PL199833B1 - Reaktor do przeprowadzania elektroporacji stosowany do obróbki ciągłej produktów w kawałkach - Google Patents

Reaktor do przeprowadzania elektroporacji stosowany do obróbki ciągłej produktów w kawałkach

Info

Publication number
PL199833B1
PL199833B1 PL367363A PL36736302A PL199833B1 PL 199833 B1 PL199833 B1 PL 199833B1 PL 367363 A PL367363 A PL 367363A PL 36736302 A PL36736302 A PL 36736302A PL 199833 B1 PL199833 B1 PL 199833B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
drum
reaction
reaction chamber
area
drivers
Prior art date
Application number
PL367363A
Other languages
English (en)
Other versions
PL367363A1 (pl
Inventor
Christoph Schultheiss
Martin Kern
Original Assignee
Karlsruhe Forschzent
Kea Tec 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 Karlsruhe Forschzent, Kea Tec Gmbh filed Critical Karlsruhe Forschzent
Publication of PL367363A1 publication Critical patent/PL367363A1/pl
Publication of PL199833B1 publication Critical patent/PL199833B1/pl

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23NMACHINES OR APPARATUS FOR TREATING HARVESTED FRUIT, VEGETABLES OR FLOWER BULBS IN BULK, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; PEELING VEGETABLES OR FRUIT IN BULK; APPARATUS FOR PREPARING ANIMAL FEEDING- STUFFS
    • A23N1/00Machines or apparatus for extracting juice
    • A23N1/006Machines or apparatus for extracting juice by electroplasmolysis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23CDAIRY PRODUCTS, e.g. MILK, BUTTER OR CHEESE; MILK OR CHEESE SUBSTITUTES; MAKING THEREOF
    • A23C3/00Preservation of milk or milk preparations
    • A23C3/07Preservation of milk or milk preparations by irradiation, e.g. by microwaves ; by sonic or ultrasonic waves
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M35/00Means for application of stress for stimulating the growth of microorganisms or the generation of fermentation or metabolic products; Means for electroporation or cell fusion
    • C12M35/02Electrical or electromagnetic means, e.g. for electroporation or for cell fusion

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • General Preparation And Processing Of Foods (AREA)
  • Apparatuses For Bulk Treatment Of Fruits And Vegetables And Apparatuses For Preparing Feeds (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Food Preservation Except Freezing, Refrigeration, And Drying (AREA)
  • Preparation Of Fruits And Vegetables (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Abstract

Wynalazek dotyczy reaktora do elektroporacji, stosowanego w celu obróbki ci ag lej produktów w kawa lkach, takich jak produkty rolne oraz produkty pochodzenia zwierz ecego. W urz adzeniu tym w cieczy reakcyjnej, zwykle w wodzie, która zamkni e- ta jest wewn atrz komory, obraca si e b eben wraz z przymocowanymi do n na zewn etrznej powierzchni p laszczowej zabierakami, który zabiera przeznaczo- ny do obróbki materia l doprowadzany przez otwór. Nast epnie materia l poddawany obróbce pozostawio- ny jest w trakcie zanurzania do odgazowania, po czym przekazywany jest do w la sciwej strefy reakcji, gdzie wystawiany jest na dzia lanie krótkotrwa lych pól elektrycznych o wysokim nat ezeniu w taki sposób, by z wysokim prawdopodobie nstwem uzyska c ró znic e potencja lów wymagan a na potrzeby wykonania po- rów w scianach komórkowych materia lu wzd lu z d lu z- szej osi komórki. W trakcie dalszego transportu pod- dawany obróbce materia l odprowadzany jest z reak- tora poprzez krat e, po czym przekazywany jest do rynny zsypowej. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem niniejszego wynalazku jest reaktor do przeprowadzania elektroporacji stosowany na skalę przemysłową do obróbki ciągłej produktów w kawałkach, w szczególności produktów rolnych, takich jak buraki cukrowe, ziemniaki, warzywa, owoce, rośliny lecznicze oraz produktów pochodzenia zwierzęcego, przy czym obróbkę przeprowadza się w cieczy reakcyjnej z zastosowaniem impulsów wysokiego napięcia. Produkty rolne są albo w postaci całych elementów uzyskiwanych w trakcie zbioru jako frakcja przesiewana lub w postaci poddanej wstępnemu rozdrobnieniu.
Proces rozkładu materiału komórkowego z zastosowaniem impulsowych pól elektrycznych (wyładowania wysokiego napięcia) określany jest mianem elektroporacji lub elektroplazmolizy.
Z literatury znane są urządzenia stosowane do obróbki komórek roślinnych, względnie dmuchanych środków spożywczych, przykładowo: US nr 3 766 050 „Apparatus for the treatment of fluids or solutions by electric fields”, 1973-10-16. W publikacji tej przedstawiono konstrukcje reaktorów o różnym rozmieszczeniu elektrod oraz zróżnicowanych wymiarach kanałów przepływowych.
Reaktory tego rodzaju znajdują zastosowanie wyłącznie w przypadku niewielkich ilości materiału oraz małych elementów do obróbki.
