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Vorrichtung zur Vitaminisierung von Nahrungsmitteln Es ' ist bekannt,
Nahrungsmittel beispielsweise zur Anreicherung des D-Vitamins zu bestrahlen. Durch
mit der Quecksilberdampflampe bestrahlte Milch sind bei rachitischen Kindern überraschende
Heilerfolge erzielt worden. Aus medizinischen Berichten, beispielsweise von B a
m b ,e r g e r und von Schön en -ih der Deutschen Medizinischen; Wochenschrift 1929,
ergibt sich, daß eine allgemeine Verwendung bestrahlter Frischmilch bei Kindern
eine wesentliche Förderung der Volksgesundheit bedeuten würde. Es sind jedoch bisher
geeignete Bestrahlungseinrichtungen nur in größerenMolkereien vorhanden, so daß
auf dem Wege über die Molkereien bestrahlte Milch noch nicht als wertvolles Prophylaktikum
der Masse und dem über das Land verteilten Volke zugute kommen kann, was sich auch
in Zukunft nicht wesentlich ändern wird, zumal auch die Verteilung bestrahlter Frischmilch
gewisse Schwierigkeiten, mit sichbringt.
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Diese Hemmungen soll .die nachstehende Erfindung beseitigen. Auf Grund
von Versuchen wurde der im folgenden beschriebene neuartige Apparat zur Bestrahlung
der Nahrungsmittel entwickelt; mit welchem es möglich ist, die Bestrahlung beispielsweise
von Vollmilch im kleinen, also auch gerade beim Verbraucher und im Haushalt,'praktisch
zu verwirklichen. Dabei wird zunächst als Strahlenquelle nicht die Quecksilberdampf-Bogenentladung
mit der- ihr eigentümlichen übergroßen Wärmeentwicklung, sondern eine elektrische
Glimmentladung mit geringer Emission von langwelligen und Wärmestrahlen benützt;
die überdies zur Vermeidung eines teueren elektrischen Hochspannungsapparateteils
und der Berührungsgefahr zum unmittelbaren Anschluß an die gebräuchlichen elektrischen
N iederspannungsnetze von iio, azo Volt usw.eingerichtet ist. Ein. solcher
Glimmentladungsbiestrahlungsapparat gibt zwar grundsätzlich entsprechend seiner
geringen Leistungsaufnahme im Verhältnis zu einer Ouecksilberdampflampe auch nur
eine geringe Strahlenenergie ab, welcher scheinbare Nachteil erfindungsgemäß jedoch
dadurch ausgeglichen wird, daß die neuartige Lampe mit ihrer geringen Wärmeentwicklung
in unmittelba;e Nähe bzw. überhaupt in engste. Berührung mit den zu bestrahlenden
Stqffen gebracht werden kann. Hierdurch wird trotz der geringen Leistungsaufnahme
doch eine wirkungsvolle Einwirkung auf die zu bestrahlenden Stoffe erzielt, weil
die wirksamen kurzwelligen Strahlen auf ihrem Wege nur in geringem Maße andere Stoffe,
wie Luft, in denen sie bekanntlich in starkem Maße absorbiert werden, zu durchdringen
brauchen.
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Diese neuartige kalte Lampe kann erfindungsgemäß röhrenförmig ausgebildet
werden, und zwar können ihre Abmessungen und die Form der an ihr befindlichen Lampenfassung
so gestaltet sein, daß sie beispielsweise in eine Milchflasche gebräuchlicher Art
oder in ein Spezialgefäß ohne weiteres hineingesteckt werden kann. Dabei wird zweckmäßig
die Lampenfassung oder ein Teil derselben als :elastischer
oder
sonstiger @'erschluß für die Öffnung im Flaschenhals oder im Gefäß ausgebildet.
