專(zhuān)利名稱(chēng)：液體輻照裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將紫外線(xiàn)照射入液態(tài)反應(yīng)介質(zhì)中的反應(yīng)器。該反應(yīng)器包括至少一個(gè)封閉出一管狀空腔的外殼，該外殼有一個(gè)產(chǎn)生紫外線(xiàn)的輻射源和一個(gè)與外殼一起形成一特別是呈環(huán)形的輻照室的內(nèi)管，在這里，該輻照室至少與一個(gè)反應(yīng)介質(zhì)入口和反應(yīng)介質(zhì)出口相連并且在管縱向上讓反應(yīng)介質(zhì)流過(guò)，該輻照室具有用于產(chǎn)生附加的反應(yīng)介質(zhì)徑向流動(dòng)引導(dǎo)作用的裝置。
背景技術(shù)：
液體介質(zhì)的消毒是使用生物技術(shù)和食品技術(shù)生產(chǎn)方法的主要先決條件，其目的就是可靠且徹底地消滅微生物和/或病毒并同時(shí)盡可能保持物質(zhì)。不僅原料(如發(fā)酵用培養(yǎng)物質(zhì))要消毒，終產(chǎn)品(如奶制品或藥用高效物質(zhì)蛋白質(zhì))也要消毒。在食品工業(yè)中，保存期延長(zhǎng)方面通常導(dǎo)致消毒技術(shù)的使用，而其在醫(yī)用工業(yè)中的使用受到嚴(yán)格質(zhì)量保證法規(guī)的控制。因此，為了使用源于人或動(dòng)物的醫(yī)用產(chǎn)品，需要許多基于不同工作原理的病毒滅活性步驟，這些步驟保證病毒被分別消滅掉至少百分之四十。必須保證“病毒安全性”當(dāng)然也關(guān)系到由基因工程技術(shù)制造的藥物。
在文獻(xiàn)中，作為保護(hù)產(chǎn)品的病毒滅活法地提出了紫外線(xiàn)照射。原則上知道了用紫外線(xiàn)對(duì)血漿和血液制品的處理。早在第二次世界大戰(zhàn)期間，就已經(jīng)開(kāi)始收集大量血漿并用紫外線(xiàn)進(jìn)行照射。但是，血液衍生物的紫外線(xiàn)處理對(duì)不包膜耐熱病毒特別有意義。Chin等人(Chin，S.，Jin，R.，Wang，X.L.，Hamman，J.，Gerard Marx，XlaodeMou，Inger Andersson，Lars-Olof Lindquist和BernhardHorowitz(1997).Virucidal Treatment of Blood Protein Productswith UVC Radiation.Photochemistry and Photobiology65(3)432-435)可以證明，用紫外線(xiàn)對(duì)血漿制品進(jìn)行處理會(huì)致使甲肝和細(xì)小病毒活化。
紫外線(xiàn)照射的目的是使在超過(guò)最小輻射劑量時(shí)失去繁殖能力的微生物或病毒的遺傳物質(zhì)發(fā)生誘變。本發(fā)明的任務(wù)是，為此研制出一種用于紫外線(xiàn)照射的可靠且最有效的裝置。
在使用使紫外線(xiàn)照射入液態(tài)反應(yīng)介質(zhì)的反應(yīng)器時(shí)，因待處理介質(zhì)中的輻射強(qiáng)度隨著離輻射源越遠(yuǎn)呈指數(shù)地降低而出現(xiàn)問(wèn)題。出于這個(gè)原因，離輻射源遠(yuǎn)的微生物和病毒被消滅得比較晚，甚至根本沒(méi)被消滅。根據(jù)目前的現(xiàn)有技術(shù)，隨著介質(zhì)吸收光能力增強(qiáng)而明顯增強(qiáng)的這種作用導(dǎo)致使用非常大的照射表面，如人們?cè)诒∧し磻?yīng)器發(fā)現(xiàn)的那樣。所用的薄膜式反應(yīng)器很難轉(zhuǎn)化為工業(yè)規(guī)模，因?yàn)樵谝?guī)模增大時(shí)保持薄膜厚度不變的唯一方式就是與生產(chǎn)量成比例地增大直徑，這在工業(yè)規(guī)模中造成無(wú)法再使用的大型反應(yīng)器。另一個(gè)負(fù)面影響是由不利的液膜停留時(shí)間行為造成的，所述液膜按照通常很小的紫外線(xiàn)穿透反應(yīng)介質(zhì)中的穿透深度而不可避免地非常薄并因而層流，其中沿主流向橫向的交換被定義為沒(méi)有?？拷诘膶恿鞯耐Ａ魰r(shí)間因?yàn)槠淞魉俪示€(xiàn)性地朝向壁遞減到零的流速剖面而比遠(yuǎn)離壁的層流長(zhǎng)得多。為了在遠(yuǎn)離壁的快速流動(dòng)的流層中也實(shí)現(xiàn)殺毒所需的最小照射劑量，薄膜的平均停留時(shí)間必須延長(zhǎng)。但這導(dǎo)致了更高的輻射負(fù)載并進(jìn)而更嚴(yán)重?fù)p傷了產(chǎn)品。
