DE894041C

DE894041C - Einrichtung und Verfahren zum Behandeln von Stoffen mit Ultraviolett-Strahlen, insbesondere zum Sterilisieren und Vitaminisieren

Info

Publication number: DE894041C
Application number: DES6056D
Authority: DE
Inventors: Eugen Dr Rer Nat Sauter
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1939-10-03
Filing date: 1939-10-03
Publication date: 1953-10-22

Description

Einrichtung und Verfahren zum Behandeln von Stoffen mit Ultraviolett-Strahlen, insbesondere zum Sterilisieren und Vitaminisieren Für die Ultraviolett-Bestrahlung von Stoffen sind schon eine große Anzahl von Einrichtungen bekanntgeworden, bei denen das zu behandelnde Gut, insbesondere wenn es sich um eine Flüssigkeit handelt, in dünner Schicht über eine Fläche geleitet wird, wobei die Einwirkung der in bekannter Weise erzeugten Ultraviolett-Strahlen unmittelbar erfolgt.
Bei anderen Konstruktionen wird die Flüssigkeit in einem Raum, in dem sich eine Ultraviolett-Strahlenquelle befindet, zerstäubt, um in diesem Zustand der Einwirkung der Ultraviolett-Strahlen besonders stark ausgesetzt zu werden. Einrichtungen dieser Art sind insbes-ldere zur Vitaminisierung von Milch vorgesehen.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, Lebens-und Arzneimittel dadurch zu vitaminisieren, daß man sie Ultraviolett-Strahlen aussetzt, die von einer Strahlungsquelle, die im Brennpunkt eines elliptischen Reflektors angeordnet ist, erzeugt werden und durch eine Öffnung, die in dem anderen Brennpunkt des elliptischen Reflektors liegt, außerhalb dieses Reflektors gelangen, um dort auf das zu behandelnde Gut, das z. B. als Flüssigkeit in dünner Schicht über eine senkrecht stehende gewellte Fläche läuft, einzuwirken. Bei Einrichtungen- der vorgenannten Art müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um das zu behandelnde Gut vor der Einwirkung des bei der Bestrahlung entstehenden Ozons zu schützen.
Die bisher verwendeten Vorrichtungen ermöglichen im allgemeinen die Vitaminisierung von Stoffen durch Ultraviolett-Bestrahlung in aus- reichendem Maße. Sie genügen jedoch nicht, um das Gut auch zu sterilisieren. Bekanntlich liegt das Optimum der Sterili-sations- und Vitaminisierungswirkung der Ultraviolett-Strahlen in ein und demselben Frequenzbereich. Es kann angenommen werden, daß die Vlitaminisierung von Stoffen durch die Anzahl der absorbierten Energiequanten herbeigeführt wird, während bei der Sterilisierung außerdem die Leistungsabsorption von besonderer Bedeutung ist. Eine gleichzeitige Absorption einer größeren Anzahl Energiequanten ist für ein Bakterium sicher von stärker schädigender Wirkung als die Absorption der gleichen Quantenzahl in zeitlich aufeinanderfolgenden Abständen, da im erstgenannten Fall keine ausreichende Zeit zur Verfügung steht, in der ein Ausgleich der durch die Absorption eines Strahlungsquants bedingten Schädigung durch das Bakterium erfolgen könnte. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, die Stoffe zum Zwecke der Sterilisierung mit starken Ultraviolett-Strahlungs-Intensitäten zu behandeln. Um nachteilige Wirkungen dieser Bestrahlung bei Stoffen, insbesondere geschmackliche Meränderungen bei Lebensmitteln wie Milch usw. zu vermeiden, ist es zweckmäßig, die Ultraviolett-Strahlen stoßweise auf das Gut einwirken zu lassen. Man hat zwar schon vorgeschlagen, Stoffe durch stoßweise Energieeinwirkung zu behandeln, doch handelt es sich dabei um die Entwesung verschiedener Güter durch die Einwirkung elektrischer Hochfrequenz. Für die Vitaminisierung und Sterilisierung von Stoffen, insbesondere von Flüssigkeiten sind Maßnahmen dieser Art jedoch nicht geeignet.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Behandeln von Stoffen mit Ultraviolett-Strahlen, insbesondere zum Vitaminisieren und Sterilisieren, und hat den Zweck, sowohl die Vitaminisierung als auch die Sterilisierung gleichzeitig bzw. in ganz kurzen Abständen während eines Behandlungsprozesses durchzuführen.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß die ge-&amte von jeder einzelnen Lampe ausgesandte Strahlung jeweils auf eine einzige Stelle, in der sich das zu behandelnde Gut befindet, konzentriert wird und damit eine besonders intensive Wirkung hervorruft.