Die beispielsweise aus Ouarz oder Bergkristall. hergestellte ultraviolettdurchlässige
Hülle der Glimmlampe kann in den zu bestrahlenden Stoff, beispielsweise Milch, ganz
oder teilweise eintauchen, oder sie kann in unmittelbarer Nähe desselben angeordnet
sein.
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Es ist ein wesentlicher Teil der Erfindungsidee, da ß durch die Verwendung
einer finit Niederspannung betriebenen Glimmentladung die Entladungsröhre im Gegensatz
zii den bisherigen Bestrahlungsmethoden mit heißen Ouecksilberdampf-Bogenentladungen
in Immittelbare Nähe beziehungsweise überhaupt in enge Berührung finit dein zu bestrahlenden
Stoff gebracht werden kann; denn nunmehr brauchen die kurzwelligen Strahlen nicht
mehr eine längere Luftstrecke zu durchlaufen, in der sie, abgesehen vom Absorptionsverlust,
eine auf die Nahrungsmittel ungünstig einwirkende Ozonbildung des Luftsauerstoffs
mit sich bringen. Auch gegenüber mit Hochspannung betriebenen Glimmentladungsröhreia
besitzt die neuartige Niederspannungsvorrichtung den Vorteil, daß sie praktisch
weniger zur Ozonbildung neigt. Diese geringe Wärine-und Ozonerzeugung bei der neuartigen
Vorrichtung ergeben überhaupt erst ihre wirtschaftliche Verwendungsmöglichkeit im
kleinen; denn sonst iniißte auch der für den Haushalt bestimmte Bestrahlungsapparat
alle jene komplizierten Einrichtungen aufweisen, die die großen Anlagen in Molkereien
zur Vermeidung der Erwärmung, der Ozonbildung und der Veränderung des Milchgeschmacks,
also zur Verhinderung der sog. Jekorisation, besitzen.
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Es können Verhältnisse vorliegen, wo trotz der geringenWärmeentwicklung
ein unmittelbares Eintauchen der Entladungsröhre in deii zu bestrahlenden Stoff
zweckmäßig vermieden wird, wenn nämlich beispielsweise eine grolle Einwirkungsdauer
nötig ist und der zu bestrahlende Stoff eine besonders geringe Wärmeleitfähigkeit
besitzt. Für diesen Fall ist die Lampe erfindungsgemäß mit einem oder mehreren aus
ultraviolettdurchlässigem Material, beispielsweise aus Quarz, bestehenden Ansätzen
versehen, in denen sich die aus dein Hohlraum der Entladungsröhre austretenden wirksamen
Strahlen fortpflanzen und aus denen sie in den zu bestrahlenden Stoff unmittelbar
oder nach Reflexionen an der Oberfläche des Ansatzes austreten können. Ein solcher
Ansatz wird zweckmäßig in Stabforin mit vollem Ouer schnitt ausgebildet. Außerdem
kann dann erfindungsgemäß das eigentliche Lampengehäuse bis auf die Stellen, wo
der oder die Ansätze abgehen, ultraviolettundurchlässig ausgebildet sein. Noch besser
wird dann das eigentliche Lampengehäuse finit einem Reflektor umgeben, durch «-elchen
die wirksamen kurzwelligen Strahlen nach dein oder den Ansätzen hin gesammelt reflektiert
werden, die langwelligen Strahlendagegen absorbiert und die Wärme gleichzeitig abgeleitet
wird. Die Form eines solchen, das eigentliche Lampengehäuse umschließenden oder
bildenden Reflektors wird nach den für die Reflexion kurzwelliger und AbsorlP-tion
langwelliger Strahlen sowie für die Wärmeleitung allgemein bekannten Grundsätzen
ausgestaltet, als Material können erfindungsgemäß 1lagnesitnnlegierungen benutzt
werden. , Als Strahlenquelle wird erfindungsgemäß eine Glimmentladungslampe oder
-röhre ver--,vendet, die nach außen hin bei größtmöglicher Emission von wirksamen
kurzwelligen Strahlen einemöglichst geringe Wärmeenergie abgibt. Nach der bei elektrischen
Gasentladungen gebräuchlichen Einteilung kann dementsprechend in bekannter Weise
durch Wahl der Gasfüllung, des Gas- oder Dampfdruckes, der Elektrodenausbildung
und -entfernung, des Elektrodeninaterials und durch 'Passende Wahl der Betriebsspannung
und des -stromes die wirksame Strahlung ausgesandt werden, entweder von der sog.
