JP4365089B2 - 液体に照射するための装置 - Google Patents
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Description
本発明は、紫外線光を流動性の反応媒体に入射させるための反応器に関する。この反応器は少なくともハウジングを有している。このハウジングは管状の中空室を取り囲んでいる。紫外線光を発生させるための放射線源と、内側の管とが設けられている。この内側の管はハウジングと共に特に環状の照射室を形成している。この場合、この照射室は少なくとも反応媒体のための入口と出口とに接続されていて、反応媒体によって管の長手方向で通流される。この場合、照射室は、反応媒体の半径方向の付加的な流れ案内を形成するための手段を有している。
【0002】
液状の媒体の滅菌は、生物工学的なかつ食品工学的な製造法の使用に対する主要な出発前提条件である。目的は、微生物および/またはウィルスの確実なかつ完全な死滅と同時に価値物質の十分な維持に設定されている。使用物質(たとえば発酵のための培地)だけでなく最終製品(たとえば乳製品または薬学的な作用物質タンパク質)も滅菌される。食品産業では、特に品質維持期間を延長するために滅菌技術が使用されるのに対して、薬学的な産業では、滅菌技術の使用が厳密な品質安全性義務によって規制されている。したがって、人間または動物に由来する薬学的な製品を使用するためには、種々異なる作用原理に起因する複数のウィルス失活ステップが要求される。これらのウィルス失活ステップはウィルス死滅をその都度少なくとも40乗だけ保証している。「ウィルス安全性」を保証するための必要性は当然ながら薬品にも当てはまる。この薬品は遺伝子工学的な方法によって製作される。
【0003】
製品を保護するウィルス死滅法として、文献では特に紫外線光の照射が提案される。UV光による血漿または血液製剤の処理は基本的に周知である。すでに第二次世界大戦の間、大量の血漿が採集され、この血漿にUV光が照射された。しかし、血液誘導物質のUV処理は、外殻を有していない熱安定性のウィルスに向けられている。Chin et al(Chin,S.,Jin,R.,Wang,X.L.,Hamman,J.,Gerard Marx,Xlaode Mou,Inger Andersson,Lars−Olof Lindquist,and Bernhard Horowitz(1997).Virucidal Treatment of Blood Protein Products with UVC Radiation.Photochemistry and Photobiology 65(3):432〜435)は、UV光による血漿製品の処理によって、A型肝炎ウィルスおよびパルボウィルスが失活ことを証明することができた。
【0004】
UV照射の目的は、微生物またはウィルスの遺伝材料の突然変異に向けられている。微生物またはウィルスは最小照射量を超えてその増殖能を喪失する。本発明の課題は、これに対して、UV光を照射するための確実なかつ最適に有効な装置を開発することである。
【0005】
紫外線光を液状の反応媒体に入射させるための反応器の使用時の問題は、放射線源からの距離の増加に伴って指数的に減少する、処理したい媒体に対する放射線強度によって生ぜしめられる。この理由に基づき、放射線源から比較的大きな間隔を置いて位置する微生物およびウィルスは、比較的ゆっくりと死滅させられるかもしくはもはや全く死滅させられない。媒体の光吸収能の増加に伴って著しく増幅されるこの効果によって、現在の公知先行技術によれば、たとえば薄膜型反応器に見いだされるように、極めて大きな照射表面が使用される。使用される薄膜型反応器は、困難にしか技術的な寸法に移行することができない。なぜならば、膜厚さのコンスタント維持と同時に寸法増大は、バッチに比例した直径増大によってしか実現することができないからである。このことは、技術的な寸法に関して、もはや操作することができないほど大きな反応器を生ぜしめる。さらに反応媒体へのUV放射線の、たいていほんの僅かな入射深さの寸法により必然的に極めて薄い液体膜ひいては層流の液体膜の好ましくない滞留時間特性が不利な影響を形成している。この液体膜では、主流れ方向に対して横方向での移動が規定通りに考慮されない。壁に近い方の層は、壁に対して線形にゼロにまで減少する速度プロフィルのため、壁から遠い方の層よりも著しく長く滞留している。死滅のために必要となる最小照射量を、より迅速に流れる、壁から遠い方の液体層にも実現することができるようにするためには、膜の平均的な滞留時間が高められなければならない。しかし、このことは、高められた放射負荷ひいては製品のより大きな損害を招く。
