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Ultraviolett-Bestrahlungsgerät für Gase, Dämpfe und Flüssigkeiten
Es ist bereits ein Ultraviolett-Bestrahlungsgerät für Gas, Dampf und Flüssigkeiten
vorgeschlagen worden, das zugleich einerseits zur Bestrahlung von Gas oder Dampf
und andererseits zur Bestrahlung einer Flüssigkeit dient und hierzu die IJltraviolett-Bestrahlungsvorrichtung
innerhalb eines Behälters oder Schachtes angeordnet ist und wiederum in diesem Behälter
oder Schacht Durchlaufrohre oder Aufnahmebehälter für die zu bestrahlende Flüssigkeit
angebracht sind bei solcher Anordnung der Ultraviolett-Bestrahlungsvorrichtung,
daß sie zugleich die Flüssigkeit und das Gas oder den Dampf bestrahlt. Beispielsweise
kann dieses Gerät so ausgebildet werden, daß sein Behälter bzw. Schacht mit Ein-
und Austrittsöffnungen versehen ist, derart, daß durch diese Öffnungen Molkereiraumluft
hindurchströmen kann.. Dieses Bestrahlungsgerät kann erfindungsgemäß noch weiter
vorteilhaft ausgebildet werden, wie die folgenden Darlegungen zeigen.
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Es sind verschiedenartige Einrichtungen zur Ultraviolett-Behandlung
(Entkeimung, Vitaminisierung usw.) von Flüssigkeiten vorgeschlagen worden, mit denen
es möglich ist, auch solche Flüssigkeiten zu behandeln, die die ultravioletten Strahlen
sehr stark absorbieren. Insbesondere haben derartige Einrichtungen für die Bestrahlung
von Milch, Fruchtsäften, ölen usw. Bedeutung gewonnen.
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Die wichtigsten Bedingungen, die diese Apparate erfüllen mii@s.sen,
sind folgende: a) Trotz. geringen Durchdringungsvermögens müssen die ultravioletten
Strahlen praktisch das gesamte Volumen der zu behandelnden Flüssigkeiten mit
genügender
Dosis erfassen; b) durch die Bestrahlung dürfen keine unerwünschten Nebenwirkungen,
insbesondere durch den chemischen Einfluß des Ozons und der Stickoxyde, verursacht
werden.
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Unter den verschiedenartigen Lösungsversuchen dieses Problems ragen
zwei Ausführungen, die Eingang in die Praxis gefunden haben, hervor: I. Die Flüssigkeit
wird durch ein ultraviolettdurchlässiges Rohr, z. B. Quarzrohr, geleitet, zweckmäßig
mit so großer Geschwindigkeit, daß eine hochturbulente Strömung entsteht. Die ultraviolett-Strahler
befinden sich außerhalb dieses Rohrsystems. Fig. i gibt ein Ausführungsbeispiel
wieder. Hierbei bedeutet i ein zu einer Kreiswendel gebogenes Quarzrohr, durch das
dieFlüssigkeit fließt, während mit 2 die Ultraviolett-Strahler bezeichnet sind.
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II. Die Flüssigkeit kann bei der Bestrahlung mit Luft in Berührung
kommen. Beispielsweise fließt sie in möglichst dünner Schicht über eine Fläche herab
und wird dort bestrahlt. In Fig. 2 ist dieses Prinzip im Querschnitt angedeutet.
Mit 3 sind die Rieselflächen bezeichnet, auf denen der Milchfilm d. herabrieselt,
während ein Strahler 5 die Milch während des Herabfließens bestrahlt.
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Die Forderung a), nämlich die Erfassung des gesamten Flüssigkeitsvolumens
durch ultraviolette Strahlen, kann bei beiden Systemen mehr oder weniger vollkommen
erfüllt werden. Bei System I ist es hierzu erforderlich, daß die Turbulenz der Strömung
genügend stark und der Rohrweg genügend lang Ist. Bei Ausführung II muß die Voraussetzung
erfüllt sein, daß die Dicke des Flüssigkeitsfilms so klein ist, daß ein genügender
Strahlenanteil bis zur Grenzschicht zwischen Flüssigkeit 2 und Rieselfläche f durchdringt.
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Die Forderung b), d. h. die Vermeidung von unerwünschten Beeinflussungen
des Geschmackes und Geruches, ist bei System I im allgemeinen ohne weiteres erfüllt,
da die Flüssigkeit nicht mit den Gasen (Ozon, Stickoxyde) in Berührung kommt, die
unter der Einwirkung der ultravioletten Strahlen in der Umgebungsluft erzeugt werden.
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Bei System Il isst dagegen die Forderung b) nur durch besondere Maßnahmen
zu erfüllen. Bewährt hat sich dabei die Kombination verschiedener Vorsichtsmaßnahmen:
Kurze Bestrahlungsdauer (Größenordnung weniger als i Sekunde), niedrige Temperatur
der Flüssigkeit (2 bis q.°), Ersatz der zwischen Strahler und Flüssigkeit liegenden
Luftschicht durch ein Schutzgas oder ständiges Verdrängen der in der Luft gebildeten
chemisch wirksamen Gase durch Frischluft.
