RU2316989C2 - Method for antimicrobial treatment of liquid and apparatus for performing the same - Google Patents
Method for antimicrobial treatment of liquid and apparatus for performing the same Download PDFInfo
- Publication number
- RU2316989C2 RU2316989C2 RU2006100231/13A RU2006100231A RU2316989C2 RU 2316989 C2 RU2316989 C2 RU 2316989C2 RU 2006100231/13 A RU2006100231/13 A RU 2006100231/13A RU 2006100231 A RU2006100231 A RU 2006100231A RU 2316989 C2 RU2316989 C2 RU 2316989C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- milk
- series
- electrodes
- electrode
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 19
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 4
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 abstract description 25
- 239000008267 milk Substances 0.000 abstract description 25
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 abstract description 25
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 3
- 238000011169 microbiological contamination Methods 0.000 abstract description 3
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 abstract 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 25
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 16
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 11
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000010840 domestic wastewater Substances 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000009297 electrocoagulation Methods 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 description 2
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 241000192041 Micrococcus Species 0.000 description 1
- 102000014171 Milk Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010011756 Milk Proteins Proteins 0.000 description 1
- 241000607142 Salmonella Species 0.000 description 1
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 1
- 239000013060 biological fluid Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 235000020247 cow milk Nutrition 0.000 description 1
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000002458 infectious effect Effects 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 235000021239 milk protein Nutrition 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000009928 pasteurization Methods 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000009331 sowing Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 235000014101 wine Nutrition 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Food Preservation Except Freezing, Refrigeration, And Drying (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу увеличения сроков хранения пищевых жидкостей (в частности, молока), а также снижения микробиологической загрязненности при сбросе бытовых стоков в открытые водоемы.The invention relates to a method for increasing the shelf life of food liquids (in particular milk), as well as reducing microbiological contamination during the discharge of domestic wastewater into open water.
Для увеличения сроков хранения пищевых жидкостей, а также при сбросе бытовых стоков требуется снизить содержание микроорганизмов в жидкости в 103-104 раз. Имеется несколько способов антимикробной обработки в жидкостях - электромагнитными полями постоянного [1], переменного [2] и импульсного тока [3].To increase the shelf life of food liquids, as well as the discharge of domestic wastewater, it is necessary to reduce the content of microorganisms in the liquid by 10 3 -10 4 times. There are several methods of antimicrobial treatment in liquids - electromagnetic fields of direct [1], alternating [2] and pulsed current [3].
Известно устройство для очистки жидкости электрокоагуляцией [4], содержащее корпус, снабженный съемной крышкой, в котором размещен набор установленных друг над другом рабочих электродов, выполненных в форме дисков с центральными отверстиями, патрубки подачи и отвода жидкости, а также средство подвода электрического тока, размещенные вне корпуса. В таком устройстве электрообработка жидкости осуществляется в пространстве между электродами в режиме интенсивного перемешивания, причем очистка осуществляется как за счет протекания постоянного электрического тока, так и с участием продуктов анодного растворения материала электродов. Электрокоагуляция молока заключается в создании в молочной среде кислотности на уровне значений рН, при которых белковая масса молока коагулирует. Активность ионов водорода изменяется в процессе индуцирования в жидкой молочной среде вторичных короткозамкнутых электротоков с помощью пластинчатого зигзагообразного индуктора, соединенного с источником переменного тока. Это устройство позволяет ускорить процесс получения молочно-белковой массы за счет создания в молочной жидкой среде вторичных короткозамкнутых токов.A device for cleaning a liquid by electrocoagulation [4], comprising a housing provided with a removable cover, which houses a set of working electrodes mounted on top of each other, made in the form of disks with central holes, fluid supply and discharge pipes, and electric current supply means outside the enclosure. In such a device, the electric treatment of the liquid is carried out in the space between the electrodes in the intensive mixing mode, and the cleaning is carried out both due to the flow of direct electric current, and with the participation of the products of the anodic dissolution of the electrode material. Electrocoagulation of milk consists in creating acidity in the milk environment at the level of pH values at which the protein mass of milk coagulates. The activity of hydrogen ions changes during the induction of secondary short-circuited electric currents in a liquid milk medium using a plate-shaped zigzag inductor connected to an alternating current source. This device allows you to speed up the process of obtaining milk protein mass due to the creation of secondary short-circuited currents in the milk liquid medium.
