫外光从流体中分离。这通常会导致在使紫外线从流体分离的材料的表面上的矿物和生物膜沉积物，减少或阻挡紫外线穿透进入流体，致使UV光处理在某种程度上完全无效，具体取决于沉积物阻挡的紫外线的水平。这些沉积物也有可能阻塞流体流动，特别是在限制流体流动以增加湍流的地方，通常在恢复生产之前需要更换或清洁系统的整个部分。

因此，用处理系统来处理流体(尤其是那些不透明或不轻质的流体)将是一种改进，该处理系统导致流体中微生物的数量级极大地减少，而不会使流体在感官上和营养明显降格，也不会在系统中加剧对紫外线穿透流体的阻拦。

发明内容

本文描述了用于处理流体的系统和方法。在一个说明性的实施例中，该系统包括紫外光源和容器。

根据以下描述和所附权利要求书，本发明的优点和特征将变得更加充分明显，或者可以通过如下文所述的本发明的实践来得知。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的系统的纵向视图。

图2是根据本发明的实施例的系统的顶视图。

图3是根据本发明的实施例的系统的顶视、横截面视图。

图4是作为本文公开的系统的一部分的壁、通道和某根刷子的视图。

图5是作为本文公开的系统的一部分的一段刷子的视图。

图6是根据本发明的实施例的系统的视图。

图7是作为本文公开的系统的一部分的喷嘴的视图。

图8是根据本发明的实施例的UV冷却系统的视图。

图9是根据本发明的实施例的系统的视图。

图10是根据本发明的实施例的系统的视图。

图11是根据本发明的实施例的系统的视图。

具体实施方式

使用下文所述的紫外线来处理工艺流体的系统和方法，允许系统处理流体(包括深色流体)，其合意地极大地降低了微生物的数量级，并且流体在感官上和营养上几乎没有减少。

为了促进理解根据本发明的相关原理，现在将参考本文描述的实施例，并且将使用特定表述来描述它们。然而将理解的是，在此并不意于限制本发明的范围。本文示出的发明特征的任何变更和进一步修改，以及本文示出的发明原理的任何其他应用(相关领域的技术人员通常将想到并掌握它们)，应当被认为在所要求保护的发明的范围内。

在公开和描述本系统和方法之前，应当理解，本发明不限于本文公开的特定配置、处理步骤和材料，因为这些配置、处理步骤和材料可能会在一定程度上变化。还应理解，本文采用的术语仅用于描述的特定实施方案的目的，而并不意于限制本发明，因为本发明的范围将仅由所附权利要求书及其等同的事项限制。

必须注意，在本说明书和所附权利要求书中使用的单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数对象，除非上下文另有明确规定。

在描述和要求保护本发明时，将根据下面阐述的定义来使用以下术语。

如本文所使用的，术语“包括”、“具有”、“包含”、“其特征在于”及其语法上的等同形式是包括性或开放性的措辞，其不排除其他未叙述的要素或方法步骤。

如本文所使用的，短语“由...组成”及其语法上的等同形式不包括权利要求中未指定的任何要素、步骤或成分。

如本文中所使用的，短语“基本上由...组成”及其语法上的等同形式将权利要求的范围限制为指定的材料或步骤，以及不会实质性地影响所要求保护的公开内容的基本或新颖特征的特征。

术语“重量百分比”、“重量比例”和“重量％”均是指组分物质的浓度，即组分物质的重量除以组合物的重量乘以100。本文所指的重量百分比应认为包括1-2、2-3、1-3的范围以及其中所有的数值。因此，如果重量百分比为10，其可以包括数值7和13以及其间的所有数值。

本发明描述了使用紫外线(“UV”)光处理流体的系统和方法，该系统和方法减少了微生物，而不会显着降低流体的感官和营养特性。

本发明的组合物可用于各种性质的流体，包括透明、不透明或深色的流体，并且特别适用于几乎没有光通过的流体。在设想中的有营养液，例如补充剂、果汁、牛奶和其他用于人类或动物食用的流体。用于医学和/或美容的程序和实施的流体也可受益于本文公开的处理系统和方法。使用本文描述的系统和方法，可有益于处理期望保持由于长时间暴露于紫外光而易于破坏的感官和其他特性的任何流体，以及期望减少流体中微生物的存在的任何流体。

通常，本发明涉及使用UV光的流体处理，其导致极大地减少了流体中微生物的数量级，同时很大程度地保持了营养和感官特性，包括颜色、气味和感觉。这在许多情况下都是有益的，包括制作人类安全食用的流体，同时保持该流体的外观、感觉、味道、气味和营养特性。本文描述的方法和系统具有广泛的应用，因为它能够以暴露在UV光下的相对较低的水平有效地减少微生物的存在。

本发明克服了先前已有的处理流体的系统和方法的缺点，相对于现有方法，通过利用高湍流和低直径流体的组合，使用紫外线穿过产生的薄的流体膜或流，减少了流体在UV光下的总体过度处理。如本文所讨论的，对UV光的过度处理是部分流体重复暴露于紫外线辐射，这通常是由于紫外线辐射无法一次穿透流体的整个长度。另外，本文描述的系统和方法的某些实施例提供了一种系统，该系统处理彼此相对运动的两个表面之间的流体，这与传统的液压力相比而言，提供了更激进的湍流。这极大地提高了在即使深色的工艺流体中也实现极大地降低微生物的数量级的能力。某些实施例同时将UV光提供给流体的超过一侧上，因此极大地提高了在即使深色的工艺流体中实现极大地降低微生物的数量级的能力。

