Способ стерилизации текучих сред и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК A61L2/12 

Изобретение относится к гигиене и может быть использовано для стерилизации жидких и пастообразных медицинских препаратов, а также для обеззараживания бытовых сточных вод осадков озер-сопро- пелей.

Целью изобретения является повышение технологичности процесса обеззараживания патогенных организмов.

Поставленная цель достигается тем, что непрерывно движущийся по трубопроводу препарат нагревается индукционно: пастообразный и комковатый препарат до температуры ниже температуры коркооб- разования в слое препарата, прилегающего к внутренней поверхности трубопровода, а жидкий препарат - до максимально допустимой температуры, затем подвергается воздействию поля сверхвысокой частоты (СВЧ), обеспечивающего на первом этапе выравнивание температуры по всей массе препарата до температуры гибели патогенных организмов и поддержание данной температуры в течение необходимого времени выдержки.

Время обработки препарата после СВЧ следует определять по формуле:

t Ji3C3(tK-tH)3dVAPmin KN3A

где К - экспериментальный коэффициент, зависящий от исходной влажности осадка,

со

го о ю

со

причем величина К растет с уменьшением исходной влажности осадка;

Дж С - теплоемкость препарата v ,

КГ

tic - температура препарата на выходе из поля СВЧ, К;

tn - усредненная температура аппарата на входе в поле СВЧ, К;

d - диаметр трубы, м;

р- плотность препарата, кг/м3;

A Pmin - потеря давления, Па; (определяется экспериментально);

Я - гидравлический коэффициент трения;

N - мощность СВЧ излучения, кВт.

Указь.шая цель достигается также тем, что устройство для реализации способа СВЧ, согласно изобретению, представляет собой узел предварительного нагрева и волновод содержащий многосекционный кожух с расположенной в нем трубой, изготовленной из материала непоглощающего поле СВЧ и зафиксированной фторопластовыми шайбами, причем по краям каждой секции установлены металлические усеченные конусы меньшим своим основанием прилегающие к фланцам секции волновода и герметично охватывающие трубу, высота конусов при оптимальных энергозатратах лежит в пределах где h - длина волны, а каждая секция связана с источником СВЧ волноводным переходом, причем в месте примыкания кожуха к волноводу в кожухе прорезано окно.

Для дополнительной выдержки препарата в зоне высокой температуры и для плавного снижения температуры препарата и предотвращения возникновения температурных напряжений в стыковочном фланце, участок стальной трубы пристыкованный к фторопластовой трубе кожуха узла гомогенного нагрева теплоизолирован. Теплоизоляция необходима ввиду возможного градиента температуры между выходящим из узла препаратом и атмосферным воздухом, достигающим в зимний период 80°С.

Сущность изобретения поясняется фиг.1 и фиг.2. На фиг.1 представлена блок- схема пилотной установки по обеззараживанию осадков бытовых сточных вод. Установка содержит емкость для хранения осадка (1), плунжерный насос подачи осадка (2), индуктор предварительного нагрева (3), волновод (4) состоящий из кожуха (5) и расположенной в нем фторопластовой трубы (6), по которой двигается препарат. С помощью волноводного перехода волновод соединен с источником СВЧ-8. Осадок, имеющий исходную влажность 80% насосом (2)

с расходом 0,7 кг/мин подавался в индуктор предварительного нагрева (3), где подогревался до температуры поверхностного слоя 60°С. Более высокий нагрев не допускается,

так как вызывал коркообразование, резкое ухудшение теплообмена и увеличение гидравлического сопротивления тракта. Нагретый осадок поступал в волновод (4), где на первом участке происходило выравнива0 ние температуры осадка по всей массе, а на втором участке его гомогенный до 75°С и выдержка его при данной температуре.