Z kolei w publikacjach US nr 4 723 483 „Electroplasmolyzer for processing vegetable stock”, 1988-02-09, oraz FR nr 2 619 489 „Electroplasmolyzer for processing vegetable materials”, 1989-02-24, przedstawiono reaktory o okrągłym, względnie prostokątnym przekroju poprzecznym, w których pary elektrod zainstalowano w różnym rozmieszczeniu. Produkt przenoszony jest przez reaktor z wykorzystaniem siły ciążenia lub ciśnienia pompy.
W publikacji US nr 5 031 521 „Electroplasmolyzer for processing plant raw material”, 1991-07-16 przedstawiono reaktor o podobnej geometrii jak w US nr 4 723 483, niemniej w rozwiązaniu tym stosowane są elektromagnesy.
W publikacji US nr 5 186 800 „Electroporation of prokaryotic cells”, 1993-02-16 opisano najmniejsze reaktory laboratoryjne, w przypadku których niewielkie produkty poddawane są obróbce z zastosowaniem impulsów napię cia. Reaktory tego rodzaju pozbawione są elementów ruchomych.
Z kolei z opisu US nr 5 549 041 „Batch mode food treatment using pulsed electric fields”, 1996-08-27, znane są niewielkie reaktory o płaskich elektrodach, między którymi przepompowywane są zawiesiny poddawane obróbce.
Z kolei w opisie patentowym US nr 4 787 303 „Apparatus for processing vegetable raw material” urządzenie do elektroporacji posiada: usytuowany poziomo bęben z promieniście rozmieszczonymi na zewnętrznej ściance kołnierza palcami i zabierakami, komorę reakcyjną w formie pierścieniowej szczeliny z otworem do napełniania i wylotem, jak również układ elektrod usytuowany przy podstawie komory reakcyjnej równolegle do osi obrotu bębna. Szczelina jest tam rejonem reakcji. Układ elektrod składa się z czterech elektrod, z czego trzy są podłączone do prądu zmiennego, a czwarta elektroda pełni funkcję ochronną. Zasilanie prądem zmiennym odbywa się w sposób ciągły, a napięcie jest regulowane - tym samym sterowana jest moc. Do sterowania procesu nie stosuje się tu żadnej cieczy. Materiał procesu jest poddawany przepływowi prądu, jest podczas procesu zagęszczany i wydalany na zewnątrz przy pomocy skrobaków i palców.
Proces elektroporacji stosowany jest w technologii uzyskiwania substancji wewnątrzkomórkowych. Składniki wartościowe są przy tym zwykle wyciskane, względnie uzyskiwane drogą ekstrakcji. Obróbka z zastosowaniem impulsowych pól elektrycznych odbywa się w cieczy reakcyjnej, którą zwykle stanowi woda o niewielkiej zdolności przewodzenia.
Znane urządzenia (reaktory) znajdują zastosowanie w przypadku dmuchanych środków spożywczych oraz zawiesin.
W przypadku obróbki produktów w kawał kach o 20-30 typach elementów, przy ciężarze sztuki na poziomie 1-5 kg, znane reaktory nie pozwalają na transport produktów.
Obróbka na skalę przemysłową materiału w rodzaju produktów rolnych z zastosowaniem impulsów wysokiego napięcia wymaga - w odróżnieniu od rozwiązań do przeprowadzania elektroporacji znanych ze stanu techniki - stałej zdolności przerobowej na wysokim poziomie przy możliwie równomiernym oddziaływaniu impulsowego pola elektrycznego.
Trudności, jakie występują przy rozwiązaniach znanych ze stanu techniki i ich słabe strony dotyczą następujących problemów.
PL 199 833 B1
Zdolność przerobowa
W przypadku produktów rolnych poddawanych obróbce często wymagana jest wysoka wydajność urządzeń do obróbki (przykładowo: przemysł cukierniczy 600 Mg buraków/h). Urządzenie do obróbki charakteryzować musi wysoka zdolność przerobowa przy możliwie niewielkim ryzyku uszkodzenia produktów.
Transport produktów
Pomiędzy produktem poddawanym obróbce a cieczą stosowaną w trakcie obróbki impulsami istnieje niewielka różnica gęstości. Prowadzi to do tego, że ze względu na niewielką prędkość opadania przy samoistnym opadaniu produktu nie jest możliwe uzyskanie dostatecznie wysokiej zdolności przerobowej.
Problemy z zapychaniem
Ze względu na zróżnicowane formy geometryczne produktów rolnych poddawanych obróbce istnieje ryzyko zapychania się i powstawania mostków.
Geometria reaktora, blokowanie
Ze względu na znaczne natężenie pola (obróbka impulsami) wymagane w celu ograniczenia zapotrzebowania na energię, również w przypadku impulsów wysokonapięciowych nie można uzyskać reaktorów o bardzo dużej średnicy. Z kolei niewielka średnica reaktora wiąże się z wysokim ryzykiem zablokowania.
Straty produktu
Aby uniknąć strat produktu (ekstrakcja wstępna) oraz ograniczyć zawartość elektrolitów gromadzących się w cieczy roboczej, wskazane jest aby produkty podlegające obróbce były w niezmienionej postaci (całe buraki, jabłka, pomidory, ogórki i inne), ale nie jest to absolutnie niezbędne.
