EP2854498A1 - Verfahren und vorrichtung zur desinfektion rieselfähiger produkte, vorzugsweise saatgut, mit ultraviolettlicht (uv-strahlung) - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur desinfektion rieselfähiger produkte, vorzugsweise saatgut, mit ultraviolettlicht (uv-strahlung)

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Publication number
EP2854498A1
EP2854498A1 EP13727125.0A EP13727125A EP2854498A1 EP 2854498 A1 EP2854498 A1 EP 2854498A1 EP 13727125 A EP13727125 A EP 13727125A EP 2854498 A1 EP2854498 A1 EP 2854498A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
product
guide channel
radiation
particles
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13727125.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mathias Kotte
Olaf Röder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evonta-Service GmbH
Original Assignee
Evonta-Service GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Evonta-Service GmbH filed Critical Evonta-Service GmbH
Publication of EP2854498A1 publication Critical patent/EP2854498A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C1/00—Apparatus, or methods of use thereof, for testing or treating seed, roots, or the like, prior to sowing or planting
    • A01C1/08—Immunising seed

Definitions

  • UV radiation ultraviolet light
  • the invention relates to a method and a device for disinfecting free-flowing products with ultraviolet light (UV radiation).
  • Free-flowing are all granular products, also referred to as bulk materials, powders or granules to understand products that can be transported in a continuous stream and separated.
  • the preferred field of application of the invention is the treatment of plant seeds or seeds by killing and inactivating the microorganisms and animal pests which predominantly settle on the surface and in and under the seed coat of the products or are conveyed separately with the product stream.
  • Various methods and the corresponding devices for the treatment of bulk material with UV radiation and other wavelengths of ionizing radiation are known.
  • DE 10 2004 050 493 describes a device in which free-flowing material is led past ultraviolet light sources over the transport path.
  • the product passes oblique planes, which are designed as cascades and allow a change between the transport on the inclined plane and free fall paths.
  • the particles of the product stream should be turned over and rearranged.
  • a major disadvantage of this device is that the product in the cascade must be turned several times to apply all the surface areas of the particles with ultraviolet radiation. As a result, sensitive goods such. As seed, damaged by mechanical action and reduced in quality. This limits the application of the device to mechanically insensitive products.
  • Another disadvantage is the inhomogeneous energy transfer to products of different grain size, grain shape and surface finish, since the residence time of the particles in the ultraviolet radiation varies by adjusting different speeds. To roll z. For example, round particles rapidly descend the inclined plane, while flat particles slip more slowly, even under the influence of imprinted mechanical vibration.
  • devices for the treatment of free-flowing vegetable products by means of UV energy, electron energy or microwave energy are known in which the product is isolated in a chamber in a fluidized bed and the radiation energy is exposed (DE 20 2006 015 636 U1).
  • a counter to gravity directed gas flow causes at least temporary levitation and a permanent change in position of the particles.
  • a major disadvantage of such devices with process control in the fluidized bed is that the particles of the bulk material are accelerated downwards by the action of gravity, but by the upwardly directed gas flow of the fluidized bed, a flow resistance acts, the particles depending on their size, density , Shape and surface texture up to different levels. It may happen that the light particles are blown up quickly, while heavy particles remain in the lower part of the chamber. The resulting often significant speed difference and duration of residence of different particles leads to very different exposure times of the energy and thus to a broad dispersion of the absorbed dose in the bulk material. This can lead to insufficient absorbed dose of individual particles with too low a disinfection dose or to overdoses with a corresponding loss of quality.
  • the fluidized bed is only partially suitable for the continuous transport of large volume flows and thereby causes a considerable energy expenditure.
  • Disinfestation devices are also known in which the product is transported in rotatable drums or by means of screws (DE 10 2009 055 731, US 2004/005 270 2).
  • the UV radiation sources are located either remote from the product over the drum or screw or close to the product in the lower area.
  • a significant shortcoming of the method according to WO 2004/095 953 is that the generation and maintenance of the vacuum in the process chamber requires a very high evacuation effort, since air and water vapor are continuously introduced into the process chamber with the product.
  • the decisive disadvantage is that the generation and application of accelerated electrons produces interfering X-ray radiation, which can certainly be shielded against leakage into the environment, but is often rated as critical in the perception of the population.
  • Another disadvantage of these methods is that quality losses can occur if the products are exposed too long in the area of the X-ray radiation. When applied to seeds, this may damage the embryo, reducing germination or causing genetic alterations.
  • the invention has for its object to provide a method and an associated device that allow flowing products regardless of the size distribution of the particles and their density, shape and surface finish without evacuation of the process chamber with great homogeneity of the energy input to the individual particles and their to treat the entire surface in such a way that the energy dose required to safely kill the microorganisms and insects is reached on each surface element and quality degradation or genetic modification of the product due to excessive absorbed dose or / and transmission of an X-ray dose is avoided.
  • the aim is to kill harmful microorganisms and insects by the treatment with UV radiation, which settle on the surface and in a boundary layer of the particles to a depth of about 500 ⁇ .
  • the object is achieved by the method according to claim 1.
  • the subject of claim 15 is a device suitable for carrying out the method. Particularly advantageous embodiments are described in the dependent claims.
  • the flow of the free-flowing product is first transported by means of a conveyor into a process chamber, wherein preferably already takes place a mechanical pre-separation of the particles.
  • This has the advantage that even with large product throughputs, the particles are sufficiently separated and fed to the process chamber with negligible coverage.
  • the areas of product feed and discharge are shielded against the escape of UV radiation.
  • the product supply and removal is carried out by suitable conveyors, such as vibrating conveyor troughs, high-speed belts or rotary valves. In combination with a suitable shielding against UV radiation, this allows a continuous material flow while preventing the escape of UV radiation.
  • the product guide channel is connected to a gas delivery device, preferably a gas blower, which generates a constant gas volume flow within the product guide channel in the fall direction of the product flow. It forms a vertical downward, in the transport direction, guided in the gas flow volume particle flow.
  • a gas delivery device preferably a gas blower
  • the positive or negative pressure is not so great that special Schleusungsoder pressure resistance measures are necessary, but means a significant deviation from the atmospheric pressure.
  • the pressure build-up is possible in particular because the supply or discharge devices for the product represent a considerable flow resistance against incoming or outgoing air.
  • air is sucked in and introduced into the upper end of the product guide channel. At the bottom, the air is expelled. These are located at the bottom and / or top of the product guide channel Gas conveyors.
  • a gas delivery device which is arranged at the upper end of the product guide channel, there is an overpressure inside the process chamber. If the gas delivery device is arranged at the lower end of the product guide channel, the gas is sucked out of it and there is negative pressure. If a gas delivery device is provided both at the lower end and at the upper end of the product guide channel, overpressure prevails in the upper part of the product guide channel and in the lower negative pressure.
  • the associated openings are advantageously provided with devices that prevent leakage of the product. These are preferably gratings, sieves, gauze, perforated sheets or UV-transparent materials such as plastic films or quartz glass, preferably in conjunction with associated cleaning devices.
  • an ozone catalyst precedes, which reduces the ozone generated in certain types of UV sources from oxygen in the treatment zone and preferably degrades to an acceptable level.
  • the gas flow from the gas conveyor is circulated by being deflected at the lower end of the product guide channel back to its upper end.
  • the gas conveying device is preferably arranged between the discharge of the gas stream at the lower end of the product guide channel and the supply at the upper end.
  • a particularly preferred embodiment provides a cleaning device for the diverted gas stream. This cleaning device removes dust from the gas stream and prevents its accumulation in the circulating gas stream.
  • the cleaning device is preferably designed as a filter (bag filter), cyclone or similar device according to the prior art.
  • the removal of the gas stream through a protective grid which is preferably cleaned automatically or manually, closed against the suction or blowing larger particles.
  • losses of gas resulting from the discharge via the product feed or removal are possibly compensated by further gas conveying devices, by a supplementary feed from gas tanks or by suction devices from the atmosphere.
  • a further preferred embodiment provides for a plurality of gas delivery devices, which are arranged at the lower and / or upper end of the product guide channel.
  • the gas stream is preferably formed by air, nitrogen or carbon dioxide. Preference is given to inert gases which do not undergo unintentional chemical reactions with the products.
  • a particularly preferred embodiment provides for the addition of treatment gases that cause intended chemical or biological reactions in or on the particles.
  • the gas stream and / or the product is water or Supplied steam and heated in a particularly preferred embodiment, the gas stream and / or the product additionally.
  • the action of water and / or heat advantageously increases the effect of UV radiation against microorganisms and insects.
  • a further preferred embodiment is the wetting of the surface of the particles of the product before and / or during the feed into the product guide channel with an aqueous sodium hypochlorite solution and particularly preferably with an aqueous hydrogen peroxide solution.
  • aqueous sodium hypochlorite solution and particularly preferably with an aqueous hydrogen peroxide solution.
  • concentration of hydrogen peroxide or sodium hypochlorite in the reactive solution is preferably in the range of 0.3% to 30%, more preferably in the range of 3% to 10% and most preferably in the range of 5% to 8%.
  • the duration of exposure of the reactive solutions to the exposure of the product in the UV radiation is chosen so that the reactive solution can penetrate deep enough into the surface of the product particles and entrained germs, spores and insects, but without the product in its Quality affecting.
  • the exposure time is preferably in the range from 1 s to 1000 s, particularly preferably in the range from 2 s to 100 s and very particularly preferably in the range from 3 s to 10 s.
  • the product is heated before and / or during delivery to the product guide channel.
  • known devices such as infrared radiators, heated contact surfaces or hot air blower are used.
