DE2408754A1

DE2408754A1 - Vorrichtung zum entkeimen von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2408754A1
Application number: DE19742408754
Authority: DE
Inventors: Hans Otto Ernst Gazda
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-02-23
Filing date: 1974-02-23
Publication date: 1975-09-04

Description

Vorrichtung zum Entkeimen von Flüssigkeiten Derzeit werden Flüssigkeiten wie Milch, Fruchtsäfte od, dergl. in erster Linie durch Pasteurisation und Sterilisation entkeimt, Pasteurisierte Milch ist jedoch selbst bei kühler Lagerung nur einige Tage haltbar, wobei edoch recht bald durch psychrophyte Bakterien verursachte Geschmacksfehler auftreten. Bei der Pasteurisierung erfolgt bestendalls nur eine Keimreduktion bos 99.8%.
Bei der längere Zeit haltbaren und unter normalen Bedingungen transprotfähigen Sterilmilch ist der Nährwert vermindert und der natürliche Charakter der Milch durch Zerstörung von Geschmacks-und Duftstoffen verändert. Die Sterilisierung bewirtk je nach dem angewanten Verfahren mehr oder weniger eine Abnahme des Biologischen Wertes, eine erhebliche Zerstörung der Vitamine, sowie einen intensiven Koch-bezw. Caramelgeschmack.
Es wir derzeit auch ein als Bekterienzentrifugation bekannt gewordenes Verfahren angewendet, bei welchem die Milch mit einer Beschleunigung von 10.000 g und mehr zentrifugiert wird, wodurch die Bakterien, insbesondere Bacillensporen sedimentieren (USA-Patentschrift Nr.
3.217 982).
Bei diesem Bakterienzentrifugieren müssen jedoch wirtschaftlich nicht tragbare Eiweiss-und Fettverluste in Kauf genommen werden, die in den Zentrifugenschlamm übergehen. Ausserdem kann bei der baktofugierten Milch auf zusätzlich Hitzepasteurisierung nicht verzichtet werden, da sie noch patogene Keime enthält.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit welcher ohne Hitzeanwendung und ohne Zerstörung von Vitaminen, Geschmacks-und Duftstoffen und anderen wesentlichen Substanzen Flüssigkeiten wie Milch, Fruchtsäfte In der E#ntkeimungszentrifuge wiederholen sich diese "Implosionsstösse" Düsenring zu Düsenring bis zum Austritt der Flüssigkeit in die Auffangvorrichtung.
J)ie an sich schon vielgestaltigen Schwingungen innerhalb der Zelle und der umgebenden Flüssigkeit sind nach kurzer Laufstrecke nicht mehr in Phase. Es kommt zu entsprechenden Zerrungen im Molekularnetz der Zellbestandteile, die es an schwachen Stellen aufreissen. Die Moleküle verlieren mit diesen Bindungen ihre spezifischen Strukturen. Die normale Stoffwechseltätigkeit, das Wachstum und die Vermehrungsfähigkeit werden aufgehoben.
Proteine ~ bilden den Hauptbestandteil der Makromoleküle.
Diese werden durch ihre verschiedenen Molekulargewichte in der erfindungsgemässen Entkeimungszentrifuge enormen Zerrungen unterworfen. In der Entkeimungszentrifuge entsteht beim Durchströmen der zu entkeimenden Flüssigkeit auf Grund der Reibung an den Düsenspalträndern eine hohe elektrostatische Aufladung. Diese Aufladung bewirkt, unterstützt durch die hohen Beschleunigungskräfte der Zentrifuge eine Trennung der Kationen und Anionen. Dadurch entstehen innerhalb der Zelle weitere starke Zerrungen des Gefüges.
Dieser Vorgang kann noch durch Anlegen einer Spannung, etwa von 70V, gesteigert werden.
Durch die erfindungsgemässe Entkeimungszentrifuge kann Milch in einem Arbeitsgang sowohl entkeimt als auch homogenisiert werden.
Die durch das erfindungsgemässe Verfahren behandelte Milch ist biologisch und geschmacklich Frischmilch mit einer Lager-und Transportfähigkeit, die der Sterilmilch mindestens ebenbürtig ist.
Es wird nun ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in welcher eine schematische, nicht massgetreue Schnittansicht einer erfindungsgemässen Entlieimungszentrifuge dargestellt ist.
Arzneiniittellösungen o. dergl. auf mechanischem Wege entkeimt werden.
Dies wird ausgehend von einer Vorrichtung zum Entkeimen von Flüssigkeiten, insb. Milch, Fruchtsäften o. dergl. wobei die Flüssigkeit mehrfach grossen Beschleunigungsändernngen unterworfen wird indem die Flüssigkeit mit hoher, vorzugsweise zunehmender Geschwindigkeit durch ein Leitungssystem mit stossweise sich ändernden Durchlassquerschnitten geführt wird, gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass eine Zentrifuge mit mindestens einem Auf fanggerät angeordneten, um ihre Achse rotierende Scheibe vorgesehen ist, innerhalb welcher ein von einem in Scheibenachsennähe liegenden Zuführbereich zum Scheibenrand verlaufender Durchlass von abwechselnd zu-und abnehmendem Querschnitt angeordnet ist.
Die mechanische Inaktivierung der Bakterien wird in der erfindungsgemässen Vorrichtung in erster Linie durch das Zusammenwirken von Beschleunigungskraft, Kavitation und Zerrungen im Gerüst der Zellmembrane erreicht. Die zu entkeimende Flüssigkeit wird enormen Beschleunigungen und Verzögerungen und damit mechanischen Wechselbeanspruchungen ausgesetzt.
Die Flüssigkeit gelangt aus dem Süsenspalt kommend in einen Raum niedrigen Druckes und geringerer Geschwindigkeit. An Stelle grosse#Geschwindigkeit ist die Druckenergie niedriger als an denen mit langsameren Durchfluss. Die so entstandene Differenz der Druckenergie, die nach der Bernoullischen Gleichung mit den Geschwindigkeitsenergien eine konstante Summe bildet, ist die Ursache für Strukturänderungen in den Proteinmolekülen der Zellen. Beim Ansteigen des Druckes, infolge der Verlangsamung, kondensieren die Bläschen der Milch, die Flüssigkeitshohlräume stürzen plötzlich miü unelastischen Schlägen in sich zusammen. Dabei werden Kräfte frei, die in der Grössenordnung 104 - 106 atü liegen. Lord Rayleigh ermittelt für eine Wasserdampfblase, die während des Kondensationsvorganges auf ein Zwanstigstel ihres Durchmessers zusammenstfürzts einen Druckstoss von 10.300 atü.
Die Entlceimungszentrifuge gemäss der Zeichnung besteht aus zwei übereinander angeordneten, eine Scheibe 1 bildenden Tellern 3 und 4. Die Scheiben befinden sich innerhalb eines durch das Bezugszeichen 7 angedeuteten Auffangbehälters. Die Teller 3 und 4 sind um einen einen Düsenspalt bildenden Abstand voreinander getrennt. In jedem Teller 3 und 4 sind an den gegenüberliegenden Seiten mehrere im radialen Abstand angeordnete Nuten 8 bezw. 9 vorgesehen, welche die kammerartigen Erweiterungen 10 des Düsenspaltes 5 darsteilen. Die Erweiterungen 10 gehen in den Düsenspalt 5 Keilförmig über. Mit dem oberen Teller 3 der Scheibe 1 ist ein Einfüllstutzen 2 verbunden, durch welchen die Milch der Zentrifuge zugeführt wird. Die Scheibe 1 wird durch eine Welle 11 in Drehung versetzt.
Bei einer praktischen Ausfüllrungsform einer Zentrifuge gemäss der Zeichnung beträgt der Scheibendurchmesser 600 mm und die Drehzahl bis zu 20.000 U/min. Die Scheibe hat eine Umfangsgeschwindigkeit bis zu 6 28 m/sec und die Milch wurde bis 132.600 g beschleunigt. Der Düsenspalt hat bei dieser Ausführungsform eine Weite von 0,5 mm und die Höhe der kammerartigen Erweiterung, von denen 20 hintereinander in radialer Richtung angeordnet sind, beträgt 12 mm. Der Durchsatz beträgt bei 10.000 U/min 30.000 1 per Stunde.
Die günstige Umdrehungszahl, Düsenweite und die Höhe, Länge und Anzahl der kammerartigen Erweiterungen müssen für jede Ausführungsform und entsprechend der zu entkeimenden Flüssigkeit durch empirische Reihenversuche ermittelt werden. Vorzugsweise soll die Düsenweite zwischen 0,l und 1 mm liegen, und die kammerartigen Erweiterungen, von denen vorzugsweise mindestens 5 vorgesehen sein sollen, besitzen normalerweise eine Höhe zwischen 5 und 20 mm. Die Umfangsgeschwindigkeit der Zentrifugenscheibe liegt vorzugsweise zwischen 200 und 800 m/sec.