Obróbka produktów
W szczególnoś ci w przypadku owoców obserwuje się zjawisko wypływania produktów. W efekcie nie sposób przeprowadzić obróbki w zadowalającym zakresie z wykorzystaniem impulsów napięcia.
Oddziaływanie pola elektrycznego
W celu zoptymalizowania wymaganych nakładów energetycznych wymagane jest, by produkt poruszał się względem impulsowego pola elektrycznego. Tym samym wymagany jest ciągły transport produktu.
W związku z powyż szym celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie urządzenia, które pozwoli na uzyskanie stosunkowo dużego przepływu masy, przykładowo 600 Mg/h, w sposób ciągły, w obrę bie pola elektrycznego - pulsują cego okresowo lub w ustalonych odstępach - przy zachowaniu stosunkowo niewielkiego przekroju drogi transportu. W połączeniu z odpowiednimi urządzeniami generującymi impulsy, przykładowo kondensatorem z przełącznikiem sterowanym lub z przełącznikiem uruchamianym w przypadku wyładowania tzn. generatorem Marxa, możliwe jest przeprowadzenie na skalę przemysłową nie termicznego rozkładu komórkowego poprzez nieodwracalną perforację błony komórkowej w komórkach wegetatywnych przy niewielkim zapotrzebowaniu energetycznym.
Powyższy cel zrealizowano za pomocą reaktora do przeprowadzania elektroporacji stosowanego do obróbki ciągłej produktów w kawałkach, w szczególności produktów rolnych, takich jak buraki cukrowe, ziemniaki, warzywa, owoce, rośliny lecznicze oraz produkty pochodzenia zwierzęcego, składającego się z cylindrycznego bębna z usytuowanymi promieniowo na ścianie płaszczowej zabierakami, obudowy reaktora, w której bęben o poziomej osi usytuowany jest obrotowo w komorze reakcyjnej, utworzonej w szczelinie pomiędzy nim a ścianką dielektrycznej obudowy, układu elektrod usytuowanego na spodzie komory reakcyjnej w kierunku wzdłużnym równolegle do osi obrotu bębna, przy czym obszar komory reakcyjnej tworzy tam z układem elektrod rejon reakcji, w którym materiał poddawany jest działaniu impulsów wysokiego napięcia, charakteryzującego się tym, że
- bęben o powłoce dielektrycznej lub cały z materiału dielektrycznego jest dostosowany do obrotów wokół osi obrotu z prędkością 0,5 do 4 obrotów na minutę,
- rejon reakcji wypeł niony jest cieczą reakcyjną ,
- zabieraki są rozmieszczone w równej odległo ści na obwodzie na zewnętrznej ściance, względnie powłoce bębna,
- ścianka komory reakcyjnej otacza bezdotykowo, ale w równych odległościach, bęben wraz z zabierakami aż do leżącego powyż ej osi obrotu obszaru otwartego,
PL 199 833 B1
- w dolnym obszarze urzą dzenia zasilają cego w produkty, znajduje się krata doprowadzaj ą ca umieszczona w rejonie zasilania reaktora elektroporacji i poprzez którą to kratę doprowadzającą przechodzą zabieraki bębna,
- komora reakcyjna składa się z rejonu odgazowania, rejonu reakcji utworzonego w szczelinie między bębnem a ścianką komory reakcyjnej obudowy oraz z rejonu zsypowego, przez które to strefy przechodzą sworznie zabieraka,
- zgrabiarka odprowadzająca, przez którą przechodzą zabieraki bębna znajduje się w otwartym ku górze obszarze komory reakcyjnej, w rejonie zsypowym, od którego odchodzi zsuwnia wyładunkowa,
- usytuowany w kierunku bę bna zespół goł ych elektrod skł ada się z co najmniej jednej elektrody w najniż szym rejonie ś cianki komory reakcyjnej i rozcią ga się najwyż ej na dł ugość bębna oraz jest on zawsze całkowicie zwilżony przez ciecz reakcyjną, przy czym każdy zespół elektrod podłączony jest poprzez własny wyłącznik do magazynu energii elektrycznej,
- w dielektrycznej powłoce metalowego bębna znajdują się grupy otworów skierowane w kierunku do szczeliny albo na bębnie z materiału dielektrycznego, względnie na jego dielektrycznej powłoce znajdują się zespoły uziemionych gołych elektrod skierowanych ku szczelinie, przy czym leżące na bębnie powierzchnie gołych elektrod uziemione są poprzez oś bębna, przy czym w rejonie reakcji zespoły elektrod podłączone są do wysokiego napięcia o charakterze impulsowym, zaś stromość impulsów jest taka, że natężenie pola elektrycznego w rejonie reakcji osiąga wartość 10 kV/cm w co najwyżej 3 μs, przy czym poziom cieczy reakcyjnej w szczelinie znajduje się poniżej osi obrotu i powyżej najwyżej leżącego zespołu elektrod, a głębokość obszaru zanurzenia materiału w cieczy reakcyjnej, to jest rejonu odgazowania, osiąga co najmniej szerokość szczeliny.
