DE2522775A1 - Verfahren und vorrichtung zur biologischen luftreinigung insbesondere zur konservierung von verderblichen lebensmitteln - Google Patents

Description

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Societe Europeenne d¹ Equipement Climati.que, Strasbourg/ Frankreich

Verfahren und Vorrichtung zur biologischen Luftreinigung, insbesondere zur Konservierung von verderblichen Lebensmitteln

Die vorliegende Erfindung

bezieht sich auf ein Verfahren zur biologischen Luftreinigung, insbesondere zur Konservierung von verderblichen Lebensmitteln, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Mikroorganismen in Form von

Bakterien und Viren spielen die Rolle eines Katalysators bei einer Vielzahl von Reaktionen der chemischen Chemie und bei biologischen Reaktionen. Derartige Mikroorganismen sind dabei verantwortlich für das Verderben von Lebensmitteln und das Auftreten der Großzahl von Krankheiten und fiebrigen Zuständen.

Da bestimmte Lebensmittel

mehr oder weniger schnell verderben, je nachdem ob bestimmte Mikroorganismen vorhanden sind und da durch die umgebende Luft

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dauernd eine Infektionsmöglichkeit besteht, ist die Abwesenheit von.Mikroorganismen ein wesentlicher Faktor bei der Konservierung von Nahrungsmitteln und biologischer Materialien, welcherihrer natürlichen Ernährung und Schutzumgebung entnommen worden sind. Derartige Materialien sind beispielsweise Fleisch, Fisch, Früchte und Gemüse. Bei allen derartigen organischen Materialien ergibt die Abwesenheit von Mikroorganismen eine erhöhte Haltbarkeit.

Andere Mikroorganismen erzeugen einen Zustand, welcher für die Entwicklung und das Ausbreiten von Krankheiten günstig ist, wobei die befallenen Lebewesen geschwächt werden. Dadurch wird die Heilung erschwert, wobei die betreffenden Mikroorganismen der Träger für die Ausbreitung von Epidemien bilden. Allgemein kann dabei gesagt werden, daß die Mehrzahl von Mikroorganismen eine schädliche Rolle bei dem Ablauf von biophysiologischen Reaktionen und Transformationen bilden. Andere biphysiologische Reaktionen beispielsweise Fermentation, Ausreifen des Bieres sowie bei Hefe - treten gerade derartige Mikroorganismen in hoher Anzahl auf.

Es sind bereits Konservierungsverfahren für Nahrungsmittel bekannt, bei welchen Kälte, chemische Mittel, keimtötende Strahlen oder Schimmel unterdrückende Mittel verwendet werden. Es zeigt sich jedoch, daß derartige Verfahren eine nicht vernachlässigbare Energiezufuhr oder den Kauf von chemischen Mitteln erfordern. In allen Fällen werden fernerhin die geschmacklichen Eigenschaften der Nahrungsmittel verändert, während auf der anderen Seite eine Verringerung der Keime nur um einen Faktor von etwa 3o möglich ist. ^!

Im Hinblick auf diesen Stand

der Technik ist es demzufolge Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur biologischen Luftreinigung, insbesondere

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zur Konservierung von verderblichen Lebensmitteln, zu schaffen, welche ohne . Verwendung chemischer Mittel oder schädlicher Strahlen eine gute Konservierung ergibt/ ohne daß dabei der Geschmack der Lebensmittel verändert wird.

Erfindungsgemäß wird dies

dadurch erreicht, indem die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführten Verfahrensschritte vorgenommen werden.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens win-^ees maßen iese kann .die' Luft biologisch gereinigt und verbessert werden, wodurch efeeftfaüs ein neues Mittel geschaffen wird, um pathologische und/oder fiebrige Zustände sowie Ermüdungserscheinungen zu bekämpfen bzw. zu verhindern. Aufgrund von Erfahrungen konnte festgestellt werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren eine Reihe von Vorzügen besitzt und in den verschiedensten Anwendungsbereichen zu nennenswerten Resultaten führt- So können nämlich nicht nur Nahrungsmittel mit ihrer natürlichen Frische konserviert werden, sondern es können auch im Gesundheits- und medizinischen Bereich präventive Maßnahmen ergriffen werden, um das Auftreten von Epidemien zu kontrollieren und Krankheiten zu behandeln, wobei der Organismus keiner zusätzlichen Ermüdung ausgesetzt wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können auch bestimmte biologische Phänomene, wie Fermentationen, Reifungsprozesse, Keimungsprozesse sowie Wirkungen von Hefe, fernerhin biologische Transformationen unter dem Einfluß von Fermenten, Enzymen und Hefe, sowie eine Desinfektion mit Reim- und schimmelpilzenden Effekten, gesteuert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer sehr großen Anzahl von Bereichen - insbesondere in Krankenhäusern, Schulgebäuden, Kindergärten, Fabrikgebäuden und Arztpraxen - verwendet werden, an welchen

