RU2819629C1 - Ultraviolet reactor for pasteurisation of liquid food products - Google Patents
Ultraviolet reactor for pasteurisation of liquid food products Download PDFInfo
- Publication number
- RU2819629C1 RU2819629C1 RU2022107899A RU2022107899A RU2819629C1 RU 2819629 C1 RU2819629 C1 RU 2819629C1 RU 2022107899 A RU2022107899 A RU 2022107899A RU 2022107899 A RU2022107899 A RU 2022107899A RU 2819629 C1 RU2819629 C1 RU 2819629C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cassette
- radiation
- cassettes
- spiral tubes
- tubes
- Prior art date
Links
- 235000021056 liquid food Nutrition 0.000 title claims abstract description 50
- 238000009928 pasteurization Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 222
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 52
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 22
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 17
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 claims description 13
- 239000008267 milk Substances 0.000 claims description 13
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 claims description 13
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 10
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 16
- 230000002070 germicidal effect Effects 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 43
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 43
- 239000000047 product Substances 0.000 description 38
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 35
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 35
- 239000000463 material Substances 0.000 description 30
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 18
- 239000004812 Fluorinated ethylene propylene Substances 0.000 description 17
- 229920009441 perflouroethylene propylene Polymers 0.000 description 17
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 17
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 15
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 229920011301 perfluoro alkoxyl alkane Polymers 0.000 description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 11
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 11
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 10
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 10
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 description 9
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 9
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 8
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 8
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 8
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 7
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 7
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000002147 killing effect Effects 0.000 description 6
- 238000007539 photo-oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 6
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 244000199866 Lactobacillus casei Species 0.000 description 5
- 235000013958 Lactobacillus casei Nutrition 0.000 description 5
- 241000186779 Listeria monocytogenes Species 0.000 description 5
- 241000186367 Mycobacterium avium Species 0.000 description 5
- 241000607142 Salmonella Species 0.000 description 5
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 5
- 241000194017 Streptococcus Species 0.000 description 5
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 description 5
- HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N ethene;prop-1-ene Chemical group C=C.CC=C HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229940017800 lactobacillus casei Drugs 0.000 description 5
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 5
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 5
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- AUNGANRZJHBGPY-SCRDCRAPSA-N Riboflavin Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)CN1C=2C=C(C)C(C)=CC=2N=C2C1=NC(=O)NC2=O AUNGANRZJHBGPY-SCRDCRAPSA-N 0.000 description 4
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 4
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 4
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000497 Amalgam Inorganic materials 0.000 description 3
- 241000589562 Brucella Species 0.000 description 3
- 241000589875 Campylobacter jejuni Species 0.000 description 3
- 241000606678 Coxiella burnetii Species 0.000 description 3
- 241000194033 Enterococcus Species 0.000 description 3
- 241000187482 Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis Species 0.000 description 3
- 241000186366 Mycobacterium bovis Species 0.000 description 3
- 241000187479 Mycobacterium tuberculosis Species 0.000 description 3
- 241000607768 Shigella Species 0.000 description 3
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 241000191940 Staphylococcus Species 0.000 description 3
- 244000269722 Thea sinensis Species 0.000 description 3
- 241000607447 Yersinia enterocolitica Species 0.000 description 3
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 3
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 3
- 235000010633 broth Nutrition 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 235000016213 coffee Nutrition 0.000 description 3
- 235000013353 coffee beverage Nutrition 0.000 description 3
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 3
- 235000015142 cultured sour cream Nutrition 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 3
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 3
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 3
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 235000012907 honey Nutrition 0.000 description 3
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 3
- 235000008960 ketchup Nutrition 0.000 description 3
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 3
- 239000008268 mayonnaise Substances 0.000 description 3
- 235000010746 mayonnaise Nutrition 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 235000020185 raw untreated milk Nutrition 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 235000014347 soups Nutrition 0.000 description 3
- 235000013322 soy milk Nutrition 0.000 description 3
- 235000020357 syrup Nutrition 0.000 description 3
- 239000006188 syrup Substances 0.000 description 3
- 235000013616 tea Nutrition 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 235000008939 whole milk Nutrition 0.000 description 3
- 235000014101 wine Nutrition 0.000 description 3
- 229940098232 yersinia enterocolitica Drugs 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AUNGANRZJHBGPY-UHFFFAOYSA-N D-Lyxoflavin Natural products OCC(O)C(O)C(O)CN1C=2C=C(C)C(C)=CC=2N=C2C1=NC(=O)NC2=O AUNGANRZJHBGPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000026681 Paratuberculosis Diseases 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 150000002605 large molecules Chemical group 0.000 description 2
- 235000012054 meals Nutrition 0.000 description 2
- 239000011104 metalized film Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 239000002151 riboflavin Substances 0.000 description 2
- 229960002477 riboflavin Drugs 0.000 description 2
- 235000019192 riboflavin Nutrition 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006367 Neoflon Polymers 0.000 description 1
- 229920001774 Perfluoroether Polymers 0.000 description 1
- 241001085205 Prenanthella exigua Species 0.000 description 1
- 229920006356 Teflon™ FEP Polymers 0.000 description 1
- 229920006125 amorphous polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N hexafluoropropylene Chemical group FC(F)=C(F)C(F)(F)F HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000010128 melt processing Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- UJMWVICAENGCRF-UHFFFAOYSA-N oxygen difluoride Chemical class FOF UJMWVICAENGCRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 239000013306 transparent fiber Substances 0.000 description 1
- 125000002023 trifluoromethyl group Chemical group FC(F)(F)* 0.000 description 1
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 1
- 238000002211 ultraviolet spectrum Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к фотобиореактору и кассетной системе, которые позволяют проводить гермицидную обработку жидкостей с использованием коротковолнового ультрафиолетового излучения (УФ-С), главным образом с длиной волны от 180 нм до 300 нм. Изобретение относится к системе, пригодной для проведения гермицидной обработки сильно непрозрачных жидкостей.The invention relates to a photobioreactor and cassette system that allows germicidal treatment of liquids using short-wave ultraviolet radiation (UV-C), mainly with a wavelength of 180 nm to 300 nm. The invention relates to a system suitable for germicidal treatment of highly opaque liquids.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION
Для пастеризации жидких пищевых продуктов ранее использовали приборы с УФ-реактором. Примеры таких приборов можно найти в US 2002/096648 или Chem. Eng. Technol. 2007, 30, стр. 945-950, и в обоих документах описан реактор для облучения текучей реакционной среды ультрафиолетовым излучением. Камера облучения соединена со впуском и выпуском, что позволяет реакционной среде протекать через реактор, подвергаясь при этом воздействию ультрафиолетового излучения.Devices with a UV reactor were previously used to pasteurize liquid food products. Examples of such devices can be found in US 2002/096648 or Chem. Eng. Technol. 2007, 30, pp. 945-950, and both documents describe a reactor for irradiating a reaction fluid with ultraviolet radiation. The irradiation chamber is connected to an inlet and outlet, allowing the reaction medium to flow through the reactor while being exposed to ultraviolet radiation.
Другой пример прибора с УФ-реактором имеется в US 2004/248076, где раскрыто устройство и способ стерилизации жидких сред при помощи УФ-облучения и кратковременной тепловой обработки.Another example of a device with a UV reactor is available in US 2004/248076, which discloses a device and method for sterilizing liquid media using UV irradiation and short-term heat treatment.
Однако в данной области имеется потребность в оптимизации уничтожения бактерий и вирусов (т.е. пастеризации или стерилизации) при исключении или снижении окисления жидкого продукта. Окисление жидкого продукта приводит к усилению горького и неприятного запаха/вкуса пищевого продукта.However, there is a need in the art to optimize the destruction of bacteria and viruses (ie, pasteurization or sterilization) while eliminating or reducing oxidation of the liquid product. Oxidation of the liquid product leads to an increase in the bitter and unpleasant odor/taste of the food product.
Кроме этого, имеется потребность в упрощении таких фотобиореакторов, позволяющем приспосабливать оборудование к индивидуальным задачам и облегчающем обслуживание и очистку такой системы, предпочтительно без необходимости в специальных инструментах.In addition, there is a need to simplify such photobioreactors, allowing the equipment to be adapted to individual applications and facilitating the maintenance and cleaning of such a system, preferably without the need for special tools.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к прибору с УФ-реактором для холодной пастеризации жидких пищевых продуктов. Так, в первом аспекте настоящего изобретения раскрыт фотобиореактор для пастеризации жидких пищевых продуктов, например, молока, причем этот фотобиореактор содержит первую кассетоустановочную рамку; одну или более спиральных трубок, проходящих от впускного конца до выпускного конца, образуя жидкостной канал; по меньшей мере две кассеты, проходящие от первого конца до второго конца; и один или более фильтров; при этом кассетоустановочная рамка содержит кассетоприемные отверстия, в которые каждая из кассет устанавливается съемным образом, при этом каждая кассета содержит один или более источников излучения, облучающих упомянутые одну или более спиральных трубок, при этом упомянутые один или более источников излучения испускают излучение с длиной волны в диапазоне от 180 до 300 нм, при этом упомянутые один или более фильтров расположены между упомянутыми одним или более источниками излучения и упомянутыми одной или более спиральными трубками, и при этом упомянутые один или более фильтров предотвращают достижение излучением с длиной волны более 300 нм упомянутых одной или более спиральных трубок.The present invention relates to an apparatus with a UV reactor for cold pasteurization of liquid food products. Thus, in a first aspect of the present invention, a photobioreactor is disclosed for pasteurizing liquid food products, for example milk, the photobioreactor comprising a first cassette mounting frame; one or more spiral tubes extending from an inlet end to an outlet end to form a liquid channel; at least two cassettes extending from the first end to the second end; and one or more filters; wherein the cassette mounting frame contains cassette receiving holes into which each of the cassettes is installed in a removable manner, wherein each cassette contains one or more radiation sources irradiating said one or more spiral tubes, wherein said one or more radiation sources emit radiation with a wavelength of range from 180 to 300 nm, wherein said one or more filters are located between said one or more radiation sources and said one or more spiral tubes, and wherein said one or more filters prevent radiation with a wavelength greater than 300 nm from reaching said one or more more spiral tubes.
Под предотвращением достижения излучением с длиной волны более 300 нм упомянутых одной или более спиральных трубок понимается, что излучение с длиной волны более 300 нм ослабляется в значительной степени, например, по меньше мере в 100 раз или 1000 раз или более.By preventing radiation with a wavelength greater than 300 nm from reaching said one or more spiral tubes, it is meant that radiation with a wavelength greater than 300 nm is attenuated to a significant extent, for example, at least 100 times or 1000 times or more.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые один или более фильтров предотвращают достижение излучением с длиной волны более 270 нм упомянутых одной или более спиральных трубок.In one or more embodiments, said one or more filters prevent radiation with a wavelength greater than 270 nm from reaching said one or more spiral tubes.
Одним из преимуществ использования такого светового излучения в качестве средства для холодной пастеризации является то, что это очень энергоэффективный способ частичной стерилизации.One of the advantages of using such light as a cold pasteurization agent is that it is a very energy efficient method of partial sterilization.
Одним из преимуществ использования одного или более фильтров является то, что можно исключить фотоокисление под действием излучения с большими длинами волн. Например, является предпочтительным исключение фотоокисления рибофлавина (около длины волны 446 нм), но также предпочтительно исключение фотоокисления других компонентов жидкого пищевого продукта, которое усиливает горький и неприятный запах/вкус указанного пищевого продукта. Кроме этого, фильтры могут исключать контакт горячего воздуха с упомянутыми одной или более спиральными трубками, тем самым исключая нагревание жидкого пищевого продукта.One advantage of using one or more filters is that photo-oxidation due to long wavelength radiation can be eliminated. For example, it is preferable to avoid photo-oxidation of riboflavin (around 446 nm wavelength), but it is also preferable to avoid photo-oxidation of other components of the liquid food product, which enhances the bitter and unpleasant odor/taste of said food product. In addition, the filters may prevent hot air from contacting said one or more spiral tubes, thereby preventing heating of the liquid food product.
Жидкостной канал рассчитан на обеспечение высокого отношения поверхности к объему, увеличивающего воздействие энергии излучения на единицу объема при ослаблении эффектов самоэкранирования обрабатываемой непрозрачной жидкости. Таким образом, возможно проводить обработку непрозрачных жидкостей с использованием излучения, если материал, образующий жидкостной канал, прозрачен для такого светового излучения.The fluid channel is designed to provide a high surface-to-volume ratio, increasing the impact of radiation energy per unit volume while reducing the self-shielding effects of the opaque liquid being processed. Thus, it is possible to treat opaque liquids using radiation if the material forming the liquid channel is transparent to such light radiation.
В биореакторе предпочтительно, чтобы как можно большая часть УФ излучения достигала жидкости. Однако также предпочтительно сведение к минимуму видимого света, теплового излучения и теплопередачи к жидкости за счет конвекции. И то, и другое может быть обеспечено введением фильтра, например, полосового фильтра, для исключения нежелательных длин волн и путем заключения источников излучения в кассетную систему. Кроме того, кассетная система упрощает замену источников излучения в ходе обслуживания, так как одна кассета может быть заменена без необходимости изменения в системе чего-либо еще.In a bioreactor, it is preferable that as much of the UV radiation as possible reaches the liquid. However, it is also preferable to minimize visible light, thermal radiation, and heat transfer to the fluid by convection. Both can be achieved by introducing a filter, such as a bandpass filter, to exclude unwanted wavelengths and by enclosing the radiation sources in a cassette system. In addition, the cassette system simplifies the replacement of radiation sources during maintenance, since one cassette can be replaced without the need to change anything else in the system.
Жидкий пищевой продукт протекает по упомянутым одной или более спиральным трубкам с некоторым расходом. В одном или более вариантах осуществления измеряемый в миллилитрах в минуту расход составляет 200-6000 мл/мин, или 500-4000 мл/мин, или 800-2000 мл/мин, или 900-1100 мл/мин.The liquid food product flows through said one or more spiral tubes at a certain flow rate. In one or more embodiments, the flow rate measured in milliliters per minute is 200-6000 ml/min, or 500-4000 ml/min, or 800-2000 ml/min, or 900-1100 ml/min.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые один или более источников излучения представляют собой гермицидную (бактерицидную) лампу низкого давления, такую как ртутная лампа низкого давления.In one or more embodiments, said one or more radiation sources are a low pressure germicidal lamp, such as a low pressure mercury lamp.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые один или более источников излучения работают при температуре лампы от 0°С до 120°С.In one or more embodiments, said one or more radiation sources operate at a lamp temperature of from 0°C to 120°C.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые один или более источников излучения работают при температуре лампы от 20°С до 60°С.In one or more embodiments, said one or more radiation sources operate at a lamp temperature of from 20°C to 60°C.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые один или более источников излучения работают при температуре лампы от 30°С до 50°С.In one or more embodiments, said one or more radiation sources operate at a lamp temperature of from 30°C to 50°C.
Во втором аспекте настоящего изобретения раскрыто применение описанного в данном документе фотобиореактора для холодной пастеризации жидких пищевых продуктов.In a second aspect of the present invention, the use of a photobioreactor described herein for cold pasteurization of liquid food products is disclosed.
Холодная пастеризация может представлять собой частичную стерилизацию вещества и, в частности, жидкости, в процессе, где избегают использовать тепло в качестве основного средства уничтожения нежелательных организмов, без значительного химического изменения вещества. Под «избегают» понимается не исключение, а уменьшение.Cold pasteurization may be the partial sterilization of a substance, and in particular a liquid, in a process that avoids the use of heat as the primary means of killing unwanted organisms, without significantly chemically altering the substance. “Avoid” does not mean exclusion, but reduction.
В одном или более вариантах осуществления биологический загрязнитель инактивируют или уменьшают на величину порядка по меньшей мере 2-Log10. Биологическим загрязнением могут быть, например, бактерии, споры, плесень или вирусы.In one or more embodiments, the biological contaminant is inactivated or reduced by an amount on the order of at least 2-Log 10 . Biological contamination can be, for example, bacteria, spores, mold or viruses.
В одном или более вариантах осуществления биологический загрязнитель инактивируют или уменьшают на величину порядка по меньшей мере 3-Log10.In one or more embodiments, the biological contaminant is inactivated or reduced by an amount on the order of at least 3-Log 10 .
В одном или более вариантах осуществления биологический загрязнитель инактивируют или уменьшают на величину порядка по меньшей мере 4-Log10.In one or more embodiments, the biological contaminant is inactivated or reduced by an amount on the order of at least 4-Log 10 .
В одном или более вариантах осуществления биологический загрязнитель инактивируют или уменьшают на величину порядка по меньшей мере 5-Log10.In one or more embodiments, the biological contaminant is inactivated or reduced by an amount on the order of at least 5-Log 10 .
В одном или более вариантах осуществления биологический загрязнитель инактивируют или уменьшают на величину порядка по меньшей мере 6-Log10.In one or more embodiments, the biological contaminant is inactivated or reduced by an amount on the order of at least 6-Log 10 .
В третьем аспекте настоящего изобретения раскрыто применение описанного в данном документе фотобиореактора для уничтожения в жидких пищевых продуктах микроорганизмов, таких как бактерии, плесень, споры или вирусы.In a third aspect of the present invention, the use of a photobioreactor described herein for the destruction of microorganisms such as bacteria, mold, spores or viruses in liquid foods is disclosed.
Под уничтожением понимается уменьшение количества активных или живых микроорганизмов. Микроорганизмы, встречающиеся в жидких пищевых продуктах, могут присутствовать из-за загрязнения в ходе обработки указанного жидкого пищевого продукта. Обычное бактериальное загрязнение, например, молочных продуктов может представлять собой, например, Lactobacillus casei, Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Salmonella spp., Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis (MAP), Staphylococcus aureus или Streptococcus spp.Killing means reducing the number of active or living microorganisms. Microorganisms found in liquid foods may be present due to contamination during the processing of said liquid food. Common bacterial contamination of, for example, dairy products may be, for example, Lactobacillus casei, Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Salmonella spp., Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis (MAP), Staphylococcus aureus or Streptococcus spp.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Изобретение относится к фотобиореактору, содержащему фильтр, блокирующий ультрафиолетовое излучение с длиной волны более 300 нм, а также к гидравлической конструкции, которая позволяет проводить гермицидную обработку жидкостей с использованием коротковолнового ультрафиолетового излучения (УФ-С), попадающего в диапазон от 180 нм до 300 нм.The invention relates to a photobioreactor containing a filter that blocks ultraviolet radiation with a wavelength greater than 300 nm, as well as a hydraulic structure that allows germicidal treatment of liquids using short-wave ultraviolet radiation (UV-C) falling in the range from 180 nm to 300 nm .
