DE832439C

DE832439C - Einrichtung zur Bestrahlung von Fluessigkeiten mit ultraviolettem Licht, insbesondere zum Entkeimen und Vitaminisieren

Info

Publication number: DE832439C
Application number: DEP13088D
Authority: DE
Inventors: Carl Braband
Original assignee: Quarzlampen GmbH
Current assignee: Quarzlampen GmbH
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1952-02-25

Description

Einrichtung zur Bestrahlung von Flüssigkeiten mit ultraviolettem Licht, insbesondere zum Entkeimen und Vitaminisieren Es sind Einrichtungen zur Bestrahlung von Flüssigkeiten mit ultraviolettem Licht, insbesondere zum Entkeimen und zum Vitaminisieren, bekannt, bei denen die zu bestrahlende Flüssigkeit durch einen Hohlzylinderraum geführt wird, dessen innere BegrenzungswaIld aus einem für ultraviolette Strahlen möglichst durchlässigen Material besteht. In diesem Innenraum ist eine langgestreckte Strahlenquelle, vorzugsweise eine Quecksilberhochdrucklampe, untergebracht. DerWirkungsgrad dieser bekannten Einrichtung läßt zu wünschen übrig, weil die Durchwirbelung der Flüssigkeit imerhalb des Bestrahlungsraumes unvollkommen ist, so daß die Flüssigkeitsmengell. die in größerem Abstand von der Strahlenquel le dcii Bestrahlungsraum durchströmen, nur u enig der wirksamen Strahlung ausgesetzt werden.
Dieser Nachteil wirkt sich besonders bei Flüssigkeiten aus, die die wirksame Strahlung stark absorbieren. Man muß daher beispielsweise bei der Bestrahlung von Fruchtsäften eine sehr geringe Schichtdicke wählen, wenn eine vollständige Entkeimung der gesamten Flüssigkeit angestrebt wird.
Man könnte auch eine lange Strahlenquelle wählen.
Eine Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit würde nicht zu dem gewünschten Erfolg führen, weil dadurch die Durchwirbelung noch weiter verringert würde. Die gleichen Nachteile treten bei Einrichtungen auf. bei denen die Bestrahlung der Flüssigkeit zum Vitaminisieren zur Bildung von Vitamin D durch Bestrahlen einer Lösung von Frgosterin in Benzol vorgenommen wird.
Gemäß der Erfindung sind deshalb bei solcher Bestrahlungseinrichtung für Flüssigkeiten Mittel, vorzugsweise Führungskanäle oder -rillen, vorgesehen, durch die die Flüssigkeit, vorzugsweise längs einer Schraubenlinie, mehrfach um die Strahlenquelle herumgeführt wird. Dabei ist es zweckmäßig, die vorzugsweise kreiszylindrische Strahlenquelle im Innern eines kreiszylindrischen, für die wirksamen Strahlen durchlässigen Rohres unterzubringen, dieses Rohr koaxial in einem kreiszylindrischen Rohr anzuordnen und in dem Zwischenraum zwischen diesen beiden Rohren eine hochkant gewickelte Wendel für die Führung der Flüssigkeit vorzusehen. An Stelle der Wendel kann man auch quer zur Achse der Rohre Scheiben, möglichst dicht passend, einsetzen, die je eine Öffnung zum Durchtritt der Flüssigkeit aufweisen und die derart gegeneinander versetzt angeordnet sind. das die Flüssigkeit etwa längs zweier Halbkreise von der Öffnung in der einen Scheibe zur Öffnung in der anderen Scheibe strömt.
Unter Umständen ist es jedoch zweckmäßiger. die zu bestrahlende Flüssigkeit mit ihrer der Strahlenquelle zugekehrten Begrenzungsfläche nicht an einen für die wirksame Strahlung durchlässigen festen Ktirper, sondern an ein Gas, beispielsweise Luft oder dampf, angrenzen zu lassen. Eine solche Anordnung ist beispielsweise dann zu empfehlen, wenn unter dem Einfluß der Bestrahlung oder durch die schwer vollkommen zu vermeidende Frwärmung des bei den erwähnten anderen Anordzungen zur Anwendung gelangenden festen Körpers auf seiner der Flüssigkeit zugekehrten Seite Ausscheidungen erfolgen, die die wirksame Strahlung zum Teil absorbieren. Durch solche Ausscheidungen wird schon nach kurzer Zeit der Wirkungsgrad der Anordnung erheblich vermindert. Daher ist bei ihnen häufig eine Betriebsunterbrechung zum Zweck der Reinigung der den Strahleneintritt ermöglichen den Wandung des Bestrahlungsraumes erforderlich.
