NL1000857C2 - Werkwijze en inrichting voor het behandelen van een bulkmateriaal met microgolfstraling. - Google Patents

Description

Werkwijze en inrichting voor het behandelen van een bulkmateriaal met microgolfstraling.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het behande-5 len van een organisch bulkmateriaal bevattende verontreinigende organismen, omvattende de bestraling van het bulkmateriaal met microgolf straling ter doding van de organismen en op een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze.

Met name in bulk materiaal zoals rijst, grondnoten en peulvruch-10 ten, is de aanwezigheid van Sitophilius Granaria en Sitophilus Oryzae ("Klanders") en hun eitjes ongewenst.

Uit het Duitse Offenlegungsschrift DE-A-32 33 282 is bekend ongewenste en/of schadelijke organismen in bijvoorbeeld rijst, te doden door plaatsing van de rijst in een microgolf resonator ruimte en 15 het toevoeren van elektrische energie in de vorm van microgolf straling. Door het opwekken van voldoende hoge veldsterkten, die bijvoorbeeld 2-20 kV/cm kunnen bedragen, worden de cellen van de organismen vernietigd. Een lokale spanning van tussen de 0.1 en de 1.0 Volt komt overeen met de doorslagspanning van een celmembraan. Door het beperken 20 van de tijdsduur van de bovengenoemde spanning tot enkele microsecon-den kan de verwarming van het materiaal tot minder dan l“C beperkt blijven, terwijl de organismen worden gedood.

De onderhavige uitvinding heeft als doel te voorzien in een werkwijze voor doding van ongewenste organismen, waarbij economisch renda-25 bele doorlooptijden kunnen worden bereikt, waarbij de verhitting van het bulk materiaal beperkt blijft en waarbij relatief eenvoudige middelen ter opwekking van elektromagnetische straling kunnen worden toegepast zoals bekend uit de stand der techniek.

Het is een verder doel van de uitvinding te voorzien in een werk-30 wijze voor het aanbrengen van modificaties in het volume en/of aan het oppervlak van bulkmateriaal.

De werkwijze volgens de uitvinding heeft hiertoe als kenmerk, dat microgolfstraling wordt opgewekt van een zodanige intensiteit en frequentie dat deze straling zonder afbuiging het bulkmateriaal verwarmt, 35 waarbij na opwekking van de microgolf straling de straling wordt afgebogen, zodat ter plekke van het bulkmateriaal een intens elektrisch veld wordt opgewekt waarbij de opwarming van het bulk materiaal niet hoger is dan 50°C, bij voorkeur niet hoger dan 20°C en waarbij het 1000857 2 bulkmateriaal wordt blootgesteld aan het elektrisch veld, opgewekt door de afgebogen straling, dat van voldoende intensiteit is ter doding van de verontreinigende organismen.

Verrassenderwij ze is gebleken dat bij een afbuiging van de elek-5 tromagnetische straling, voordat deze op het bulkmateriaal valt, een verzwakking van de straling optreedt ter plekke van het bulkmateriaal tot het niveau waarop de verhitting van het bulkmateriaal beperkt blijft, terwijl een elektrisch veld van voldoende intensiteit wordt opgewekt om schadelijke insekten te doden. De elektromagnetische mi-10 crogolf straling kan worden opgewekt met bijvoorbeeld een commercieel verkrijgbare magnetronbuis en kan worden af gebogen door plaatsing vein een of meer geleidende elementen in de stralenbundel. Bij deze toepassing strekken de geleidende elementen zich enkele centimeters uit binnen een behandelingskamer waarin het bulkmateriaal wordt behandeld. 15 Met de werkwijze volgens de uitvinding kunnen 60 ton bulkmate riaal per uur worden bewerkt, bij een minimale verblijftijd in de straling van ongeveer 3 seconden. Hierbij kan het bulkmateriaal continu door een door de stralenbundel opgewekt elektrisch veld worden geleid.

20 Het bulkmateriaal kan vanuit een silo verticaal door een behan delkamer worden geleid waarin het elektrisch veld door hoogfrequente elektromagnetische straling (microgolfstraling) wordt opgewekt. Een dergelijke werkwijze heeft als voordeel dat het bulkmateriaal onder invloed van de zwaartekracht door de behandelkamer valt en dat geen 25 afzonderlijke transportmiddelen nodig zijn. Echter, het is eveneens mogelijk het bulkmateriaal in horizontale richting onder een magnetronbuis door te transporteren op bijvoorbeeld een kunststof transportband die nagenoeg transparant is voor de hoogfrequente straling.