nachträglich
geändert

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Stellen jeweils eine hohe Keimdichte bzw. Verunreinigung vorhanden ist. Fernerhin besteht großes Interesse von Seiten der Industrie für die Konservierung von Nahrungsmitteln und verderblichen biologischen Produkten.

Ein besonderer Vorteil der

vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Lufterneuerung um einen Faktor von 4o - 60 % verringert werden kann. Diese Verringerung führt zu einer erheblichen Energieersparnis der betreffenden Installation. Auf der anderen Seite erleichtert jedoch die Erfindung das Atmen, indem die kleinen und mittleren,. Ionen, welche für die Atmung sehr wichtig sind, vervielfacht werden. Diese Ionen befinden sich jedoch nur in einem Verhältnis von 2o % innerhalb der Luft. Durch Bildung eines sehr ausgeglichenen ionischen Milieus mit Hilfe von kleinen und mittleren negativen Ionen wird der Gasaustausch der Lungenzellen verbessert.

Die Erfindung soll nunmehr

anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert und beschrieben werden, xvobei auf die beigefügte Zeichnung bezug genommen ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Vorrichtung, und

Fig. 2a - c graphische Darstellungen des Keimgehaltes in Abhängigkeit der Zeit.

Die in Fig. 1 dargestellte

Vorrichtung dient zur Erzeugung von gesunder, reiner und antiseptischer Luft innerhalb eines Zimmers - beispielsweise eines Wohnraumes, eines Krankenhauszimmers, eines Operationssaales usw. vorhanden sein soll. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch ebenfalls in Verbindung mit Konservxerungskammern, Lagerhallen, Speisekammern usw. verwendbar. Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besitzt einen elektrostatischen Hochspannungsgenerator

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mit hohem Innenwiderstand, v/elcher mit mehreren Deckenelektroden 2 und! Wandelektroden 3 verbunden ist. Der positive Pol des Hochspannungsgenerators 1 ist mit den Elektroden 2|w3 verbunden, während der negative Pol mit Masse 4 bzw. Erde verbunden ist. Die einzelnen Elektroden 2, 3 sind gegenüber der Decke und den seitlichen Wänden mit Hilfe von Isolatoren 5 isoliert. Alle zwischen den Elektroden 2, 3 und der Decke bzw. den seitlichen Wänden befindlichen metallischen Gegenstände - wie Gitter und Ventilationsöffnungen - sowie alle innerhalb und auf den Wandungen befestigten metallischen Strukturen sind sorgfältig einzeln mit Erde verbunden. Es können jedoch ebenfalls zwei Hochspannungsgeneratoren vorgesehen sein, von welchen der eine mit den Deckenelektroden 2 und dem Boden verbunden ist, während der andere zwischen zwei Wandelektroden 3 zweier Wandungen angeschlossen ist, wodurch wenigstens zwei einander kreuzende elektrostatische Felder mit unterschiedlichen Werten gebildet werden, von welchen das eine vertikal und das andere horizontal verläuft. Es handelt sich dabei um bestimmte Anwendungsfälle, welche elektrostatische, horizontale und vertikale Kräfte erfordern, um auf diese Weise eine sehr starke Reinigung zuerreichen, während gleichzeitig eine verstärkte künstliche Ionisation zuständekommt, was aufgrund der exponentieIlen Dämpfung jeglicher Ionisation in Abhängigkeit des Abstandes von der Quelle hervorgerufen wird.

