УСТРОЙСТВО ДЛЯ БАКТЕРИЦИДНОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКИХ СРЕД Российский патент 1997 года по МПК A23C3/07 A23L3/28 

Изобретение относится к обеззараживанию жидких сред с помощью воздействия на них излучения от источников бактерицидного излучения (ИБИ).

Известны устройства, обеспечивающие бактерицидную обработку жидкости, в том числе пищевой, в частности молока, включающие корпус с входным и выходным патрубками, укрепленный на валу, который связан с приводом, полый конусообразный, расширяющийся книзу элемент, внутренняя поверхность которого выполнена с выступами полусферической формы, а внутри него укреплен ИБИ [1]
Однако эти устройства достаточно сложны, энергоемки, требуют наличия приводного устройства, обеспечивающего вращение конусообразного полого элемента камеры. Кроме того, в устройствах такого типа ИБИ работают в зоне образования тумана, брызг и капелек аэрозоли от обрабатываемой жидкости, в результате чего часть УФ-излучения поглощается в воздушном зазоре между ИБИ и слоем обрабатываемой жидкости, причем особенно интенсивно, если таковой является, например, молоко. А оседание части капелек на стенки ИБИ способствует перегреву ламп, к тому же загрязняет их поверхность, снижает эффективность обработки.

Известны также устройства, включающие корпус, приемную емкость, патрубки входа и выхода, ИБИ, установленные внутри цилиндрообразного элемента камеры обработки, причем ИБИ размещены друг под другом по диаметру цилиндра таким образом, что цоколи их проходят в отверстиях стенки цилиндра за пределы цилиндра [2]
Однако и эти устройства достаточно громоздки, сложны в изготовлении и наладке. А поскольку и в них ИБИ установлены в зоне образования тумана, брызг и капелек аэрозоли, в том числе оседающих на них, то и эти устройства имеют связанные с этим недостатки, что были указаны выше.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения упрощение устройства, повышение эффективности обработки путем интенсификации перемещения и перемешивания жидкости при более полном использовании энергии ИБИ, дополнительное гомогенизирование пищевой жидкости, например молока.

Указанный результат достигается тем, что устройство для бактерицидной обработки жидких сред, включающее источники бактерицидного излучения, по меньшей мере одну цилиндрообразную камеру обработки с входным и выходным патрубками для обрабатывающей среды, согласно изобретению, снабжено сферическим элементом, свободно с зазором помещенным в камере, донная часть которой снабжена решетчатым элементом, источники бактерицидного излучения расположены снаружи камеры, а камера выполнена из материала, прозрачного для бактерицидного излучения. Решетчатый элемент, в частности выполненный в виде крестовины, может быть снабжен вихреобразующими выступами. Входной и выходной патрубки и решетчатый элемент установлены с возможностью закручивания потока среды. В случае, если в устройстве камер обработки несколько, то они либо установлены последовательно относительно движения обрабатываемой среды, либо расположены параллельно, например в шахматном порядке. Источники бактерицидного излучения расположены равномерно по периферии камеры, в частности по окружности.

На фиг. 1, 2 представлено устройство в его однокамерном исполнении; на фиг. 3, 4 варианты исполнения устройства в случае, когда камер несколько. Принятые обозначения: 1 корпус; 2 лампа ИБИ; 3 входной патрубок; 4 - стенка камеры обработки; 5 сферический элемент; 6 выходной патрубок; 7 - решетчатый элемент.

Устройство (фиг. 1) представляет собой сборку, в которой в корпусе 1 пространство камеры обработки ограничено цилиндрообразной стенкой 4, образовано ею (в центральной части корпуса, при общей оси 00^I). Верхняя часть камеры снабжена входным патрубком. Донная часть камеры обработки снабжена решетчатым элементом 7 и выходным патрубком 6. Лампы ИБИ 2 установлены снаружи камеры с внешней стороны стенки 4, равномерно и на равном удалении от нее. В качестве ИБИ могут быть использованы, в частности, ртутные лампы низкого давления. В камеры свободно с зазором помещен сферический элемент 5, выполненный из нейтрального по отношению к обрабатываемой жидкости материала, например из соответствующей пластмассы. Стенка 4 камеры обработки выполнена из материала, прозрачного для бактерицидного излучения ИБИ, например из кварцевого стекла. Закручивающие поток выступы либо канавки на внутренних стенках патрубков, а также соответствующие этому же назначению выступы, лопасти на решетчатом элементе 7 на фиг. 1 для простоты не представлены, т. к. эти приемы по отдельности общеизвестны. Сечение А-А, приведенное на фиг. 2, поясняет взаимное расположение в плане элементов сборки устройства. Так, из фиг. 2 следует, что ИБИ 2 размещены за стенкой 4 камеры обработки равномерно по окружности. Зазор между внутренней поверхностью стенки 4 камеры обработки и какой-либо элементарной площадкой (точкой) сферического элемента 5 (для его экваториальной области на фиг. 2 обозначен Δ_i) зависит от конкретного положения элемента 5 в k-й момент времени. Решетчатый элемент 7 выполнен в его простейшим виде в виде крестовины.