Claims

Patentansprüche

Vorrichtung # Vorrichtung zum Entkeimen von Flüssigkeiten, insbesondere von Milch, Fruchtsäften od. dgl., wobei die Flüssigkeit mehrfach grossen Beschleunigungsänderungen unterworfen wird, indem die Flüssigkeit mit hoher, vorzugsweise zunehmender Geschwindigkeit durch ein Leitungssystem mit stossweise sich ändernden Durchlassquerschnitten geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zentrifuge mit mindestens einer in einem Auffanggefäss (7) angeordneten, um ihre Achse rotierende Scheibe (1) vorgesehen ist, innerhalb welcher ein von einem in Scheibenachsnähe liegenden Zuführungsbereich zum Scheibenrand verlaufender Durchlass von abwechselnd zu-und abnehmendem Querschnitt angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (1) aus zwei tellerförmigen übereinanderliegenden, durch einen Düsenspalt (5) getrennten Platten (3,4) besteht, wobei die Platten an den zueinander gekehrten Seiten im radialen Abstand angeordnete Ausnehmungen (8,9) aufweisen, die kammerartigen Erweiterungen (10) des zwischen den Platten vorgesehenen Düsenspaltes (5) darstellen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kammerartigen Erweiterungen durch in radialen Abstand angeordnete ringförmige Nuten erhalten ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zuführbereich und dem Austrittsbereich am Scheibenrand der Querschnitt des Durchlasses innerhalb der Scheibe sich mindestens fünfmal ändert.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenspalt. (5) eine Höhe von 0,1-1 nmi und die kammerartigen grweiterungen (10) eine Höhe von 5-2Q mm aufweisen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsgescllwindigleit der Scheibe (1) zwischen 200 und 800 m/sec liegt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, dass an die beiden Platten der Zentrifugenscheibe eine Spannung von etwa 70 V angelegt wird.