  • the surface temperature of the product is preferably in the range of 30 ° C to 80 ° C, more preferably in the range of 35 ° C to 70 ° C and most preferably in the range of 40 ° C to 65 ° C.
  • the product is cooled to ambient temperature by use of known devices, such as cooled contact surfaces or convection cooling with air.
  • the holding time at the maximum temperature is preferably in the range from 1 s to 1000 s, more preferably in the range from 2 s to 100 s and most preferably in the range from 3 s to 10 s.
  • the cross section of the product guide channel decreases downwards, in the fall direction of the product flow, continuously.
  • the so-formed cross section of the product guide channel accelerates the gas flow to approximately the same extent as the product flow, whereby the velocity of the surrounding gas at each point substantially matches that of the accelerated particles in the case.
  • the guidance of the product flow takes place by means of an accelerated gas flow whose movement in magnitude and direction corresponds to the accelerated movement which the particles falling in it carry out due to the gravitational acceleration. Air friction, as occurs in known solutions to the gas atmosphere is thus excluded or at least negligible and all Particles of a bulk flow have approximately the same speed. Also, speed differences, such as those arising during unrolling, sliding or microwaving movements of the particles on inclined planes are excluded. This has the advantage that free-flowing products, regardless of the composition and the type, shape and size of the particles are passed through a treatment zone of the UV sources at a defined rate and in this way a homogeneous energy dose is applied to all particles.
  • the individual particles After or immediately after leaving the conveyor for product feed or when entering the product guide channel, the individual particles receive in a preferred embodiment, a pulse which leads to a rotational movement.
  • the axis of rotation of the particles preferably runs parallel to the longest extent of the UV sources.
  • This rotational movement is z. B. on the rolling on a slope, or a brush or roller-like device that transmits a rotation of the particles at the moment of leaving the conveyor.
  • the rotational movement maintains the particles during the stay in a product guide channel and during the action of UV radiation in the region of the treatment zone.
  • this has the advantage that the UV radiation acting on the particles from a preferred direction can reach the entire surface on the circumference of the particles and a further improvement of the homogeneity of the absorbed dose is achieved.
  • additional means for reflecting the UV radiation are provided for particular improvement of the homogeneity of the absorbed dose.
  • the cross section of the product guide channel is rectangular in a preferred embodiment.
  • the cross section has two opposite longer and two opposite shorter sides in the region of the effective zone of the UV sources.
  • the reduction of the cross-section is achieved by the two opposite longer sides approach each other with increasing fall path of the particles.
  • the two short sides are preferably parallel.
  • the product stream trickles down as a "transparent curtain", preferably in the middle, between the longer sides of the cross-section, preferably over its entire length.
  • Transparent curtain in this context means that the mutual covering of the falling particles, seen from the longer sides of Cross-section, as low as possible, while the particles advantageously have laterally as close to each other as possible a distance.
  • the gap width s between the two opposing longer sides of the product guide channel decreases continuously in the direction of the fall of the product stream in this embodiment, and is preferably designed so that the context
  • h is the distance traveled path of fall of the particles and k is a constant which is between 312 and 250 m 170 m 312th
  • Another preferred embodiment provides a ring-shaped gap, which also narrows with the fallen fall height.
  • the product feed takes place here above a center column, which is surrounded by the annular gap. Further preferably, the product feed takes place through the center column, for example by means of a screw conveyor.
  • the screw is equipped with an elastic edge or elastic bristles.
  • the particles are imparted with a rotational movement, which they maintain in the case. This takes place, for example, via an inlet section at the edge of the center column, over which the particles roll down and thereby get into rotational motion.
  • one or more UV sources are arranged laterally on the product guide channel. They are adapted in shape to the product guide channel and emit UV radiation preferably over the entire width of the product stream.
  • one or more linearly extended UV sources are used, which preferably extend with the longitudinal axis parallel to the longer sides of the cross section and perpendicular to the direction of fall.
  • the required UV radiation intensity can advantageously be adapted exactly to the velocity of the particles and the gas flow with a corresponding drop height h, whereby a constant dose is transmitted at each location.
  • the wavelength of the UV radiation is preferably in a range from 100 nm to 400 nm, particularly preferably in the range from 150 nm to 350 nm and very particularly preferably in the range from 180 nm to 260 nm. The energy of the UV radiation transmitted to the particle surface.
  • Radiation is preferably in a range of 100 J / m 2 to 2000 J / m 2 , more preferably in the range of 200 J / m 2 to 1600 J / m 2 and all particularly preferably in the range from 400 J / m 2 to 1500 J / m 2 .
  • Uncontrolled transverse and pendulum movements of individual particles, as they occur in known methods and devices are preferably reduced by reducing the friction on the product guide channel using fluidic means.
  • the method according to the invention thus makes it possible to combine the decisive advantages of cost-effective process control under the conditions below or above atmospheric pressure and with homogeneous transmission of the absorbed dose to any particle sizes and forms in the product stream with improved effectiveness of controlling microorganisms and insects. Since the process is not performed in a vacuum, eliminating the vacuum technical effort.
  • the UV source or sources preferably operate as doped and / or undoped low-pressure or medium-pressure radiators.
  • a further preferred embodiment provides for the use of UV sources based on light-emitting diodes which are arranged in the form of groups or arrays. The use of these UV light-emitting diode arrays considerably increases the cost-effectiveness of the method compared with known solutions.
  • the inventive method includes the described active gas guide within the product guide channel. Due to the speed of this continuously accelerated gas flow and the resulting increased dynamic pressure, the static pressure in the product guide channel is lowered.
  • the product guide channel is opened in the region of the passage of the UV radiation into the treatment zone of the product guide channel.
  • the opening or the openings are realized by a flat perforation of the channel wall or covered with a close-meshed gauze or a grid in a preferred embodiment.
  • gas preferably air
  • the inflowing gas is guided over the exit area of the UV radiation at the UV source, whereby a convective cooling is achieved.
  • the inflowing gas can be supported by means of a separate auxiliary blower.
  • An advantage of this cooling is that the bypass gas flow directed into the product guide channel keeps the perforated or grid-covered area through which the UV radiation is conducted into the treatment zone from deposits. This eliminates in this embodiment, the usual additional means of cooling gas production by means of blowers, which offers further economic benefits.
  • the active gas flow in the product guide channel and by the bypass gas flow into the channel causes a reduction in the friction between the particles of the product flow and the wall in this area. This can also be used for targeted friction reduction in other sections of the product guide channel.
  • the bypass gas flow is branched off as a partial flow from the circulated gas flow, which is moved by the gas delivery device.
  • the pressure engineering design ensures that the bypass gas flow occurs in the required amount.
  • An associated control is advantageously carried out by means of known devices (flaps, slides, etc.).
  • At least one pressure gauge is arranged in the product guide channel. More preferably, a plurality of pressure gauges are distributed over the height of the product guide channel.
  • the entire system is controlled by means of an electronic data processing device.
  • the pressure sensors and the other sensors advantageously also transmit the acquired data to the data processing device.
  • the transmission can be wireless or wired.
  • the data processing device then advantageously controls both the product flow by means of the conveying devices and the at least one UV source and the one or more gas conveying devices.
  • the adjustment of the process parameters is carried out in the case of seeds on the basis of morphological characteristics (seed coat thickness and density, position of the Embryos, seed type), in other products chemical or / and physical characteristics.
  • the necessary process conditions can be calculated. This is preferably done in the data processing device or in advance, wherein the necessary information is then entered into the data processing device before the start of the process.
  • a further preferred embodiment provides for arranging two or more UV sources.
  • they are arranged offset in height and the power adapted to the respective speed of the product stream.
  • a further advantageous variant is the opposite arrangement of the UV sources with rotation about the horizontal axis in the angular range of 5 ° to 45 °, so that the average intensity direction of the UV radiation to the velocity vector of the particle flow to this angle is different from the orthogonal.
  • This arrangement can also be chosen with staggered UV sources and allows high UV power to achieve high energy doses with improved uniformity of energy input to the particles of the product stream.
  • means for fire and explosion protection are provided.
  • radio detectors are used which do not respond to the wavelength of daylight and UV radiation.
  • the device according to the invention is suitable in addition to the use for disinfection or sterilization of seeds for other free-flowing products.
  • seeds for other free-flowing products.
  • pharmaceutical products such as tablets, granules, capsules, as well as food and feed in the form of bulk and powders of any kind, but also spices, crushed herbs and all kinds of contaminated free-flowing masses such. Soil, plastic waste (shredded), recyclates etc.
  • FIG. 1 shows a section through a device for disinfecting seeds with fluidically shaped product guide channel and gas blower, UV sources with exit window for UV radiation and protective grid and product feed with vibration conveyor, infrared source, device for non-contact measurement of the product surface temperature, metering device for hydrogen peroxide Solution, particle rotation device, product discharge and integrated UV protection device,
  • FIG. 2 shows a section through part of the device according to FIG. 1 in the region of the product guide channel with gas guide and bypass flow for keeping the grid free in the product guide channel and cooling the exit window for UV radiation
  • FIG. 3 shows a section through part of the device according to FIG. 1 in the area of the rotation device for the particles
  • FIG. 4 shows a section through a part of the device according to FIG. 1 in the region of the measuring device for determining the UV radiation density.
  • Fig. 1 the basic structure of the exemplary device with product guide channel 1 is shown, which has a continuously decreasing gap width in the fall direction of the seed particles 2a.
  • a suction line 3 connected to a gas blower 4, which promotes a continuous gas flow 5 to the outside.
  • a grid 6 is arranged at the inlet of the suction line 3.
  • an inflow 7 for supplying the gas stream 5.
  • the process gas air, carbon dioxide or nitrogen is used.
