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Verfahren und Vorrichtung zur Entkeimung von Flüssigkeiten Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur vollständigen oder teilweisen Entkeimung von Flüssigkeiten
durch Berührung mit oligody-namisch wirksamen Metallen oder Metallverbindungen,
bei dem die Entkeimung der Flüssigkeiten mit geringeren Mengen oligodynamisch wirksamer
Substanz als bisher durchgeführt werden kann.
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Es sind bereits Verfahren zur Sterilisierung von Flüssigkeiten bekannt,
bei denen oligodynamisch wirksame Metalle oder Metallverbindungen verwendet werden.
Alle diese bekannten Verfahren arbeiten in der `Veise, daß die zu sterilisierenden
Flüssigkeiten mit den oligodynamisch wirksamen Stoffen in Berührung gebracht und
so lange in Berührung belassen werden, bis die zu behandelnden Flüssigkeiten steril
sind. Da zur oligodynamischen Sterilisierung mit Vorteil Metalle und Metallverbindungen
aus der Schwermetallgruppe, u. a. auch Kupfer, Antimon, und die kostspieligen Metalle
Silber, Silberoxyd, Gold, Iridium, Thallium u. a. verwendet werden, sind die -Anlagekosten
für mit diesen :Metallen hergestellte oligody namische Sterilisatoren sehr hoch,
besonders dann, wenn es sich um Anlagen für größere Flüssigkeitsmengen handelt,
die zu entkeimen sind.
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Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, beliebige Flüssigkeitsmengen
unter Aufwendung weit geringerer Mengen oligodynamisch wirksamer Metalle als bisher
mit Sicherheit auch dann zu sterilisieren oder bis zu einem gewünschten Grad teilweise
zu entkeimen, wenn man die Berührung der zu entkeimenden Flüssigkeiten mit den oligodynamisch
wirksamen Stoffen vor der völligen Entkeimung unterbricht und auf diese Vorentkeimung
eine gegebenenfalls mehrstufige Fertigentkeimung folgen läßt. Es wurde nämlich die
Feststellung gemacht, daß die teilweise entkeimten Flüssigkeiten sich selber ohne
Berührung mit oligodynamisch wirksamer Substanz weiter entkeimen. Die auf die Vorentkeimung
folgende Fertigentkeimung kann deshalb durch Selbstentkeimung der vorentkeimten
Flüssigkeiten bewirkt werden, indem man z. B. die vorentkeimten Flüssigkeiten einfach
stehen läßt. Man kann aber die Fertigentkeimung auch durch gegebenenfalls mehrstufige
Berührung der vorentkeimten Flüssigkeit mit oligodynamisch wirksamen Stoffen geringerer
Wirkung oder gröberer Verteilung oder mit geringeren Mengen oligodynamisch wirksamer
Stoffe, als in der Vorentkeimung verwendet, und durch gegebenenfalls nachfolgende
oder zwischengeschaltete Selbstentkeimung bewirken. Der gesamte Entkeimungsvorgang
ist dann in kürzerer oder längerer Zeit je nach der Intensität der ersten Behandlung
beendet. Anstatt auf die Vorentkeimung eine ein- oder mehrstufige Fertigentkeimung
mit oligodynamisch wirksamen Stoffen gröberer Verteilung oder geringerer Wirkung
oder geringeren Mengen oligodynamisch wirksamer Stoffe, als zur Vorentkeimung verwendet,
folgen zu lassen, kann man, wenn es die besonderen Verhältnisse erfordern, auf die
Vorentkeimung
auch eine ein- oder mehrstufige Fertigentkeimung mit
oligodynamisch wirksamen Stoffen größerer Wirkung oder feinerer Verteilung oder
größeren Mengen oligodynamisch wirksamer Stoffe, als in der Vorentkeimung verwendet,
mit gegebenenfalls nachfolgender oder zwischengeschalteter Selbstentkeimung folgen
lassen. Der nach der Erfindung vorentkeimten Flüssigkeit kann man unbehandelte Rohflüssigkeit
zusetzen, die dann durch die Flüssigkeit fertig entkeimt wird.
