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Die
Erfindung betrifft Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung von
Flüssigkeiten im gepulsten elektrischen Feld, insbesondere
zur kontinuierlichen Behandlung von Flüssigkeiten, bzw.
flüssiger und pumpbarer Medien, die insbesondere Nahrungsmittel
sind. Pumpbare Medien, die mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren behandelt werden können, können stückige
Bestandteile aufweisen, da diese mit dem Verfahren ebenfalls aufgeschlossen
werden, bzw. deren Keimgehalt ebenfalls reduziert wird. Das gepulste
elektrische Feld wird zwischen Elektroden erzeugt, zwischen denen
die Flüssigkeit geführt wird, so dass bei Strömung
der Flüssigkeit durch das elektrische Feld eine kontinuierliche
Behandlung erreicht wird.
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Die
Erfindung stellt eine Vorrichtung mit einer Elektrodenanordnung
bereit, mit der die Hochspannungsimpulsbehandlung von Flüssigkeiten
kontinuierlich durchgeführt werden kann, und die Verwendung
der Vorrichtung in einem Verfahren zur Hochspannungsimpulsbehandlung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere
zum Aufbringen starker elektrischer Felder bei kurzer Dauer, beispielsweise durch
Beaufschlagung der Elektroden in der Vorrichtung mit Impulsleistungen
von ca. 3 bis 10 MW, insbesondere 5 MW, bei einer Impulsdauer von
10 bis 30 μs, insbesondere 20 μs, bei einer Zeit von
3.000 des 5.000 μs zwischen den Impulsen, insbesondere
4.000 μs, bzw. eine mittlere Leistung von ca. 15 bis 50
kW, insbesondere 25 kW.
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Die
Hochspannungsimpulsbehandlung, auch Elektroporation genannt, dient
unter anderem zur Entkeimung und/oder zum Zellaufschluss bei Lebensmitteln,
Medikamenten, Abwässern, Substraten und Futtermitteln,
da sie bei biologischen Zellen zur Perforation der Zellwand führt,
und daher zum zumindest teilweisen Aufschluss und/oder zur Verringerung der
Keimbelastung bzw. zur Entkeimung. Die besondere Elektrodengestalt
der erfindungsgemäßen Vorrichtung erlaubt wegen
der Gleichmäßigkeit des erzeugten elektrischen
Feldes ein gleichmäßiges Behandlungsverfahren,
und bevorzugt ein Verfahren mit geringerem Energieaufwand für
das elektrische Feld, als bekannte Elektrodenanordnungen. Für
den Aufschluß bzw. die Entkeimung von Lebensmitteln sind z.
B. Feldstärken von 15–20 kV/cm geeignet.
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Stand der Technik
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Die
WO 2005/093037 A1 beschreibt
eine Vorrichtung zur Extraktion von Weintrauben, bei der Elektroden
bündig in die Oberfläche eines Rohres eingelassen
sind, um bei Anlegen von Hochspannungsimpulsen zwischen sich ein
elektrisches Feld in dem vorbeiströmenden Medium zu erzeugen.
Die Elektroden können stiftförmig radial in das
Rohr ragen oder ringförmig sein und beabstandet koaxial zum
Rohr angeordnet sein.
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Die
DE 60933273 T2 zeigt
eine Vorrichtung zur Hochspannungsimpulsbehandlung, bei der eine erste
rohrförmige Elektrode um eine beabstandete koaxiale zweite
Elektrode angeordnet ist, so dass die Elektroden zwischen sich einen
Strömungskanal mit ringförmigem Querschnitt bilden.
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Die
EP 1123662 B1 beschreibt
eine Vorrichtung zur Hochspannungsimpulsbehandlung, bei der die
Elektroden in einer Behandlungskammer so angeordnet sein sollen,
dass die Feldlinien des von den Elektroden erzeugten elektrischen
Feldes parallel zueinander verlaufen, und die Potenzialsteuerung
so konzipiert sein soll, dass Stärke und Richtung der elektrischen
Feldes in der effektiven Strömungsfläche konstant
sind. Die Behandlungskammer kann ein rechteckiges Gehäuse
ein, in dem die Elektroden beabstandet parallel zueinander angeordnet
sind. Alternativ können Elektroden in der Innenwand eines Rohrs
parallel zur Längsachse eingelassen sein.
