УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТЕРИЛИЗАЦИИ НЕПРОЗРАЧНЫХ И ДРУГИХ ЖИДКОСТЕЙ ОБЛУЧЕНИЕМ В УЛЬТРАТОНКОЙ ПЛЕНКЕ Российский патент 2008 года по МПК A23L3/28 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройствам для стерилизации непрозрачных и других жидкостей посредством облучения их ультрафиолетовыми лучами и другими видами облучения.

Уровень техники

Прототипом устройства для стерилизации жидкости через облучение является устройство для обработки жидких пищевых или кормовых продуктов в тонком слое (регистрационный номер заявки №94032923/13), который включает в себя вертикальный рабочий цилиндр, смонтированный внутри него источник излучения, патрубок для подвода жидкости, приемную камеру, пленкообразователь, патрубок для отвода продукта. Во время работы этого аппарата текучий слой жидкости формируется в верхней части рабочего цилиндра и стекает по его стенкам самотеком, подвергаясь облучению от источника ультрафиолетовых лучей. В нижней части цилиндра жидкость собирается и отводится из аппарата.

Достоинством этого аппарата является то, что устройство не имеет в своем составе движущихся деталей.

Недостатком устройства является то, что образующийся текучий слой жидкости имеет толщину, достаточную для преодоления сил вязкости, чтобы двигаться самотеком вниз. Это предполагает то, что движущийся слой жидкости имеет в своей толщине, по крайней мере, несколько элементарных слоев жидкости. Известно, что ультрафиолетовые лучи и большинство других излучений имеют низкую проникающую способность. Поэтому наличие нескольких слоев жидкости при работе прототипа свидетельствует о том, что нижние слои жидкости могут не получить достаточную дозу облучения для летального исхода микроорганизмов. Поэтому данный прототип малоэффективен при обработке эмульсий или суспензий, так как эти среды имеют минимальную проницаемость для ультрафиолетовых лучей и других видов излучения.

Вторым прототипом (регистрационный номер заявки №94001888/13) является устройство для облучения жидкости, содержащее резервуар для жидкости с открытым торцом, узлы подачи и отвода жидкости, а также облучатель. Во время работы этого прототипа жидкость движется снизу вверх по резервуару и подвергается облучению в верхней части резервуара в зоне открытого торца. Переливается через края резервуара и отводится из аппарата.

Достоинством этого аппарата является то, что устройство не имеет в своем составе движущихся деталей.

Недостатком этого устройства является то, что при данном способе отвода жидкости из области открытого торца резервуара жидкость, поступившая к торцу на периферии сечения, отводится из зоны облучения быстрее, чем жидкость, поступившая из середины сечения. Это приводит к неравномерному облучению жидкости, а также в области перелива возможно движение нижних слоев жидкости, не получивших облучения, достаточного для летального исхода микроорганизмов.

В описанных выше прототипах невозможно достичь гарантированного равномерного облучения всего объема жидкости из-за наличия нижних движущихся слоев жидкости, защищенных от излучения верхними слоями жидкости.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является разработка устройства для низкотемпературной стерилизации непрозрачных жидкостей облучением ультрафиолетовыми лучами, с гарантированным и равномерным облучением всего объема обрабатываемой жидкости, для достижения гарантированного летального исхода микроорганизмов при температуре, не допускающей деструкцию составляющих жидкости, что очень важно для белковых и других структур.

В устройствах для стерилизации жидкостей облучением ультрафиолетовыми лучами в тонкой пленке, известных ранее, основной причиной негарантированной стерилизации всего объема жидкости является сравнительно большая толщина текучей пленки жидкости. Потому что текучая пленка жидкости предполагает наличие в ее толщине, по крайней мере, нескольких элементарных слоев жидкости, способных двигаться самотеком, преодолевая силы вязкости за счет силы земного притяжения. Поэтому излучение может не достигать нижних слоев движущейся пленки, в результате чего стерилизация нижних слоев жидкости может не наступить.

Предложено устройство (см. чертеж), состоящее из несущей ленты - 1, опорных валков - 2, натяжной станции - 3, приводного валка - 4, резервуара для подвода жидкости - 5, камеры облучения - 6, резервуара для сбора и отвода обработанной жидкости - 7, ножей- съемников - 8, источников излучения - 9, раздавливателей капель - 10 и штуцеров продувки защитным газом - 11 и 12, ножа-каплесъемника - 13.

При этом лента 1 изготовлена из легированной или другой стали, или другого металла, или полимера, или композиционного материала, обладающего полной непроницаемостью для обрабатываемой жидкости, при этом достаточно гибкого и упругого. При работе аппарата жидкость лишь смачивает поверхность ленты. При этом поверхность ленты обладает некоторой шероховатостью, позволяющей жидкости смачивать ленту и сохранять ее тонкую пленку некоторое значительное время (не менее 1÷2 секунды).