【0006】
いわゆる「環状ギャップ型反応器」が同じく知られていて記載されている。従来の構造のUV環状ギャップ型反応器は管状の金属ハウジングから成っている。この金属ハウジング内には、棒状のUV放射器を有する石英管が挿入されており、これによって、環状ギャップ状の室が形成される。この反応器タイプでは、反応媒体が軸方向でしか環状室を通流しない。このことは、良好な物質移動に関して薄膜型反応器に類似して同じく不利となる。
【0007】
前述した反応器タイプの欠点は有利な流れ案内によって克服できることが望ましい。この流れ案内によって、狭い滞留時間スペクトルのほかに、主流れ方向に対して垂直方向での良好な液体移動も可能となる。このためには、特に接線方向で流入する環状ギャップ型反応器が提案される。ヨーロッパ特許出願公開第803472号明細書に基づき、たとえば照射区域としての環状室を備えた、紫外線光を反応媒体に入射させるための反応器が公知である。この公知の反応器では、反応媒体が接線方向で環状室内に流入するように入口が形成されている。
【0008】
接線方向で流入する反応器の性能は「古典的な」環状ギャップ型反応器に比べて付随的な利点を有している。方法技術的な検査は、接線方向での流れプロフィルが、壁摩擦に基づき、すでに流入の直後に軸方向のプロフィルに変化することを示している。少なくとも接線方向上向きの流れの領域に対して理論的に要求される、環状ギャップの内部での反応媒体の横方向移動を強化するようになっているディーン渦流は、視覚的な研究およびCFD検査(流れシミュレーション)によれば存在していないので、接線方向で流入する、このような形式の環状ギャップ型反応器によって、確かに混合特性におけるある程度の改善が可能となるが、しかし、にもかかわらず、完全な変換は不可能となる。したがって、二次流れと、これに関連した改善された物質移動とは、入口付近の区域に制限されている。
【0009】
この特性は、弱吸収性の反応媒体の処理(たとえば水処理)時には許容することができないことが分かった。なぜならば、このためには、混合が十分であり、この欠点を回避するためのUV量が増加させられ得るからである。タンパク質溶液の処理に関連した使用事例では、このことは、不可能であるように思える。なぜならば、この場合、タンパク質が不可逆的な損害を被る恐れがあるからである。
【0010】
したがって、新規的であると共に驚くべきことには、照射室がその長さにわたって、反応媒体の半径方向の付加的な流れ案内のための手段を有しており、かつ特にハウジングの直径に対して、規定された反応器長さが上回られない場合には、冒頭で述べた形式の反応器は、ウィルス汚染されたタンパク質溶液の処理のためにも適している。提案されたL/D比が100未満であると有利である。
【0011】
前述した議論から明らかとなるように、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の装置を改良して、反応媒体に対して最適なかつ均一な混合特性を提供することである。
【0012】
本発明の対象は、紫外線光を流動性の反応媒体に入射させるための反応器であって、ハウジングが設けられており、該ハウジングが、管状の中空室を取り囲んでおり、紫外線光を発生させるための放射線源と、内側の管とが設けられており、該管が、ハウジングと共に特に環状の照射室を形成しており、該照射室が、少なくとも反応媒体のための入口と出口とに接続されていて、反応媒体によって管の長手方向で通流されるようになっている形式のものにおいて、照射室が、反応媒体の半径方向の付加的な流れ案内を形成するための手段を有していることによって特徴付けられている。