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Bei
der koaxialen Anordnung von Elektroden ist das Hochspannungsfeld
nicht homogen verteilt, sodass es Bereiche im ringförmigen
Zwischenraum gibt, der von den Elektroden gebildet wird, in dem
das zu behandelnde Medium eine signifikant reduzierte maximale Feldstärke
erfährt.
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Daher
ist bei bekannten Vorrichtungen zur Hochspannungsimpulsbehandlung
nachteilig, dass zwischen den Elektroden Isoliermaterial angeordnet ist,
das bei einem Spannungsüberschlag zwischen den Elektroden
verändert werden kann, und diese Veränderungen
anschließend einen Spannungsüberschlag an derselben
Stelle erleichtern.
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Lelieveld
et al. (Food preservation by pulsed electric fields, CRC Press,
S. 73, (2007)) zeigen schematisch die koaxiale Anordnung
zweier Elektroden und die Anordnung zweier plattenförmiger
Elektroden senkrecht zur Längsachse eines Rohrs.
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Bei
Anordnung von Elektroden in einem Abstand parallel zur Hauptströmungsrichtung,
wie dies bei koaxialen Elektroden üblich ist, ist insbesondere problematisch,
dass Isolationsmaterial zwischen den Elektroden angeordnet sein
muss, beispielsweise als Bestandteil der Behandlungszelle. Denn
das Isolationsmaterial ist dem Hochspannungsfeld ausgesetzt und
wird z. B. bei Inhomogenitäten des flüssigen Mediums,
beispielsweise bei eingeschlossenen Luftblasen, durch Spannungsüberschläge
geschädigt.
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Aufgabe der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine alternative Vorrichtung und ein
mit der Vorrichtung durchzuführendes Verfahren zu Hochspannungsimpulsbehandlung
mit alternativem Aufbau bereitzustellen.
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Allgemeine Beschreibung der Erfindung
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Die
Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen der Ansprüche
und stellt insbesondere eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung
flüssiger Medien durch Hochspannungsimpulsentladung bereit,
die zumindest eine erste und zumindest eine zweite mit einem Hochspannungsimpulserzeuger elektrisch
verbundene Elektrode aufweist, deren Elektrodenflächen
zueinander parallel und beabstandet sind, und vorzugsweise beide
plan, alternativ kalottenförmig gewölbt sind.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das zu behandelnde
flüssige Medium durch eine erste Öffnung in den
Zwischenraum zwischen den einander gegenüberliegenden Elektrodenflächen
zugeführt oder daraus abgeführt werden kann, wobei
die Öffnung in einer der Elektrodenflächen angeordnet
ist, vorzugsweise zentral, wobei die Elektrodenflächen
um die Öffnung rotationssymmetrisch sind. Diese Öffnung
kann durch eine oder mehrere Ausnehmungen in der ersten Elektrodenfläche gebildet
sein. Vorzugsweise ist die gegenüberliegende zweite Elektrodenfläche
geschlossen, wobei deren Abschnitt gegenüber der Öffnung
alternativ zu einer elektrisch leitenden Elektrodenfläche
aus Isoliermaterial bestehen kann. Bei Anlegen von Hochspannungsimpulsen
wird in dem Zwischenraum, der von der ersten Elektrodenfläche
und der beabstandeten zweiten Elektrodenfläche begrenzt
wird, das elektrische Feld zur Behandlung des Mediums erzeugt.
