EA006061B1 - Стерилизация жидкостей с использованием ультрафиолетового источника света - Google Patents

Abstract

Стерилизатор состоит из защитного кожуха (12) с коллекторами (16) на каждом конце. Через уплотнители (20) на входном и выходном коллекторах жидкость проходит в полость стерилизатора. Оболочка (26) из нержавеющей стали расположена в кожухе (12), а внутри нее располагается трубка ультрафиолетовой (UV) лампы. Оболочка имеет на внутренней поверхности выступы, создающие завихрения в проходящей вдоль них жидкости. Эта турбулентность вместе с турбулентностью, создаваемой в коллекторе (16) на входе стерилизатора смещенным уплотнителем, помогает жидкости интенсивно перемешиваться при прохождении внутри всей длины оболочки (26).

Description

Данное изобретение касается стерилизации жидкостей с использованием ультрафиолетового излучения.

Использование в этом контексте термина стерилизация указывает на понижение содержания бактерий в жидкости и необязательно предполагает полное устранение бактерий.

Предшествующий уровень техники

Использование ультрафиолетового излучения (ИУ) с целью стерилизации жидкости известно. Вместе с тем, в мутной жидкости свет не проникает далеко в жидкость, и, следовательно, жидкость, удаленная от υν лампы, не стерилизуется вообще или не может быть стерилизована должным образом.

В устройстве (1) описан вытянутый стерилизатор, в котором флуоресцентная трубка расположена коаксиально с вытянутым корпусом. Камера стерилизации располагается между флуоресцентной трубкой и корпусом. Входной и выходной патрубки для жидкости устроены таким образом, что жидкость, проходящая вдоль корпуса, завихряется, и тем самым устраняется указанная выше проблема.

Однако было установлено, что движение завихрения, переданное жидкости на входе, не продолжается повсюду вдоль корпуса и, таким образом, снижает действие указанного эффекта.

В другом известном устройстве (2) имеется спиральная лопасть в пространстве между флуоресцентной трубой и корпусом, которая простирается от одного конца корпуса до другого. Лопасть отшлифована и расположена с зазором от внутренней поверхности корпуса. Такое устройство полностью не подходит для стерилизации молока из-за многих острых углов, где поток будет застаиваться и бактерии могут размножаться. В этом устройстве также прослеживается тенденция осаждения твердых частиц из молока на поверхностях, формирующих поток, в областях, где скорость потока мала. Следовательно, данное устройство при использовании для стерилизации молока требует периодической очистки, а конструкция этого устройства делает процесс чистки трудновыполнимым и не соответствует тем требованиям, которые предъявляются аппаратам, используемым для обработки молока.

Сущность изобретения

Согласно одному из объектов изобретения стерилизатор для понижения содержания бактерий в жидкости содержит вытянутую оболочку и расположенную вдоль нее вытянутую флуоресцентную трубку с возможностью прохождения в промежутке между оболочкой и трубкой потока стерилизуемой жидкости, причем внутренняя поверхность оболочки содержит выступы для создания турбулентности в потоке стерилизуемой жидкости.

При этом входной коллектор выполнен обеспечивающим плавный переход ламинарного входного потока в вихревое движение жидкости в пространстве между оболочкой и трубкой.

В одной из возможных реализаций оболочка имеет спиральный паз на своей внутренней поверхности, выполненный таким образом, что чередующиеся пазы и выступы соседних витков спирали образуют гладкую, преимущественно волнообразную внутреннюю поверхность оболочки, обеспечивающую турбулентное движение проходящего потока жидкости.

Предпочтительно указанная трубка и оболочка располагаются внутри внешнего кожуха, который также вытянут.

В соответствии с данным изобретением способ сокращения бактерий в молоке включает непрерывную подачу молока от доильной машины до стерилизатора, в котором молоко подвергается воздействию ультрафиолетового излучения, до его последующего охлаждения ниже 28°С.