Um nun auch bei einer Bestrahlungseinrichtung ohne diese den Flüssigkeitsraum an der Seite der Strahlungsquelle begrenzenden Wandung die Flüssigkeit mehrfach, vorzugsweise langs einer Schraubenlinie, um die Strablenquelle herumführen zu konnen, kann die Strahlenquelle im Innern eines Rohres angeordnet sowie eine Einrichtung zur laufencen Einbrigung der Flüssigkeit und zum Orehell des Rohres um seine Längsachse vorgeschen werdeii. Dabei ist das Rohr derart geneigt anzuordnen. daß die Flüssigkeit infolge ihrer Adhäsion. gegebenenfalls unterstützt durch die Zentrifugalkraft, längs eines schraubenlinienförmigen Weges von der Zulaufseite zur Ablaufseite fließt. Auf diesem Wege hängt also die Flüssigkeit in dünner Schicht zeitweise infolge der Adhäsion oberhalb der Strahlenquelle an der Innenwand des um seine Langsachsc rotierenden Rohres. Dieser Vorgang kann noch dadurch unterstützt werden, daß die Innenseite des Rohres mit einem Schraubengewinde versehen wird, das zur Führung der Flüssigkeit dieiit.
In manchen Fällen ist es zweckmäßig, den Bestrahlungsraum gegen den Außenraum luftdicht abzuschließen. Zu dieser Maßnahme wird man bei spielsweise greifen, wenn die zu bestreahlende Fhi : ssigkeit leicht verdunstet oder leicht verdunstbare Bestandteile enthält oder durch die Anwesenheit von Luft während der Bestrahlung unerwünschte Reaktionen stattfinden würden.
In manchen Fällen wird es daher erforderlich sein, die strahlenquelle von dem Bestrahlungsraum durch eine für die wirksame Strahlung durchlässige Wand zu trennen. diese Maßnahme ist beispielsweise dann anzuwenden, wenn der Dampf der zu hestrahlenden Flüssigkeit unter dem Einfluß der iii die Regel sehr hohen Wandungstemperatu@ der Strahlenquelle zersetzt werden würde oder eine Mischung von Luft Mit dem Dampf bei der hohen Temperatur entzündbar wäre.
Das die zu bestrahlende Flüssigkeit enthaltende Rohr kann von außen künstlich. vorzugsweise mittels eines Luft oder Flüssigkeitsstromes, gi. kühlt werden. falls die durch die Strahlenquelle der Flüssigkeit zugeführte Wärme sic andernfalls in schädlichem Malle erwarmen würde. So ist bei -spielsweise bei der ERzeugung von Vitamin D aus Ergosterin in einer benzollosung die Einhaltung einer unterhalb 40 liegenden Temperatur zur Vermeidung einer starken Verdampfung des Benzols wünschenswert. Zur Vereinfachung der Kühlung des um eine Längsachse rotierc ndell Rohres kant man eine Berieselungsanlage vorsehen.
Zur Erhöhung der Wirkung wird miii bei der geschilderten Einrichtung eine Strahlenquelle Fig lichst großer Intensität verwenden. Da die Strahlen quelle jedoch nicht nur die photochemisch wirksame Strahlung, sonden auch Wärmestrahlen uiid andere photochemisch unwirksame Strahlen aus sendet, und durch ihre auf hoher Temperatur be findliche Wandung die umgebende Luft bzw. der Dampf der zu bestrahlenden Flüssigkeit stark erhitzt wird, empfiehlt es sich, zwischen der Strahlenquelle und dem Bestrahlungsraum eine Kühlung vorzusehen. Diese Kühlung sollte mindestens die Wärmeübertragung von der Wandung der Strahlen quelle auf die Luft bzw. der Dampf ausschließen.
Es ist jedoch darüber hinaus zweckmäßig, durch entsprechende Wahl des Werkstoffes fur die Wandung des Kühlers oder bei An tveiidniig Voll Flüssigkeitskühlung, durch Wahl der Kuhlflüssig keit dafür Sorge zu tragen. daß mindestens ein Teil der photochemisch unwirksamen Strahleii int Kühler, d. h. in seiner Wandung oder iii der Kühlflüssigkeit, absorbiert wird.
Zur Verminderung der Erwarmung der Luft oder des Dampfes bzw. dci- zu bestrahlenden Flüssigkeit kann man bei Anwendung mehrerer. vorzugsweise langgestreckter Strahlenquellen. diese um einen Kiihler herum anordnen. dessen Oberfläche für die wirksame Strahlung möglichst ein 80 80% übersteigendes reflexionsvermögen aufweisen sollte.