Недостатком такого устройства является то, что жидкость после электрообработки загрязняется продуктами анодного растворения материалов анодов, что нежелательно при обработке пищевых продуктов. Кроме того, данная конструкция сложна в обслуживании, что затрудняет ее техническую эксплуатацию при обработке молока, поскольку в этом случае требуется ежедневная санитарно-гигиеническая обработка всех деталей.The disadvantage of this device is that the liquid after electrical treatment is contaminated with the products of the anodic dissolution of the materials of the anodes, which is undesirable in the processing of food products. In addition, this design is difficult to maintain, which complicates its technical operation in the processing of milk, since in this case requires daily sanitary treatment of all parts.
Известен прототип - способ обработки жидкостей и текучих продуктов [3], которые служат питательной средой для микроорганизмов (биологических жидкостей), в том числе молока, вин, соков, сточных вод, а также медицинских и косметических препаратов, содержащих микроорганизмы, импульсами электромагнитного поля, длительность каждого из которых менее 10-7 с, с амплитудой напряженности электрического поля в жидкости более 107 В/м совместно с обработкой излучением искрового разряда.A known prototype is a method of processing liquids and fluid products [3], which serve as a nutrient medium for microorganisms (biological fluids), including milk, wine, juices, wastewater, as well as medical and cosmetic preparations containing microorganisms, by electromagnetic field pulses, the duration of each of which is less than 10 -7 s, with the amplitude of the electric field in the liquid exceeding 10 7 V / m together with the processing of spark discharge radiation.
Устройство для реализации этого способа содержит генератор высоковольтных импульсов с коммутатором, систему полеобразования, включающую рабочую камеру, систему контроля и регулирования параметров обработки, систему подачи и отвода обрабатываемой жидкости, искровой разрядник. Разрядник совмещен с коммутатором генератора высоковольтных импульсов. Имеется, по крайней мере, одна проточная кювета. Она размещена в зоне действия излучения от искрового разрядника. Часть кюветы, обращенная в сторону искрового разрядника, выполнена из материала, прозрачного для излучения искрового разряда. Изобретение позволяет повысить эффективность инактивации микроорганизмов совместным воздействием электрического поля высокой напряженности и излучения искрового разряда и увеличить сроки хранения обработанной жидкости при неизменности ее органолептических свойств, биологической ценности и затрат энергии.A device for implementing this method comprises a high-voltage pulse generator with a switch, a field-forming system including a working chamber, a system for monitoring and controlling processing parameters, a system for supplying and discharging the processed liquid, and a spark gap. The arrester is combined with a switch of a high-voltage pulse generator. There is at least one flow cell. It is located in the area of radiation from the spark gap. Part of the cuvette facing the spark gap is made of a material transparent to the radiation of the spark discharge. EFFECT: invention makes it possible to increase the efficiency of inactivation of microorganisms by the combined action of an electric field of high intensity and spark discharge radiation and to increase the shelf life of the treated liquid while its organoleptic properties, biological value and energy consumption are unchanged.
Недостатком способа является большая длительность импульсов, что приводит к существенному нагреву молока при обработке, что приводит к изменению его потребительских свойств. Недостаток устройства для реализации способа состоит в использовании генератора высоковольтных импульсов с коммутатором - разрядником - излучение искрового разряда которого используется. Это приводит к тому, что данный генератор имеет ограниченный ресурс и частоту работы. Еще один недостаток устройства заключается в том, что проточная кювета имеет плоскопараллельную конструкцию, что приводит к наличию большой площади контакта обрабатываемой жидкости с изолятором. При этом изолятор, как и жидкость, облучается через окно, прозрачное для излучения искрового разряда. Воздействие этого излучения приводит к падению электрической прочности изолятора и уменьшению его ресурса.The disadvantage of this method is the long pulse duration, which leads to a significant heating of the milk during processing, which leads to a change in its consumer properties. The disadvantage of a device for implementing the method is the use of a high-voltage pulse generator with a switch - a spark gap - the spark discharge of which is used. This leads to the fact that this generator has a limited resource and frequency of operation. Another disadvantage of the device is that the flow cell has a plane-parallel design, which leads to the presence of a large contact area of the treated fluid with the insulator. In this case, the insulator, like liquid, is irradiated through a window transparent to the radiation of a spark discharge. The impact of this radiation leads to a decrease in the dielectric strength of the insulator and a decrease in its life.