也知道和描述了所謂的環(huán)縫式反應(yīng)器。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的紫外線(xiàn)環(huán)縫式反應(yīng)器由管狀金屬外殼組成，一個(gè)包含一個(gè)桿狀紫外線(xiàn)輻射源的石英管深入其中，從而形成一個(gè)環(huán)縫形空間。在這一類(lèi)型的反應(yīng)器中，反應(yīng)介質(zhì)只在軸向上流過(guò)環(huán)形室，就良好的物質(zhì)交換來(lái)說(shuō)，這類(lèi)似于薄膜式反應(yīng)器地也不是有利的。
通過(guò)更有利的流動(dòng)引導(dǎo)，應(yīng)該能夠克服所述類(lèi)型的反應(yīng)器的缺點(diǎn)，這種流動(dòng)引導(dǎo)除了狹窄的停留時(shí)間范圍以外，也允許在與主流向垂直的液體中進(jìn)行良好的交換。為此提出了沿切向流入的環(huán)縫式反應(yīng)器。例如，EP803472A1公開(kāi)了一種將紫外線(xiàn)照射入反應(yīng)介質(zhì)中的反應(yīng)器，它包括一個(gè)作為照射區(qū)的環(huán)形室，在環(huán)形室中，入口被設(shè)計(jì)成能使反應(yīng)介質(zhì)沿切向進(jìn)入環(huán)形室。
切向流入型反應(yīng)器的生產(chǎn)能力與“典型的”環(huán)縫式反應(yīng)器相比具有勉強(qiáng)合格的優(yōu)勢(shì)。工藝學(xué)研究表明，壁摩擦造成切向流動(dòng)剖面在入口之后很快就變成軸向剖面。根據(jù)肉眼觀(guān)察和CFD研究(流量模擬)，沒(méi)有出現(xiàn)至少對(duì)切向涌流區(qū)域理論假設(shè)的并且借此加強(qiáng)反應(yīng)介質(zhì)在環(huán)縫內(nèi)的橫向交換的迪安渦流，因而，切向流入型環(huán)縫式反應(yīng)器允許混合行為的某些改進(jìn)，但還不允許徹底交換。因此，二次流動(dòng)和與之相關(guān)的更好的物質(zhì)交換局限于入口附近區(qū)域。
可以證明，在處理弱吸收反應(yīng)介質(zhì)(如水處理)時(shí)，可以容忍這種行為，因?yàn)榛旌献阋詰?yīng)付這種處理并且可以增加紫外線(xiàn)劑量以避開(kāi)此缺點(diǎn)。對(duì)與蛋白質(zhì)溶液處理有關(guān)的場(chǎng)合來(lái)說(shuō)，這看起來(lái)是辦不到的，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)在這里要遇到不可恢復(fù)的破壞。
因此，新奇且令人驚訝的是，如果輻照室在其整個(gè)長(zhǎng)度上具有用于附加地徑向引導(dǎo)反應(yīng)介質(zhì)流的裝置并且尤其是與外殼直徑有關(guān)地沒(méi)有超過(guò)一定的反應(yīng)器長(zhǎng)度，則上述類(lèi)型的反應(yīng)器也適用于處理被病毒感染的蛋白質(zhì)溶液。所建議的L/D之比應(yīng)該最好小于100。

發(fā)明內(nèi)容
如從以上討論中知道的那樣，本發(fā)明的任務(wù)是提供具有最佳且更均勻的反應(yīng)介質(zhì)混合行為的上述類(lèi)型的裝置。
本發(fā)明主題是一種將紫外線(xiàn)照射入液態(tài)反應(yīng)介質(zhì)的反應(yīng)器，它具有一封閉出一管狀空腔的外殼、一用于產(chǎn)生紫外線(xiàn)的輻射源和一個(gè)與外殼一起形成一尤其成環(huán)形的輻照室的內(nèi)管，該輻照室至少與一個(gè)反應(yīng)介質(zhì)入口和一個(gè)反應(yīng)介質(zhì)出口連接并且在管縱向上讓反應(yīng)介質(zhì)流過(guò)，其中，該輻照室具有用于產(chǎn)生附加的反應(yīng)介質(zhì)徑向流動(dòng)引導(dǎo)作用的裝置。
用于將紫外線(xiàn)照射入液體的裝置(反應(yīng)器)因其最佳的且均勻的混合行為而以更好的物質(zhì)交換而著稱(chēng)，這樣，實(shí)現(xiàn)了可靠有效的消毒。該裝置可以很好地整合到現(xiàn)有設(shè)備中并且易于清潔。另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是裝置結(jié)構(gòu)緊湊。
