Устройство для аэроионной обработки жидкой среды с микроорганизмами Советский патент 1983 года по МПК C12M1/00 

1

Изобретение относится к устройствам для аэроионной обработки микроорганизмов, находящихся в жидкой среде, и может быть использовано в hищeвoй и микробиологической промышленности для активации, стабилизации и стерилизации различных биологических объектов.

Известно устройство для аэроионной обработки жидкой среды с микроорганизмами, включающее рабочую камеру с коронирующим и некоронирующим электродами, размещенными друг над другом, и штуцер для подачи сжатого воздуха. При этом некоронирующий электрод в центре имеет отверстие, через которое аэроионы отводятся к объекту 1,

К недостаткам данного устройства относятся большой расход электрической энергии источником сжатого воздуха и уменьшение концентрации аэроионов в процессе транспортировки их к обрабатываемому объекту.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для аэроионной обработки жидкой среды с микроорга.низмами, включающее рабочую камеру с размещенными внутри нее друг над другом коронирующим и некоронирующим электродами. Некоронирующий электрод представляет собой металлическую пластину прямоугольной формы, на которую устанавливают диэлектрическую

to кювету с обрабатываемой жидкой средой, а коронирующий электрод - металли- . ческую пластину с равномерно размещенными в ней иглами, направленными в сторону некоронирующегр электрода 2J.

IS

Однако это устройство не позволяет производить аэроионной обработки жидкой среды с микроорганизмами в потоке, что затрудняет использование

20 его в промышленности. Повышение же его производительности за счет увеличения .электродов нежелательно, так как для их питания требуются источники большой мощности, к недостаткам устройства относится также недостаточно эффективное использование аэроионов из-за наличия открытой поверхности некоронирующего электрода, на котором происходит нейтрализация некоторой части аэроионов. В результате расход электрической энергии повышен. Этому же способствует и диэлектрическая кювета, установленная на некоронирующем электроде, так как она препятствует не только интенсивному осаждению аэрои онов на наружной поверхности обрабатываемой жидкой среды но также и развитию короны.

Цель изобретения - обеспечение непрерывности процесса и снижение затрат электрической энергии.

Поставленная цель достигается тем что в устройстве для аэроионной обработки жидкой среды с микроорганизмами, включающем рабочую камеру с размещенными внутри нее друг над другом коронирующим и некоронирующим электродами, некоронирующий электрод выполнен & виде диска, установленного с возможностью вращения, при этом устройство снабжено размещенной центрально в рабочей камере питающей трубкой, выпускное отверстие которой расположено над диском.

На чертеже схематично изображено устройство, продольный разрез.

Устройство содержит рабочую камеру 1, выполненную из нержавеющей стали в виде цилиндро-конической емкости 2 с днищем 3 и съемной крышкой k, Внутри рабочей камеры размещены друг над другом коронирующий 5 и некоронирующий 6 электроды. При этом коронирующий электрод 5 укреплен к крышке посредством изоляторов 7, а некоронирующий электрод 6 выполнен в виде диска и укреплен к выступающему в среднюк} часть рабочей камеры 1 концу вертикального вала 8. Коронирующий электрод 5 состоит из металлических игл 9, равномерно размещенных на кольцевой пластине 10 по концентрическим окружностям или по периметрам правильных шестиугольников. При этом все нерабочие участки коронирующего электрода 5 с целью исключения утечки тока, изолированы кожухом 11, выполненным из диэлектрического материала.

Устройство снабжено размещенной центрально в рабочей камере 1 питающей трубкой 12, выпускное отверстие которой расположено над диском - некоронирующим электродом 6, Для предотвращения электрического пробоя в зазоре между коронирующим электродом 5 и питающей трубкой 12 кожух 11 имеет в центре бобышку 13, выступающую в сторону некоронирующего электрода 6. Регулирование положения питающей трубки 12 по вертикали осуществляется при помощи втулки и стопорного винта 15.

Корпус рабочей камеры 1 и подшипниковая опора 1б вертикального приводного вала 8 смонтированы на опорной плите 17, снабженной четырьмя ножками 18 для крепления к полу. Под рабочей камерой 1 на кронштейне 19, прикрепленной к ножкам 18, установлен электродвигатель.20 с регулируемой частотой вращения, который через клиноременную передачу 21 осуществляет привод некоронирующего электрода 6, Для предотвращения попадания И(идкой среды вовнутрь подшипниковой опоры 16 последняя заключена в цилиндрический кожух 22. Высокий электрический потенциал подведен к коронирующему электроду 5 от высоковольтного источника постоянного тока (не изображен) через проходной изолятор 23, вмонтированный в крышке . Корпус рабочей камеры .1 и некоронирующий электрод 6, подключенный к другому полюсу высоковольтного .источника, заземлены. Для выпуска обработанной жидкой среды днище 3 рабочей камеры 1 снабжено патрубком 2k,

Устройство работает следующим образом.