positiven Säule oder von dem negativen Glimmlicht oder von beiden. Weiterhin kann
dabei die Lampe finit einer selbständigen Glimmentladung oder finit einer unselbständigen
betrieben werden.
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Durch Versuche hat sich für den vorliegenden Zweck die nachfolgend
beschriebene Gasentladungsform als besonders günstig ergeben. Die beiden Elektroden
ragen verhältnismäßig weit und in ständig paralleler Entfernung in das Lampeninnere
hinein. Die Lampe selbst wird mit Edelgasen oder Gemischen derselben oder Gemischen
von Edelgasen mit unedlen Gasen unter einem derartigen Druck und init solchen Stromverhältnissen
betrieben, daß eine Entladungsform entsteht, bei der die Strahlung vorzugsweise
von dem katholischen Endladungsteil emittiert wird. Es handelt sich dabei um eine
sog. selbständige Glimmentladung. Zur Erzielung eines günstigen Spektralbereichs
können 'Metalldämpfe, insbesondere - Quecksilberdampf, an der Entladung beteiligt
sein.
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Die Entladungslampe oder -röhre besitzt, gleichgültig ob sie auf dem
soeben beschriebenen Prinzip beruht oder auf einem anderen, eine ultraviolettdurchlässige
Hülle, also beispielsweise eine solche aus Quarz. Erfindungsgemäß kann diese Lampenhülle
bezüglich des verwendeten 'Materials oder der Dicke desselben so ausgebildet «-erden,
daß neben den
beispielsweise bei Milch zur Bildung des Vitamins
D günstigen Strahlen auch solche austreten, die desozonisierend wirken oder zu einer
. photochemischen Zersetzung der gegebenenfalls doch noch gebildeten kleinen Ozonmengen
beitragen. Es müssen in diesem Falle also auch noch Strahlen des Spektralbereichs
von rund 185 bis 3oomp, in der Lampe erzeugt werden und durch ihre Hülle
austreten können, was erfindungsgemäß durch die Beigabe des Edelgases Xenon erreicht
werden kann.
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Weiterhin kann erfindungsgemäß dieLampe mit einem Filter bekannter
Art versehen werden, durch welches ungeeignete Spektralbereiche von dem zu bestrahlenden
Stoff abgehalten werden. Durch geeignete Bemessung desselben oder durch eine Abstufung
in den Wandstärken der Hülle kann erfindungsgemäß weiterhin erzielt werden, daß
die obersten Schichten des zu bestrahlenden Stoffes Strahlen eines anderen Spektralbereichs
erhalten als die unteren Schichten, daß also beispielsweise bei Milch die auf der
Oberfläche angesammelte Fettschicht mit ein und derselben Lampe anders bestrahlt
wird als die unter ihr befindliche Flüssigkeit.
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Der neuartige Apparat kann zwecks Vermeidung der unerwünschten Ozonbildung
und beispielsweise Jekorisation bei Milch eine zusätzliche Vorrichtung erhalten,
die Kohlensäure oder ein anderes sauerstofffreies Gas erzeugt oder abgibt; durch
welches die Luft in dem Gefäß, in welchem der sich zu bestrahlende Stoff befindet,
ganz oder teilweise verdrängt wird.
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Das Gefäß, in dem sich der zu bestrahlende Stoff während der Bestrahlung
befindet, kann an den Wandungen oder in sonst geeigneter Anordnung und Form Reflektoren
aus einem solchen Material besitzen, welches die wirksamen Ultraviolettstrahlen
weitgehend in den zu bestrahlenden Stoff reflektiert.