該裝置的特征在于，在一個(gè)透紫外線(xiàn)的環(huán)縫通道中產(chǎn)生了特殊的流動(dòng)情況，這種情況在通道整個(gè)長(zhǎng)度上引起強(qiáng)烈的物質(zhì)交換。該裝置例如包括一個(gè)可以被石英保護(hù)管(輻射源套管)包圍的紫外線(xiàn)輻射源和一個(gè)透紫外線(xiàn)的且讓反應(yīng)介質(zhì)流過(guò)的產(chǎn)品通道(輻照室)。輻照室的特殊標(biāo)志就是在整個(gè)長(zhǎng)度上存在的、強(qiáng)烈且均勻的并且沿產(chǎn)品流主方向橫向的混合以及通過(guò)產(chǎn)品紊流受到限制的停留時(shí)間分布。
通過(guò)該橫向混合保證了，遠(yuǎn)離輻射源的且尤其在強(qiáng)烈吸收光的物質(zhì)中接收很少或不接收紫外線(xiàn)的液體層與靠近輻射源的紫外線(xiàn)照射層進(jìn)行強(qiáng)烈的交換。這例如是通過(guò)在裝置中的特殊液流引導(dǎo)而實(shí)現(xiàn)的，由此產(chǎn)生了大量連續(xù)的且類(lèi)似細(xì)胞的環(huán)流。因而，縮短了產(chǎn)品在反應(yīng)通道層中的必要停留時(shí)間，這在可靠消毒或病菌滅活時(shí)導(dǎo)致了產(chǎn)品因輻射量而可能受到的傷害最小。在圍繞內(nèi)部構(gòu)件流動(dòng)時(shí)或在流經(jīng)螺旋形通道時(shí)，通過(guò)攪動(dòng)產(chǎn)生二次流動(dòng)。
在一個(gè)優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，如此設(shè)計(jì)反應(yīng)器，即輻射源被布置在內(nèi)管中并且內(nèi)管是透紫外線(xiàn)的。
在這里，外殼內(nèi)壁尤其是最好具有一個(gè)含紫外線(xiàn)輻射反射材料的涂層。
在一個(gè)替換的優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，反應(yīng)器的輻射源被布置在外殼之外并且外殼是透紫外線(xiàn)的。
于是，內(nèi)管壁尤其最好具有一個(gè)含紫外線(xiàn)輻射反射材料的涂層。
一個(gè)優(yōu)選的用于產(chǎn)生附加的反應(yīng)介質(zhì)徑向流動(dòng)引導(dǎo)作用的裝置是一個(gè)圓柱形攪拌器，尤其是一個(gè)有2-10個(gè)攪拌刀的圓柱形攪拌器，它被布置在輻照室內(nèi)。
為了橫向混合，被用于保護(hù)性UV輻射處理的并最好是讓液體連續(xù)流過(guò)的并帶攪拌器的反應(yīng)器有利地利用了徑向流和泰勒流的形成或兩者的結(jié)合。泰勒渦流因驅(qū)動(dòng)內(nèi)圓柱體而出現(xiàn)在圓柱攪拌反應(yīng)器中。在使用內(nèi)驅(qū)動(dòng)的并因精確轉(zhuǎn)動(dòng)的緣故而有利地由金屬材料制成的圓柱形攪拌器的情況下，紫外線(xiàn)輻射也可以通過(guò)靜止的外石英玻璃套管進(jìn)行，紫外線(xiàn)管?chē)@著石英玻璃套管。該裝置需要多個(gè)紫外線(xiàn)輻射源并因而造成更高的工作成本。另外，所提供的紫外線(xiàn)輻射總量中只有垂直于玻璃壁地被接收的那部分輻射可以幾乎沒(méi)有損失地被利用，而在其它輻照方向上的輻射因光折射而明顯削弱。在通過(guò)緊圍紫外線(xiàn)輻射源的內(nèi)圓柱體進(jìn)行中心輻射的情況下，這些缺點(diǎn)被消除了。但是，出于構(gòu)造的原因(就是說(shuō)，在轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)圓柱體與容器之間的就消毒技術(shù)來(lái)說(shuō)無(wú)缺陷的密封成問(wèn)題，以及不接觸地支承紫外線(xiàn)輻射源成問(wèn)題)，只能在技術(shù)上很費(fèi)事地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生泰勒渦流所需的內(nèi)玻璃圓柱體的驅(qū)動(dòng)。
一個(gè)圓柱體攪拌器提供了形成內(nèi)驅(qū)動(dòng)的切向流的非常簡(jiǎn)單的解決方案，該圓柱體攪拌器最好具有2-10把攪拌刀并且以最好為0.2mm-20mm的較小壁間距繞內(nèi)圓柱體轉(zhuǎn)動(dòng)。寬度最好為0.5mm-30mm的攪拌刀可以通過(guò)洞狀切口由一個(gè)薄壁精密管加工而成。