【0013】
UV光を液体に入射させるための装置(反応器)は、その最適なかつ均一な混合特性に基づき、より良好な物質移動の点で優れている。これによって、確実なかつ効率のよい滅菌が達成される。装置は既存の設備内に良好に組み込むことができ、簡単に洗浄することができる。装置のコンパクトな構造も同じく有利である。
【0014】
装置は、UV光に対して透過性の環状ギャップ通路内に特別な流れ条件が得られることによって特徴付けられている。この流れ条件によって、通路全長にわたって集中的な物質移動が生ぜしめられる。装置は、たとえば石英保護管(放射器被覆管)によって取り囲まれていてよい放射線源と、反応媒体が通流する、UV光に対して透過性の製品通路(照射室)とから成っている。この照射室の特別な特徴は、全長にわたって生ぜしめられた、製品流れの主方向に対して垂直な一様の集中的な横方向混合ならびに製品乱流によって制限された滞留時間分布である。
【0015】
横方向混合によって、特に媒体が強光吸収性である場合にUV放射線を全く獲得しないかまたは僅かに獲得する、放射源から離された液体層が、放射源の近くのUV照射された層と集中的に交換されることが保証される。このことは、たとえば装置内の特殊な流れ案内によって達成される。この流れ案内によって、連続して接続された、いわばセル状の多数の循環流が発生させられる。これによって、反応通路層内での製品の所要の滞在時間が最小限に抑えられる。このことは、確実な滅菌時にもしくはウィルス失活時に、放射負荷による製品の最小限に可能な損害を招く。二次流れは撹拌によって、組込み体の周囲の製品の流過時にまたは螺旋状の通路の通流時に発生させられる。
【0016】
有利な構成では、放射線源が、内側の管内に配置されており、該内側の管が、紫外線光に対して透過性であるように、リアクタが形成されている。
【0017】
この場合、ハウジングの内壁が、UV放射線を反射する材料を備えた被覆層を有していると特に有利である。
【0018】
択一的な有利な構成では、リアクタの放射線源が、ハウジングの外部に配置されており、該ハウジングが、紫外線光に対して透過性に形成されている。
【0019】
この場合、内側の管の壁が、UV放射線を反射する材料を備えた被覆層を有していると特に有利である。
【0020】
反応媒体の半径方向の付加的な流れ案内を形成するための有利な手段が、円筒状の撹拌機、特に有利には2〜10枚の撹拌ブレードを備えたシリンダ型撹拌機として形成されており、該撹拌機が、照射室内に配置されている。
【0021】
穏やかなUV処理のために有利に使用したい連続的に通流される、撹拌装置を備えた反応器は、横方向混合のために、有利には、半径方向流れおよびテイラー流れの形成もしくは両流れの組合せを使用している。テイラー渦流は、シリンダ型撹拌反応器内で内側のシリンダの駆動によって生ぜしめられる。正確な回転運動の理由に基づき、有利には金属材料から製造されなければならない、内部で駆動されるシリンダ型撹拌機の使用時には、UV照射が静的な外側の石英ガラスジャケットを通して行われてもよい。この石英ガラスジャケットを取り囲んでUV管が位置決めされている。この装置は数多くのUV放射器を要求していて、これによって、より大きな操作手間を生ぜしめる。さらに、UV放射線に対する総供給によって、ガラス壁に対して直角に吸収される成分しかほぼ損失なしに使用することができないのに対して、異なる入射方向への放射線は光屈折によって著しく弱化させられる。UV放射器を密に取り囲む内側シリンダによる中心の照射時には、この欠点は排除される。しかし、構造上の理由(特に回転する内側シリンダと容器との間の滅菌技術的に申し分のないシールならびにUV放射器の接触なしの支承に関する問題を挙げることができる)に基づき、テイラー渦流を発生させるために必要となる、内側のガラスシリンダの駆動は技術的な手間をかけてしか実現することができない。
【0022】
