DE4424834A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Entkeimen von Luft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entkeimen von Luft sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Zum Entkeimen von Luft sind verschiedene chemische oder physikalische Verfahren bekannt. Beispielsweise kann Luft durch Filtrieren entkeimt werden. Um eine ausreichende Filtrierwirkung auch gegenüber sehr kleinen Keimen zu erreichen, müssen sehr feine Filter verwendet werden, die der hindurchzuleitenden Luft einen erheblichen Strömungswiderstand entgegensetzen. Außerdem ist eine regelmäßige Reinigung bzw. ein Austausch des Filtermediums erforderlich.

Zum Entkeimen von Luft durch Hitzeeinwirkung ist ein erheblicher Energieaufwand erforderlich, wobei erschwerend hinzukommt, daß manche Keime erst nach längerer Einwirkung von verhältnismäßig hohen Temperaturen abzutöten sind. Chemische Entkeimungsverfahren bestehen darin, der Luft keimtötende Stoffe zuzusetzen. Diese Stoffe stellen aber selbst eine Verunreinigung der Luft dar, so daß solche Verfahren in vielen Bereichen, insbesondere in der Lebensmittelindustrie, nicht oder nur begrenzt einsetzbar sind.

Unter "Entkeimen" soll in diesem Zusammenhang auch eine wesentliche Verringerung des Gehalts der Luft an Keimen verstanden werden; diese Verringerung der Luft reicht in vielen Bereichen, beispielsweise in der Lebensmittelindustrie, bereits aus, um einen Verderb der damit in Berührung kommenden Lebensmittel für den gewünschten bzw. vorgegebenen Zeitraum auszuschließen.

In der Nahrungsmittelindustrie besteht beispielsweise in Pökel- und Reiferäumen für Schinken und andere geräucherte Fleischwaren die Notwendigkeit, eine verhältnismäßig hohe Luftfeuchte aufrechtzuerhalten, um den Reifeprozeß zu fördern und die Bildung von Trockenrändern zu verhindern. Diese Luftfeuchte begünstigt aber die Entwicklung von Schimmel und anderem, durch Keime verursachten Oberflächenverderb. Man ist deshalb gezwungen, die Luftfeuchte zu verringern, was aber wiederum für den Reifeprozeß nachteilig ist. Eine an sich erwünschte Belüftung solcher Räume wird bisher dadurch erschwert bzw. vereitelt, daß die zugeführte Luft Keime enthält, die die in diesen Räumen enthaltenen Fleisch- und Wurstwaren befallen würden. Wenn ein solcher Keimbefall aufgetreten ist, der beispielsweise zu Schimmelbildung geführt hat, sind aufwendige Desinfektionsmaßnahmen erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Entkeimen von Luft zu schaffen, mit dem bei geringem Energie- und Bauaufwand eine wesentliche Entkeimungswirkung erzielt wird, ohne daß dabei störende oder schädliche Stoffe zurückbleiben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Luft durch ein elektrisches Hochspannungs-Entladungsfeld geleitet wird.

Durch die elektrischen Hochspannungsentladungen wird in der hindurchgeleiteten Luft ein elektrochemischer Prozeß durchgeführt, durch den die Sauerstoffmoleküle (O₂) der Luft destabilisiert und mindestens zu einem wesentlichen Teil in atomaren Sauerstoff aufgespalten werden. In diesem Zustand ist der Sauerstoff reaktionsfreudig und geht Verbindungen mit oxidierbaren Stoffen ein, insbesondere auch organischen Bestandteilen der Luft und somit auch mit den darin enthaltenen Keimen. Dieser Vorgang wird als "kalte Oxidation" bezeichnet. Die Keime werden dadurch abgetötet. Auf diese Weise kann eine hohe Entkeimungsrate von beispielsweise bis zu 97% erreicht werden. Der hierfür erforderliche Energieaufwand ist vergleichsweise gering.

Gemäß einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Luft nach dem Durchtritt durch das Hochspannungs-Entladungsfeld über einen vorgegebenen Strömungsweg in einer gegenüber der Umgebung im wesentlichen abgeschlossenen Strömung geführt wird. Dies kann vorzugsweise so durchgeführt werden, daß die Luft auf dem vorgegebenen Strömungsweg in einem geschlossenen Kanal geführt wird. Dadurch wird erreicht, daß die zu entkeimende Luft ausreichend lange mit dem reaktionsfreudigen Sauerstoff vermischt bleibt, um einen hohen Anteil der darin enthaltenen Keime zu erfassen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Luft am Ende des vorgegebenen Strömungswegs durch ein Aktivkohlefilter geleitet wird. In diesem Aktivkohlefilter werden die nach Durchlaufen des Strömungswegs noch enthaltenen, d. h. noch nicht zu einer Oxidation verbrauchten Bestandteile an reaktionsfreudigem Sauerstoff wieder in molekularen Sauerstoff (O₂) umgewandelt. Damit wird erreicht, daß die austretende, entkeimte Luft keine anderen, möglicherweise aggressiven Formen des Sauerstoffs enthält.