CFD的研究令人驚訝地表明，通過(guò)在圓柱體外周面上選裝附加折流板，沒(méi)有不利地影響到停留時(shí)間行為，該折流板有利于徑向流地削弱了切向流，這樣做的目的是為了進(jìn)一步改善物質(zhì)交換。攪拌器的驅(qū)動(dòng)通過(guò)一個(gè)帶有一滑環(huán)密封攪拌軸的外部馬達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者最好無(wú)密封地借助一個(gè)電磁耦合驅(qū)動(dòng)機(jī)械來(lái)驅(qū)動(dòng)，或者通過(guò)一個(gè)被流入的產(chǎn)品流驅(qū)動(dòng)的葉輪來(lái)驅(qū)動(dòng)。在接通攪拌器驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)，可以在封閉狀態(tài)下簡(jiǎn)單地進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)化式反應(yīng)器清潔，或者取出內(nèi)玻璃圓柱體之后用刷子來(lái)進(jìn)行清潔。
美國(guó)專(zhuān)利US 5433738公開(kāi)了一種用于輻照水的輻照反應(yīng)器，它有一個(gè)有圓形橫截面的螺旋管。但該反應(yīng)器不具有足夠強(qiáng)的如病毒滅活所需的橫向混合，因此，將它用于病毒滅活是不可靠的。
在以下描述的、讓液體連續(xù)流過(guò)的并帶有靜止內(nèi)部構(gòu)件的優(yōu)選環(huán)縫式反應(yīng)器中，可以徹底省掉移動(dòng)件。在這里，可以通過(guò)迪安渦流、自由射流和產(chǎn)品分層來(lái)實(shí)現(xiàn)橫向混合。迪安渦流出現(xiàn)在螺旋形管路流或通道流中?，F(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)，與從現(xiàn)有技術(shù)中知道的圓形橫截面相比，例如在使用矩形或D形剖面的情況下，優(yōu)選其凸緣橫截面向著輻射源展平的的螺旋管，以避免光反射削弱了射入的紫外線(xiàn)。
因此，優(yōu)選這樣的反應(yīng)器實(shí)施形式，其中用于產(chǎn)生附加的反應(yīng)介質(zhì)徑向流動(dòng)引導(dǎo)作用的和該輻照室的裝置由一個(gè)透紫外線(xiàn)的且橫截面變扁平的螺旋管構(gòu)成。
尤其優(yōu)選的是，螺旋管的橫截面最好成矩形(有倒圓角)、橢圓形或半圓形。
但是，這種帶螺旋形管的反應(yīng)器的用途主要被局限在沒(méi)有嚴(yán)格的質(zhì)量要求的潔凈液體上，因?yàn)槁菪芎茈y或無(wú)法進(jìn)行機(jī)械清洗。
螺旋管液流最好也可以通過(guò)螺旋通道產(chǎn)生，所述螺旋通道由兩個(gè)可近似接觸地套疊移動(dòng)的柱體中的一個(gè)制成。
因此，本發(fā)明的主題最好還是一種反應(yīng)器，其特征是，用于產(chǎn)生附加的反應(yīng)介質(zhì)徑向流動(dòng)引導(dǎo)作用的裝置由一個(gè)或多個(gè)尤其是成螺旋形的通道構(gòu)成，它們被環(huán)繞地布置在輻照室的內(nèi)壁和/或外壁上并最好是布置在輻照室外壁上。
尤其優(yōu)選的是，這些通道的橫截面形狀成矩形(最好帶倒圓角)、梯形或半圓形。
尤其是，在橫截面中的通道深度為1mm-100mm并最好是2mm-50mm，并且平均寬度為1mm-200mm且最好是2mm-50mm。
特別優(yōu)選的是這樣的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其中這些通道成螺旋形并且具有3°-30°(螺旋角)并最好是8°-20°的螺距。
在具有攪拌器和通道的上述反應(yīng)器變型方案中，輻照室被設(shè)計(jì)成在內(nèi)管管軸線(xiàn)的方向上是連續(xù)開(kāi)口的。
因?yàn)檩椪兆詈猛ㄟ^(guò)內(nèi)柱體進(jìn)行，所以螺旋形凹槽由外圓柱體以1mm-40mm的切口深度制成。
也可以借助特殊成形的軟管來(lái)產(chǎn)生螺旋管液流，根據(jù)本發(fā)明，該軟管被拉到一圓柱體上。因此，優(yōu)選這樣一個(gè)反應(yīng)器，其中，輻照室外壁和通道由一波形軟管形成。
為了避免在軟管(外圓柱體)與石英玻璃之間接觸區(qū)周?chē)牧鲃?dòng)性差的三角地帶中的積垢，可以使螺旋內(nèi)凸緣與玻璃壁徹底隔絕，這但不是必需的。在形成小環(huán)縫的情況下，通過(guò)確保凸緣與玻璃壁之間的最小縫隙，其中該間距有利地為0.1mm-0.8mm，引起了以自由射流形式進(jìn)入位于其上的螺旋通道的滑動(dòng)流，在這里，滑動(dòng)流與迪安渦流疊加而起到了增強(qiáng)橫向混合的作用。在螺旋通道具有2mm-20mm寬度的情況下，在軟管(外圓柱體)與玻璃管之間的有利間隙尤其是0.1mm-1mm。