  • the defined in the direction of fall decreasing gap width of the product guide channel 1 causes a continuous acceleration of the gas 5a within the product guide channel 1 to the same extent as acting by gravity on the seed particles 2a acceleration.
  • the seed 2 is fed to the process via a buffer container 8.
  • a metering device (not shown), which limits the volume flow of the seed 2 to a defined extent.
  • the seed 2 reaches a vibratory conveyor 9, which causes a continuous feed and pre-singulation.
  • an infrared source 9a for heating the seed is arranged above the vibrating conveyor 9, an infrared source 9a for heating the seed is arranged.
  • the radiation power is adjusted as a function of the delivery rate of the vibrating conveyor 9 and the surface temperature of the seed is monitored by means of a contactless temperature measuring device 9b.
  • a spraying device 9c for the wetting of the seed with hydrogen peroxide solution is arranged downstream in the direction of transport. The amount of hydrogen peroxide solution is adjusted depending on the flow rate of the vibrating conveyor 9.
  • the vibration conveyor 9 has within the product guide channel 1 an angled segment 10 with a roughened surface to increase the friction.
  • a rotating brush roller 1 1 forms with the segment 10 an adjustable gap corresponding to the diameter of the seed particles 2a.
  • UV sources 12 are arranged on both sides of the product guide channel 1 .
  • the generated by the UV sources 12 flat UV beam 14 passes through the quartz glass existing exit window for the UV radiation 13 in the product guide channel 1 and moves to form a formed in representation level intensity profile 15 with a half width of about 50 mm in the direction the seed particle 2a.
  • the UV radiation 14 In the Z-axis, perpendicular to the plane of representation, the UV radiation 14 has a length of about 500 mm.
  • the UV radiation 14 acts diffusely and on all sides on the falling and rotating seed particles 2 a guided in the gas flow 5 a. After exposure to UV radiation 14 leaves the seed via a directly below arranged conveyor belt 16 the product guide channel.
  • the conveyor belt 16 is provided with a belt of high thermal conductivity which is cooled from the inside by cooling rollers 16a and cools the seed thereon in contact.
  • the UV sources 12 are arranged rotated about their longitudinal axis (Z axis), so that the main propagation direction of the UV radiation 14 and the associated thermal radiation is not at right angles to the direction of movement of the seed particles 2 a.
  • the respectively opposite UV source 12 is only limitedly detected by the heat radiation and even high UV power densities can not damage the respective opposite UV source.
  • measuring devices 17 for receiving a measurement signal dependent on the density distribution of the UV radiation and the transparency of the seed stream are arranged on the product guide channel 1.
  • An optical measuring system 18 allows the measurement of the density of the seed particles 2a and the detection of product jams.
  • the entire system is equipped with a protective covering 19, which prevents the escape of UV radiation into the environment, especially in the area of openings.
  • Fig. 2 is a section through a portion of the device of FIG. 1 with the right side of the product guide channel 1 and a UV source 12 is enlarged, but only schematically shown. This area is the effective zone of UV radiation in which the actual disinfection takes place.
  • the UV radiation 14 with the intensity distribution 15 is guided through the perforated region 1 a in the product guide channel 1 and acts on all sides on the rotating seed particles 2 a.
  • the static negative pressure generated by the gas flow 5a causes a gas flow 20, which is directed from the outside through the perforated region 1 a in the product guide channel 1 in and this keeps clear of impurities and particles.
  • a flow channel 21 causes the directed subsequent flow of air with parallel to the exit window for the UV radiation 13 pronounced preferred direction and its cooling by convection.
  • FIG. 3 shows an enlarged schematic section through a part of the device according to FIG. 1 with the rotation device for seed particles 2a.
  • the rotating brush roller 1 1 detects the seed particles 2a and puts them on the rough surface of the segment 10 of the vibratory conveyor 9 in a rotational movement. Grain size differences are compensated by the elastic bristles 11a, so that all seed particles 2a rotate after leaving the rotary device.
  • a measuring device 17 for determining the present in the z-axis to the display plane UV radiation density distribution 22 on the side of the exit window 13 arranged for the UV radiation, a measuring device 17 for determining the present in the z-axis to the display plane UV radiation density distribution 22. It consists of several UV sensors 23 positioned in the region of the edge radiation of the UV sources.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung rieselfähiger Produkte aus vereinzelbaren Partikeln, vorzugsweise Saatgut (2), mit ultravioletter Strahlung (14). Bei dem Verfahren wird ein transparenter Produktstrom in einem Produktführungskanal (1) durch das von mindestens einer UV-Quelle (12) erzeugte Strahlungsfeld bei Unter- oder Überdruck unter Nutzung der Schwerkraft geführt. Die Führung des Produktstromes erfolgt mittels eines beschleunigten Gasstromes (5) derart, dass dessen Bewegung in Betrag und Richtung der beschleunigten Bewegung entspricht, die die in ihm fallenden Partikel aufgrund der Erdbeschleunigung ausführen. Darüber hinaus wird eine Vorrichtung offenbart, die durch die Ausformung des Produktführungskanals (1) die Beschleunigung des Gasstromes (5) in der erforderlichen Weise realisiert.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Desinfektion rieselfähiger Produkte, vorzugsweise Saatgut, mit Ultraviolettlicht (UV-Strahlung)
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Desinfektion rieselfähiger Produkte mit Ultraviolettlicht (UV-Strahlung). Unter rieselfähig sind alle körnigen Produkte, auch als Schüttgut, Pulver oder Granulat bezeichneten Produkte zu verstehen, die in einem kontinuierlichen Stoffstrom transportiert und vereinzelt werden können. Das bevorzugte Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Behandlung pflanzlicher Samen bzw. Saatgut durch Abtötung und Inaktivierung der Mikroorganismen und tierischer Schädlinge, die überwiegend auf der Oberfläche sowie in und unter der Samenschale der Produkte siedeln oder separat mit dem Produktstrom gefördert werden. Bekannt sind verschiedene Verfahren und die entsprechenden Einrichtungen zur Behandlung von Schüttgut mit UV-Strahlung und anderen Wellenlängen ionisierender Strahlung.
So ist in der DE 10 2004 050 493 eine Vorrichtung beschrieben, bei der rieselfähiges Gut über die Transportstrecke hinweg an Ultraviolettlichtquellen vorbei geführt wird. Dabei passiert das Produkt schiefe Ebenen, die als Kaskaden ausgebildet sind und einen Wechsel zwischen dem Transport auf der schiefen Ebene und Freifallstrecken ermöglichen. Durch Anregung mittels mechanischer Schwingungen sollen die Partikel des Produktstromes gewendet und umgeschichtet werden.
Ein wesentlicher Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass das Produkt in der Kaskade mehrfach gewendet werden muss, um alle Oberflächenbereiche der Partikel mit Ultraviolettstrahlung zu beaufschlagen. Dadurch können empfindliche Güter, wie z. B. Saatgut, durch mechanische Einwirkung geschädigt und in ihrer Qualität gemindert werden. Dies begrenzt die Anwendung der Vorrichtung auf mechanisch unempfindliche Produkte. Ein weiterer Nachteil besteht in der inhomogenen Energieübertragung auf Produkte unterschiedlicher Korngröße, Kornform und Oberflächenbeschaffenheit, da die Verweilzeit der Partikel in der Ultraviolettstrahlung durch sich einstellende unterschiedliche Geschwindigkeiten variiert. So rollen z. B. runde Partikel schnell die schiefe Ebene herunter, während flache Partikel, auch unter Einwirkung aufgeprägter mechanischer Schwingung, langsamer rutschen. Dies hat zur Folge, dass sich langsam bewegende Partikel eine hohe UV-Dosis erhalten und geschädigt werden können, während auf schnelle Partikel eine geringere UV-Dosis übertragen wird und die zur Abtötung der Mikroorganismen und Insekten erforderliche Letaldosis ggf. nicht erreicht wird. Durch überlebende Organismen kann nach der Behandlung eine Reinfektion der übrigen Partikel unter Vermehrung der Organismen einsetzen, die zu einem unerwünschten Befall und damit zum Qualitätsverlust des gesamten Produktvolumens führt.
Es sind außerdem Vorrichtungen bekannt, bei denen Schüttgut über Kaskadenförderung mit UV-Licht beaufschlagt wird (DE 298 21 341 U1 ). Der Transport der Produkte erfolgt mittels Transportband, wobei das Wenden und Umschichten durch mechanische Mittel oder Verwirbeln mittels Luft erfolgt. Die Einwirkzeit des UV-Lichts hängt dabei vom Wenden, Umschichten oder Verwirbeln der Partikel ab und wird wesentlich von der Größe, Form und Oberflächenbeschaffenheit der Partikel bestimmt.
Dadurch ist eine allseitige und gleichmäßige Beaufschlagung der Partikel mit UV-Licht bei Übertragung einer ausreichenden Energiedosis auf die gesamte Oberfläche nur bei langen Verweilzeiten unter Einsatz zahlreicher UV-Quellen möglich, was die Vorrichtung in ihrer Wirtschaftlichkeit stark einschränkt.
Weiterhin sind Vorrichtungen zur Behandlung rieselfähiger pflanzlicher Produkte mittels UV- Energie, Elektronenenergie oder Mikrowellenenergie bekannt, bei denen das Produkt in einer Kammer in einem Wirbelbett vereinzelt und der Strahlungsenergie ausgesetzt wird (DE 20 2006 015 636 U1 ). Dabei bewirkt ein entgegen der Schwerkraft gerichteter Gasstrom ein zumindest zeitweises Schweben und eine permanente Lageänderung der Partikel.
