DEP0044803DA - Gerät zur Ultraviolettbestrahlung von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Ultraviolett-Bestrahlungsgeräte für die Entkeimung, Vitaminisierung usw. von Flüssigkeiten sind in verschiedener Form vorgeschlagen und ausgeführt worden. Man verwendet sie mit Erfolg zum Entkeimen von Wasser, Milch, Fruchtsäften usw. Die Geräte sind um so einfacher und wirkungsvoller, je durchlässiger die betreffende Flüssigkeit für ultraviolette Strahlen ist. In gut ultraviolett-durchlässigen Flüssigkeiten, z.B. klarem Wasser, kann man bei Verwendung geeigneter Strahler die Keime bis zur völligen Sterilität vernichten. Bei schlecht ultraviolett-durchlässigen Flüssigkeiten, z.B. Milch, Fruchtsäften usw., gelingt es zwar, durch geeignete Flüssigkeitsführung (Turbulenz der Strömung) zu erreichen, dass trotz der schlechten Durchlässigkeit fast alle Volumenelemente mit Ultraviolett getroffen werden und eine Entkeimung bzw. Vitaminisierung erzielt wird, die für den praktischen Betrieb genügt. Dagegen ist eine völlige Sterilität mit den bekannten, in der Praxis verwendeten Bestrahlungsgeräten im allgemeinen nicht zu erreichen, wie sie übrigens auch bei den bekannten Warmpasteurisierungsverfahren nicht erreicht wird.

Für viele Aufgaben, insbesondere bei der bakteriologischen Forschung, ist es jedoch erwünscht, Flüssigkeiten, z.B. Bakterienaufschwemmungen, ohne Anwendung von Wärme und chemischen Mitteln völlig steril zu machen. Es handelt sich hierbei meist nur um kleine Flüssigkeitsmengen von der Grössenordnung von 10 bis zu einigen 100 ccm.

Gegenstand der Erfindung ist ein Bestrahlungsgerät, mit dem es möglich ist, derartige Bakterienaufschwemmungen und ähnliche begrenzte Flüssigkeitsmengen auch bei sehr geringer Ultraviolett-Durchlässigkeit und bei beliebig hohem Ausgangskeimgehalt in möglichst zuverlässiger und einfacher Weise bis zur Sterilität zu entkeimen.

Nach Figur 1 (Längsschnitt) und Figur 2 (Querschnitt) besteht das Gerät nach der vorliegenden Erfindung im Prinzip aus einem rohrförmigen, horizontal liegenden Strahler 1, auf dem ein walzenförmiges Gefäss 2 so angeordnet ist, dass der Strahler ungefähr in der Achse dieses Gefässes liegt. Die zu bestrahlende Flüssigkeit 3 wird in das Gefäss 2 eingefüllt und sammelt sich zunächst auf dem Grund des Gefässes. Nun wird das Gefäss 2 - eventuell zusammen mit dem Strahler 1 - in Drehbewegung um seine Achse versetzt. Ein Teil der Flüssigkeit 3 haftet dabei an der Gefässwandung und bewegt sich an der Innenwand des Gefässes 2 als dünner Film um den Strahler 1. Die Dicke dieses Films hängt von verschiedenen Faktoren ab: Von der Beschaffenheit der inneren Oberfläche des Gefässes 2, von der Viskosität der Flüssigkeit 3 und von ihrer Haftfähigkeit n der Wandung des Gefässes 2, von der Drehgeschwindigkeit des Gefässes 2 usw. Man kann diese Bedingungen bis zu einem gewissen Grad beeinflussen. Im allgemeinen entsteht bei nicht allzu zähflüssigen Stoffen ein Film, dessen dicke in der Grössenordnung von 0,1 mm liegt, d.h. so dünn ist, dass die Ultraviolett-Strahlen mit erheblicher Intensität bis auf den Grund des Films gelangen. Bei jeder Umdrehung erneuert sich der Film zu einem wesentlichen Teil, so dass nach einer genügend grossen Zahl von Umdrehungen alle Volumenelemente der im Gefäss 2 befindlichen Flüssigkeit 3 ein oder mehrmals sich im Film befanden und dort einer intensiven Ultraviolett-Strahlung ausgesetzt waren.

Ein nach diesem Prinzip gebautes und praktisch bewährtes Gerät zeigt Figur 3. Ein Strahler 4, z.B. Quecksilber-Niederdruckstrahler, ist in 2 Fassungen 5 fest gelagert. Er liegt konzen- trisch innerhalb eines Metallrohres 6, dessen Wandung durch zahlreiche dicht beieinander gebohrte Löcher durchbrochen ist, so dass zwischen den einzelnen Löchern nur schmale Stege stehen bleiben. Das Metallrohr 6 ist drehbar in Lagern 7 gelagert und kann mit Hilfe einer Schnurscheibe 8 in Rotation um seine Achse versetzt werden. Auf dem Metallrohr 6 sind zylindrische Glasgefässe 9 aufgereiht, in die die zu bestrahlende Flüssigkeit 10 eingefüllt wird. Die Flüssigkeit wird beim Betrieb des Gerätes durch die ultravioletten Strahlen, die durch die Bohrungen des Metallrohres 6 dringen, bestrahlt. Durch die Aufteilung des Bestrahlungsgefässes in eine grössere Zahl von Einzelgefässen ist es möglich, eine entsprechend grosse Zahl verschiedener Bestrahlungsproben gleichzeitig durchzuführen.

