способ бактерицидной нетепловой обработки жидкой среды в потоке и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ бактерицидной нетепловой обработки жидкой среды в потоке, состоящий в воздействии ультрафиолетовым излучением на среду, пропускаемую через кольцевой зазор между внешним и внутренним цилиндрическими элементами, по меньшей мере один из которых подвижен, отличающийся тем, что толщину кольцевого зазора периодически асимметрично изменяют взаимным перемещением цилиндрических элементов в плоскости, перпендикулярной их продольной оси.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что взаимное перемещение цилиндрических элементов создают колебаниями внешнего и/или внутреннего цилиндрических элементов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что взаимное перемещение цилиндрических элементов создают вращением и колебаниями внешнего и/или внутреннего цилиндрических элементов.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что вращение создают во встречных направлениях.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что толщину зазора изменяют с периодом Т, удовлетворяющим условию: T<L·S/Q, где L - длина цилиндрических элементов, S - сечение кольцевого зазора в плоскости колебаний, Q - объемный расход среды.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что минимальную толщину кольцевого зазора устанавливают меньше глубины проникновения ультрафиолетового излучения в среду.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидкой среды использовано молоко.

8. Устройство бактерицидной нетепловой обработки жидкой среды в потоке, содержащее входной и выходной патрубки, протяженный источник ультрафиолетового излучения, внешний и внутренний цилиндрические элементы, установленные с кольцевым зазором для пропускания среды в осевом направлении, по меньшей один из которых выполнен по длине прозрачным для ультрафиолетового излучения и связан с приводом вращения, отличающееся тем, что цилиндрические элементы выполнены с возможностью периодического асимметричного изменения толщины кольцевого зазора путем взаимного перемещения, и/или колебаний, и/или вращения в плоскости, перпендикулярной продольной оси, при этом привод выполнен с возможностью создания взаимного перемещения и/или колебаний цилиндрических элементов.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что протяженный источник ультрафиолетового излучения образован совокупностью цилиндрических ламп, размещенных в полости внутреннего и по наружной поверхности внешнего цилиндрических элементов, выполненных прозрачными для ультрафиолетового излучения.

10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что протяженный источник ультрафиолетового излучения образован совокупностью цилиндрических ламп, размещенных в полости внутреннего цилиндрического элемента, а внешний цилиндрический элемент выполнен отражающим ультрафиолетовое излучение.

11. Устройство по п.8, отличающееся тем, что протяженный источник ультрафиолетового излучения образован совокупностью цилиндрических ламп, размещенных по наружной поверхности внешнего цилиндрического элемента, а внутренний цилиндрический элемент выполнен отражающим ультрафиолетовое излучение.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к способам и устройствам для нетепловой обработки жидких сред ультрафиолетовым излучением и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности и в медицине.

Применение ультрафиолетового излучения (УФИ) для целей нетепловой стерилизации, бактерицидной обработки, например, молока, вина, пива, соков, проведения фотолиза известно уже около ста лет. Поскольку УФИ имеет сильное поглощение в средах, а эффективность обработки зависит от дозы поглощенного излучения, то обработку проводят в тонких слоях. Однако необходимость организации тонкого слоя (вокруг или вне источника излучения) в потоке неизбежно влечет снижение производительности устройства, что в индустриальных условиях критично. Для возможного уменьшения перегрева и повышения однородности слои жидкости перемешивают, причем последнее проводят в реакторах как с неподвижными, так и с подвижными элементами, при этом оптимизируют и параметры излучения (см., например, RU 2263450 С1, Гаврющенко, 10.11.2005).

Описано большое число способов и конструкций стерилизаторов для жидкостей, реализующих создание тонких слоев обрабатываемой жидкости с использованием подвижных элементов. Так, известно воздействие на тонкий слой жидкости, создаваемый на поверхности горизонтального вращающегося цилиндра от УФИ-источника, установленного над цилиндром (GB 191012947, Henry V. et al., 27.04.1911). В изобретении GB 710903, Darney, 23.06.1954 жидкость подается между концентрическими оболочками, внутри которых установлена УФИ-лампа. Нанесение жидкости на поверхность производится от лопастной вращающейся системы.

