DE2534757B2 - Einrichtung zur elektrischen Behandlung von Flüssigkeiten, die Mikroorganismen enthalten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Zur Behandlung von Flüssigkeiten, die Mikroorganismen enthalten, werden weitgehende Einrichtungen benutzt, deren Wirkungsweise auf der Behandlung der Flüssigkeiten mit erwärmter trockener Luft oder mit Dampf bei erhöhtem Druck beruht. Zu solchen Einrichtungen gehören beispielsweise Trockenschränke, Thermostate, Autoklave (vgl. z. B. »Großes Praktikum in der Mikrobiologie«, Verlag »Wisschaja Schkola«, Moskau, 1962).

Bei Behandlung in solchen Einrichtungen verlieren die Flüssigkeiten ihre nützlichen Eigenschaften. Die Behandlung mit Dampf bei erhöhtem Druck und mit erwärmter trockener Luft wirkt sich ungünstig auf die Lebenstätigkeit der nützlichen Mikroorganismen sowie auf Vitamine, Aminosäuren und andere biologisch ss aktiven Stoffe aus.

Die unerwünschte Beeinflussung der Lebenstätigkeit der nützlichen Mikroorganismen wird in den zur Behandlung bestimmten Flüssigkeiten durch Anwendung von Einrichtungen bedeutend abgeschwächt, in &o denen elektrophysikalische Mittel zur Steuerung der mikrobiologischen Vorgänge benutzt werden.

Hierbei ist z. B. auf den Aufbau eines bekannten elektrischen Sterilisators nach der sowjetischen Urheberurkunde Nr. 2 61 165, Klasse A 231 3/32 vom 23.10.1969 hinzuweisen

Derartige Einrichtungen, die zur elektrischen Behandlung von mikroorganismenhaltigen Flüssigkeiten, unter anderem zu ihrer Sterilisation verwendet werden, enthalten ein zylindrisches Gehäuse mit zwei Abdeckplatten. Im Mittelpunkt der unteren Abdeckplatte ist eine längs der Gehäuseachse angeordnete geerdete zylindrische Elektrode befestigt, in deren inneren Raum eine Flüssigkeit eingeführt wird, die vom oberen Stirnteil der Elektrode nach außen herausfließt Im Mittelpunkt der oberen Abdeckplatte ist auf einem Isolieraufhänger eine längs der Gehäuseachse angeordnete zylindrische Elektrode befestigt, deren Durchmesser größer als der Durchmesser der geerdeten Mittelelektrode ist und an die eine elektrische Spannung angelegt wird.

Die Einrichtung stellt einen vertikal aufgebauten zylindrischen Kondensator dar, zwischen dessen Belägen an der Außenfläche der geerdeten Mittelelektrode von ihrem oberen Stirnteil die zu behandelnde Flüssigkeit als dünner Film hinunterfließt. An die zur oberen Abdeckplatte gehörende zylindrische Elektrode wird eine hohe Spannung angelegt, die ein elektrisches Feld erzeugt, welches die zu bearbeitende Flüssigkeit in radialer Richtung durchdringt und sie sterilisiert. Die Effektivität der elektrischen Einwirkung hängt von vielen Faktoren ab: von der elektrischen Feldstärke, von der Dauer der Einwirkung des elektrischen Feldes auf die Flüssigkeit, von der Dicke der Flüssigkeitsschicht, von der Mikroorganismenmenge in der Flüssigkeit, vom gegenseitigen Abstand der Elektroden.

Die Notwendigkeit, eine dünne Flüssigkeitsschicht in dieser Einrichtung zu bilden, führt zu ihrer geringen Leistungsfähigkeit, wobei auch die Anlegung einer hohen Spannung von 25.. .30 kV in Betriebsräumen mit erhöhter Feuchtigkeit erforderlich ist und Überschläge der durch Flüssigkeitsdämpfe befeuchteten Isolierfläche zur Befestigung der unter Spannung liegenden Elektrode entstehen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur elektrischen Behandlung von Flüssigkeiten mit Mikroorganismengehalt zu entwickeln, deren Elemente eine Erhöhung der Leistungsfähigkeit, einen mehrmaligen Zwangsumlauf der zu behandelnden Flüssigkeit und den Betrieb der Einrichtung bei erhöhter Feuchtigkeit ermöglichen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch genannt.

Zur Steigerung der Leistungsfähigkeit dieser Einrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten mit Mikroorganismen muß selbstverständlich gewährleistet sein, daß beide Flächen jeder Elektrode außer der mittleren Elektrode und bei Außenelektrode stromführende Flächen darstellen.