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Die
erste und zweite Elektrode können von einem nicht leitenden
Gehäuse umfasst sein. Vorzugsweise sind die erste und zweite
Elektrodenfläche vom Gehäuse beabstandet, z. B.
indem die Elektroden jeweils über die Innenwandung eines
Gehäuses hervorstehen. Elektroden sind für die
Zwecke der Erfindung elektrisch leitfähig und bestehen
aus elektrisch leitfähigem Material, z. B. Metall oder
Graphit.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung erreicht durch eine Öffnung
zum Durchtritt von Medium innerhalb einer der Elektrodenflächen
eine gleichmäßige Strömung des Mediums
durch das elektrische Feld, das zwischen den beabstandeten parallelen
Elektrodenflächen erzeugt werden kann. Durch Anordnung einer Öffnung
zum Durchtritt von Medium in der ersten Elektrodenfläche
ist kein Isoliermaterial zwischen oder angrenzend an den Zwischenraum
zwischen den Elektrodenflächen vorhanden und die Elektrodenflächen
können vom Gehäuse beabstandet sein, z. B. durch
einen Elektrodenabschnitt, der durch die Wandung des Gehäuses
ragt. Daher ermöglicht die erfindungsgemäße
Vorrichtung einerseits die Erzeugung eines gleichmäßigen
Hochspannungsfeldes zwischen den beabstandeten parallelen Elektrodenflächen,
andererseits wird wegen der Abwesenheit von dielektrischem Material
angrenzend an oder im Bereich des Zwischenraums zwischen den Elektrodenflächen
eine Beeinträchtigung der Isolierung der Elektroden gegeneinander
vermieden. Insbesondere ist eine erste Öffnung zum Durchtritt
von Medium ausschließlich innerhalb einer von erster und
zweiter Elektrodenfläche, z. B. in der ersten Elektrodenfläche angeordnet,
während das Gehäuse geschlossen sein kann und/oder
optional eine zweite Öffnung zum Durchtritt von Medium
im Gehäuse und/oder in der zweiten Elektrode in einem Abstand
von deren zweiter Elektrodenfläche angeordnet ist.
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Vorzugsweise
ist die erste Öffnung zum Einlass und/oder Auslass des
zu behandelnden Mediums zentral in der einen Elektrodenfläche
angeordnet, um symmetrisch um diese Öffnung ein gleichmäßiges
Hochspannungsfeld erzeugen zu können.
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Das
Gehäuse kann flüssigkeitsdicht verschlossen sein,
sodass die Öffnung innerhalb der einen Elektrodenfläche
als Zulauf von Medium in das Gehäuse verwendbar ist, oder
als Ablauf von Medium aus dem Gehäuse, wobei vorzugsweise
das Gehäuse mit einer Einrichtung zum Druckausgleich versehen
ist. In dieser Ausführungsform kann das Gehäuse
ein Behälter für behandelte oder für
zu behandelndes pumpbares Medium sein, dessen Innenvolumen die zur
Keimreduktion bzw. zum Aufschluß des Mediums erforderliche
minimale Dauer des kontinuierlichen Behandlungsverfahrens begrenzt.
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Für
eine kontinuierliche Behandlung ist bevorzugt, dass die Vorrichtung
ein Gehäuse aus nicht leitfähigem Material aufweist
und die Elektroden zumindest mit ihren Elektrodenflächen
jeweils innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, wobei zumindest
die erste Elektrode eine Öffnung innerhalb ihrer Elektrodenfläche
aufweist, optional die zweite Elektrodenfläche keine Öffnung
aufweist, und das Gehäuse eine zweite Öffnung
aufweist. Bei dieser Ausführungsform kann die Öffnung
innerhalb der ersten Elektrodenfläche einen Zulauf für
zu behandelndes Medium sein, und die zweite Öffnung innerhalb
des Gehäuses einen Ablauf für das zu behandelnde
Medium, oder umgekehrt. Weiterhin können bei dieser Ausführungsform
beide Elektroden jeweils eine Öffnung in ihrer Elektrodenfläche
aufweisen, vorzugsweise zentral angeordnet, und Einlass- und/oder
Auslassöffnung sein, wobei das Gehäuse vorzugsweise
eine Auslass- oder Einlassöffnung hat, oder geschlossen ist.