Известно устройство для бактерицидной обработки жидких сред, включающее источники бактерицидного излучения, прозрачную цилиндрическую камеру обработки с входным и выходным патрубками для обрабатываемой среды, имеющую завихритель, в полости которой помещен сферический элемент, приводимый в движение самой средой (RU 2076609 С1, Женевский и др., 10.04.1997). Расстояние между стенкой и элементом регламентирует зазор, а его перемещение дает перемешивание жидкости. Источники бактерицидного излучения расположены снаружи камеры. Однако применительно к обработке молока и подобных жидких сред при значительном превышении динамического граничного слоя над глубиной проникновения основной части излучения устройство малоэффективно. Известно также устройство для стерилизации ультрафиолетовым излучением (RU 2086272 С1, Эндрю Ганн, 10.08.1997). Оно включает емкость для стерилизации, установленную с возможностью вращения с помощью опор относительно излучателя, и приводные средства. Приводные средства выполнены с возможностью непосредственного вращения, поворота опор или их вращения, поворота через вспомогательные элементы. Источники ультрафиолетового излучения установлены вокруг части емкости для облучения тонкого слоя жидкости, примыкающего к стенке при вращении емкости. Однако при этом физически тонкий слой жидкости не образуется: вся емкость заполнена жидкостью. Такое решение не предусматривает технических средств для перемешивания жидкости - смешение предполагается проводить вне сосуда. В изобретении SU 897211, Остроухов, 15.01.1982 внутренняя поверхность цилиндра ротора выполнена ступенчатой и имеет лопатки, а УФИ-источник помещен по оси ротора, что достаточно сложно в выполнении и обслуживании.

Известно устройство для инактивации микрофлоры молока ультрафиолетовым излучением с помощью цилиндрической центрифуги с прозрачными стенками, разделяющей молоко и микробную массу (SU 1722402 А1, Кузьмин и др., 31.05.1989). Обработка УФИ проводится только для микробной массы на глубину 0,1 мм, поскольку она переводится на внутреннюю поверхность цилиндра, и объем обработки составляет 0,5% от всего количества молока до достижения энергетической экспозиции 210-260 Дж/см². Однако такой способ стерилизации имеет недостаток, который состоит в неконтролируемости факта перевода всей микробной массы в слой инактивации.

В изобретении SU 1763379 А1, Кравченко и др., 23.09.1992 описана установка для УФИ-облучения жидкостей, преимущественно молока, содержащая насадку, выполненную в виде двух цилиндров из светопрозрачного материала, размещенных концентрично с зазором с возможностью вращения. Цилиндры со стороны зазора имеют винтовые канавки для перемешивания жидкости, однако сложны в изготовлении.

Известен способ бактерицидной обработки в тонком слое, образованном вращающимся цилиндром, в условиях возникновения тейлоровских вихрей. Устройство содержит цилиндрический статор с прозрачным для УФИ окном, ротор, встроенный в статор с зазором, привод для вращения ротора и УФИ-источник, установленный снаружи (US 6576201 В1, Woo et al., 10.06.2003).

Известны также способ и устройство для нетепловой бактерицидной обработки в тонком слое с использованием УФИ (US 7001571 В2, Forney et al., 21.02.2006) - ближайшие аналоги обоих изобретений группы. Способ предусматривает использование двух факторов: воздействие УФИ и перемешивание жидкости в тонком слое, образующихся в диаметральной плоскости ротора за счет возникновения и циркуляции тейлоровских вихрей, и включает облучение движущейся среды УФИ от протяженного источника в зазоре, образованном между цилиндрическими элементами. Устройство содержит входной и выходной патрубки, УФИ-источник, цилиндрические элементы, по меньшей мере один из которых выполнен прозрачным для УФИ, а другой - отражающим, установленные с зазором для пропускания обрабатываемой жидкости в осевом направлении. Данные способ и устройства испытаны на модели загрязненной воды с проницаемостью порядка 50% для УФИ с длиной волны 254 нм и, судя по всему, предназначены для аналогичных сред. Молоко является средой с намного меньшей прозрачностью и, как показывают приведенные ниже результаты собственных исследований, слой толщиной 15 мкм может снижать интенсивность излучения почти на порядок. Как следует из материалов этого патента (фиг.13), при значительном превышении динамического граничного слоя над глубиной проникновения основной части излучения способ и устройство малоэффективны. А именно эта ситуация имеет место для малопроницаемых жидкостей, подобных молоку, при достаточных для образования вихрей Тейлора зазорах и числах Re 10.