Изобретение относится к системе, пригодной для гермицидной обработки сильно непрозрачных жидкостей. Изобретение предусматривает наличие фильтра, который предотвращает достижение обрабатываемой жидкости излучением с длиной волны выше спектра УФ-С. Кассеты могут канализировать (направлять) возможный поток воздуха поверх упомянутых одного или более источников излучения. Таким образом предотвращается достижение потоком воздуха камеры реактора, в которой происходит обработка жидкого продукта, при этом поддерживается оптимальная рабочая температура источников излучения. Кроме этого, изобретение относится к гидравлической конструкции, включающей одну или более спирально свернутых труб, что обеспечивает поперечный поток под действием центробежной силы. Это делает возможной обработку самых непрозрачных жидкостей с использованием УФ-С излучения.The invention relates to a system suitable for the germicidal treatment of highly opaque liquids. The invention provides a filter that prevents radiation with wavelengths above the UV-C spectrum from reaching the liquid being treated. The cassettes can channel (direct) possible air flow over said one or more radiation sources. This prevents the air flow from reaching the reactor chamber in which the liquid product is processed, while maintaining the optimal operating temperature of the radiation sources. In addition, the invention relates to a hydraulic structure comprising one or more spirally coiled pipes, which provides a transverse flow under the influence of centrifugal force. This makes it possible to process even the most opaque liquids using UV-C light.
При описании аспектов изобретения для ясности будет использована конкретная терминология. Однако изобретение не подразумевает ограничения выбранными конкретными терминами, и понятно, что каждый конкретный термин охватывает все технические эквиваленты, функционирующие аналогичным образом с реализацией аналогичного назначения.In describing aspects of the invention, specific terminology will be used for clarity. However, the invention is not intended to be limited to the specific terms selected, and it is understood that each specific term covers all technical equivalents that function in a similar manner to achieve a similar purpose.
В первом аспекте настоящего изобретения раскрыт фотобиореактор для пастеризации жидких пищевых продуктов, например, молока, содержащий первую кассетоустановочную рамку; одну или более спиральных трубок, проходящих от впускного конца до выпускного конца, образуя жидкостной канал; по меньшей мере две кассеты, проходящие от первого конца до второго конца; и один или более фильтров; при этом кассетоустановочная рамка содержит кассетоприемные отверстия, в которые каждая из кассет устанавливается съемным образом, при этом каждая кассета содержит один или более источников излучения, облучающих упомянутые одну или более спиральных трубок, при этом упомянутые один или более источников излучения испускают излучение с длиной волны в диапазоне 180-300 нм, при этом упомянутые один или более фильтров расположены между упомянутыми одним или более источниками излучения и упомянутыми одной или более спиральными трубками, и при этом упомянутые один или более фильтров предотвращают достижение излучением с длиной волны более 300 нм упомянутых одной или более спиральных трубок.In a first aspect of the present invention, there is disclosed a photobioreactor for pasteurizing liquid food products, for example milk, comprising a first cassette mounting frame; one or more spiral tubes extending from an inlet end to an outlet end to form a liquid channel; at least two cassettes extending from the first end to the second end; and one or more filters; wherein the cassette mounting frame contains cassette receiving holes into which each of the cassettes is installed in a removable manner, wherein each cassette contains one or more radiation sources irradiating said one or more spiral tubes, wherein said one or more radiation sources emit radiation with a wavelength of range of 180-300 nm, wherein said one or more filters are located between said one or more radiation sources and said one or more spiral tubes, and wherein said one or more filters prevent radiation with a wavelength greater than 300 nm from reaching said one or more spiral tubes.
Пастеризация не ограничивается только частичной стерилизацией вещества и, в частности, жидкости при такой температуре и в течение такого периода времени воздействия, которые вызывают разрушение нежелательных организмов без значительного химического изменения вещества, но охватывает также и холодную пастеризацию, которая представляет собой частичную стерилизацию вещества и, в частности, жидкости в процессе, при котором избегают использовать тепло в качестве основного средства уничтожения нежелательных организмов, без значительного химического изменения вещества. Под «избегают» понимается не исключение, а уменьшение. В настоящем изобретении раскрывается, что одним из преимуществ использования светового излучения в качестве средства для холодной пастеризации является то, что это очень энергоэффективный способ частичной стерилизации.Pasteurization is not limited only to the partial sterilization of a substance and, in particular, a liquid at such a temperature and for such a period of exposure as to cause the destruction of undesirable organisms without significant chemical change of the substance, but also covers cold pasteurization, which is the partial sterilization of a substance and, specifically, liquids in a process that avoids using heat as the primary means of killing unwanted organisms without significantly chemically altering the substance. “Avoid” does not mean exclusion, but reduction. The present invention discloses that one of the advantages of using light as a cold pasteurization agent is that it is a very energy efficient partial sterilization method.
Жидкостной канал рассчитан на обеспечение высокого отношения поверхности к объему, увеличивающего воздействие энергии излучения на единицу объема при сниженных эффектах самоэкранирования обрабатываемой непрозрачной жидкости. Таким образом, возможно проводить обработку непрозрачных жидкостей с использованием излучения, когда материал, образующий жидкостной канал, прозрачен для такого светового излучения.The fluid channel is designed to provide a high surface-to-volume ratio, increasing the impact of radiation energy per unit volume while reducing the self-shielding effects of the opaque liquid being processed. Thus, it is possible to treat opaque liquids using radiation when the material forming the liquid channel is transparent to such light radiation.
В упомянутых одной или более спиральных трубках, проходящих от впускного конца до выпускного конца, образуя жидкостной канал, используется режим течения, возникающий тогда, когда по жидкостному каналу протекает среда. Режим течения в жидкостном канале может состоять из одного или нескольких вихревых течений, которые создают аксиальный первичному потоку вторичный поток, используя центробежную силу (например, течение с вихрями Дина) для увеличения поверхности жидкости, подвергающейся воздействию УФ излучения, испускаемого источниками излучения.Said one or more spiral tubes extending from the inlet end to the outlet end to form a liquid channel utilizes a flow pattern that occurs when a medium flows through the liquid channel. The flow regime in a liquid channel may consist of one or more vortex flows that create a secondary flow axial to the primary flow, using centrifugal force (for example, Dean vortex flow) to increase the surface of the liquid exposed to the UV radiation emitted by the radiation sources.
Движение текучей среды по жидкостному каналу может иметь двухвихревую структуру, соответствующую течению с вихрями Дина. Это обеспечивает в жидкостном канале осевой поток, обеспечивающий высокое отношение поверхности к объему. Благодаря этому можно увеличить воздействие энергии излучения на единицу объема/площади поверхности при уменьшении эффектов самоэкранирования обрабатываемой непрозрачной жидкости.The movement of a fluid through a liquid channel can have a two-vortex structure corresponding to a flow with Dean vortices. This provides an axial flow in the fluid channel, resulting in a high surface to volume ratio. This makes it possible to increase the exposure of radiation energy per unit volume/surface area while reducing the self-shielding effects of the opaque liquid being processed.
В одном или более вариантах осуществления кассеты расположены в параллельной конфигурации.In one or more embodiments, the cartridges are arranged in a parallel configuration.
В одном или более вариантах осуществления каждая кассета также содержит один или более из упомянутых одного или более фильтров.In one or more embodiments, each cartridge also contains one or more of the one or more filters.
В одном или более вариантах осуществления одна или более из спиральных трубок расположены между двумя из по меньшей мере двух кассет.In one or more embodiments, one or more of the spiral tubes are located between two of the at least two cassettes.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более из спиральных трубок сгруппированы в комплекты по две, такие как комплекты по три, расположенные в чередующейся конфигурации между комплектом из одной или более спиральных трубок и кассетой.In one or more embodiments, said one or more of the helical tubes are grouped into sets of two, such as sets of three, arranged in an alternating configuration between the set of one or more helical tubes and the cassette.
В одном или более вариантах осуществления фотобиореактор дополнительно содержит первую вентиляционную камеру, расположенную у первого конца упомянутых одной или более кассет.In one or more embodiments, the photobioreactor further comprises a first ventilation chamber located at a first end of the one or more cassettes.
В одном или более вариантах осуществления фотобиореактор дополнительно содержит вторую вентиляционную камеру, расположенную у второго конца упомянутых одной или более кассет.In one or more embodiments, the photobioreactor further comprises a second ventilation chamber located at a second end of the one or more cassettes.
В одном или более вариантах осуществления вентиляционная камера вытягивает воздух из кассеты, или у вентиляционной камеры воздух поступает в кассету.In one or more embodiments, the plenum draws air from the cassette, or the plenum draws air into the cassette.
При затягивании воздуха в кассеты или из них он отводит тепло, выделяемое источником излучения. Кроме этого, очень важно добиться от источников излучения максимальной энергии и срока службы. Это означает, что их необходимо охлаждать постоянно и равномерно до их оптимальной рабочей температуры. При наличии вентиляционных камер на одном или обоих концах кассет можно получить равномерную и оптимальную рабочую температуру.As air is drawn into or out of the cassettes, it removes the heat generated by the radiation source. In addition, it is very important to achieve maximum energy and service life from radiation sources. This means that they must be cooled constantly and evenly to their optimum operating temperature. By having ventilation chambers at one or both ends of the cassettes, uniform and optimal operating temperatures can be achieved.
В одном или более вариантах осуществления вентиляционная камера вытягивает воздух из кассеты на обоих концах.In one or more embodiments, the vent chamber draws air from the cassette at both ends.
Система охлаждения кассет может функционировать посредством всасывания/вытягивания воздуха из обоих концов. При этом внутри кассет создается слегка пониженное давление (небольшое разрежение).The cassette cooling system can function by sucking/extracting air from both ends. In this case, a slightly reduced pressure (slight vacuum) is created inside the cassettes.
В одном или более вариантах осуществления у вентиляционной камеры воздух поступает в кассету на обоих концах.In one or more embodiments, the plenum has air entering the cassette at both ends.
В одном или более вариантах осуществления вентиляционная камера вытягивает воздух из кассеты на одном конце, а на другом конце воздух поступает в кассету.In one or more embodiments, the plenum draws air from the cassette at one end and introduces air into the cassette at the other end.
В одном или более вариантах осуществления изобретения каждая из кассет содержит одно или более отверстий на первом конце или втором конце для установки и удаления упомянутых одного или более источников излучения.In one or more embodiments of the invention, each of the cassettes includes one or more openings at a first end or a second end for mounting and removing said one or more radiation sources.
В одном или более вариантах осуществления каждая из кассет дополнительно содержит воздуховпускные отверстия для обеспечения поступления воздуха в кассету.In one or more embodiments, each of the cassettes further includes air inlets to allow air to enter the cassette.
В одном или более вариантах осуществления каждая из кассет дополнительно содержит рамку кассеты с отверстиями, при этом первый набор отверстий закрыт стеклом, например, кварцевым стеклом, через которое излучение от источников излучения может облучать упомянутые одну или более из спиральных трубок.In one or more embodiments, each of the cassettes further comprises a cassette frame with apertures, the first set of apertures being covered by glass, such as quartz glass, through which radiation from the radiation sources can irradiate said one or more of the helical tubes.
В одном или более вариантах осуществления стекло удерживается на месте внутри рамки кассеты резиновым уплотнением.In one or more embodiments, the glass is held in place within the cassette frame by a rubber seal.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые один или более фильтров нанесены на или внедрены в стекло.In one or more embodiments, said one or more filters are applied to or embedded in the glass.
В одном или более вариантах осуществления каждая из кассет дополнительно содержит рамку кассеты с отверстиями, при этом второй набор отверстий приспособлен для облегчения внутреннего движения воздуха внутри кассеты.In one or more embodiments, each of the cassettes further comprises a cassette frame with apertures, wherein a second set of apertures is adapted to facilitate internal movement of air within the cassette.
Кассеты дополнительно содержат небольшие отверстия в своих рамках. Эти отверстия рассчитаны достаточно малыми с целью сохранения в кассете отрицательного давления, и они расположены так, что поступающий воздух равномерно охлаждает лампы. Отверстия, например, могут иметь такой размер, чтобы поступающий в кассеты воздух тек со скоростью приблизительно 2 м/с. Это означает, что при такой скорости воздуха гарантируется турбулентное перемешивание воздуха в кассете, что, в свою очередь, обеспечивает равномерное охлаждение. Также обеспечивается то, что, если разрежение в кассете равномерное, воздух будет поступать через все отверстия. Если бы отверстия были слишком большими, то воздух поступал бы только через отверстия, ближайшие к тому месту, где всасывается воздух.The cassettes additionally contain small holes in their frames. These holes are designed to be small enough to maintain negative pressure in the cassette, and they are positioned so that the incoming air cools the lamps evenly. The holes, for example, can be sized such that the air entering the cassettes flows at a speed of approximately 2 m/s. This means that at this air speed, turbulent mixing of the air in the cassette is guaranteed, which, in turn, ensures uniform cooling. It also ensures that if the vacuum in the cassette is uniform, air will flow through all the holes. If the holes were too large, air would only flow through the holes closest to where the air is being sucked in.
В одном или более вариантах осуществления рамка кассеты содержит две или более частей рамки, расположенных параллельно, и при этом второй набор отверстий размещен неперекрывающимся образом, гарантируя, что излучение не выходит из кассеты в тех положениях, где излучение не облучает одну или более спиральных трубок.In one or more embodiments, the cassette frame includes two or more frame portions arranged in parallel, and wherein the second set of holes are arranged in a non-overlapping manner to ensure that radiation does not exit the cassette in positions where radiation does not irradiate one or more helical tubes.
Путь воздуха к отверстиям может быть рассчитан так, чтобы УФ излучение не выходило через впуск воздуха. Благодаря этому гарантируется то, что УФ излучение не достигает или очень мало достигает окружающей среды, и то, что упомянутые одна или более спиральных трубок не подвергаются воздействию неотфильтрованного излучения.The air path to the openings can be designed so that UV radiation does not escape through the air inlet. This ensures that no or very little UV radiation reaches the environment and that said one or more spiral tubes are not exposed to unfiltered radiation.
В одном или более вариантах осуществления кассета имеет множество отверстий, при этом через множество отверстий создается поток воздуха, когда между внутренней и наружной поверхностями кассеты приложена разность давлений, и при этом вызываемый указанной разностью давлений поток воздуха через множество отверстий обеспечивает равномерное охлаждение по всей длине упомянутых одного или более источников излучения с целью достижения максимального выхода УФ излучения и обеспечения оптимального срока службы упомянутых одного или более источников излучения.In one or more embodiments, the cassette has a plurality of openings, wherein air flow is generated through the plurality of openings when a pressure difference is applied between the inner and outer surfaces of the cassette, and wherein the air flow caused by said pressure difference through the plurality of openings provides uniform cooling along the entire length of said one or more radiation sources in order to achieve maximum UV radiation output and ensure optimal service life of said one or more radiation sources.
Множество отверстий в кассете может быть использовано для охлаждения упомянутых одного или более источников излучения. Отверстия могут быть рассчитаны на обеспечение того, что при наличии небольшой разности давлений между кассетой и окружающей средой будет возникать равномерный поток воздуха через всю кассету, тем самым обеспечивая оптимальное охлаждение упомянутых одного или более источников излучения. Наружная и внутренняя поверхности кассеты - это поверхность снаружи и внутри кассеты соответственно.A plurality of holes in the cassette may be used to cool said one or more radiation sources. The openings may be designed to ensure that, when there is a small pressure difference between the cassette and the surrounding environment, there will be a uniform flow of air throughout the cassette, thereby providing optimal cooling of said one or more radiation sources. The outer and inner surfaces of the cassette are the surfaces outside and inside the cassette, respectively.
В одном или более вариантах осуществления отверстия рассчитаны так, что излучение выходит из кассеты только в сторону упомянутых одной или более спиральных трубок.In one or more embodiments, the holes are designed such that radiation exits the cartridge only towards said one or more spiral tubes.
В одном или более вариантах осуществления пространство между кассетой и упомянутыми одной или более спиральными трубками по меньшей мере частично облицовано полированным светоотражающим алюминием, отражающим излучение от упомянутых одного или более источников излучения, например, отражающим по меньшей мере 50% излучения обратно в сторону упомянутых одной или более спиральных трубок.In one or more embodiments, the space between the cassette and said one or more spiral tubes is at least partially lined with polished reflective aluminum reflecting radiation from said one or more radiation sources, for example, reflecting at least 50% of the radiation back toward said one or more radiation sources. more spiral tubes.
Под отражением излучения обратно в сторону упомянутых одной или более спиральных трубок понимается, что падающее на полированный светоотражающий алюминий излучение, если оно отражается обратно, сохраняет часть энергии в излучении, которое затем отражается к упомянутым одной или более спиральным трубкам, тем самым давая большее количество излучения, используемое для стерилизации жидкости в упомянутых одной или более спиральных трубках. Могут быть использованы и другие материалы помимо полированного алюминия при условии, что эти материалы обладают высокой степенью отражения на желательной длине волны.By reflecting radiation back toward said one or more spiral tubes, it is meant that radiation incident on the polished reflective aluminum, if reflected back, retains some of the energy in the radiation, which is then reflected toward said one or more spiral tubes, thereby producing more radiation , used to sterilize liquid in said one or more spiral tubes. Materials other than polished aluminum may be used as long as the materials are highly reflective at the desired wavelength.
В одном или более вариантах осуществления пространство между кассетой и упомянутыми одной или более спиральными трубками по меньшей мере частично облицовано полированным светоотражающим алюминием, отражающим по меньшей мере 50% излучения от упомянутых одного или более источников излучения обратно в сторону упомянутых одной или более спиральных трубок.In one or more embodiments, the space between the cassette and the one or more helical tubes is at least partially lined with polished reflective aluminum reflecting at least 50% of the radiation from the one or more radiation sources back towards the one or more helical tubes.
В одном или более вариантах осуществления пространство между кассетой и упомянутыми одной или более спиральными трубками по меньшей мере частично облицовано полированным светоотражающим алюминием, отражающим по меньшей мере 60% излучения от упомянутых одного или более источников излучения обратно в сторону упомянутых одной или более спиральных трубок.In one or more embodiments, the space between the cassette and the one or more helical tubes is at least partially lined with polished reflective aluminum reflecting at least 60% of the radiation from the one or more radiation sources back towards the one or more helical tubes.
В одном или более вариантах осуществления пространство между кассетой и упомянутыми одной или более спиральными трубками по меньшей мере частично облицовано полированным светоотражающим алюминием, отражающим по меньшей мере 70% излучения от упомянутых одного или более источников излучения обратно в сторону упомянутых одной или более спиральных трубок.In one or more embodiments, the space between the cassette and the one or more helical tubes is at least partially lined with polished reflective aluminum reflecting at least 70% of the radiation from the one or more radiation sources back towards the one or more helical tubes.
В одном или более вариантах осуществления пространство между кассетой и упомянутыми одной или более спиральными трубками по меньшей мере частично облицовано полированным светоотражающим алюминием, отражающим по меньшей мере 80% излучения от упомянутых одного или более источников излучения обратно в сторону упомянутых одной или более спиральных трубок.In one or more embodiments, the space between the cassette and the one or more helical tubes is at least partially lined with polished reflective aluminum reflecting at least 80% of the radiation from the one or more radiation sources back towards the one or more helical tubes.
В одном или более вариантах осуществления фотобиореактор дополнительно содержит пластину, ограничивающую или исключающую утечку излучения от упомянутых одного или более источников излучения из пространства между двумя кассетами в фотобиореакторе.In one or more embodiments, the photobioreactor further comprises a plate that restricts or eliminates the leakage of radiation from said one or more radiation sources from the space between two cassettes in the photobioreactor.