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Zur Durchführung des neuen Verfahrens sind eine Reihe von Vorrichtungen
geeignet, die in allen Fällen eine Unterteilung der Entkeimung in mindestens zwei
Stufen, nämlich eine Vorentkeimung und eine Fertigentkeimung, oder in mehr als zwei
Stufen, nämlich Vorentkeimung, Zwischenentkeimung, gegebenenfalls in mehreren Stufen,
und Fertigentkeimung, gestatten. So kann man z. B. das neue Verfahren in mehreren,
mindestens zwei hintereinandergeschalteten Entkeimungsräumen durchführen, die mit
oligodynamisch wirksamer Substanz verschiedener; z. B. abgestuft größer oder kleiner
werdender Wirkung oder mit oligodynamisch wirksamer Substanz gleicher Wirkung, aber
in verschiedener, z. B. abgestufter gröber oder feiner werdender Verteilung oder
mit wechselnden Mengen, z. B. kleiner oder größer werdenden Mengen, oligodynamisch
wirksamer Substanz ausgerüstet sind, wobei gegebenenfalls einer oder mehrere der
auf den ersten Entkeimungsraum folgenden Entkeimungsräume, z. B. der letzte Entkeimungsraum
zur Selbststerilisierung der bereits mit oligodynamisch wirksamer Substanz in Berührung
gewesenen Flüssigkeit frei von oligodynamisch wirksamer Substanz sein kann. Bei
diesen Einrichtungen können einer oder mehrere der hintereinandergeschalteten Entkeimungsräume
vervielfacht und parallel geschaltet sein. Man kann aber auch so arbeiten, daß man
die Entkeimung in einem einzigen Entkeimungsraum vornimmt, der mit oligodynamisch
wirksamer Substanz abgestufter Verteilung oder in abgestuften Mengen oder von abgestufter
`'Wirkung ausgerüstet ist, so daß die einzelnen Entkeimungsstufen in einem einzigen
Entkeimungsraum vorhanden sind.
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Die Durchführung der Entkeimung gemäß der Erfindung kann kontinuierlich,
diskontinuierlich oder gemischt kontinuierlich und diskontinuierlich vorgenommen
werden. So kann z. B. der Vorentkeimer und der Fertigentkeimer diskontinuierlich
arbeiten oder der Vorentkeimer kontinuierlich und der Fertigentkeimer diskontinuierlich
oder umgekehrt. Es kann auch ein Vorentkeimer auf mehrere Fertigentkeimer arbeiten
oder mehrere Vorentkeimer auf einen Fertigentkeimer u. dgl. Ebenfalls kann ein und
dieselbe Flüssigkeit auch mehrere Male den gleichen Vorentkeimer oder Fertigentkeimer
oder beide durchlaufen, bevor sie weitergeleitet wird. Wesentlich ist für die Durchführung
der Erfindung, daß die zu behandelnde Flüssigkeit die Vorentkeimungsstufe verläßt,
bevor sie den gewünschten Entkeimungsgrad erreicht hat, und daß darauf eine Fertigentkeimung
folgt, die durch die Selbstentkeimung der Flüssigkeit, die aus der Vorentkeimungsstufe
kommt, bewirkt oder unterstützt wird.
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Da sich bekanntlich die Entkeimung von Flüssigkeiten durch Berührung
derselben mit oligodynamisch wirksamen Stoffen selektiv regeln läßt, kann man z.
B. so arbeiten, daß man durch die Vorentkeimung alle patogenen Keime abtötet und
durch die Fertigentkeimung die noch am Leben befindlichen Sporen entfernt, wenn
eine unbedingt sterile Flüssigkeit erhalten werden soll. Es genügt aber auch, wenn
man durch die Vorentkeimung nur einen Teil der patogenen Keime abtötet und durch
die Fertigentkeimung alle patogenen Keime abtötet, während harmlose Sporen sich
noch am Leben befinden können, wenn es sich darum handelt, nur die patogenen Keime
aus der Flüssigkeit zu entfernen.