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Weiterhin kann eine geringe Wärmeentwicklung der Lampe zugelassen
und dazu benutzt werden, daß die zu bestrahlendeFlüssigkeit infolge einer gewissen
Thermosyphonbildung eine langsame Strömung vollführt, wodurch alle Teilchen derselben
in unmittelbare Nähe der Strahlenquelle gelangen. Zweckmäßig tauchen hierzu in die
zu bestrahlende Flüssigkeit Leitflächen; die am Gefäß oder an der Bestrahlungseinrichtung
in zweckmäßiger Weise mechanisch befestigt sein .können.
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Obwohl aus den eigenen und den Erfahrungen anderer eine Überdosierung
der Bestrahlung .nicht zu befürchten ist, kann in besonderen Fällen im elektrischen
Stromkreis ein Stromunterbrecher angeordnet weiden, der selbsttätig in Abhängigkeit
von der Zeit oder von dem Zustand des bestrahlten Stoffes eine allzu lange Fortsetzung
der Bestrahlung verhindert.
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Erfindungsgemäß kann die Lampenfassung mit den Anschlüssen für die
Elektroden, die nötigenfalls notwendigen Vorschaltw iderstände und sonstigen 'elektrischen
Teile, gegebenenfalls auch der Verschlußteil für die Gefäßöffnung, sowie die zusätzlichen
Vorrichtungen für die Sauerstoffverdrängung und für den selbsttätigen Stromunterbrecher
zu einer räumlichen Einheit vereinigt und durch eine Hülle umschlossen werden, so
daß nach außen nur das Anschlußkabel führt. Diese Hülle wird zweckmäßigerweise aus
elektrischem Isoliermaterial hergestellt.
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In der Zeichnung, und zwar in den Abb. i bis 3, sind Ausführungsbeispiele
und -einzelheiten der neuartigen Vorrichtung zur Bestrahlung von Nahrungsmitteln
dargestellt. In allen Beispielen ist der Fall zugrunde ge-
legt, daß eine
Flüssigkeit, und zwar Vollmilch, bestrahlt werden soll. Für die Bestrahlung anderer
Flüssigkeiten und nicht flüssiger Nahrungsmittel ist die neuartige Vorrichtung in
ihrer Form und der Ausbildung der Einzelheiten etwas abgewandelt, ohne daß weitgehende
grundsätzlicheUnterschiede bestehen.
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In dem Beispiel der Abb. i bedeutet a eine Flasche, in der sich die
Milch b in flüssigem und kaltem Zustand befindet. In diese Flasche a ist der Bestrahlungsapparat
c derart eingesteckt, daß sein elastischer Stöpsel d, der beispielsweise aus Gummi
besteht, den Flaschenhals verschließt und gleichzeitig für einen festen Sitz des
Apparats c in der Flasche a sorgt. Mit ,e ist die ultraviolettdurchlässige Hülle
der röhrenförmigen Lampe f bezeichnet, die im vorliegenden Beispiel zwei sich fast
in der ganzen Röhrenlänge erstreckende Elektrodeng'und g" besitzt. DieAnschlüsse
dieser Elektroden g' und g" sind bei h in die Lampenhülle e in bekannter Weise luftdicht
eingeschmolzen und treten außerhalb der Lampe in den im vorliegenden Falle aus elektrischem
Isolationsmaterial bestehenden Lampensockel i ein. In dem Hohlraum dieses Lampensockelsi
befinden sich die in bekannter Weise ausgebildeten Anschlußklemmen k' und k" für
das Kabel l mit dem handelsüblichen Stecker in.