За счет введения пластины в фотобиореактор для ограничения или исключения утечки излучения из пространства между кассетами энергия, выделяемая из упомянутых одного или более источников излучения, сохраняется внутри фотобиореактора, тем самым большее количество излучения/энергии воздействует на жидкость в упомянутых одной или более спиральных трубках. Кроме этого, блокируя утечку излучения в системе, можно исключить потенциальное воздействие опасного излучения на человека, стоящего снаружи фотобиореактора.By introducing a plate into the photobioreactor to limit or eliminate radiation leakage from the space between the cassettes, the energy released from the one or more radiation sources is stored within the photobioreactor, thereby more radiation/energy is applied to the liquid in the one or more spiral tubes. In addition, by blocking the leakage of radiation into the system, the potential exposure of a person standing outside the photobioreactor to hazardous radiation can be eliminated.
Если излучение не может покидать пространство между кассетами или выходить с боковых сторон, не обращенных к упомянутым одной или более спиральным трубкам, можно исключить размещение кассет и спиральных трубок внутри вторичного контейнера, ведь излучение может быть потенциально опасным для человека и поэтому должно удерживаться внутри фотобиореактора. Поэтому является предпочтительной конструкция, в которой кассеты и экранирование рассчитаны так, что утечка излучения исключена.If the radiation cannot leave the space between the cassettes or exit from the sides not facing the one or more spiral tubes, it is possible to avoid placing the cassettes and spiral tubes inside the secondary container, since the radiation can be potentially harmful to humans and therefore must be contained within the photobioreactor. Therefore, a design in which the cassettes and shielding are designed so that radiation leakage is excluded is preferred.
В одном или более вариантах осуществления пространство между двумя кассетами фотобиореактора или пространство между кассетой и одной или более из спиральных трубок выполняет функцию вентиляционной шахты, используемой для охлаждения фотобиореактора, в частности, охлаждения кассет, содержащих упомянутые один или более источников излучения.In one or more embodiments, the space between two photobioreactor cassettes, or the space between the cassette and one or more of the spiral tubes, functions as a ventilation shaft used for cooling the photobioreactor, in particular cooling the cassettes containing said one or more radiation sources.
Между двумя кассетами во многокассетной системе или между кассетой и спиральной трубкой может существовать некоторое пространство. Такое пространство может быть использовано для вентиляции воздуха внутри этого пространства и, предпочтительно, замены воздуха внутри системы свежим воздухом, тем самым обеспечивая воздушное охлаждение/вентиляцию спиральных трубок и/или кассет в фотобиореакторе.Some space may exist between two cassettes in a multi-cassette system or between a cassette and a spiral tube. Such a space can be used to ventilate the air within the space and preferably replace the air within the system with fresh air, thereby providing air cooling/ventilation for the spiral tubes and/or cassettes in the photobioreactor.
В одном или более вариантах осуществления движение текучей среды по упомянутым одной или более спиральным трубкам создает течение с вихрями Дина, ламинарное течение или турбулентное течение.In one or more embodiments, the movement of fluid through said one or more helical tubes creates Dean vortex flow, laminar flow, or turbulent flow.
В настоящем изобретении раскрывается, что одно из преимуществ использования течения с вихрями Дина, ламинарного или турбулентного течения состоит в том, что оно может увеличить воздействие энергии излучения на единицу объема/площади поверхности при сниженных эффектах самоэкранирования обрабатываемой непрозрачной жидкости, тем самым для обработки того же объема требуется меньшее количество энергии и меньшее время.The present invention discloses that one of the advantages of using Dean vortex, laminar or turbulent flow is that it can increase the exposure of radiant energy per unit volume/surface area with reduced self-shielding effects of the opaque liquid being processed, thereby treating the same volume requires less energy and less time.
Между упомянутыми одной или более спиральными трубками и упомянутыми одним или более источниками излучения могут располагаться упомянутые один или более фильтров для сужения диапазона длин волн излучения, излучаемого на упомянутые одну или более спиральных трубок, до более узкой полосы. Это обеспечит оптимальную для уничтожения бактерий и вирусов длину волны, при этом исключая окисление жидкого пищевого продукта (см. фигуру 20).Between said one or more helical tubes and said one or more radiation sources, said one or more filters may be located to narrow the range of wavelengths of radiation emitted to said one or more helical tubes to a narrower band. This will provide the optimal wavelength for the destruction of bacteria and viruses, while eliminating oxidation of the liquid food product (see figure 20).
Под предотвращением достижения излучением с длиной волны более 300 нм упомянутых одной или более спиральных трубок понимается, что излучение с длиной волны более 300 нм ослабляется на значительную величину, например, по меньше мере в 100 раз или в 1000 раз или более.By preventing radiation with a wavelength greater than 300 nm from reaching said one or more spiral tubes, it is meant that radiation with a wavelength greater than 300 nm is attenuated by a significant amount, for example, at least 100 times or 1000 times or more.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые один или более фильтров предотвращают достижение излучением с длиной волны более 290 нм упомянутых одной или более спиральных трубок.In one or more embodiments, said one or more filters prevent radiation with a wavelength greater than 290 nm from reaching said one or more spiral tubes.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые один или более фильтров предотвращают достижение излучением с длиной волны более 280 нм упомянутых одной или более спиральных трубок.In one or more embodiments, said one or more filters prevent radiation with a wavelength greater than 280 nm from reaching said one or more spiral tubes.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые один или более фильтров предотвращают достижение излучением с длиной волны более 270 нм упомянутых одной или более спиральных трубок.In one or more embodiments, said one or more filters prevent radiation with a wavelength greater than 270 nm from reaching said one or more spiral tubes.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые один или более фильтров предотвращают достижение излучением с длиной волны более 260 нм упомянутых одной или более спиральных трубок.In one or more embodiments, said one or more filters prevent radiation with a wavelength greater than 260 nm from reaching said one or more spiral tubes.
В одном или более вариантах осуществления форма поперечного сечения упомянутых одной или более спиральных трубок является круглой, шестиугольной, квадратной, треугольной или овальной. Форма поперечного сечения может быть любой формой, при которой все еще будет сохраняться большая наружная площадь воздействия на жидкий пищевой продукт.In one or more embodiments, the cross-sectional shape of said one or more spiral tubes is round, hexagonal, square, triangular or oval. The cross-sectional shape can be any shape that still provides a large outer area of impact on the liquid food product.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют внутренний диаметр трубки от 1 мм до 10 мм.In one or more embodiments, said one or more spiral tubes have an internal tube diameter of from 1 mm to 10 mm.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют внутренний диаметр трубки от 2 мм до 9 мм.In one or more embodiments, said one or more spiral tubes have an internal tube diameter of from 2 mm to 9 mm.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют внутренний диаметр трубки от 3 мм до 8 мм.In one or more embodiments, said one or more spiral tubes have an internal tube diameter of from 3 mm to 8 mm.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют внутренний диаметр трубки от 4 мм до 7 мм.In one or more embodiments, said one or more spiral tubes have an internal tube diameter of from 4 mm to 7 mm.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют внутренний диаметр трубки от 5 мм до 6 мм.In one or more embodiments, said one or more spiral tubes have an internal tube diameter of from 5 mm to 6 mm.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют внутренний диаметр трубки 5,5 мм.In one or more embodiments, said one or more spiral tubes have an internal tube diameter of 5.5 mm.
Величина внутреннего диаметра является компромиссом между теми количествами жидкого пищевого продукта, которые могут быть обработаны за данное время, и воздействием энергии излучения на единицу объема/площади поверхности. Чем больше внутренний диаметр трубки, тем больше жидкого пищевого продукта может проходить за какое-то данное время, однако, чем больше внутренний диаметр, тем (относительно) меньшей может быть площадь воздействия.The size of the internal diameter is a compromise between the quantities of liquid food that can be processed in a given time and the effect of radiation energy per unit volume/surface area. The larger the inside diameter of the tube, the more liquid food product can pass through in any given time, however, the larger the inside diameter, the (relatively) smaller the impact area can be.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют шаг от 2 до 8 мм, причем этот шаг означает расстояние от центра до центра упомянутых одной или более спиральных трубок после одного витка спирали упомянутых одной или более спиральных трубок.In one or more embodiments, said one or more helical tubes have a pitch of from 2 to 8 mm, which pitch means the distance from center to center of said one or more helical tubes after one turn of the helix of said one or more helical tubes.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют шаг от 3 до 7 мм, причем этот шаг означает расстояние от центра до центра упомянутых одной или более спиральных трубок после одного витка спирали упомянутых одной или более спиральных трубок.In one or more embodiments, said one or more helical tubes have a pitch of from 3 to 7 mm, which pitch means the distance from center to center of said one or more helical tubes after one turn of the helix of said one or more helical tubes.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют шаг от 4 до 7 мм, причем этот шаг означает расстояние от центра до центра упомянутых одной или более спиральных трубок после одного витка спирали упомянутых одной или более спиральных трубок.In one or more embodiments, said one or more helical tubes have a pitch of from 4 to 7 mm, which pitch means the distance from center to center of said one or more helical tubes after one turn of the helix of said one or more helical tubes.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют шаг 6 мм, причем этот шаг означает расстояние от центра до центра упомянутых одной или более спиральных трубок после одного витка спирали упомянутых одной или более спиральных трубок.In one or more embodiments, said one or more helical tubes have a pitch of 6 mm, which pitch means the distance from center to center of said one or more helical tubes after one turn of the helix of said one or more helical tubes.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют углом спирали от 1° до 6°, такой как, например, от 2° до 5°, такой как, например, от 3° до 4°, при этом угол спирали измеряют между упомянутыми одной или более спиральными трубками и прямым направлением по отношению к направлению от впускного конца к выпускному концу, образующим жидкостной канал.In one or more embodiments, said one or more helical tubes have a helix angle of 1° to 6°, such as, for example, 2° to 5°, such as, for example, 3° to 4°, wherein the helix angle measured between said one or more spiral tubes and in a straight direction with respect to the direction from the inlet end to the outlet end forming a liquid channel.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют угол спирали от 2° до 5°.In one or more embodiments, said one or more helical tubes have a helix angle of from 2° to 5°.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют угол спирали от 3° до 4°.In one or more embodiments, said one or more helical tubes have a helix angle of 3° to 4°.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют диаметр спирали от 20 до 150 мм, при этом диаметр спирали представляет собой расстояние от наружного конца до наружного конца упомянутых одной или более спиральных трубок после половины витка спирали упомянутых одной или более спиральных трубок. То есть, диаметр спирали - это ширина спирали, образуемой упомянутыми одной или более спиральными трубками.In one or more embodiments, said one or more helical tubes have a helix diameter of from 20 to 150 mm, wherein the helix diameter is the distance from the outer end to the outer end of the one or more helical tubes after half a turn of the helix of said one or more helical tubes . That is, the helix diameter is the width of the helix formed by said one or more helical tubes.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют наружный диаметр трубки от 2 до 8 мм.In one or more embodiments, said one or more spiral tubes have an outer tube diameter of from 2 to 8 mm.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют наружный диаметр трубки от 5 до 6 мм.In one or more embodiments, said one or more spiral tubes have an outer tube diameter of 5 to 6 mm.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют наружный диаметр трубки от 3 до 7 мм.In one or more embodiments, said one or more spiral tubes have an outer tube diameter of from 3 to 7 mm.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют наружный диаметр трубки от 4 до 7 мм.In one or more embodiments, said one or more spiral tubes have an outer tube diameter of 4 to 7 mm.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют наружный диаметр трубки от 5 до 6 мм.In one or more embodiments, said one or more spiral tubes have an outer tube diameter of 5 to 6 mm.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют наружный диаметр трубки 6 мм.In one or more embodiments, said one or more spiral tubes have a tube outer diameter of 6 mm.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют толщину стенки от 0,1 до 0,4 мм. Толщина стенки также может быть определена как наружный диаметр трубки минус внутренний диаметр трубки.In one or more embodiments, said one or more spiral tubes have a wall thickness of from 0.1 to 0.4 mm. Wall thickness can also be defined as the outside diameter of the tube minus the inside diameter of the tube.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют толщину стенки от 0,1 до 0,3 мм.In one or more embodiments, said one or more spiral tubes have a wall thickness of from 0.1 to 0.3 mm.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют толщину стенки от 0,2 до 0,3 мм.In one or more embodiments, said one or more spiral tubes have a wall thickness of 0.2 to 0.3 mm.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют толщину стенки от 1 до 4 мм.In one or more embodiments, said one or more spiral tubes have a wall thickness of from 1 to 4 mm.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют толщину стенки от 1 до 3 мм.In one or more embodiments, said one or more spiral tubes have a wall thickness of from 1 to 3 mm.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют толщину стенки от 2 до 3 мм.In one or more embodiments, said one or more spiral tubes have a wall thickness of 2 to 3 mm.
Толщину стенки от 0,1 до 4 мм используют, главным образом, когда упомянутые одна или более спиральных трубок изготовлены из полимерного материала, тогда как толщину стенки от 1 до 4 мм используют, главным образом, когда для изготовления упомянутых одной или более спиральных трубок применяют кварцевое стекло. Однако толщина стенки упомянутых одной или более спиральных трубок зависит от коэффициента пропускания излучения, испускаемого упомянутыми одним или более источниками излучения. Чем выше коэффициент пропускания, тем более толстыми могут быть сделаны стенки.A wall thickness of 0.1 to 4 mm is mainly used when said one or more spiral tubes are made of a polymeric material, while a wall thickness of 1 to 4 mm is used mainly when said one or more spiral tubes are used to make quartz glass. However, the wall thickness of said one or more spiral tubes depends on the transmittance of radiation emitted by said one or more radiation sources. The higher the transmittance, the thicker the walls can be made.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок намотаны вокруг стойки.In one or more embodiments, said one or more spiral tubes are wound around a post.
Одно преимущество использования стойки для намотки вокруг нее упомянутых одной или более спиральных трубок состоит в том, что стойка придает упомянутым одной или более спиральным трубкам устойчивость, если указанные трубки изготовлены, например, из гибкого материала. Таким образом, стойка может обеспечить устойчивость спирали. Кроме этого, стойка может иметь другие преимущества, например, способствовать повышению количества излучения, излучаемого на упомянутые одну или более спиральных трубок, например, будучи отражающей.One advantage of using a post to wrap said one or more helical tubes around it is that the post provides stability to the one or more helical tubes if said tubes are made of, for example, a flexible material. In this way, the stand can provide stability to the spiral. In addition, the post may have other advantages, such as helping to increase the amount of radiation emitted onto said one or more spiral tubes, for example by being reflective.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок намотаны вокруг стойки так, что образуется конусообразный змеевик. Это означает, что начало змеевика (спирали) уже, чем конец змеевика (спирали), или что начало змеевика (спирали) шире, чем конец змеевика (спирали). Таким образом может быть получена спираль пирамидальной формы.In one or more embodiments, said one or more spiral tubes are wound around the post so as to form a cone-shaped coil. This means that the beginning of the coil (spiral) is narrower than the end of the coil (spiral), or that the beginning of the coil (spiral) is wider than the end of the coil (spiral). In this way a pyramid-shaped spiral can be obtained.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок включают только одну спиральную трубку вокруг стойки. В другом варианте осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок намотаны вокруг стойки парами, по меньшей мере по две.In one or more embodiments, said one or more helical tubes include only one helical tube around the post. In another embodiment, said one or more spiral tubes are wound around the post in pairs of at least two.
В одном или более вариантах осуществления стойка изготовлена из отражающего материала.In one or more embodiments, the post is made of reflective material.
Отражающий материал может представлять собой, но не ограничен им, дихроичный отражающий материал, такой как алюминий, нержавеющая сталь, хром или серебро.The reflective material may be, but is not limited to, a dichroic reflective material such as aluminum, stainless steel, chrome or silver.
Отражающий материал также может представлять собой частично отражающий материал, такой как тефлоновые материалы, такие как, например, перфторалкоксиалканы (PFA), политетрафторэтилен (PТFЕ), фторированный этилен-пропилен (FЕР). Отражательная способность таких материалов зависит от угла падения светового излучения на материал.The reflective material may also be a partially reflective material such as Teflon materials such as, for example, perfluoroalkoxyalkanes (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE), fluorinated ethylene propylene (FEP). The reflectivity of such materials depends on the angle of incidence of light radiation on the material.
Политетрафторэтилен (PТFЕ) является синтетическим фторполимером тетрафторэтилена, имеющим множество вариантов применения. Наиболее известной торговой маркой композиций на основе PТFЕ является Тефлон. PТFЕ представляет собой твердое фторуглеродное вещество, поскольку является высокомолекулярным соединением, полностью состоящим из углерода и фтора. PТFЕ является гидрофобным: ни вода, ни водосодержащие вещества не смачивают PТFЕ, поскольку фторуглероды характеризуются умеренными лондоновскими дисперсионными силами из-за высокой электроотрицательности фтора. PТFЕ имеет один из наименьших коэффициентов трения среди твердых тел.Polytetrafluoroethylene (PTFE) is a synthetic tetrafluoroethylene fluoropolymer with many applications. The most well-known brand of PTFE-based compositions is Teflon. PTFE is a solid fluorocarbon substance because it is a high molecular weight compound consisting entirely of carbon and fluorine. PTFE is hydrophobic: neither water nor water-containing substances wet PTFE, since fluorocarbons have moderate London dispersion forces due to the high electronegativity of fluorine. PTFE has one of the lowest friction coefficients among solids.
Перфторалкоксиалканы (PFА) представляют собой фторполимеры. Они являются сополимерами тетрафторэтилена (С2F4) и перфторэфиров (С2F3ORf, где Rf означает перфторированную группу, такую как, например, трифторметил (СF3)). Свойства PFA подобны свойствам PTFE. Одним существенным отличием является то, что алкокси-заместители делают полимер пригодным, например, для его обработки в расплаве. На молекулярном уровне PFA характеризуются меньшей длиной цепи и более сложным переплетением цепи, чем другие фторполимеры. Он также содержит атом кислорода в боковых цепях. Из-за этого материал является более прозрачным и обладает улучшенными сопротивлением течению, сопротивлением ползучести и термостойкостью, близкой к или превосходящей PTFE.Perfluoroalkoxyalkanes (PFAs) are fluoropolymers. They are copolymers of tetrafluoroethylene (C 2 F 4 ) and perfluoroethers (C 2 F 3 OR f , where R f is a perfluorinated group such as, for example, trifluoromethyl (CF 3 )). The properties of PFA are similar to those of PTFE. One significant difference is that alkoxy substituents make the polymer suitable for, for example, melt processing. At the molecular level, PFAs are characterized by shorter chain length and more complex chain interweaving than other fluoropolymers. It also contains an oxygen atom in the side chains. Because of this, the material is more transparent and has improved flow resistance, creep resistance and heat resistance close to or superior to PTFE.
Фторированный этилен-пропилен (FЕР) представляет собой сополимер гексафторпропилена и тетрафторэтилена. Он отличается от РТFЕ тем, что может быть обработан в расплаве с использованием традиционных методов литья под давлением и экструдирования на червячном экструдере. Фторированный этилен-пропилен продается под торговой маркой Teflon FEP. Другие торговые марки - Neoflon FEP или Dyneon FEP. FEP очень похож по составу на фторполимеры PTFE и PFА. FEP мягче, чем PTFE, и плавится при температуре около 260°С. FEP очень прозрачен и устойчив к солнечному свету.Fluorinated ethylene propylene (FEP) is a copolymer of hexafluoropropylene and tetrafluoroethylene. It differs from PTFE in that it can be melt processed using traditional injection molding and screw extrusion methods. Fluorinated ethylene propylene is sold under the brand name Teflon FEP. Other brands are Neoflon FEP or Dyneon FEP. FEP is very similar in composition to the fluoropolymers PTFE and PFA. FEP is softer than PTFE and melts at around 260°C. FEP is very transparent and resistant to sunlight.