Изобретение решает задачу уменьшения микробиологической загрязненности, что позволяет либо увеличить сроки хранения пищевых жидкостей (например, молока), сохраняя неизменными их органолептические свойства, биологическую ценность, либо обеспечить безопасный сброс бытовых стоков в открытые водоемы при уменьшении затрат энергии на обработку.The invention solves the problem of reducing microbiological contamination, which allows either to increase the shelf life of food liquids (e.g. milk), keeping their organoleptic properties, biological value unchanged, or to ensure the safe discharge of domestic wastewater into open water while reducing energy costs for processing.
Указанный технический результат достигается посредством антимикробной обработки жидкости. Способ этой антимикробной обработки состоит в том, что жидкость в потоке в коаксиальной геометрии электродов обрабатывается серией высоковольтных импульсов, длительностью менее 20 нс, создающих амплитуду напряженности электрического поля не менее 6·106 В/м. Возникающее при обработке в жидкости электрическое поле с высокой скоростью нарастания приводит к разрушению (электрическому пробою) жизненно важных частей микроорганизмов (мембран), что приводит к гибели этих микроорганизмов [6]. Процесс разрушения происходит на фронте импульса, поэтому уменьшение длительности импульса позволяет уменьшить энергозатраты на процесс обработки и тем самым уменьшить нагрев жидкости. Для исключения образования пузырьков в жидкости она должна подаваться на обработку под повышенным давлением, одновременно это давление обеспечивает протекание обрабатываемой жидкости через систему электродов и задает скорость ее подачи и отвода.The specified technical result is achieved by antimicrobial treatment of the liquid. The method of this antimicrobial treatment is that the liquid in the stream in the coaxial geometry of the electrodes is processed by a series of high-voltage pulses lasting less than 20 ns, creating an amplitude of the electric field of at least 6 · 10 6 V / m. An electric field arising during processing in a liquid with a high slew rate leads to the destruction (electrical breakdown) of vital parts of microorganisms (membranes), which leads to the death of these microorganisms [6]. The destruction process occurs at the front of the pulse; therefore, a decrease in the pulse duration allows one to reduce the energy consumption for the processing process and thereby reduce the heating of the liquid. To eliminate the formation of bubbles in the liquid, it should be fed to the treatment under increased pressure, at the same time this pressure ensures the flow of the treated fluid through the electrode system and sets the speed of its supply and removal.
Способ был проверен экспериментально. Было создано устройство для обработки жидкостей, содержащее источник высоковольтных импульсов на основе полупроводникового прерывателя тока и камеру обработки молока (Фиг.1). Камера представляет из себя коаксиальные электроды 1, 2, выполненные из пищевой нержавеющей стали, разделенные проходным изолятором 3. Внешний электрод 1 является корпусом, на котором имеются патрубки 4 для подвода и отвода обрабатываемой жидкости. На внутренний электрод подается импульс высокого напряжения от источника высоковольтных импульсов (Фиг.2). Соотношение диаметров внешнего Д1 и внутреннего Д2 электродов определяет напряженность электрического поля в камере и должно находится в диапазоне Д1/Д2≤2. Кроме того, соотношение диаметров и длина электродов определяют электрический импеданс камеры, что существенно для сопряжения с источником высоковольтных импульсов. Обрабатываемая жидкость подается повышенным давлением из расходной емкости по трубопроводам через камеру обработки молока в приемные емкости.The method was tested experimentally. A device for processing liquids was created, containing a source of high voltage pulses based on a semiconductor current chopper and a milk processing chamber (Figure 1). The camera is a coaxial electrode 1, 2, made of stainless steel, separated by a bushing 3. The external electrode 1 is a housing on which there are nozzles 4 for supplying and discharging the processed fluid. The internal electrode is supplied with a high voltage pulse from a source of high voltage pulses (Figure 2). The ratio of the diameters of the external D1 and internal D2 electrodes determines the electric field strength in the chamber and should be in the range D1 / D2≤2. In addition, the ratio of the diameters and the length of the electrodes determines the electrical impedance of the camera, which is essential for pairing with a source of high voltage pulses. The processed liquid is supplied by increased pressure from the supply tank through pipelines through the milk processing chamber to the receiving tanks.