在某些实施例中，使用紫外光处理工艺流体的系统包括流体入口，该流体入口配置为向壁的内侧提供流体；以及湍流机构，其倚靠壁的内侧旋转，以在流体中产生薄膜和高湍流。湍流机构可以是当湍流机构沿着壁的内侧的长度移动时，能够在壁的内侧上产生膜的刷子、刮水器、第二壁、或者是其他等效机构。在某些实施例中，系统可进一步包括紫外光源。该系统可进一步配置为产生均匀的膜流体，该流体在流体沿着壁的内侧移动的大部分时间内对角地移动穿过壁的内侧。

在某些实施例中，使用紫外光处理工艺流体的系统包括具有内侧的壁、流体入口管、连接到流体入口管的至少一个通道(其配置成向壁的内侧提供流体)、至少一段平行于壁布置的刷子(其配置成洗刷壁的内侧)、和至少一个紫外灯(其配置成当流体向下流向壁的内侧时与流体进行视觉地接触)。至少一个通道中的每一个可与壁的内侧连通，以允许流体流动到壁的内侧上。至少一段刷子可配置为沿着壁的内侧移动，洗刷倚靠壁的内侧的流体，并且当流体沿至少一个通道向下流动时产生膜流体。在壁的内侧上的大部分流动时间内，一些系统还可以由流体形成均匀的膜。

在某些实施例中，使用紫外光处理工艺流体的系统包括至少两个圆柱体，一个圆柱体在另一个圆柱体的内部，使得圆柱体的壁之间存在间隙。可将这些圆柱体布置成允许流体在它们的壁之间的间隙中流动，并且这些圆柱体可配置为相对于彼此旋转。在某些实施例中，至少两个圆柱体将配置为包封工艺流体。

在某些实施例中，使用紫外线处理工艺流体的系统包括一组板，板配置成允许流体在其间流动，并且配置为当流体流动穿过系统并到这组板中的每个板上时，允许光立即穿透流体的两侧。

现在转到图1，为系统100提供壁102。入口管104可以向系统100提供流体。至少一个通道106可以连接到流体入口管104，并且可配置为向壁108的内侧提供流体。至少一段刷子110可以平行于壁102布置，且其可配置为洗刷壁108的内侧。至少一个紫外灯112可配置为当流体向下流向壁108的内侧时与流体进行视觉地接触。

在某些实施例中，壁102可以形成圆柱形。也可以使用其他形式。优选使用圆柱形，因为该形状可提高效率、产生更均匀的膜并减少飞溅。所有这些都可以改善系统，因为这可以更好地控制流体移动的位置，并更好地预测任何部分流体暴露于紫外线的时间。在某些实施例中，壁102可以是透明的。在某些实施例中，壁102可以由透明物质组成。在某些实施例中，壁102可以由玻璃、有机玻璃或透明塑料组成。这些材料有助于最小化或防止在壁108的内侧上形成矿物膜或生物膜。也可以使用其他材料，例如石英或由于紫外线在壁之前与流体相遇，因此将可能在壁108的内侧表面上形成的膜的效果降至最低。

仍然参考图1，可使用连接到电动机116的齿轮箱114，以使至少一段刷子110沿壁108的内侧移动。在某些实施例中，单独的电动机(未明确示出)可以执行该功能。在某些实施例中，五马力的电动机可以执行该功能，其可以具有7/1的齿轮比。在圆柱形的壁的情况下，刷子110可围绕壁108的内侧旋转。

在某些实施例中，圆柱形的壁的精度有助于控制在壁108的内侧上形成的流体膜。圆柱形的壁的半径可适用于约1/8英寸或更小。半径精度可能有助于产生一致的、均匀的流体膜厚度以及一致的湍流。

现在将仍然主要参考图1来描述某些实施例中包括的支撑结构。支撑结构可包括中心轴线118、底部组件120和具有衬套组件122的星形轮(spider)。通过螺栓地连接至底部组件120而将至少一段刷子110容纳在支撑结构上，底部组件120可连接至中心轴线118。星形轮和衬套组件122可类似地使至少一段刷子110稳定。在某些实施例中，可优选具有至少两段刷子110。在某些实施例中，可能优选的是，布置至少一段刷子110以关于中心轴线118平衡重量分布。在某些实施例中，可使用平衡物来平衡关于中心轴线的重量分布。电动机116可以使中心轴线118旋转，该中心轴线可以使刷子110围绕壁108的内侧旋转。衬套组件可包括块，/>块可在附接到空气导管124的不锈钢轨道上行驶。如相关领域的技术人员可以布置的，可以使用其它配置来使刷子110沿着壁108的内侧旋转。

在某些实施例中，至少一个通道106可以连接到用于至少一段刷子110的支撑结构，使得至少一个通道106可配置为允许流体在至少一段刷子110的前面流动，如图4中的通道106所示。至少一个通道106可以连接到中心轴线118，并且可配置为允许流体在至少两段刷子110的前面直接流动到壁108的内侧上。在某些实施例中，至少两个通道可能是优选的。通道的数量可以对应于刷子的数量。

现在回到图1，某些实施例可以包括槽126，槽126可配置为使来自流体入口管104的流体通向至少一个通道106。槽可以连接到中心轴线118，并且可以与至少一段刷子110一起旋转。在某些实施例中，槽可配置为与至少一段刷子110一起移动。