Zur Gewährleistung eines mehrmaligen Zwangsumlaufs der zu bearbeitenden Flüssigkeit ist selbstverständlich die Einrichtung mit einer abgedichteten Pumpe und einer Rohrleitung ausgestattet, wobei die Pumpe über die Rohrleitung mit dem Innenraum der mittleren geerdeten Elektrode und mit den Zwischenräumen zwischen den zylindrischen Elektroden komminizieren soll.

Um die Flüssigkeitsentnahme aus den ringförmigen Zwischenelektrodenräumen zu ermöglichen, sind selbstverständlich in der unteren Abdeckplatte Öffnungen für Hähne vorgesehen, die zwischen den benachbarten Elektroden der unteren Abdeckplatte angeordnet werden.

Die Möglichkeit den elektrischen Behandlungsvorgang zu regeln, kann selbstverständlich dadurch gewährleistet werden, daß jede an der oberen

Abdeckplatte befestigte Elektrode in jedem Zwischenelektrodenraum mit einem veränderlichen Widerstand verbunden ist

Eine derartige Ausführung der Einrichtung zur elektrischen Behandlung von Flüssigkeiten, die Mikroorganismen enthalten, gibt die Möglichkeit, eine bedeutend größere Flüssigkeitsmenge zu bearbeiten, einen mehrmaligen Zwangsumlauf der zu behandelnden Flüssigkeit zu gewährleisten und den Betrieb der Einrichtung bei erhöhter Feuchtigkeit sicherzustellen. ι ο

Die Erfindung wird in der nachstehender. Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und anhand der Zeichnungen näher erläutert Dabei zeigt

Fig. 1 die erfindungsgemäße Einrichtung zur elektrischen Behandlung von Flüssigkeiten, die Mikroorganismen enthalten (Längsschnitt);

Fig.2 die obere Abdeckplatte der Arbeitskammer mit Elektroden gemäß der Erfindung (Längsschnitt);

Fig.3 eine Ansicht derselben Abdeckplatte nach Fig.2 von oben;

Fig.4 die untere Abdeckplatte der Arbeitskammer mit Elektroden gemäß der Erfindung (Längsschnitt);

Fig.5 dieselbe Abdeckplatte nach Fig.4 (Ansicht von oben);

Fig.6 Blockschaltbild der elektrischen Speisung der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur elektrischen Behandlung von Flüssigkeiten und Mikroorganismengehalt ist in F i g. 1 dargestellt

Alle Elemente und Baugruppen der Einrichtung sind in einem Gehäuse 1 auf einem Metallgerüst 2 montiert. Im oberen Teil des Gerüstes 2 ist ein Behälter 3 mit einem in seiner oberen Wand befestigten Stutzen 4 eingebaut Durch den letzteren wird dem Behälter 3 die zu behandelnde Flüssigkeit zugeführt. Den Stutzen 4 verschließt ein Pfropfen 5. In die obere Wand des Behälters 3 ist ein Thermomeßgeber 6 eingebaut, der die Temperatur der zur Behandlung zugeführten Flüssigkeit ermittelt Der Behälter 3 weist in seinem Boden einen Stutzen 7 mit einen Hahn 8 und einem verlängerten Hahnschlüssel 9 auf. Der Stutzen 7 verbindet den Behälter 3 mit der im mittleren Teil des Gerüstes 2 liegenden Arbeitskammer 10 der Einrichtung. Der Hahnschlüssel 9 des Hahnes 8 ist durch eine Öffnung 11 im Gehäuse 1 nach außen herausgeführt. In der Seitenwand des Behälters 3 befindet sich ein Stutzen 12 mit einem Hahn 13 und einem verlängerten Hahnschlüssel 14. Durch den Hahn 13 wird die Flüssigkeit zur wiederholten Behandlung zugeführt, wenn mehrere Behandlungszyklen durchgeführt werden. Der Hahnschlüssel 14 des Hahnes 13 ist durch eine Öffnung 15 im Gehäuse 1 herausgeführt.

Die Arbeitskammer 10 besteht aus einem Gehäuse 16 mit zwei Abdeckplatten 17 und 18. Die obere Abdeckplatte wird aus einem dielektrischen Werkstoff und die untere Abdeckplatte aus einem schwach polarisierbaren Werkstoff, gegebenenfalls aus nichtrostendem Stahl hergestellt.

An der oberen Abdeckplatte 17 (Fig.2) der Arbeitskammer 10 sind aus nichtrostendem Stahl eo ausgeführte und gegeneinander koaxial angeordnete zylindrische Elektroden 19,20 und 21 befestigt.