在液體只軸向流經(jīng)反應(yīng)器的情況下，徹底放棄由螺旋管液流引起的迪安渦流。取而代之的是，通過(guò)附加的內(nèi)部構(gòu)件來(lái)形成約10mm-100mm高的環(huán)形隙室，它具有最好是3mm-15mm的凈寬和是寬度2-6倍的高度，其上、下邊界與室高有關(guān)地具有最好為內(nèi)玻璃柱體的5％-40％的間隙。產(chǎn)品流在經(jīng)過(guò)邊界時(shí)以縫隙流的形式被加速到較高流速。作為自由射流被引入下一腔室的產(chǎn)品流抽吸在入口周?chē)囊后w并且降低自身流速的情況下使該液體加速。由此產(chǎn)生了強(qiáng)大的二次渦流。如果自由射流在內(nèi)玻璃圓柱體上流走，則在環(huán)縫外部區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)回流。如果圓盤(pán)相對(duì)玻璃圓柱體被密封隔絕并且在環(huán)縫外半徑處開(kāi)設(shè)一個(gè)入口縫隙，則回流位于內(nèi)圓柱體附近。因此，當(dāng)入口縫隙交替設(shè)置環(huán)縫的內(nèi)半徑和外半徑上時(shí)，除了所產(chǎn)生的渦流外，還可以獲得從內(nèi)到外或反之的多次交變的產(chǎn)品分層。
可以如此設(shè)計(jì)反應(yīng)器，即入口被設(shè)計(jì)成能使反應(yīng)介質(zhì)沿切向、徑向或軸向流入輻照室。特別優(yōu)選地采用有切向入口的實(shí)施方式，尤其是在具有連續(xù)開(kāi)口的輻照區(qū)的結(jié)構(gòu)形式中。
在反應(yīng)器的一個(gè)優(yōu)選變型方案中，在反應(yīng)器上安裝至少一個(gè)帶有一個(gè)測(cè)量輻射源的紫外線(xiàn)強(qiáng)度的測(cè)量裝置的紫外線(xiàn)傳感器，尤其是在反應(yīng)器的頂部或底部區(qū)域內(nèi)，如靠近入口和/或出口。
反應(yīng)器的另一個(gè)優(yōu)選變型方案包括帶有至少一個(gè)測(cè)量裝置的紫外線(xiàn)傳感器，所述測(cè)量裝置用來(lái)測(cè)量輻照室內(nèi)的且尤其是在反應(yīng)器頂部或底部如在反應(yīng)器入口和/或出口處或其附近的紫外線(xiàn)強(qiáng)度。
反應(yīng)器的使用著眼于紫外線(xiàn)輻照和/或液體消毒的各種不同用途。
本發(fā)明的另一個(gè)主題是本發(fā)明反應(yīng)器的這樣的用途，即它被用于輻照和消毒液態(tài)物質(zhì)且尤其是含有微生物和/或病毒的液體，最好是食品，尤其最好是奶制品或果汁制品或飲用水、化學(xué)產(chǎn)品或藥物制品且尤其最好是病毒疫苗、由基因工程產(chǎn)生的高效物質(zhì)或蛋白質(zhì)如轉(zhuǎn)基因動(dòng)物或植物的高效物質(zhì)或蛋白質(zhì)、血漿或由血漿獲得的產(chǎn)物。


下面，結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。其中圖1是輻照室的局剖示意圖，圖2以縱截面圖表示一個(gè)具有一錨式攪拌器、中央紫外線(xiàn)輻照區(qū)和磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)環(huán)縫式攪拌反應(yīng)器，圖2a表示圖2的放大細(xì)節(jié)，圖3是帶有磁鐵的被制成洞形的圖2所示錨式攪拌器，圖4a以縱截面圖B-B表示圖2所示錨式攪拌器的葉輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，圖4b以橫截面圖A-A表示圖4a所示的葉輪傳動(dòng)裝置，圖5表示其管橫截面成半圓形的螺旋管反應(yīng)器，圖5a表示圖5的放大細(xì)節(jié)，圖6表示有矩形管橫截面的螺旋管反應(yīng)器，圖6a顯示了圖6的放大細(xì)節(jié)，圖7以縱截面圖表示可拆卸的帶通道的螺旋管反應(yīng)器，圖7a顯示了圖6的放大細(xì)節(jié)，圖8以縱截面圖表示在環(huán)縫內(nèi)直徑處被驅(qū)動(dòng)的且有梯形通道的自由射流式反應(yīng)器，圖8a顯示了圖8的放大細(xì)節(jié)，
圖9顯示了在環(huán)縫內(nèi)徑和外徑處交替地輸入產(chǎn)品的分層式反應(yīng)器，圖9a顯示了圖9的放大細(xì)節(jié)，圖10表示有紫外線(xiàn)傳感器的環(huán)縫式反應(yīng)器的上部。
具體實(shí)施例方式