Способ может включать дальнейшее охлаждение молока до температуры хранения после облучения его ультрафиолетовым излучением.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - вид сбоку стерилизатора в соответствии с данным изобретением;

фиг. 2 - продольный разрез одного из коллекторов;

фиг. 3 - поперечное сечение по обозначенной на фиг. 1 плоскости т-т;

фиг. 4 - продольный разрез, аналогичный фиг. 2, детально показывающий узлы устройства стерилизатора;

фиг. 5 - принципиальная схема устройства стерилизации молока в соответствии с данным изобретением.

Детальное описание чертежей

В соответствии с фиг. 1-4 стерилизатор 10 предназначен для стерилизации молока, но может использоваться для стерилизации как мутных жидкостей, так и прозрачных или полупрозрачных жидкостей. Стерилизатор включает вытянутый внешний кожух 12 из нержавеющей стали, который является круговым в поперечном сечении. Крепежная пластина 14 с отверстиями под гвозди приварена к кожуху 12 на полпути между его концами (см. фиг. 3). Возможна также реализация внешнего кожуха 12 с квадратным поперечным сечением.

С обоих концов кожуха 12 имеются коллекторы 16. Один из них формирует входной поток молока для стерилизации, а другой коллектор 16 формирует выходной поток стерилизованного молока. Каждый коллектор 16 снабжен патрубком 18. Патрубок 18 имеет фасонный уплотнитель 20 для присоединения шланга в соответствующем молочном хозяйстве. На фиг. 3 показан сплошными линиями фасонный уп- 1 006061 лотнитель 20 коллектора 16 на одной стороне стерилизатора и пунктиром фасонный уплотнитель 20 другого коллектора 16.

Каждый коллектор 16 содержит отверстия 22, 24 в противоположных своих плоских стенках. Рифленая оболочка 26 стерилизатора имеет диаметр, равный диаметру отверстия 22, и располагается по всей длине кожуха 12 между входным и выходным коллекторами 16.

Фланец 28 с внутренней резьбой расположен соосно с отверстием 24 коллектора 16.

Втулка 30 с внешней резьбой ввинчивается в каждый фланец 28 и обеспечивает герметизацию с помощью сальника 32, зажимаемого между втулкой 30 и стенкой коллектора 16.

Флуоресцентная трубка 34 (также называемая бактерицидной ИУ лампой) проходит сквозь втулки 30, фланцы 28, сальники 32, коллектора 16 и оболочку 26. Концы флуоресцентной трубки выступают за кромки втулок 30. Когда втулки 30 завинчены и герметизирующие сальники 32 сжаты, они захватывают флуоресцентную трубку 34 и образуют непроницаемые для жидкости уплотнения.

На оболочке 26 из нержавеющей стали сформировано спиральное рифление. Как видно на фиг. 4, спиральное рифление имеет шаг Р = 6 мм, при этом внутренняя часть оболочки представляет собой в осевом разрезе гладкую волнообразную поверхность без острых углов или разрывов, где может происходить застой потока.

Оболочка 26 имеет номинальный диаметр 40 мм. Поскольку она выполнена из нержавеющей стали, внутренняя поверхность оболочки 26 инертна по отношению к заполняющей ее жидкости. Радиальный промежуток между флуоресцентной трубкой 34 и оболочкой 26 изменяется от 5 мм во впадинах рифления (расстояние 6) до 7мм в гребнях (расстояние Ό).

В другой возможной реализации оболочка 26 имеет спиральный паз, выполненный на ее внутренней поверхности таким образом, что спиральные выступы разделяют соседние витки спирального паза. Промежуток между выступом и внешней поверхностью трубки 34 составляет около 5 мм.

Молоко, протекающее сквозь стерилизатор 10, движется сквозь узкий кольцевой зазор между флуоресцентной трубкой 34 и рифленой оболочкой 26. Касательное положение патрубка обеспечивает завихрение поступающему потоку молока, следовательно турбулентность в потоке молока присутствует с самого начала его попадания в стерилизатор. Рифление сохраняет турбулентность, образованную в коллекторе, при протекании молока по всей длине стерилизатора. Это гарантирует обработку всего молока ИУ излучением. Касательное расположение выходного патрубка обеспечивает ламинарное течение молока из стерилизатора без избыточного обратного давление, которое могло бы образовываться турбулентным потоком.