Die obere Abdeckplatte 17 (F i g. 3) hat acht öffnungen 22 zur Befestigung dieser Abdeckplatte 17 am Gehäuse 16, vier öffnungen 23 für die Aufnahme b-> von Schrauben 24 eines Aufhängers der zylindrischen Elektrode 19, vier öffnungen 25 für ähnliche Schrauben 24 eines Aufhängers der zylindrischen Elektrode 20 und vier öffnungen 26 für Schrauben 24 zur Aufhängung der zylindrischen Elektrode 21. Im Zentrum der oberen Abdeckplatte 17 ist eine öffnung 27 vorgesehen, durch die eine Flüssigkeit mit Mikroorganismen in die Arbeitskammer 10 gelangt

Die obere Abdeckplatte 17 (Fig. 1) weist noch eine öffnung 28 für die Aufnahme eines Thermomeßgebers 29 auf, der die Temperaturcharakteristik der Flüssigkeit unmittelbar vor Beginn der Behandlung liefert

Auf der unteren Abdeckplatte 18 (Fig.4) sind vier zylindrische Elektroden 30, 31, 32, 33 befestigt, die aus schwach polarisierbarem Werkstoff, z. B. aus nichtrostendem Stahl ausgeführt sind. Die Elektroden 30, 31, 32, 33 sind in bezug aufeinander koaxial angeordnet, wobei die Höhe jeder dieser Elektroden mit der Entfernung von der Achse des Gehäuses 16 abnimmt. Auf der unteren Abdeckplatte 18 ist auch das Gehäuse 16 befestigt Im Zentrum weist die untere Abdeckplatte 18 (F i g. 5) eine öffnung 34 auf, in der sich ein Hahn 35 (Fig. J) m/t ver/ängertem Hahnschiüssei 36 befindet, wobei der letztere durch eine öffnung 37 im Gehäuse 1 herausgeführt ist Durch die öffnung 34 erfolgt der Abfluß der Flüssigkeit aus der mittleren zylindrischen Elektrode 30, und zwar durch das Abgußrohr 38, welches durch die öffnung 39 im Gehäuse 1 nach außen tritt.

In der unteren Abdeckplatte 18 (Fig.5) sind öffnungen 40,41,42 für entsprechende Hähne 43,44,45 (F i g. 1) ausgeführt, deren verlängerte Hahnschlüssel 46 durch drei öffnungen 47 im Gehäuse 1 nach außen herausgeführt sind. Die öffnungen 40,41,42 dienen zum Abguß der Flüssigkeit aus den ringförmigen Räumen zwischen den zylindrischen Elektroden 30 und 31, 31 und 32 bzw. 32 und 33 durch drei Abgußrohre 48, die nach außen durch drei öffnungen 49 im Gehäuse 1 heraustreten. Die untere Abdeckplatte 18 weist auch drei öffnungen 50 (Fig. 1, 5) zur Aufnahme von drei Thermomeßgebern 51 auf, welche die Temperaturcharakteristik der Flüssigkeit nach dem Behandlungszyklus in der Arbeitskammer 10 liefern.

In der unteren Abdeckplatte 18 ist auch eine Öffnung 52 für einen Hahn 53 und einen Stutzen 54 vorgesehen, der den ringförmigen Raum zwischen der zylindrischen Elektrode 33 und dem Gehäuse 16 mit dem am Gerüst 2 befestigten unteren Behälter 55 verbindet Der Behälter 55 wird aus einem schwach polarisierbaren Werkstoff, für die betreffende Variante aus nichtrostendem Stahl hergestellt. In der oberen Wand des Behälters 55 befindet sich ein Stutzen 56 mit einem Pfropfen 57. Durch diesen Stutzen 56 wird die Flüssigkeit nach Beendigung des Behandlungszyklus in der Arbeitskammer 10 zugeführt. Außerdem ist in der oberen Wand des Behälters 55 eine öffnung 58 für einen Thermomeßgeber 59 ausgeführt In der unteren Wand des Behälters 55 sind ein Stutzen 60 und ein Hahn 61 mit verlängertem Hahnschlüssel 62 eingebaut. Der letztere ist durch eine öffnung 63 im Gehäuse 1 nach außen herausgeführt und wird für die Regelung des Abgusses der behandelten Flüssigkeit verwendet In der unteren Wand des Behälters 55 befindet sich auch ein Stutzen 64, der zwecks einer wiederholten Behandlung der Flüssigkeit über die Pumpe 65 und ihren Stutzen 66 mit dem Stutzen 12 des Behälters 3 verbunden ist.