Bei Ausführungsformen, in denen sowohl die erste Elektrodenfläche
als auch die gegenüberliegende zweite Elektrodenfläche
jeweils eine Öffnung zum Durchtritt von Medium aufweisen,
ist die Strömung des Mediums vorzugsweise in Bezug auf
den Zwischenraum zwischen den Elektroden gleichgerichtet und das
Gehäuse weist eine Öffnung auf, z. B. ist die Strömung
des Mediums aus dem Zwischenraum in beide Öffnungen gerichtet
und die Öffnung des Gehäuses ist Einlassöffnung,
oder die Strömung des Mediums ist durch beide Öffnungen
jeweils auf die gegenüberliegende Elektrode in den Zwischenraum gerichtet
und die Öffnung des Gehäuses ist Auslassöffnung.
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Wenn
von der gegenüberliegenden ersten und zweiten Elektrodenfläche
nur die erste Elektrodenfläche eine Öffnung zum
Einlass oder Auslass von Medium aufweist und die beabstandete parallele zweite
Elektrodenfläche geschlossen ist, wobei optional ein Abschnitt
der geschlossenen zweiten Elektrodenfläche von einem Isolator
gebildet wird, kann die zweite Elektrode in einem Abstand zur zweiten Elektrodenfläche
ein oder mehrere Öffnungen, die auch als zweite Öffnungen
bezeichnet werden können, zum Durchtritt von Medium aufweisen,
und damit in einem Abstand von den einander gegenüberliegenden
Elektrodenflächen den Durchtritt von Medium zulassen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung weist daher zumindest
in einer ersten der beiden beabstandeten parallelen Elektrodenflächen
eine erste Öffnung zum Durchtritt von Medium auf, und optional
in dem elektrisch nicht leitenden Gehäuse, in dem die beiden Elektrodenflächen
angeordnet sind, eine zweite Öffnung zum Durchtritt von
Medium, und unabhängig davon optional eine Öffnung
in der zweiten Elektrodenfläche zum Durchtritt von Medium
oder eine zweite Öffnung in der zweiten Elektrode in einem
Abstand zur zweiten Elektrodenfläche.
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Die Öffnung
in der ersten Elektrodenfläche und die optionale Öffnung
in der zweiten Elektrodenfläche sind vorzugsweise zentral
angeordnet, wobei die Elektrodenflächen vorzugsweise rotationssymmetrisch
um den Mittelpunkt der ersten Öffnung angeordnet sind.
Die Elektrodenflächen können deckungsgleich miteinander
sein, alternativ kann die erste Elektrodenfläche einen
größeren oder kleineren Außenumfang aufweisen,
als die zweite Elektrodenfläche. Vorzugsweise haben beide
Elektrodenflächen einen kreisförmigen Außenumfang.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung stellt durch ihre
Anordnung der Elektrodenflächen ein elektrisches Feld bei
Anliegen einer Spannung zwischen den beiden Elektrodenflächen
bereit, das sich zwischen den Elektrodenflächen erstreckt.
Da Medium beim Durchtritt durch den Zwischenraum zwischen den Elektrodenflächen
und Durchtritt durch die Öffnung der ersten Elektrodenfläche
zumindest abschnittsweise parallel zu den einander gegenüberliegenden
Elektrodenflächen bewegt wird, ist das elektrische Feld
zwischen den Elektroden etwa senkrecht zur Strömungsrichtung
des Mediums zwischen den Elektroden orientiert.
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Die
zweite Elektrodenfläche kann ringscheibenförmig
sein und eine Öffnung zum Durchtritt von Medium aufweisen,
oder Isoliermaterial gegenüber der Öffnung der
ersten Elektrodenfläche aufweisen, vorzugsweise um den
Mittelpunkt der zweiten Elektrodenfläche, sodass die zweite
Elektrodenfläche eine im Wesentlichen flüssigkeitsdicht
geschlossene Oberfläche ist.