内部で励起される接線方向流れを形成するための著しく簡単な解決手段は、有利には0.2〜20mmの小さな壁間隔を置いて内側シリンダを中心として回転する、有利には2〜10枚の撹拌ブレードを備えた有利なシリンダ型撹拌機を提供している。有利には0.5〜30mmの幅を備えた撹拌ブレードは、たとえば空洞状の切込みよって肉薄の精密管から加工することができる。
【0023】
CFD検査によって、驚くべきことに、接線方向流れを、横方向移動のさらなる改善の目的を備えた半径方向流れのために弱化させる、外側のシリンダ周面への付加的な流れ遮断器の選択的な組付けによって、滞留時間特性に不利な影響が与えられないことが分かった。撹拌機の駆動は外部のモータを介して、滑りリングシールされた撹拌軸によって行われるかまたは有利にはシールなしに電磁的に連結された駆動装置もしくは流入する製品流によって駆動される羽根車によって行われる。反応器の機械的に高められた洗浄は、閉鎖された状態で撹拌駆動装置の入力(スイッチオン)時に簡単に行うことができるかまたは内側のガラスシリンダの取外し後にブラシによって行うことができる。
【0024】
アメリカ合衆国特許第5433738号明細書に基づき、水に照射するための照射反応器が公知である。この公知の照射反応器は、円形の横断面を備えた螺旋状の管路を有している。しかし、この照射反応器は、たとえばウィルス失活のために必要となる十分な横方向混合を有していないので、この照射反応器の使用はウィルス失活に対して不確実である。
【0025】
以下に記載した、静的な組込み体を備えた連続的に通流される有利な環状ギャップ型反応器では、運動させられるエレメントを完全に省略することができる。この場合、横方向混合は、ディーン渦流、自由噴流および製品層転換によって生ぜしめることができる。ディーン渦流は螺旋状の管流れまたは通路流れに生ぜしめられる。いま、管フランクの、放射器に向かって扁平加工された横断面を備えた螺旋管の使用は、たとえば方形プロファイルまたはD字形プロファイルの使用時では、公知先行技術に基づき公知の円形の横断面に比べて、光反射による入射されたUV光の弱化を回避するために優遇できることが分かった。
【0026】
したがって、反応媒体の半径方向の付加的な流れ案内を形成するための手段と照射室とが、横断面で見て扁平加工された、UV放射線に対して透過性の螺旋管によって形成されている反応器の構成は有利である。
【0027】
螺旋管が、(有利には丸み付けされた角隅を備えた)方形、楕円形または半円形の横断面を有していると特に有利である。
【0028】
しかし、螺旋管を備えた、このような形式の反応器の使用は、主として、極端な品質規制なしの綺麗な液体に制限されたままである。なぜならば、螺旋管に機械的な洗浄のために接近することができないかまたは接近することが難しいからである。
【0029】
有利には、螺旋管流れが、内外で接触しそうにスライド可能な2つのシリンダの一方からの螺旋ピッチの加工によって発生させられてもよい。
【0030】
したがって、本発明の別の有利な対象は、反応媒体の半径方向の付加的な流れ案内を形成するための手段が、1つまたはそれ以上の特に螺旋状の通路によって形成されるようになっており、該通路が、照射室の内壁および/または外壁、有利には照射室の外壁に全周にわたって配置されていることによって特徴付けられた反応器である。
【0031】
通路が、有利には丸み付けされた角隅を備えた方形、台形または半円形の横断面プロファイルを有していると特に有利である。
【0032】
通路が、横断面プロファイルで見て、特に1〜100mm、有利には2〜50mmの深さと、1〜200mm、有利には2〜50mmの平均的な幅とを有している。
【0033】
通路が螺旋状に形成されていて、3〜30゜、有利には8〜20゜の傾き(傾角)を有している反応器の構造は特に有利である。
【0034】
撹拌装置ならびに通路も備えた反応器の前述した構成では、照射室が、内側の管の管軸線の方向で一貫して開放して形成される。
【0035】
照射は有利には内側のシリンダを通して行われるので、有利には1〜40mmの切込み深さを備えた螺旋状の凹設部が外側のシリンダから加工される。
【0036】