De boven beschreven werkwijze is eveneens geschikt voor het aan-30 brengen van bijvoorbeeld volume- of oppervlakte veranderingen in het bulkmateriaal. Bij deze toepassing strekken geleidende deflectie-ele-menten zich slechts enkele millimeters uit binnen de behandelingskamer, waarin het bulkmateriaal wordt behandeld. Op deze wijze kunnen, waarschijnlijk ten gevolge van een zeer snelle opwarming, haarscheur-35 tjes in bijvoorbeeld rijstkorrels worden gevormd, waardoor de korrels sneller gaar koken, zoals in minder dan 6 minuten. In een enkele pro-duktiestap kunnen op deze wijze de ongewenste organismen, hieronder eveneens begrepen eitjes en larven, worden gedood en rijst worden 1000857 3 omgevormd tot snelkookrijst.

De uitvinding zal hieronder nader worden beschreven aan de hand van een in bijgevoegde tekening afgeheelde uitvoeringsvorm. In de tekening toont: 5 Figuur 1 een schematische weergave van een inrichting volgens de uitvinding,

Figuur 2 een dwarsdoorsnede van de inrichting van figuur 1 langs de lijn II-II,

Figuur 3 een alternatieve inrichting volgens de uitvinding, en 10 Figuur 4 een verticaal geplaatste inrichting volgens de uitvin ding.

Met 1 is een silo aangegeven waarin bijvoorbeeld van een schip afkomstige rijst gestort wordt. Deze rijst is met 2 aangegeven en wordt van silo 1 door een toevoer 3 geleid. De rijst bevat ongewenste 15 organismen, zoals bijvoorbeeld Sitophilus Oryzae, of andere kevers, larven en eitjes. Van de toevoer 3 komt de rijst op een transportband 4, die geleid is om rollen 5 en beweegt in de transportrichting, aangegeven met pijl 9· Eerst wordt de rijst onderworpen aan het effect van een magneetinrichting 10 voor het verwijderen van aanwezige ijzer-20 delen. Vervolgens wordt de rijst in een behandelkamer 6 bewogen waarbinnen een enkele stralingsbron of een of meer reeksen stralingsbron-nen 7 aanwezig zijn, zoals magnetronbuizen, werkend bij frequenties die bij voorkeur 915 of 2450 Mhz bedragen maar die in het algemeen kunnen liggen tussen 1 Mhz en lGhz. Deze stralingsbronnnen kunnen 25 traploos regelbaar zijn uitgevoerd en kunnen worden bedreven in puls-bedrijf of continu bedrijf. Na behandeling wordt de rijst geleid naar een afvoer 8.

Figuur 2 toont dat de magnetronbuizen 13 en 14 zodanig zijn gepositioneerd ten opzichte van de transportband 4, dat de straling die 30 uit de magnetronbuizen treedt niet direct op de transportband invalt. Een deflectie-element, of stralenverdeler 25, dat wordt gevormd door een geleidend materiaal, zoals bijvoorbeeld koper, roteert door de stralenbundels, aangedreven door motor 12. Wanneer de microgolf straling op de stralenverdeler 25 valt, wordt deze afgebogen. Ter plaatse 35 van de behandelzone 16 van de behandelkamer 6 wordt op deze wijze een hoog elektrisch veld opgewekt dat de ongewenste organismen die op de transportband in de rijst aanwezig zijn doodt terwijl tegelijkertijd de opwarming van de rijst beperkt blijft.