Vorteilhafterweise wird der Volumenstrom der durch das Hochspannungs-Entladungsfeld geleiteten Luft und/oder die elektrische Entladungsleistung des Hochspannungs- Entladungsfeldes in Abhängigkeit von einer im Abstand hinter dem Hochspannungs-Entladungsfeld durchgeführten oxidantien-Analyse gesteuert. Das Ergebnissignal dieser oxidantien-Analyse liefert einen Anhaltswert dafür, wie weit die vorher in der Luft enthaltenen Keime oxidiert wurden. Es reicht aus, den Volumenstrom der Luft und/oder die Entladungsleistung so einzustellen, daß nur noch ein geringer Anteil an Oxidantien in der Luft verbleibt.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Diese ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftfördergebläse und eine elektrische Hochspannungs-Entladungszelle hintereinander angeordnet sind. Diese Vorrichtung ist von verhältnismäßig einfachem und kompaktem Aufbau und hat einen verhältnismäßig geringen Energiebedarf.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert, die in der Zeichnung jeweils stark vereinfacht dargestellt sind. Es zeigt:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Entkeimen von Luft mit einer Hochspannungs-Entladungszelle,

Fig. 2 eine gegenüber der Fig. 1 abgewandelte Ausführung mit einem an die Hochspannungs-Entladungszelle angeschlossenen Kanal,

Fig. 3 eine weitere abgewandelte Ausführungsform mit einem Aktivkohlefilter am Ende des Kanals und

Fig. 4 eine Ausführungsform der Vorrichtung mit einem Oxidantien-Meßgerät.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zum Entkeimen von Luft weist ein vorzugsweise kanalförmiges Gehäuse 1 auf, in dem ein Luftfördergebläse 2 angeordnet ist. Das Luftfördergebläse 2 fördert die zu entkeimende Luft von einer Eintrittsöffnung 3 zu einer Austrittsöffnung 4 des Gehäuses, wobei die Luftströmungsrichtung durch einen Pfeil 5 angedeutet ist.

In Strömungsrichtung hinter dem Luftfördergebläse 2 ist eine elektrische Hochspannungs-Entladungszelle 6 angeordnet, die ein von der Luft durchströmtes Entladungsgitter 7 aufweist, an das eine elektrische Gleichspannung angelegt ist, die von einer Hochspannungsquelle 8 geliefert wird. Das Entladungsgitter 7 weist vorzugsweise eine Reihe von Stachelentladungsdrähten auf, an deren Spitzen eine elektrische Entladung erfolgt. Die Hochspannungsquelle 8 ist so geschaltet, daß an das Entladungsgitter 7 eine negative Gleichspannung von vorzugsweise mindestens 10 000 Volt angelegt ist.

Eine Steuer- bzw. Schalteinrichtung 9 steuert bzw. schaltet die Hochspannungsquelle 8 und/oder den Antrieb des Luftfördergebläses 2.

Die so beschriebene, in Fig. 1 stark vereinfacht dargestellte Vorrichtung kann als Einheit in Räumen angeordnet werden, in denen eine Luftentkeimung erforderlich ist, beispielsweise in Räumen für die Verarbeitung, Lagerung, Kühlung und Reifung von Nahrungsmitteln, insbesondere in Pökel- und Reiferäumen für geräucherte Fleischwaren, wie Schinken und Würste. In der in Fig. 1 dargestellten einfachen Ausführungsform der Vorrichtung werden die Luftfördermenge und die Entladungsleistung vorzugsweise von Hand vorgewählt und eingestellt.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung ist an die Hochspannungs-Entladungszelle 6 ein Kanal 10 angeschlossen, der an seinem der Hochspannungs- Entladungszelle 6 entgegengesetzten Ende eine Luftaustrittsöffnung 11 aufweisen. Im Zusammenhang mit dem jeweils eingestellten Volumenstrom der geförderten Luft ergibt sich durch die gewählte Länge des Kanals 10 eine vorgegebene Zeit, in der eine Vermischung der Luft mit der Umgebungsluft verhindert wird. Dadurch wird erreicht, daß für die Entkeimungswirkung eine ausreichende Zeit zur Verfügung steht, in der die im Entladungsfeld der Hochspannungs-Entladungseinrichtung 6 erzeugten reaktionsfreudigen Formen des Luftsauerstoffs eine Oxidation der in der Luft enthaltenen Keime bewirken.

Gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 nur dadurch abgewandelt, daß im Verlauf des Kanals 10, nämlich beim dargestellten Ausführungsbeispiel in dessen Luftaustrittsöffnung 11, ein Aktivkohlefilter 12 angeordnet ist, durch das die Luft am Ende des Keimungsvorgangs strömt. Diejenigen reaktionsfreudigen Sauerstoffbestandteile der Luft, die nicht durch einen Oxidationsvorgang gebunden wurden, werden im Aktivkohlefilter 12 wieder in molekularen Sauerstoff (O₂) zurückgeführt.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Abstand hinter der Hochspannungs-Entladungszelle 6, vorzugsweise am Ende des Kanals 10 ein Oxidantien-Meßgerät 13 angeordnet, dessen Signalausgang 14 mit der Steuer- bzw. Schalteinrichtung 9 für das Luftfördergebläse 2 und/oder die Hochspannungs-Entladungszelle 6 verbunden ist. Das Oxidantien-Meßgerät 13 mißt den Anteil an Oxidantien wie reaktionsfreudigem Sauerstoff, beispielsweise in Form von Ozon, der in der austretenden Luft noch vorhanden ist. Dieser Meßwert gibt Aufschluß darüber, ob eine weitgehende Oxidation und somit Zerstörung der in der Luft enthaltenen Keime stattgefunden hat. Deshalb wird die Steuer- bzw. Schalteinrichtung 9 durch den Signalausgang 14 so geregelt, daß ein vorgegebener, niedriger Mindestgehalt an Oxidantien in der entkeimten Luft vorhanden ist.

Die beschriebenen Vorrichtungen arbeiten weitestgehend wartungsarm. Alle Teile der Vorrichtung, insbesondere auch das Entladungsgitter 7, können in herkömmlicher Weise gereinigt werden. Beim Entkeimungsvorgang werden keine störenden oder schädlichen Reststoffe erzeugt, die entsorgt werden müßten. Da die in der Luft enthaltenen Keime, wie Bakterien, Viren, Sporen und auch organische Geruchsstoffe oxidiert und somit unschädlich gemacht werden, entfällt bei der Behandlung von Lebensmitteln, insbesondere Räucherwaren, die Notwendigkeit, chemische Tauch- oder Sprühmittel zur Desinfektion zu verwenden.

Die beschriebene Vorrichtung kann zum Entkeimen einzelner Räume oder von Belüftungsanlagen für mehrere Räume eingesetzt werden, insbesondere auch für Klimaanlagen.

Claims (11)

1. Verfahren zum Entkeimen von Luft, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft durch ein elektrisches Hochspannungs-Entladungsfeld geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft nach dem Durchtritt durch das Hochspannungs- Entladungsfeld über einen vorgegebenen Strömungsweg in einer gegenüber der Umgebung im wesentlichen abgeschlossenen Strömung geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft auf dem vorgegebenen Strömungsweg in einem geschlossenen Kanal geführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft am Ende des vorgegebenen Strömungswegs durch ein Aktivkohlefilter geleitet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenstrom der durch das Hochspannungs-Entladungsfeld geleiteten Luft und/oder die elektrische Entladungsleistung des Hochspannungs- Entladungsfeldes in Abhängigkeit von einer im Abstand hinter dem Hochspannungs-Entladungsfeld durchgeführten Oxidantien-Analyse gesteuert wird bzw. werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1- dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftfördergebläse (2) und eine elektrische Hochspannungs- Entladungszelle (6) hintereinander angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungs-Entladungszelle ein von der Luft durchströmtes Entladungsgitter (7) aufweist, an das eine elektrische Gleichspannung angelegt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an das Entladungsgitter (7) eine negative Gleichspannung von über 10 000 Volt angelegt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Hochspannungs-Entladungszelle (6) ein Kanal (10) angeschlossen ist, der an seinem der Hochspannungs- Entladungszelle (6) entgegengesetzten Ende eine Luftaustrittsöffnung (11) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die Hochspannungs-Entladungszelle ein Kanal (10) angeschlossen ist, in dessen Verlauf ein Aktivkohlefilter (12) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand hinter der Hochspannungs-Entladungszelle (6) ein Oxidantien-Meßgerät (13) angeordnet ist, dessen Signalausgang (14) mit einer Steuer- bzw. Schalteinrichtung (9) für das Luftfördergebläse (2) und/oder die Hochspannungs-Entladungszelle (6) verbunden ist.