Die Deckenelektroden 2 sind

vorzugsweise in einer dekorativen Deckenstruktur integriert, welche eine eingehängte Zwischendecke bildet. Auf diese Weise können dieDeckeneelektroden 2 die ganze Oberfläche der Decke einnehmen bzw. in mehreren Elektrodengruppen ausgebildet sein, welche entweder identisch oder differenziert ausgebildet sind. Als Elektroden können entweder Flachelektroden 6, Gitterelektroden oder halb zylindrische oder halb sphärische Elektroden 8 ver- __ wendet werden. Sehr zweckmäßig sind dabei Doppelelektroden 9, walche aus zwei übereinander angeordneten Gittern 1o, 11 bestehen, die durch Isolatoren voneinander getrennt sind. Durch

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nach- -■· -..-»-.■j
, _ geändert

derartige Elektroden 9 wird die Luftreinigung verbessert, indem eine Luftströmung um dieselben und ein sehr starker ionischer Konvektionsstrom gebildet wird. An den einzelnen Masten der Gitter sind zusätzlich Spitzen 12 vorgesehen, wodurch örtlich das elektrostatische Feld und damit dessen Wirkungen erhöht werden. Auf dön Elektroden 6 bis 8 können zu diesem Zweck ebenfalls geradlinige Drähte 13 befestigt werden, durch welche örtlich das elektrostatische Feld bzw. die Elektrodenoberfläche vergrößert bzw. verstärkt wird.

Der Hochspannungsgenerator

ist mit einem Koordinator 15 verbunden, welcher wiederum mit einem Teilchengenerator 14 in Verbindung steht. Der Koordinator steht wiederum in Verbindung mit Heßköpfen 15, welche auf bestimmte klimatische Parameter ansprechen.

Die in Fig. 1 dargestellte

Vorrichtung arbeitet wie folgt: Bei Inbetriebnahme des Hochspannungsgenerators 1 wird zwischen dem Boden und der Decke bzw. zwischen den Wandelektroden 3 und dem Boden oder den gegenüberliegenden Elektroden bei Verwendung von zwei Generatoren bzw. einer mit Masse verbundenen Wandelektrode 3 ein elektrostatisches Feld erzeugt. Dieses elektrostatische Feld erzeugt Anziehungskräfte an dem geladenen Teilchen und insbesondere an den positiv-1\ oder negativ geladenen Mikroorganismen. Dabei konnte festgestellt werden, daß der größte Teil der Viren und Bakterien elektrisch negativ geladen sind. Es entsteht dadurch, eine doppelte Strömung, innerhalb der auf diese Weise behandelten Kammer. Es entsteht dabei nämlich ein aufsteigender Fluß von Teilchen und elektrisch negativen Mikroorganismen, während auf der anderen Seite ein absteigender Fluß von lebenden und toten elektrisch positiven Teilchen zustandekommt, bis eine Berührung mit den entsprechenden Elektroden stattfindet.

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Die verwendeten elektro-

stetischen Spannungen werden je nach dem Maß der gewünschten Reinigung gewählt. Die Wirkung des elektrostatischen Feldes ist dabei doppelt. Es verringert die Anzahl von innerhalb der Luft enthaltenen Keime und es blockiert das Wachsen von Keimen an den Oberflächen. Es konnte dabei festgestellt werden, daß ein elektrostatisches Feld von 2ooo V/m zwischen Boden und Decken ausreichend ist, um lebende Bakterien ausreichend zu stören, sodaß die gewünschte biologische Luftreinigung zustandekommt.

Die Mikroorganismen, nämlich

Viren, Bakterien, Keime, Pilze u.a., sind einer vorgegebenen Anziehungskraft ausgesetzt. Entsprechend ihrer Masse werden dieselben mehr oder weniger rasch bewegt. Im ungünstigsten Fall d.h. bei schweren Mikroorganismen - ergibt sich trotzdem eine geringfügige Versetzung, welche ausreichend ist, um diese Mikroorganismen aus dem sie nähernden Milieu zu entfernen, sodaß sie in der Folge geschwächt und unwirksam gemacht werden. Falls das elektrostatische Feld zwischen den Elektroden einen Wert von mehr als 5ooo V/m überschreitet, verlieren die Mikroorganismen ihre Vitalität und ihre Reproduktionsfähigkeit, was zum Teil durch den direkten Kontakt mit den Elektroden und zum anderen Teil durch die Entfernung aus dem Nährmilieu begründet werden kann.

Die Größe der Reinigung der

Luft kann durch Erzeugung von Konvektionsströmen und Zuführen derselben zu den Elektroden sehr stark verbessertverden, was entweder durch mechanische Ventilation oder durch Doppelelektroden erreicht werden kann. Im Rahmen von Versuchen mit biologischen Kulturen konnte festgestellt werden, daß bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 4o - 5o % die Anzahl der Keime bereits nach 1o Minuten um einen Faktor 1o verringert wird, während nach einer Stunde die Anzahl der Keime vernachlässigbar ist. Die Verringerung von Colibakterien ist dabei

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ebenfalls sehr rasch und erheblich/ indem nach 60 Minuten keine Spuren mehr festgestellt werden können. Aufgrund anderen Versuchen konnte gezeigt werden, daß Bakterienkulturen/ welche zuvor einem elektrostatischen Feld in einem Wert von etwa 25oo V/m ausgesetzt worden waren, eine erhebliche Schwächung ihrer Vermehrungsfähigkeit zeigten.