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Die vorliegende Erfindung ist für Apparate nach dem System I bestimmt,
bei denen nach allen bis heute vorliegenden Erfahrungen besondere Maßnahmen zur
Vermeidung einer Schädigung der Flüssigkeit nicht erforderlich ,sind. Es isst ohne
weiteres möglich, z. B. Milch in solchen Apparaten 6o Sekunden lang und länger zu
bestrahlen (bei Temperaturen bis zu 4o°), ohne daß irgendwelche schädigende Einflüsse
festzustellen sind. Man hat deshalb bei diesen Apparaten keinen Grund gehabt, ein
Schutzgas zu verwenden oder stetig Frischluft zuzuführen; man hat im Gegenteil meist
das Gehäuse dieser Apparate aus verschiedenen Gründen möglichst dicht gemacht und
Luftwechsel verhindert.
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Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß, wie Versuche
gezeigt haben, die für Bakterientötung wichtige Quecksilberresonanz-Linie 253,7
mit in der Luft im Gehäuse der nach System I gebauten Bestrahlungsgeräte unter Umständen
stark absorbiert wird. Nähere Untersuchungen haben gezeigt, daß für diese Absorption
verschiedene Gründe vorliegen können. Zum Beispiel wurde festgestellt, daß sich
in einem Apparat Spuren von Quecksilber befanden, die mit dem bloßen Auge kaum zu
erkennen waren. Sie stammten entweder von zerbrochenen Quecksilberthermometern oder
von defekt gewordenen Ultraviolett-Strahlern od. dgl. Durch die Quecksilberdämpfe,
die insbesondere bei höherer Raumtemperatur von 3o bis 35° entwickelt werden, wird
nun die Quecksilberresonanzlinie 253,7 mit sehr stark absorbiert. Wie durch Messungen
festgestellt würde, war bereits eine Beeinträchtigung der Wirkung des Apparates
festzustellen, wenn in dem Betriebsraum, in dem das Bestrahlungsgerät aufgestellt
war, Quecksilberdämpfe vorhanden waren, was oft kaum zu vermeiden ist.
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Auch andere Dämpfe, die z. B. von der Anstrichfarbe des. Apparates
stammen, können die bakterizide Wellenlänge absorbieren. Insbesondere wird die Wellenlänge
253,7 m,u auch von dem bei der Bestrahlung entstehenden Ozon oder von Stickoxyden
absorbiert. In einer praktischen Betriebsanlage wurde festgestellt, daß durch diese
Strahlenabsorption die auf die Flüssigkeit wirkende Intensität der Strahlung auf
25 % der Intensität sinken kann, die vorhanden wäre, wenn der Apparat mit reiner,
frischer Luft gefüllt wäre.
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Erfindungsgemäß soll deshalb die Konzentration etwaiger absorbierender
Dämpfe und Gase in Bestrahlungsapparaten nach Ausführung I durch vorzugsweise ständige
Zufuhr von Frischluft verhindert werden.
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Eine gewisse Wirkung wird schon dadurch erreicht, daß man ein derartiges
Bestrahlungsgerät oben und unten mit Belüftungsschlitzen versieht, so daß dank der
Schornsteinwirkung, die durch die Temperaturdifferenz zwischen Außenluft und Innenluft
erzeugt wird, eine gewisse Lufterneuerung erzielt wird. Allerdings ist diese Maßnahme
nur dann erfolgversprechend, wenn die Raumluft einwandfrei, d. h. nicht z. B. durch
Quecksilberdämpfe oder andere absorbierende Gase und Dämpfe verseucht ist und somit
als Frischluft gebraucht werden kann.
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Vorteilhafter ist es daher, den Apparat durch eine Belüftungsleitung,
die z. B. unten angeschlossen ist, mit der Außenluft in Verbindung zu setzen und,
entweder wiederum mit Hilfe der Schornsteinwirkung oder mit Hilfe mechanischer Lüfter,
dauernd frische Außenluft in den Apparat zu
schicken und durch diese
die schädlichen Dämpfe und Gase zu verdrängen.
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Für die Zuführung der frischen Außenluft gibt es verschiedene Möglichkeiten.
Sind Räume mit hinreichend einwandfreier Luft vorhanden, also mit Luft, die keine
oder gegebenenfalls nur wenig strahlungabsorbierende Bestandteile enthält, so kann
die Außenluft aus diesen Räumen dem Bestrahlungsgerät zugeführt werden.. In der
Regel wird es jedoch vorteilhaft sein, die frische Außenluft unmittelbar aus dem
Freien herbeizuführen.
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Da die Emission von Quecksilberniederdrucklampen bei niedriger Umgebungstemperatur
schlechter ist als bei höherer Umgebungstemperatur, wird es oft zweckmäßig sein,
diese Frischluft vor Eintritt in das Bestrahlungsgerät auf beispielsweise 25 bis
3o° vorzuwärmen; insbesondere wird man auf diese Vorwärmung an kalten Wintertagen
nicht verzichten.