Устройство работает следующим образом. Перед работой вся система промывается и стерилизуется. Обрабатываемая в камере обработки жидкость может содержать растворенные газы, что приводит к образованию газовых пузырьков как в объеме самой камере обработки, так и в трубопроводах, по которым обрабатываемая жидкость поступает в камеру обработки. Вероятность образования газовых пузырьков возрастает с увеличением скорости движения по трубопроводам и температуры обрабатываемой жидкости. Поскольку электрическая прочность газа в пузырьках существенно ниже электрической прочности обрабатываемой жидкости, возможно возникновение нежелательных разрядов в пузырьках. Для предотвращения этого жидкость пропускается через камеру обработки под повышенным давлением. Давление находилось в диапазоне 0,2-2 ати. При этом скорость движения обрабатываемой жидкости ограничивается подбором величины повышенного давления, для исключения перехода от ламинарного к турбулентному режиму потока. При движении в камере обработки обрабатываемая жидкость подвергается воздействию серии высоковольтных импульсов.The device operates as follows. Before work, the entire system is flushed and sterilized. The liquid processed in the processing chamber may contain dissolved gases, which leads to the formation of gas bubbles both in the volume of the processing chamber itself and in pipelines through which the processed liquid enters the processing chamber. The likelihood of gas bubble formation increases with increasing speed along pipelines and the temperature of the fluid being treated. Since the electric strength of the gas in the bubbles is significantly lower than the electric strength of the liquid being treated, undesirable discharges in the bubbles may occur. To prevent this, fluid is passed through the treatment chamber under increased pressure. The pressure was in the range of 0.2-2 ati. In this case, the speed of the processed fluid is limited by the selection of the magnitude of the increased pressure to exclude the transition from laminar to turbulent flow. When moving in the processing chamber, the processed fluid is exposed to a series of high-voltage pulses.
Для проверки антимикробного действия на устройстве были выполнены эксперименты. На первом этапе эксперименты выполнялись на модельной жидкости. В качестве модельной жидкости использовалась вода, предварительно зараженная наиболее характерными для молока патогенными микроорганизмами (Eschericia coli (кишечная палочка), Salmonella, Micrococcus). При этом концентрация микроорганизмов составляла 104 1/мл. Проведение исследований на основе модельной жидкости, а не молока связано с тем, что:To verify the antimicrobial action on the device, experiments were performed. At the first stage, the experiments were performed on a model fluid. As a model fluid, water was used that was previously infected with the pathogens most characteristic of milk (Eschericia coli (Escherichia coli), Salmonella, Micrococcus). The concentration of microorganisms was 10 4 1 / ml. Conducting research based on a model fluid, not milk, is associated with the fact that:
1) молоко даже одной фирмы и одной жирности, купленное в разное время, может иметь разные свойства, что затрудняет сохранение условий экспериментов;1) milk of even one firm and one fat content, purchased at different times, can have different properties, which makes it difficult to maintain experimental conditions;
2) модельная жидкость позволит иметь базовую точку, при использовании других типов обрабатываемых жидкостей (ОЖ), например соков, пива;2) a model fluid will allow you to have a base point when using other types of processed fluids (coolants), such as juices, beer;
3) позволяет осуществить минимизацию затрат на расходные материалы в эксперименте.3) allows you to minimize the cost of consumables in the experiment.