Korzystnie zabieraki umieszczone na bębnie wyposażone są w osłonę dielektryczną lub same wykonane są z materiału dielektrycznego, przy czym charakteryzują się one sztywnością na zginanie, zaś ich odsłonięta powierzchnia odporna jest na ścieranie, pozostając obojętna względem otoczenia.
Korzystniej jest, gdy zabieraki umieszczone na bębnie zamocowane są w sposób elastyczny.
Urządzenie jest korzystnie ekranowane elektromagnetycznie za pomocą metalowej osłony.
Jak przedstawiono powyżej, reaktor zawiera: bęben cylindryczny elektrycznie izolowany lub wykonany z materiału dielektrycznego, który to bęben, znajdując się w poziomie, obraca się wokół własnej osi/osi obrotu. Na jego zewnętrznej powierzchni bocznej umieszczono w pewnych odstępach wzdłuż obwodu zabieraki. Zabieraki te osadzono równolegle względem osi obrotu bębna, promieniście na zewnątrz. Bęben wraz zabierakami, aż do otwartego obszaru znajdującego się powyżej osi obrotu otacza - nie dotykając ich i będąc od nich oddalona w równym stopniu - dwuścienna komora reakcyjna z materiału dielektrycznego. Jest ona w swym górnym rejonie otwarta, tam też znajduje się urządzenie zasilające w materiał, które w obrębie górnej krawędzi otwartego rejonu połączone jest z wewnętrzną ścianką komory reakcyjnej. W położonym u dołu obszarze ujścia umieszczono kratę doprowadzającą, przez którą przechodzą zabieraki bębna. W dolnej części otwartego rejonu komory reakcyjnej osadzona jest rynna zsypowa. W kracie odprowadzającej, przez którą również przechodzą zabieraki bębna po wynurzeniu się z komory reakcyjnej, gromadzi się materiał poddany uprzednio obróbce elektrycznej, po czym kierowany jest on do rynny zsypowej w celu dalszego transportu.
W najniższym rejonie komory reakcyjnej zainstalowany jest co najmniej jeden zespół elektrod, które sięgają najwyżej ponad wysokość bębna. Zespół elektrod jest, za pośrednictwem przełącznika wysokonapięciowego, sterowanego spadkiem napięcia, podłączany do zewnętrznego źródła energii elektrycznej, co może być przeprowadzane wystarczająco szybko. W ustalonych odstępach czasu, do grupy elektrod doprowadzane jest wysokie napięcie elektryczne, w wyniku czego w obszarze wyznaczonym przez elektrodę zamocowaną na bębnie, która uziemiona jest za pośrednictwem osi bębna, tworzy się możliwie jednorodne pole elektryczne. Pole to jest na tyle silne, że obrabiany produkt poddawany jest elektroporacji.
W pracującej aparaturze powierzchnia każdej z grup elektrod zwrócona do płaszcza bębna jest stale w pełni zwilżona przez ciecz reakcyjną. Każda z grup elektrod przyłączona jest ponadto za pośrednictwem własnego przełącznika do własnego magazynu energii elektrycznej. Jest to zwykle kondensator, pozwalający na szybkie wyładowania, co umożliwia z kolei dostatecznie szybki wzrost pola elektrycznego, albo odpowiednio napięcia, w strefie reakcji. Zastosowanie znajdują tu w szczególności generatory Marxa.
Poniżej przedstawiono kolejne właściwości niniejszego rozwiązania, które są nie tylko korzystne, ale również pozwalają na dobrą długoterminową pracę.
PL 199 833 B1
Wymagany tu jest wymuszony transport materiału przy zachowaniu niewielkiej prędkości obrotowej oraz jego odpowietrzanie w obszarze zanurzenia (strefa odgazowania). W wysokonapięciowym obszarze obróbki (strefa reakcji) pole elektryczne wytwarzane podczas impulsów elektrycznych uzyskuje, w wyniku względnego ruchu elektrod, różne kierunki, co prowadzi do znacznej poprawy rezultatów procesu obróbki.
W trakcie obróbki poziom cieczy reakcyjnej znajduje się stale mię dzy osią obrotu bę bna a poł ożonymi najwyżej elektrodami impulsowymi, względnie grupami elektrod. Obszar zanurzenia w cieczy reakcyjnej sięga na głębokość równą przynajmniej dwukrotnemu odstępowi między elektrodami potencjału a elektrodami impulsowymi w celu całkowitego odpowietrzenia, a tym samym uwolnienia pęcherzy powietrza z mieszaniny materiału oraz cieczy reakcyjnej oraz aby utrzymać jej stan ciekły w rejonie elektrod.
Cała instalacja oddzielona jest ekranem elektromagnetycznym od otoczenia, co zabezpiecza urządzenia zewnętrzne przed zakłóceniami generowanymi przez niniejsze urządzenie.
Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny reaktora do elektroporacji, fig. 2 przedstawia przekrój wzdłużny reaktora stosowanego do elektroporacji, fig. 3a przedstawia rozwinięcie wewnętrznej ścianki komory reakcyjnej, czyli powłoki reaktora, z uwzględnieniem rozmieszczenia otworów lub przeciwelektrod, fig. 3b przedstawia rozwinięcie zewnętrznej ścianki komory reakcyjnej z uwzględnieniem rozmieszczenia elektrod.