Ein wesentlicher Nachteil derartiger Einrichtungen mit Prozessführung in der Wirbelschicht besteht darin, dass die Partikel des Schüttgutes durch Einwirkung der Erdgravitation nach unten beschleunigt werden, durch den nach oben gerichteten Gasstrom der Wirbelschicht jedoch ein Strömungswiderstand wirkt, der die Partikel in Abhängigkeit von ihrer Größe, Dichte, Form und Oberflächenbeschaffenheit unterschiedlich stark nach oben aufwirbelt. Dabei kann es dazu kommen, das leichte Partikel schnell nach oben ausgeblasen werden, während schwere Partikel im unteren Bereich der Kammer liegen bleiben. Die daraus resultierende oft erhebliche Geschwindigkeitsdifferenz und Aufenthaltsdauer verschiedener Partikel führt zu sehr unterschiedlichen Einwirkzeiten der Energie und damit zu einer breiten Streuung der Energiedosis im Schüttgut. Dies kann zu unzureichender Energiedosis an einzelnen Partikeln mit zu geringer Desinfektionsdosis führen oder zu Überdosen mit entsprechendem Qualitätsverlust. Darüber hinaus eignet sich die Wirbelschicht nur bedingt für den kontinuierlichen Transport großer Volumenströme und verursacht dabei einen erheblichen energetischen Aufwand.
Es sind auch Entkeimungsvorrichtungen bekannt, bei denen das Produkt in drehbar ausgeführten Trommeln oder mittels Schnecken transportiert wird (DE 10 2009 055 731 ; US 2004 / 005 270 2). Die UV-Strahlungsquellen sind entweder produktfern über der Trommel bzw. Schnecke liegend oder produktnah im unteren Bereich angeordnet.
Der entscheidende Nachteil dieser Vorrichtungen ist, dass das Produkt durch die Rotation der Trommel bzw. Schnecke mechanisch stark beansprucht wird. Bei empfindlichen Produkten, wie z. B. Saatgut kann dies zur mechanischen Schädigung und damit zur Verringerung der Keimfähigkeit bzw. anderer Qualitätseigenschaften führen. Darüber hinaus erfordert eine hinreichende Homogenität der Einwirkung der UV-Strahlung lange Transportstrecken unter Anordnung vieler UV-Strahlungsquellen. Dies ist insbesondere notwendig, da die Partikel zufällig gemischt und gewendet werden müssen und die Exposition aller Oberflächenbereiche insbesondere bei kleinen Partikeln, eine zunehmende Zeitdauer erfordert. Dadurch steigt zusätzlich die mechanische Beanspruchung des Produktes.
Weiterhin sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei denen eine Desinfektion von Produkten mittels UV-C Licht und Ultraschall im Vakuum stattfindet (WO 2004/095 953).
Ein wesentlicher Mangel des Verfahrens nach der WO 2004/095 953 besteht darin, dass die Erzeugung und Aufrechterhaltung des Vakuums in der Prozesskammer einen sehr hohen Evakuierungsaufwand erfordert, da mit dem Produkt kontinuierlich Luft und Wasserdampf in die Prozesskammer eingetragen werden. Die hohen Kosten für die Erzeugung des Vakuums und die erforderlichen vakuumdichten Produktschleusen begrenzen die Anwendung des Verfahrens auf hochpreisige Spezialprodukte.
Es sind auch Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei dem Schüttgut durch Beaufschlagung mit beschleunigten Elektronen (Elektronenstrahl) desinfiziert wird (DD 291 704; DD 291 705; DD 291 677; DE 44 34 767; EP 07 05 531 ).
Trotz guter Wirksamkeit dieser Verfahren besteht der entscheidende Nachteil darin, dass bei der Erzeugung und Anwendung beschleunigter Elektronen störende Röntgenstrahlung entsteht, die zwar sicher gegen Austritt in die Umwelt abgeschirmt werden kann, in der Wahrnehmung der Bevölkerung aber häufig als kritisch bewertet wird. Ein weiterer Nachteil dieser Verfahren ist, dass bei zu langer Expositionszeit der Produkte im Bereich der Röntgenstrahlung Qualitätsverluste eintreten können. Bei der Anwendung an Saatgut kann dies zur Schädigung des Embryos unter Verminderung der Keimfähigkeit oder zu genetischen Veränderungen führen.
Werden Desinfektionsprozesse unter Gasatmosphäre im freien Fall geführt (DE 44 34 767; EP 07 05 531 ) besteht ein wesentlicher Mangel darin, dass die Partikel des Schüttgutes im freien Fall durch Einwirkung der Erdgravitation stetig beschleunigt werden, durch das Gas in der Prozesskammer jedoch ein Strömungswiderstand wirkt, der die Partikel in Abhängigkeit von ihrer Größe, Dichte, Form und Oberflächenbeschaffenheit unterschiedlich abbremst. Dadurch fallen Partikel mit einem großen Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, wie z. B. Getreidespelzen, wesentlich langsamer als kugelförmige Partikel mit kleiner Oberfläche, wie z. B. ein Getreidekorn. Die daraus resultierende oft erhebliche Geschwindigkeitsdifferenz verschiedener Partikel des Schüttgutstromes führt zu sehr unterschiedlichen Einwirkzeiten der Strahlungsenergie und damit zu einer breiten Streuung der Energiedosis im Schüttgutstrom mit den bereits beschriebenen Problemen überlebender Organismen bei zu geringer Energiedosis und Qualitätsverlust des Produktes bei Energie-Überdosen.
Werden Strahlungsquellen zur Vermeidung einer gegenseitigen Beeinflussung in der Höhe versetzt angeordnet, hat dies eine unterschiedliche Distanz zur darüber liegenden Produktzuführung zur Folge (DE 44 34 767; EP 07 05 531 ). Da die Partikel im freien Fall einer steten Beschleunigung unterliegen, ist ihre Geschwindigkeit beim Passieren der oberen Strahlungsquelle geringer als im Bereich der unten liegenden, was zur Übertragung unterschiedlicher Energiedosen führt. Durch Kontakt der Partikel mit der angrenzenden Wand kann es außerdem zu unkontrollierten Quer- und Pendelbewegungen einzelner Partikel kommen. Aus den genannten Nachteilen resultiert, dass Partikel auf einer Seite eine Energie- Überdosis erhalten können, wobei auf die der Energiequelle abgewandten Seite nur eine verminderte Energiedosis übertragen wird.
Ein weiterer Nachteil der beschriebenen Lösung besteht darin, dass der Gasstrom zur Kühlung der Strahlungsquelle aufgrund des geschwindigkeitsbedingten dynamischen Druckes des Gasstromes zu einer Absenkung des statischen Druckes zwischen dem Austrittsfenster der energiereichen Strahlung und dem Schüttgutstrom führt. Der daraus resultierende Druckausgleich hat eine Gasströmung von der Behandlungszone in Richtung Austrittsfenster zur Folge, die leichte Partikel wie z.B. Staub oder Spelzen mit sich reißt. Partikel, die größer als die Maschenweite des Schutzgitters zwischen Produktstrom und Austrittsfenster sind, bleiben dort hängen, setzen das Gitter sukzessive zu und führen zu einer unerwünschten Verringerung der Strahlungstransparenz des Gitters. Kleinere Partikel können durch die Maschen des Schutzgitters hindurch auf das Austrittsfenster gelangen und können durch abrasive Wirkung zur Verringerung der Lebensdauer führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglichen, rieselfähige Produkte unabhängig von der Größenverteilung der Partikel sowie deren Dichte, Form und Oberflächenbeschaffenheit ohne Evakuierung der Prozesskammer mit großer Homogenität des Energieeintrages auf die Einzelpartikel und auf deren gesamten Oberfläche so zu behandeln, dass die zur sicheren Abtötung der Mikroorganismen und Insekten erforderliche Energiedosis an jedem Oberflächenelement erreicht und eine Qualitätsminderung oder genetische Veränderung des Produktes durch zu hohe Energiedosis oder/und die Übertragung einer Röntgendosis jedoch vermieden wird. Insbesondere ist es Ziel, durch die Behandlung mit UV-Strahlung schädliche Mikroorganismen und Insekten abzutöten, die an der Oberfläche und in einer Randschicht der Partikel bis zu einer Tiefe von ca. 500 μηη siedeln. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Gegenstand des Anspruches 15 ist eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den rückbezogenen Unteransprüchen beschrieben.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Strom des rieselfähigen Produktes zunächst mittels einer Fördereinrichtung in eine Prozesskammer transportiert, wobei bevorzugt bereits eine mechanische Vorvereinzelung der Partikel erfolgt. Das hat den Vorteil, dass auch bei großen Produktdurchsätzen die Partikel hinreichend separiert und mit vernachlässigbarer Überdeckung der Prozesskammer zugeführt werden. Die Bereiche der Produktzuführung und -abführung sind gegen den Austritt von UV-Strahlung geschirmt. Die Produktzuführung und -abführung erfolgt durch geeignete Fördereinrichtungen, wie Vibrationsförderrinnen, Hochgeschwindigkeitsbänder oder Zellenradschleusen. In Kombination mit einer angepassten Abschirmung gegen UV-Strahlung ermöglicht dies einen kontinuierlichen Stoffstrom bei gleichzeitiger Verhinderung des Austritts von UV-Strahlung.