Die Erfindung besteht in einer Einrichtung, bei der in einem Ringreflektor mit elliptischem Querschnitt eine kreisförmige Strahlungsquelle angeordnet ist, derart, daß die Strahlungsquelle auf der Kreislinie der äußeren Brennpunkte liegt, während der zu behandelnde Stoff im inneren Reflektorbrennpunkt oder in dessen Nähe angeordnet ist. Als Strahlungsquelle dient eine Ultraviolettlampe, die zweckmäßig aus einem kreisförmig ausgebildeten Rohr besteht.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen und in schematischer Form dargestellt.
So zeigt die Fig. I einen Ringreflektor mit Ultraviolettlampe im Querschnitt. Die eigentliche Refiektoreinrichtung ist- in dieser Figur mit dem Bezugszeichen I und die kreisförmige, aus einem Quarzrohr bestehende Ultraviolettlampe mit 2 bezeichnet. Die Elektroden für die Strahlungsquelle tragen die Bezugs zeichen 3 und 4 und sind durch geeignete Dlurchführungeng und 6 von dem Reflektor isoliert. Von den Elektroden sind für jede Lampe 2 vorgesehen. D'ie so ausgebildete Lampe besteht an sich aus zwei parallel geschalteten Ultraviolett-Strahlungsquellen, die jedoch nur zwei Elektroden aufweisen. Während die Strahlungsquelle 2 sich in dem einen Brennkreis des Ringreflektors befindet, weist die Einrichtung an der Stelle des anderen Brennkreises oder in dessen Nähe eine Bohrung 7 auf; an dieser Stelle wird das zu behandelnde Gut in geeigneter Weise der Einwirkung der Ultraviolett-Strahlen ausgesetzt.
Die Fig. 2 zeigt die Einrichtung gemäß Fig. I im Schnitt A-A'. Aus der Darstellung in der Fig. 2 geht die elliptische Ausbildung des Quer schnittes des Ringreflektors I deutlich hervor. Die Elektroden 3 und 4 der Strahlungsquelle 2 führen zu der in der äußeren Brennlinie des Ringreflektors angeordneten Strahlungsquelle 2. In dem inneren Brennpunkt der Einrichtung ist ein zweckmäßigerweise aus Quarz bestehendes Rohr 8 angeordnet, durch welches das zu behandelnde Gut geführt wird.
Das Gut kommt auf diesem Wege beim Eintritt durch die Öffnung 7 in den Strahlungsbereich der Ultraviolettlampe und ist im inneren Brennpunkt 7' des Reflektors einer ganz besonders intensiven Einwirkung der Strahlung ausgesetzt.
In der Fig. 3 sind mehrere dieser Einrichtungen hintereinander auf einer gemeinsamen Leitung 8 angeordnet. Die einzelnen Teile dieser Einrichtung weisen die gleichen Bezugszeichen wie die entsprechenden Teile der Vorrichtung gemäß den Fig. I und 2 auf. Das zu behandelnde Gut, z. B. die zu bestrahlende Flüssigkeit, wie Milch usw;, wird durch das Quarzrohr 8 in Pfeilrichtung geleitet und gelangt so nacheinander in den Wirkungsbereich der Einrichtungen I" und Ittt. Iri jeder dieser Vorrichtungen erfolgt, insbesondere wenn die Flüssigkeit in den inneren Brennpunkt des Ringreflektors gelangt, eine intensive Bestrahlung, die bei Anordnung mehrerer Bestrahlungseinrichtungen hintereinander auf das Gut eine stoßweise Wirkung ausübt, wodurch eine weitgehende Sterilisation des zu behandelnden Stoffes eintritt. Nebenher läuft durch die Einwirkung der gleichen Ultraviolett-Strahlen die -Vitaminisierung des Gutes. Die Behandlung kann also leicht so geregelt werden, daß in jeder ,der 'Vorrichtungen eine ausreichende Vitaminisierung und Sterilisierung des zu behandelnden Stoffes erfolgt. Es ist aber auch möglich, den einen oder den anderen Vorgang abwechselnd während der Durchführung des Gutes durch die Leitung 8 in den Behandlu,ngsbereich der Vorrichtungen vorherrschen zu lassen. Im allgemeinen wird in der Einrichtung nach, Fig. 3 im Behandlungsbereich der Reflektoren I', 1" und 1"' eine bevorzugte Sterilisierung des in der Rohrleitung 8 fließenden Gutes stattfinden.