Versuche haben die ausserordentlich gute Wirkung dieses Gerätes bewiesen. So wurde gemessen, dass die Dicke z.B. eines Milchfilms, der sich an der Innenwand eines mit einer Umdrehung pro Sekunde rotierenden Gefässes bildet, das aus Glas gefertigt ist und einen Durchmesser von 50 mm hat, etwa 1/10 mm beträgt. Bei genügender Intensität der auf diesen Film treffenden Strahlen erreicht man eine bakterielle Wirkung in der ganzen Dicke des Films.

Die bakteriologischen Ergebnisse, die bei der Bestrahlung einer sehr schlecht ultraviolett-durchlässigen Aufschwemmung von Mikrococcus pyogenes aureus in Bouillon gemessen wurden, gehen aus folgender Tabelle hervor:

Nach 40 Minuten war demnach eine völlige Sterilität erreicht. Demgegenüber wurde in Vergleichsversuchen, bei denen das Gerät nicht rotierte, sondern die Flüssigkeit nur auf dem Grund des zylindrischen Glasgefässes bestrahlt wurde, überhaupt keine Keimabtötung, sondern eine Keimzahlvermehrung gemessen, da die Eindringtiefe der Strahlen so gering war, dass die in der obersten dünnen Schicht erreichte Abtötungswirkung die natürliche Vermehrung in den unteren, von ultravioletten Strahlen nicht erreichten, Schichten nicht aufwog.

Es wurde demnach erwiesen, dass das Gerät nach der vorliegenden Erfindung geeignet ist, jedem noch so kleinen Volumenelement einer Flüssigkeit beliebig schlechter Strahlendurchlässigkeit eine Strahlungsdosis genügender Grösse zu applizieren, um beliebige Wirkungen, soweit sie durch Strahlen überhaupt erzielbar sind, quantitativ bis zur Sättigung zu erreichen. Ausser der Bakterientötung kommen noch folgende Wirkungen in Frage: Vitamin-D-Bildung, Bleichen, Aktivieren von Wirkstoffen usw.

Die Abmessungen des Gerätes können dem jeweiligen Bedürfnis weitgehend angepasst werden. Während die in Figur 1 bis 3 skizzierte Ausführungsform in erster Linie für kleine Flüssigkeitsmengen bestimmt ist, kann man nach Figur 4 (Längsschnitt) und Figur 5 (Querschnitt) nach demselben Prinzip Apparate bauen, die für grössere Flüssigkeitsmengen bestimmt sind. Ein zylindrisches Gefäss 11 ist drehbar gelagert, z.B. auf Rollen 12 und enthält die zu bestrahlende Flüssigkeit 13. Ein oder mehrere Strahler 14, die im Innern des Gefässes 11 angeordnet sind, und die entweder im Raum feststehen oder mit dem Gefäss rotieren können, bestrahlen den im Innern des Gefässes 11 sich bildenden Flüssigkeitsfilm. Derartige Geräte können z.B. Abmessungen von 2 m Länge und 1 m Durchmesser erhalten und für die Entkeimung, Sterilisierung, Vitaminisierung oder sonstige Strahlungsbeeinflussungen grösserer Flüssigkeitsmengen dienen. Auch ist es möglich, sowohl bei den kleinen Geräten nach Figur 1 - 3 als auch bei den grösseren Geräten nach Figur 4 und 5 die Luft aus den Gefässen zu entfernen und durch andere Gase zu ersetzen, um Reaktionen zwischen Luft - Sauerstoff oder Ozon und der Flüssigkeit zu verhindern oder aber um durch Einführung besonderer Gase oder Dämpfe eine bestimmte Reaktion dieser Gase mit der Flüssigkeit zu erreichen, bzw. die Ozonbildung zu verhindern.

Ferner ist es unter Umständen zweckmässig, die Innenwand der rotierenden Gefässe aufzurauhen, zu riffeln, zu wellen usw., um dadurch die der Strahlung dargebotene Oberfläche der Flüssigkeit zu vergrössern, Turbulenz zu erzeugen und auch die Filmdicke zu beeinflussen.

Die Wahl der Strahler richtet sich in erster Linie nach dem gesteckten Ziel. Man wird solche Strahler verwenden, deren Spektrum besonders für die jeweils erstrebte Wirkung günstigste Wellenlänge aufweisen. So wird man für die Bakterientötung vor allem Strahler verwenden, die die Wellenlänge von 250 - 260 m (My) aussenden, während für die Vitaminisierung Wellenlängen von 270 - 280 m (My) bevorzugt werden.

Claims (7)

1. Einrichtung zur Strahlungsbehandlung von Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch eine oder mehrere um eine waagerechte oder nahezu waagerechte Achse rotierende hohlzylinderförmige Behandlungsgefässe, die mit Ultraviolett bestrahlt werden (Figur 1 und 2).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine grössere Zahl hohlzylinderförmiger Behandlungsgefässe, die auf einem Rohr aus strahlungsdurchlässigem Material aufgereiht sind, das um seine Achse rotiert und durch einen in diesem Rohr angeordneten Strahler bestrahlt wird (Figur 3).

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das strahlungsdurchlässige Rohr aus an sich strahlungs- undurchlässigem Material, z.B. Metall, besteht und mit zahlreichen dicht nebeneinander liegenden Löchern versehen ist (Figur 3).

4. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zylinder, der auf Rollen um seine Achse rotiert und in seinem Innern eine oder mehrere Strahlungsquellen enthält.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Innenfläche uneben ausgeführt, z.B. aufgerauht, geriffelt oder gewellt ist.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft aus den rotierenden Gefässen entfernt und ein anderes Gas oder Dampf eingeführt wird.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung von Quecksilber-Dampfniederdruckstrahlern.