螺旋管流れは、特殊に成形されたチューブによって発生させることもできる。このチューブは、本発明によれば、シリンダにわたって被せられる。したがって、照射室の外壁と通路とが、波形チューブによって形成されるようになっている反応器も有利である。
【0037】
ガラス壁に対する螺旋の内側フランクの完全なシールは可能であるものの、チューブ(外側シリンダ)と石英ガラスとの間の接触区域を巡る、不都合に通流されるガセットにおけるファウリングを回避するために必ずしも見込まれていない。有利には0.1〜0.8mmの範囲内にある、フランクとガラス壁との間の最小間隔を、小さな環状ギャップを形成して保証することによって、滑り流れが生ぜしめられる。この滑り流れは自由噴流として、上方に位置するねじ山ピッチに流入する。そこでは、滑り流れが、ディーン渦流と重畳されて横方向混合の強化に付加的に寄与している。チューブ(外側シリンダ)とガラス管との間の有利な間隔は、2〜20mm、特に0.1〜1mmの螺旋通路の幅に寸法設定されている。
【0038】
軸方向にしか通流されない反応器では、螺旋管流れによって生ぜしめられるディーン渦流が完全に省略される。その代わりに、付加的な組込み体によって、特に有利には、約10〜100mmの高さの環状ギャップ室が形成される。この環状ギャップ室は、有利には3〜15mmの内法の幅と、幅の2〜6倍の高さとを備えている。この高さの上側の制限部と下側の制限部とは、室深さに対して有利には5〜40%のギャップ間隔を内側のガラスシリンダに向かって有している。製品流は、ギャップ流れにおける制限部の通過時により高い速度に加速させられる。自由噴流として後続の室内に導入されるこの製品流は、入口で周囲の液体を吸い込み、この液体を、固有の速度を減少させて加速させる。これによって、強力な二次渦流が生ぜしめられる。自由噴流が内側のガラスシリンダに接して流出すると、環状ギャップの外側の領域に逆流が生ぜしめられる。ディスクがガラスシリンダに対してシールされ、流入ギャップが環状ギャップの外側半径で開放されると、逆流区域は内側シリンダの近くに位置している。したがって、環状ギャップの内側半径および外側半径への流入ギャップの交互の配置時には、発生させられた渦流のほかに、内部から外部へのかつ逆に外部から内部への製品の複数回の交互の層転換を達成することができる。
【0039】
反応器の有利な構成では、反応媒体が接線方向、半径方向または軸方向で照射室内に流入するように入口が形成されている。接線方向の入口を備えた構成は、特に一貫して開放した照射区域を備えた構造の場合に特に有利に使用される。
【0040】
反応器の有利な構成では、放射線源のUV強度を測定するための測定装置を備えた少なくとも1つのUVセンサが、反応器、特に反応器の上側の領域または下側の領域に、たとえば入口および/または出口の近くに設けられている。
【0041】
反応器の別の有利な構成では、照射室内のUV強度を測定するための測定装置を備えた少なくとも1つのUVセンサが、特に反応器の下側の領域または上側の領域に、たとえば反応器の入口および/または出口の近くに設けられている。
【0042】
反応器の使用は、液体へのUV照射および/または液体の滅菌のための種々異なる多数の使用事例に向けられている。
【0043】
本発明のさらなる対象は、流動性の媒体への照射および該媒体の滅菌および特に微生物および/またはウィルスを有する液体への照射および該液体の滅菌、特に有利には食品、有利には乳製品または果汁製品または飲料水への照射および前記食品の滅菌、化学的なまたは薬学的な製品、特に有利にはウィルスワクチン、遺伝子工学的に生成された作用物質またはタンパク質、たとえば遺伝子導入動物または植物から成る作用物質またはタンパク質および血漿または血漿から得られた製品への照射および前記製品の滅菌のための本発明による反応器の使用である。
【0044】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【0045】
例
例1
