DE2408754A1 - Removing bacteria from fluids, esp. milk, fruit juices - by centrifuging with combined acceleration and cavitation to disrupt cell membranes - Google Patents
Removing bacteria from fluids, esp. milk, fruit juices - by centrifuging with combined acceleration and cavitation to disrupt cell membranesInfo
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Abstract
Description
Vorrichtung zum Entkeimen von Flüssigkeiten Derzeit werden Flüssigkeiten wie Milch, Fruchtsäfte od, dergl. in erster Linie durch Pasteurisation und Sterilisation entkeimt, Pasteurisierte Milch ist jedoch selbst bei kühler Lagerung nur einige Tage haltbar, wobei edoch recht bald durch psychrophyte Bakterien verursachte Geschmacksfehler auftreten. Bei der Pasteurisierung erfolgt bestendalls nur eine Keimreduktion bos 99.8%. Device for sterilizing liquids Liquids are currently being used such as milk, fruit juices or the like, primarily by pasteurization and sterilization sterilized, but pasteurized milk is only a few, even when stored in a cool place Shelf life for days, but soon tasted flaws caused by psychrophyte bacteria appear. In the case of pasteurization, there is only a germ reduction bos at best 99.8%.
Bei der längere Zeit haltbaren und unter normalen Bedingungen transprotfähigen Sterilmilch ist der Nährwert vermindert und der natürliche Charakter der Milch durch Zerstörung von Geschmacks-und Duftstoffen verändert. Die Sterilisierung bewirtk je nach dem angewanten Verfahren mehr oder weniger eine Abnahme des Biologischen Wertes, eine erhebliche Zerstörung der Vitamine, sowie einen intensiven Koch-bezw. Caramelgeschmack.It is durable for a long time and can be transported under normal conditions The nutritional value of sterile milk is reduced and the natural character of the milk is reduced Destruction of flavors and fragrances changed. The sterilization takes place Depending on the method used, there is more or less a decrease in the biological value Value, a considerable destruction of the vitamins, as well as an intensive cooking respectively. Caramel flavor.
Es wir derzeit auch ein als Bekterienzentrifugation bekannt gewordenes Verfahren angewendet, bei welchem die Milch mit einer Beschleunigung von 10.000 g und mehr zentrifugiert wird, wodurch die Bakterien, insbesondere Bacillensporen sedimentieren (USA-Patentschrift Nr.It is currently also known as bacterial centrifugation Method used in which the milk with an acceleration of 10,000 g and more is centrifuged, causing the bacteria, especially bacilli spores sediment (U.S. Patent No.
3.217 982).3,217 982).
Bei diesem Bakterienzentrifugieren müssen jedoch wirtschaftlich nicht tragbare Eiweiss-und Fettverluste in Kauf genommen werden, die in den Zentrifugenschlamm übergehen. Ausserdem kann bei der baktofugierten Milch auf zusätzlich Hitzepasteurisierung nicht verzichtet werden, da sie noch patogene Keime enthält.In this bacterial centrifugation, however, do not have to be economically viable Portable protein and fat losses are accepted in the centrifuge sludge pass over. Bactofugated milk can also be pasteurized with heat not be waived because it still contains pathogenic germs.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit welcher ohne Hitzeanwendung und ohne Zerstörung von Vitaminen, Geschmacks-und Duftstoffen und anderen wesentlichen Substanzen Flüssigkeiten wie Milch, Fruchtsäfte In der E#ntkeimungszentrifuge wiederholen sich diese "Implosionsstösse" Düsenring zu Düsenring bis zum Austritt der Flüssigkeit in die Auffangvorrichtung.The object of the invention is to create a device with which without applying heat and without destroying vitamins, flavors and fragrances and other essential liquids like milk, fruit juices In the germination centrifuge repeats these "implosion shocks" nozzle ring Nozzle ring until the liquid emerges into the collecting device.
J)ie an sich schon vielgestaltigen Schwingungen innerhalb der Zelle und der umgebenden Flüssigkeit sind nach kurzer Laufstrecke nicht mehr in Phase. Es kommt zu entsprechenden Zerrungen im Molekularnetz der Zellbestandteile, die es an schwachen Stellen aufreissen. Die Moleküle verlieren mit diesen Bindungen ihre spezifischen Strukturen. Die normale Stoffwechseltätigkeit, das Wachstum und die Vermehrungsfähigkeit werden aufgehoben.J) he already varied vibrations within the cell and the surrounding liquid are no longer in phase after a short walk. Corresponding strains occur in the molecular network of the cell components, which tear it open at weak points. With these bonds, the molecules lose bonds their specific structures. The normal metabolic activity, growth and the ability to multiply are abolished.
Proteine ~ bilden den Hauptbestandteil der Makromoleküle.Proteins ~ make up the main component of macromolecules.