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Wie auch sonst bei der oligodynamischen Entkeimung kann diese durch
Rühren der Flüssigkeit oder Einblasen von Luft oder anderen Gasen sowie durch Temperaturbeeinflussung
in irgendeiner oder in allen der einzelnen Entkeimungsstufen beeinflußt oder geregelt
werden. Auch eine Belichtung oder Bestrahlung bzw. eine Beeinflussung der Flüssigkeit
durch elektrische Ströme kann in irgendeinem Stadium während, vor oder nach der
Entkeimung vorgenommen werden. Ebenso kann man vor der Entkeimung zwischen den einzelnen
Entkeimungsstufen oder nach der Entkeimung eine Filtration der Flüssigkeiten einfügen.
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In der Zeichnung sind eine Reihe von Anlagen gemäß der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigen Abb. i ein Tropffilter gemäß der Erfindung, Abb.2 eine Entkeimungsanlage
mit einem einzigen Entkeimungsraum für die mehrstufige Entkeimung, Abb. 3 eine Entkeimungsanlage
mit einem Behälter; der in zwei getrennte Entkeimungsräume aufgeteilt ist, Abb.
q. eine Entkeimungsanlage mit zwei getrennten Entkeimungsräumen in getrennten Behältern
und Abb. 5a bis 5d schematische Darstellungen verschiedener Entkeimungsanlagen.
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Das Tropffilter in Abb. i besteht aus einem Behälter i mit aufgesetztem
Fülltrichter 2, der mit einer Filterkerze 3 ausgerüstet ist. Der Fülltrichter 2
ist mit oligodynamisch wirksamer Substanz q., z. B. auf Asbest, Tonscherben o. dgl.
niedergeschlagenem Silber, Kupfer, Silberoxyd o. dgl., angefüllt.
Die
Filterkerze 2 läßt bekanntlich Bakterien der zu behandelnden Flüssigkeit, z. B.
des Rohwassers, nach kurzer Zeit durchwachsen. Da aber die die Bakterien begleitende
Flüssigkeit durch Berührung mit der oligodynamisch wirksamen Substanz ¢ vorbehandelt
ist, ist das Filtrat durch Stehen in der Flasche i nach einiger Zeit durch Selbstentkeimung
fertig entkeimt.
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In der in Abb. 2 dargestellten Entkeimungsanlage ist ein einziger
Behälter 5 vorgesehen, der mit Raschigringen 6 verschiedener Größe angefüllt ist,
die mit Überzügen aus oligodynamisch wirksamer Substanz, z. B. Silber, Iridium o.
dgl., z. B. durch Metallspritzverfahren versehen sind. Vom Zulauf 7 aus für die
zu entkeimende Flüssigkeit bis zum Ablauf 8 ist der Entkeimungsraum in drei Stufen
g, io und ii eingeteilt, indem entweder von Stufe zu Stufe größere oder kleinere
Raschigringe oder schwächere oder stärkere Metallbelege oder wirksamere oder weniger
wirksame oligodynamisch wirksame Substanz z. B. in der Reihenfolge amorphes Silber,
Gemisch von amorphen und kristallinem Silber und kristallines Silber verwendet wird.
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Abb. 3 zeigt einen Behälter 12, der durch eine Scheidewand 13 in zwei
Entkeimungsräume 1.4 und 15 unterteilt ist. Der Entkeimungsraum 15 ist mit oligodynamisch
wirksamer Substanz 16, z. B. rostfreier Eisenlegierung, Silber auf geeigneten Trägern,
z. B. Bolus u. dgl.> angefüllt. Die Durchlaufgeschwindigkeit der bei 17 zulaufenden,
zu behandelnden Flüssigkeit, die über den Überlauf ig aus dem Raum 14 in den Raum
15 läuft, der mit Trennwänden 20 versehen sein kann, bevor sie durch den Ablauf
18 abläuft, wird so geregelt, daß die Flüssigkeit beim Austritt den gewünschten
Entkeimungsgrad aufweist. Ebenso wird die Füllung 16 im Raum 14 der Art der zu behandelnden
Flüssigkeit angepaßt, damit diese mit der Intensität oligodynamisch behandelt wird,
die erforderlich ist, um die Fertigentkeimung bei Durchlauf durch den Raum 15 zu
beenden. Auch durch Verschiebung der Trennwand 13 kann man die Räume 14 und 15 den
Flüssigkeitsarten, -mengen und der Art der oligodynamisch wirksamen Substanz anpassen.