Beim Eintritt der Partikel in den, in der Regel vertikal nach unten gerichteten Produktführungskanal, erfolgt durch Einwirkung der Schwerkraft eine kontinuierliche Beschleunigung der Partikel. Dadurch nimmt die Translationsgeschwindigkeit v der Partikel nach der Gesetzmäßigkeit stetig zu, wobei g die Erdbeschleunigung und h der zurückgelegte Fallweg der Partikel ist. Der Produktführungskanal ist mit einer Gasfördereinrichtung, vorzugsweise einem Gasgebläse, verbunden, die einen konstanten Gasvolumenstrom innerhalb des Produktführungskanals in Fallrichtung des Produktstromes erzeugt. Es bildet sich ein vertikal nach unten, in Transportrichtung, im Gasvolumenstrom geführter Partikelstrom aus. Durch die Gasfördereinrichtung wird entweder oberhalb des Produktführungskanals ein Überdruck oder am unteren Ende des Produktführungskanals ein Unterdruck erzeugt, der die Gasbewegung in Fallrichtung bewirkt. Der Über- bzw. Unterdruck ist nicht so groß, das spezielle Schleusungsoder Druckfestigkeitsmaßnahmen notwendig sind, bedeutet jedoch eine deutliche Abweichung vom Atmosphärendruck. Der Druckaufbau ist insbesondere möglich, weil die Zu- oder Abführvorrichtungen für das Produkt einen erheblichen Strömungswiderstand gegen zu- oder abströmende Luft darstellen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird Luft am oberen Ende des Produktführungskanals eingesaugt und in diesen eingeleitet. Am unteren Ende wird die Luft ausgestoßen. Dazu befinden sich am unteren und/oder oberen Ende des Produktführungskanals Gasfördereinrichtungen. Bei einer Gasfördereinrichtung, die am oberen Ende des Produktführungskanals angeordnet ist, herrscht im Inneren der Prozesskammer ein Überdruck. Ist die Gasfördereinrichtung am unteren Ende des Produktführungskanals angeordnet, so wird das Gas aus diesem angesaugt und es herrscht Unterdruck. Ist sowohl am unteren als auch am oberen Ende des Produktführungskanals eine Gasfördereinrichtung vorgesehen, so herrscht im oberen Teil des Produktführungskanals Überdruck und im unteren Unterdruck. An Stellen, an denen Gas bzw. Luft aus dem Produktführungskanal austritt, sind die zugehörigen Öffnungen vorteilhaft mit Vorrichtungen versehen, die einen Austritt des Produktes verhindern. Dies sind vorzugsweise Gitter, Siebe, Gaze, Lochbleche oder für UV-Strahlung transparente Materialien wie Kunststofffolien oder Quarzglas, bevorzugt in Verbindung mit zugehörigen Reinigungseinrichtungen. In dem nach außen geführten Gasstrom ist in einer bevorzugten Ausführungsform vor dem Ausblasen in die Umwelt ein Ozonkatalysator vorgeschaltet, der das bei bestimmten Arten von UV-Quellen aus Sauerstoff in der Behandlungszone entstehende Ozon reduziert und bevorzugt auf ein akzeptables Maß abbaut.
Weiterhin bevorzugt wird der Gasstrom von der Gasfördereinrichtung im Kreislauf geführt, indem er am unteren Ende des Produktführungskanals wieder zu dessen oberen Ende umgelenkt wird. Zwischen der Abführung des Gasstromes am unteren Ende des Produktführungskanals und der Zuführung am oberen Ende, ist bevorzugt die Gasfördereinrichtung angeordnet. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht eine Reinigungseinrichtung für den umgelenkten Gasstrom vor. Diese Reinigungseinrichtung entfernt Staub aus dem Gasstrom und verhindert dessen Anreicherung im umlaufenden Gasstrom. Die Reinigungseinrichtung ist dabei bevorzugt als Filter (Schlauchfilter), Zyklon oder eine ähnliche Vorrichtung nach dem Stand der Technik ausgebildet. Bevorzugt wird die Abführung des Gasstromes durch ein Schutzgitter, das bevorzugt automatisch oder manuell reinigbar ist, gegen das Einsaugen bzw. Ausblasen größerer Partikel verschlossen. Verluste an Gas, die aus dem Austritt über die Produktzu- oder abführung resultieren, werden je nach Art des Gases im Gasstrom ggf. durch weitere Gasfördereinrichtungen, durch eine ergänzende Zufuhr aus Gastanks oder durch Ansaugvorrichtungen aus der Atmosphäre, ausgeglichen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht mehrere Gasfördereinrichtungen vor, die am unteren und/oder oberen Ende des Produktführungskanals angeordnet sind.
Der Gasstrom wird bevorzugt von Luft, Stickstoff oder Kohlendioxid gebildet. Bevorzugt sind inerte Gase, die keine unbeabsichtigten chemischen Reaktionen mit den Produkten eingehen. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht den Zusatz von Behandlungsgasen vor, die beabsichtigte chemische oder biologische Reaktionen in oder an den Partikeln hervorrufen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird dem Gasstrom oder/und dem Produkt Wasser bzw. Wasserdampf zugeführt und in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Gasstrom oder/und das Produkt zusätzlich erwärmt. Durch die Einwirkung von Wasser und/oder Wärme erhöht sich vorteilhaft die Wirkung der UV-Strahlung gegen Mikroorganismen und Insekten.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist die Benetzung der Oberfläche der Partikel des Produktes vor und/oder während der Zuführung in den Produktführungskanal mit einer wässrigen Natriumhyperchlorid-Lösung und besonders bevorzugt mit einer wässrigen Wasserstoffperoxid-Lösung. Diese chemisch/biologisch reaktiven Lösungen erhöhen die Wirkung der UV-Strahlung gegen Mikroorganismen und Insekten. Die Konzentration des Wasserstoffperoxids bzw. des Natriumhyperchlorids in der reaktiven Lösung liegt bevorzugt im Bereich von 0,3 % bis 30 %, besonders bevorzugt im Bereich von 3 % bis 10 % und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 5 % bis 8 %. Die Zeitdauer der Einwirkung der reaktiven Lösungen bis zur Exposition des Produktes in der UV-Strahlung wird so gewählt, dass die reaktive Lösung ausreichend tief in die Oberfläche der Produkt-Partikel und mitgeführter Keime, Sporen und Insekten eindringen kann, ohne jedoch das Produkt in seiner Qualität zu beeinträchtigen. Die Einwirkzeit liegt bevorzugt im Bereich von 1 s bis 1000 s, besonders bevorzugt im Bereich von 2 s bis 100 s und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 3 s bis 10 s.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Produkt vor oder/und während der Zuführung in den Produktführungskanal erwärmt. Dafür kommen bekannte Vorrichtungen, wie Infrarotstrahler, beheizte Kontaktflächen oder Heißluftgebläse zur Anwendung. Die Oberflächentemperatur des Produktes liegt bevorzugt im Bereich von 30 °C bis 80 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 35 °C bis 70 °C und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 40 °C bis 65 °C. Nach Einwirkung der UV-Strahlung erfolgt die Abkühlung des Produktes auf Umgebungstemperatur durch Einsatz bekannter Vorrichtungen, wie gekühlte Kontaktflächen oder Konvektionskühlung mit Luft. Die Haltezeit auf dem Temperaturmaximum liegt bevorzugt im Bereich von 1 s bis 1000 s, besonders bevorzugt im Bereich von 2 s bis 100 s und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 3 s bis 10 s.
Der Querschnitt des Produktführungskanals nimmt nach unten, in Fallrichtung des Produktstromes, kontinuierlich ab. Durch den so gestalteten Querschnitt des Produktführungskanals wird der Gasstrom annähernd in gleichem Maße wie der Produktstrom beschleunigt, wodurch die Geschwindigkeit des umgebenden Gases an jedem Punkt mit der Geschwindigkeit der im Fall beschleunigten Partikel weitgehend übereinstimmt. Die Führung des Produktstromes erfolgt mittels eines beschleunigten Gasstromes, dessen Bewegung in Betrag und Richtung der beschleunigten Bewegung entspricht, die die in ihm fallenden Partikel aufgrund der Erdbeschleunigung ausführen. Luftreibung, wie sie bei bekannten Lösungen an Gasatmosphäre auftritt, ist somit ausgeschlossen oder zumindest vernachlässigbar und alle Partikel eines Schüttgutstromes haben näherungsweise identische Geschwindigkeit. Auch Geschwindigkeitsunterschiede, wie sie beim Abrollen, Gleiten oder durch Mikrowurfbewegungen der Partikel auf schiefen Ebenen entstehen, sind ausgeschlossen. Dies hat den Vorteil, dass rieselfähige Produkte unabhängig von der Zusammensetzung sowie der Art, Form und Größe der Partikel mit definierter Geschwindigkeit durch eine Behandlungszone der UV-Quellen geführt werden und auf diese Weise auf alle Partikel eine homogene Energiedosis appliziert wird.
Nach oder unmittelbar bei Verlassen der Fördereinrichtung zur Produktzuführung bzw. beim Eintritt in den Produktführungskanal, erhalten die einzelnen Partikel in einer bevorzugten Ausführungsform einen Impuls, der zu einer Rotationsbewegung führt. Die Rotationsachse der Partikel verläuft dabei bevorzugt parallel zur längsten Ausdehnung der UV-Quellen. Diese Rotationsbewegung wird z. B. über das Abrollen auf einer Schräge, oder eine bürsten- oder walzenartige Vorrichtung, die im Moment des Verlassens der Fördereinrichtung eine Rotation auf die Teilchen überträgt, realisiert. Die Rotationsbewegung behalten die Partikel während des Aufenthaltes in einem Produktführungskanal und während der Einwirkung der UV-Strahlung im Bereich der Behandlungszone bei. Insbesondere bei Verwendung nur einer UV-Quelle bringt dies den Vorteil mit sich, dass die aus einer Vorzugsrichtung auf die Partikel einwirkende UV- Strahlung die gesamte Oberfläche auf dem Umfang der Partikel erreichen kann und eine weitere Verbesserung der Homogenität der Energiedosis erzielt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform sind zur besonderen Verbesserung der Homogenität der Energiedosis zusätzliche Mittel zur Reflektion der UV-Strahlung vorgesehen. Die Notwendigkeit einer Mehrfachbehandlung oder kaskadenartiger Förderung über schiefe Ebenen oder schräg gestellte Bänder oder das Verwirbeln mittels aufstörenden Gases entfällt, da die erforderliche Homogenität und Höhe der Energiedosis in einem Durchlauf erzielt werden. Es wird somit eine im Vergleich zu bekannten Verfahren erhöhte Produktivität erzielt und die beschriebenen Risiken eines Qualitätsverlustes des Produktes durch zu hohe Energiedosis sind ausgeschlossen.