Обращаясь к приведенным в уровне техники аналогам, включая ближайшие, следует отметить, что они не могут обеспечить производительности, сравнимой с существующими тепловыми пастеризаторами.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа и устройства бактерицидной нетепловой обработки жидких сред в потоке, преимущественно стерилизации молока без изменения его полезных качеств, в котором существенно повышена производительность при сохранении достаточного стерилизационного эффекта. Задача решена за счет периодического изменения толщины рабочего зазора между цилиндрическими элементами путем колебательного и/или асимметричного вращательного их перемещения в плоскости, перпендикулярной продольной оси симметрии.

Технический результат способа состоит в снижении лучевой нагрузки на обрабатываемый продукт за счет сканирования потока областью, в пределах которой интенсивность излучения в среде достаточна для бактерицидного действия. Такая область в форме кольца возникает вокруг внутреннего цилиндра (если источники УФИ находятся внутри) или внутри наружного цилиндра (если источники УФИ снаружи), в котором радиальное снижение интенсивности УФИ находится в пределах, не препятствующих бактерицидному результату обработки среды. Указанная область может иметь различную толщину (радиальный размер) в зависимости от проницаемости для УФИ и скорости потока обрабатываемой среды, собственной скорости перемещения и определяется экспериментально. В качестве ротора или статора может использоваться любой из двух цилиндров, формирующих поток обрабатываемой жидкой среды в зазоре. Здесь и далее под сканированием, в соответствии со сложившимся в современной технике представлением, следует понимать управляемое пространственное перемещение (по определенному закону) некоторой излучающей или облучаемой области, при котором последовательно «просматривается» заданная зона пространства или поверхность наблюдаемого объекта.

Дополнительным техническим результатом являются перемешивание среды в процессе обработки, снижение гидравлического сопротивления тракта и очистка поверхности прозрачного цилиндра в зоне обработки без использования очищающих приспособлений.

Технический результат первого изобретения группы достигается тем, что способ бактерицидной нетепловой обработки жидкой среды в потоке состоит в воздействии ультрафиолетовым излучением на среду, пропускаемую через кольцевой зазор между внешним и внутренним цилиндрическими элементами, по меньшей мере один из которых подвижен, и отличается тем, что толщину кольцевого зазора периодически асимметрично изменяют взаимным перемещением цилиндрических элементов в плоскости, перпендикулярной их продольной оси.

Способ может характеризоваться тем, что взаимное перемещение цилиндрических элементов создают колебаниями внешнего и/или внутреннего цилиндрических элементов, а также тем, что взаимное перемещение цилиндрических элементов создают вращением и колебаниями внешнего и/или внутреннего цилиндрических элементов, а также и тем, что вращение создают во встречных направлениях.

Способ, кроме того, может характеризоваться тем, что толщину зазора изменяют с периодом Т, удовлетворяющим условию: Т<L·S/Q, где L - длина цилиндрических элементов, S - сечение кольцевого зазора в плоскости колебаний, Q - объемный расход среды, а также тем, что минимальную толщину кольцевого зазора устанавливают меньше глубины проникновения ультрафиолетового излучения в среду, кроме этого, тем, что в качестве жидкой среды использовано молоко.

Тем самым обеспечивается сканирование потока обрабатываемой жидкой среды облучаемой областью - бактерицидным кольцом посредством асимметричного вращения одного или обоих цилиндров, каждый из которых может быть выполнен прозрачным для излучения, направленного сквозь него к потоку.

Технический результат второго изобретения группы обеспечивается тем, что устройство бактерицидной нетепловой обработки жидкой среды в потоке содержит входной и выходной патрубки, протяженный источник ультрафиолетового излучения, внешний и внутренний цилиндрические элементы, установленные с кольцевым зазором для пропускания среды в осевом направлении, по меньшей один из которых выполнен по длине прозрачным для ультрафиолетового излучения и связан с приводом вращения. Цилиндрические элементы выполнены с возможностью периодического асимметричного изменения толщины кольцевого зазора путем взаимного перемещения, и/или колебаний, и/или вращения в плоскости, перпендикулярной продольной оси, при этом привод выполнен с возможностью создания взаимного перемещения и/или колебаний цилиндрических элементов.