Поэтому молоко было использовано в экспериментах, после того как получены первичные результаты обработки модельной жидкости.Therefore, milk was used in the experiments after the primary results of processing the model fluid were obtained.
Микробиологические анализы выполнялись в Отделе особо опасных инфекций ФГУЗ «Центра гигиены и эпидемиологии в Свердловской области» по стандартной методике: методом посева на диагностические питательные среды с проращиванием в питательном растворе в течение 24 часов.Microbiological analyzes were performed at the Center for Hygiene and Epidemiology in the Sverdlovsk Region Department of Highly Infectious Infections at the Federal State Health Institution according to the standard method: by sowing on diagnostic nutrient media with germination in a nutrient solution for 24 hours.
Цель экспериментов: довести зараженное молоко с концентрацией микроорганизмов 104 1/мл до соответствия СанПиН 2.3.2. (078-6), а также до ГОСТ 3624-92, ГОСТ 5867-90 (СТ СЭВУ 3838-82) «Молоко и молочные продукты. Методы определения жира.» и ГОСТ 23327-98. Основным ГОСТом считать ГОСТ Р 52054-2003 «Молоко натуральное коровье - сырье. Технические условия».The purpose of the experiments: to bring infected milk with a concentration of microorganisms of 10 4 1 / ml to compliance SanPiN 2.3.2. (078-6), as well as to GOST 3624-92, GOST 5867-90 (ST SEVU 3838-82) "Milk and dairy products. Methods for the determination of fat. "And GOST 23327-98. The main GOST is considered GOST R 52054-2003 “Natural cow's milk - raw materials. Technical conditions. "
Эксперименты проводились в следующей последовательности. Первоначально был проведен этап экспериментов на модельной жидкости. Он состоял из 9 серий опытов, каждая из которых основывалась на результатах предыдущей серии. Три последних серии были выполнены в одинаковых условиях для исследования повторяемости результатов. В первой серии проводилась отработка методики эксперимента, отбора проб и условий их транспортировки. Вторая и третья серия экспериментов проводилась при внутреннем электроде диаметром 7 мм. Во второй серии экспериментов изменялась частота работы источника высоковольтных импульсов (ИВИ), использовались режимы 200, 150 и 100 Гц, при одинаковой скорости потока обрабатываемой жидкости (время обработки во второй серии - 20 с) - таблица 1. Во третьей серии экспериментов изменялась частота работы ИВИ, использовались режимы 200, 150 и 100 Гц, при различной скорости потока обрабатываемой жидкости (время обработки - 4 и 2 мин).The experiments were carried out in the following sequence. Initially, a phase of experiments on a model fluid was carried out. It consisted of 9 series of experiments, each of which was based on the results of the previous series. The last three series were performed under the same conditions to study the repeatability of the results. In the first series, the experimental methodology, sampling and conditions of their transportation were tested. The second and third series of experiments were carried out with an internal electrode with a diameter of 7 mm. In the second series of experiments, the operating frequency of the source of high-voltage pulses (IVI) was changed, the
В четвертой и пятой сериях сменили внутренний электрод на 40 мм в диаметре (т.е. напряженность электрического поля в межэлектродном зазоре); частоту ИВИ задавали 200, 150, 75 (100) Гц, а время обработки в разных сериях изменяли: в 4 серии - 4 и 2 мин, в 5 серии - 20 с.In the fourth and fifth series, the internal electrode was changed to 40 mm in diameter (i.e., the electric field strength in the interelectrode gap); the IVI frequency was set at 200, 150, 75 (100) Hz, and the processing time in different series was changed: in 4 series - 4 and 2 minutes, in 5 series - 20 s.
В сериях 6 и 7 использовался внутренний электрод диаметром 40 мм, частота работы ИВИ 200, 150 и 100 (75) Гц, с различным временем обработки (время обработки в 6 серии - 20 сек, в 7 серии - 4 и 2 мин).In series 6 and 7, an internal electrode with a diameter of 40 mm was used, the operating frequency of IVI 200, 150 and 100 (75) Hz, with different processing times (processing time in the 6th series - 20 sec, in the 7th series - 4 and 2 min).