Der Querschnitt des Produktführungskanals ist in einer bevorzugten Ausführungsform rechteckig. Der Querschnitt weist dabei im Bereich der Wirkzone der UV-Quellen zwei gegenüberliegende längere und zwei gegenüberliegende kürzere Seiten auf. Die Verringerung des Querschnittes wird erreicht, indem die beiden gegenüberliegenden längeren Seiten sich mit zunehmendem Fallweg der Partikel einander annähern. Die beiden kurzen Seiten verlaufen vorzugsweise parallel. Der Produktstrom rieselt als „transparenter Vorhang", vorzugsweise mittig, zwischen den längeren Seiten des Querschnitts, bevorzugt über deren gesamte Länge, nach unten. „Transparenter Vorhang" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die gegenseitige Bedeckung der fallenden Partikel, gesehen von den längeren Seiten des Querschnitts, möglichst gering ist, während die Partikel vorteilhaft seitlich einen möglichst geringen Abstand zueinander aufweisen.
Die Spaltbreite s zwischen den zwei gegenüberliegenden längeren Seiten des Produktführungskanals nimmt bei dieser Ausführungsform in Fallrichtung des Produktstromes kontinuierlich ab und ist bevorzugt so gestaltet, dass sie dem Zusammenhang
folgt, wobei h der zurückgelegte Fallweg der Partikel ist und k eine Konstante, die zwischen 170 m312 und 250 m312 beträgt.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht einen ringförmig gestalteten Spalt vor, der sich ebenfalls mit der zurückgelegten Fallhöhe verengt. Die Produktzuführung erfolgt hierbei oberhalb einer Mittelsäule, die von dem Ringspalt umgeben ist. Weiterhin bevorzugt erfolgt die Produktzuführung durch die Mittelsäule, bspw. mittels eines Schneckenförderers. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schnecke mit einer elastischen Kante oder mit elastischen Borsten ausgestattet. Am oberen Ende der Mittelsäule tritt das Produkt aus und stürzt über den Rand in den Ringspalt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird auch hier den Partikeln eine Rotationsbewegung aufgeprägt, die sie im Fall beibehalten. Dies erfolgt bspw. über eine Zulaufstrecke am Rand der Mittelsäule, über die die Partikel hinab rollen und dabei in Rotationsbewegung geraten.
Nach einer gewissen Fallhöhe (bevorzugt zwischen 5% und 50%, besonders bevorzugt zwischen 10% und 40% und ganz besonders bevorzugt zwischen 20% und 30% der Gesamtfallhöhe) erreichen die Partikel die Behandlungszone. Hier sind ein oder mehrere UV- Quellen seitlich an dem Produktführungskanal angeordnet. Sie sind in ihrer Form dem Produktführungskanal angepasst und emittieren UV-Strahlung vorzugsweise über die gesamte Breite des Produktstromes. Insbesondere werden bei einem rechteckigen Produktführungskanal ein oder mehrere linear ausgedehnte UV-Quellen eingesetzt, die sich bevorzugt mit der Längsachse parallel zu den längeren Seiten des Querschnitts und senkrecht zur Fallrichtung erstrecken. Werden in einer Einrichtung zwei oder mehr UV-Quellen eingesetzt, so kann die erforderliche UV-Strahlungsintensität vorteilhaft exakt an die Geschwindigkeit der Partikel und des Gasstromes bei entsprechender Fallhöhe h angepasst werden, wodurch an jedem Ort eine konstante Dosis übertragen wird. Die Wellenlänge der UV-Strahlung liegt bevorzugt in einem Bereich von 100 nm bis 400 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 150 nm bis 350 nm und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 180 nm bis 260 nm. Die auf die Partikeloberfläche übertragene Energie der UV-Strahlung liegt bevorzugt in einem Bereich von 100 J/m2 bis 2000 J/m2, besonders bevorzugt im Bereich von 200 J/m2 bis 1600 J/m2 und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 400 J/m2 bis 1500 J/m2.
Unkontrollierte Quer- und Pendelbewegungen einzelner Partikel, wie sie bei bekannten Verfahren und Einrichtungen auftreten, werden bevorzugt durch Verminderung der Reibung am Produktführungskanal unter Einsatz strömungstechnischer Mittel vermindert. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es so, die entscheidenden Vorteile einer kostengünstigen Prozessführung unter den Bedingungen unterhalb oder oberhalb des Atmosphärendruckes und bei homogener Übertragung der Energiedosis auf beliebige Partikelgrößen und -Formen im Produktstrom mit einer verbesserten Wirksamkeit der Bekämpfung von Mikroorganismen und Insekten zu kombinieren. Da der Prozess nicht im Vakuum geführt wird, entfällt der vakuumtechnische Aufwand.
Der bzw. die UV-Quellen arbeiten bevorzugt als dotierte und/oder undotierte Niederdruck- oder Mitteldruckstrahler. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, UV-Quellen auf der Basis von Leuchtdioden einzusetzen, die in Form von Gruppen bzw. Arrays angeordnet sind. Der Einsatz dieser UV-Leuchtdioden-Arrays erhöht die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens im Vergleich zu bekannten Lösungen erheblich.
Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet die beschriebene aktive Gasführung innerhalb des Produktführungskanals. Durch die Geschwindigkeit dieser kontinuierlich beschleunigten Gasströmung und den daraus resultierenden erhöhten dynamischen Druck wird der statische Druck im Produktführungskanal abgesenkt. Der Produktführungskanal ist im Bereich des Durchtritts der UV-Strahlung in die Behandlungszone des Produktführungskanals geöffnet. Zum Schutz vor dem Austritt von Produkt aus dem Produktführungskanal sind in einer bevorzugten Ausführungsform die Öffnung bzw. die Öffnungen durch eine flächige Perforation der Kanalwand realisiert oder mit einer engmaschigen Gaze bzw. einem Gitter abgedeckt. Durch diese Öffnungen kann in einer bevorzugten Ausführungsform Gas, vorzugsweise Luft, in den Produktführungskanal zuströmen, da der verringerte statische Druck im Produktführungskanal zu einer Bypass-Gasströmung führt, die von der UV-Quelle in Richtung Produktführungskanal gerichtet ist. Das nachströmende Gas wird über den Austrittsbereich der UV-Strahlung an der UV-Quelle geführt, wodurch eine konvektive Kühlung erzielt wird. Zur Einstellung der Druckverhältnisse innerhalb des Produktführungskanals kann in einer Ausführungsform das nachströmende Gas mittels eines separaten Hilfsgebläses gestützt werden. Ein Vorteil dieser Kühlung besteht darin, dass die in den Produktführungskanal gerichtete Bypass-Gasströmung den perforierten bzw. mittels Gitter abgedeckten Bereich, durch den die UV-Strahlung in die Behandlungszone geführt wird, von Ablagerungen frei hält. Dadurch entfallen in dieser Ausführungsform auch die sonst üblichen zusätzlichen Mittel der Kühlgaserzeugung mittels Gebläse, was weitere wirtschaftliche Vorteile bietet. Durch die aktive Gasführung im Produktführungskanal und durch die Bypass-Gasströmung in den Kanal wird eine Verringerung der Reibung zwischen den Partikeln des Produktstromes und der Wandung in diesem Bereich bewirkt. Dies kann auch zur gezielten Reibungsminderung in anderen Teilbereichen des Produktführungskanals eingesetzt werden. Dadurch sind Quer- und Pendelbewegungen einzelner Partikel minimiert, was zu einer zusätzlichen Verbesserung der Dosishomogenität führt. Bevorzugt wird die Bypass-Gasströmung als Teilstrom von dem im Kreis geführten Gasstrom, der von der Gasfördereinrichtung bewegt wird, abgezweigt. Die drucktechnische Auslegung sichert, dass der Bypass-Gasstrom in der notwendigen Menge eintritt. Eine zugehörige Regelung erfolgt vorteilhaft mittels bekannter Vorrichtungen (Klappen, Schieber etc.).
Bevorzugt ist im Produktführungskanal mindestens ein Druckmesser angeordnet. Besonders bevorzugt sind mehrere Druckmesser über die Höhe des Produktführungskanals verteilt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die gesamte Anlage mittels einer elektronischen Datenverarbeitungsvorrichtung gesteuert. Die Drucksensoren sowie die weiteren Sensoren (bspw. Sensoren für UV-Strahlungsdichte, Temperatursensoren, Sensoren zur Messung des Produktstromes etc.) übermitteln die erfassten Daten vorteilhaft ebenfalls an die Datenverarbeitungsvorrichtung. Die Übermittlung kann drahtlos oder drahtgebunden erfolgen. Die Datenverarbeitungseinrichtung steuert dann vorteilhaft sowohl den Produktstrom mittels der Fördereinrichtungen als auch die mindestens eine UV-Quelle und die eine oder mehrere Gasfördereinrichtungen.