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Abb. .1 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung, bei der der
mit oligodynamisch wirksamen Metallen 21, z. B. Silber, Kupfer, Silberkupferlegierung
auf Trägern, z. B. Quarzsand, ganz oder teilweise gefüllte, gegebenenfalls mehrstufige
(Abb. 2) Vorentkeimer 22 mit Zulauf 23 von dem Fertigentkeimer 2.4 mit Ablauf 25
getrennt ist. Der Vorentkeimer 22 und der Fertigentkeimer 24. können kontinuierlich
oder diskontinuierlich arbeiten; ebenso kann einer der beiden, durch Leitung 26
gegebenenfalls mit Verschlußhahn miteinander verbundenen Entkeimer kontinuierlich
oder diskontinuierlich arbeiten.
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Das in der Abb.5a angegebene Schaltungsschema enthält einen Vorentkeimer
27, der auf drei Fertigentkeimer 28 geschaltet ist. Das Schaltungsschema 5b zeigt
vier Vorentkeimer 2g, die auf einen Fertigentkeimer 30 geschaltet sind. Das
Schaltungsschema 5c zeigt einen Vorentkeimer 31, der über eine Zwischenstufe 32
auf einen Fertigentkeimer 33 geschaltet ist. Das Schaltungsschema 5d zeigt zwei
Vorentkeimer 34, die über eine Zwischenstufe 35 auf drei Fertigentkeimer 36 geschaltet
sind. In ähnlicher Weise lassen sich eine beliebige Anzahl von weiteren Schaltungsschemen
vornehmen. Beispiel i 621/2 1 grober Quarzsand werden mit 2o g Silber pro Liter
Sand, also mit 1:250 g Silber überzogen. Wasser, das 500 000 Coli pro ccm
enthält, wird in einer Fördermenge von 5 1 pro Minute durch den Sand hindurchgeschickt.
Der Keimgehalt des Wassers beim Austritt aus dem Sand beträgt noch einige tausend
pro ccm. Nach Ablauf von 6 Stunden, in denen das Wasser nicht mehr mit Silber in
Berührung gekommen ist, ist völlige Sterilität eingetreten. Beispiel 2 Durch das
oben beschriebene Filter wird Bier, das reichlich Lufthefe enthält, durchgesogen.
Das Bier enthält nach Behandlung noch eine wenn auch verminderte Anzahl von Hefezellen.
Die Behandlung hat jedoch genügt, um dieselben innerhalb von 2 Tagen in einem Gefäß,
das keine oligodynamischen Metalle mehr enthält, zur Abtötung zu bringen. Beispiel
3 Durch i ooo g Kupferfeilspäne wird Wasser, das 2 ooo Colikeime pro ccm enthielt,
in einer Menge von 3oo ccm in der Minute hindurchgesogen. Das so behandelte Wasser
enthält nach der Abnahme noch 4.0o Keime pro ccm. Nachdem das Wasser in einem Gefäß,
das kein Kupfer enthält, sich selbst überlassen wurde, fanden sich nach der Untersuchung,
die 12 Stunden nach dem Durchpassieren durch das Filter erfolgte, keine Colikeime
mehr im Wasser vor. Beispiel q. Will man ein Wasser von gleichem Keimgehalt und
gleicher Fördermenge wie im Beispiel i dadurch entkeimen, daß man es bis zu seiner
völligen Entkeimung mit dem Silbersand in Berührung läßt, so muß man 2
250 1 Sand anwenden, der mit 5 g Silber pro Liter Sand, also insgesamt
mit ii 25o g Silber überzogen ist. Das Wasser, das mit der Fördermenge von 5 1 pro
Minute durch den Sand hindurchgeht, ist dann beim Austritt aus dem Silbersand
sofort
steril. Man hat aber in diesem Fall ii 25o g Silber; dägegen@ -im Beispiel i nur
i 25o g Silber gebraucht; d. h. man braucht, wenn man das Prinzip der vorliegenden
Erfindung benutzt, nur ein Neuntel derjenigen Silbermenge zu verwenden, die man
anwenden muß, wenn man nach der bisher bekannten Arbeitsweise arbeitet.