Diese werden durch ihre verschiedenen Molekulargewichte in der erfindungsgemässen Entkeimungszentrifuge enormen Zerrungen unterworfen. In der Entkeimungszentrifuge entsteht beim Durchströmen der zu entkeimenden Flüssigkeit auf Grund der Reibung an den Düsenspalträndern eine hohe elektrostatische Aufladung. Diese Aufladung bewirkt, unterstützt durch die hohen Beschleunigungskräfte der Zentrifuge eine Trennung der Kationen und Anionen. Dadurch entstehen innerhalb der Zelle weitere starke Zerrungen des Gefüges.These are due to their different molecular weights in the invention Disinfecting centrifuge subjected to enormous strains. In the sterilizing centrifuge occurs when the liquid to be sterilized flows through due to friction a high electrostatic charge at the nozzle split edges. This charge causes supported by the high acceleration forces of the centrifuge a separation of the Cations and anions. This causes further severe strains within the cell of the structure.
Dieser Vorgang kann noch durch Anlegen einer Spannung, etwa von 70V, gesteigert werden.This process can still be carried out by applying a voltage of about 70V, can be increased.
Durch die erfindungsgemässe Entkeimungszentrifuge kann Milch in einem Arbeitsgang sowohl entkeimt als auch homogenisiert werden.The sterilizing centrifuge according to the invention can milk in one Operation can be both sterilized and homogenized.
Die durch das erfindungsgemässe Verfahren behandelte Milch ist biologisch und geschmacklich Frischmilch mit einer Lager-und Transportfähigkeit, die der Sterilmilch mindestens ebenbürtig ist.The milk treated by the method according to the invention is biological and fresh milk with a flavor that can be stored and transported similarly to sterile milk is at least equal.
Es wird nun ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in welcher eine schematische, nicht massgetreue Schnittansicht einer erfindungsgemässen Entlieimungszentrifuge dargestellt ist.An embodiment will now be made with reference to the drawing described, in which a schematic, not true-to-scale sectional view of a according to the invention is shown deburring centrifuge.
Arzneiniittellösungen o. dergl. auf mechanischem Wege entkeimt werden.Medicinal solutions or the like are sterilized mechanically.
Dies wird ausgehend von einer Vorrichtung zum Entkeimen von Flüssigkeiten, insb. Milch, Fruchtsäften o. dergl. wobei die Flüssigkeit mehrfach grossen Beschleunigungsändernngen unterworfen wird indem die Flüssigkeit mit hoher, vorzugsweise zunehmender Geschwindigkeit durch ein Leitungssystem mit stossweise sich ändernden Durchlassquerschnitten geführt wird, gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass eine Zentrifuge mit mindestens einem Auf fanggerät angeordneten, um ihre Achse rotierende Scheibe vorgesehen ist, innerhalb welcher ein von einem in Scheibenachsennähe liegenden Zuführbereich zum Scheibenrand verlaufender Durchlass von abwechselnd zu-und abnehmendem Querschnitt angeordnet ist.This is based on a device for disinfecting liquids, in particular milk, fruit juices or the like, with the liquid changing in acceleration several times is subjected by the liquid at high, preferably increasing speed through a pipe system with intermittently changing passage cross-sections is achieved according to the invention in that a centrifuge with at least a disc arranged on a fall arrester and rotating about its axis is provided, within which a feed area to the Passage running through the edge of the pane and alternately increasing and decreasing cross-section is arranged.
Die mechanische Inaktivierung der Bakterien wird in der erfindungsgemässen Vorrichtung in erster Linie durch das Zusammenwirken von Beschleunigungskraft, Kavitation und Zerrungen im Gerüst der Zellmembrane erreicht. Die zu entkeimende Flüssigkeit wird enormen Beschleunigungen und Verzögerungen und damit mechanischen Wechselbeanspruchungen ausgesetzt.The mechanical inactivation of the bacteria is in the inventive Device primarily through the interaction of acceleration force, cavitation and strains in the framework of the cell membrane are achieved. The liquid to be sterilized there will be enormous accelerations and decelerations and thus mechanical alternating loads exposed.