In F i g. 6 ist die Speiseschaltung der Einrichtung als Blockschaltbild dargestellt

Jede der an der oberen Abdeckplatte 17 (Fig. 1) befestigten zylindrischen Elektroden 19, 20, 21 ist mit einem Wechiselstrom-SDeiseteil 67 f F i er. 6\ über einen

entsprechenden veränderlichen Widerstand 68, 69, 70 verbunden. Dies ermöglicht die Regelung der Spannung, die an jede zylindrische Elektrode angelegt wird.

Der Speiseteil 67 ist mit einem Kontroll- und Meßblock 71 sowie mit dem Elektromotor 72 der Pumpe 65 verbunden.

Die erfindungsgemäß aufgebaute Einrichtung zur elektrischen Behandlung von Flüssigkeiten mit Mikroorganismengehalt funktioniert im Prinzip wie folgt.

Eine Flüssigkeit, die Mikroorganismen enthält, wird der Einrichtung durch den Stutzen 4 (F i g. 1) zugeführt und füllt dabei den im oberen Teil des Gerüstes 2 liegenden Behälter 3. Der in den Stutzen 7 des Behälters 3 eingebaute Hahn 8 wird hierbei mit Hilfe des nach außen herausgeführten verlängerten Hahnschlüssels 9 geöffnet. Die Flüssigkeit gelangt in die Arbeitskammer 10 aus dem Behälter 3 durch den Stutzen 7 mit dem geöffneten Hahn 8 und durch die Öffnung 27 im Zentrum der Abdeckplatte 17 der Arbeitskammer 10. Zuerst füllt die Flüssigkeit den inneren Raum der geerdeten Zentralelektrode 30, die auf der unteren Abdeckplatte 18 der Arbeitskammer 10 befestigt ist. Nach Überfüllung dieses Innenraumes der Elektrode 30 fließt die Flüssigkeit über den oberen Stirnteil der geerdeten Elektrode 30 in den ringförmigen Raum zwischen der Außenfläche der geerdeten Elektrode 30 und der Innenfläche der Elektrode 19. Nach Füllung dieses Zwischenraumes steigt die Flüssigkeit im Raum zwischen der Außenfläche der Elektrode 19 und der Innenfläche der geerdeten Elektrode 31 zu ihrem oberen Stirnteil. Dann fließt die Flüssigkeit über diesen oberen Stirnteil der Elektrode 31 und füllt der Reihe nach die ringförmigen Räume zwischen den Außen- und Innenflächen der Elektroden 31 und 20, 20 und 32, 32 und 21,21 und 33, worauf sie in den Raum zwischen der geerdeten Elektrode 33 und den Gehäuse 16 der Arbeitskammer 10 gelangt. Durch die öffnung 52 der unteren Abdeckplatte 18 mit eingesetztem geöffneten Hahn 53 und dem Stutzen 54 füllt dann die Flüssigkeit den unteren Behälter 55. Nachdem man den unteren Behälter 55 mit Hilfe des durch die öffnung 11 im Gehäuse 1 nach außen herausgeführten verlängerten Hahnschlüssels 9 gefüllt hat, öffnet man den Hahn 13 in Stutzen 66 und 12. Gleichzeitig wird der Elektromotor 72 (F i g. 6) der Pumpe 65 eingeschaltet. Auf diese Weise wird die Flüssigkeitszufuhr durch die Pumpe 65 (Fig. 1), den Stutzen 66 der Pumpe 65 und durch die Stutzen 66 und 12 mit dem geöffneten Hahn 13 zum Behälter 3 zwecks wiederholten Durchlaufs des beschriebenen Weges durch die Flüssigkeit gewährleistet.

Nach Sicherstellung des Flüssigkeitsumlaufes im beschriebenen geschlossenen Umlaufkreis werden die Widerstände 68,69, 70 (F i g. 6) eingeschaltet, mit deren Hilfe die elektrische Spannung an die an der oberen Abdeckplatte 17 der Arbeitskammer 10 befestigten zylindrischen Elektroden 19,20,21 angelegt wird.

In diesem Zeitpunkt beginnt die elektrische Beeinflus sung der Mikroorganismen, die in der zu behandelndei Flüssigkeit enthalten sind.

Gleichzeitig wird der Kontroll- und Meßblock 7' eingeschaltet, der die Kontrolle und die Einhaltung de gewählten Spannungsverhältnisse an den einzelnei zylindrischen Elektroden 19, 20, 21 ermöglicht Dies< Spannungsverhältnisse werden mit Hilfe der Widerstän

ίο de 68,69, 70 je von der Art der Mikroorganismen ihrei Anzahl in der Flüssigkeit, der Geschwindigkeit de!