在某些实施例中，可使用一个以上的流体入口管104来引导进入系统100的流动。在某些实施例中，可能优选的是，系统具有四个或更多个通道以及四段或更多段刷子。可能更优选的是，在系统中具有至少十六个通道和至少十六段刷子。通过帮助使系统的壁的内侧上形成的流体膜的直径最小化，通道的数量和刷子的段数可以改善系统。可以根据流体膜暴露在紫外线下的时间来优化刷子的数量。系统的大小也可能是决定通道数量和刷子段数的因素，因为较大的系统可能会允许更多通道和刷子段数。在某些实施例中，刷子的段数可以比通道的数量多。在某些实施例中，当刷子沿着系统的壁的内侧转动时，通道和槽(如果使用的话)可以保持静止。由于根据本发明的教导，出于所使用流体的不同性质，不同的流体可能需要通道、刷子段数和旋转能力不同的配置。

如图2所示，至少一个通道206可配置为在沿系统200中的壁208的内侧的顶部彼此等距的固定位置。在某些实施例中，流体入口管204可中心定位，从而以相对相同的速率填充至少一个通道206。在某些实施例中，至少一个通道206可配置成与刷子一起旋转并且可以沿着中心轴线218彼此等距，使得各个通道206之间的角度约相同。类似地，当使用一段以上的刷子210时，这些刷子210也可以定位成彼此等距。

现在转到图3，可将紫外灯312布置在由壁302形成的圆柱体内。在某些实施例中，可使用一个以上的紫外灯。根据系统300的大小，使用十个以上的紫外灯312可能是有利的。甚至更有利的是，一些系统可以利用三十二个或更多个紫外灯312。在某些实施例中，紫外灯可既位于圆柱体内部又位于圆柱体外部，使流体暴露于来自圆柱体的内侧和外侧(未示出)的UV辐射。相关领域的技术人员将很容易得出特定的紫外灯，该紫外灯考虑到了输出功率、波长和其他相关因素。

在某些实施例中，紫外灯可以在华氏175至225度之间的温度下工作。可能优选的是，在约190至210华氏度的温度下操作。空气导管324可以有助于维持紫外灯的最佳温度。空气导管324可以额外地为壁302内部的紫外灯312提供结构支撑。如本领域中已知的，可以使用冷却紫外灯312的其他方法。某些实施例可以利用低压汞灯作为紫外灯。包含更多的灯可以改善系统的性能。

如图3中最佳所示，通过配置在壁302内部的第二壁328，可保护至少一个紫外灯312免受流体飞溅。第二壁可以是透明的，以允许紫外线穿过它并到达流体。第二壁328可进一步配置为当流体在壁302的内侧上形成膜时不与流体接触。

如图4中最佳所示，至少一段刷子110可配置为具有刷毛430。这些刷毛430可配置为倚靠壁102的内侧洗刷，沿着壁102的大部分内侧产生流体膜。在某些实施例中，当膜向下流向壁102的大部分内侧时，通过多段刷子110形成的流体的宽度可小于0.1毫米。在某些实施例中，可以成功地使用较大的宽度(例如0.1和1毫米之间)。在某些实施例中，更大的流体厚度(如3毫米或以上)可能是有用的。流体膜的宽度可以基于本发明中例示的不同配置而变化，并且还可以基于本发明实际使用的流体而变化。流体厚度是重要的，因为它影响着一次暴露多少流体在紫外线下。穿透区域是流体中的颜色和颗粒阻挡光线之前，暴露于紫外线的流体厚度的一部分，防止了生物体的失活。较暗或具有更多遮光粒子的流体通常具有较小的穿透区域，因为光不能穿透除流体厚度的最初(first)部分的地方。在处理期间，较薄的流体厚度允许渗透区域占流体厚度的较大部分。仅作为示例，如果流体的渗透区域为0.01毫米，则0.1毫米的膜厚度一次允许流体的10％暴露于UV光，而1毫米的膜厚则允许仅相同流体的1％暴露于UV光。此外，使用湍流来混合流体，使得当流体移动通过系统时，流体的新的部分暴露在光线下，因为当流体沿着壁102的内侧移动时，流体的不同部分将移动进入穿透区域。当流体的一部分再次暴露于UV光下时，会发生如前所述的流体的过度处理，其通常在已处理过的流体离开，然后重新进入渗透区时发生。当渗透区域占流体厚度的较大部分时，极大地减少了流体的过度处理。当在任何时候暴露于UV辐射的流体部分越大时，将流体的大部分或几乎所有部分暴露于紫外线辐射所需的湍流就越小，这减少了过程中再次暴露于UV辐射的流体的总量。减少的过度处理使得减少流体的感官上和营养的降格。当大部分流体在处理进程期间暴露于UV光下时，实现了微生物的数量级的极大减小。因此，系统在最大程度地减少流体的过度处理(通过在产生高水平的流体湍流同时，减小流体膜厚度)时，同时使大部分流体暴露于UV光。在某些实施例中，至少一段刷子110可包括在某些实施例中，可以使用其他材料，包括优选能够承受UV光而不会降解的材料。

如图5中所示，至少一段刷子110可进一步包括刷毛532。在某些实施例中，刷毛可配置为彼此间隔0.02至0.03英寸。在某些实施例中，刷毛的直径可能在0.015至0.030英寸之间。在某些实施例中，刷毛的长度可能在0.5至1.5英寸之间。还可优选具有约1英寸长的刷毛。进一步优选的是，刷毛的直径在约0.020至约0.028英寸之间。进一步优选的是，刷毛间隔约0.025英寸。