Die Flüssigkeit gelangt aus dem Süsenspalt kommend in einen Raum niedrigen Druckes und geringerer Geschwindigkeit. An Stelle grosse#Geschwindigkeit ist die Druckenergie niedriger als an denen mit langsameren Durchfluss. Die so entstandene Differenz der Druckenergie, die nach der Bernoullischen Gleichung mit den Geschwindigkeitsenergien eine konstante Summe bildet, ist die Ursache für Strukturänderungen in den Proteinmolekülen der Zellen. Beim Ansteigen des Druckes, infolge der Verlangsamung, kondensieren die Bläschen der Milch, die Flüssigkeitshohlräume stürzen plötzlich miü unelastischen Schlägen in sich zusammen. Dabei werden Kräfte frei, die in der Grössenordnung 104 - 106 atü liegen. Lord Rayleigh ermittelt für eine Wasserdampfblase, die während des Kondensationsvorganges auf ein Zwanstigstel ihres Durchmessers zusammenstfürzts einen Druckstoss von 10.300 atü.The liquid comes from the sweetness gap in a room lower Pressure and slower speed. Instead of high # speed is the Pressure energy lower than those with slower flow. The resulting Difference in the pressure energy, which according to Bernoulli's equation with the velocity energies forms a constant sum is the cause of structural changes in the protein molecules of cells. When the pressure rises, as a result of the slowing down, condense the vesicles of the milk, the fluid cavities suddenly plunge into inelastic ones Beats together. This releases forces that are in the order of magnitude of 104 - 106 atmospheres. Lord Rayleigh detected a water vapor bubble that appeared during of the condensation process together to one twentieth of its diameter a pressure surge of 10,300 atm.
Die Entlceimungszentrifuge gemäss der Zeichnung besteht aus zwei übereinander angeordneten, eine Scheibe 1 bildenden Tellern 3 und 4. Die Scheiben befinden sich innerhalb eines durch das Bezugszeichen 7 angedeuteten Auffangbehälters. Die Teller 3 und 4 sind um einen einen Düsenspalt bildenden Abstand voreinander getrennt. In jedem Teller 3 und 4 sind an den gegenüberliegenden Seiten mehrere im radialen Abstand angeordnete Nuten 8 bezw. 9 vorgesehen, welche die kammerartigen Erweiterungen 10 des Düsenspaltes 5 darsteilen. Die Erweiterungen 10 gehen in den Düsenspalt 5 Keilförmig über. Mit dem oberen Teller 3 der Scheibe 1 ist ein Einfüllstutzen 2 verbunden, durch welchen die Milch der Zentrifuge zugeführt wird. Die Scheibe 1 wird durch eine Welle 11 in Drehung versetzt.The de-icing centrifuge according to the drawing consists of two one above the other arranged, a disk 1 forming plates 3 and 4. The disks are within a collecting container indicated by the reference number 7. The plates 3 and 4 are separated from one another by a distance forming a nozzle gap. In each plate 3 and 4 are several on the opposite sides at a radial distance arranged grooves 8 respectively. 9 provided, which the chamber-like extensions 10 of the nozzle gap 5. The extensions 10 go into the nozzle gap 5 in a wedge shape above. A filler neck 2 is connected to the upper plate 3 of the disc 1, through which the milk is fed to the centrifuge. The disc 1 is through a shaft 11 is set in rotation.
Bei einer praktischen Ausfüllrungsform einer Zentrifuge gemäss der Zeichnung beträgt der Scheibendurchmesser 600 mm und die Drehzahl bis zu 20.000 U/min. Die Scheibe hat eine Umfangsgeschwindigkeit bis zu 6 28 m/sec und die Milch wurde bis 132.600 g beschleunigt. Der Düsenspalt hat bei dieser Ausführungsform eine Weite von 0,5 mm und die Höhe der kammerartigen Erweiterung, von denen 20 hintereinander in radialer Richtung angeordnet sind, beträgt 12 mm. Der Durchsatz beträgt bei 10.000 U/min 30.000 1 per Stunde.In a practical form of filling a centrifuge according to Drawing is the disk diameter 600 mm and the speed up to 20,000 RPM The disc has a peripheral speed of up to 6 28 m / sec and the milk was accelerated to 132,600 g. In this embodiment, the nozzle gap has a width of 0.5 mm and the height of the chamber-like enlargement, of which 20 in a row are arranged in the radial direction is 12 mm. The throughput is 10,000 Rpm 30,000 1 per hour.
Die günstige Umdrehungszahl, Düsenweite und die Höhe, Länge und Anzahl der kammerartigen Erweiterungen müssen für jede Ausführungsform und entsprechend der zu entkeimenden Flüssigkeit durch empirische Reihenversuche ermittelt werden. Vorzugsweise soll die Düsenweite zwischen 0,l und 1 mm liegen, und die kammerartigen Erweiterungen, von denen vorzugsweise mindestens 5 vorgesehen sein sollen, besitzen normalerweise eine Höhe zwischen 5 und 20 mm. Die Umfangsgeschwindigkeit der Zentrifugenscheibe liegt vorzugsweise zwischen 200 und 800 m/sec.The favorable number of revolutions, nozzle width and the height, length and number the chamber-like extensions must be for each embodiment and accordingly of the liquid to be sterilized can be determined by empirical series tests. The nozzle width should preferably be between 0.1 and 1 mm, and the chamber-like ones Have extensions, of which at least 5 should preferably be provided usually a height between 5 and 20 mm. The peripheral speed of the centrifuge disk is preferably between 200 and 800 m / sec.
Claims (7)
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