Die Einstellung der Verfahrensparameter (Leistung der UV-Quelle, Gasart, Gasdruck, Wasserdampfgehalt, Temperatur des Gases, Temperatur des Produktes, Wasserstoffperoxid und/oder Natriumhyperchlorid/menge und -Konzentration) erfolgt bei Saatgut anhand morphologischer Merkmale (Samenschalendicke und -dichte, Lage des Embryos, Samenart), bei anderen Produkten über chemische oder/und physikalische Charakteristika. Mittels bekannter Berechnungsverfahren zur Bestimmung der Letaldosis von Keimen lassen sich so rechnerisch die notwendigen Prozessbedingungen ermitteln. Dies erfolgt vorzugsweise in der Datenverarbeitungseinrichtung oder im Vorhinein, wobei die notwendigen Angaben dann vor Prozessbeginn in die Datenverarbeitungseinrichtung eingegeben werden.
Eine weiterhin bevorzugte Ausführungsform sieht vor, zwei oder mehr UV-Quellen anzuordnen. Um eine gegenseitige thermische Beeinflussung der UV-Quellen, die sich bevorzugt gegenüberstehen, auszuschließen, werden diese in der Höhe versetzt angeordnet und die Leistung an die jeweilige Geschwindigkeit des Produktstromes angepasst. Eine weitere vorteilhafte Variante ist die gegenüberliegende Anordnung der UV-Quellen unter Verdrehung um die horizontale Längsachse im Winkelbereich von 5° bis 45°, so dass die mittlere Intensitätsrichtung der UV-Strahlung zum Geschwindigkeitsvektor des Partikelstromes um diesen Winkelbetrag von der Orthogonalen abweicht. Diese Anordnung kann auch bei versetzten UV-Quellen gewählt werden und ermöglicht hohe UV-Leistungen zur Erzielung hoher Energiedosen bei verbesserter Gleichmäßigkeit des Energieeintrages auf die Partikel des Produktstromes.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind Mittel für den Brand- und Explosionsschutz vorgesehen. Eingesetzt werden insbesondere Funkendetektoren, die nicht auf die Wellenlänge des Tageslichts und der UV-Strahlung ansprechen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist neben dem Einsatz zur Desinfektion bzw. Sterilisation von Saatgut auch für weitere rieselfähige Produkte geeignet. Dies sind beispielsweise pharmazeutische Produkte, wie Tabletten, Granulate, Kapseln, sowie Lebensmittel und Futtermittel in Form von Schüttgut und Pulvern jeglicher Art, aber auch Gewürze, zerkleinerte Kräuter sowie alle Arten kontaminierter rieselfähiger Massen wie z. B. Erde, Kunststoffabfälle (geschreddert), Rezyklate etc.
An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 : einen Schnitt durch eine Einrichtung zur Desinfektion von Saatgut mit strömungstechnisch geformtem Produktführungskanal und Gasgebläse, UV-Quellen mit Austrittsfenster für UV-Strahlung und Schutzgitter sowie Produktzuführung mit Vibrationsfördereinrichtung, Infrarotquelle, Einrichtung zur berührungslosen Messung der Produkt-Oberflächentemperatur, Dosiereinrichtung für Wasserstoffperoxid-Lösung, Rotationseinrichtung für die Partikel, Produktausschleusung und eine integrierte Schutzeinrichtung für UV-Strahlung,
Fig. 2: einen Schnitt durch einen Teil der Einrichtung gemäß Fig. 1 im Bereich des Produktführungskanals mit Gasführung und Bypass-Strömung zur Freihaltung des Gitters im Produktführungskanal und Kühlung des Austrittsfensters für UV-Strahlung,
Fig. 3: einen Schnitt durch einen Teil der Einrichtung gemäß Fig. 1 im Bereich der Rotationseinrichtung für die Partikel,
Fig. 4: einen Schnitt durch einen Teil der Einrichtung gemäß Fig. 1 im Bereich der Messeinrichtung zur Ermittlung der UV-Strahlungsdichte.
In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau der beispielhaften Einrichtung mit Produktführungskanal 1 dargestellt, der in Fallrichtung der Saatgut-Partikel 2a eine kontinuierlich abnehmende Spaltbreite aufweist. Im unteren Bereich ist der Produktführungskanal 1 über eine Saugleitung 3 mit einem Gasgebläse 4 verbunden, das einen kontinuierlichen Gasstrom 5 nach außen fördert. Durch dieses kontinuierliche Absaugen wird im Inneren der Prozesskammer ein Unterdruck erzeugt. Zum Schutz vor dem Absaugen von Saatgut-Partikeln 2a ist am Eingang der Saugleitung 3 ein Gitter 6 angeordnet. Im oberen Bereich des Produktführungskanals 1 befindet sich ein Einströmstutzen 7 zur Zuführung des Gasstromes 5. Als Prozessgas wird Luft, Kohlenstoffdioxid oder Stickstoff verwendet. Die in Fallrichtung definiert abnehmende Spaltbreite des Produktführungskanals 1 bewirkt eine kontinuierliche Beschleunigung des Gases 5a innerhalb des Produktführungskanals 1 in gleichem Maße wie die durch Gravitation auf die Saatgutpartikel 2a wirkende Beschleunigung.
Das Saatgut 2 wird über einen Pufferbehälter 8 dem Prozess zugeführt. Am Auslauf des Pufferbehälters 8 befindet sich eine Dosiereinrichtung (nicht dargestellt), die den Volumenstrom des Saatgutes 2 auf ein definiertes Maß begrenzt. Das Saatgut 2 gelangt auf eine Vibrationsfördereinrichtung 9, die eine kontinuierliche Zuführung und Vorvereinzelung bewirkt.
Oberhalb der Vibrationsfördereinrichtung 9 ist eine Infrarotquelle 9a zur Erwärmung das Saatgutes angeordnet. Die Strahlungsleistung wird in Abhängigkeit der Fördermenge der Vibrationsfördereinrichtung 9 eingestellt und die Oberflächentemperatur des Saatgutes mittels einer berührungslosen Temperaturmesseinrichtung 9b überwacht. In Transportrichtung nachfolgend angeordnet ist eine Besprüheinrichtung 9c für die Benetzung des Saatgutes mit Wasserstoffperoxid-Lösung. Die Menge an Wasserstoffperoxid-Lösung wird in Abhängigkeit der Fördermenge der Vibrationsfördereinrichtung 9 eingestellt.
Die Vibrationsfördereinrichtung 9 besitzt innerhalb des Produktführungskanals 1 ein abgewinkeltes Segment 10 mit einer angerauten Oberfläche zur Erhöhung der Reibung. Eine rotierende Bürstenwalze 1 1 bildet mit dem Segment 10 einen einstellbaren Spalt, der dem Durchmesser der Saatgut-Partikel 2a entspricht. Durch die Rotationsbewegung der Bürstenwalze 1 1 erhalten die auf dem Segment 10 abrollenden Partikel des Saatgutes 2 einen Rotationsimpuls, bevor sie in den Fall mit gleichmäßiger Beschleunigung durch Gravitation übergehen.
Auf beiden Seiten des Produktführungskanals 1 sind UV-Quellen 12 angeordnet. Der durch die UV-Quellen 12 erzeugte flächige UV-Strahl 14 gelangt durch das aus Quarzglas bestehende Austrittsfenster für die UV-Strahlung 13 in den Produktführungskanal 1 und bewegt sich unter Ausbildung eines in Darstellungsebene geformten Intensitätsprofiles 15 mit einer Halbwertsbreite von etwa 50 mm in Richtung der Saatgutpartikel 2a. In Z-Achse, senkrecht zur Darstellungsebene, besitzt die UV-Strahlung 14 eine Längenausdehnung von etwa 500 mm. Die UV-Strahlung 14 wirkt diffus und allseitig auf die im Gasstrom 5a geführten, fallenden und rotierenden Saatgutpartikel 2a ein. Nach Einwirkung der UV-Strahlung 14 verlässt das Saatgut über ein direkt darunter angeordnetes Förderband 16 den Produktführungskanal 1 . Das Förderband 16 ist mit einem Gurt mit hoher Wärmeleitfähigkeit ausgestattet, der von der Innenseite durch Kühlwalzen 16a gekühlt wird und das darauf liegende Saatgut im Kontakt abkühlt. Die UV-Quellen 12 sind um ihre Längsachse (Z-Achse) gedreht angeordnet, so dass die Hauptausbreitungsrichtung der UV-Strahlung 14 und der damit verbundenen Wärmestrahlung nicht rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Saatgut-Partikel 2a steht. Dadurch wird die jeweils gegenüberliegende UV-Quelle 12 von der Wärmestrahlung nur begrenzt erfasst und auch hohe UV-Leistungsdichten können die jeweils gegenüberliegende UV-Quelle nicht schädigen. Neben den Austrittsfenstern für die UV-Strahlung 13 sind am Produktführungskanal 1 Messeinrichtungen 17 zur Aufnahme eines von der Dichteverteilung der UV-Strahlung und der Transparenz des Saatgutstromes abhängigen Messsignals angeordnet.
Ein optisches Messsystem 18 ermöglicht die Messung der Dichte der Saatgut-Partikel 2a und die Feststellung von Produktstaus.
Das Gesamtsystem ist mit einer Schutzverkleidung 19 ausgestattet, die insbesondere im Bereich von Öffnungen den Austritt von UV-Strahlung in die Umwelt verhindert.