如图6所示，某些实施例可进一步包括至少一个喷嘴638。在某些实施例中，至少一个喷嘴638可配置为对湍流机构进行喷射。在某些实施例中，至少一个喷嘴638可配置为清洁至少一段刷子110。出于清洁目的，至少一个喷嘴638可进一步配置成将清洁流体喷射到湍流机构上。在某些实施例中，至少一个喷嘴638可配置为喷射至少一段刷子110，以清洁工艺流体留下的碎屑。

在某些实施例中，优选具有一个以上的喷嘴638。在某些实施例中，优选具有成组布置的喷嘴638。在某些实施例中，优选具有1至100个之间的喷嘴638。在某些实施例中，甚至更优选的是，具有5组至10组之间的喷嘴638。优选的喷嘴的数量可以根据流体性质和系统尺寸而变化。至少一个喷嘴638可配置为喷射至少一段刷子110的整个长度。

在某些实施例中，至少一个喷嘴638可配置为静止的，并且系统100可配置为使至少一段刷子110围绕中心轴线118旋转以进行清洁。在某些实施例中，至少一个喷嘴634和至少一个喷嘴634a可配置为旋转，以便于清洁系统600，包括壁108的内侧(如图1所示)和第二壁328(如图3所述)。在某些实施例中，可将至少一个喷嘴638和至少一段刷子110配置为在清洁期间保持静止。在某些实施例中，第二至少一个喷嘴634可配置为与至少一个喷嘴638协同使用。在某些实施例中，可以有静止的和旋转的喷嘴。

在某些实施例中，可将至少一个喷嘴638配置成放置成使得其向至少一段刷子110喷射。这可以从系统100中的外部或内部位置开始，包括在第二、内壁328上或在壁108的内侧上。如图6所示，驱动机构位于结构的底部。

第一端口636可允许清洁流体进入系统100。系统100可进一步包括连接至端口636的至少一个管道642和至少一个喷嘴638，使得系统100配置为允许清洁流体从入口636流动到至少一个喷嘴638。系统100可进一步包括第二端口640，第二端口640配置为在清洁期间允许流体移动通过系统100。

如图7所示，至少一个喷嘴可包括至少一组喷嘴744，其连接到至少一个管道642，并且可以将喷嘴放置在系统100中，使得其配置为以一定角度将清洁流体喷射到至少一段刷子110上。在某些实施例中，至少一组喷嘴的角度可以与壁成约45度。在某些实施例中，可以使用30度和60度之间的角度。在某些实施例中，至少一组喷嘴744中的一对喷嘴中的每个喷嘴可配置为彼此成约90度。在某些实施例中，至少一组喷嘴744之间的角度可以在50度至150度之间。在某些实施例中，至少一组喷嘴744可配置为喷射至少一段刷子110的两侧。

在某些实施例中，可从系统移除至少一个喷嘴638、至少一个管道642、入口636、至少一个喷嘴634和至少一个喷嘴634a。在某些实施例中，在工艺流体处理期间，至少一个喷嘴638、至少一个管道642、入口636、至少一个喷嘴634和至少一个喷嘴634a保持在原位。

现在参考图8，紫外灯812可以被冷却液846包围。可通过外壳(enclosure)848围绕紫外灯812包封冷却液846。外壳848可以由石英、或其他能够允许紫外线通过的同时还保持冷却液846的物质制成。在某些实施例中，通过冷却入口850、冷却出口852和冷却紫外灯，外壳848允许冷却液流入和流出系统。在某些实施例中，冷却液846可以是水、去离子水、油、溶剂或不会在紫外灯812上留下沉积物并允许紫外线穿过的其他材料。在某些实施例中，与空气相比，冷却液是优选的，因为当冷却液经过紫外灯812时，冷却液还将颗粒或灰尘从紫外灯812去除，从而最大限度地将紫外线保持存在于系统100中。

现在参考图9，在某些实施例中，系统900可以包括外圆柱体954和内圆柱体956。外圆柱体954和内圆柱体956可配置为相对于彼此旋转，使得位于它们之间的流体被包封且非常薄。在某些实施例中，圆柱体954和956可配置为产生厚度为约0.010英寸至约大于1.0英寸之间的工艺流体。取决于工艺流体中的明暗度和可能的紫外线的渗透，可优选在该范围内的不同厚度。在某些实施例中，一个圆柱体可配置为静止的，而另一个则配置为旋转。该旋转将产生非常湍急的流体，并使其极大地、快速地暴露在至少一个紫外灯912下。至少一个紫外灯912可以位于内圆柱体956的内部。在某些实施例中，至少一个紫外灯912可以在外圆柱体954的外部。在某些实施例中，至少一个紫外灯912可以既在内圆柱体956的内部又在外圆柱体954的外部。

内圆柱体956和外圆柱体954可以由允许大部分紫外线穿过的材料制成。这种材料可能包括石英、和最低限度地阻挡紫外线的等效材料。

系统900可进一步包括流体入口管904，该流体入口管904配置为允许流体进入内圆柱体956和外圆柱体954之间的空间。该系统可能也具有出口940。

在某些实施例中，内圆柱体956和外圆柱体954的表面可以是光滑的。在某些实施例中，内圆柱体956和外圆柱体954的表面可以是粗糙的，以增加工艺流体中的湍流。

圆柱体相对于彼此的旋转速度可以根据工艺流体的性质变化，该性质包括当工艺流体在圆柱体之间行进时的性质，例如黏性和流体厚度。在某些实施例中，旋转速度可以优选在每秒约5至50英尺之间。

涉及封闭系统的实施例可具有使工艺流体不暴露于空气中的优点，从而避免了空气传播的污染物以及工艺流体的氧化。具有高湍流和薄膜的实施例提供了非常好的紫外线照射下的暴露，甚至对于不允许大量光线照射的深色流体也是如此。