Da die Eindringtiefe der Ultraviolett-Strahlen insbesondere in nichtdurchsichtige Flüssigkeiten vergleichsweise sehr gering ist, ist es zweckmäßig, das Rohr 8 doppelwandig auszubilden, wie es in der Fig. 4 dargestellt ist. Zwischen der äußeren Wandung g und der inneren Wandung 10 fließt das zu behandelnde Gut, wobei der Zwischenraum I I zwischen den beiden Wandungen so bemessen ist, daß die Schichtdicke des Gutes ungefähr der Eindringtiefe der Strahlung entspricht. Der innere Hohlraum 12 des Rohres kann für eine eventuelle Kühlung oder Vorbehandlung des Gutes ausgenutzt werden. In letzterem Fall wird man das Rohr in der der Fig. 4 a entsprechenden Weise ausbilden.
In das Rohr 8 kann an geeigneten Stellen eine zusätzliche Strahlungsquelle 13 angeordnet werden, die eine geringere Strahlungsintensität als die Ringreflektoreinrichtung aufweist und insbesondere die Vitaminisierung des zu behandelnden Gutes herbeiführt. Die Strahlungseinrichtung I3 weist dann gemäß Fig. 5 zweckmäßig eine langgestreckte Form auf und ist durch die Elektroden 3' und 4' mit einer entsprechenden Energiequelle verbunden. Bei der Behandlung einer Flüssigkeit in der Einrichtung nach Fig. 5 tritt also beim Eintritt der Flüssigkeit in den zwischen der Strahlungsquelle I3 und dem Rohr 8 vorhandenen Zwischenraum bereits eine die Vitaminisierung fördernde Ultraviolett-Bestrahlung ein, die sich auf die ganze Länge der Strahlungsquelle 13 erstreckt, während beim Eintritt der Flüssigkeit in die Behandlungsräume der Ringreflektoren I' und 1" eine stoßweise Einwirkung der Strahlung zum Zweck der Sterilisierung erfolgt, die sich je nach der Anzahl der angeordneten Ringreflektroden wiederholt und bis zu einer restlosen Entkeimung durchgeführt werden kann.
Die Strahlungseinrichtung für die V'itaminisierung kann aber auch außerhalb des Rohres 8 angeordnet sein, wie die Einrichtung nach der Fig. 6 im Aufriß zeigt. Die Ultraviolettlampen 14 und 15 für die Mitamimsierung sind bei dieser Einrichtung zwischen den Ringreflektroden I' und I", und zwar als rohrförmige Lampen langgestreckt angeordnet.
Die Bestrahlung des Gutes mit diesen Lampen erfolgt also ebenfalls zwischen der jeweiligen stoßweisen Einwirkung der Ultraviolett-Strahlen in jedem der Ringreflektoren. Der elektrische Anschluß der Lampen 14 und 15 erfolgt durch die Zuführungen I6, I7 bzw. I8 und 19. Diese Lampen 14 und I5 sind ihrerseits in Behältern 20 und 21 untergebracht, die in ihrer Form ungefähr den Ringreflektoren I bis I"' der Fig. I bis 5 entsprechen, d. h. ungefähr den gleichen Querschnitt wie diese aufweisen, jedoch in ihrer Anordnung gegenüber diesen um etwa go0 versetzt sind. Durch die Anordnung dieser Reflektoren 20 und 21 zwischen den, Ringreflektoren 1', I" usw. wird eine fast kontinuierliche Ultraviolett-Bestrahlung des Gutes herbeigeführt, wobei die Vitaminisierungsbestrahlung durch die Lampen 14 und I5 noch durch eine weitere in das Leitung rohr 8 für das zu behandelnde Gut eingebaute Strahlungsquelle I2, ähnlich wie in Fig. 5 gezeigt, verstärkt bzw. deren Kontinuität vergrößert werden kann.