図2および図2aに示したUV反応器は、25mmの外径と850mmの長さとを備えた、中心に組み込まれたUVランプ1(Hg蛍光管)を有している。このUVランプ1は、26mmの内径を備えた、上向きに開放された石英ガラスジャケット2(内側の石英ガラス管)を通って製品接触なしに導入することができると共に取り出すことができる。管2の、開放した側は、Oリング11によってヘッドカバー17内で滅菌技術的に申し分なくシールされている。ガラス管2を中心として、0.5mmの僅かな間隔を置いて、8つの撹拌ブレードを装備したアンカ型撹拌機6が回転する。このアンカ型撹拌機6は、ヘッドカバー17に滑り軸受け18によって支承され、ボトムカバー16にセンタリング先端部7によって支承される。駆動は電磁クラッチによって行われる。この場合、外部の電磁撹拌機構10によって提供された出力は、撹拌軸5に対して横方向に組み付けられた対応磁石8に接触なしにひいてはシールなしに伝達されるようになっている。アンカ型撹拌機6とガラス管2との間の壁間隔を保証するためには、管2の軸線対称的な位置がセンタリングピン9によって確保される。このセンタリングピン9は軸5の内部に案内される。失活反応が行われる5mmの環状ギャップ26(照射室)は、内方で管2の外壁によって仕切られ、外方でジャケット管15の、3mmの幅に寸法設定された4つの流れ遮断器12を選択的に装備した内壁によって仕切られる。ジャケット管15の両端部には、ボトムカバー16とヘッドカバー17とを固定するためのフランジが溶接されている。
【0046】
製品は150〜300l/hのバッチでボトムカバー16の管片13内に供給され、ヘッドカバー17で管片14を介して引き出される。
【0047】
8つのブレードを備えた、図3に示した形のシリンダ型撹拌機6は、31mmの外径と0.8mmの肉厚とを備えた精密管から空洞状の切欠きの切抜きによって製造される。この切欠きは、安定性理由に基づき、一貫して撹拌機全長にわたって延びておらず、ウェブ結合部19にまで達している。アンカ型撹拌機6はディスク21を介して撹拌軸5に結合されている。軸5内に到達したセンタリング開口20は、下方で閉鎖されている管2をセンタリングするために働く。撹拌機自体はボトムカバー16にセンタリング先端部7を介してセンタリングされる。
【0048】
例2
図2に示した構造に設けられた電磁クラッチに対して択一的な構成として使用される、図4a(断面B−B)および図4b(断面A−A)に示した、アンカ型撹拌機6のための同じくシールなしの羽根車駆動装置は、撹拌軸5に固定された、10mmの高さを備えた凸面状に湾曲させられた4つの羽根車23から成っている。これらの羽根車23の直径は39mmに寸法設定されている。駆動は、前置された環状室24内に接線方向で導入された製品によって行われる。この製品は、内室に対して接線方向で当て付けられた、それぞれ0.8mmのギャップ幅を備えた4つのギャップ22を介して駆動羽根にガイドされる。
【0049】
例3
図5および図5aに示したUV反応器は、25mmの直径を備えたUVランプ1を有している。このUVランプ1を巡って、8mmの直径および4mmの半径の半円形の横断面を備えた石英ガラス管27が僅かな間隔を置いて巻き付けられている。図6および図6aに示したUV反応器は、25mmの直径を備えたUVランプ1を有している。このUVランプ1を巡って、8mmの幅および4mmの深さの長方形の横断面を備えた石英ガラス管27が僅かな間隔を置いて巻き付けられている。螺旋流れ3に対して直角に二次渦流4、いわゆる「ディーン渦流」が生ぜしめられる。この二次渦流4は、照射したい物品の転動を管27内で結果的に生ぜしめる。
【0050】
例4
図7および図7aに示したUV反応器は、ヘッドカバー17とボトムカバー16とでOリング11によって反応室26に対してシールされた、全周にわたって延びる一貫した石英ガラス管2を備えたUV放射器1を有している。石英ガラス管2の外側で製品は螺旋状に上方に流れる。螺旋状の流れの輪郭は、外側シリンダ15に設けられた通路25によって設定される。この通路25を形成するためには、外側シリンダ15に4mmの深さと6mmの幅とを備えて円形ねじ山ピッチが切り込まれている。ガラス管2とシリンダとの間の最小の間隔は0.5mmに寸法設定されている。このギャップは、ファウリング問題を減少させるために、製品流れの一部が自由噴流29として、上方に位置する流れ通路内に流入することを許容している。螺旋状の主流れ3に対してほぼ垂直に向けられた自由噴流流れ29(図7a参照)は、螺旋流れによって発生させられる両二次渦流の第1の二次渦流4を一層強化する。この装置によって、製品の、螺旋管に対して著しく改善された均一な照射が達成される。