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Bei
geschlossener zweiter Elektrodenfläche und Anordnung einer
zweiten Öffnung im Gehäuse, in dem die erste und
zweite Elektrodenfläche angeordnet sind, oder bei Anordnung
zumindest einer zweiten Öffnung innerhalb eines Abschnitts
der zweiten Elektrode in einem Abstand von deren zweiter Elektrodenfläche,
der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, kann die Vorrichtung
zur kontinuierlichen Behandlung eingesetzt werden. Auch bei Anordnung der
Elektrodenflächen innerhalb eines Gehäuses, das
ein Behälter mit Volumen zur Aufnahme von Medium ist, kann
die Vorrichtung zur quasi-kontinuierlichen bzw. satzweisen Behandlung
von Medium eingesetzt werden, und Medium kann durch die erste Öffnung
in der ersten Elektrodenfläche in das Gehäuse
oder aus dem Gehäuse treten gelassen werden.
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Die
erste Elektrode weist einen mit der ersten Öffnung verbundenen
ersten Leitungsweg zur Zu- oder Ableitung von Medium auf, sowie
vorzugsweise eine von der ersten Elektrode elektrisch getrennte
oder isolierte, bzw. eine elektrisch nicht leitfähige erste
Leitung, die mit dem ersten Leitungsweg verbunden ist.
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In
Ausführungsformen, in denen die zweite Elektrode eine Öffnung
in der zweiten Elektrodenfläche aufweist, hat die zweite
Elektrode einen mit dieser Öffnung verbundenen zweiten
Leitungsweg zur Zu- oder Ableitung von Medium. In Ausführungsformen,
in denen die zweite Elektrode eine geschlossene zweite Elektrodenfläche
aufweist und in einem Abstand zur zweiten Elektrodenfläche
eine oder mehrere Ausnehmungen, hat die zweite Elektrode einen mit diesen
Ausnehmungen verbundenen zweiten Leitungsweg zur Zu- oder Ableitung
von Medium. Der zweite Leitungsweg der zweiten Elektrode ist vorzugsweise
zur Zuführung oder Abführung von Medium mit einer
von der zweiten Elektrode elektrisch getrennten oder isolierten,
bzw. einer elektrisch nicht leitfähigen zweiten Leitung
verbunden.
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Genaue Beschreibung der Erfindung
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Die
Erfindung wird nun genauer mit Bezug auf die Figuren beschrieben,
in denen
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1 einen
schematischen Aufbau einer Ausführungsform der Erfindung
zeigt,
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2 schematisch
einen alternativen Aufbau einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zeigt,
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3 schematisch
einen weiteren Aufbau einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zeigt,
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und 4 schematisch
eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung in einem Behälter zeigt.
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In
den Figuren bezeichnen gleiche Bezugsziffern funktionsgleiche Elemente.
Merkmale, die mit Bezug auf eine Ausführungsform beschrieben
sind, können auch auf die anderen Ausführungsformen übertragen
werden.
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Bei
den Ausführungen der Erfindung bewirkt die erfindungsgemäße
Anordnung einer Öffnung 7 in der ersten Elektrodenfläche 5 der
ersten Elektrode 3 zusammen mit der parallelen beabstandeten
Anordnung der zweiten Elektrodenfläche 6 der zweiten Elektrode 4,
dass Medium, das durch die Öffnung in der ersten Elektrodenfläche
strömt, den Zwischenraum 8 durchströmt,
der zwischen der ersten Elektrodenfläche 5 und
der zweiten Elektrodenfläche 6 aufgespannt wird,
und damit bei zwischen erster Elektrode 3 und zweiter Elektrode 4 anliegenden
Hochspannungsimpulsen durch das erzeugte elektrische Spannungsfeld
tritt. Durch die Anordnung der Elektrodenflächen 5, 6,
die beispielsweise in einem Gehäuse 2 in einem
Abstand von dessen Wandung angeordnet sind, wird vermieden, dass
elektrisch nicht leitfähiges Material als Isolierung und/oder
als Wandabschnitt des Gehäuses 2 zwischen den
beiden Elektroden 3, 4 im Bereich ihres Zwischenraums
anzuordnen ist. In der Folge führt das Überschlagen
von Spannung zwischen den Elektroden 3, 4, bzw.