FEP и РFА обладают такими присущими РТFE полезными свойствами, как низкие коэффициент трения и химическая инертность, но легче поддаются формованию.FEP and PFA share the inherent benefits of PTFE, such as low friction and chemical inertness, but are easier to mold.
В одном или более вариантах осуществления стойка изготовлена из отражающего полимерного материала.In one or more embodiments, the post is made of a reflective polymeric material.
В одном или более вариантах осуществления стойка покрыта металлизированной пленкой.In one or more embodiments, the post is covered with a metallized film.
Металлизированные пленки - это полимерные пленки, покрытые тонким слоем металла, такого как алюминий, помимо прочих. Они имеют блестящий внешний вид металлической алюминиевой фольги при меньших весе и стоимости.Metallized films are polymer films coated with a thin layer of metal, such as aluminum, among others. They have the shiny appearance of metallic aluminum foil at lower weight and cost.
В одном или более вариантах осуществления изобретения стойка изготовлена из политетрафторэтилена (РТFЕ).In one or more embodiments of the invention, the post is made of polytetrafluoroethylene (PTFE).
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеют длину в сжатом состоянии от впускного конца до выпускного конца от 100 мм до 400 мм. Длина в сжатом состоянии представляет собой длину упомянутых одной или более спиральных трубок в той форме, в которой они присутствуют в фотобиореакторе, без растягивания или сдавливания упомянутых одной или более спиральных трубок, с тем, чтобы получить размер от впускного конца до выпускного конца.In one or more embodiments, said one or more spiral tubes have a compressed length from the inlet end to the outlet end from 100 mm to 400 mm. The compressed length is the length of the one or more helical tubes in the form in which they are present in the photobioreactor, without stretching or compressing the one or more helical tubes to obtain a dimension from the inlet end to the outlet end.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок имеет длину в растянутом/свободном состоянии от впускного конца до выпускного конца от 5 м до 20 м. Длина в растянутом/свободном состоянии представляет собой общую длину одной трубки из упомянутых одной или более спиральных трубок. Общая длина одной трубки равна общему расстоянию, которое должна пройти единица жидкого пищевого продукта по упомянутым одной или более спиральным трубкам.In one or more embodiments, said one or more helical tubes have a stretched/free length from the inlet end to the outlet end of from 5 m to 20 m. The stretched/loose length is the total length of one of the one or more helical tubes. tubes The total length of one tube is equal to the total distance that a unit of liquid food product must travel through said one or more spiral tubes.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок изготовлены из полимерного материала или кварцевого стекла, прозрачного для УФ излучения. Однако упомянутые одна или более спиральных трубок могут быть изготовлены из любого материала при условии, что указанный материал более или менее прозрачен для излучения, испускаемого упомянутыми одним или более источниками излучения.In one or more embodiments, said one or more spiral tubes are made of a polymeric material or quartz glass that is transparent to UV radiation. However, said one or more spiral tubes may be made of any material, provided that said material is more or less transparent to radiation emitted by said one or more radiation sources.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок выбраны из фторированного этилен-пропилена (FЕР), политетрафторэтилена (РТFЕ) или перфторалкоксиалканов (РFА). Упомянутые одна или более спиральных трубок могут быть изготовлены из любого материала со свойствами, аналогичными свойствам FЕР, РТFЕ или РFА.In one or more embodiments, said one or more helical tubes are selected from fluorinated ethylene propylene (FEP), polytetrafluoroethylene (PTFE), or perfluoroalkoxyalkanes (PFA). Said one or more spiral tubes may be made of any material with properties similar to those of FEP, PTFE or PFA.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок выполнены из аморфного фторполимера (АF). Упомянутые одна или более спиральных трубок могут быть изготовлены из любого материала со свойствами, аналогичными свойствам АF.In one or more embodiments, said one or more spiral tubes are made of an amorphous fluoropolymer (AF). Said one or more spiral tubes may be made of any material with properties similar to those of AF.
Аморфный фторполимер (АF) - это семейство аморфных фторопластов. Эти материалы подобны другим аморфным полимерам по оптической прозрачности и механическим свойствам, включая прочность. Эти материалы по своим параметрам сравнимы с другими фторопластами в широком диапазоне температур в том, что обладают превосходной химической стойкостью и исключительными электрическими свойствами. АF-полимеры отличаются от других фторопластов тем, что они являются растворимыми в некоторых растворителях, обладают высокой газопроницаемостью, высокой сжимаемостью, высоким сопротивлением ползучести и низкой теплопроводностью. АF-полимеры характеризуются наименьшей диэлектрической постоянной из всех известных твердых полимеров. АF-полимеры характеризуются низким показателем преломления по сравнению со многими другими известными полимерами.Amorphous fluoropolymer (AF) is a family of amorphous fluoropolymers. These materials are similar to other amorphous polymers in optical clarity and mechanical properties, including strength. These materials perform comparable to other fluoroplastics over a wide temperature range in that they have excellent chemical resistance and exceptional electrical properties. AF polymers differ from other fluoroplastics in that they are soluble in some solvents, have high gas permeability, high compressibility, high creep resistance and low thermal conductivity. AF polymers are characterized by the lowest dielectric constant of all known solid polymers. AF polymers are characterized by a low refractive index compared to many other known polymers.
В одном или более вариантах осуществления впускной конец и выпускной конец рассчитаны так, что жидкий пищевой продукт входит и выходит из упомянутых одной или более спиральных трубок аксиально. Это означает, что жидкость будет выходить из выпускного конца более или менее соосно тому, как она вошла во впускной конец.In one or more embodiments, the inlet end and the outlet end are designed such that the liquid food product enters and exits the one or more spiral tubes axially. This means that the liquid will exit the outlet end more or less in the same direction as it entered the inlet end.
В одном или более вариантах осуществления впускной конец и выпускной конец рассчитаны так, что жидкий пищевой продукт протекает в целом вертикально по упомянутым одной или более спиральным трубкам, если смотреть от впускного конца к выпускному концу. Это означает, что жидкий пищевой продукт будет входить в упомянутые одну или более спиральных трубок через впуск вертикально, протекать по упомянутым одной или более спиральным трубкам и выходить из выпуска вертикально, тем самым образуя в целом вертикальный поток.In one or more embodiments, the inlet end and the outlet end are designed such that the liquid food product flows generally vertically through the one or more spiral tubes as viewed from the inlet end to the outlet end. This means that the liquid food product will enter said one or more spiral tubes through the inlet vertically, flow through said one or more spiral tubes and exit vertically from the outlet, thereby forming an overall vertical flow.
В одном или более вариантах осуществления впускной конец и выпускной конец рассчитаны так, что жидкий пищевой продукт протекает в целом горизонтально по упомянутым одной или более спиральным трубкам, если смотреть от впуска к выпуску. Это означает, что жидкий пищевой продукт будет входить в упомянутые одну или более спиральных трубок через впуск горизонтально, протекать по упомянутым одной или более спиральным трубкам и выходить из выпуска горизонтально, тем самым образуя в целом горизонтальный поток.In one or more embodiments, the inlet end and the outlet end are designed such that the liquid food product flows generally horizontally through the one or more spiral tubes as viewed from inlet to outlet. This means that the liquid food product will enter said one or more spiral tubes through the inlet horizontally, flow through said one or more spiral tubes and exit the outlet horizontally, thereby forming an overall horizontal flow.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые один или более источников излучения соединены с одним или более волокнами, направляющими излучение 180-300 нм от упомянутых одного или более источников излучения к упомянутым одной или более спиральных трубок. Это означает, что излучение, испускаемое источником излучения, направляется через/по одному или более волокнам к упомянутым одной или более спиральным трубкам. Волокно может представлять собой оптоволокно. Оптоволокно является гибким, прозрачным волокном, изготовленным, например, путем вытягивания стекла (диоксида кремния) или пластмассы до выбранного диаметра. Оптоволокна могут быть использованы в качестве средства передачи излучения между двумя концами волокна.In one or more embodiments, said one or more radiation sources are coupled to one or more fibers directing 180-300 nm radiation from said one or more radiation sources to said one or more helical tubes. This means that the radiation emitted by the radiation source is directed through/through one or more fibers to said one or more spiral tubes. The fiber may be an optical fiber. Optical fiber is a flexible, transparent fiber made, for example, by drawing glass (silicon dioxide) or plastic to a selected diameter. Optical fibers can be used as a means of transmitting radiation between two ends of the fiber.
В одном или более вариантах осуществления для облучения упомянутых одной или более спиральных трубок используют один источник излучения и множественные волокна.In one or more embodiments, a single radiation source and multiple fibers are used to irradiate said one or more spiral tubes.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые один или более источников излучения выбраны из ртутной лампы, ксеноновой лампы или светодиода (LED). Источник излучения по настоящему изобретению может представлять собой любой источник излучения, пригодный для создания светового излучения в спектральной области длин волн от 180 нм до 300 нм.In one or more embodiments, said one or more radiation sources are selected from a mercury lamp, a xenon lamp, or a light emitting diode (LED). The radiation source of the present invention may be any radiation source suitable for producing light radiation in the spectral wavelength region from 180 nm to 300 nm.
Ртутная лампа представляет собой газоразрядную лампу, в которой для получения излучения используется электрическая дуга в парообразной ртути. Дуговой разряд может быть заключен в небольшой лампе из плавленого кварца.A mercury lamp is a gas-discharge lamp that uses an electric arc in mercury vapor to produce radiation. The arc discharge can be contained in a small fused silica lamp.
Светодиод (LED) является двухпроводным полупроводниковым источником излучения. Это диод с р-n-переходом, который испускает излучение при активации. При приложении к проводам подходящего напряжения электроны в приборе способны рекомбинировать с электронными дырками, выделяя энергию в виде фотонов. Это явление называют электролюминесценцией, и цвет излучения (соответствующий энергии фотона) определяется энергией запрещенной зоны полупроводника. LED обычно имеют небольшой размер (менее 1 мм), и для формирования диаграммы направленности излучения могут быть использованы интегрированные оптические компоненты.Light Emitting Diode (LED) is a two-wire semiconductor light source. It is a pn junction diode that emits radiation when activated. When a suitable voltage is applied to the wires, the electrons in the device are able to recombine with electron holes, releasing energy in the form of photons. This phenomenon is called electroluminescence, and the color of the emission (corresponding to the energy of the photon) is determined by the band gap energy of the semiconductor. LEDs are typically small in size (less than 1 mm) and integrated optical components can be used to shape the radiation pattern.
Ксеноновая дуговая лампа - это специализированный тип газоразрядной лампы, электроосветительное устройство, генерирующее свет при прохождении электрического тока через ионизированный газообразный ксенон высокого давления. Она излучает яркий белый свет, довольно точно имитирующий естественный солнечный свет. Особый тип ксеноновых ламп используют в автомобилях. Фактически, они являются металло-галогенидными лампами, в которых ксеноновая дуга используется только при запуске.A xenon arc lamp is a specialized type of discharge lamp, an electric lighting device that generates light by passing an electric current through high-pressure ionized xenon gas. It emits a bright white light that fairly closely imitates natural sunlight. A special type of xenon lamps is used in cars. In fact, they are metal halide lamps that use a xenon arc only during start-up.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые один или более источников излучения представляют собой металло-галогенидную лампу. Металло-галогенидная лампа - это электрическая лампа, генерирующая свет посредством электрической дуги в газообразной смеси парообразной ртути и галогенидов металлов. Она является одной из разновидностей газоразрядных ламп высокой интенсивности. Они подобны ртутным лампам, но содержат дополнительные соединения-галогениды металлов в кварцевой лампе дугового разряда, что может повышать эффективность и цветность излучения.In one or more embodiments, said one or more radiation sources are a metal halide lamp. A metal halide lamp is an electric lamp that generates light by means of an electric arc in a gaseous mixture of mercury vapor and metal halides. It is one of the varieties of high intensity discharge lamps. They are similar to mercury lamps, but contain additional metal halide compounds in the quartz arc lamp, which can increase the efficiency and color of the radiation.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые один или более источников излучения выбраны из источников излучения, испускающих излучение в спектральном диапазоне длин волн коротковолнового ультрафиолета (УФ-С).In one or more embodiments, said one or more radiation sources are selected from radiation sources emitting radiation in the short-wave ultraviolet (UV-C) spectral wavelength range.
Ультрафиолетовый спектр может быть разделен на несколько меньших диапазонов, которыми являются: ультрафиолет А (УФ-А), 315-400 нм; ультрафиолет В (УФ-В), 280-315 нм; ультрафиолет С (УФ-С), 100-280 нм; ближний ультрафиолет (БУФ), 300-400 нм; средний ультрафиолет (СУФ), 200-300 нм; дальний ультрафиолет (ДУФ), 122-200 нм.The ultraviolet spectrum can be divided into several smaller ranges, which are: ultraviolet A (UV-A), 315-400 nm; ultraviolet B (UV-B), 280-315 nm; ultraviolet C (UV-C), 100-280 nm; near ultraviolet (NUV), 300-400 nm; medium ultraviolet (SUV), 200-300 nm; far ultraviolet (FUV), 122-200 nm.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые один или более источников излучения выбраны из источников излучения, испускающих излучение в спектральном диапазоне длин волн среднего ультрафиолета (СУФ).In one or more embodiments, said one or more radiation sources are selected from radiation sources emitting radiation in the mid-ultraviolet (UV) spectral wavelength range.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые один или более источников излучения представляют собой гермицидные лампы низкого давления, такие как ртутные лампы низкого давления.In one or more embodiments, said one or more radiation sources are low pressure germicidal lamps, such as low pressure mercury lamps.
Гермицидная лампа низкого давления может представлять собой УФ лампу, которая испускает значительную часть своей излучаемой мощности в диапазоне УФ-С, такую как ртутная лампа низкого давления или амальгамная лампа низкого давления.The low-pressure germicidal lamp may be a UV lamp that emits a significant portion of its emitted power in the UV-C range, such as a low-pressure mercury lamp or a low-pressure amalgam lamp.
Амальгамная лампа низкого давления представляет собой лампу с легирующей добавкой ртути в сочетании с другим элементом (часто галлием) и поэтому называется амальгамной лампой.A low pressure amalgam lamp is a lamp doped with mercury combined with another element (often gallium) and is therefore called an amalgam lamp.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые один или более источников излучения работают при температуре лампы от 0°С до 120°С.In one or more embodiments, said one or more radiation sources operate at a lamp temperature of from 0°C to 120°C.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые один или более источников излучения работают при температуре лампы от 20°С до 60°С.In one or more embodiments, said one or more radiation sources operate at a lamp temperature of from 20°C to 60°C.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые один или более источников излучения работают при температуре лампы от 30°С до 50°С.In one or more embodiments, said one or more radiation sources operate at a lamp temperature of from 30°C to 50°C.
В настоящем изобретении раскрывается, что одно из преимуществ использования источника излучения с более низкой температурой лампы может состоять в том, что от источника излучения к жидкому пищевому продукту передается меньше тепла. Благодаря этому могут быть снижены требования к охлаждению жидкого пищевого продукта во время работы биореактора.The present invention discloses that one advantage of using a radiation source with a lower lamp temperature may be that less heat is transferred from the radiation source to the liquid food product. Due to this, the cooling requirements for the liquid food product during operation of the bioreactor can be reduced.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые один или более источников излучения работают при температуре лампы 40°С.In one or more embodiments, said one or more radiation sources operate at a lamp temperature of 40°C.
Расположение кассет, содержащих упомянутые один или более источников излучения, может изменяться в зависимости от общей компоновки биореактора с тем, чтобы достичь наибольшей возможной передачи энергии от упомянутых одного или более источников излучения к жидкому пищевому продукту внутри упомянутых одной или более спиральных трубок.The arrangement of the cassettes containing said one or more radiation sources may vary depending on the overall layout of the bioreactor in order to achieve the greatest possible energy transfer from said one or more radiation sources to the liquid food product within said one or more spiral tubes.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые один или более фильтров выбраны из полосовых фильтров, режекторных фильтров или их сочетания.In one or more embodiments, said one or more filters are selected from bandpass filters, notch filters, or a combination thereof.
Одно из преимуществ использования одного или более фильтров (например, полосового фильтра или режекторного фильтра) может заключаться в том, что может быть исключено фотоокисление под действием излучения с большей длиной волны. Например, является предпочтительным исключение фотоокисления рибофлавина (на длине волны около 446 нм), но также предпочтительно исключение фотоокисления других компонентов в жидком пищевом продукте, которое усиливает горький и неприятный запах/вкус указанного пищевого продукта. Кроме этого, фильтры могут исключить контакт горячего воздуха с одним или более спиральными змеевиками, тем самым предотвращая нагревание жидкого пищевого продукта.One advantage of using one or more filters (eg, a bandpass filter or a notch filter) may be that photooxidation due to longer wavelength radiation can be eliminated. For example, it is preferable to avoid photo-oxidation of riboflavin (at a wavelength of about 446 nm), but it is also preferable to avoid photo-oxidation of other components in the liquid food product that enhances the bitter and unpleasant odor/taste of said food product. In addition, filters can prevent hot air from coming into contact with one or more spiral coils, thereby preventing the liquid food product from heating up.
Полосовой фильтр представляет собой прибор, который пропускает частоты в пределах определенного диапазоне и подавляет/ослабляет частоты вне этого диапазона.A bandpass filter is a device that passes frequencies within a certain range and rejects/attenuates frequencies outside that range.
Режекторный фильтр представляет собой полосно-заграждающий фильтр с узкой полосой подавления. При обработке сигнала полосно-заграждающий фильтр или узкополосный режекторный фильтр - это фильтр, который пропускает большую часть частот без изменения, но подавляет/ослабляет частоты в конкретном диапазоне до очень низкого уровня. Это противоположность полосно-пропускающего (полосового) фильтра.The notch filter is a band-stop filter with a narrow rejection band. In signal processing, a band-stop filter or notch filter is a filter that passes most frequencies unchanged, but suppresses/attenuates frequencies in a particular range to a very low level. This is the opposite of a bandpass (bandpass) filter.
В одном или более вариантах осуществления фотобиореактор дополнительно содержит корпус реактора. Корпус реактора имеет модульную конструкцию, следовательно, не имеет минимальной или максимальной длины. Размер корпуса реактора зависит от размера кассет, упомянутых одной или более спиральных трубок и других признаков, имеющихся в биореакторе. Наличие корпуса реактора может быть желательно, так как он удерживает излучение внутри реактора и отражает излучение обратно к упомянутым одной или более спиральным трубкам.In one or more embodiments, the photobioreactor further comprises a reactor body. The reactor vessel has a modular design and therefore has no minimum or maximum length. The size of the reactor vessel depends on the size of the cassettes, the one or more spiral tubes and other features present in the bioreactor. The presence of a reactor vessel may be desirable since it confines radiation within the reactor and reflects radiation back to said one or more spiral tubes.