В 7 серии достигнуты требуемые показатели МАФАМ и БГКП, и решено было выполнить ее повторение для проверки точности полученных результатов в 8 и 9 сериях.In series 7, the required indicators of MAFAM and BGKP were achieved, and it was decided to repeat it to verify the accuracy of the results in series 8 and 9.
После подтверждения достоверности результатов 7 серии стало возможным перейти к этапу экспериментов на молоке. В первой и второй сериях проводилась отработка методики эксперимента, отбора проб и условий их транспортировки, т.к. технология на молоке существенно сложнее. Например, для проб пришлось использовать изотермический контейнер. Результаты обработки молока оказались аналогичными результатам на модельной жидкости в 7-9 сериях.After confirming the reliability of the results of the 7th series, it became possible to proceed to the stage of experiments on milk. In the first and second series, the experimental methodology, sampling and conditions of their transportation were tested. milk technology is much more complicated. For example, an isothermal container had to be used for samples. The results of milk processing turned out to be similar to the results on model fluid in 7–9 series.
Результаты анализа экспериментальных данных (таблица 1) показали, что в качестве меры воздействия ИВИ можно ввести интенсивность обработки, которая имеет размерность количество импульсов/мл.The results of the analysis of experimental data (table 1) showed that as a measure of the effect of IVI, you can enter the processing intensity, which has a dimension of the number of pulses / ml
Результаты экспериментов показали, что для гибели микроорганизмов значение имеет не максимальное значение напряженности поля в зазоре между коаксиальными электродами, которое создается при минимальном диаметре внутреннего электрода (d=7 мм), а наличие высокой средней напряженности поля в зазоре. Это достигается в том случае, когда соотношение диаметров электродов находится в соотношении Д1/Д2≤2. В экспериментальной камере Д1=40 мм, а Д2=20 мм, длина камеры составляла 100 мм. Ограничениями на увеличение диаметра внутреннего электрода и длины камеры являются уменьшение электрической прочности зазора жидкости и уменьшение импеданса камеры, что вызывает рассогласование с выходным импедансом источника высоковольтных импульсов. Использование коаксиальных электродов позволяет выполнять изолятор камеры обработки в форме, выгодной с точки зрения получения максимальной электрической прочности. Расчетные значения Е во всех сериях экспериментов приведены в таблице 1.The results of the experiments showed that for the death of microorganisms, the value is not the maximum field strength in the gap between the coaxial electrodes, which is created with a minimum diameter of the internal electrode (d = 7 mm), but the presence of a high average field strength in the gap. This is achieved when the ratio of the diameters of the electrodes is in the ratio D1 / D2≤2. In the experimental chamber, D1 = 40 mm, and D2 = 20 mm, the length of the chamber was 100 mm. The restrictions on increasing the diameter of the inner electrode and the length of the chamber are a decrease in the electric strength of the liquid gap and a decrease in the impedance of the chamber, which causes a mismatch with the output impedance of the source of high voltage pulses. The use of coaxial electrodes allows the insulator of the processing chamber to be made in a form that is advantageous in terms of obtaining maximum electrical strength. The calculated values of E in all series of experiments are shown in table 1.
Из данных на фиг.3 видно, что концентрация микроорганизмов уменьшается обратно пропорционально интенсивности воздействия (значения для серий указано цифрами: для второй - 1, третьей - 2 и четвертой - 3). При этом эффект воздействия имеет тенденцию к насыщению, при значениях I 50 имп./мл (30 Дж/л). Таким образом, установлено, что дальнейших воздействия, при данной геометрии электродов и Ем, будет неоправданный рост энергозатрат.From the data in Fig. 3 it can be seen that the concentration of microorganisms decreases inversely with the intensity of exposure (values for the series are indicated by numbers: for the second - 1, the third - 2 and the fourth - 3). Moreover, the effect of the tendency to saturation, with values of I 50 imp./ml (30 J / l). Thus, it was found that further exposure, given the geometry of the electrodes and Em, there will be an unjustified increase in energy consumption.