Außerdem befindet sich
in dem Sockel i ein Vörschaltwiderstand n, der in die Zuführung zur Elektrode g"
eingeschaltet ist. Durch diesen Vorschalt@viderstand it, der gegebenenfalls auch
fortgelassen werden kann, soll eine unzulässige Stromerhöhung der Lampe f, die im
vorliegenden Fall eine Glimmlampe mit Edelgas- und Metalldampffüllung ist, vermieden
werden. Die Glimmlampe wird durch Einstecken des Steckers n2 in eine hier nicht
gezeichnete normale Steckdose für i io Volt,
22o Volt oder eine
andere gebräuchliche Niederspannung an das elektrische Leitungsnetz angeschlossen.
Mit o ist ein ebenfalls aus Isolierstoff besteheilderTeil des Bestrahlungsapparats
c dargestellt, der für einen Verschluß des Hohlraums des Sockels i und für eine
Befestigung des Kabels L sorgt. An dem Sockel i ist über drahtförmige Spreizen noch
ein zvlinderföriniges Blech q befestigt. Das Letztere dient dazu, daß die Milch
b unter der geringen Wärmeentwicklung der Lampe die mit den gestrichelten Pfeilen
dargestellte langsame Strömung vollführt, damit alle Teile der Milch in Berührung
mit der Oberfläche e der Lampe f kommen. Aus der Abb. i geht ohne
weiteres hervor, daß die gesamte Bestrahlungsvorrichtung c bei Beendigung der Bestrahlung
aus der Flasche a. und der 'Milch b herausgezogen werden kann. Es geht weiter aus
der Abb. i hervor, daß die gesamte Vorrichtung eine handliche Form be-sitzt.
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In dem Beispiel der Abb. 2 bedeutet wiederum a eine Flasche, in der
sich die zu bestrahlende Flüssigkeit 1) befindet. Der Bestrahlungsapparat c ist
wiederum derart in die Flasche a eingesteckt, daß sein elastischer Stöpsel d den
Flaschenhals verschließt und gleichzeitig für einen möglichst zentralen Sitz des
Apparats c in der Flasche a sorgt. Die Entladungslampe f ist im vorliegenden Falle
kugelförmig ausgebildet und - besitzt zwei Elektroden g' und g", von denen die erstere
drahtförmig, die zweite als siebförmiger Zylinder gestaltet ist. Die Anschlüsse
dieser Elektroden ä' und g" sind bei h. in bekannter Weise in die Lampenhülle e
luftdicht eingeschmolzen und treten außerhalb des Entladungsraums der Lampe in den
Hohlraum des Lampensockels i ein. In letzterem befinden sich wiederum die Anschlußkleinmen
k' und k" für das Kabel 1. Die Lampenhülle e ist im vorliegenden Falle
zwar wieder aus ultraviolettdurchlässigem Material, wird aber an ihrer Außenseite
durch einen eng anliegenden, aus zwei Hälften r und s bestehenden Metallmantel umschlossen,
der auf der Innenseite zwecks besserer Reflexion der ultravioletten Strahlen poliert
ist und außerdem aus einem den ultravioletten Strahlenbereich stark reflektierenden,
die Wärmestrahlen dagegen stark absorbierenden und die Wärine gut leitenden Material,
beispielsweise aus Metall, bestellt. An dein unteren Teil der Lampenhülle e ist
der stabförmige Ansatz t angeschinolzen oder in geeigneter Weise angekittet, welcher
in die Flasche a hineinragt und in die Milch b eintaucht. Lediglich aus diesem ultraviolettdurchlässigen
Ansatz können die wirksamen Strahlen in die Flüssigkeit eintreten. Mit o ist ein
aus Isolierstoff bestehender Teil des Bestrahlungsapparats c dargestellt, der für
'einen Verschluß des Sockels und für eine Befestigung des Kabelsl sorgt.