Niniejsze rozwiązanie przedstawiono poniżej na przykładzie obróbki buraków.
Przepłukane uprzednio buraki są dostarczane za pośrednictwem urządzenia zasilającego 13 oraz kraty doprowadzającej 6 do rejonu zasilania a reaktora do elektroporacji. Pomiędzy bębnem 7, który w tym przypadku ma dielektryczną powłokę, a zewnętrznym ograniczeniem komory reakcyjnej, w szczelinie o kształ cie pierś cieniowym, tworzy się komora reakcyjna z rejonem reakcji c.
Bęben 7 obraca się za pomocą jednostki napędowej 4 wykonując 0,5 do 4 obrotów na minutę, w wyniku czego zabieraki 5 zgarniają buraki z kraty doprowadzającej 6 i przenoszą je do pierścieniowej komory reakcyjnej między bębnem 7 a ścianką 12 komory reakcyjnej. Suche jeszcze buraki, po dokonaniu około 1/4 obrotu bębna 7 są zanurzane w cieczy reakcyjnej reaktora do elektroporacji, w tym wypadku w wodzie. Obszar zanurzenia tworzy rejon odgazowania b. Przywierające pęcherze powietrza, czy w ogóle pęcherze powietrza usuwane są przy zastosowaniu odpowiednich środków, takich jak wtryskiwanie wody, wibracja lub inne. Jest to szczególnie istotne, jako że w trakcie wysokonapięciowego wyładowania, na pęcherzach gazowych tworzą się fale uderzeniowe, które stopniowo ograniczają funkcjonalność reaktora i mogą go nawet całkiem uszkodzić.
Po zanurzeniu w wodzie oraz odgazowaniu, buraki są sukcesywnie transportowane do rejonu reakcyjnego c. Zgodnie z tym, co zaprezentowano na fig. 1, wyodrębnione są dwa rejony tego typu, choć możliwe jest również wyodrębnienie jednego albo więcej niż dwóch. Impulsy napięcia, które w niniejszym przykładzie mogą sięgać krotności 100 kV, doprowadzane są do metalicznych elektrod 1 za pomocą doprowadzenia impulsowego 9a, przy czym izolacja z obudową jest zrealizowana przy wykorzystaniu wysokonapięciowego izolatora przepustowego 10. Elektrody 1 zasilane wysokim napięciem są wbudowane na płasko w ściankę 12 komory reakcyjnej z wysokonapięciową izolacją (patrz fig. 1, 2 i 3). Przeciwelektrody 2a, potrzebne do uzyskania wysokonapię ciowych wył adowań , są podłączone do potencjału odniesienia lub potencjału ziemi za pomocą doprowadzenia 9b.
Przeciwelektrody 2a uzyskano na zewnętrznej powierzchni bębna 7 to znaczy na odkrytej powierzchni metalowej skierowanej do wewnątrz pierścieniowej szczeliny (patrz rozwinięcie widoczne na fig. 3). W wyniku przesunięcia kątowego rozmieszczenia poszczególnych elektrod impulsowych l pole elektryczne posiada różne kierunki. Zespoły elektrod 1 podłączone są do wysokiego napięcia o takiej stromości narastania, aby wytworzyć w ciągu najwyżej 3 μsec, pole elektryczne o wartości 10 kV/cm, w wyniku czego zabrany materiał, znajdujący się w cieczy reakcyjnej, uzyskuje w komórkach biologicznych wzdłuż ich osi głównej z, to jest dłuższej osi komórek, przynajmniej raz w trakcie transportu progową różnicę potencjałów:
Δφ = z * E = 10 V dla elektroporacji nieodwracalnej.
W wyniku dalszego obracania bębna 7 zabieraki 5 wynoszą poddane obróbce buraki z łaźni wodnej powyżej poziomu d1 cieczy reakcyjnej po reakcji, po czym są one usuwane z komory reakcyj6
PL 199 833 B1 nej w rejonie zsypowym d za pomocą zgrabiarki odprowadzającej 14. Wówczas materiał buraczany może obeschnąć, po czym przekazywany jest do dalszej obróbki z pomocą zsuwni wyładunkowej 15.
Zabieraki 5, obudowę 11 reaktora w rejonie komory reakcyjnej, dielektryczną warstwę izolacyjną bębna 7 oraz izolację wysokonapięciową w elektrodach impulsowych 1 wykonano z tworzywa, będącego izolatorem elektrycznym, takiego jak polietylen naturalny, polietylen czarny, polipropylen szary, poliuretan PU i tworzywo wzmacniane lub tworzywo wzmacniane włóknami szklanymi. Wyżej wymienione materiały mogą też być użyte na samą izolację elektryczną elementów reaktora.
Kształt oraz powierzchnię zabieraków 5 zoptymalizowano w taki sposób, że uzyskano wymaganą wytrzymałość mechaniczną, a zarazem zabezpieczono przed wysokonapięciowymi wyładowaniami pomiędzy nimi.
W celu ograniczenia promieniowania elektromagnetycznego na zewnątrz, instalację ekranowano w wymaganym stopniu, przykładowo z wykorzystaniem osłony metalowej.