На фиг,2 представлен волновод в разрезе. Волновод (4), с помощью которого на

5 препарат накладывается поле СВЧ в пилотной установке, содержит две однотипные секции. Каждая, секция состоит из кожуха (5), изготовленного из трубы с внутренним диаметром 110мм, причем внутри кожуха (5)

0 коаксиально расположена труба (6) диаметром 36 мм. С целью дистанционирования трубы (6) в кожухе (5) установлены металлические усеченные конусы - (10), направленные меньшими основаниями навстречу друг

5

другу с целью уменьшения потерь энергии

СВЧ подаваемой на препарат. Как показали проведенные нами замеры, коэффициент стоячей волны по напряжению при отсутствии конусов составляет 1,4; в то время как

0 при наличии конусов с высотой находящейся в пределах (h - длина волны) он составит 1,3, то конуса обеспечивают экономию по мощности 3-5%. К каждому участку волновода присоединен стальной волно5 водный переход (7) прямоугольного сечения 90x45 мм. В месте стыковки волноводного перехода (7) и кожуха (5) в кожухе (5) образовано окно (II) с размером 300x45 мм.

Было использовано в качестве СВЧ-уст0 ройства, устройство марки КИЭ-5 с магне- тотроном М-117 мощностью 5 кВт с частотой 2450 МГц. Удельные энергозатраты составили 120 кВт/ч/т, причем 60% энергии расходовалось на предваритель5 ный индуктивный нагрев осадка. Время воздействия на осадок поля СВЧ составляло 2,5 мин. Как показал анализ проб осадка происходила полная гибель патогенных организмов.

0 Для получения сопоставимых характеристик со способом - прототипом в одной из серий экспериментов предварительный индукционный нагрев осадка был заменен на нагрев полем СВЧ. При этом удельные

5 энергозатраты составили 180 кВт/ч/т. Осуществляется также нагрев осадка инфракрасным излучением при воздействии его на вскрытый участок трубопровода. При этом удельные энергозатраты составили 150 кВт/ч/т. В ходе опытных проверок способа

было обнаружено, что температура осадка зависит линейно от мощности СВЧ, причем оптимальная частота колебаний 915 МГц. Формула изобретения 1.Способ стерилизации текучих сред, включающий нагрев движущейся по трубопроводу среды полем СВЧ до температуры гибели патогенных организмов, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и оптимизации процесса, текучую среду предварительно нагревают индукционно и выравнивают температуру по всей массе среды в поле СВЧ, причем суммарное время воздействия поля СВЧ на обрабатываемую среду определяют по формуле

(1к-тн)3ьУАРт1п KN3A

где К- экспериментальный коэффициент;

р- плотность препарата, кг/м3;

A Pmin - потеря давления, кг/м2;

Я - гидравлический коэффициент трения;

d - диаметр труб, м;

С - теплоемкость препарата, Дж/К;

N - мощность СВЧ-излучения, кВт;

1н усредненная температура на входе в поле СВЧ. К;

Тк - температура препарата на выходе из поля СВЧ, К.

2. Способ по п.1,отличающийся

тем, что обрабатываемую среду предварительно нагревают до температуры, не превышающей температуру коркообразования в поверхностном слое среды.

3. Устройство для стерилизации текучих сред, содержащее генератор СВЧ-энергии, волновод и рабочую камеру, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности и оптимизации процесса стерилизации, оно снабжено индукционным нагревателем, установленным перед рабочей камерой, камера выполнена по меньшей мере двухсекционной, каждая из секции имеет кожух с окнами для подсоединения волновода, внутри кожуха коакси- ально расположен трубопровод из радиопрозрачного материала, зафиксированный в кожухе радиопрозрачными шайбами, при этом по краям каждой секции

установлены металлические усеченные конусы, меньшим своим основанием прилегающие к торцам кожуха и герметично охватывающие трубу.

Использование: медицина, пищевая и другие отрасли промышленности, в частности стерилизация текучих сред. Сущность изобретения: способ включает индукционный нагрев текучей среды и нагрев в поле СВЧ, причем суммарное время воздействия поля СВЧ на обрабатываемую среду определяют по заданному соотношению. Устройство содержит генератор СВЧ энергии, волновод и рабочую камеру, индукционный нагреватель, установленный перед рабочей камерой. Камера выполнена по меньшей мере двухсекционной, каждая секция имеет кожух с окнами для подсоединения волновода, внутри кожуха коаксиально расположен трубопровод из радиопрозрачного материала. По краям каждой секции установлены металлические усеченные конусы, меньшими своими основаниями прилегающие к торцам кожуха и герметично охватывающие трубу. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 2 ил. (Л С

т

iVyVf 1.

-плгггг-- -

Фиг /

Л

7U2

40

1И . f(f f.a. 1