In Fig. 2 ist ein Schnitt durch einen Teil der Einrichtung gemäß Fig. 1 mit der rechten Seite des Produktführungskanals 1 und einer UV-Quelle 12 vergrößert, jedoch nur schematisch, dargestellt. Dieser Bereich ist die Wirkzone der UV-Strahlung, in der die eigentliche Desinfektion stattfindet. Die UV-Strahlung 14 mit der Intensitätsverteilung 15 wird durch den perforierten Bereich 1 a in den Produktführungskanal 1 geführt und wirkt allseitig auf die rotierenden Saatgut-Partikel 2a ein. Der durch die Gasströmung 5a erzeugte statische Unterdruck bewirkt eine Gasströmung 20, die von außen durch den perforierten Bereich 1 a in den Produktführungskanal 1 hinein gerichtet ist und diesen von Verunreinigungen und Partikeln freihält. Ein Strömungskanal 21 bewirkt das gerichtete Nachströmen von Luft mit parallel zum Austrittsfenster für die UV-Strahlung 13 ausgeprägter Vorzugsrichtung und dessen Kühlung durch Konvektion.
Fig. 3 zeigt einen vergrößerten schematischen Schnitt durch einen Teil der Einrichtung gemäß Fig. 1 mit der Rotationseinrichtung für Saatgut-Partikel 2a. Die rotierende Bürstenwalze 1 1 erfasst die Saatgut-Partikel 2a und versetzt sie auf der rauen Oberfläche des Segmentes 10 der Vibrationsfördereinrichtung 9 in eine Rotationsbewegung. Korngrößenunterschiede werden durch die elastischen Borsten 1 1 a kompensiert, so dass nach Verlassen der Rotationseinrichtung alle Saatgut-Partikel 2a rotieren.
In der Vorrichtung, die in Fig. 4 schematisch dargestellt ist, ist an der Seite der Austrittsfenster 13 für die UV-Strahlung eine Messeinrichtung 17 zur Ermittlung der in z-Achse zur Darstellungsebene vorliegenden UV-Strahlungsdichteverteilung 22 angeordnet. Sie besteht aus mehreren, im Bereich der Randstrahlung der UV-Quellen positionierten UV-Sensoren 23.
Bezugszeichenliste
1 Produktführungskanal
1 a perforierter Bereich des Produktführungskanals
2 Saatgut (Produkt)
2a Saatgut-Partikel
3 Saugleitung
4 Gasgebläse
5 Gasstrom
5a Gasstrom in Fallrichtung
6 Gitter
7 Einströmstutzen
8 Pufferbehälter
9 Vibrationsfördereinrichtung
9a Infrarotquelle
9b Temperaturmesseinrichtung
9c Besprüheinrichtung
10 abgewinkeltes Segment
1 1 Bürstenwalze
1 1 a elastische Borsten der Bürstenwalze
12 UV-Quellen
13 Austrittsfenster für die UV-Strahlung
14 UV-Strahlung
15 Intensitätsverteilung der UV-Strahlung
16 Förderband
16a Kühlwalze
17 Messeinrichtung
18 optisches Messsystem
19 Schutzverkleidung für UV-Strahlung
20 zulaufende Gasströmung
20a zulaufende Gasströmung zur Kühlung des Austrittsfensters für die UV-Strahlung
21 Strömungskanal
22 UV-Strahlungsdichteverteilung in Richtung der z-Achse
23 UV-Sensoren

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Behandlung rieselfähiger Produkte aus vereinzelbaren Partikeln, vorzugsweise Saatgut, mit UV-Strahlung, bei dem ein transparent vereinzelter Produktstrom in einem Produktführungskanal durch das von mindestens einer UV- Quelle erzeugte Strahlungsfeld bei Unter- oder Überdruck unter Nutzung der Schwerkraft geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung des Produktstromes mittels eines beschleunigten Gasstromes erfolgt, dessen Bewegung in Betrag und Richtung der beschleunigten Bewegung entspricht, die die in ihm fallenden Partikel aufgrund der Erdbeschleunigung ausführen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigung des Gasstromes durch Absaugung am Auslauf und/oder durch Einblasen am Einlauf des Produktführungskanals erfolgt, der sich in Transportrichtung verengt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Produktführungskanal einen rechteckigen nach dem Zusammenhang i
s = k* -^= sich verengenden Querschnitt aufweist, wobei s die Spaltbreite zwischen
Vh
zwei gegenüberliegenden Seiten des Produktführungskanals, h der zurückgelegte Fallweg der Partikel und k eine Konstante ist, die vorzugsweise einen Wert zwischen 170 m312 und 250 m312 aufweist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass den Partikeln vor oder beim Eintritt in den Produktführungskanal eine Rotationsbewegung aufgeprägt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufprägung der Rotationsbewegung der Partikel durch Abrollen auf einer schiefen Ebene oder durch kurzzeitigen gleichzeitigen Kontakt mit mindestens einem feststehenden und einem rotierenden Bauteiles oder durch gleichzeitigen Kontakt mit unterschiedlich schnell rotierenden Bauteilen erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reibungsminderung zumindest in Teilbereichen des Produktführungskanals ein Gasstrom mit einer 45 ° bis 90 ° zur Bewegungsrichtung des Produktstromes gerichteten Bewegungskomponente in den Produktstrom eingebracht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Behandlung des rieselfähigen Produktes mit UV-Strahlung ein Prozessgas zugeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Prozessgas Luft oder Stickstoff oder Kohlendioxid verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas in einem Kreislauf geführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas einer Entstaubung unterzogen wird.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas erwärmt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas mit Wasserdampf angereichert wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt vor und/oder während der Zuführung in den Produktführungskanal mit Wasserstoffperoxid-Lösung oder Natriumhyperchlorid-Lösung benetzt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt vor und/oder während der Zuführung in den Produktführungskanal erwärmt wird.
15. Vorrichtung zur Desinfektion eines Produktstromes rieselfähiger Partikel, vorzugsweise Saatgut, mit UV-Strahlung, aufweisend
• eine mit Gas gefüllte Prozesskammer mit einem vertikalen Produktführungskanal zur Führung des Produktstromes,
• Mittel zur schleusungsfreien, vereinzelnden Zuführung der rieselfähigen Partikel zum oberen Ende des Produktführungskanals,
• mindestens eine UV-Quelle mit Austrittsfenster für die UV-Strahlung und den zugehörigen Versorgungs- und Steuersystemen, o die seitlich an dem Produktführungskanal angeordnet ist
o deren UV-Strahlung auf den durch den Produktführungskanal geführte
Produktstrom trifft und so eine Behandlungszone ausbildet, wobei
o die Emissionsbreite der UV-Quelle mindestens der Breite des Produktstromes entspricht
• Mittel zur schleusungsfreien Abführung des Produktstromes,
• Mittel zur Erzeugung eines Unter- oder Überdrucks in der Prozesskammer dadurch gekennzeichnet, dass
• der Produktkanal einen in Bewegungsrichtung der Partikel sich verringernden Querschnitt aufweist,
• die Mittel zur Erzeugung eines Unter- oder Überdrucks in der Prozesskammer und die Ausbildung des Partikelführungskanals einen konstanten Volumenstrom des Gases im Produktführungskanal hervorrufen, der eine zur Bewegung der Partikel in Betrag und Richtung gleiche beschleunigte Bewegung des Gases erzeugt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Produktführungskanal einen rechteckigen Querschnitt aufweist und in seinem Verlauf auf mindestens einer der zwei längeren gegenüberliegenden Seiten so gewölbt ist, dass sich sein Querschnitt in Transportrichtung verringert.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die
Spaltbreite s zwischen den zwei längeren gegenüberliegenden Seiten des
Produktführungskanals in Bezug auf die Fallhöhe h der Partikel dem Zusammenhang i
s = k* -^= folgt, wobei s die Spaltbreite zwischen zwei gegenüberliegenden Seiten
Vh
des Produktführungskanals, h der zurückgelegte Fallweg der Partikel und k eine Konstante ist, die vorzugsweise einen Wert zwischen 170 m312 und 250 m312 aufweist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Behandlungszone eine Vorrichtung zur Erwärmung des Produktes angeordnet ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Behandlungszone eine Vorrichtung zur Benetzung der Oberfläche der Partikel des Produktes mit Wasserstoffperoxid-Lösung oder mit Natriumhyperchlorid-Lösung angeordnet ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Quellen Flächen- oder Arraystrahler unter Verwendung von Leuchtdioden sind.
21 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Produktführungskanal im Bereich des Austrittsfensters für die UV-Strahlung eine Perforation für den Eintritt der UV-Strahlung in den Produktführungskanal und deren Einwirkung auf das Produkt aufweist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Produktführungskanal im Bereich des Austritts für die UV-Strahlung eine für UV- Strahlung zumindest teiltransparente Kunststofffolie aufweist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung des Unter- oder Überdrucks Gasfördereinrichtungen sind.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung des Unter- oder Überdrucks das Gas der Prozesskammer im Kreislauf fördern.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder nach der Gasfördereinrichtung eine Entstaubungsvorrichtung angeordnet ist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Produktführungskanal und Austrittsfenster für die UV-Strahlung und/oder im Produktführungskanal eine Messeinrichtung zur Erfassung der Energiedichte der UV- Strahlung angeordnet ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Durchtrittsbereich der UV-Strahlung im Produktführungskanal eine Messeinrichtung zur Erfassung von Produktstaus angeordnet ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung ein optisches System ist, das ein von der Partikelstromdichte abhängiges Signal liefert.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass zur Produktzuführung eine, mit einer Schutzeinrichtung für UV-Strahlung ausgestattete Vibrationsfördereinrichtung angeordnet ist.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass zur Produktabführung eine mit einer Schutzeinrichtung für UV-Strahlung ausgestattete Fördereinrichtung angeordnet ist.
31 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass dem nach außen geführten Gasstrom vor dem Ausblasen in die Umwelt ein Ozonkatalysator vorgeschaltet ist.
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