Durch einen soleheit Kühler wird der durch die Wand der Strphenquelle erhitzte Dampf bzw. die erhitzte Luft wieder gekühlt.
Es besteht die Gefahr. da solche Einrichtungen auch bei einer vorubergehenden Unterbrechung der Bestrahlung oder während des Stillstehens des Rohres von der zu bestrahlenden Flüssigkeit durchflossen werden. Es ist deshalb vorteilhaft, zur Zuführung der Flüssigkeit an der Zulaufseite des umlaufendell Rohres Schöpfvrrichtungen anzubringen, durch die die Flüssigkeit nur wahrend des Drehens des Rohres dem Bestrahlungsraum zugeführt wird.
Darüber hiiiaus kann man Überwachungsvorrichrungen vorsehen. durch die die Einrichtung, vorzugsweise unter gleichzeitiger Abgabe von Warnsignalen, bei Betriebsstörungen stillgesetzt wird.
Die Figuren zeigen in zum Teil schematischer Darstellung Ausführungsbeispiele der Einrichtung gemäß der Erfindung.
Die langgestreckte Strahlenquelle 1 ist iii dem beispielsweise aus Quarz bestchenden $kreiszylindrischen Rohr 2 untergebracht. Das Rohr 2 bildet die innere Begrenzung des Bestrahlungsraumes, der außen durch das beispielsweise aus Metall bestehende Rohr 3 und an seinen beiden ullteren Enden durch die Deckel 4 begrenzt wird. Es ist üblich, diese Deckel 4 unter Zwischenfügung votiiaehgiebigen Dichtungen lösbar mit den beiden ltohren 2,3 zu verbinden. Der Zulauf der Flüssigkeit erfolgt durch das Rohr 5. Durch das Rohr 6 fließt die Flüssigkeit fort.
Zwischen den heiden kreiszylindrischen Rohren 2,3 ist eine hochkant gewickelte Wendel 7 aus Blech zur Führung für die Flüssigkeit vorgesehen. Die Flüssigkeit wird daher auf ihrem Weg von Rohr 5 zum Rohr 6 mehrfach um die Strahlenquelle herum längs einer Schraublinie geführt. Dadurch wird der Weg. den die Flüssigkeitsteilchen im Innern der Bestrahlungscinrichtung zurückzulcgen haben, wesentlich vergrößert und infolge der Reibung an dcii Wänden, insbesondere all den Führungsflächell, eine starke Durchwirbelung erzielt, so daß eine gleichmaßige Bestrahlung aller Flüssigkeitsteilchen im Innern der Einrichtung erreicht wird.
Falls die Absorption im innern der Flüssigkeit nur gering ist, der Bestrahlungsraum also einen großen Durchmesser aufweisen kaiii. bereitet es unter Umstßnden Schwiergkeiten. eine Wendel mit ausrcichend großem Durchmesser hochkant zu wickeln. An Stelle der in Fig. @ dargestellten. Anordnung verwendet mau in diesem Falle zweckmäßiger eine Anordnung geräß Fig. 2. bei der all Stelle der Wendel quer zur Achse der beiden Rohre 2, 3 Seite Scheiben 8. möglichst dicht passend, eingesetzt sind. Jede dieser Scheiben weist eine Öffnung zum Durchtritt der Flüssigkeit auf.
Durch die Stangen 10 und die kurzen Distanzröhrehen 11 ist die richtige Lage der 3einzelnen Scheiben 8 gegeneimander sichergestellt. Die Scheiben 8 8 sind derart angcordnet. daß die Öffnung 9 zweier aufeinander folgender Scheiben X auf der entgegengesctzten Seite des Rohres 2 liegt. Dadurch wird errcicht, daß die Flüssigkeit von der Öffnung 9 iii der einen Scheibe zur Ö Öffnung 9. iii der andere Scheibe längs zweier die Strahlungsquelle um schließender Halbkreise strömt. Die stärkste Durchwirbelung wird erreicht. wenn die Öffnung 9 sich am Rand oder in der Nähe des Randes der Scheibe 8 befindet.
Bei der Anordnung nach Fig. 3. die zur Bestrahlung von Flüssigkeiten in sehr geringer Schichtdicke bestimmt ist. fließt die Flüssigkeit längs der Innenwand des geneigten Rohres 1 2 vom Zulauf 5 zuln Ablauf 6. Das Rohr 1 2 rotiert im Betrieb um seine Längsachse. Die auf seiner Innenfläche haftende Flüssigkeitsschicht bewegt sich daher langsam von der einen Seite zur anderen und wird dabei mehrfach, etwa längs einer Schraubenlinie, um die langgestreckte Strahlenquelle 1 herumgeführt. Zur Unterstützung dieser gewünschten Bewegung kann auf der Innenseite des Rohres 12, wie in Fig. 3 dargestellt ist, ein Schraubengewinde 13 vorgesehen werden.