【0051】
例5
図8および図8aに示したUV反応器は、ヘッドカバー17とボトムカバー16とでOリング11によって反応室26に対してシールされた、全周にわたって延びる一貫した石英ガラス管2を備えたUV放射器1を有している。石英ガラス管2の製品側で製品は軸方向で上方に流れる。外側シリンダ15の通路25の鋸歯状の輪郭によって、30mmの高さと4mmのギャップ幅とを備えた、互いに仕切られた多数の環状ギャップ室が、二次渦流4を形成するために提供される(図8a参照)。この二次渦流4は自由噴流29によって励起される。この自由噴流29は、0.7mmの幅に寸法設定された環状ギャップに通路25内への製品流の流入時に発生させられる。
【0052】
例6
図9および図9aに示したUV反応器は、ヘッドカバー17とボトムカバー16とでOリング11によって反応室26に対してシールされた、全周にわたって延びる一貫した石英ガラス管2を備えたUV放射器1を有している。石英ガラス管2の製品側で製品は軸方向で上方に流れる。外側シリンダ15の通路25の固有の輪郭によって、4mmの幅と30mmの高さとを備えた室が形成される。この室内には、自由噴流29によって励起される逆方向の二次渦流4が発生させられる。この二次渦流4は、室の内側から外側への製品の交互の層転換を生ぜしめる。軸方向の自由噴流29は、0.7mmの幅に寸法設定された環状ギャップ内で室の内側のかつ外側の周面に発生させられる。
【0053】
例7
図10(部分図)に示したUV反応器は、図7に示した反応器に比べて、ガラス管2と外側シリンダ15との間のギャップが排除されている点で変更されている。
【0054】
付加的にヘッド領域17にUVセンサ30が設けられている。このUVセンサ30は、UV放射器1によって放出されたUV放射線を直接測定する。これによって、たとえばUV強度の調整が可能となる。
【0055】
第2のUVセンサ31は、反応器内の「ファウリングプロセス」を観察することができるようにするために、照射室内に配置されている。
【0056】
反応器の基部には、上述した原理的に同じ目的のための別の2つのUVセンサが位置している(図示せず)。
【図面の簡単な説明】
【図1】 照射室の一部の概略的な断面図である。
【図2】 アンカ型撹拌機と、中心のUV照射装置と、電磁駆動装置とを備えた環状ギャップ型撹拌反応器の縦断面図である。
【図2a】 図2の拡大詳細図である。
【図3】 磁石を備えた、図2に示した空洞状に形成されたアンカ型撹拌機を示す図である。
【図4a】 図2に示したアンカ型撹拌機のための羽根車駆動装置のB−B縦断面図である。
【図4b】 図4aに示した羽根車駆動装置のA−A横断面図である。
【図5】 半円形の管横断面を備えた螺旋管反応器を示す図である。
【図5a】 図5の拡大詳細図である。
【図6】 長方形の管横断面を備えた螺旋管反応器を示す図である。
【図6a】 図6の拡大詳細図である。
【図7】 通路を備えた取外し可能な螺旋管反応器の縦断面図である。
【図7a】 図7の拡大詳細図である。
【図8】 台形の通路を備えた、環状ギャップの内径で励起される自由噴流反応器の縦断面図である。
【図8a】 図8の拡大詳細図である。
【図9】 環状ギャップの内径および外径に対する交互の製品付与を伴った層転換反応器を示す図である。
【図9a】 図9の拡大詳細図である。
【図10】 UVセンサを備えた環状ギャップ型反応器の上側の部分を示す図である。
【符号の説明】