zwischen den Elektrodenflächen 5, 6,
beispielsweise bei Gasblasen im flüssigen Medium, nicht
zu einer Einwirkung auf eine Isolierung, die z. B. bei Vorrichtungen
nach dem Stand der Technik trennend zwischen den Elektroden angeordnet
ist.
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Die
Anordnung einer Öffnung zum Durchtritt von Medium in den
Zwischenraum zwischen den parallelen und beabstandeten Elektrodenflächen
wird eine gleichmäßige Behandlung des Mediums
mit dem homogenen elektrischen Spannungsfeld erreicht, das sich
zwischen den gegenüberliegenden Elektrodenflächen
ausbildet. Bereiche geringerer Feldstärken werden daher
vermieden und ein geringerer Energieeintrag als mit bekannten Vorrichtungen
ist ausreichend, um eine gleichermaßen wirksame Behandlung
des Mediums zu erzielen.
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1 zeigt
einen Hochspannungsimpulserzeuger 1, der die in einem Gehäuse 2 angeordnete erste
Elektrode 3 und zweite Elektrode 4 mit Hochspannungsimpulsen
versorgt. Die Leitungen vom Hochspannungsimpulserzeuger 1 zu
den von einander beabstandeten Elektroden 3, 4 sind
außerhalb des Gehäuses 2 geführt.
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Die
erste Elektrode 3 weist eine erste Elektrodenfläche 5 auf,
die in einem Abstand und parallel zur zweiten Elektrodenfläche 6 der
zweiten Elektrode 4 innerhalb des Gehäuses 2 angeordnet
ist. Die erste Elektrode 3 und zweite Elektrode 2 können
durch die Wandung des Gehäuses 2 geführt
sein, und außerhalb des Gehäuses 2 von
Leitungen kontaktiert sein, die mit dem Hochspannungsimpulserzeuger 1 verbunden
sind.
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Die
erste Elektrode 1 weist in ihrer ersten Elektrodenfläche 5 eine
erste Öffnung 7 auf, durch die Medium in den Zwischenraum 8,
oder aus dem Zwischenraum 8 strömen kann, der
von der ersten Elektrodenfläche 5 und der zweiten
Elektrodenfläche 6 begrenzt wird.
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Entsprechend
weist die erste Elektrode 1 eine Ausnehmung auf, die als
erster Leitungsweg 9 zur Öffnung 7 führt.
An dem ersten Leitungsweg 9 ist außerhalb des
Gehäuses 2 eine elektrisch nicht leitfähige
Leitung 10 aus einem elektrisch nicht leitenden oder elektrisch
vom ersten Leitungsweg 9 isolierten Material angeschlossen.
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Erfindungsgemäß kann
die zweite Elektrodenfläche 6 eine geschlossene
Fläche sein, oder, wie in 1 gezeigt,
die zweite Elektrodenfläche 6 kann eine Öffnung 11 aufweisen,
die zum Durchtritt von Medium aus dem oder in den Zwischenraum 8 dient. Eine
Ausnehmung in der zweiten Elektrode 4 dient als zweiter
Leitungsweg 12 zum Durchtritt von Medium, der mit der Öffnung 11 in
der zweiten Elektrodenfläche 6 verbunden ist.
Angrenzend an den zweiten Leitungsweg 12 der zweiten Elektrode 4 ist
eine elektrisch nicht leitfähige oder elektrisch vom zweiten
Leitungsweg 12 isolierte Leitung 13 angeschlossen.