В одном или более вариантах осуществления упомянутые одна или более спиральных трубок, кассеты и упомянутые один или более фильтров заключены внутри корпуса реактора.In one or more embodiments, said one or more spiral tubes, cassettes, and said one or more filters are contained within a reactor vessel.
В одном или более вариантах осуществления корпус реактора изготовлен из отражающего УФ-С материала. Отражающий УФ-С материал может представляет собой материал, который отражает излучение, испускаемое в спектральном диапазоне от 100 нм до 300 нм. Одно из преимуществ использования отражающего УФ-С материала может заключаться в минимизации энергии, необходимой для работы реактора, так как обратно к упомянутым одной или более спиральным трубкам может быть отражено больше излучения.In one or more embodiments, the reactor vessel is made of UV-C reflective material. The UV-C reflective material may be a material that reflects radiation emitted in the spectral range from 100 nm to 300 nm. One advantage of using a UV-C reflective material may be to minimize the energy required to operate the reactor, since more radiation can be reflected back to the one or more helical tubes.
В одном или более вариантах осуществления корпус реактора изготовлен из отражающего политетрафторэтилена (РТFЕ).In one or more embodiments, the reactor vessel is made of reflective polytetrafluoroethylene (PTFE).
Политетрафторэтилен (PТFЕ) является синтетическим фторполимером тетрафторэтилена, имеющим множество вариантов применения. Наиболее известной торговой маркой композиций на основе PТFЕ является Тефлон. PТFЕ представляет собой твердое фторуглеродное вещество, поскольку он является высокомолекулярным соединением, полностью состоящим из углерода и фтора. PТFЕ является гидрофобным: ни вода, ни водосодержащие вещества не смачивают PТFЕ, поскольку фторуглероды характеризуются умеренными лондоновскими дисперсионными силами из-за высокой электроотрицательности фтора. PТFЕ имеет один из наименьших коэффициентов трения из всех твердых тел.Polytetrafluoroethylene (PTFE) is a synthetic tetrafluoroethylene fluoropolymer with many applications. The most well-known brand of PTFE-based compositions is Teflon. PTFE is a solid fluorocarbon substance because it is a high molecular weight compound consisting entirely of carbon and fluorine. PTFE is hydrophobic: neither water nor water-containing substances wet PTFE, since fluorocarbons have moderate London dispersion forces due to the high electronegativity of fluorine. PTFE has one of the lowest coefficients of friction of any solid.
В одном или более вариантах осуществления фотобиореактор также содержит дополнительные средства для воздушного охлаждения упомянутых одного или более источников излучения или упомянутых одной или более спиральных трубок. В зависимости от температуры лампы, дополнительное охлаждение может требоваться для поддержания жидкого пищевого продукта при приемлемой температуры во время перемещения по жидкостному каналу.In one or more embodiments, the photobioreactor also includes additional means for air cooling of said one or more radiation sources or said one or more spiral tubes. Depending on the temperature of the lamp, additional cooling may be required to maintain the liquid food product at an acceptable temperature while moving through the liquid channel.
В одном или более вариантах осуществления фотобиореактор дополнительно содержит блок управления.In one or more embodiments, the photobioreactor further comprises a control unit.
Блок управления может представлять собой блок, пригодный для измерения и регулирования, например, скорости потока, температуры, интенсивности излучения и многих других свойств. Одно из преимуществ использования блока управления может заключаться в автоматическом управлении биореактором. Кроме этого, при наличии блока управления может быть установлена система мониторинга, и тогда, например, если понижается давление, увеличивается температура или снижается интенсивность излучения, об этом может быть уведомлен оператор.The control unit may be a unit suitable for measuring and controlling, for example, flow rate, temperature, radiation intensity and many other properties. One of the benefits of using a control unit can be the automatic control of the bioreactor. In addition, if there is a control unit, a monitoring system can be installed, and then, for example, if the pressure decreases, the temperature increases or the radiation intensity decreases, the operator can be notified about this.
В одном или более вариантах осуществления блок управления содержит электронный регулятор температуры и регулятор расхода.In one or more embodiments, the control unit includes an electronic temperature controller and a flow controller.
В одном или более вариантах осуществления блок управления осуществляет автоматическое регулирование температуры лампы и скорости потока жидкости по жидкостному каналу. Одно из преимуществ использования автоматического регулирования может состоять в экономии времени пользователя благодаря сокращению времени, затрачиваемого на наблюдение за системой и выполнение регулирования контролируемых параметров системы вручную. Кроме этого, при наличии блока управления может быть установлена система мониторинга, и тогда, например, если понижается давление, увеличивается температура или снижается интенсивность излучения, об этом может быть уведомлен оператор. Кроме этого, блок управления может автоматически противодействовать снижению давления, повышению температуры или снижению интенсивности излучения. В качестве альтернативы, блок управления может отключать реактор, если не способен противодействовать различным нарушениям.In one or more embodiments, the control unit automatically controls the temperature of the lamp and the fluid flow rate through the fluid channel. One of the benefits of using automatic regulation can be the saving of user time by reducing the time spent monitoring the system and manually adjusting the system's monitored parameters. In addition, if there is a control unit, a monitoring system can be installed, and then, for example, if the pressure decreases, the temperature increases or the radiation intensity decreases, the operator can be notified about this. In addition, the control unit can automatically counteract a decrease in pressure, an increase in temperature or a decrease in radiation intensity. Alternatively, the control unit can shut down the reactor if it is unable to cope with various disturbances.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к применению описанного в настоящем документе фотобиореактора для холодной пастеризации жидких пищевых продуктов.In another aspect, the present invention relates to the use of a photobioreactor described herein for cold pasteurization of liquid food products.
Холодная пастеризация может представлять собой частичную стерилизацию вещества и, в частности, жидкости, в процессе, при котором избегают использовать тепло в качестве основного средства уничтожения нежелательных организмов, без значительного химического изменения вещества. Под «избегают» понимается не исключение, а уменьшение. В настоящем изобретении раскрывается, что одним из преимуществ использования светового излучения в качестве средства для холодной пастеризации является то, что это очень энергоэффективный способ частичной стерилизации.Cold pasteurization may be the partial sterilization of a substance, and in particular a liquid, in a process that avoids the use of heat as the primary means of killing unwanted organisms, without significantly chemically altering the substance. “Avoid” does not mean exclusion, but reduction. The present invention discloses that one of the advantages of using light as a cold pasteurization agent is that it is a very energy efficient partial sterilization method.
В одном или более вариантах осуществления жидкие пищевые продукты выбраны из жидких молочных продуктов.In one or more embodiments, the liquid food products are selected from liquid dairy products.
В одном или более вариантах осуществления жидкие пищевые продукты выбраны из сырого молока, молока, сока, кофе, чая, соевого молока, сойлента, содовой воды, бульона, супа, пива, фруктовых напитков, белкового коктейля, жидких заменителей пищи, сметаны, сливок, вина, майонеза, кетчупа, сиропа, меда или непрозрачной технологической воды.In one or more embodiments, the liquid food products are selected from raw milk, milk, juice, coffee, tea, soy milk, Soylent, soda water, broth, soup, beer, fruit drink, protein shake, liquid meal replacement, sour cream, cream, wine, mayonnaise, ketchup, syrup, honey or opaque process water.
В одном или более вариантах осуществления биологический загрязнитель инактивируют или уменьшают на величину порядка по меньшей мере 2-Log10. Биологический загрязнитель может представлять собой, например, бактерии, споры, плесень или вирусы.In one or more embodiments, the biological contaminant is inactivated or reduced by an amount on the order of at least 2-Log 10 . The biological contaminant may be, for example, bacteria, spores, mold or viruses.
В одном или более вариантах осуществления биологический загрязнитель инактивируют или уменьшают на величину порядка по меньшей мере 3-Log10.In one or more embodiments, the biological contaminant is inactivated or reduced by an amount on the order of at least 3-Log 10 .
В одном или более вариантах осуществления биологический загрязнитель инактивируют или уменьшают на величину порядка по меньшей мере 4-Log10.In one or more embodiments, the biological contaminant is inactivated or reduced by an amount on the order of at least 4-Log 10 .
В одном или более вариантах осуществления биологический загрязнитель инактивируют или уменьшают на величину порядка по меньшей мере 5-Log10.In one or more embodiments, the biological contaminant is inactivated or reduced by an amount on the order of at least 5-Log 10 .
В одном или более вариантах осуществления биологический загрязнитель инактивируют или уменьшают на величину порядка по меньшей мере 6-Log10.In one or more embodiments, the biological contaminant is inactivated or reduced by an amount on the order of at least 6-Log 10 .
В одном или более вариантах осуществления биологический загрязнитель выбран из Campylobacter jejuni, Shigella, Coxiella burnetii, Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Mycobacterium bovis, Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium paratuberculosis, Salmonella spp., Yersinia enterocolitica, Brucella spp., Staphylococcus spp., Lactobacillus casei, Mycobacterium avium subspecies, Staphylococcus aureus, Streptococcus spp., Enterococcus spp. или Entrerobacter spp.In one or more embodiments, the biological contaminant is selected from Campylobacter jejuni, Shigella, Coxiella burnetii, Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Mycobacterium bovis, Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium paratuberculosis, Salmonella spp., Yersinia enterocolitica, Brucella spp., Staphylococcus spp., Lactobacillus casei , Mycobacterium avium subspecies, Staphylococcus aureus, Streptococcus spp., Enterococcus spp. or Entrerobacter spp.
Другим аспектом настоящего изобретения является применение описанного в настоящем документе фотобиореактора для уничтожения микроорганизмов, таких как бактерии, плесень, споры или вирусы, в жидких пищевых продуктах.Another aspect of the present invention is the use of a photobioreactor described herein for killing microorganisms, such as bacteria, mold, spores or viruses, in liquid food products.
Под уничтожением понимается уменьшение количества активных или живых микроорганизмов. Микроорганизмы, встречающиеся в жидких пищевых продуктах, могут присутствовать из-за загрязнения при обработке указанного жидкого пищевого продукта. Обычное бактериальное загрязнение, например, молочных продуктов, может представлять собой, например, Lactobacillus casei, Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Salmonella spp., Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis (MAP), Staphylococcus aureus или Streptococcus spp.Killing means reducing the number of active or living microorganisms. Microorganisms found in liquid foods may be present due to contamination during the processing of said liquid food. Common bacterial contamination of, for example, dairy products may be, for example, Lactobacillus casei, Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Salmonella spp., Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis (MAP), Staphylococcus aureus or Streptococcus spp.
В одном или более вариантах осуществления жидкие пищевые продукты выбраны из жидких молочных продуктов.In one or more embodiments, the liquid food products are selected from liquid dairy products.
В одном или более вариантах осуществления жидкие пищевые продукты выбраны из сырого молока, молока, сока, кофе, чая, соевого молока, сойлента, содовой воды, бульона, супа, пива, фруктовых напитков, белкового коктейля, жидких заменителей пищи, сметаны, сливок, вина, майонеза, кетчупа, сиропа, меда или непрозрачной технологической воды.In one or more embodiments, the liquid food products are selected from raw milk, milk, juice, coffee, tea, soy milk, Soylent, soda water, broth, soup, beer, fruit drink, protein shake, liquid meal replacement, sour cream, cream, wine, mayonnaise, ketchup, syrup, honey or opaque process water.
В одном или более вариантах осуществления биологический загрязнитель инактивируют или уменьшают на величину порядка по меньшей мере 2-Log10, например, по меньшей мере 3-Log10, например, по меньшей мере 4-Log10, например, по меньшей мере 5-Log10, например, по меньшей мере 6-Log10. Биологическим загрязнителем могут быть, например, бактерии, споры, плесень или вирусы.In one or more embodiments, the biological contaminant is inactivated or reduced by an amount on the order of at least 2-Log 10 , such as at least 3-Log 10 , such as at least 4-Log 10 , such as at least 5-Log 10 , for example at least 6-Log 10 . The biological contaminant may be, for example, bacteria, spores, mold or viruses.
В одном или более вариантах осуществления биологический загрязнитель инактивируют или уменьшают на величину порядка по меньшей мере 5-Log10.In one or more embodiments, the biological contaminant is inactivated or reduced by an amount on the order of at least 5-Log 10 .
В одном или более вариантах осуществления биологический загрязнитель инактивируют или уменьшают на величину порядка по меньшей мере 6-Log10.In one or more embodiments, the biological contaminant is inactivated or reduced by an amount on the order of at least 6-Log 10 .
В одном или более вариантах осуществления биологический загрязнитель выбран из Campylobacter jejuni, Shigella, Coxiella burnetii, Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Mycobacterium bovis, Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium paratuberculosis, Salmonella spp., Yersinia enterocolitica, Brucella spp., Staphylococcus spp., Lactobacillus casei, Mycobacterium avium subspecies, Staphylococcus aureus, Streptococcus spp., Enterococcus spp. или Entrerobacter spp.In one or more embodiments, the biological contaminant is selected from Campylobacter jejuni, Shigella, Coxiella burnetii, Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Mycobacterium bovis, Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium paratuberculosis, Salmonella spp., Yersinia enterocolitica, Brucella spp., Staphylococcus spp., Lactobacillus casei , Mycobacterium avium subspecies, Staphylococcus aureus, Streptococcus spp., Enterococcus spp. or Entrerobacter spp.
При описании вариантов осуществления настоящего изобретения не были в явном виде описаны сочетания и перестановочные трансформации возможных вариантов осуществления. Тем не менее, сам факт того, что определенные признаки изложены в отличных друг от друга зависимых пунктах формулы изобретения или описаны в разных вариантах осуществления, не означает, что сочетание этих признаков не может быть использовано с выгодой. Настоящим изобретением предусматриваются все возможные сочетания и перестановочные трансформации описанных вариантов его осуществления.In describing the embodiments of the present invention, combinations and permutations of possible embodiments have not been explicitly described. However, the mere fact that certain features are set forth in different dependent claims or described in different embodiments does not mean that a combination of these features cannot be used to advantage. The present invention provides for all possible combinations and permutational transformations of the described embodiments.
Далее изобретение будет описано посредством следующих не имеющих ограничительного характера пунктов.The invention will now be described by the following non-limiting paragraphs.
1. Фотобиореактор для пастеризации жидких пищевых продуктов, например, молока, содержащий:1. Photobioreactor for pasteurization of liquid food products, for example milk, containing:
- первую кассетоустановочную рамку;- the first cassette installation frame;
- одну или более спиральных трубок, проходящих от впускного конца до выпускного конца, образуя жидкостной канал;- one or more spiral tubes extending from the inlet end to the outlet end, forming a liquid channel;
- по меньшей мере две кассеты, проходящие от первого конца до второго конца; и- at least two cassettes extending from the first end to the second end; And
- один или более фильтров;- one or more filters;
при этом кассетоустановочная рамка содержит кассетоприемные отверстия, в которые каждая из кассет устанавливается съемным образом,wherein the cassette mounting frame contains cassette receiving holes into which each of the cassettes is installed in a removable manner,
при этом каждая кассета содержит один или более источников излучения, облучающих упомянутые одну или более спиральных трубок, при этом упомянутые один или более источников излучения испускают излучение с длиной волны в диапазоне от 180 до 300 нм,wherein each cassette contains one or more radiation sources irradiating said one or more spiral tubes, wherein said one or more radiation sources emit radiation with a wavelength in the range from 180 to 300 nm,
при этом упомянутые один или более фильтров расположены между упомянутыми одним или более источниками излучения и упомянутыми одной или более спиральными трубками, иwherein said one or more filters are located between said one or more radiation sources and said one or more spiral tubes, and
при этом упомянутые один или более фильтров предотвращают достижение излучением с длиной волны более 300 нм упомянутых одной или более спиральных трубок.wherein said one or more filters prevent radiation with a wavelength greater than 300 nm from reaching said one or more spiral tubes.
2. Фотобиореактор по пункту 1, в котором кассеты расположены в параллельной конфигурации.2. Photobioreactor according to point 1, in which the cassettes are located in a parallel configuration.
3. Фотобиореактор по любому предшествующему пункту, в котором каждая кассета также содержит один или более из упомянутых одного или более фильтров.3. The photobioreactor according to any preceding claim, wherein each cassette also contains one or more of said one or more filters.
4. Фотобиореактор по любому предшествующему пункту, в котором одна или более из спиральных трубок расположены между двумя из по меньшей мере двух кассет.4. The photobioreactor according to any preceding claim, wherein one or more of the spiral tubes are located between two of the at least two cassettes.
5. Фотобиореактор по любому предшествующему пункту, в котором упомянутые одна или более из спиральных трубок сгруппированы в комплекты по две, такие как комплекты по три, расположенные в чередующейся конфигурации между комплектом из одной или более спиральных трубок и кассетой.5. The photobioreactor according to any preceding claim, wherein said one or more of the spiral tubes are grouped into sets of two, such as sets of three, arranged in an alternating configuration between the set of one or more spiral tubes and the cassette.
6. Фотобиореактор по любому предшествующему пункту, дополнительно содержащий первую вентиляционную камеру, расположенную у первого конца упомянутых одной или более кассет.6. The photobioreactor according to any preceding claim, further comprising a first ventilation chamber located at the first end of the one or more cassettes.
7. Фотобиореактор по любому предшествующему пункту, дополнительно содержащий вторую вентиляционную камеру, расположенную у второго конца упомянутых одной или более кассет.7. The photobioreactor according to any preceding claim, further comprising a second ventilation chamber located at the second end of the one or more cassettes.
8. Фотобиореактор по пункту 6 или 7, в котором вентиляционная камера вытягивает воздух из кассеты или у вентиляционной камеры воздух поступает в кассету.8. Photobioreactor according to point 6 or 7, in which the ventilation chamber extracts air from the cassette or at the ventilation chamber air enters the cassette.
9. Фотобиореактор по пункту 8, в котором вентиляционная камера вытягивает воздух из кассеты на обоих концах.9. Photobioreactor according to point 8, in which the ventilation chamber draws air from the cassette at both ends.
10. Фотобиореактор по пункту 8, в котором у вентиляционной камеры воздух поступает в кассету на обоих концах.10. Photobioreactor according to point 8, in which at the ventilation chamber air enters the cassette at both ends.
11. Фотобиореактор по пункту 8, в котором вентиляционная камера вытягивает воздух из кассеты на одном конце, а на другом конце воздух поступает в кассету.11. Photobioreactor according to item 8, in which the ventilation chamber extracts air from the cassette at one end, and at the other end air enters the cassette.
12. Фотобиореактор по любому предшествующему пункту, в котором каждая из кассет содержит одно или более отверстий на первом конце или втором конце для установки и удаления упомянутых одного или более источников излучения.12. The photobioreactor according to any preceding claim, wherein each of the cassettes contains one or more openings at a first end or a second end for installing and removing said one or more radiation sources.
13. Фотобиореактор по любому предшествующему пункту, в котором каждая из кассет дополнительно содержит воздуховпускные отверстия для обеспечения поступления воздуха в кассету.13. The photobioreactor according to any preceding claim, wherein each of the cassettes further comprises air inlets to allow air to enter the cassette.