例1如圖2和圖2a所示，紫外線(xiàn)反應(yīng)器包括一個(gè)中心裝入的紫外線(xiàn)燈1(水銀熒光管)，紫外線(xiàn)燈1的外徑為25mm、長(zhǎng)度為850mm并且可通過(guò)一個(gè)朝上打開(kāi)的且內(nèi)徑為26mm的石英玻璃套管2(石英玻璃內(nèi)管)而不接觸產(chǎn)品地被插入和取出。在確保無(wú)缺陷消毒的情況下，管2的開(kāi)啟側(cè)通過(guò)一在頂蓋17內(nèi)的O形環(huán)11被密封住。一個(gè)有八把攪拌刀的錨式攪拌器6以0.5mm間距繞玻璃套管2轉(zhuǎn)動(dòng)。該攪拌器在頂蓋17內(nèi)由一滑動(dòng)軸承18支承并在底蓋16內(nèi)支通過(guò)一個(gè)中心尖頭7支承。如此通過(guò)磁力離合器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，即由一外部磁力攪拌器10提供的動(dòng)力被不接觸并進(jìn)而無(wú)密封地傳輸給沿?cái)嚢杵鬏S5的橫向安裝的配合磁鐵8。為保證錨式攪拌器6與玻璃套管2壁之間間距，借助在軸5內(nèi)引導(dǎo)移動(dòng)的定心銷(xiāo)9來(lái)保證管2的軸向?qū)ΨQ(chēng)位置。其中發(fā)生滅活反應(yīng)的5毫米環(huán)縫26(輻照室)向內(nèi)是由管2外壁構(gòu)成邊界，而向外是由套管15內(nèi)壁構(gòu)成邊界，所述內(nèi)壁可選擇地配備有四個(gè)3mm寬的折流板12，在套管15的兩端上，焊接有用于固定底蓋16和頂蓋17的凸緣。
以150升/小時(shí)-300升/小時(shí)的流速把產(chǎn)品送入底蓋的管接頭13并在頂蓋17上通過(guò)管接頭14排出。
攜帶八把如圖3所示形狀的刀的圓柱形攪拌器6由外徑為31mm且壁厚為0.8mm的精密管材并通過(guò)沖切出16個(gè)洞狀空腔而形成。由于機(jī)械穩(wěn)定性原因，所述空腔沒(méi)有連續(xù)地遍及整個(gè)攪拌器長(zhǎng)度，而是延伸向連接橫片19。通過(guò)一個(gè)圓盤(pán)21，錨式攪拌器6被連接到攪拌器軸5上。一直伸入軸5內(nèi)的對(duì)中孔20用來(lái)對(duì)中下端封閉的管2。通過(guò)一個(gè)對(duì)中尖頭7，攪拌器又在底蓋16內(nèi)被對(duì)中。
例2作為如圖2所示磁力離合器的替換方案而使用的、也是無(wú)密封的且用于錨式攪拌器6的葉輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖4a(截面B-B)和4b(截面A-A)所示地包括四個(gè)被固定到攪拌器軸5上的且高度為10mm的隆凸葉輪23。葉輪的直徑為39mm。通過(guò)沿切向進(jìn)入上游環(huán)形室24產(chǎn)品進(jìn)行所述驅(qū)動(dòng)，所述產(chǎn)品通過(guò)四個(gè)沿切向指向內(nèi)室的且寬度各為0.8毫米的縫隙22被傳遞給工作葉片。
例3如圖5和圖5a所示，紫外線(xiàn)反應(yīng)器由直徑為25mm的紫外線(xiàn)燈1組成，一個(gè)具有8mm直徑和4mm半徑的半圓形橫截面的石英玻璃套管27以小間距圍繞該紫外線(xiàn)燈。如圖6和圖6a所示，紫外線(xiàn)反應(yīng)器由直徑為25mm的紫外線(xiàn)燈1組成，一個(gè)具有寬8mm且深4mm的矩形橫截面的石英玻璃套管27以小間距圍繞著該紫外線(xiàn)燈。垂直于螺旋流3地引起二次渦流4即所謂的迪安渦流，它造成待輻照材料在管27內(nèi)循環(huán)。
例4如圖7和圖7a所示，紫外線(xiàn)反應(yīng)器包括一紫外線(xiàn)輻射源1，它具有圍繞的、連續(xù)的并在頂蓋17和底蓋16上通過(guò)O形圈11與反應(yīng)室26密封隔絕的石英玻璃套管2，產(chǎn)品成螺旋形地流經(jīng)所述石英玻璃套管的外表面。螺旋流的輪廓由在外圓柱體15內(nèi)的通道25預(yù)定。為了產(chǎn)生一個(gè)通道25，在外圓柱體15中以4mm深和6mm寬切出一條圓螺紋槽。玻璃套管2與圓柱體之間的最小間隙為0.5mm。此間隙允許部分產(chǎn)品以自由射流29的形式流入位于其上面的流動(dòng)通道，以抑制污垢問(wèn)題。近似垂直地對(duì)準(zhǔn)主螺旋流3的自由射流29(見(jiàn)圖7a)致使由螺旋流產(chǎn)生的兩個(gè)二次渦流4中的第一渦流進(jìn)一步增強(qiáng)。通過(guò)這種布置，獲得了與螺旋管相比明顯更好的均勻的產(chǎn)品輻照。
例5如圖8和圖8a所示，紫外線(xiàn)反應(yīng)器由一個(gè)紫外線(xiàn)輻射源1構(gòu)成，它具有圍繞的、連續(xù)的且在頂蓋17和底蓋16處通過(guò)O形圈11與反應(yīng)室26密封隔絕的石英玻璃套管2，該石英玻璃套管在產(chǎn)品側(cè)沿軸向讓液體涌入。通過(guò)外圓柱體15通道25’的鋸齒狀輪廓，提供了多個(gè)彼此分界的且具有30mm高度和4mm寬度的環(huán)縫腔室，以便形成二次渦流14(參見(jiàn)8a)。二次渦流由自由射流29驅(qū)動(dòng)，所述自由射流是在產(chǎn)品流進(jìn)入管25’時(shí)在0.7mm寬的環(huán)縫中產(chǎn)生的。