Вначале при помощи втулки k и стопорного винта 15 устанавливают необходимый зазор между выпускным отверстием питающей трубки 12 и плоскостью некоронирующего электрода 6. Далее питающую трубку 12 соединяют посредством короткого гибкого шланга с трубопроводом, подводящим жидкую среду с микроорганизмами. Затем включают привод некоронирующего электрода 6. После установления рабочей частоты вращения некоронирующего электрода 6 включают подачу жидкой среды с микроорганизмами. При этрм жидкая среда с микроорганизмами, поступая по питающей трубке 12 в центральную часть некоронирующего электрода 6, растекается по его поверхностя в виде тонкой пленки. Обрабатываемая жидкая среда обычно является хорошим проводником электрического тока, так как в ней содержится в качестве питательных ве ществ микроорганизмов или продуктов их жизнедеятельности множество различных диссоциированных химических соединений. Поэтому при подаче высокого напряжения на коронирующий элек род 5 между ним и пленкой жидкости находящейся под нулевым потенциалом создается неоднородное электрическое поле. В результате на остриях игл 9 коронирующего электрода 5 возникает коронный разряд, сопровождающийся образованием как отрицательных, так и положительных аэроионов. Под дейст вием сил поля отрицательные аэроионы движутся к положительно заряженному электроду, а положительно заряженные аэроионы - к отрицательному электроду. Так, при отрицательной полярност коронирующего электрода положитель ные аэроионы быстро его достигают. Во внешней области коронного разряда присутствуют только отрицательные аэ роионы, которые создают в межэлектродном пространстве униполярный объе ный заряд. В случае положительной по лярности коронирующего электрода 5 во внешней области короны присутствуют только положительные аэроионы. Таким образом, исходная жидкая среда с микроорганизмами, растекаясь под действием центробежных сил по поверх ности некоронирующего электрода 6, подвергается воздействию униполярного заряда аэроионов и электрического поля. Обработанная жидкая среда, далее попадая в днище 3 рабочей камеры 1, непрерывно отводится через патрубок 2. При необходимости жидкая среда может быть несколько раз пропущена через зону аэроионной обработки. Поток аэроионов, падающих на поверхность пленки жидкой среды с микроорганизмами, а также напряжен ность электрического поля регулирует ся изменением величины разрядного на пряжения. Предлагаемое устройство по сравнению с базовым объектом - устройством для аэроионной обработки жидкой среды с микроорганизмами (прототипом) обеспечивает непрерывный, установившийся во зремени рабочий процесс, что создает увеличение производительности из-за отсутствия перерывов в выпуске конечных продуктов. Так, например, при одновременной обработке 100 мл жидкой среды за время Тц Тр ч- $Т 2,5 мин производительность базового устройства составляет ЦО мл/мин, где Тц - вре|у я технологического цикла обработки; TO - время обработки жидкой среды, TO 0,5 мин; Т - время. вспомогательных операций, Т: 2,0 мин. В предлагаемом же устройстве время 5 О, поэтому его производительность для тех же условий составляет 200 мл/мин, что в 5 раз больше, чем в базовом. Устройство создает устойчивость режимов проведения и соответственно большую стабильность качества обработанной жидкой среды; более легкое автоматическое регулирование параметров технологического процесса. Отпадает потребность в кюветах или чашкп. Непосредственный электрический контакт некоронирующего электрода с пленкой жидкой среды позволяет снизить затраты электрической энергии, так как электрическое поле создается между пленкой жидкости и коронирующим электродом. С другой стороны из-за незначительной толщины пленки жидкой среды удается сократить межэлектродный промежуток до минимального расстояния (например до 20-25 мм), что дает возможность без изменения значения тока короны значительно снизить величину напряжения, приложенного к электродам. Так, экспериментально установлено, что при высоте иглы 12 мм, силе тока короны 12 мкА и уменьшении разрядного расстояния с 30 до 20 мм напряжение снижается с 18 до 13 кВ (данные сняты для системы электродов игла-плоскость). Все это позволяет не только снизить затраты электрической энергии, но также использовать маломощные источники напряжения для питания электродов. Формула изобретения Устройство для аэроионной обраотки жидкой среды с микроорганизмаи, включающее рабочую камеру с размеенными внутри нее друг над другом коронирующим и некоронирующим электродами, о. тличающееся тем, что, с целью обеспечения непрерывности процесса и снижения затрат электроэнергии, некоронирующий электрод выполнен в виде диска, установленного с возможностью вращения, при этом устройство снабжено размещенной центрально в рабочей камере питающей трубкой, -выпускное отверстие которой расположено над диском. V Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Остапенков A.M., Меринов Н.С.,

Назаров В.Н. и Балан Е.Л. Исследование устройства для электронно-ионной обработки маточных хлебопекарных дрожжей. - Электронная обработка материалов, 1980, (f 1, с. 79-82,

2. Глущенко Н.А., Лозенко М.Ф, и Дубровина Е.8. Влияние электрического поля коронного разряда на активность размножения дрожжей и содержания в них нуклеиновых кислот. Хлебопекарная и кондитерская промышленность. М., 1977, N 12, с 25-27 (прототип).