14. Фотобиореактор по любому предшествующему пункту, в котором каждая из кассет дополнительно содержит рамку кассеты с отверстиями, при этом первый набор отверстий закрыт стеклом, например, кварцевым стеклом, через которое излучение от источников излучения может облучать упомянутые одну или более спиральных трубок.14. The photobioreactor according to any preceding claim, wherein each of the cassettes further comprises a cassette frame with openings, the first set of openings being covered with glass, for example quartz glass, through which radiation from the radiation sources can irradiate said one or more spiral tubes.
15. Фотобиореактор по пункту 14, в котором стекло удерживается на месте внутри рамки кассеты резиновым уплотнением.15. The photobioreactor of step 14, in which the glass is held in place within the cassette frame by a rubber seal.
16. Фотобиореактор по пункту 14 или 15, в котором упомянутые один или более фильтров нанесены на или внедрены в стекло.16. The photobioreactor according to claim 14 or 15, wherein said one or more filters are applied to or embedded in glass.
17. Фотобиореактор по любому предшествующему пункту, в котором каждая из кассет дополнительно содержит рамку кассеты с отверстиями, при этом второй набор отверстий приспособлен для облегчения внутреннего движения воздуха внутри кассеты.17. The photobioreactor according to any preceding claim, wherein each of the cassettes further comprises a cassette frame with openings, the second set of openings being adapted to facilitate internal movement of air within the cassette.
18. Фотобиореактор по пункту 17, в котором рамка кассеты содержит две или более частей рамки, расположенных параллельно, и при этом второй набор отверстий размещен неперекрывающимся образом, чтобы гарантировать, что излучение не выходит из кассеты в положениях, где излучение не облучает упомянутые одну или более спиральных трубок.18. The photobioreactor of claim 17, wherein the cassette frame comprises two or more frame portions arranged in parallel, and wherein the second set of holes are arranged in a non-overlapping manner to ensure that radiation does not exit the cassette in positions where radiation does not irradiate said one or more spiral tubes.
19. Фотобиореактор по любому предшествующему пункту, в котором кассета имеет множество отверстий, при этом через множество отверстий создается поток воздуха, когда между внутренней и наружной поверхностью кассеты приложена разность давлений, при этом вызываемый указанной разностью давлений поток воздуха через множество отверстий обеспечивает равномерное охлаждение по всей длине упомянутых одного или более источников излучения с целью достижения максимального выхода УФ-излучения и обеспечения оптимального срока службы упомянутых одного или более источников излучения.19. The photobioreactor according to any preceding claim, in which the cassette has a plurality of holes, wherein an air flow is created through the plurality of holes when a pressure difference is applied between the inner and outer surfaces of the cassette, and the air flow caused by said pressure difference through the plurality of holes ensures uniform cooling across the entire length of said one or more radiation sources in order to achieve maximum UV radiation output and ensure optimal service life of said one or more radiation sources.
20. Фотобиореактор по пункту 19, в котором отверстия рассчитаны так, что излучение выходит из кассеты только в сторону упомянутых одной или более спиральных трубок.20. Photobioreactor according to paragraph 19, in which the holes are designed so that the radiation exits the cassette only towards said one or more spiral tubes.
21. Фотобиореактор по любому предшествующему пункту, в котором пространство между кассетой и упомянутыми одной или более спиральными трубками по меньшей мере частично облицовано полированным светоотражающим алюминием, отражающим излучение от упомянутых одного или более источников излучения, например, отражающим по меньшей мере 70% излучения обратно в сторону упомянутых одной или более спиральных трубок.21. The photobioreactor according to any preceding claim, wherein the space between the cassette and said one or more spiral tubes is at least partially lined with polished reflective aluminum reflecting radiation from said one or more radiation sources, for example reflecting at least 70% of the radiation back to side of said one or more spiral tubes.
22. Фотобиореактор по любому предшествующему пункту, дополнительно содержащий пластину, ограничивающую или исключающую утечку излучения от упомянутых одного или более источников излучения из пространства между двумя кассетами в фотобиореакторе.22. The photobioreactor according to any preceding claim, further comprising a plate that limits or eliminates the leakage of radiation from said one or more radiation sources from the space between two cassettes in the photobioreactor.
23. Фотобиореактор по любому предшествующему пункту, в котором пространство между двумя кассетами фотобиореактора или пространство между кассетой и одной или более спиральными трубками выполняет функцию вентиляционной шахты, используемой для охлаждения фотобиореактора, в частности, охлаждения кассет, содержащих упомянутые один или более источников излучения.23. The photobioreactor according to any preceding claim, wherein the space between two photobioreactor cassettes or the space between the cassette and one or more spiral tubes functions as a ventilation shaft used for cooling the photobioreactor, in particular cooling the cassettes containing said one or more radiation sources.
24. Фотобиореактор по любому предшествующему пункту, в котором движение текучей среды по упомянутым одной или более спиральным трубкам образует течение с вихрями Дина, ламинарное течение или турбулентное течение.24. The photobioreactor according to any preceding claim, wherein the movement of the fluid through said one or more spiral tubes forms a Dean vortex flow, laminar flow or turbulent flow.
25. Фотобиореактор по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутые одна или более спиральных трубок имеют внутренний диаметр трубки от 1 мм до 10 мм, такой как от 2 мм до 9 мм, такой как от 3 мм до 8 мм, такой как от 4 мм до 7 мм, такой как от 5 мм до 6 мм.25. The photobioreactor according to any one of the preceding claims, wherein said one or more spiral tubes have an internal tube diameter of 1 mm to 10 mm, such as 2 mm to 9 mm, such as 3 mm to 8 mm, such as 4 mm to 7 mm, such as 5 mm to 6 mm.
26. Фотобиореактор по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутые одна или более спиральных трубок имеют внутренний диаметр трубки 5,5 мм.26. The photobioreactor according to any one of the preceding claims, wherein said one or more spiral tubes have an internal tube diameter of 5.5 mm.
27. Фотобиореактор по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутые одна или более спиральных трубок имеют шаг от 2 до 8 мм, такой как от 3 до 7 мм, такой как от 4 до 7 мм, такой как 6 мм, при этом шаг представляет собой расстояние от центра до центра упомянутых одной или более спиральных трубок после одного витка спирали упомянутых одной или более спиральных трубок.27. The photobioreactor according to any one of the preceding claims, wherein said one or more spiral tubes have a pitch of 2 to 8 mm, such as 3 to 7 mm, such as 4 to 7 mm, such as 6 mm, wherein the pitch is is the distance from center to center of said one or more helical tubes after one turn of the helix of said one or more helical tubes.
28. Фотобиореактор по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутые одна или более спиральных трубок имеют угол спирали от 1° до 6°, такой как от 2° до 5°, такой как от 3° до 4°, при этом угол спирали измерен между упомянутыми одной или более спиральными трубками и прямым направлением по отношению к направлению от впускного конца к выпускному концу, образующим жидкостной канал.28. The photobioreactor according to any of the preceding claims, wherein said one or more helical tubes have a helix angle of 1° to 6°, such as 2° to 5°, such as 3° to 4°, wherein the helix angle is measured between said one or more spiral tubes and in a straight direction with respect to the direction from the inlet end to the outlet end, forming a liquid channel.
29. Фотобиореактор по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутые одна или более спиральных трубок имеют диаметр спирали от 20 до 150 мм, при этом диаметр спирали представляет собой расстояние от наружного конца до наружного конца упомянутых одной или более спиральных трубок после половины витка спирали упомянутых одной или более спиральных трубок.29. The photobioreactor according to any one of the preceding claims, wherein said one or more spiral tubes have a spiral diameter of from 20 to 150 mm, wherein the spiral diameter is the distance from the outer end to the outer end of said one or more spiral tubes after half a turn of the spiral of said one or more spiral tubes.
30. Фотобиореактор по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутые одна или более спиральных трубок имеют наружный диаметр трубки от 2 до 8 мм, такой как от 3 до 7 мм, такой как от 4 до 7 мм, такой как 6 мм.30. A photobioreactor as claimed in any one of the preceding claims, wherein said one or more spiral tubes have a tube outer diameter of 2 to 8 mm, such as 3 to 7 mm, such as 4 to 7 mm, such as 6 mm.
31. Фотобиореактор по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутые одна или более спиральных трубок имеют толщину стенки от 0,1 до 0,4 мм, такую как от 0,1 до 0,3 мм, такую как от 0,2 до 0,3 мм.31. The photobioreactor according to any one of the preceding claims, wherein said one or more spiral tubes have a wall thickness of 0.1 to 0.4 mm, such as 0.1 to 0.3 mm, such as 0.2 to 0 .3 mm.
32. Фотобиореактор по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутые одна или более спиральных трубок намотаны вокруг стойки.32. A photobioreactor according to any one of the preceding claims, wherein said one or more spiral tubes are wound around a stand.
33. Фотобиореактор по пункту 32, в котором стойка изготовлена из отражающего материала.33. The photobioreactor according to item 32, in which the stand is made of reflective material.
34. Фотобиореактор по пункту 33, в котором стойка изготовлена из отражающего полимерного материала.34. The photobioreactor according to item 33, in which the stand is made of a reflective polymer material.
35. Фотобиореактор по пункту 34, в котором стойка изготовлена из политетрафторэтилена (PTFE).35. The photobioreactor according to claim 34, wherein the stand is made of polytetrafluoroethylene (PTFE).
36. Фотобиореактор по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутые одна или более спиральных трубок имеют длину в сжатом состоянии от впускного конца до выпускного конца от 100 мм до 400 мм, при этом длина в сжатом состоянии представляет собой длину упомянутых одной или более спиральных трубок в той форме, в которой они присутствуют в фотобиореакторе, без растягивания или сдавливания упомянутых одной или более спиральных трубок, чтобы получить размер от впускного до выпускного конца.36. The photobioreactor according to any one of the preceding claims, wherein said one or more spiral tubes have a compressed length from an inlet end to an outlet end of from 100 mm to 400 mm, wherein the compressed length is the length of said one or more spiral tubes in the form in which they are present in the photobioreactor, without stretching or squeezing said one or more spiral tubes to obtain the size from the inlet to the outlet end.
37. Фотобиореактор по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутые одна или более спиральных трубок имеют длину в растянутом/свободном состоянии от впускного конца до выпускного конца от 5 м до 20 м.37. The photobioreactor according to any one of the preceding claims, wherein said one or more spiral tubes have a stretched/free length from the inlet end to the outlet end of 5 m to 20 m.
38. Фотобиореактор по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутые одна или более спиральных трубок изготовлены из полимерного материала или кварцевого стекла, прозрачного для ультрафиолетового излучения.38. A photobioreactor according to any one of the preceding claims, wherein said one or more spiral tubes are made of a polymeric material or quartz glass transparent to ultraviolet radiation.
39. Фотобиореактор по пункту 38, в котором упомянутые одна или более спиральных трубок выбраны из фторированного этилен-пропилена (FЕР), политетрафторэтилена (РТFЕ) или перфторалкоксиалканов (РFА).39. The photobioreactor of claim 38, wherein said one or more helical tubes are selected from fluorinated ethylene propylene (FEP), polytetrafluoroethylene (PTFE) or perfluoroalkoxyalkanes (PFA).
40. Фотобиореактор по пункту 38, в котором упомянутые одна или более спиральных трубок выполнены из аморфного фторполимера (АF).40. The photobioreactor according to claim 38, wherein said one or more spiral tubes are made of an amorphous fluoropolymer (AF).
41. Фотобиореактор по любому из предшествующих пунктов, в котором впускной конец и выпускной конец выполнены так, что жидкий пищевой продукт входит в и выходит из упомянутых одной или более спиральных трубок аксиально.41. The photobioreactor according to any one of the preceding claims, wherein the inlet end and the outlet end are configured such that the liquid food product enters and exits the one or more spiral tubes axially.
42. Фотобиореактор по любому из предшествующих пунктов, в котором впускной конец и выпускной конец выполнены так, что жидкий пищевой продукт протекает в целом вертикально по упомянутым одной или более спиральным трубкам, если смотреть от впускного конца к выпускному концу.42. The photobioreactor as claimed in any one of the preceding claims, wherein the inlet end and the outlet end are configured such that the liquid food product flows generally vertically through said one or more spiral tubes as viewed from the inlet end to the outlet end.
43. Фотобиореактор по любому из предшествующих пунктов 1-41, в котором впускной конец и выпускной конец выполнены так, что жидкий пищевой продукт протекает в целом горизонтально по упомянутым одной или более спиральным трубкам, если смотреть от впуска к выпуску.43. The photobioreactor according to any one of the preceding claims 1 to 41, wherein the inlet end and the outlet end are configured such that the liquid food product flows generally horizontally through said one or more spiral tubes as viewed from inlet to outlet.
44. Фотобиореактор по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутые один или более источников излучения соединены с одним или более волокнами, направляющими излучение с длиной волны 180-300 нм от упомянутых одного или более источников излучения к упомянутым одной или более спиральным трубкам.44. The photobioreactor according to any one of the preceding claims, wherein said one or more radiation sources are connected to one or more fibers directing radiation with a wavelength of 180-300 nm from said one or more radiation sources to said one or more spiral tubes.
45. Фотобиореактор по пункту 44, в котором для облучения упомянутых одной или более спиральных трубок используются один источник излучения и множественные волокна.45. The photobioreactor of claim 44, wherein a single radiation source and multiple fibers are used to irradiate said one or more spiral tubes.
46. Фотобиореактор по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутые один или более источников излучения выбраны из ртутной лампы, ксеноновой лампы или светодиода (LED).46. The photobioreactor according to any one of the preceding claims, wherein said one or more radiation sources are selected from a mercury lamp, a xenon lamp or a light emitting diode (LED).
47. Фотобиореактор по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутые один или более источников излучения представляют собой гермицидную лампу низкого давления, такую как ртутная лампа низкого давления.47. The photobioreactor according to any one of the preceding claims, wherein said one or more radiation sources is a low-pressure germicidal lamp, such as a low-pressure mercury lamp.
48. Фотобиореактор по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутые один или более источников излучения работают при температуре лампы от 0°С до 120°С, такой как от 20°С до 60°С, такой как от 30°С до 50°С.48. The photobioreactor according to any one of the preceding claims, wherein said one or more radiation sources operate at a lamp temperature of 0°C to 120°C, such as 20°C to 60°C, such as 30°C to 50°C WITH.
49. Фотобиореактор по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутые один или более фильтров выбраны из полосовых фильтров, режекторных фильтров или их сочетания.49. A photobioreactor as claimed in any one of the preceding claims, wherein said one or more filters are selected from bandpass filters, notch filters, or a combination thereof.
50. Фотобиореактор по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащий корпус реактора.50. Photobioreactor according to any of the preceding paragraphs, further comprising a reactor vessel.
51. Фотобиореактор по пункту 50, в котором упомянутые одна или более спиральных трубок, кассеты и упомянутые один или более фильтров заключены внутри корпуса реактора.51. The photobioreactor of claim 50, wherein said one or more spiral tubes, cassettes and said one or more filters are enclosed within a reactor housing.
52. Фотобиореактор по пункту 50 или 51, в котором корпус реактора изготовлен из отражающего УФ-С материала.52. The photobioreactor of claim 50 or 51, wherein the reactor body is made of UV-C reflective material.
53. Фотобиореактор по пунктам 50-52, в котором корпус реактора изготовлен из отражающего политетрафторэтилена (РТFЕ).53. Photobioreactor according to paragraphs 50-52, in which the reactor body is made of reflective polytetrafluoroethylene (PTFE).
54. Фотобиореактор по любому из предшествующих пунктов, причем фотобиореактор дополнительно содержит блок управления, при этом блок управления содержит электронный регулятор температуры и регулятор расхода.54. The photobioreactor according to any of the preceding paragraphs, wherein the photobioreactor further comprises a control unit, wherein the control unit comprises an electronic temperature controller and a flow controller.
55. Фотобиореактор по пункту 54, в котором блок управления обеспечивает автоматическое регулирование температуры лампы и скорости потока жидкости по жидкостному каналу.55. Photobioreactor according to item 54, in which the control unit provides automatic control of the lamp temperature and the liquid flow rate through the liquid channel.
56. Применение фотобиореактора по любому из пунктов 1-55 для холодной пастеризации жидких пищевых продуктов.56. Use of a photobioreactor according to any of paragraphs 1-55 for cold pasteurization of liquid food products.
57. Применение фотобиореактора по любому из пунктов 1-55 для уничтожения микроорганизмов в жидких пищевых продуктах, таких как бактерии, плесень, споры или вирусы.57. Use of a photobioreactor according to any one of paragraphs 1-55 for the destruction of microorganisms in liquid foods, such as bacteria, mold, spores or viruses.
58. Применение фотобиореактора по пункту 56 или 57, при этом жидкие пищевые продукты выбраны из жидких молочных продуктов.58. Use of a photobioreactor according to claim 56 or 57, wherein the liquid food products are selected from liquid dairy products.
59. Применение фотобиореактора по пункту 56 или 57, при этом жидкие пищевые продукты выбраны из сырого молока, молока, сока, кофе, чая, соевого молока, сойлента, содовой воды, бульона, супа, пива, фруктовых напитков, белкового коктейля, жидких заменителей пищи, сметаны, сливок, вина, майонеза, кетчупа, сиропа, меда или непрозрачной технологической воды.59. Use of a photobioreactor according to paragraph 56 or 57, wherein the liquid food products are selected from raw milk, milk, juice, coffee, tea, soy milk, Soylent, soda water, broth, soup, beer, fruit drinks, protein shake, liquid substitutes food, sour cream, cream, wine, mayonnaise, ketchup, syrup, honey or opaque process water.
60. Применение фотобиореактора по пункту 56 или 59, при этом биологический загрязнитель инактивируют или уменьшают на величину порядка по меньшей мере 2-Log10, такую как по меньшей мере 3-Log10, такую как по меньшей мере 4-Log10, такую как по меньшей мере 5-Log10, такую как по меньшей мере 6-Log10.60. Use of a photobioreactor according to claim 56 or 59, wherein the biological contaminant is inactivated or reduced by an amount on the order of at least 2-Log 10 such as at least 3-Log 10 such as at least 4-Log 10 such as at least 5-Log 10 , such as at least 6-Log 10 .
61. Применение фотобиореактора по пункту 60, при этом биологический загрязнитель выбран из Campylobacter jejuni, Shigella, Coxiella burnetii, Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Mycobacterium bovis, Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium paratuberculosis, Salmonella spp., Yersinia enterocolitica, Brucella spp., Staphylococcus spp., Lactobacillus casei, Mycobacterium avium subspecies, Staphylococcus aureus, Streptococcus spp., Enterococcus spp. или Entrerobacter spp.61. Use of a photobioreactor according to claim 60, wherein the biological pollutant is selected from Campylobacter jejuni, Shigella, Coxiella burnetii, Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Mycobacterium bovis, Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium paratuberculosis, Salmonella spp., Yersinia enterocolitica, Brucella spp., Staphylococcus spp. ., Lactobacillus casei, Mycobacterium avium subspecies, Staphylococcus aureus, Streptococcus spp., Enterococcus spp. or Entrerobacter spp.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
На фигуре 1 представлен вид сбоку первого варианта осуществления настоящего изобретения, на котором показаны кассеты.Figure 1 is a side view of a first embodiment of the present invention showing cassettes.
На фигуре 2 представлен вид с торца первого варианта осуществления настоящего изобретения, на котором показаны кассета.Figure 2 is an end view of a first embodiment of the present invention showing a cassette.