Устройство может характеризоваться тем, что протяженный источник ультрафиолетового излучения образован совокупностью цилиндрических ламп, размещенных в полости внутреннего и по наружной поверхности внешнего цилиндрических элементов, выполненных прозрачными для ультрафиолетового излучения.

Устройство может характеризоваться и тем, что протяженный источник ультрафиолетового излучения образован совокупностью цилиндрических ламп, размещенных в полости внутреннего цилиндрического элемента, а внешний цилиндрический элемент выполнен отражающим ультрафиолетовое излучение.

Устройство может характеризоваться также тем, что протяженный источник ультрафиолетового излучения образован совокупностью цилиндрических ламп, размещенных по наружной поверхности внешнего цилиндрического элемента, а внутренний цилиндрический элемент выполнен отражающим ультрафиолетовое излучение.

Таким образом, технический результат второго изобретения группы достигается сканированием облучаемой областью - бактерицидным кольцом потока обрабатываемой жидкой среды посредством колебательного движения одного из двух цилиндров, ограничивающих поток, причем каждый из них может быть выполнен прозрачным для излучения, направленного сквозь него к потоку.

Существо изобретения поясняется на чертежах, где:

на фиг.1 представлен принцип образования рабочего зазора при перемещении цилиндров;

на фиг.2 - то же, что на фиг.1, вид в сечении, перпендикулярном оси цилиндров;

на фиг.3 - схема размещения источников УФИ для цилиндров, выполненных из прозрачных для УФИ материалов;

на фиг.4 - схема размещения источников УФИ при прозрачном внутреннем и зеркальном внешнем цилиндрах;

на фиг.5 - схема размещения источников УФИ при зеркальном внутреннем и прозрачном внешнем цилиндрах;

на фиг.6 - к образованию зазора при непараллельных осях цилиндров;

на фиг.7 - принципиальная схема устройства;

на фиг.8 представлены результаты экспериментальных исследований.

Известно, что снижение интенсивности светового потока в среде происходит в результате поглощения и рассеяния, что при соблюдении ряда условий может быть описано законом Бугера-Ламберта-Бера: i=i₀exp(-yD) (i - величина светового потока после прохождения сквозь среду толщиной D, i₀ - исходная величина) и характеризуется коэффициентом экстинкции у= + , где и - коэффициенты поглощения и рассеяния соответственно (Физический энциклопедический словарь. Москва, Советская энциклопедия, 1984, с.60). Интенсификация излучения для усиления бактерицидного воздействия (т.е. увеличение i₀) может усиливать также его деструктивное воздействие на жидкую пищевую среду, например молоко. Сглаживание противоречия можно достигнуть использованием излучения с низким коэффициентом у для конкретной среды. Одним из условий применимости закона Бугера-Ламберта-Бера является условие: yD 0,1 (П.Райст. Аэрозоли. Москва, Мир, 1987), что может не соблюдаться для молока даже в весьма тонких слоях. Молоко поступает на переработку как охлажденным, так и при температуре окружающей среды, а в процессе обработки возможны изменения температуры молока, и размеры жировых шариков, окруженных белковой оболочкой, и их концентрация в молоке могут колебаться весьма значительно. В основе изобретений лежат собственные экспериментальные исследования пропускания УФИ в молоке в диапазоне длин волн 200-350 нм. Измерения проводились при Т=2 и 50°С на приборе "SPECORD UV VIS" фирмы Carl Zeiss Jena в молоке жирностью 0,5-10% и в молочном жире (топленом сливочном масле) в слоях толщиной D=15-95 мкм.

На фиг.8 приведены графики спектральной зависимости потока УФИ, нормированного относительно исходного, пропущенного через слой молока с различным процентом жирности (фиг.8, а), через слои различной толщины молока (фиг.8, б) и молочного жира (фиг.8, в). На фиг.8, г показана спектральная зависимость величины (yD) - показателя степени при экспоненте в формуле закона Бугера-Ламберта-Бера для тех же толщин слоя молока, что на фиг.8, б.

Можно сделать следующие выводы для интересующего нас диапазона вблизи бактерицидного пика 254 нм.