Wie durch die Pfeile angezeigt, ist es bevorzugt, dass beim erfindungsgemäßen
Verfahren Medium 17 jeweils in Bezug auf den Zwischenraum 8 gleichgerichtet
durch die Öffnung 7 in der ersten Elektrodenfläche 5 und
durch die Öffnung 11 in der zweiten Elektrodenfläche 6 hindurchtritt,
entweder jeweils auf den Zwischenraum 8 zu, oder vom Zwischenraum 8 weg.
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Alternativ,
jedoch weniger bevorzugt, wird beim Verfahren Medium 17 durch
die erste Öffnung 7 in den Zwischenraum 8 strömen
gelassen und aus der Öffnung 11 in der zweiten
Elektrodenfläche 6 aus dem Zwischenraum 8 weggeleitet,
wobei das Gehäuse 2 die erste Elektrode und die
zweite Elektrode ohne weitere Öffnung aufnimmt.
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Bei
in Bezug auf den Zwischenraum 8 gleichgerichteter Strömung
von Medium 17 durch die Öffnung 7 in
der ersten Elektrodenfläche 5 und durch die Öffnung 11 in
der zweiten Elektrodenfläche 6 weist das Gehäuse 2 eine Öffnung 14 zum
Durchtritt von Medium 17 auf, das durch den ersten Leitungsweg 9 und
dem zweiten Leitungsweg 12 jeweils gleichgerichtet in das
Gehäuse 2 strömt, oder aus dem Gehäuse 2 strömt.
Abhängig von dem Innenvolumen des Gehäuses 2 kann
dessen Öffnung 14 zum Druckausgleich dienen, während
das Gehäuse 2 die erste und zweite Elektrode 3, 4 flüssigkeitsdicht
einschließt, beispielsweise bei gleichzeitiger Entnahme des
Mediums aus dem Gehäuse 2 durch die erste Öffnung 7 und
die zweite Öffnung 11, oder bei gleichzeitiger
Befüllung des Gehäuses 2 durch die erste Öffnung 7 und
zweite Öffnung 11.
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2 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der
die zweite Elektrodenfläche 6 der zweiten Elektrode 4 eine
geschlossene Oberfläche aufweist. In dieser Ausführungsform weist
nur die erste Elektrode 3 eine Öffnung 7 in
ihrer ersten Elektrodenfläche 5 auf, durch die
mittels des ersten Leitungswegs 9 Medium in den Zwischenraum 8 oder
aus dem Zwischenraum 8 strömen kann. Die zweite
Elektrodenfläche 6 kann durchgehend aus elektrisch
leitfähigem Material bestehen, oder alternativ in dem Oberflächenabschnitt 15 aus
nicht leitendem Material bestehen, der vorzugsweise gegenüber
der Öffnung 7 angeordnet ist, sodass erste Elektrodenfläche 5 eine Öffnung 7 und
die zweite Elektrodenfläche 6 einen beabstandeten
nicht leitenden Abschnitt 15 aufweist, wobei vorzugsweise
der nicht leitende Oberflächenabschnitt 15 der
zweiten Elektrodenfläche 6 deckungsgleich mit
der ersten Öffnung 7 ist.
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Als
Strömungsweg für Medium für ein kontinuierliches
Verfahren zur Behandlung des Mediums weist das Gehäuse 2 vorzugsweise
eine Auslass- oder Einlassöffnung 14 auf. Vorzugsweise
ist eine Einlass- oder Auslassöffnung 14 des Gehäuses 2, sofern
vorhanden, in allen Ausführungsformen der Erfindung in
einem Gehäuseabschnitt oberhalb des Zwischenraums 8 angeordnet,
um ein Leerlaufen des Zwischenraums zwischen der ersten Elektrodenfläche 5 der
zweiten Elektrodenfläche 6 zu vermeiden.