На фигуре 3 представлено сечение А-А по фигуре 2.Figure 3 shows section A-A according to figure 2.
На фигуре 4 представлено сечение В-В по фигуре 2.Figure 4 shows the section B-B according to figure 2.
На фигуре 5 представлен немного повернутый вид в перспективе другого варианта осуществления настоящего изобретения, в котором кассеты установлены в системе.Figure 5 is a slightly rotated perspective view of another embodiment of the present invention in which the cassettes are installed in the system.
На фигуре 6 представлен немного повернутый вид в перспективе нижней вентиляционной камеры согласно варианту осуществления настоящего изобретения.Figure 6 is a slightly rotated perspective view of a lower ventilation chamber according to an embodiment of the present invention.
На фигуре 7 представлен немного повернутый вид сбоку части верхней вентиляционной камеры согласно варианту осуществления настоящего изобретения.Figure 7 is a slightly rotated side view of a portion of a top plenum according to an embodiment of the present invention.
На фигуре 8 представлен немного повернутый вид в перспективе кассеты согласно варианту осуществления настоящего изобретения.Figure 8 is a slightly rotated perspective view of a cassette according to an embodiment of the present invention.
На фигуре 9 представлен вид сбоку варианта осуществления, показанного на фигуре 8.Figure 9 is a side view of the embodiment shown in Figure 8.
На фигуре 10 представлено сечение С-С по фигуре 9.Figure 10 shows the section C-C according to figure 9.
На фигуре 11 представлен вид снизу кассеты по варианту осуществления, показанному на фигурах 8, 9 и 10.Figure 11 is a bottom view of the cassette of the embodiment shown in Figures 8, 9 and 10.
На фигуре 12 представлен вид сверху кассеты по варианту осуществления, показанному на фигурах 8, 9, 10 и 11.Figure 12 is a top view of the cassette of the embodiment shown in Figures 8, 9, 10 and 11.
На фигуре 13 представлено сечение D-D по фигуре 9.Figure 13 shows a section D-D according to figure 9.
На фигуре 14 представлен сквозной вид спереди варианта осуществления настоящего изобретения, на котором показан корпус реактора, спиральная трубка со впуском и выпуском, стойка и фильтр.Figure 14 is a front end-to-end view of an embodiment of the present invention showing the reactor vessel, inlet and outlet spiral tube, stand and filter.
На фигуре 15 представлен вид сбоку с разрезом варианта осуществления настоящего изобретения, на котором показан корпус реактора, спиральная трубка со впуском и выпуском (не показан), стойка и фильтр. Разрез сделан посередине корпуса реактора.Figure 15 is a cross-sectional side view of an embodiment of the present invention showing a reactor vessel, an inlet and outlet spiral tube (not shown), a stand, and a filter. The cut is made in the middle of the reactor vessel.
На фигуре 16 представлено схематичное пояснение различных частей и измерений конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения.Figure 16 provides a schematic explanation of various parts and dimensions of specific embodiments of the present invention.
На фигуре 17 приведено исследование количества энергии, требуемого от источника излучения для получения инактивации или уменьшения биологического загрязнения.Figure 17 shows a study of the amount of energy required from a radiation source to achieve inactivation or reduction of biological contamination.
На фигуре 18 приведено исследование различия в настоящем изобретении при изменении температуры с 18 градусов Цельсия на 38 градусов Цельсия.Figure 18 shows a study of the differences in the present invention when the temperature changes from 18 degrees Celsius to 38 degrees Celsius.
На фигуре 19 приведено исследование настоящего изобретения при изменении расхода жидкости для трех разных размеров трубки.Figure 19 shows a study of the present invention with varying fluid flow rates for three different tube sizes.
На фигуре 20 показана степень вызываемых излучением повреждений у вирусов по сравнению с белком при разных длинах волн (220-320 нм).Figure 20 shows the extent of radiation-induced damage in viruses compared to protein at different wavelengths (220-320 nm).
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙDETAILED DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
На фигурах 1, 2, 3 и 4 показан один вариант осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления множественные кассеты 1 размещены параллельно друг другу с зазорами для установки одной или более спиральных трубок 2. Спиральные трубки 2 могут быть изготовлены из Тефлона. Подлежащая пастеризации жидкость протекает по спиральным трубкам 2, при этом спиральные трубки закреплены на стойке 3 из полированной нержавеющей стали, которая отражает УФ излучение, проходящее через жидкость и зазоры между спиральными трубками. На концах спиральных трубок 2 установлены фитинги 4 для подсоединения впуска и выпуска. Такая компоновка обеспечивает модульность и удобный доступ для сборки и обслуживания системы. Для блокирования выхода УФ из камеры используется экран 5 из листового металла, который сочетается в системе со спиральными трубками 2 и стойкой 3 из полированной нержавеющей стали, чтобы можно было вынуть их в совокупности для инспекции и обслуживания.Figures 1, 2, 3 and 4 show one embodiment of the present invention. In this embodiment, multiple cassettes 1 are placed parallel to each other with gaps to accommodate one or more helical tubes 2. The helical tubes 2 can be made of Teflon. The liquid to be pasteurized flows through spiral tubes 2, while the spiral tubes are mounted on a stand 3 made of polished stainless steel, which reflects UV radiation passing through the liquid and the gaps between the spiral tubes. At the ends of the spiral tubes 2 there are fittings 4 for connecting the inlet and outlet. This arrangement provides modularity and easy access for system assembly and maintenance. To block the UV exit from the chamber, a sheet metal screen 5 is used, which is combined in the system with spiral tubes 2 and a stand 3 made of polished stainless steel so that they can be removed together for inspection and maintenance.
На фигуре 4 показано сечение В-В с фигуры 2. Две детали 5 и 5а экрана из листового металла используются для сжатия резинового уплотнения 6 и совместно образуют размещаемое между кассетами ограждение, которое препятствует выходу УФ излучения из системы и создает камеру для более эффективного движения воздуха для охлаждения системы. Пластина 7 из полированного листового металла отражает еще больше УФ излучения к спиралям. Проставки 8 служат для крепления пластины 7 из полированного листового металла к двум деталям 5 и 5а экрана из листового металла и резиновому уплотнению 6. Проставки 8 дополнительно помогают разместить пластину 7 из полированного листового металла на правильном расстоянии, которое может быть основано на расчете, от спиральных трубок 2, чтобы добиться наиболее эффективного функционирования. На этой фигуре также показан источник 46 излучения, такой как УФ лампы, внутри кассеты 1.Figure 4 shows the section B-B from Figure 2. Two sheet metal screen parts 5 and 5a are used to compress the rubber seal 6 and together form a barrier placed between the cassettes, which prevents UV radiation from escaping the system and creates a chamber for more efficient air movement to cool the system. The polished sheet metal plate 7 reflects even more UV radiation towards the coils. The spacers 8 serve to secure the polished sheet metal plate 7 to the two sheet metal screen pieces 5 and 5a and the rubber seal 6. The spacers 8 further help to position the polished sheet metal plate 7 at the correct distance, which may be based on calculation, from the spiral 2 tubes to achieve the most efficient operation. This figure also shows a radiation source 46, such as UV lamps, within the cassette 1.
На фигуре 5 показан другой вариант осуществления настоящего изобретения, в котором кассеты 1 установлены в нижнюю вентиляционную камеру 10, через которую отсасывается воздух на их концах. Кассеты удерживаются на месте кассетоустановочной рамкой 11. Этот вариант осуществления изобретения также включает верхнюю вентиляционную камеру 20, через которую отсасывается воздух на концах. Прокладка 21 между кассетой 1 и верхней вентиляционной камерой 20 создает уплотнение. Детали 22, 23 и 24 из листового металла с прорезями для движения воздуха служат для направления и удерживания кассет 1 на месте, тогда как пластиковый язычок 25 служит для закрепления кассеты 1 на месте. Другая деталь 26 из листового металла служит для удерживания кассеты 1 на месте, тогда как ручка 27 служит для передвижения пластикового язычка 25 и детали 26 из листового металла вверх и вниз, используя зубчатые прорези для высвобождения и закрепления кассеты 1 на месте. к верхней вентиляционной камере 20 приварена пластина 28 из листового металла для удержания пластикового язычка 25, детали 26 из листового металла и ручки 27 на месте.Figure 5 shows another embodiment of the present invention, in which the cassettes 1 are installed in the lower ventilation chamber 10, through which air is sucked at their ends. The cassettes are held in place by a cassette mounting frame 11. This embodiment also includes a top vent chamber 20 through which air is sucked out at the ends. The gasket 21 between the cassette 1 and the upper ventilation chamber 20 creates a seal. The air slotted sheet metal pieces 22, 23 and 24 serve to guide and hold the cassettes 1 in place, while the plastic tab 25 serves to secure the cassette 1 in place. Another sheet metal piece 26 serves to hold the cassette 1 in place, while a handle 27 serves to move the plastic tab 25 and sheet metal piece 26 up and down, using the serrated slots to release and secure the cassette 1 in place. A sheet metal plate 28 is welded to the top plenum 20 to hold the plastic tab 25, sheet metal piece 26, and handle 27 in place.
На фигуре 6 показана нижняя вентиляционная камера 10 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Нижняя вентиляционная камера 10 имеет прямоугольные отверстия, в которых присоединяются кассеты с использованием прокладок 12 для создания уплотнения. На их концах может засасываться воздух. Кассетоустановочная рамка 11 приварена к нижней вентиляционной камере 10 для удержания кассет на месте.Figure 6 shows a bottom ventilation chamber 10 according to one embodiment of the present invention. The lower ventilation chamber 10 has rectangular openings into which the cassettes are attached using gaskets 12 to create a seal. Air may be sucked in at their ends. The cassette mounting frame 11 is welded to the lower ventilation chamber 10 to hold the cassettes in place.
На фигуре 7 показана часть верхней вентиляционной камеры согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Пластиковый язычок 25 и деталь 26 из листового металла находятся в своем верхнем положении, когда ручка 27 опущена вниз, тем самым разблокируя кассету и позволяя легко устанавливать и удалять ее. На этой фигуре также показана прокладка 21, другие детали 22, 23, 24 и 24а из листового металла и пластина 28 из листового металла.Figure 7 shows a portion of a top plenum according to one embodiment of the present invention. The plastic tab 25 and sheet metal piece 26 are in their upper position when the handle 27 is lowered, thereby unlocking the cassette and allowing it to be easily installed and removed. This figure also shows a gasket 21, other sheet metal parts 22, 23, 24 and 24a, and a sheet metal plate 28.
На фигуре 8 показана кассета 1 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Кассета 1 содержит деталь 40 из листового металла с прорезями для движения воздуха и установки источника 46 излучения, такого как ультрафиолетовые (УФ) лампы, другая деталь 41 из листового металла имеет резьбовые отверстия, предназначенные для крепления крышки 42 из листового металла, которую размещают после монтажа проводов для источника 46 излучения. Кассета 1 также содержит деталь 43 из листового металла со множественными прорезями для впуска воздуха в кассету и которая также способствует блокировке УФ излучения и, тем самым, предотвращению выхода УФ излучения из кассеты 1. Кассета 1 также содержит пластину 44 из листового металла со множественными прорезями, используемую для удержания кварцевого стекла 47 на месте. Деталь 45 из листового металла служит для направления и крепления источника 46 излучения, для разделения кварцевых стекол 47, для создания зазоров для дополнительного впуска воздуха и для создания вихрей внутри камеры кассеты. Еще одна деталь 45а из листового металла служит для крепления на месте нижней части кварцевого стекла 47. Эта деталь 45а из листового металла снабжена более широкими внутренними прорезями, чем другая деталь 45 из листового металла, для облегчения высасывания воздуха в нижней части кассеты 1. Кварцевое стекло 47 служит для сохранения тепла от источника 46 излучения внутри кассеты 1, тем самым обеспечивая возможность его отведения в верхней и/или нижней части кассеты 1. Кварцевое стекло 47 может дополнительно содержать фильтр, используемый для блокировки какого-либо нежелательного излучения. Пластиковая деталь 48 служит для удержания источников 46 излучения на месте. В конструкции этого конкретного варианта осуществления создается более быстрое перемещение воздуха на том конце источников излучения, который имеет наибольшую температуру в процессе работы. Пластиковая деталь 48 образует уплотнение с прокладкой 12 из варианта осуществления по фигуре 6 и обеспечивает эффективное всасывание воздуха через нижнюю вентиляционную камеру 10 из варианта осуществления по фигуре 6.Figure 8 shows a cassette 1 according to one embodiment of the present invention. The cassette 1 contains a sheet metal piece 40 with slots for air movement and installation of a radiation source 46, such as ultraviolet (UV) lamps, another sheet metal piece 41 has threaded holes for attaching a sheet metal cover 42, which is placed after installation. wires for the radiation source 46. The cassette 1 also includes a multi-slotted sheet metal plate 43 for admitting air into the cassette and which also helps block UV radiation and thereby prevent UV radiation from escaping from the cassette 1. The cassette 1 also includes a multi-slotted sheet metal plate 44 used to hold the quartz glass 47 in place. The sheet metal piece 45 serves to guide and mount the radiation source 46, to separate the quartz glasses 47, to create gaps for additional air intake, and to create vortices within the cassette chamber. Another sheet metal piece 45a serves to secure in place the bottom portion of the quartz glass 47. This sheet metal piece 45a is provided with wider internal slots than the other sheet metal piece 45 to facilitate the suction of air from the bottom portion of the cassette 1. Quartz glass 47 serves to retain heat from the radiation source 46 within the cassette 1, thereby allowing it to be removed at the top and/or bottom of the cassette 1. The quartz glass 47 may additionally contain a filter used to block any unwanted radiation. The plastic piece 48 serves to hold the radiation sources 46 in place. The design of this particular embodiment creates faster air movement at the end of the radiation sources that is hottest during operation. The plastic piece 48 forms a seal with the gasket 12 of the Figure 6 embodiment and allows air to be drawn efficiently through the bottom vent chamber 10 of the Figure 6 embodiment.
На фигуре 9 представлен вид сбоку варианта осуществления, показанного на фигуре 8.Figure 9 is a side view of the embodiment shown in Figure 8.
На фигуре 10 представлено сечение С-С по фигуре 9. Кассета содержит деталь 43 из листового металла со множественными прорезями для впуска воздуха в кассету. Деталь 43 из листового метала также служит для блокировки УФ излучения, тем самым предотвращая его выход из кассеты. Другая деталь 43а из листового металла снабжена прорезями, причем размер этих прорезей основан на расчете. Деталь 43а из листового металла служит для равномерно распределенного охлаждения источников 46 излучения. Прорези или деталь 43а из листового металла не совмещаются с прорезями детали 43 из листового металла, тем самым обеспечивая возможность движения воздуха через прорези, но блокируя УФ излучение, тем самым предотвращая выход излучения из кассеты. Дополнительная деталь 50 из листового металла служит для крепления вальцованной пластиковой детали, которая удерживает керамический штыревой разъем 53 источника излучения, тогда как стопорная деталь 52 фиксирует вальцованную пластиковую деталь 51 на месте.Figure 10 shows a section C-C of Figure 9. The cassette contains a sheet metal part 43 with multiple slots for admitting air into the cassette. The sheet metal piece 43 also serves to block UV radiation, thereby preventing it from escaping from the cassette. Another sheet metal piece 43a is provided with slots, the size of the slots being based on calculation. The sheet metal part 43a serves for uniformly distributed cooling of the radiation sources 46. The slots or sheet metal piece 43a are not aligned with the slots of the sheet metal piece 43, thereby allowing air to move through the slots but blocking UV radiation, thereby preventing radiation from escaping from the cassette. An additional sheet metal piece 50 serves to secure a rolled plastic piece that holds the ceramic pin connector 53 of the radiation source, while a locking piece 52 secures the rolled plastic piece 51 in place.
На фигуре 11 представлен вид снизу кассеты по варианту осуществления, показанному на фигурах 8, 9 и 10, демонстрирующий детали 45 и 45а из листового металла и демонстрирующий пластиковую деталь 48, на которой видны прорези.Figure 11 is a bottom view of the cassette of the embodiment shown in Figures 8, 9 and 10, showing sheet metal pieces 45 and 45a and showing plastic piece 48 showing the slots.
На фигуре 12 представлен вид сверху кассеты по варианту осуществления, показанному на фигурах 8, 9, 10 и 11, демонстрирующий деталь 40 из листового металла, вальцованную пластиковую деталь 51 и керамический штыревой разъем 53 источника излучения.Figure 12 is a top view of the cassette of the embodiment shown in Figures 8, 9, 10 and 11, showing sheet metal piece 40, rolled plastic piece 51, and ceramic radiation source pin 53.
На фигуре 13 представлено сечение D-D по фигуре 9. На фигуре 13 показано резиновое уплотнение 57, которое позиционирует кварцевое стекло 47 между деталью 43а из листового металла и другой деталью 54 из листового металла. На этой фигуре показана дополнительная деталь из листового металла, расположенная по бокам кварцевого стекла 47. Жирной черной стрелкой показано движение воздуха, всасываемого в кассету между деталями 43, 44, 54 и 55 из листового металла. На этой фигуре также показаны детали 45а и 45 из листового металла, источник 46 излучения и пластиковая деталь 48, все как показанные на фигурах 8, 9, 10, 11 и/или 12.Figure 13 is a section view D-D of Figure 9. Figure 13 shows a rubber seal 57 that positions quartz glass 47 between sheet metal piece 43a and another sheet metal piece 54. This figure shows an additional piece of sheet metal located on the sides of the quartz glass 47. The thick black arrow shows the movement of air drawn into the cassette between the sheet metal pieces 43, 44, 54 and 55. This figure also shows sheet metal pieces 45a and 45, radiation source 46, and plastic piece 48, all as shown in Figures 8, 9, 10, 11 and/or 12.
На фигурах 14 и 15 представлены различные виды варианта осуществления фотобиореактора для холодной пастеризации жидких пищевых продуктов. Фотобиореактор содержит спиральную трубку 104, проходящую от впускного конца 106 до выпускного конца 108 с образованием жидкостного канала. Спиральная трубка 104 намотана вокруг стойки 110.Figures 14 and 15 show various views of an embodiment of a photobioreactor for cold pasteurization of liquid food products. The photobioreactor includes a spiral tube 104 extending from an inlet end 106 to an outlet end 108 to form a liquid channel. A spiral tube 104 is wound around a post 110.
Фотобиореактор также содержит корпус 102а, 102b, 102с реактора, состоящий из трех частей: первую часть 102а, расположенную на верху фотобиореактора, вторую часть, образующую боковую сторону корпуса, и третью часть, расположенную на нижней стороне фотобиореактора. В этом варианте осуществления корпус реактора имеет с одной стороны круглую форму, однако, он также может иметь другую форму, например, квадратную.The photobioreactor also includes a reactor body 102a, 102b, 102c consisting of three parts: a first part 102a located on the top of the photobioreactor, a second part forming the side of the body, and a third part located on the bottom side of the photobioreactor. In this embodiment, the reactor vessel has a circular shape on one side, however, it can also have another shape, for example square.
Также показан фильтр 112, расположенный снаружи спиральной трубки 104. Фильтр 112 предотвращает попадание на спиральную трубку 104 излучения с длиной волны более 300 нм.Also shown is a filter 112 located on the outside of the helical tube 104. The filter 112 prevents radiation with a wavelength greater than 300 nm from entering the helical tube 104.