1000857 4

Figuur 3 toont een alternatieve horizontale uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding waarin vanuit een silo 15 het bulkmateriaal binnen een geaarde, roestvrijstalen behandelkamer 17 wordt gebracht op een transportband 26. De transportband wordt aange-5 dreven door rollen 27 en beweegt in de transportrichting aangeduid door pijl T. Een magnetronbuis 22 wordt gevoed door een generator 23 met een vermogen van 60 KW en een frequentie van 915 Mhz. In een af-stemgedeelte 18 wordt de uit de magnetronbuis tredende straling afgebogen met behulp van deflectie elementen 30,30'. waardoor ter plaatse 10 van de transportband 26 een intens elektrisch veld wordt opgewekt. In het afstemgedeelte 18 is een golf aanwezig die wordt gereflecteerd aan een reflector 20 in de vorm van een stalen plaat. De golf, opgewekt in het afstemgedeelte 18 wordt verstoord door de deflectie elementen 30,30', die worden gevormd door cilindervormige koperen staven van ca 15 10 cm lengte en een diameter van ongeveer 4 cm. De deflectie elementen zijn voorzien van een schroefdraad een moer, en kunnen ten opzichte van de wand van het afstemgedeelte naar de behandelkamer 17 naar binnen en naar buiten worden bewogen. De deflectie elementen 30, 30' zijn verbonden met de wand van het afstemgedeelte 18 door middel van een 20 moer en contramoer. De onderlinge afstand van de deflectie elementen bedraagt ongeveer 5 cm. Tussen 4 en 50 deflectie elementen kunnen zijn opgenomen aan iedere zijde van het afstemgedeelte, of langs de gehele lengte van de behandelkamer 17.

Na behandeling wordt de rijst in verticale richting uit de behan-25 delkamer 17 afgevoerd langs afvoeropening 3^·

Figuur 4 toont een uitvoeringsvorm waarin vanuit een silo 15 rijst in verticale richting door een polypropyleen buis 24 door de behandelkamer 17 wordt geleid. In deze uitvoeringsvorm is de transportrichting T verticaal gericht. De behandelkamer 17 is uitgevoerd 30 als een geaarde roestvrijstalen buis. De polypropyleen buis 24 is op circa 3 cm afstand van de buiswand van behandelkamer 17 opgehangen. Via een generator 23 met een vermogen van 60 KW wordt op continue wijze magnetronstraling opgewekt door de magnetronbuis 22 met een frequentie van 915 Mhz. De uit de magnetronbuis 23 uittredende stra-35 ling wordt afgebogen en afgezwakt door verstelbare deflectie-elementen 30 en 30' die nabij afstemgedeelten 18 en 19 aan beide uiteinden van de behandelkamer 17 zijn gelegen. Aan het uiteinde van de behandelkamer 17 is een reflector 20 geplaatst die de invallende microgolf stra- 1000857 5 ling terug zendt naar een waterreservoir 35 waaraan het restvermogen van de straling wordt gedissipeerd. De intensiteit van de door de reflector teruggekaatste straling is gering. Door toepassing van het waterreservoir en de reflector 20 kan de inrichting worden gestart en 5 gestopt zonder dat bulkmateriaal in de behandelkamer aanwezig is. Hierdoor wordt voorkomen dat bulkmateriaal bij starten en stoppen van de behandeling, onbehandeld blijft en zou moeten worden teruggevoerd naar de behandelkamer.

Door verstelling vein de lengte van de deflectie-elementen 30, 30' 10 binnen de behandelkamer 17, kunnen verschillende behandelingen van het bulkmateriaal worden doorgevoerd. Wanneer de deflectie-elementen 30, 30' zich slechts enkele millimeters binnen de behandelkamer 17 uitstrekken, zal het bulkmateriaal zeer snel opwarmen, zodat haarscheurtjes worden gevormd in het oppervlak van de elementen van het bulkma-15 teriaal. Zo kan bijvoorbeeld snelkookrijst worden gevormd, zonder dat de slijpopbrengst vein de rijst, ten gevolge van het breken van de rijstkorrels negatief wordt beïnvloed.

Wanneer de deflectie-elementen 30, 30' zich enkele centimeters binnen de behandelingskamer uitstrekken, blijft de warmte-ontwikkeling 20 van de rijst beperkt beneden 50*C en worden schadelijke organismen ten gevolge van een zeer hoge elektrische veldsterkte gedood.

Bij doorvoer van 100 kg aardnoten of peulvruchten door de boven beschreven opstelling, zijn reeds na 2 seconden behandeltijd alle organismen gedood. Bij behandeling van 100 kg rijst, zijn na 3 secon-25 den behandeltijd de organismen gedood. Bij een aanvangstemperatuur van 19°C bereikt 100 kg rijst na een behandeltijd van 3 s een temperatuur van 35°C. Bij een aanvangstemperatuur van 22°C bereiken 100 kg aardnoten en 100 kg peulvruchten na een behandeltijd van 2 s een temperatuur van 23, respectievelijk 26*C.