Если входной коллектор с патрубком не обеспечивают турбулентность поступающей жидкости, то внутренняя поверхность оболочки преобразует ламинарный поток поступающей жидкости в турбулентный.

Было найдено, что лучшие результаты получаются, когда скорость молока, текущего сквозь промежуток между флуоресцентной трубкой 34 и оболочкой 26, составляет приблизительно 3 м/с, предпочтительно между 3 и 3,5 м/с. При более низких скоростях потока не достигается та степень турбулентности, которая гарантирует необходимое облучение молока. При более высоких скоростях потока есть тенденция образования масла. При более высокой скорости также трубка 34 покрывается слоем, блокирующем прохождение ИУ излучения.

На фиг. 5 показана принципиальная схема установки 36 для стерилизации молока, устанавливаемой на молочной ферме. Она включает стерилизатор 10 описанного выше типа.

Установка 36 включает последовательно включенные насос 38, первый фильтр 40, стерилизатор 10, второй фильтр 42 и охлаждаемый резервуар 44 для сбора молока. Насос 38 соединен всасывающим отверстием с собирающим чаном 46 доильной машины и прокачивает молоко от собирающего чана 46 к резервуару 44 через первый фильтр 40, стерилизатор 10 и второй фильтр 42. Охлаждение молока происходит в резервуаре 44.

Установка 36 включает линию 48 обхода стерилизатора 10. Клапаны 50 обхода установлены таким образом, чтобы переключить поток от стерилизатора 10 на линию 48 обхода и изолировать стерилизатор 10. При желании линия 48 обхода может быть заменена вторым стерилизатором 10 так, чтобы поток мог быть переключен от одного стерилизатора к другому.

Фильтр 40 предназначен для фильтрации волос, нитей и других загрязнений из молока, поступающего из чана 46. Второй фильтр 42 предназначен для целей безопасности, чтобы предотвратить попадание стеклянных фрагментов или других частей флуоресцентной трубки 34 в резервуар 44 в случае поломки.

Два или более стерилизаторов 10 могут соединяться последовательно.

Важной особенностью изобретения является то, что молоко подвергается ультрафиолетовому облучению в стерилизаторе 10 в то время, пока оно еще теплое. Когда температура молока опускается ниже

28°С, жирные составные части молока могут отделяться от остальной части молока. Это явление известно под названием кристаллизация. Осаждения жирных составных частей на внутренних поверхностях стерилизатора при прохождении молока сквозь стерилизатор при температуре 28°С или выше минимальны. Поэтому стерилизацию производят прежде, чем молоко охлаждают ниже 28°С.

- 2 006061

Хотя использование стерилизатора 10 было описано на примере обработки молока, понятно, что стерилизатор может также использоваться для стерилизации других жидкостей. Например, его можно использовать для стерилизации жидкостей типа вина и нефти.

Источники информации:

1. Заявка ЮАР № 96/8029

2. Патент США № 5,675,153

Claims (3)

1. Стерилизатор жидкости, содержащий вытянутую оболочку с патрубками для ввода и вывода жидкости и расположенную внутри нее вытянутую флуоресцентную трубку с зазором для прохождения между оболочкой и флуоресцентной трубкой потока стерилизуемой жидкости, причем на внутренней поверхности оболочки выполнен спиральный паз, чередующийся со спиральным выступом, обеспечивающим турбулентное движение потока стерилизуемой жидкости, а патрубок для ввода жидкости выполнен обеспечивающим тангенциальный ввод жидкости в стерилизатор с плавным переходом траектории движения жидкости в траекторию указанного паза.

2. Стерилизатор по п.1, отличающийся тем, что выступы внутренней поверхности оболочки имеют плавную волнообразную конфигурацию.

3. Стерилизатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что патрубок вывода жидкости выполнен обеспечивающим тангенциальный вывод жидкости с плавным переходом траектории указанного паза в траекторию выходного потока.