Flüssigkeitsumlaufes und in Abhängigkeit von anderer Bedingungen eingestellt.

Die in die obere Wand des Behälters 3 und in die obere Abdeckplatte 17 der Arbeitskammer 10 eingebauten Thermomeßgeber 6 bzw. 29 und die drei in dei unteren Abdeckplatte 18 der Arbeitskammer 10 montierten Thermomeßgeber 51 ermöglichen die Aufnahme der Temperaturcharakteristik in jedem Abschnitt des Behandlungszyklus. Für jede Art von Mikroorganismen wird eine für die Lebenstätigkeit dieser Art optimale Temperatur eingehalten. Im Falle der Sterilisation wird die für die jeweilige Flüssigkeit zulässige Temperatur eingestellt, welche die nützlichen Eigenschaften der Flüssigkeit nicht beeinträchtigt

Nachdem das erforderliche Behandlungsniveau erreicht ist, werden die Widerstände 68, 69, 70, dei Elektromotor 72 der Pumpe 65 und der Kontroll- und Meßblock 71 abgeschaltet. Zum Abguß der behandelten Flüssigkeit wird der Hahn 61 mit Hilfe des durch die öffnung 63 des Gehäuses 1 nach außen herausgeführten verlängerten Hahnschlüssels geöffnet.

Mittels des verlängerten Hahnschlüssels 36, der durch die Öffnung 37 im Gehäuse 1 herausgeführt ist, öffnet man den Hahn 35, um die im Innenraum der geerdeten Zentralelektrode 30 der unteren Abdeckplatte 18 gebliebene Flüssigkeit abzugießen. Diese Flüssigkeit wird durch die im Mittelpunkt der unteren Abdeckplatte 18 vorgesehene öffnung 34 und durch das Abgußrohr 38

abgegossen, welches durch die öffnung 39 im Gehäuse 1 nach außen herausgeführt ist.

Mit Hilfe der drei durch die öffnungen 47 im Gehäuse 1 herausgeführten Hahnschlüssel 46 öffnet man die Hähne 43, 44, 45, um die in den ringförmigen Räumen zwischen den zylindrischen Elektroden 30 und 31 und 32, 32 und 33 gebliebene Flüssigkeit abzugießen. Diese Flüssigkeit gelangt nach außen durch die öffnungen 40, 41, 42 in der unteren Abdeckplatte 18 und durch die Abgußrohre 48, von denen jedes Rohr durch eine

öffnung 49 im Gehäuse 1 nach außen heraustritt.

Nachdem die Behandlung der Flüssigkeit mit Mikroorganismen beendet ist, wird die Einrichtung zur Spülung der Innenräume mit Wasser gefüllt, das man ebenso wie die für die Behandlung bestimmte Flüssigkeit umlaufen läßt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zur elektrischen Behandlung von Flüssigkeiten mit Mikroorganismen, die ein zylindrisches Gehäuse mit zwei Abdeckplatten aufweist, wobei im Mittelpunkt der unteren Abdeckplatte eine längs der Gehäuseachse angeordnete geerdete zylindrische Elektrode befestigt ist, in deren inneren Raum eine Flüssigkeit eingeführt wird, die vom oberen Stirnteil der Elektrode nach außen fließt, und to im Mittelpunkt der oberen Abdeckplatte auf einem Isolieraufhänger eine längs der Gehäuseachse angeordnete zylindrische Elektrode befestigt ist, die in bezug auf die geerdete zylindrische Elektrode koaxial liegt, einen größeren Durchmesser als der is Durchmesser der geerdeten Zentralelektrode hat und an eine elektrische Spannung gelegt wird, g e kennzeichnet durch wenigstens drei auf der unteren Abdeckplatte (18) befestigte zusätzliche zylindrische Elektroden (31,32,33), die in bezug auf die erste geerdete zylindrische Elektrode koaxial angeordnet sind wobei die Höhe jeder von diesen Elektroden mit der Entfernung von der Achse (16) zunehmend gestaltet ist, und durch mindestens zwei an der oberen Abdeckplatte (17) befestigte zusätzliehe zylindrische Elektroden (20, 21), die ebenfalls koaxial zur ersten zylindrischen Elektrode angeordnet sind und in den Räumen zwischen den zylindrischen Elektroden (30,31,32,33) der unteren Abdeckplatte (18) liegend angeordnet sind, wobei jede dieser Elektroden (20, 21) der oberen Abdeckplatte (17) von den am nächsten liegenden Elektroden (30,31,32,33) der unteren Abdeckplatte (18) gleich weit entfernt ist.

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