Работа устройства осуществляется следующим образом. Стерилизуемая жидкость подводится в резервуар 5 до ее касания несущей ленты 1. Уровень жидкости поддерживается на высоте, достаточной для смачивания ленты 1. Несущая лента 1 движется посредством вращения валков 2 и принудительного движения приводного валка 4. Движущаяся лента-носитель смачивается жидкостью в резервуаре для подвода жидкости 5,. Усилием прижатия ножа-каплесъемника к ленте-носителю можно регулировать толщину получаемой пленки, при этом, чем сильнее прижат нож, тем тоньше получается пленка жидкости. На ленте-носителе остается лишь тонкий нетекучий слой обрабатываемой жидкости, которая смочила шероховатую поверхность названной ленты. Далее лента покидает резервуар 5, неся на себе ультратонкий слой жидкости, которая не может стекать с нее некоторое время (несколько секунд) из-за сил адгезии, пока она не соберется в капли за счет сил поверхностного натяжения. Далее лента, несущая на себе жидкость, проходит под источниками ультрафиолетового излучения 6. В случае, когда жидкость стремится собраться в капли за счет сил поверхностного натяжения, возможно использование раздавливателей капель или ножей-распределителей капель 10 для восстановления ультратонкой пленки перед каждым источником излучения.

Нож-распределитель капель представляет собой непромокаемую пластину или пористый впитывающий жидкость материал, под которой протягивается лента, совершая свое движение. В случае если жидкость собралась в каплю на поверхности непромокаемой ленты, то она непременно будет распределена раздавливающим действием ножа - распределителя. Пленка жидкости имеет минимальную толщину сразу после прохождения под ножами-раздавливателями. Поэтому ножи-раздавливатели рационально располагать перед зоной, подверженной самому интенсивному облучению.

Далее в районе нижнего приводного валка капли, успевшие собраться за счет сил поверхностного натяжения на поверхности непромокаемой ленты-носителя, могут приобрести массу, с которой они способны оторваться от ленты-носителя 1 под действием силы тяжести, в случае чего падают в резервуар 7 и накапливаются в нем. Если жидкость не успевает собраться в капли и продолжает свое движение на восходящей ветви вместе с лентой-носителем, то ее снимают ножи-съемники 8, с которых жидкость стекает в резервуар 7. Из резервуара 7 обработанная жидкость отводится из аппарата.

Некоторое количество жидкости естественным образом останется не собранной ножами-съемниками 8 и вернется в резервуар 5. Однако это не помешает работе аппарата.

Для исключения окислительных реакций, не допустимых для ряда пищевых и других жидкостей, аппарат может продуваться инертным газом через штуцера 11 и 12.

Изменяя скорость движения ленты-носителя, можно регулировать толщину пленки жидкости и производительность аппарата.

При реализации изобретения могут быть получены следующие результаты.

1. Гарантированная стерилизация всего объема жидкости за счет гарантированного равномерного облучения ультрафиолетовыми лучами всего объема жидкости в ультратонкой пленке на ленте-носителе.

2. Достижение эффективной гарантированной низкотемпературной стерилизации облучением ультрафиолетовыми лучами непрозрачных жидкостей, в том числе эмульсий и суспензий пищевого, кормового и других назначений.

Таким образом, предложенное устройство позволяет достичь эффективной низкотемпературной стерилизации облучением ультрафиолетовыми лучами и непрозрачных жидкостей, в том числе эмульсий и суспензий пищевого, кормового назначений.

Краткое описание чертежа

На чертеже изображена схема вертикального разреза предложенного устройства для холодной стерилизации жидкостей ультрафиолетовым излучением в ультратонкой пленке.

Устройство включает источник ультрафиолетового излучения и ленту-носитель, на которой под указанным источником излучения перемещается ультратонкая неподвижная пленка стерилизуемой непрозрачной жидкости. Пленка образуется путем смачивания ленты-носителя в стерилизуемой среде. При этом для предотвращения образования капель и для сохранения ультратонкого слоя перед каждым источником излучения установлены ножи-распределители, а обработанная жидкость, не покинувшая ленту в каплях под силой тяжести, снимается с ленты ножами-съемниками. Предложенное устройство позволяет стерилизовать непрозрачные жидкости при низкой температуре. 1 ил.

Устройство для стерилизации жидкостей ультрафиолетовым излучением, характеризующееся тем, что воздействие ультрафиолетовым излучением осуществляется на ультратонкую неподвижную пленку непрозрачной жидкости, перемещающуюся под источником излучения на ленте-носителе, ультратонкая неподвижная пленка стерилизуемой непрозрачной жидкости образуется путем смачивания ленты-носителя в стерилизуемой среде, при этом для предотвращения образования капель и для сохранения ультратонкого слоя перед каждым источником ультрафиолетового излучения установлены ножи-распределители, а обработанная жидкость, не покинувшая ленту в каплях под силой тяжести, снимается с ленты ножами-съемниками.