Источник высоковольтных импульсов выполняется по схеме с полупроводниковым прерывателем тока [5], что позволяет получить существенно больший ресурс источника по сравнению с прототипом.The source of high-voltage pulses is performed according to the scheme with a semiconductor current chopper [5], which allows to obtain a significantly longer source resource compared to the prototype.
В экспериментах на молоке установлено, что минимальные энергозатраты на пастеризацию молока (снижение концентрации микроорганизмов на 4 порядка) составляют 14,35 Дж/л (4 кВтч/м3). Выполненные анализы показали, что обработанное молоко соответствует необходимым ГОСТам (Таблица 2). Нагрев жидкости при такой обработке происходит менее чем на 10 градусов, что не создает проблемы изменения свойств жидкости по сравнению с прототипом.In experiments on milk, it was found that the minimum energy consumption for pasteurization of milk (decrease in the concentration of microorganisms by 4 orders of magnitude) is 14.35 J / l (4 kWh / m 3 ). The performed tests showed that the processed milk meets the required GOSTs (Table 2). The heating of the liquid during this treatment occurs less than 10 degrees, which does not create a problem of changing the properties of the liquid compared to the prototype.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. Патент РФ №20430411. Patent of the Russian Federation No. 2043041
2. Патент РФ №930251912. RF patent No. 93025191
3. Патент РФ №21938563. RF patent No. 2193856
4. Патент РФ №22115714. RF patent No. 2211571
5. Рукин С.Н. Генераторы мощных наносекундных импульсов с полупроводниковыми прерывателями тока. // ПТЭ. 1999. №4. С.5-36.5. Rukin S.N. Powerful nanosecond pulse generators with semiconductor current choppers. // PTE. 1999. No4. S.5-36.
6. Kari H. Schoenbach, Frank E. Peterkin, Raymond W. Alden, and Stephen Beebe // THE EFFECT OF PULSED ELECTRICAL FIELDS ON BIOLOGICAL CELLS: Experiments and applications. / IEEE Transaction on Plasma Science, vol.25. No. 2, April 1997, pp.284-292.6. Kari H. Schoenbach, Frank E. Peterkin, Raymond W. Alden, and Stephen Beebe // THE EFFECT OF PULSED ELECTRICAL FIELDS ON BIOLOGICAL CELLS: Experiments and applications. / IEEE Transaction on Plasma Science, vol. 25. No. 2, April 1997, pp. 284-292.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006100231/13A RU2316989C2 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Method for antimicrobial treatment of liquid and apparatus for performing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006100231/13A RU2316989C2 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Method for antimicrobial treatment of liquid and apparatus for performing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006100231A RU2006100231A (en) | 2007-07-20 |
| RU2316989C2 true RU2316989C2 (en) | 2008-02-20 |
Family
ID=38430736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006100231/13A RU2316989C2 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Method for antimicrobial treatment of liquid and apparatus for performing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2316989C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2398742C2 (en) * | 2008-04-01 | 2010-09-10 | Алексей Сергеевич Горшков | Device for electrochemical purification of drinking water |
| RU2440769C1 (en) * | 2010-10-01 | 2012-01-27 | Геннадий Владимирович Родионов | Method for suppression of undesirable microorganisms in milk and milk products |
| RU2685245C1 (en) * | 2018-03-19 | 2019-04-17 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Apparatus for analyzing and selecting optimum aviation decametric radio channels using linear fm signals |
| RU2767065C1 (en) * | 2020-10-29 | 2022-03-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук | Method for disinfecting melange and apparatus for implementation thereof |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU93025191A (en) * | 1993-04-28 | 1995-03-27 | В.В. Ленивкин | DEVICE FOR ELECTRIC PROCESSING OF LIQUIDS, MOSTLY PREVIOUSLY |
| RU2043041C1 (en) * | 1993-04-28 | 1995-09-10 | Владимир Валентинович Ленивкин | Device for electric treatment of fluids |