All dem Reflektor r sind Kühlfahnen u
angebracht, die die Wärmeabgabe
an die Außenluft vergrößern. Über den Stab t ist noch eine zylinderförmige Blende
v geschoben, welche sich in ihrer Höhenlage verändern l:ißt und zwecks Vermeidung
von Ozonbildung verhindert, daß wirksame Strahlen in den Flaschenrauen oberhalb
des Flüssigkeitsspiegels gelangen. Diese Bestrahlungseinrichtung c der Abb. 2 hat
gegenüber derjenigen der Abb. i den Vorteil, daß noch weniger Wärmestrahlung in
das Innere der Flasche a gelangen kann. Da der eigentliche Entladungsteil der Lampe
außerhalb der Flasche a verbleibt, kann bei der Entladung selbst eine größere Erzeugung
von Wärmeenergie zugelassen werden. Die Metallmantelteile r und s könen auch ersetzt
werden durch eine Verspiegelung der äußeren oder inneren Oberfläche der Lampenhülle
e.
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Abb.3 ist die schematisierte Darstellung eines Ausführungsbeispiels,
bei dem die Lampenhülle e in ihrem oberen, pilzförmigen Teil mit dünner Wandung
und dementsprechend stark durchlässig für die wirksamen Strahlen ist, in ihrem unteren,
röhrenförmigen Teil dagegen starkwandiger und weniger durchlässig für diese Strahlen.
In die Flüssigkeit b taucht nur, wie gezeichnet, der röhrenförmige Teil der Lampenhülle
e ein, während sich die Unterseite des pilzförmigen, obere, Teils der Lampenhülle
e dicht über der Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels befindet. Die der Flüssigkeit
abgewandten Flächen der Lampenhülle sind mit -einem die wirksamen Strahlen reflektierenden
Belag 7x, versehen. Alle anderen Einzelheiten der Einrichtung sind in dieser Zeichnung
fortgelassen, da sie den in den anderen Ausführungsbeispielen beschriebenen entsprechen
können. Diese eigentümliche Ausgestaltung und Anordnung der Lampenhülle e bezweckt
beispielsweise bei Vollmilch als Flüssigkeit b folgendes: Die auf der Oberfläche
befindliche Sahneschicht enthält bekanntlich vorzugsweise D-Vitamine, und diese
sollen hauptsächlich angereichert werden. Dagegen soll die übrige Milch nur in geringem
Maße bestrahlt werden, da hier eine starke Bestrahlung weniger Zweck hätte.
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Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die in der Zeichnung
dargestellten Vorrichtungen nur Ausführungsbeispiele .darstellen. -Aus dem Vorstehenden
kann man erkennen, daß durch die neuartige Vorrichtung auch ein neuartiges Anwendungsgebiet
für die Vitaminisierung voll Nahrungsmitteln erschlossen wird: die Vitaminanreicherung
beim Verbraucher,
im Haushalt, ja sogar in der Milchflasche. Ermöglicht
wird dies unter anderem durch die Idee der vorliegenden Erfindung, Niederspannungslampen
mit der diesen eigentümlichen geringen Ozonisierung der Umgebung zu verwenden, die
geringe Strahlenausbeute dieser Lampen aber dadurch auszugleichen, daß die Strahlenquelle
in unmittelbarster Nähe des Bestrahlungsgutes angebracht ist. Hierdurch wird, wie
es in der Beschreibung erläutert ist, die schädliche Jekorisation in mehrfacher
Beziehung hintangehalten. Damit aber sind die sonst üblichen zusätzlichen Einrichtungsteile
von Bestrahlungsapparaten, wie Wasserkühlung, fließendes Bestrahlungsgut, inerte
Gashülle, mechanische Abtrennung der fettreicheren Teile des Gutes usw. nicht mehr
betriebsnotwendig, und erst dies-macht die Vitaminisierung im kleinen praktisch
durchführbar. Weiterhin bedeutet die Vitaminisierung beim Verbraucher, auch zeitlich
kurz vor dem Genuß des Nahrungsmittels, wie es durch die neuartige Vorrichtunb möglich
wird, einen technischen Fortschritt.