1. Пропускание и коэффициент экстинкции у в указанном диапазоне вблизи бактерицидного пика 254 нм не зависят от фазового состояния молочного жира - при температурах Т=2 и 50°С графики пропускания идентичны, в то время как в первом случае жир находится заведомо в твердом состоянии, а во втором - в жидком. Это позволяет задавать одинаковые технологические параметры в патентуемом способе для всего практически встречающегося диапазона температур бактерицидной обработки молока.

2. Характер зависимости пропускания УФИ молочным жиром и молоком с разным содержанием жира и толщиной слоя от длины волны в области вблизи 254 нм свидетельствует о том, что снижение интенсивности потока УФИ в значительной степени контролируется рассеянием на жировых шариках, поглощением белковыми оболочками шариков и самим молочным жиром. При этом известно, что поглощение УФИ может привести к деструкции хромофоров белковой и липидной природы (см. Ультрафиолетовое излучение. Официальный научный обзор. Всемирная организация здравоохранения. Женева, 1995).

3. В слое молока толщиной 15 мкм происходит снижение интенсивности УФИ в 8 раз, 30 мкм - более чем в 50 раз, однако даже при слое 95 мкм есть вероятность бактерицидного облучения. Эти результаты получены при пропускании УФИ перпендикулярно плоской кювете с молоком и приемнику излучения. Снижение интенсивности УФИ в значительной степени связано с рассеянием на жировых шариках, поэтому при облучении молока в кольцевом зазоре протяженным источником результирующее облучение на каждом участке будет несколько выше, в том числе в удаленных слоях, за счет УФИ от областей источника, находящихся под углом к участку, и многократного отражения от жировых шариков. Отсюда следует, что целесообразно пропускать обрабатываемый продукт через более бактерицидно эффективную область, примыкающую к стенке цилиндра со стороны источника излучения, толщиной порядка 10-50 мкм, используя вместе с тем рассеянную часть излучения в более удаленных слоях.

В основе патентуемой технологии лежат также собственные теоретические и экспериментальные исследования течения жидкости в кольцевом канале между цилиндрами (Зелезецкий В.Л., Тумин И.М. Колебание двух коаксиальных цилиндров с жидкостью между ними. - Известия АН СССР. Механика жидкости и газа, №6, 1985, с.107-113). Показано, что при колебании одного из цилиндров относительно другого, несмотря на возникающие противосилы, можно достичь сколь угодно малых местных радиальных зазоров. Исследования проводились при движении внутреннего цилиндра вдоль оси, что дополнительно способствовало увеличению пропускной способности канала. В экспериментах, проведенных при разработке предлагаемого способа на описанном ниже устройстве, увеличение пропускной способности канала при колебаниях, по сравнению с коаксиальным вариантом, было зафиксировано и для канала, образованного неподвижными вдоль оси цилиндрами.

Принцип бактерицидной нетепловой обработки жидких сред в потоке по патентуемому способу поясняется на фиг.1-2. Толщину h потока жидкой пищевой среды в канале задают больше глубины проникновения основной части УФИ, как показано на фиг.1-2. Минимальное расстояние между цилиндрами h_min соответствует условию h_min . Доза УФИ, подбираемая экспериментально, в слое - бактерицидном кольце 21 толщиной h должна обеспечить непревышение заданного уровня максимальной остаточной обсемененности для каждого из подлежащих бактерицидному регулированию типов микробов при минимальном отклонении потребительских свойств пищевой среды. Может быть применено многократное пропускание продукта через рабочий зазор для достижения необходимого уровня обработки.