如图10所示，某些实施例可以包括板1058的系统，板1058配置为重叠(如所示出的)，使得当工艺流体流过系统1000时，板之间的空间形成流体流动通道1060，该流体流动通道1060配置为使工艺流体在所形成的流体流动的任一侧上暴露于紫外灯1012。这样可以进一步配置成使得成组的紫外灯1012可以与成组的板1058交错。板1058可以成对地布置。这些对能够形成流体流动通道1060，如所示出的那样。来自紫外灯1012中的每个的紫外光可以穿透每一对板1058的两侧。入口1004可配置为允许工艺流体进入系统1000。出口1040可配置为允许工艺流体离开系统1000。在某些实施例中，可以以串联连贯的方式布置板1058，使得板1058配置为使流体从第一板的顶部流到第一板的底部，转向至少第二板的顶部。在某些实施例中，可使用平行的流体流动，使得系统配置成使多个板在向下方向上和多个板在向上方向上都有流体流动。根据工艺流体的特性(包括黏度、浊度和所需的紫外线暴露停留时间)，优选实施例可以在配置、大小和流动长度之间变化。

具有板的系统的优点包括易于清洁和之前已解释过的优点。这样的系统不包括在流体流动期间运动的部件，因此维护成本较低。这样的系统可能还具有以下优点：包括由于重叠的流体流动，相对于流体流动通道的长度而言，具有较小的占地面积(footprint)，从而也降低了成本。

如图11所示，板1158可进一步包括垫片物料，该垫片物料延伸到板中并配置为延长了工艺流体行进的路径，从而减小了流动速率并增加了停留时间。可以针对工艺流体的性质(包括黏度、浊度和所需的紫外线暴露停留时间)来优化具有垫片1162的实施例。板1158可以具有至少两个端口1164a和1164b，流体可以在此进入和离开。根据期望的流体流动，这些端口可以用作入口或出口。

垫片厚度1166可配置为确定当工艺流体流过系统1000时的厚度。在某些实施例中，垫片厚度1166可以在约0.010英寸与约大于1.0英寸之间。这种优选的厚度可根据工艺流体特性(包括黏度和浊度)而变化。

还公开了一种使用紫外线处理工艺流体的方法。该方法可以包括以下步骤：设置具有内侧的壁；通过连接到至少一个通道的入口管，向壁的内侧提供流体；用至少一段刷子倚靠壁的内侧洗刷流体，以沿壁的内侧产生流体膜；并在壁附近设置至少一个紫外灯，使得该紫外灯配置为当倚靠壁的内侧洗刷流体时与流体视觉地接触，其中至少一个通道配置为向壁的内侧提供流体，使得流体向下流动到壁的内侧，并且其中将至少一段刷子布置为平行于壁的纵向侧。该方法可进一步包括使用电动机以沿着壁的内侧移动至少一段刷子。

在某些实施例中，步骤可以包括沿着刷子之前的壁移动至少一个通道的步骤，使得在至少一段刷子的前面，提供流体到壁的内侧。某些实施例可进一步包括通过槽为至少一个通道提供流体的步骤，该槽配置成收集来自入口管的流体。槽可配置为与至少一段刷子一起移动，或者可配置为像壁一样保持静止。在某些实施例中，可以使用至少两个通道，并且可将其配置成沿着内壁的上部彼此等距。至少一个通道可以与至少一段刷子一起移动，或者可以与壁一起保持静止。

在某些实施例中，在流体在壁的内侧上的大部分时间内，流体膜是均匀的。根据该方法产生的流体膜的宽度可以小于0.1毫米。

在某些实施例中，通过第二壁，可保护至少一个紫外灯免受流体影响。壁和第二壁可由透明物质组成。

在某些实施例中，壁可以形成圆柱体。在这些实施例中，至少一个紫外灯可布置在圆柱体内部。该方法可进一步包括当壁形成圆柱体时，使用电动机使至少一段刷子沿着壁的内侧旋转。至少一段刷子可以附接到中心轴线，通过电动机使中心轴线旋转。

在某些实施例中，至少一段刷子包括至少两段刷子，并且在某些情况下，至少两段刷子可以沿着壁的内侧彼此等距地设置。至少一段刷子可进一步包括刷毛。在某些实施例中，刷毛可配置为直径在0.015至0.030英寸之间，且彼此的间隔在0.020至0.030英寸之间。

鉴于前述内容，描述了利用旋转的刷子，使用紫外光处理工艺流体的系统和方法。这些旋转的刷子产生更多的湍流、更多的处理表面区域和更均匀的薄膜。本文还提供了产生非常薄的流体膜的方法和系统，其可用于使流体中微生物的数量级极大减小的过度处理最小化，尤其是深色流体和不允许大量光传输通过的流体。

鉴于前述内容，将理解的是，通过该方法可以使用系统的特征和描述，反之亦然。本发明不应解释为受到仅描述为系统或方法的特征的限制，而是可以在可行时互换。

在前面的详细描述中，出于简化本发明的目的，在单个实施例中将本发明的各种特征组合在一起。本发明的方法不应被解释为反映了以下意图：与各个权利要求中明确叙述的特征相比，要求保护的发明需要更多特征。准确地说，如所附权利要求所反映的，其中的发明方面少于任何单个前述公开的实施例的所有特征。因此，通过引用将所附权利要求由此结合到该详细的说明书中，每个权利要求独立地作为本发明的单独实施例。