Im Bereich der Nahrungsmittelkonservierung ist das erfindungsgemäße Verfahren sehr wirksam, indem beispielsweise die Konservierung von Fleisch sehr stark verbessert wird. Um dies zu untersuchen, wurde eine bestimmte Menge von frischem Rindfleisch in zwei gleiche Teile von jeweils zwei Kilo geteilt, welche dann in der Folge identischen Bedingungen ausgesetzt wurden, wobei jedoch in einem Fall das erfindungsgemäße Verfahren verwendet v/urde. Alle 3 Tage wurden Proben dieser beiden Fleischstücke entnommen und neben den physischen Konstanten eine qualitative und quantitative bakteriologische Überprüfung im Hinblick auf die Anzahl der Keime'vorgenommen. Die Meßresultate waren dabei wie"folgt:

1.) Nach 72 Stunden

a) behandeltes Fleisch: intakt, ohne Geruch, außen ange

trocknet

b) nicht behandeltes Fleisch: abnormale Gerüche, dunkle Farben.

2.) Nach 264 Stunden:

a) behandeltes Fleisch: keine abnormalen Gerüche, fade Er

scheinung, gealterter Zustand

b) nicht behandeltes Fleisch: Fäulnisgeruch, nicht

konsumierbar, ausgetrocknet

und geschwärzt bis zu einer Tiefe

von einem Zentimeter

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3.) Nach 432 Stunden:

a) behandeltes Fleisch: Zunahme der Keime, geringer ab dem

9. Tag, wobei jeden dritten Tag gemessen wurde: 1o⁶, 1o.1o⁶, 2o.1o⁶, 5o.1o⁶ Keime pro Gramm Fleisch

b) nicht behandeltes Fleisch: Sehr starke Zunahme der Keime

nach dem 9. Tag: 3.1ο⁶, 3o.1o⁶, 1 Keime pro Gramm Fleisch.

3.1ο⁶, 3o.1o⁶, 122.1ο⁶

Anhand dieser Zahlenwerte kann

man erkennen, daß das behandelte Fleisch eine geringere Anzahl von Keimen wie das nicht behandelte Fleisch besitzt. Insbesondere ist die Anzahl der Colibakterien, welche bei dem nicht behandelten Fleisch relativ hoch ist, in dem elektrisch behandelten Fleisch sehr stark verringert. In diesem Zusammenhang sei schließlich noch erwähnt, daß am letzten Versuchstag eine sehr kleine Menge von Clostriden in dem behandelten Fleisch festgestellt worden ist. Im übrigen erweist es sich als sehr wesentlich, daß innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung überhaupt keine Schimmelpilze auftreten.

Anhand der Versuche konnte

somit festgestellt werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren in sehr starkem Maße das Wachstum von Bakterien in Nahrungsmitteln verringert, wobei zusätzlich ein ziemlich konstanter niedriger pH-Wert aufrechterhalten wird, während gleichzeitig Schimmelpilze praktisch vollkommen abwesend sind. Das erfindungsgemäßa Verfahren ergibt somit ein sehr einfaches und in keinster Weise gefährliches Mittel, um das heftige Auftreten von praktisch allen Mikroorganismen zu verhindern und sehr stark zu reduzieren. _

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Gemäß Fig. 1 kann zusätzlich