Фильтр 112 показан прозрачным на фигуре 14. На фигуре 15 показанный разрез выполнен посередине корпуса 102а, 102b, 102с реактора.The filter 112 is shown transparent in Figure 14. In Figure 15, the section shown is made in the middle of the reactor body 102a, 102b, 102c.
Фотобиореактор, показанный на фигурах 14 и 15, является примером фотобиореактора, в котором жидкий пищевой продукт протекает в целом вертикально по упомянутой одной или более спиральной трубке 104, если смотреть от впускного конца 106 к выпускному концу 108.The photobioreactor shown in Figures 14 and 15 is an example of a photobioreactor in which a liquid food product flows generally vertically through said one or more spiral tubes 104 as viewed from the inlet end 106 to the outlet end 108.
На фигуре 16 показаны спиральные трубки 104 со впуском 106 и выпуском 108 согласно изобретению. На фигуре 16 показаны длина 116 спиральной трубки в сжатом состоянии, длина 118 спиральной трубки в растянутом/свободном состоянии, внутренний диаметр 120 трубки, шаг 122, угол 124 спирали, диаметр 126 спирали, наружный диаметр 128 трубки и толщина 130 стенки.Figure 16 shows spiral tubes 104 with inlet 106 and outlet 108 according to the invention. Figure 16 shows compressed helix length 116, extended/loose helix length 118, tube inside diameter 120, pitch 122, helix angle 124, helix diameter 126, tube outer diameter 128, and wall thickness 130.
На фигуре 17 приведено исследование количества энергии, требуемого от источника излучения для достижения инактивации или уменьшения биологического загрязнения.Figure 17 provides a study of the amount of energy required from a radiation source to achieve inactivation or reduction of biological contamination.
На фигуре 18 приведено исследование различия в настоящем изобретении при изменении температуры с 18 градусов Цельсия на 38 градусов Цельсия.Figure 18 shows a study of the differences in the present invention when the temperature changes from 18 degrees Celsius to 38 degrees Celsius.
На фигуре 19 приведено исследование настоящего изобретения при изменении расхода жидкости для трех разных размеров трубки.Figure 19 shows a study of the present invention with varying fluid flow rates for three different tube sizes.
На фигуре 20 показана степень вызываемых излучением повреждений у вирусов и белков при разных длинах волн (220-320 нм).Figure 20 shows the extent of radiation damage to viruses and proteins at different wavelengths (220-320 nm).
ПРИМЕРЫEXAMPLES
Общая методика экспериментаGeneral experimental procedure
Влияние диаметра трубки и расхода исследовали с использованием цельного молока ультравысокотемпературной стерилизации (ultra-high temperature, UHT), зараженного Escherichia coli в концентрации минимум 2,7Е6 на миллилитр (определенной с использованием метода наиболее вероятного числа, НВЧ).The effects of tube diameter and flow rate were studied using ultra-high temperature (UHT) whole milk contaminated with Escherichia coli at a concentration of at least 2.7E6 per milliliter (determined using the most probable number (MPN) method).
Один литр цельного молока UHT поместили в стерилизованную синюю колбу и добавили 1 мл среды Escherichia coli, достигнув заданной минимальной концентрации по меньшей мере 2,7Е6/мл. Осуществляли циркуляцию зараженного молока в УФ-реакторе и отбирали пробы с интервалами, когда достигались заданные дозы УФ-С. В ходе эксперимента зараженное молоко постоянно перемешивали с использованием магнитной мешалки.One liter of UHT whole milk was placed in a sterilized blue flask and 1 ml of Escherichia coli medium was added to achieve a specified minimum concentration of at least 2.7E6/ml. The contaminated milk was circulated in the UV reactor and samples were taken at intervals when the specified UV-C doses were reached. During the experiment, contaminated milk was constantly stirred using a magnetic stirrer.
Для каждого конкретного расхода и размера трубки готовили новую порцию 1 л цельного молока UHT, зараженного Escherichia coli в минимальной концентрации 2,7Е6/мл.For each specific flow rate and tube size, a new 1 L batch of UHT whole milk contaminated with Escherichia coli at a minimum concentration of 2.7E6/ml was prepared.
УФ-реактор состоял из трубки из FEP, намотанной вокруг 28 мм кварцевого стекла. Внутри кварцевого стекла находилась гермицидная лампа мощностью 75 Вт с пиком излучения на 253,7 нм. Испытываемые размеры трубок соответствовали американскому сортаменту проволоки (american wire gauge, AWG) 7, 9 и 11, а исследованные величины расхода составляли 200, 300, 600 и 1000 мл в минуту.The UV reactor consisted of a FEP tube wound around 28 mm quartz glass. Inside the quartz glass was a 75 W germicidal lamp with an emission peak at 253.7 nm. The tube sizes tested were American wire gauge (AWG) 7, 9, and 11, and the flow rates tested were 200, 300, 600, and 1000 mL per minute.
Циркуляцию молока осуществляли при помощи центробежного лопастного насоса и подвергали молоко обработке в УФ-реакторе в течение некоторого промежутка времени перед тем, как отбирали пробы по 20 мл с помощью стерилизованных пипеток и переносили их в стерилизованную синюю колбу. Перед каждым экспериментом проводили циркуляцию молока в системе при выключенной лампе и отбирали пробу для установления начальной концентрации. Температура молока составляла от 24 до 25°С в начале каждого эксперимента и от 34 до 43°С в конце каждого эксперимента.The milk was circulated using a centrifugal vane pump and the milk was treated in a UV reactor for a period of time before 20 ml samples were collected using sterilized pipettes and transferred to a sterilized blue flask. Before each experiment, milk was circulated in the system with the lamp turned off and a sample was taken to establish the initial concentration. Milk temperature ranged from 24 to 25°C at the beginning of each experiment and from 34 to 43°C at the end of each experiment.
После каждого эксперимента систему подвергали процедуре мойки на месте (clean-in-place, CIP), сначала промывая систему 10 минут деминерализованной водой, затем 40 минут проводя циркуляцию 1%-го раствора NaOH при 65°С. После этого промывали систему 10 минут деминерализованной водой. После этого 40 минут проводили циркуляцию в системе 0,5%-го раствора HNO3 при 60°С. Наконец, систему 20 минут промывали деминерализованной водой.After each experiment, the system was subjected to a clean-in-place (CIP) procedure, first flushing the system for 10 minutes with demineralized water, then circulating 1% NaOH at 65°C for 40 minutes. After this, the system was washed for 10 minutes with demineralized water. After this, a 0.5% HNO 3 solution was circulated in the system at 60°C for 40 minutes. Finally, the system was washed with demineralized water for 20 minutes.
Сразу же по окончании эксперимента пробы переносили на станцию пробоотбора в ламинарный биобезопасный бокс, где их обрабатывали методом НВЧ в соответствии с Jarvis и др. [Jarvis, B. et al., Journal of Applied Microbiology, 2010, 109, 1660-1667].Immediately after the end of the experiment, the samples were transferred to the sampling station in a laminar biosafety box, where they were processed by the NHF method in accordance with Jarvis et al. [Jarvis, B. et al., Journal of Applied Microbiology, 2010, 109, 1660-1667].
Спустя два дня пребывания в инкубаторе при 35°С подсчитывали число пробирок с положительным результатом и рассчитывали концентрации бактерий.After two days in the incubator at 35°C, the number of tubes with positive results was counted and bacterial concentrations were calculated.
Пример 1Example 1
В экспериментальном примере 1 исследовали количество энергии, требуемое от насоса и источника излучения для достижения инактивации или уменьшения биологического загрязнения. В испытании использовали трубку размером AWG 9, а исследуемый расход составлял 700 мл в минуту. Как можно видеть на фигуре 17, при использовании небольшого количества энергии излучения (около 1,2 кВтч на 1000 литров жидкости) достигнуто уменьшение 1-Log10. При увеличении используемой энергии излучения уменьшение Log10 также увеличивалось до достижения плато при 10 кВтч на 1000 литров жидкости с уменьшением около 5-Log10.Experimental Example 1 examined the amount of energy required from the pump and radiation source to achieve inactivation or reduction of biological contamination. The test used AWG 9 tubing and the flow rate tested was 700 ml per minute. As can be seen in Figure 17, using a small amount of radiation energy (about 1.2 kWh per 1000 liters of liquid) a reduction of 1-Log 10 is achieved. As the radiation energy used increased, the decrease in Log 10 also increased until reaching a plateau at 10 kWh per 1000 liters of liquid with a decrease of about 5-Log 10 .
Пример 2Example 2
В экспериментальном примере 2 исследовали различие в настоящем изобретении при изменении температуры с 18 градусов Цельсия на 38 градусов Цельсия. В испытании использовали трубку размером AWG 9, а исследуемый расход составлял 700 мл в минуту. Как показано на фиг. 18, различие в уменьшении log10 аналогично около 10 кВтч на 1000 литров жидкости. Однако, при увеличении используемой энергии различие в уменьшении log10 между 18 градусами Цельсия и 36 градусами Цельсия стало значительным. При энергиях около 18 кВтч на 1000 литров жидкости уменьшение log10 составляло 5,5 при 38 градусах Цельсия, тогда как при 18 Градусов Цельсия оно составляло 6,5, что соответствует разности в уменьшении 1-log10.Experimental Example 2 examined the difference in the present invention when the temperature changed from 18 degrees Celsius to 38 degrees Celsius. The test used AWG 9 tubing and the flow rate tested was 700 ml per minute. As shown in FIG. 18, the difference in log 10 reduction is similar to about 10 kWh per 1000 liters of liquid. However, as the energy used increased, the difference in log 10 reduction between 18 degrees Celsius and 36 degrees Celsius became significant. At energies of about 18 kWh per 1000 liters of liquid the log 10 reduction was 5.5 at 38 degrees Celsius, whereas at 18 degrees Celsius it was 6.5, corresponding to a 1-log 10 reduction difference.
Пример 3Example 3
В экспериментальном примере 3 исследовали настоящее изобретение при изменении расхода жидкости в трубках трех разных размеров. В испытании использовали трубки с размерами AWG 7, 9 и 11, а исследуемые расходы составляли 200, 300, 600 и 1000 мл в минуту. Температуру поддерживали в диапазоне от 24 до 43 градусов Цельсия. Как можно видеть на фигуре 19, в зависимости от размера трубки, установка оптимальна при разных расходах.Experimental Example 3 tested the present invention by varying the fluid flow rate in three different tube sizes. The test used tubing sizes 7, 9 and 11 AWG, and the flow rates tested were 200, 300, 600 and 1000 ml per minute. The temperature was maintained in the range from 24 to 43 degrees Celsius. As can be seen in Figure 19, depending on the tube size, the installation is optimal at different flow rates.
При использовании трубки размером AWG 7 имеется небольшое различие между расходами. Однако это различие наиболее выражено при анализе с высокоэнергетическим воздействием (около 4000 Дж на литр жидкости), когда наблюдается разность 1-log10 между расходами 200-300 мл/мин и расходами 600-1000 мл/мин.There is little difference between flow rates when using AWG 7 tubing. However, this difference is most pronounced in high-energy analysis (about 4000 J per liter of fluid), where there is a 1-log 10 difference between flow rates of 200-300 mL/min and flow rates of 600-1000 mL/min.
При использовании трубки размером AWG 9 имеется значительное различие между расходами. Это различие наибольшее при анализе с высокоэнергетическим воздействием (около 4500 Дж на литр жидкости), когда наблюдается разность 3-log10 между расходами 200-300 мл/мин и расходами 600-1000 мл/мин.There is a significant difference between flow rates when using AWG 9 tubing. This difference is greatest in high energy analysis (about 4500 J per liter of fluid), where there is a 3-log 10 difference between flow rates of 200-300 mL/min and flow rates of 600-1000 mL/min.
При использовании трубки размером AWG 11 имеется очень небольшое различие между расходами. Однако это различие пренебрежимо мало при анализе с высокоэнергетическим воздействием (около 4000 Дж на литр жидкости).There is very little difference between flow rates when using AWG 11 tubing. However, this difference is negligible when analyzed with high-energy exposure (about 4000 J per liter of liquid).
Перечень позиций на чертежахList of positions in the drawings
1 - Кассета1 - Cassette
2 - Спиральная трубка2 - Spiral tube
3 - Стойка из полированной нержавеющей стали3 - Polished stainless steel stand
4 - Фитинг4 - Fitting
5, 5а - Экран из листового металла5, 5a - Sheet metal screen
6 - Резиновое уплотнение6 - Rubber seal
7 - Пластина из полированного листового металла7 - Polished sheet metal plate
8 - Проставка8 - Spacer
10 - Нижняя вентиляционная камера10 - Lower ventilation chamber
11 - Кассетоустановочная рамка11 - Cassette mounting frame
12 - Прокладка12 - Gasket
20 - Верхняя вентиляционная камера20 - Upper ventilation chamber
21 - Прокладка21 - Gasket
22, 23, 24, 24а, 26, 40, 41, 43, 43а, 45, 45а, 50, 54, 55 - Деталь из листового металла22, 23, 24, 24a, 26, 40, 41, 43, 43a, 45, 45a, 50, 54, 55 - Sheet metal part
25 - Пластиковый язычок25 - Plastic tongue
27 - Ручка27 - Handle
28, 44 - Пластина из листового металла28, 44 - Sheet metal plate
42 - Крышка из листового металла42 - Sheet metal cover
46 - Источник излучения46 - Radiation source
47 - Кварцевое стекло47 - Quartz glass
48 - Пластиковая деталь48 - Plastic part
51 - Вальцованная пластиковая деталь51 - Rolled plastic part
52 - Стопорная деталь52 - Retaining part
53 - Керамический штыревой разъем источника излучения53 - Ceramic pin connector of the radiation source
57 - Резиновое уплотнение57 - Rubber seal
102а - Первая часть корпуса реактора102a - First part of the reactor vessel
102b - Вторая часть корпуса реактора102b - Second part of the reactor vessel
102с - Третья часть корпуса реактора102с - Third part of the reactor vessel
104 - Спиральные трубки104 - Spiral tubes
106 - Впуск106 - Inlet
108 - Выпуск108 - Issue
110 - Стойка110 - Stand
112 - Фильтр112 - Filter
116 - Длина в сжатом состоянии116 - Length when compressed
118 - Длина в растянутом/свободном состоянии118 - Length when stretched/loose
120 - Внутренний диаметр трубки120 - Internal diameter of the tube
122 - Шаг122 - Step
124 - Угол спирали124 - Helix angle
126 - Диаметр спирали126 - Spiral diameter
128 - Наружный диаметр трубки128 - Tube outer diameter
130 - Толщина стенки130 - Wall thickness
Claims (25)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DKPA201901151 | 2019-10-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2819629C1 true RU2819629C1 (en) | 2024-05-22 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE852537C (en) * | 1948-10-02 | 1952-10-16 | Siemens Ag | Ultraviolet radiation device for gases, vapors and liquids |
| RU2058096C1 (en) * | 1993-05-19 | 1996-04-20 | Николай Георгиевич Штукарин | Liquid sterilization method and apparatus |
| RU2322811C2 (en) * | 2006-03-24 | 2008-04-27 | Валерий Викторович Чилап | Apparatus for producing of sterilized milk |
| WO2011126192A1 (en) * | 2010-04-07 | 2011-10-13 | (주)유브이플러스 | Uv fluid sterilizer suitable to sterilize fluid having poor uv transmission |
| US20170303555A1 (en) * | 2015-01-11 | 2017-10-26 | AseptoRay Ltd. | System and method for radiation treatment with spinner |
| WO2019057257A1 (en) * | 2017-09-21 | 2019-03-28 | Lyras Holding Aps | A photo bioreactor for cold pasteurization of liquid food products and the use of the reactor |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE852537C (en) * | 1948-10-02 | 1952-10-16 | Siemens Ag | Ultraviolet radiation device for gases, vapors and liquids |
| RU2058096C1 (en) * | 1993-05-19 | 1996-04-20 | Николай Георгиевич Штукарин | Liquid sterilization method and apparatus |
| RU2322811C2 (en) * | 2006-03-24 | 2008-04-27 | Валерий Викторович Чилап | Apparatus for producing of sterilized milk |
| WO2011126192A1 (en) * | 2010-04-07 | 2011-10-13 | (주)유브이플러스 | Uv fluid sterilizer suitable to sterilize fluid having poor uv transmission |
| US20170303555A1 (en) * | 2015-01-11 | 2017-10-26 | AseptoRay Ltd. | System and method for radiation treatment with spinner |
| WO2019057257A1 (en) * | 2017-09-21 | 2019-03-28 | Lyras Holding Aps | A photo bioreactor for cold pasteurization of liquid food products and the use of the reactor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20220217987A1 (en) | Photo Bioreactor for Cold Pasteurization Of Liquid Food Products and the Use of the Reactor | |
| US20090294688A1 (en) | Ultraviolet Radiation Treatment System | |
| KR101675826B1 (en) | Ultraviolet sterilization apparatus | |
| CA3153601C (en) | A photo bioreactor and a cassette system for germicidal treatment of liquids | |
| US20140255570A1 (en) | UV Liquid Steriliser | |
| US20130119265A1 (en) | Methods for the inactivation of mircroorganisms in biological fluids, flow through reactors and methods of controlling the light sum dose to effectively inactivate microorganisms in batch reactors | |
| US20140328985A1 (en) | Uv liquid steriliser | |
| RU2819629C1 (en) | Ultraviolet reactor for pasteurisation of liquid food products | |
| KR100937396B1 (en) | High efficiency sanitizing system | |
| JP2016106682A (en) | Liquid sterilization method and liquid sterilization device | |
| JP2015062902A (en) | Liquid sterilization method and apparatus | |
| RU2781956C2 (en) | Ultraviolet reactor for cold pasteurization of liquid food products, and use of this reactor | |
| DK181265B1 (en) | A UV germicidal treatment system for opaque liquids | |
| DK202270483A1 (en) | A UV germicidal treatment system for of opaque liquids | |
| KR100883788B1 (en) | Ultraviolet rays sterilizer use double coil type tube | |
| JP7273851B2 (en) | Endotoxin deactivation device and deactivation method | |
| FR2497826A1 (en) | Virus-free laboratory cabinet for handling cell cultures etc. - circulates air through germicidal radiation passage outside cabinet using no filter | |
| CA2542553A1 (en) | Improved apparatus for the cold sterilization of a fluid by ultraviolet rays | |
| Class et al. | Patent application title: METHODS FOR THE INACTIVATION OF MICROORGANISMS IN BIOLOGICAL FLUIDS, FLOW THROUGH REACTORS AND METHODS OF CONTROLLING THE LIGHT SUM DOSE TO EFFECTIVELY INACTIVATE MICROORGANISMS IN BATCH REACTORS Inventors: Heinz Anderle (Klosterneuburg, AT) Peter Matthiessen (Vienna, AT) Hans-Peter Schwarz (Vienna, AT) Peter Turecek (Klosterneuburg, AT) Thomas Kreil (Klosterneuburg, AT) Daniel R. Boggs (Libertyville, IL, US) Daniel R. Boggs (Libertyville, IL, US) Assignees: BAXTER INTERNATIONAL INC. BAXTER HEALTHCARE SA |