应当理解，上述布置仅是本发明的原理的阐述性的应用。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以设想出许多修改和替代布置，并且所附权利要求旨在覆盖这些修改和布置。因此，尽管已经在附图中示出了本发明并且在上面详细且详细地描述了本发明，但是对于本领域的普通技术人员显而易见的是，在不脱离本文阐述的原理和概念的情况下，可以进行许多修改，包括但不限于数量、比例、材料以及制造和使用方式的变化。

另外的说明书支撑

实施例1。一种使用紫外线处理工艺流体的系统，其包括：

流体入口，其配置为向系统提供流体；

湍流机构，其配置为产生薄的流体厚度；和

紫外灯。

实施例2。实施例1的系统，其中湍流机构可包括至少两个板。

实施例3。实施例2的系统，其中至少两个板可配置为产生紫外线范围内的电磁信号。

实施例4。一种使用紫外线处理工艺流体的系统，其包括：

流体入口，其配置为向壁的内侧提供流体；和

湍流机构，其配置为沿壁的内侧旋转；其中，湍流机构配置为沿着壁的内侧产生薄的流体膜。

实施例5。实施例4的系统，其中湍流机构进一步配置为在流体中产生高湍流。

实施例6。实施例4的系统，其中湍流机构可以包括以下各项中的至少一项：刷子、刮水器和第二壁。

实施例7。实施例4的系统，其中该系统还包括紫外线光源。

实施例8。实施例4的系统，其中该系统进一步配置为产生均匀的流体膜，该流体膜在流体沿着壁的内侧移动的大部分时间内对角地移动穿过壁的内侧。

实施例9。一种使用紫外线处理工艺流体的系统，其包括：

壁，其具有内侧；

流体入口管；

至少一个通道，其连接到流体入口管并且配置为向壁的内侧提供流体；

至少一段刷子，其平行于壁布置并且配置为洗刷壁的内侧；

至少一个紫外灯，其配置为当流体向下流向壁的内侧时与流体视觉接触；

其中至少一个通道中的每一个与壁的内侧连通，以允许流体流到壁的内侧上；并且，

其中至少一段刷子配置为沿着壁的内侧移动，洗刷倚靠壁的内侧的流体，并且当流体向下流向至少一个通道时产生膜流体。

实施例10。实施例9的系统，其中在流体在壁的内侧上的大部分时间内，流体形成均匀的流体膜。

实施例11。实施例9的系统，其中壁形成圆柱体。

实施例12。实施例9的系统，其中壁由透明物质组成。

实施例13。实施例9的系统，其中壁由玻璃、有机玻璃或透明塑料组成。

实施例14。实施例10的系统，其中当膜向下流向壁的内侧的大部分时，膜的宽度可小于0.1毫米。

实施例15。实施例9的系统，还包括配置成使至少一段刷子移动的电动机。

实施例16。实施例12的系统，其中至少一段刷子围绕壁的内侧旋转。

实施例17。实施例12的系统，其中至少一个紫外灯位于壁形成的圆柱体的内部。

实施例18。实施例17的系统，其中通过配置在壁的内部的第二壁，保护至少一个紫外灯免受流体飞溅。

实施例19。实施例9的系统，其中至少一个通道连接到用于至少一段刷子的支撑结构，使得至少一个通道配置为允许流体在至少一段刷子的前面流动。

实施例20。实施例12的系统，其中至少一段刷子包括彼此等距布置的至少两段刷子。

实施例21。实施例20的系统，其中至少两段刷子连接至中心轴线，通过电动机使中心轴线旋转。

实施例22。实施例21的系统，其中至少一个通道连接到中心轴线，并且配置为允许流体在至少两段刷子的每一个的前面直接流动到壁的内侧上。

实施例23。实施例9的系统，还包括槽，槽配置为将来自流体入口管的流体流动连通到至少一个通道。

实施例24。实施例17的系统，其中槽配置为与至少一段刷子一起移动。

实施例25。实施例9的系统，其中至少一个通道配置为处于沿壁的内侧的顶部而彼此等距的固定位置。

实施例26。实施例9的系统，其中至少一段刷子包括聚四氟乙烯。

实施例27。实施例9的系统，其中至少一段刷子还包括多根刷毛。

实施例28。实施例27的系统，其中刷毛可配置为彼此间隔0.02至0.03英寸。

实施例29。实施例27的系统，其中刷毛可配置为直径在0.015至0.03英寸之间。

实施例30。一种使用紫外线处理工艺流体的方法，其包括：

设置壁，其具有内侧；

通过连接到至少一个通道的入口管，向壁的内侧提供流体；

用至少一段刷子倚靠壁的内侧洗刷流体，以沿壁的内侧产生流体膜；

在壁附近提供至少一个紫外灯，使得该紫外灯配置为当倚靠壁的内侧洗刷流体时与流体视觉接触；

其中至少一个通道配置为向壁的内侧提供流体，使得流体向下流向壁的内侧；并且，

其中将至少一段刷子布置为平行于壁的纵向侧。

实施例31。实施例30的方法，其中在流体在壁的内侧上的大部分时间内，流体膜是均匀的。

实施例32。实施例30的方法，其中壁形成圆柱体。

实施例33。实施例30的方法，其中壁由透明物质组成。

实施例34。实施例32的方法，其中流体膜的宽度小于0.1毫米。

实施例35。实施例30的方法，该方法进一步包括用电动机使至少一段刷子沿着壁的内侧移动。

实施例36。实施例32的方法，其中至少一个紫外灯位于圆柱体的内部。

实施例37。实施例30的方法，其中通过第二壁，保护至少一个紫外灯免受流体影响。

实施例38。实施例32的方法，该方法进一步包括用电动机使至少一段刷子沿着壁的内侧旋转。

实施例39。实施例38的方法，其中至少一段刷子连接至中心轴线，通过电动机使中心轴线旋转。