例6如圖9和圖9a所示，紫外線(xiàn)反應(yīng)器由一紫外線(xiàn)輻射源1構(gòu)成，它具有圍繞的、連續(xù)的且在頂蓋17和底蓋16處借助O形圈11與反應(yīng)室26密封隔絕的石英玻璃套管2，該石英玻璃套管在產(chǎn)品側(cè)沿軸向讓液體涌入。通過(guò)特殊地形成外圓柱體的通道25’的輪廓，形成了寬4mm、高30mm的腔室，在腔室中產(chǎn)生了用自由射流61驅(qū)動(dòng)的對(duì)流式二次渦流4，這導(dǎo)致產(chǎn)品從腔室內(nèi)側(cè)到腔室外側(cè)地交替分層。在寬0.7mm的環(huán)縫內(nèi)，在腔室的內(nèi)、外周面上產(chǎn)生了軸向自由射流。
例7根據(jù)圖10(局部視圖)，紫外線(xiàn)反應(yīng)器與如圖7所示的反應(yīng)器相比有所改動(dòng)，即在玻璃套管2與外部柱體15之間的縫隙被省略了。
還在頂部區(qū)域17內(nèi)安裝了一個(gè)紫外線(xiàn)傳感器30，它直接測(cè)量由紫外線(xiàn)輻射源1發(fā)出的紫外線(xiàn)。為此，例如能夠控制紫外線(xiàn)強(qiáng)度。
一個(gè)第二紫外線(xiàn)傳感器31被布置在輻照室內(nèi)，以便能夠觀(guān)測(cè)反應(yīng)器內(nèi)的“積垢處理”。
為了原理上相同的上述目的，在反應(yīng)器底部設(shè)有另外兩個(gè)紫外線(xiàn)傳感器(圖10中未示出)。
權(quán)利要求
1.一種將紫外線(xiàn)照射入液態(tài)反應(yīng)介質(zhì)(3)中的反應(yīng)器，它具有一個(gè)封閉出一個(gè)管狀空腔的外殼(15)、一個(gè)產(chǎn)生紫外線(xiàn)的輻射源(1)和一個(gè)與外殼(15)一起形成一個(gè)尤其呈環(huán)形的輻照室(26)的內(nèi)管(2)，其中輻照室(26)至少與一個(gè)反應(yīng)介質(zhì)入口(13)和一個(gè)反應(yīng)介質(zhì)出口(14)相連并且在管(2)的縱向上讓反應(yīng)介質(zhì)(3)流過(guò)，其特征在于，輻照室(26)具有用于產(chǎn)生附加的反應(yīng)介質(zhì)徑向流動(dòng)引導(dǎo)作用的裝置(6，25)。
2.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，輻射源(1)被布置在內(nèi)管(2)中并且內(nèi)管(2)是透紫外線(xiàn)的。
3.如權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其特征在于，外殼(15)的內(nèi)壁具有一個(gè)含紫外線(xiàn)反射材料的涂層。
4.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，輻射源(1)被布置在外殼(15)之外并且外殼(15)是透紫外線(xiàn)的。
5.如權(quán)利要求4所述的反應(yīng)器，其特征在于，內(nèi)管(2)的壁具有一個(gè)含紫外線(xiàn)反射材料的涂層。
6.如權(quán)利要求1-5之一所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述裝置(6，25)和輻照室(26)由一個(gè)透紫外線(xiàn)的并且橫截面變扁平的螺旋管(27)構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求6所述的反應(yīng)器，其特征在于，螺旋管(27)具有一個(gè)最好有倒圓角的矩形、橢圓形或半圓形的橫截面。
8.如權(quán)利要求1-5之一所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述裝置(6，25)是一個(gè)圓柱形攪拌器，尤其是一個(gè)有2-10把布置在該輻照室內(nèi)的攪拌刀(6)的圓柱形攪拌器。
9.如權(quán)利要求1-5之一所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述裝置(6，25)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)且尤其是成螺旋形的通道(25)構(gòu)成，所述螺旋通道環(huán)繞設(shè)置在輻照室(26)的內(nèi)壁和/或外壁上并最好是所述外壁上。