Среда 10, подлежащая обработке, подается в рабочую камеру 12, образованную между двумя цилиндрами: внешним 14 с продольной осью 15 и внутренним 16 с осью 17. Цилиндры 14, 16 установлены один в другом с возможностью перемещения, колебания, вращения друг относительно друга. В полости внутреннего цилиндра 16 и/или снаружи внешнего цилиндра 14 размещены источники УФИ 18. Оси 15 и 17 цилиндров 14, 16 смещены в диаметральной плоскости таким образом, что при перемещении этих цилиндров обеспечивается периодически изменяющийся зазор 20 с минимальной величиной h _min . Стрелками 22, 23 показан один из вариантов перемещения цилиндров 14, 16, при котором цилиндр 16 перемещается с зазором 20 внутри цилиндра 14. На фиг.2 показан принцип образования рабочего зазора 20 величиной h_min в слое - бактерицидном кольце 21 при перемещении цилиндров без их вращения - вид в сечении, перпендикулярном осям 15, 17 цилиндров. Условия способа таковы, что местоположение минимального зазора 20 в плоскости аксиальной системы постоянно изменяется - в каждый текущий момент времени оно иное, чем в предыдущий. Перемещение (колебание, вращение) цилиндров 14, 16 обеспечивает сканирование потока текущей среды областью, в которой условия проникновения излучения соответствуют . Последнее дает возможность использовать мощность УФИ, рассчитанную на преодоление ослабляющего воздействия среды, в значительно более тонком слое - бактерицидном кольце 21, и таким образом минимизировать его деструктивное воздействие на компоненты молока.

Различные варианты выполнения камеры 12 и размещения относительно нее источников 18 УФИ показаны на фиг.3-5. На фиг.3 представлен случай размещения источников УФИ для конструкции, в которой цилиндры 14, 16 выполнены из прозрачного для УФИ материала, преимущественно из оптического плавленого кварца. В этом случае подлежащая обработке среда облучается с обеих сторон по образующей цилиндров. На фиг.4 показан случай, когда внешний цилиндр 14 выполнен, например, из металла и имеет внутреннее зеркальное покрытие, а внутренний цилиндр 16 изготовлен из прозрачного для УФИ материала. В этом случае источники 18 УФИ размещены внутри цилиндра 16, а процесс обработки среды 10 в камере 12 осуществляется за счет падающего УФИ, рассеянного средой и отраженного от внутренней поверхности внешнего цилиндра 14.

В варианте, изображенном на фиг.5, показана схема размещения источников 18 УФИ при прозрачном внешнем цилиндре 14 и зеркальном внутреннем цилиндре 16. Некоторая непараллельность осей 15 и 17, которая может встретиться при практической реализации, не изменяет принципа, заложенного в изобретении - периодического сканирования обрабатываемой среды. На фиг.6 показана схема образования зазора при непараллельных осях цилиндров 14, 16.

На фиг.7 приведен пример реализации устройства, принципиальная схема которого представлена на фиг.4. Блок источников 18 УФИ установлен внутри полости цилиндра 16, выполненного из прозрачного для УФИ химически инертного материала (оптический плавленый кварц, стекло и т.п.). Излучение от источников 18 (показано стрелками поз.24) попадает в камеру 12, образованную пространством между внешней поверхностью цилиндра 16 и внутренней поверхностью цилиндра 14. Поток обрабатываемой среды 10 через камеру 12 и сбор ее в танк инициируется с помощью центробежного насоса (не показан). Перемещение цилиндров 14,16 друг относительно друга, в соответствии с патентуемым способом, осуществляется от установленного на основании 25 привода 26 колебаний и/или приводов 27, 28 вращения, кинематически связанных с внутренним 16 и внешним цилиндрами соответственно. В качестве приводов 26-28 вращения могут быть использованы вибраторы любых известных типов, а для вращения - электрические двигатели с редукторами.

Способ осуществляют следующим образом. Подают обрабатываемую среду 10 в камеру 12 и включают источники 18 УФИ. Производят настройку величины h зазора 20 путем фиксации осей 15 и 17 в заданном положении, при этом величина зазора тем меньше, чем больше расстояние между продольными осями. Посредством приводов 26, 27, 28 устанавливают и регулируют частоту вращения, и/или скорость перемещений (качения), и/или амплитуду колебаний. Оптимальным является вращение каждого из цилиндров 14, 16 вокруг собственной оси во встречных направлениях (как это показано на фиг.1 стрелками 22, 23). Аналогичные результаты могут быть получены за счет колебаний цилиндров в плоскости, перпендикулярной их оси, поочередно вдоль различных диаметральных направлений.