Die Anordnung der Vitaminisierungsreflektoren 20 und 2I kann in der in der Fig. 7 gezeigten Weise, die eine Seitenansicht der in der Fig. 6 gezeigten Vorrichtung im Schnitt B-B' darstellt, geschehen.
Die Bezugszeichen der einzelnen Teile in den Fig. 6 und 7 entsprechen einander. Bei dieser Einrichtung sind zwei Vitaminisierungsreflektoren 20 und 21 vorhanden, die einander gegenüberliegen. Es steht nicht im Wege, mehrere dieser Reflektoren anzuordnen und die Einrichtung z. B. sternförmig auszubilden.
Selbstverständlich ist es möglich, an Stelle der im Querschnitt ellipsenförmig ausgebildeten Vitaminisierungsreflektoren auch andere Reflektoren, z. B. mit zylindrischem Querschnitt, anzuordnen oder die Strahlungsquellen in unmittelbarer Nähe des Rohres 8 frei anzubringen oder sie gemeinsam z. B. mit einem ringförmigen Reflektor zu umgeben.
Auch können die in den Fig. 6 und 7 gezeigten Zyl inderreflektoren gegebenenfalls für sich allein verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Einrichtung zum Behandeln von Stoffen mit Ultraviolett-Strahlen, insbesondere zum Sterilisieren und Mitaminisieren, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Ringreflektor mit elliptischem Querschnitt eine kreisförmige Strahlungsquelle angeordnet ist, derart, daß die Strahlungsquelle auf der Kreislinie der äußeren Brennpunkte des Reflektors liegt, während der zu behandelnde Stoff im inneren Reflektorbrennkreis oder in dessen Nähe angeordnet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme und Weiterleitung des zu behandelnden Stoffes ein Rohr verwendet wird, das durch den inneren Brennkreis oder Brennpunkt des Reflektors hindurchführt.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr doppelwandig ausgebildet ist, wobei der Mantelraum des Rohres, durch welchen das zu behandelnde Gut fließt, so bemessen ist, daß die Schichtdicke des Gutes ungefähr gleich der Eindringtiefe der Ultraviolett-Strahlen ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Rohres zur Aufnahme eines Kühlmittels dient.
5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Mantel- als auch der Innenraum des Rohres zur Aufnahme der zu behandelnden Flüssigkeit dient, wobei die Flüssigkeit diese beiden Räume nacheinander durchströmt.
6. Einrichtung nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem die zu behandelnde Flüssigkeit führenden Rohr ein oder mehrere Strahlungsquellen für Ultraviolett-Strahlen angeordnet sind.
7. Einrichtung nach den Ansprüchen I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ring- reflektoren mit elliptischem Querschnitt nacheinander um die gemeinsame Leitung für das zu behandelnde Gut angeordnet sind.
8. Einrichtung nach den Ansprüchen I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ringreflektoren mit kreisförmigen Strahlungsquellen ein oder mehrere Zylinderreflektoren mit elliptischem oder ähnlichem Querschnitt angeordnet sind, die in der äußeren Trennlinie zweckmäßigerweise gerade ausgebildete Strahlungsquellen aufweisen und gegenüber den Ringreflektoren um 900 versetzt sind, mit denen sie die gleiche, durch den inneren Brennpunkt gehende Achse haben.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ringreflektoren mit kreisförmigen- Strahlungsquellen mehrere Reflektoren sternförmig angeordnet sind.
10. Herfahren zum Behandeln von Stoffen mit Ultraviolett-Strahlen, insbesondere unter Verwendung der Einrichtungen gemäß den Ansprüchen I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung des zu behandelnden Gutes mittels Ultraviolett-Strahlen in hintereinander angeordneten Reflektoren stoß weise und mit großer Intensität erfolgt.

II. Verfahren nach Anspruch I0, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den stoßweisen Einwirkungen der Ultraviolett-Strahlen in Abständen und/oder kontinuierlich eine Bestrahlung geringerer Intensität zur Vitaminisierung des zu behandelnden Stoffes vorgenommen wird.