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3 zeigt
eine Fortbildung der Ausführungsform von 2 dahingehend,
dass die zweite Elektrode 4 einen zweiten Leitungsweg 12 aufweist, während
das Gehäuse 2 die erste Elektrode 3 und zweite
Elektrode 4 aufnimmt und im Übrigen in sich geschlossen,
oder zumindest für die Durchführung des Verfahrens
verschließbar ist, und optional eine Druckausgleichseinrichtung
(nicht gezeigt) aufweist, sodass das Volumen des Gehäuses 2 sowie
der Zwischenraum 8 für das zu behandelnde Medium 17 nur durch
den ersten Leitungsweg 9 innerhalb der ersten Elektrode 3 und
den zweiten Leitungsweg 12 innerhalb der zweiten Elektrode 4 zugänglich
ist. Die zweite Elektrode 4 weist zumindest eine, vorzugsweise zwei,
drei, vier oder mehr rotationssymmetrisch um ihre Längsachse
angeordnete Ausnehmungen oder Bohrungen 16 auf, die in
einem Abstand zur zweiten Elektrodenfläche 6 angeordnet
sind und einen Durchtritt für Medium zwischen dem zweiten
Leitungsweg 12 und dem Volumen des Gehäuses 2 herstellen.
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4 zeigt
eine Ausführungsform, die insbesondere zur Behandlung von
Medium bei der Einleitung in ein Gehäuse 2 bzw.
Austrag aus einem Gehäuse 2 verwendbar ist, welches
z. B ein Volumen aufweist, das als Vorrats- oder Pufferbehälter
oder Mischbehälter für Medium 17 dient.
Die erste Elektrode 3 weist eine zentral in der ersten
Elektrodenfläche 5 angeordnete Öffnung 7 auf,
die zweite Elektrode 4 eine geschlossene zweite Elektrodenfläche 6,
die vollständig aus elektrisch leitfähigem Material
besteht. Die Anordnung der ersten und zweiten Elektrodenflächen 5, 6 ist
vorzugsweise horizontal, um eine von der Schwerkraft unabhängige
gleichmäßige Verteilung von Medium im Zwischenraum 8 zu
erzeugen. Einlass oder Auslass von Medium erfolgt durch den ersten
Leitungsweg 9 innerhalb der ersten Elektrode 3,
der in der Öffnung 7 mündet. Die erste
Elektrode 3 ist außerhalb des Gehäuses 2 mittels
einer elektrischen Leitung mit dem Hochspannungsimpulserzeuger 1 verbunden.
Eine Isolierung gegen die zweite Elektrode 4 erfolgt bereits
durch die Ausbildung des Gehäuses 2 aus elektrisch
nicht leitendem Material, bevorzugt ist die erste Elektrode 3 außerhalb
des Gehäuses 2 mit einer äußeren
Isolierung (nicht dargestellt) versehen. Zur Zuführung
(Pfeil) oder Abführung von Medium 17 ist die erste
Elektrode 3 mit einer elektrisch nicht leitfähigen
Leitung 10 verbunden.
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Die
zweite Elektrode 4 ist außerhalb des Gehäuses 2 mittels
einer Leitung mit dem Hochspannungsimpulserzeuger 1 verbunden
und zur Vermeidung von unkontrollierten Strömen mit Ausnahme der
zweiten Elektrodenfläche 6 zumindest innerhalb des
Gehäuses 2 elektrisch isoliert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hochspannungsimpulserzeuger
- 2
- Gehäuse
- 3
- erste
Elektrode
- 4
- zweite
Elektrode
- 5
- erste
Elektrodenfläche
- 6
- zweite
Elektrodenfläche
- 7
- erste Öffnung
- 8
- Zwischenraum
- 9
- erster
Leitungsweg
- 10
- erste
Leitung
- 11
- Öffnung
- 12
- zweiter
Leitungsweg
- 13
- zweite
Leitung
- 14
- Öffnung
- 15
- nicht
leitenden Flächenabschnitt
- 16
- Ausnehmung
- 17
- Medium
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2005/093037
A1 [0004]
- - DE 60933273 T2 [0005]
- - EP 1123662 B1 [0006]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Lelieveld
et al. (Food preservation by pulsed electric fields, CRC Press,
S. 73, (2007)) [0009]