ein Generator 14 vorgesehen sein, welcher kleine oder mittlere positive und/oder negative Ionen in Abhängigkeit eines mit dem Generator 1 verbundenen Regulator 15 erzeugt. Diese Ionen sind zum Großteil negative Ionen von Sauerstoff, welche mit Hilfe des Sauerstoffes der Luft gebildet werden. Dieses Einführen von Ionen erweist sich als insbesondere wirksam, weil diese Ionen elektropositive oder elektronegative Träger für den Großteil der Teilchen und Mikroorganismen bilden. Die Mikroorganismen haften dabei entsprechend ihrer Eigenladung auf den Ionen mit entgegengesetzter Ladung. Die Affinität einer großen Anzahl dieser Mikroorganismen gegenüber Ionen ergibt die Möglichkeit einer vollkommenen Luftreinigung mit elektrostatischen Mitteln, wobei selbst auf jene Teilchen Einfluß genommen wird, welche elektrisch neutral sind. Zusätzlich ergibt ein bestimmtes ionisches Gleichgewicht zwischen positiven und negativen Ionen in einem Bereich von o,6 bis 1,2 einen physisch sehr angenehmen Zustand," wobei gleichzeitig eine bestimmte Anzahl von biologischen Reaktionen erleichtert wird. Im Fall von Krankenhauszimmern kann somit eine sehr reine und saubere Luft-erzeugt werden, während gleichzeitig das Wohlbefinden des Kranken durch ein bestimmtes Klima verbessert wird. Auf diese Weise wird fernerhin die körperliche Widerstandsfähigkeit sowie die Widerstandsfähigkeit gegenüber Schmerzen verbessert.

Der Regulator bzw. Koordinator

steuert die Aussendung von Teilchen in Abhängigkeit des Wertes des elektrostatischen Feldes und der gewünschten Luftreinigung. Die Steuerung erfolgt dabei automatisch, indem beispielsweise Meßköpfe 16 verwendet werden, welche auf bestimmte klimatische Parameter, insbesondere die Konzentration der Trägerteilchen, anspricht. Die Elektroden des lonengenerators - im Fall von negativen Ionen ~, die positiven Elektroden - sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit den Wandelektroden 3 verbunden, um auf diese Weise das Wandern der Ionen bzw. der Trägerteilchen — in Richtung der Elektroden zu unterstützen.

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Anhand von Fig. 2a - c ergibt

sich, daß das erfindungsgemä3e Verfahren sehr stark die Anzahl von Keimen reduziert und deren Entwicklung unterdrückt. Gemäß Fig. 2a bleibt im Fall von Fleisch die Anzahl von auftretenden Colibakterien praktisch konstant. Entsprechend Fig. 2b verringern sich die Variationen der Anzahl von Schimmelpilzkeimen in Brot, v/ährend gemäß Fig. 2c die Anzahl von Bakterien innerhalb einer Konservierungshalle von Fisch quasi konstant bleibt.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   \J Verfahren zur biologischen

   Luftreinigung, insbesondere zur Konservierung von verderblichen Lebensmitteln, dadurch gekennzeichnet , daß innerhalb einer Kammer zwischen der unteren und oberen Wand und/oder zwischen zwei gegenüberliegenden seitlichen Wandungen ein elektrostatisches Feld mit Hilfe von Elektroden erzeugt wird, und daß zusätzlich mit Hilfe von kleinen und mittleren positiven und/oder negativen Ionen Trägerteilchen mit erzeugt werden, wobei mit Hilfe eines Regulators die Konzentration der Trägerteilchen und der Klimaparameter so gesteuert wird, daß innerhalb der Kammer ein vorgegebenes Mikroklima erzeugt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das elektrostatische Feld einen Wert von wenigstens 2ooo Volt/Meter und vorzugsweise zwischen 5ooo und 1oooo Volt/Meter besitzt.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß dieselbe einen elektrostatischen Hochspannungsgenerator (1) besitzt, dessen positive Klemme mit horizontalen und/oder vertikalen Elektroden (2, 3) verbunden ist, während die negative Klemme mit Masse (4) verbunden ist, ferner daß ein der Erzeugung von Trägerteilchen dienender Generator (14) vorgesehen ist, welcher die Wanderung der erzeugten Teilchen erleichtert, und daß schließlich ein mit den beiden Generatoren (1, 14) verbundener Regulator (1.5) vorgesehen ist, welcher in Abhängigkeit von mit Hilfe von Meßköpfen (16) festgestellten Klimaparametern die Werte des elektrostatischen Feldes und die Abgabe der Trägerteilchen steuert.

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4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3,

   dadurch gekennzeichnet , daß die Elektroden (2, 3) sowie der Hochspannungsgenerator (1) innerhalb eines Konservierungsschrankes angeordnet sind.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Hochspannungsgenerator (1) mit Doppelelektroden (9) verbunden ist, welche aus zwei parallel zueinander angeordneten, durch Isolatoren voneinander isolierten Gittern (1o, 11) bestehen, von welchen in den Zwischenraum Reihen von Spitzen (12) hineinragen.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungsgenerator (1) mit halbzylindrischen oder halbkugelförmigen Elektroden (Q) verbunden ist, welche entlang ihrer Ränder mit geradlinigen Drähten (13) versehen sind.

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