实施例40。实施例30的方法，该方法还包括沿着壁移动刷子前面的至少一个通道，以提供流体到至少一段刷子的前面的壁的内侧。

实施例41。实施例40的方法，进一步包括通过配置为从入口管收集流体的槽，提供流体给至少一个通道。

实施例42。实施例41的方法，其中槽配置为与至少一段刷子一起移动。

实施例43。实施例30的方法，其中至少一段刷子包括至少两段刷子。

实施例44。实施例43的方法，其中至少两段刷子沿着壁的内侧彼此等距地设置。

实施例45。实施例30的方法，其中至少一个通道配置为沿壁的内侧的上部而彼此等距。

实施例46。实施例30的方法，其中至少一段刷子还包括刷毛。

实施例47。实施例43的方法，其中刷毛可配置为直径在0.015至0.030英寸之间，且彼此的间隔在0.020至0.030英寸之间。

Claims (62)

1.一种使用紫外光处理工艺流体的系统，其包括：

壁，其具有内侧；

流体入口管；

至少一个通道，其连接到流体入口管并且配置为向壁的内侧提供流体；

至少一段刷子，其平行于壁布置并且配置为洗刷壁的内侧；

至少一个紫外灯，其配置为当流体向下流向壁的内侧时使流体暴露于至少一个紫外灯发出的紫外光；

其中至少一个通道中的每一个与壁的内侧连通，以允许流体流到壁的内侧上；并且，

其中至少一段刷子配置为沿着壁的内侧移动，洗刷倚靠壁的内侧的流体，并且当流体向下流向至少一个通道时产生流体膜，

其中产生的薄的流体膜的厚度小于刷子的长度，其中所述薄的流体膜的厚度不超过1mm。

2.根据权利要求1所述的系统，其中在流体在壁的内侧上时，流体形成均匀的流体膜。

3.根据权利要求1所述的系统，其中壁形成圆柱体。

4.根据权利要求3所述的系统，其中壁由透明物质组成。

5.根据权利要求1所述的系统，其中壁由玻璃或透明塑料组成。

6.根据权利要求2所述的系统，其中当膜向下流向壁的内侧时，膜的厚度小于0.1毫米。

7.根据权利要求1所述的系统，还包括配置成使至少一段刷子移动的电动机。

8.根据权利要求4所述的系统，其中至少一段刷子围绕壁的内侧旋转。

9.根据权利要求4所述的系统，其中至少一个紫外灯位于壁形成的圆柱体的内部。

10.根据权利要求9所述的系统，其中通过配置在壁的内部的第二壁，保护至少一个紫外灯免受流体飞溅。

11.根据权利要求1所述的系统，其中至少一个通道连接到用于至少一段刷子的支撑结构，使得至少一个通道配置为允许流体在至少一段刷子的前面流动。

12.根据权利要求4所述的系统，其中至少一段刷子包括彼此等距布置的至少两段刷子。

13.根据权利要求12所述的系统，还包括支撑结构，所述支撑结构包括中心轴线、底部组件和具有衬套组件的星形轮，其中至少两段刷子连接至底部组件，底部组件连接至中心轴线，通过电动机使中心轴线旋转。

14.根据权利要求13所述的系统，其中至少一个通道连接到中心轴线，并且配置为允许流体在至少两段刷子的每一个的前面直接流动到壁的内侧上。

15.根据权利要求1所述的系统，还包括槽，所述槽配置为将来自流体入口管的流体流动连通到至少一个通道。

16.根据权利要求15所述的系统，其中槽配置为与至少一段刷子一起移动。

17.根据权利要求1所述的系统，其中至少一个通道配置为处于沿壁的内侧的顶部而彼此等距的固定位置。

18.根据权利要求1所述的系统，其中至少一段刷子由聚四氟乙烯制成。

19.根据权利要求1所述的系统，其中至少一段刷子还包括多根刷毛。

20.根据权利要求19所述的系统，其中刷毛配置为彼此的间隔在0.02至0.03英寸之间。

21.根据权利要求19所述的系统，其中刷毛的直径在0.015至0.03英寸之间。

22.一种使用紫外光处理工艺流体的方法，其包括：

设置壁，其具有内侧；

通过连接到至少一个通道的入口管，向壁的内侧提供流体；

用至少一段刷子倚靠壁的内侧洗刷流体，以沿壁的内侧产生流体膜；

在壁附近提供至少一个紫外灯，所述紫外灯配置为当倚靠壁的内侧洗刷流体时使流体暴露于至少一个紫外灯发出的紫外光；

其中至少一个通道配置为向壁的内侧提供流体，使得流体向下流向壁的内侧；并且，

其中将至少一段刷子布置为平行于壁的纵向侧；

其中产生的薄的流体膜的厚度小于刷子的长度，其中所述薄的流体膜的厚度不超过1mm。

23.根据权利要求22所述的方法，其中在流体在壁的内侧上时，流体膜是均匀的。

24.根据权利要求22所述的方法，其中壁形成圆柱体。

25.根据权利要求22所述的方法，其中壁由透明物质组成。

26.根据权利要求24所述的方法，其中流体膜的厚度小于0.1毫米。

27.根据权利要求22所述的方法，所述方法进一步包括用电动机使至少一段刷子沿着壁的内侧移动。

28.根据权利要求24所述的方法，其中至少一个紫外灯位于圆柱体的内部。

29.根据权利要求22所述的方法，其中通过设置在所述壁内部的第二壁，保护至少一个紫外灯免受流体影响。

30.根据权利要求24所述的方法，所述方法进一步包括用电动机使至少一段刷子沿着壁的内侧旋转。

31.根据权利要求30所述的方法，还包括提供支撑结构，所述支撑结构包括中心轴线、底部组件和具有衬套组件的星形轮，其中至少一段刷子连接至底部组件，底部组件连接至中心轴线，通过电动机使中心轴线旋转。