Ponieważ oś obrotu 3 wału bębna 7 znajduje się powyżej zarówno poziomu b1 cieczy reakcyjnej w rejonie odgazowania b, jak i poziomu d1 cieczy reakcyjnej po reakcji przed rejonem zsypowym d unika się trudnych problemów z uszczelnieniem, a tym samym również z izolacją elektryczną.

Claims (4)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Reaktor do przeprowadzania elektroporacji stosowany do obróbki ciągłej produktów w kawałkach, takich jak produkty rolne, takich jak buraki cukrowe, ziemniaki, warzywa, owoce, rośliny lecznicze oraz produkty pochodzenia zwierzęcego, składający się z cylindrycznego bębna z usytuowanymi promieniowo na ścianie płaszczowej zabierakami, obudowy reaktora, w której bęben o poziomej osi usytuowany jest obrotowo w komorze reakcyjnej, utworzonej w szczelinie pomiędzy nim a ścianką dielektrycznej obudowy, układu elektrod usytuowanego na spodzie komory reakcyjnej w kierunku wzdłużnym równolegle do osi obrotu bębna, przy czym obszar komory reakcyjnej tworzy tam z układem elektrod rejon reakcji, w którym materiał poddawany jest działaniu impulsów wysokiego napięcia, znamienny tym, że bęben (7) o powłoce (7a) dielektrycznej lub cały z materiału dielektrycznego jest dostosowany do obrotów wokół osi (3) obrotu z prędkością 0,5 do 4 obrotów na minutę, rejon reakcji (c) wypełniony jest cieczą reakcyjną, zabieraki (5) są rozmieszczone w równej odległości na obwodzie na zewnętrznej ściance, względnie powłoce (7a) bębna (7), ścianka (12) komory reakcyjnej otacza bezdotykowo, ale w równych odległościach, bęben (7) wraz z zabierakami (5) aż do leżącego powyżej osi 13 obrotu (3) obszaru otwartego, w dolnym obszarze urządzenia zasilającego (13) w produkty, znajduje się krata doprowadzająca (6) umieszczona w rejonie zasilania (a) reaktora elektroporacji i poprzez którą to kratę doprowadzającą (6) przechodzą zabieraki (5) bębna (7), komora reakcyjna składa się z rejonu odgazowania (b), rejonu reakcji (c) utworzonego w szczelinie między bębnem (7) a ś cianką (12) komory reakcyjnej obudowy (11) oraz z rejonu zsypowego (d), przez które to strefy przechodzą sworznie zabieraka (5), zgrabiarka odprowadzająca (14), przez którą przechodzą zabieraki (5) bębna (7) znajduje się w otwartym ku górze obszarze komory reakcyjnej, w rejonie zsypowym (d) od którego odchodzi zsuwnia wyładunkowa (15), usytuowany w kierunku bębna (7) zespół gołych elektrod (1) składa się z co najmniej jednej elektrody (1) w najniższym rejonie ścianki (12) komory reakcyjnej i rozciąga się najwyżej na długość bębna (7) oraz jest on zawsze całkowicie zwilżony przez ciecz reakcyjną, przy czym każdy zespół elektrod (1) podłączony jest poprzez własny wyłącznik do magazynu energii elektrycznej, w dielektrycznej powłoce (7a) metalowego bębna (7) znajdują się grupy otworów (2) skierowane w kierunku do szczeliny albo na bębnie (7) z materiału dielektrycznego, względnie na jego dielektrycznej powłoce znajdują się zespoły uziemionych gołych elektrod (2a) skierowanych ku szczelinie, przy czym leżące na bębnie (7) powierzchnie gołych elektrod (2a) uziemione są poprzez oś (3) bębna (7), przy czym w rejonie reakcji (c) zespoły elektrod (1) podłączone są do wysokiego napięcia o charakterze impulsowym, zaś stromość impulsów jest taka, że natężenie pola elektrycznego w rejonie reakcji (c) osiąga wartość 10 kV/cm w co najwyżej 3 μs, przy czym poziom cieczy reakcyjnej w szczelinie znajduje się poniżej osi obrotu (3) i powyżej najwyżej leżącego zespołu elektrod (1), a głębokość obszaru zanurzenia materiału w cieczy reakcyjnej, to jest rejonu odgazowania (b), osiąga co najmniej szerokość szczeliny.
  2. 2. Reaktor do elektroporacji według zastrz. 1, znamienny tym, że zabieraki (5) umieszczone na bębnie (7) wyposażone są w osłonę dielektryczną lub same wykonane są z materiału dielektrycznego,
    PL 199 833 B1 przy czym charakteryzują się one sztywnością na zginanie, zaś ich odsłonięta powierzchnia odporna jest na ścieranie, pozostając obojętna względem otoczenia.
  3. 3. Reaktor do elektroporacji według zastrz. 2, znamienny tym, że zabieraki (5) umieszczone na bębnie zamocowane są w sposób elastyczny.
  4. 4. Reaktor do elektroporacji według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że urządzenie jest ekranowane elektromagnetycznie za pomocą metalowej osłony.