30 1000857

Claims (13)

1. Werkwijze voor het behandelen van een organisch bulkmateriaal bevattende verontreinigende organismen, omvattende de bestraling van 5 het bulkmateriaal met microgolf straling ter doding van de organismen, met het kenmerk, dat microgolfstraling wordt opgewekt van een zodanige intensiteit en frequentie dat deze straling zonder afbuiging het bulkmateriaal verwarmt, waarbij na opwekking van de microgolf straling de straling wordt afgebogen, zodat ter plaatse van het bulkmateriaal een 10 elektrisch veld wordt opgewekt waarbij de opwarming van het bulk materiaal niet hoger is dan 50°C. bij voorkeur niet hoger dan 20*C en waarbij het bulkmateriaal wordt blootgesteld aan het elektrisch veld, opgewekt door de afgebogen straling, dat van voldoende intensiteit is ter doding van de verontreinigende organismen.

2. Werkwijze voor het behandelen van bulkmateriaal, in het bij zonder van rijst, omvattende de bestraling van het bulkmateriaal met microgolf straling, met het kenmerk, dat microgolfstraling wordt opgewekt van een zodanige intensiteit en frequentie dat deze straling zonder afbuiging het bulkmateriaal verwarmt, en waarbij na opwekking 20 van de microgolf straling, de straling wordt afgebogen, zodat ter plaatse van het bulkmateriaal een intens elektrisch veld wordt opgewekt en waarbij het bulkmateriaal wordt blootgesteld aan het elektrisch veld, opgewekt door de afgebogen straling, dat van voldoende intensiteit is ter bewerkstelliging van modificaties van individuele 25 elementen van het bulkmateriaal.

3· Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij de microgolven worden opgewekt met een magnetron, waarbij het bulkmateriaal continu door een behandelkamer wordt geleid in een transportrichting en waarbij de microgolf straling wordt opgewekt in een richting, dwars op de 30 transportrichting en wordt afgebogen naar de transportrichting voorafgaand aan contact met het bulkmateriaal.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3. waarbij de microgolf straling wordt opgewekt met een frequentie tussen 1 MHz en 10 GHz, bij een vermogen tussen 1 en 100 kWatt. 35

5· Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3t waarbij de verblijftijd van het bulkmateriaal in de microgolfstraling niet langer is dan 10, bij voorkeur niet langer dan 3 s.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het 1Ó 0 0 8 5 7 i aan het bulkmateriaal toegevoerde vermogen niet hoger is dan lOOkJ per kg.

7. Werkwijze volgens een de voorgaande conclusies, waarbij het bulkmateriaal doorlopend verticaal wordt geleid door een behandelka- 5 mer.

8. Werkwijze volgens een der conclusies 1 tot en met 6, waarbij het bulkmateriaal doorlopend horizontaal wordt getransporteerd door een behandelkamer op een voor microgolf straling nagenoeg transparante transportinrichting. 10

9· Inrichting voor het behandelen van een bulkmateriaal omvatten de - een behandelkamer voor doorvoer van het bulkmateriaal, en - een bron voor het opwekken van microgolf straling in de behandelkamer ,_JS£Lfcj3£i_k£nn]£Ek, dat de inrichting ten minste één deflectie- 15 element omvat voor afbuiging van ten minste een deel van de microgolf straling ter opwekking van een intens elektrisch veld in een behandel zone in de behandelkamer.

10. Inrichting volgens conclusie 9. waarbij het ten minste ene deflectie element een geleidende staaf omvat.

11. Inrichting volgens conclusie 10 waarin de lente van de staaf in de behandelkamer instelbaar is, ten minste binnen een bereik van 0-10 cm.

12. Inrichting volgens conclusie 11, waarbij de staaf door middel van schroefdraad met de behandelkamer is verbonden. 25

13· Inrichting volgens conclusie 9. 10, 11 of 12, waarbij de behandelkamer van geleidend materiaal is en op een constante potentiaal wordt gehouden. Ik. Inrichting volgens een der conclusies 9 tot en met 13, waarbij een koelelement is voorzien voor absorptie van een deel van de 30 microgolf straling dat niet is afgebogen naar de behandel zone. 1000857