В экспериментах использовался электромеханический вибратор с частотой 100 Гц со схемой, обеспечивающей для каждого направления формирование пакетов колебаний: 10 колебаний через промежутки покоя, равные 12 колебаниям. Камера 12 имела длину L=320 мм, зазор составлял 0,12 мм (внутренний диаметр цилиндра 14-40 мм, наружный диаметр цилиндра 16-38,8 мм). При колебаниях минимальный зазор толщиной h_min равнялся 15-20 мкм. Сравнение параметров бактерицидной обработки среды проводилось, при прочих равных условиях, в режиме отсутствия колебаний и их наличия. При давлении 3 атм расход молока составил 18 л/час, а количество мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов (МАФАнМ) понижалось с 1,5·10⁵ КОЕ/г до 2,3·10 ⁴ КОЕ/г. В присутствии колебаний с указанными выше параметрами расход составил 23,4 л/час, а количество МАФАнМ снизилось до 1,1·10³ КОЕ/г. При этом происходит бактерицидная обработка среды по всему слою толщиной h в бактерицидном кольце 21 толщиной h_min , ближайшей к источникам 18 излучения. Благодаря этим процессам происходит одинаковая по времени обработка всего объема продукта в течение времени прохождения по каналу в зонах, наиболее благоприятных с точки зрения воздействия на всю микробную массу. Это же решение позволяет осуществить дополнительное перемешивание обрабатываемой среды по всей толщине камеры 12, что способствует повышению производительности обработки, очистке поверхности цилиндров и снижению лучевой нагрузки.

Расстояние между стенками цилиндров 14, 16 канала, а именно оно определяет проходное сечение камеры 12, определяется техническими возможностями изготовления и заданной производительностью устройства. Средняя скорость движения потока V среды, мощность излучения i₀, величины , а также упомянутый зазор 20 подбираются экспериментально исходя из требований непревышения после обработки УФИ заданных уровней максимальной остаточной микробной обсемененности М _n и максимального отклонения показателя Д _m, характеризующего изменение свойств среды в процессе обработки. Возможно предварительно определить оптимальные режимы и параметры способа облучением среды в кюветах.

В зависимости от требований к результатам обработки среды задание режимов может касаться не всей микробной массы, а только тех ее составляющих, которые ограничивают качество в конкретном случае. Средняя продолжительность Т периода вращения или колебания должна быть меньше времени прохождения жидкости сквозь канал Т<L/V, где L - длина рабочей камеры (высота цилиндров), V - средняя по сечению скорость потока V=Q/S, a Q и S - соответственно объемный расход и поперечное сечение рабочего канала. Указание на среднюю скорость связано с тем, что могут быть использованы перемещения с переменным периодом и колебания различной формы, например гармонические, пилообразные, прямоугольные. Мгновенная линейная скорость v _пер перемещения в каждый момент времени может быть больше, меньше или равной средней скорости V движения жидкости сквозь канал в камере 12 в зависимости от свойств жидкости и требований к бактерицидной обработке.

Вариантами описанных выше режимов образования динамического бактерицидного кольца является сближение цилиндров 14, 16 между собой путем прижатия внутреннего цилиндра к внутренней поверхности наружного, перемещение последовательно по окружности, как при качении, но - без вращения, а также взаимные перемещения цилиндров с непараллельными осями (примеры некоторых вариантов взаимных перемещений цилиндров 14, 16 приведены в таблице).

При реализации изобретения в качестве источников УФИ излучения могут использоваться ртутные лампы низкого давления марки ДБ или другие подобные источники.

Таблица Примеры некоторых вариантов взаимных перемещений цилиндров 14, 16
Виды взаимных перемещений	Вариант 1		Вариант 2		Вариант 3		Вариант 4
	Ц-др 14	Ц-др 16	Ц-др 14	Ц-др 16	Ц-др 14	Ц-др 16	Ц-др 14		Ц-др 16
Колебания в диаметральной плоскости	Х	-	-	Х	-	-	-		-
Перемещение по окружности (качение)	-	-	-	-	-	Х	-		Х
Вращение	-	-	-	-	-	-	Х		-
Виды взаимных перемещений	Вариант 5		Вариант 6		Вариант 7		Вариант 8
	Ц-др 14	Ц-др 16	Ц-др 14	Ц-др 16	Ц-др 14	Ц-др 16	Ц-др 14	Ц-др 16
Колебания в диаметральной плоскости	-	-	-	Х	Х	-	-	-
Перемещение по окружности (качение)	-	-	-	-	-	-	-	-
Вращение	Х	-	Х	-	-	Х	Х	Х