Пpедлагаемое устройство работает следующим образом.

Поступившая от входного патрубка жидкость попадает в камеру обработки, ограниченную цилиндрообразной стенкой 4. Далее она перемещается вниз, вихреобразно обтекая сферический элемент 5 (одновременно понуждая и его к движению) по спирали сверху вниз. По мере спиралеобразного продвижения жидкости вниз вдоль стенки 4 жидкость подвергается бактерицидному воздействию излучения ИБИ 2 и далее выводится через выходной патрубок 6. Движение сферического элемента 5, на которое его вынуждает поток жидкости, включает в себя и элементы вибрации. Наличие вибраций принципиально обусловлено и определяется соотношением величин мгновенных значений векторов скоростей элементарных потоков, обтекающих на различных участках поверхность сферического элемента 5, и собственного движения последнего в жидкости. Следует заметить, что при перемещении жидкости от области уровня h (уровень вершинной точки H сферы элемента 5) к области уровня е (уровень экватора элемента 5) она перемещается во все уменьшающемся пространстве между сферическим элементом 5 и внутренней поверхностью стенки 4, наиболее благоприятном для воздействия бактерицидной энергии ИБИ, при этом интенсивность перемещения жидкости возрастает по мере приближения к экваториальной области сферы.

Устройство может быть выполнено с числом камер n>1. При этом камеры могут быть расположены либо одна под другой (в n "этажей"), последовательно относительно движения обрабатываемой среды (см. фиг. 3), либо на одном уровне параллельно и, например, в шахматном порядке (см. фиг. 4). В последнем случае становится возможным более эффективно использовать энергию ИБИ путем совместного использования бактерицидной энергии части ИБИ для соседних камер, в частности тех ИБИ, что установлены в точках соприкосновения окружностей (см. фиг. 4), по которым лампы равномерно установлены вокруг цилиндрообразных стенок отдельных камер.

Устройство достаточно просто в изготовлении, наладке и эксплуатации. Не требует повышенного ухода за лампами бактерицидного излучения, поскольку исключено попадание на их поверхность капелек жидкости. Слой обрабатываемой жидкости и ИБИ разнесен по разные стороны кварцевой стенки камеры, при этом на пути излучения от ИБИ к слою обрабатываемой жидкости исключена зона образования тумана, брызг и капелек аэрозоли. Весьма просто и удобно осуществляется промывка устройства после обработки пищевой жидкости простым направлением воды, либо промывочного раствора в канал обработки, в котором вода (либо промывочный раствор) перемещается самотеком по указанному выше принципу.

Объективное наличие вибраций при работе устройства, о чем уже говорилось выше, обеспечивает постоянную смену величин зазоров на каждом отдельно взятом участке обработки из-за постоянного перемещения элемента 5, что весьма положительно сказывается на обработке, обеспечивает более равномерное облучение жидкости, повышает интенсивность ее перемешивания.

Устройство обеспечивает эффективную обработку жидкости, причем в случае, если она пищевая (молока), обеспечивает дополнительное ее гомогенизирование, что улучшает конечное качество продукта.

Использование: пищевая и микробиологическая промышленность, медицина, в частности бактерицидная обработка жидких сред. Сущность изобретения: устройство содержит по меньшей мере одну цилиндрическую камеру обработки с входным и выходным патрубками для обрабатываемой среды, выполненную из материала прозрачного для бактерицидного излучения, излучатели, расположенные снаружи камеры, и сферический элемент, установленный в камере свободно с зазором с возможностью придания ему движения от обрабатываемой среды. 7 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для бактерицидной обработки жидких сред, включающее источники бактерицидного излучения, по меньшей мере одну цилиндрическую камеру обработки с входным и выходным патрубками для обрабатываемой среды, отличающееся тем, что оно снабжено сферическим элементом, свободно с зазором помещенным в камере, донная часть которой снабжена решетчатым элементом, источники бактерицидного излучения расположены снаружи камеры, а камера выполнена из материала, прозрачного для бактерицидного излучения. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что решетчатый элемент выполнен в виде крестовины. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что решетчатый элемент снабжен вихреобразующими выступами. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что входной и выходной патрубки и решетчатый элемент установлены с возможностью закручивания потока среды. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что камеры обработки установлены последовательно относительно движения обрабатываемой среды. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что камеры расположены параллельно, в шахматном порядке. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источники бактерицидного излучения расположены равномерно по периферии камеры. 8. Устройство по пп. 1 и 7, отличающееся тем, что источники бактерицидного излучения расположены по окружности.