32.根据权利要求22所述的方法，所述方法还包括沿着刷子前面的壁移动至少一个通道，以提供流体到至少一段刷子前面的壁的内侧。

33.根据权利要求32所述的方法，进一步包括通过配置为从入口管收集流体的槽，提供流体给至少一个通道。

34.根据权利要求33所述的方法，其中槽配置为与至少一段刷子一起移动。

35.根据权利要求22所述的方法，其中至少一段刷子包括至少两段刷子。

36.根据权利要求35所述的方法，其中所述至少两段刷子沿着壁的内侧彼此等距地设置。

37.根据权利要求22所述的方法，其中至少一个通道配置为沿壁的内侧的上部而彼此等距。

38.根据权利要求22所述的方法，其中至少一段刷子还包括刷毛。

39.根据权利要求38所述的方法，其中刷毛配置为直径在0.015至0.030英寸之间，且彼此的间隔在0.020至0.030英寸之间。

40.一种使用紫外光处理工艺流体的系统，其包括：

壁，其具有内侧；

流体入口管；

至少一个通道，其连接到所述流体入口管，并且配置为向壁的内侧提供流体；

至少一段刷子，其平行于所述壁定位，并且配置为洗刷壁的内侧；

至少一个紫外灯，其配置为当流体向下流向壁的内侧时，使流体暴露于至少一个紫外灯发出的紫外光；

至少一个喷嘴，

其中至少一个通道中的每一个与壁的内侧连通，以允许流体在壁的内侧上流动；

其中至少一段刷子配置为沿壁的内侧移动，当流体在至少一个通道下方流动时倚靠壁的内侧洗刷流体并且产生流体膜；并且

其中至少一个喷嘴配置为清洁来自所述系统的碎屑，

其中产生的薄的流体膜的厚度小于刷子的长度，其中所述薄的流体膜的厚度不超过1mm。

41.根据权利要求40所述的系统，其中至少一个喷嘴包括至少一组喷嘴。

42.根据权利要求40所述的系统，其中至少一个喷嘴配置为喷射至少一段刷子的整个长度。

43.根据权利要求40所述的系统，其中至少一个喷嘴配置为清洁流体留下的碎屑。

44.根据权利要求40所述的系统，其中至少一个喷嘴包括5组至10组之间的喷嘴。

45.根据权利要求40所述的系统，其中所述系统配置为使至少一段刷子围绕系统的中心轴线旋转，以便于清洁来自至少一段刷子的碎屑。

46.根据权利要求45所述的系统，其中至少一个喷嘴配置为当至少一段刷子旋转时保持静止，以便于清洁来自至少一段刷子的碎屑。

47.根据权利要求40所述的系统，所述系统还包括第二至少一个喷嘴，所述第二至少一个喷嘴配置为与所述至少一个喷嘴协同使用。

48.根据权利要求47所述的系统，其中至少一个喷嘴配置为保持静止，并且所述第二至少一个喷嘴配置为在系统内旋转。

49.根据权利要求40所述的系统，其中至少一个喷嘴配置为喷射来自壁的内侧的至少一段刷子。

50.根据权利要求40所述的系统，其中至少一个紫外灯配置为位于设置在所述壁内部的第二内壁的后面，并且其中至少一个喷嘴在第二内壁上且配置为喷射至少一段刷子。

51.根据权利要求40所述的系统，所述系统还包括第一端口和至少一个管道，所述第一端口配置为允许清洁流体进入系统，所述管道连接到所述第一端口，使得所述系统配置为允许清洁流体从所述第一端口流动到至少一个喷嘴。

52.根据权利要求41所述的系统，其中至少一组喷嘴放置在壁的内侧上且与壁的内侧成30度和60度之间的角度。

53.根据权利要求52所述的系统，其中至少一组喷嘴中的每一个放置成使得其配置为与另一个成50度和150度之间的角度。

54.根据权利要求51所述的系统，其中至少一个喷嘴、第一端口和至少一个管道配置为能够从系统中移除，使得至少一个喷嘴、第一端口和至少一个管道在对系统进行清洁期间存在，而在系统进行流体处理时不在系统中。

55.根据权利要求51所述的系统，其中在清洁期间以及在系统处理流体期间，至少一个喷嘴、第一端口和至少一个管道配置为保持在系统中。

56.根据权利要求40所述的系统，还包括能够包封至少一个紫外灯的外壳，所述外壳配置为允许冷却液包围至少一个紫外灯。

57.根据权利要求56所述的系统，其中所述外壳允许冷却液流入和流出所述系统，以给至少一个紫外灯提供一致的冷却。

58.根据权利要求56所述的系统，其中冷却液包括允许紫外光穿过的流体。

59.根据权利要求56所述的系统，其中冷却液是水和油中的至少一种。

60.根据权利要求56所述的系统，其中外壳在保持冷却液时允许紫外光穿过。

61.根据权利要求56所述的系统，其中外壳包括石英和中的至少一种。

62.根据权利要求56所述的系统，其中冷却液进一步配置为去除来自至少一个紫外灯的颗粒。