1 UVランプ、 2 石英ガラス管、 3 螺旋流れ、 4 二次渦流、 5 撹拌軸、 6 アンカ型撹拌機、 7 センタリング先端部、 8 対応磁石、 9 センタリングピン、 10 電磁撹拌機構、 11 Oリング、 12 流れ遮断器、 13 管片、 14 管片、 15 外側シリンダ、 16 ボトムカバー、 17 ヘッドカバー、 18 滑り軸受け、 19 ウェブ結合部、 20 センタリング開口、 21 ディスク、 22 ギャップ、 23 羽根車、 24 環状室、 25 通路、 26 反応室、 27 石英ガラス管、 29 自由噴流、 30 UVセンサ、 31 UVセンサ
Claims (11)
- 紫外線光を、微生物および/またはウィルスを有する液体である乳製品または果汁製品、化学的なまたは薬学的な製品、遺伝子工学的に生成された作用物質またはタンパク質、血漿または血漿から得られた製品に入射させるための反応器であって、ハウジング(15)が設けられており、該ハウジング(15)が、管状の中空室を取り囲んでおり、紫外線光を発生させるための放射線源(1)と、内側の管(2)とが設けられており、該管(2)が、ハウジング(15)と共に特に環状の照射室(26)を形成しており、該照射室(26)が、少なくとも照射される液体(3)のための入口(13)と出口(14)とに接続されていて、照射される液体(3)によって管(2)の長手方向で通流されるようになっている形式のものにおいて、照射室(26)が、照射される液体(3)の半径方向の付加的な流れ案内を形成するための手段(6,25)を有しており、該手段が、UV放射線に対して透過性である螺旋管(27)であり、照射される全長にわたってD字形の横断面、半円形の横断面、方形の横断面または丸み付けされた角隅を備えた方形の横断面を有しており、これによって、螺旋管が、照射室(26)を形成しているかまたは前記手段が、2〜10枚の撹拌ブレードを備えたアンカ型撹拌機(6)であり、該アンカ型撹拌機(6)が、照射室(26)内に配置されており、アンカ型撹拌機の撹拌ブレードが、ほぼまたは完全に、照射される領域の全長にわたって延びていることを特徴とする、反応器。
- 放射線源(1)が、内側の管(2)内に配置されており、該内側の管(2)が、紫外線光に対して透過性に形成されている、請求項1記載の反応器。
- ハウジング(15)の内壁が、UV放射線を反射する材料を備えた被覆層を有している、請求項2記載の反応器。
- 放射線源(1)が、ハウジング(15)の外部に配置されており、該ハウジング(15)が、紫外線光に対して透過性に形成されている、請求項1記載の反応器。
- 内側の管(2)の壁が、UV放射線を反射する材料を備えた被覆層を有している、請求項4記載の反応器。
- 反応媒体(3)が接線方向で照射室(26)内に流入するように入口(13)が形成されている、請求項1から5までのいずれか1項記載の反応器。
- 当該反応器の長さとハウジングの直径との比率がL/D<100に制限されている、請求項6記載の反応器。
- 前記手段が、アンカ型撹拌機(6)である場合に、反応媒体が半径方向でまたは軸方向で照射室(26)内に流入するように入口(13)が形成されている、請求項1記載の反応器。
- 放射線源(1)のUV強度を測定するための測定装置を備えた少なくとも1つのUVセンサ(30)が、当該反応器、当該反応器の上側の領域または下側の領域に設けられている、請求項1から8までのいずれか1項記載の反応器。
- 照射室(26)内のUV強度を測定するための測定装置を備えた少なくとも1つのUVセンサ(31)が、当該反応器の上側の領域または下側の領域に設けられている、請求項1から9までのいずれか1項記載の反応器。
- 流動性の媒体への照射および該媒体の滅菌および微生物および/またはウィルスを有する液体への照射および該液体の滅菌、たとえば乳製品または果汁製品への照射および該製品の滅菌、化学的なまたは薬学的な製品、ウィルスワクチン、遺伝子工学的に生成された作用物質またはタンパク質、遺伝子導入動物または植物から成る作用物質またはタンパク質、血漿または血漿から得られた製品への照射および該製品の滅菌のための、請求項1から10までのいずれか1項記載の反応器の使用。
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