| RU2193856C2 (en) * | 2000-10-24 | 2002-12-10 | Николай Иванович Бойко | Liquid and fluid products treating method and apparatus |
-
2006
- 2006-01-10 RU RU2006100231/13A patent/RU2316989C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU93025191A (en) * | 1993-04-28 | 1995-03-27 | В.В. Ленивкин | DEVICE FOR ELECTRIC PROCESSING OF LIQUIDS, MOSTLY PREVIOUSLY |
| RU2043041C1 (en) * | 1993-04-28 | 1995-09-10 | Владимир Валентинович Ленивкин | Device for electric treatment of fluids |
| RU2193856C2 (en) * | 2000-10-24 | 2002-12-10 | Николай Иванович Бойко | Liquid and fluid products treating method and apparatus |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2398742C2 (en) * | 2008-04-01 | 2010-09-10 | Алексей Сергеевич Горшков | Device for electrochemical purification of drinking water |
| RU2440769C1 (en) * | 2010-10-01 | 2012-01-27 | Геннадий Владимирович Родионов | Method for suppression of undesirable microorganisms in milk and milk products |
| RU2685245C1 (en) * | 2018-03-19 | 2019-04-17 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Apparatus for analyzing and selecting optimum aviation decametric radio channels using linear fm signals |
| RU2767065C1 (en) * | 2020-10-29 | 2022-03-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук | Method for disinfecting melange and apparatus for implementation thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006100231A (en) | 2007-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Barbosa-Cánovas et al. | Preservation of foods with pulsed electric fields | |
| Wan et al. | Advances in innovative processing technologies for microbial inactivation and enhancement of food safety–pulsed electric field and low-temperature plasma | |
| Tian et al. | Inactivation of microorganisms in foods by ohmic heating: A review | |
| US6746613B2 (en) | Pulsed electric field system for treatment of a fluid medium | |
| JP2004522455A (en) | Method and apparatus for non-heat pasteurization | |
| Guionet et al. | E. coli electroeradication on a closed loop circuit by using milli-, micro-and nanosecond pulsed electric fields: comparison between energy costs | |
| RU2527326C2 (en) | Method for purification, disinfection and sterilisation of medical instruments and device for implementing it | |
| Qin et al. | Pulsed electric field treatment of Saccharomyces cerevisiae using different waveforms | |
| WO2015058122A1 (en) | Methods and systems for inactivation of bacteria in liquid using liquid-phase electrical discharge plasmas | |
| Zhang et al. | Bacterial decontamination of water by bipolar pulsed discharge in a gas–liquid–solid three-phase discharge reactor | |
| JPH0482556A (en) | Sterilization method using high voltage pulses | |
| RU2316989C2 (en) | Method for antimicrobial treatment of liquid and apparatus for performing the same | |
| JPH0628566B2 (en) | Liquid Food Sterilization Method | |
| RU2085508C1 (en) | Method of treating liquids and free-running products | |
| Darvishi et al. | Effect of ohmic heating on electrochemical-thermal parameters and inactivation of Escherichia coli of well water drinkable | |
| Gad et al. | Processing of carbonated beer by pulsed electric fields | |
| Ponraj et al. | Sterilization of cow’s milk using liquid plasma | |
| Srichat et al. | Effect of pulsed electric field (PEF) on bacterial viability raw sugarcane juice | |
| Kajiwara et al. | Inactivation of Enterobacter aerogenes in carboxymethyl cellulose solution using intense pulsed electric fields (iPEF) combined with moderate thermal treatment | |
| EP2895015B1 (en) | Device and method for providing a high voltage pulsed electric field to a fluid | |
| Croteau et al. | Cold atmospheric pressure plasma device exhibits etching effects on bacterial biofilms | |
| JPH03237979A (en) | Sterilizing method by high voltage pulse | |
| RU2193856C2 (en) | Liquid and fluid products treating method and apparatus | |
| Gachovska et al. | Inactivation of E. coli affected by medium conductivity in pulsed electric field | |
| RU2410333C1 (en) | Method and device for electric pulse treatment of liquids and fluid products |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190111 |