10.如權(quán)利要求9所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述通道(25)具有一個(gè)最好有倒圓角的矩形、梯形或半圓形的橫截面。
11.如權(quán)利要求9或10所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述通道(25)在橫截面上具有1mm-100mm的深度、1mm-200mm平均寬度。
12.如權(quán)利要求9-11之一所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述通道(25)成螺旋形并且具有3°-30°的螺旋角。
13.如權(quán)利要求1-5和8-12之一所述的反應(yīng)器，其特征在于，輻照室(26)被設(shè)計(jì)成在內(nèi)管(2)的管軸線(xiàn)方向上是連續(xù)開(kāi)口的。
14.如權(quán)利要求9-13之一所述的反應(yīng)器，其特征在于，輻照室(26)的外壁以及通道(25)由一個(gè)波紋軟管構(gòu)成。
15.如權(quán)利要求9-14之一所述的反應(yīng)器，其特征在于，一些折流板(12)被布置在輻照室(26)的壁上。
16.如權(quán)利要求1-15之一所述的反應(yīng)器，其特征在于，入口(13)是這樣設(shè)計(jì)的，即所述反應(yīng)介質(zhì)沿切向流入輻照室(26)。
17.如權(quán)利要求16所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)器的長(zhǎng)度與該外殼的直徑之比被限定為L(zhǎng)/D＜100。
18.如權(quán)利要求1-15之一所述的反應(yīng)器，其特征在于，入口(13)是這樣設(shè)計(jì)的，即所述反應(yīng)介質(zhì)沿徑向流入輻照室(26)。
19.如權(quán)利要求1-15之一所述的反應(yīng)器，其特征在于，入口(13)是如此設(shè)計(jì)的，即所述反應(yīng)介質(zhì)沿軸向流入輻照室(26)。
20.如權(quán)利要求1-19之一所述的反應(yīng)器，其特征在于，至少一個(gè)帶有用于測(cè)量輻射源(1)的紫外線(xiàn)強(qiáng)度的測(cè)量裝置的紫外線(xiàn)傳感器(30)被安置在該反應(yīng)器上，尤其是在該反應(yīng)器的頂部或底部區(qū)域內(nèi)。
21.如權(quán)利要求1-20之一所述的反應(yīng)器，其特征在于，至少一個(gè)帶有用于測(cè)量輻射源(1)的紫外線(xiàn)強(qiáng)度的測(cè)量裝置的紫外線(xiàn)傳感器(31)被安裝在尤其是該反應(yīng)器的頂部或底部區(qū)域內(nèi)。
22.如權(quán)利要求1-21之一所述反應(yīng)器的用途，該反應(yīng)器被用來(lái)輻照并消毒液態(tài)介質(zhì)且尤其是含微生物和/或病毒的液體，尤其最好是食品并最好是奶制品或果汁制品或飲用水、化學(xué)制品或藥物制品，尤其最好是病毒疫苗，以及由基因工程生產(chǎn)的高效物質(zhì)或蛋白質(zhì)如轉(zhuǎn)基因動(dòng)物或植物的高效物質(zhì)或蛋白質(zhì)、血漿或由血漿制成的產(chǎn)物。
全文摘要
描述了一種將紫外線(xiàn)照射入液態(tài)反應(yīng)介質(zhì)(3)中的反應(yīng)器。該反應(yīng)器包括至少一個(gè)封閉出一個(gè)管狀空腔的外殼(15)，該外殼有一個(gè)產(chǎn)生紫外線(xiàn)的輻射源(1)、一個(gè)與外殼(15)一起形成一尤其是呈環(huán)形的輻照室(26)的內(nèi)管(2)，該輻照室至少與一個(gè)反應(yīng)介質(zhì)(3)的入口(13)及其出口(14)相連并且在管(2)的縱向上讓反應(yīng)介質(zhì)(3)流過(guò)，該輻照室(26)具有用于產(chǎn)生附加的反應(yīng)介質(zhì)(3)徑向流動(dòng)引導(dǎo)作用的裝置(6，25)。
文檔編號(hào)A23L3/28GK1486282SQ01821993
公開(kāi)日2004年3月31日 申請(qǐng)日期2001年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月13日
發(fā)明者K·凱澤, K 凱澤, J·考林, 亨茨勒, H·J·亨茨勒, 芴, I·京特, 碩, F·施密特, 固, E·貝克爾斯, S·奎斯特 申請(qǐng)人:拜爾公司