Aus den in der Einleitung bereits erwähnten Gründen ist es für manche Anwendungszwecke vorteilhaft, den Bestrahlungsraum durch Deckel 14 luftdicht gegen den Außenraum abzuschließen und das Rohr 1 2 von außen, beispielsweise mit Hilfe einer Berieselungsanlage 1 5, zu kühlen. Es kann ferner. wie bereits erläutert, zweckmäßig sein, den Bestrahlungsraum von dem die Strahlenquelle I enthaltenden Raum durch ein für die wirksame Strahlung durchlässiges Rohr 16 zu trennen.
Besonders bei Anwendung von StraHeiquelleii sehr hoher Leistung sowie zum Bestrahlen vott leicht verdunstenden oder temperaturempfindlichen Flüssigkeiten ist es zweckmäßig, die Strahlenquelle im Innern eines durch die Rohre 16, 17 gebildeten, von Flüssigkeit oder Luft durchströmten Kühlers unterzubringen.
Man kann auch bei Verwendung mehrerer Strahlenquellen 1 großer Leistung diese um einen Kühler 18 herum anordnen. Die Fig. 4 zeigt eine besonders wirksame Anordnung dieser Art im Querschnitt.
Rei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist eine Sch () pfvorrichtung 19 vorgesehen die an der Zulaufseite des umlaufenden Rohres angebracht ist und die Flüssigkeit nur während des Drehens des Rohres 12 in das Rohrinnere fördert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zum Bestrahlen von Flüssigkeiten mit ultraviolettem Licht, insbesondere zum Entkeimeit und zum Vitaminisieren, beispiels. weise mittels einer langgestreckten Strahlenquelle. dadurch gekennzeichnet, daß Mittel, vorzugsweise Führungskanäle oder -rinnen, vorgesellen sind. durch die die Flüssigkeit. vorzugsweise längs einer Schraubenlinie. mehrfach um die Strahlenquelle herumgeführt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichllet, daß die vorzugsweise kreiszylindrische Strahlenquelle im Innern eines kreiszylindrischen, für die wirksame Strahlung durchlässigen Rohres untergebracht ist. daß dieses Rohr koaxial in einem kreiszylindrischen Rohr angeordnet ist, und in dem Zwischenraum z sehen diesen beiden Rohren eine hochkant gewickelte Wendel für die Führung der Flüssigkeit vorgesehen ist.
. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Wendel quer zur Achse der Rohre Scheiben möglichst dicht passend eingesetzt sind, die je eine öffnung zum l)urchtritt der Flüssigkeit aufweiscn uiid derart gegeneinander versetzt angeordnet sind. daß die Flüssigkeit etwa längs zweier Halbkreise von einer öffnung zur nächsten strömt.
4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle im Innern eines Rohres angeordnet ist und eine Vorrichtung zum laufenden Einbringen der Flüssigkeit und zum Drehen des Rohres um seine Achse vorgesehen ist wobei die Flüssigkeit längs eines schraubeitlinienförmigen Weges von der Zulaufseite zur Ahlaufseite fließt.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet. daß die Innenseite des Rohres mit einem Schraubengewinde versehen ist. das zur Führung der Flüssigkeit dient.
6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5. dadurch gekennzeichnet, daß der Bestrahlungsraum gegen den Außenraum luftdicht abgeschlossen ist.
7. Einrichtung nach den Ansprüchen 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle von dem Bestrahlungsraum durch eine für die wirksame Strahlung durchlässige Wand getrennt ist.
S. Einrichtung nach den ansprüchen 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch die das Rohr von außen künstlich. vorzugsweise mittels eines Luft- oder Flüssigkeitsstromes, gekühlt wird.
9. Einrichtung nach den knsprücheii 1 ode: 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet. daß mehrere vorzugsweise langgestreckte Strahlenquellen im Innern des Rohres um eilielt Kühler herum angeordnet sind. desscn Oberfläche. vorzugsweise für die wirksame Strahlung, ein 80% übersteigendes Reflcxionsvcrmögen aufweist.
Io. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zuführen der Flüssigkeit an der Zulaufseite des umlaufenden Rohres Schijpfvorrichtungen angebracht sind. durch die die Flüssigkeit nur während des Drehens des Rohres zugeführt wird.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Überwachungsvorrichtungen vorgesehen sind, die die Einrichtung, vorzugsweise unter gleichzeitiger Abgabe von Warnsignalen. bei Betriebsstt't'rungen stillsetzt.