PL367363A 2001-09-10 2002-08-27 Reaktor do przeprowadzania elektroporacji stosowany do obróbki ciągłej produktów w kawałkach PL199833B1 (pl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10144479A DE10144479C2 (de) 2001-09-10 2001-09-10 Elektroporationsreaktor zur kontinuierlichen Prozessierung von stückigen Produkten
PCT/EP2002/009529 WO2003022080A1 (de) 2001-09-10 2002-08-27 Elektroporationsreaktor zur kontinuierlichen prozessierung von stückigen produkten

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL367363A1 PL367363A1 (pl) 2005-02-21
PL199833B1 true PL199833B1 (pl) 2008-11-28

Family

ID=7698467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL367363A PL199833B1 (pl) 2001-09-10 2002-08-27 Reaktor do przeprowadzania elektroporacji stosowany do obróbki ciągłej produktów w kawałkach

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20050199134A1 (pl)
EP (1) EP1424910B1 (pl)
AT (1) ATE360376T1 (pl)
CA (1) CA2460569C (pl)
DE (2) DE10144479C2 (pl)
ES (1) ES2282466T3 (pl)
HU (1) HU228867B1 (pl)
MD (1) MD3640C2 (pl)
PL (1) PL199833B1 (pl)
RO (1) RO121667B1 (pl)
WO (1) WO2003022080A1 (pl)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2259861B1 (es) * 2003-11-24 2007-10-01 Universidad De Zaragoza Proceso de extraccion de componentes de la uva.
DE102004013762B4 (de) * 2004-03-20 2006-08-03 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Verfahren zur besseren und schonenden Freisetzung wertgebender Inhaltsstoffe aus Weinbeeren und ein daraus gewonnener Most
DE102004025046A1 (de) * 2004-05-18 2005-12-15 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Einrichtung zum Elektroporieren von biologisch pflanzlichem Prozeßgut
DE102004028782B4 (de) * 2004-06-16 2012-03-01 Südzucker Aktiengesellschaft Mannheim/Ochsenfurt Extraktion von Inhaltsstoffen aus Rübenschnitzeln
PL1906772T3 (pl) 2005-05-12 2015-12-31 Estrella Maarud Holding As Obróbka ziemniaka
DE102005062933A1 (de) * 2005-08-24 2007-03-22 Triton Gmbh Verfahren zur Behandlung von eine Zellstruktur aufweisenden Rohstoffen in der fleisch-, fleischnebenprodukte-, fisch- und seafoodverarbeitenden Nahrungsmittelindustrie
DE102006041447A1 (de) * 2006-09-04 2008-03-20 Lorenz Bahlsen Snack-World Holding Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Herstellen von Kartoffelchips
DE102007016927A1 (de) 2007-04-05 2008-10-16 Kern, Martin Verfahren zur reversiblen und irreversiblen elektrophysikalischen Zellporation und die zur Durchführung erforderlichen Porationsreaktoren
DE502007003931D1 (de) * 2007-04-05 2010-07-08 Intersnack Knabber Gebaeck Gmb Verfahren zum Entfernen von acrylamid- und/oder melanoidin-bildenden Zellinhaltsstoffen aus stärkehaltigem pflanzlichen Material, sowie pflanzliches Material mit verringertem Gehalt an Acrylamid und/oder Melanoidinen
DE102007039115A1 (de) 2007-07-24 2009-01-29 Breuer, Birgit Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung organischer und/oder anorganischer Medien
DE102008020429B4 (de) * 2008-04-24 2012-02-02 Südzucker AG Mannheim/Ochsenfurt Verfahren zur Elektroporation von Rübenschnitzeln und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
FR2959399B1 (fr) * 2010-05-03 2012-10-12 Maguin Sas Procede et installation de traitement des tissus vegetaux pour en extraire une substance vegetale, notamment un jus.
DE202010007723U1 (de) * 2010-06-08 2011-09-29 Big Dutchman Pig Equipment Gmbh Flüssigfütterungsanlage mit Aufschlußreaktor
DE202010012478U1 (de) 2010-09-10 2011-12-12 Süd-Chemie AG Vorrichtung zur elektrokinetischen Desintegration der Zellbestandteile wässriger Suspensionen ohne verfahrensbedingte Vorzerkleinerung
DE102010052723B4 (de) 2010-11-25 2013-11-07 Technische Universität Ilmenau Verfahren und Vorrichtung zum Vorbereiten oder Bearbeiten von Prozessgut, insbesondere biologischen Prozesgut
DE102018201498A1 (de) * 2018-01-31 2019-08-01 Elea Vertriebs- Und Vermarktungsgesellschaft Mbh Vorrichtung zur Elektroporation von Lebensmitteln mit einem Schutz gegen Ablagerungen
DE102021107046A1 (de) * 2021-03-22 2022-09-22 Elea Service Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Elektroporation eines biologischen Prozessgutes

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH495772A (de) * 1966-05-24 1970-09-15 Chemolimpex Verfahren und Einrichtung zur Behandlung von flüssigen Stoffen, insbesondere von Lösungen, durch elektrische Felder
SU751387A1 (ru) * 1978-05-15 1980-07-30 Опытный Завод Института Прикладной Физики Ан Молдавской Сср Способ электроплазмолиза растительного сырь
SU786966A1 (ru) * 1979-02-22 1980-12-15 Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдавской Сср Электроплазмолизатор дл растительного сырь
SU843931A1 (ru) * 1979-04-11 1981-07-07 Опытный Завод Института Прикладной Физикиан Молдавской Ccp Электроплазмолизатор дл растительногоСыРь
SU888921A1 (ru) * 1979-09-21 1981-12-15 Министерство Пищевой Промышленности Молдавской Сср Электроплазмолизатор дл растительного сырь
US4723483A (en) 1982-05-26 1988-02-09 Institut Prikladnoi Fiziki Akademii Nauk Moldav-Skoi Ssr Electroplasmolyzer for processing vegetable stock
CH661411A5 (de) * 1982-05-26 1987-07-31 Inst Prikladnoi Fiziki Akademi Elektrische einrichtung zur behandlung von pflanzlichen rohstoffen.
SU1336293A1 (ru) * 1986-03-31 1990-05-15 Институт Прикладной Физики Ан Мсср Электроплазмолизатор дл растительного сырь
WO1988010073A1 (en) * 1987-06-19 1988-12-29 Institut Prikladnoi Fiziki Akademii Nauk Moldavsko Method and device for treatment of vegetable raw material
FR2619489B1 (fr) 1987-08-21 1990-01-12 Inst Prikladnoi Fiziki Akademi Electroplasmolyseur pour le traitement de matieres vegetales
US5186800A (en) 1988-04-18 1993-02-16 Bio-Rad Laboratories, Inc. Electroporation of prokaryotic cells
JPH03504923A (ja) 1989-03-27 1991-10-31 オピトニ ザボド インスティテュタ プリクラドノイ フィジキ アカデミイ ナウク モルダフスコイ エスエスエル 植物性生鮮材料を処理するための電子的原形質分離装置
US5549041A (en) 1995-03-02 1996-08-27 Washington State University Research Foundation Batch mode food treatment using pulsed electric fields
US6331321B1 (en) * 2000-04-25 2001-12-18 John A. Robbins Process and apparatus for reduction of microorganisms in a conductive medium using low voltage pulsed electrical energy

Also Published As

Publication number Publication date
HUP0401095A3 (en) 2005-11-28
EP1424910A1 (de) 2004-06-09
EP1424910B1 (de) 2007-04-25
US20050199134A1 (en) 2005-09-15
PL367363A1 (pl) 2005-02-21
ES2282466T3 (es) 2007-10-16
WO2003022080A1 (de) 2003-03-20
MD3640B2 (ro) 2008-07-31
CA2460569A1 (en) 2003-03-20
HU228867B1 (en) 2013-06-28
MD3640C2 (ro) 2009-02-28
ATE360376T1 (de) 2007-05-15
HUP0401095A2 (hu) 2004-09-28
CA2460569C (en) 2010-05-11
DE10144479A1 (de) 2003-03-27
RO121667B1 (ro) 2008-02-28
DE50210040D1 (de) 2007-06-06
DE10144479C2 (de) 2003-09-04
MD20040079A (en) 2004-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL199833B1 (pl) Reaktor do przeprowadzania elektroporacji stosowany do obróbki ciągłej produktów w kawałkach
CA2459475C (en) Method and reactor for the non-thermal decomposition and pasteurization of organic process materials by electroporation
CA2976964C (en) Method and device for fragmenting and / or weakening of pourable material by means of high-voltage discharges
US10029262B2 (en) Method of fragmenting and/or weakening of material by means of high voltage discharges
US10792670B2 (en) Method and device for fragmenting and/or weakening pourable material by means of high-voltage discharge
JP2011518556A (ja) スライスした甜菜の電気穿孔方法及びこの方法を実施するための装置
CN106132550B (zh) 用于将棒状材料片段化的方法和设备以及设备的应用
EP4334101A1 (de) Verfahren zur recyclingtechnischen aufbereitung eines werkstücks aus galvanisierten kunststoff
CN107457067B (zh) 物品的分解装置
JP5343195B2 (ja) 衝撃波処理方法および処理装置
JPS5930796B2 (ja) スズ含有スクラップから連続的にスズを除去する装置
CA1211411A (en) Electrolytic plating apparatus utilizing barrels with baffles
JP2017104796A (ja) 物品の分解方法及び分解装置
RU2727915C1 (ru) Способ подготовки растительного материала к сушке и устройство для его осуществления
Schultheiss et al. Industrial-scale electroporation of plant material using high repetition rate marx generators
Sumariyah et al. Electrohydrodynamic drying of plant seeds with the shape variation
JP5343196B2 (ja) 衝撃波処理装置
RU2312562C2 (ru) Способ обработки плодоовощной продукции и устройство для его осуществления
JPH0561905B2 (pl)
RU2393921C1 (ru) Электрогидравлическая валковая дробилка
CN218981751U (zh) 一种辣椒切碎与筛分一体装置
RU2759808C1 (ru) Установка на основе саморегулируемых электронагревателей с наномодифицированными эластомерами и тепловыми аккумуляторами для очистки растительного сырья
SU1542529A1 (ru) Устройство дл электротермической обработки кормов
WO2022170367A1 (en) Rotational plasma generator and methods for treating thin-film fluids
RU2407604C1 (ru) Установка для переработки хвостов твердых бытовых отходов