RU2085508C1 - Method of treating liquids and free-running products - Google Patents
Method of treating liquids and free-running products Download PDFInfo
- Publication number
- RU2085508C1 RU2085508C1 RU95112185/25A RU95112185A RU2085508C1 RU 2085508 C1 RU2085508 C1 RU 2085508C1 RU 95112185/25 A RU95112185/25 A RU 95112185/25A RU 95112185 A RU95112185 A RU 95112185A RU 2085508 C1 RU2085508 C1 RU 2085508C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- products
- processing
- field
- liquids
- liquid
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 25
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 59
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 claims description 13
- 244000005700 microbiome Species 0.000 abstract description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 11
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 7
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 5
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 abstract description 5
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229940079593 drug Drugs 0.000 abstract description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 56
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 24
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 19
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 13
- 230000000415 inactivating effect Effects 0.000 description 8
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 8
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 7
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 4
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 4
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000010534 mechanism of action Effects 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 3
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 3
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 238000005842 biochemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 2
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 2
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 2
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 238000009928 pasteurization Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 229960005486 vaccine Drugs 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 235000014101 wine Nutrition 0.000 description 2
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 1
- 230000004543 DNA replication Effects 0.000 description 1
- 230000006820 DNA synthesis Effects 0.000 description 1
- 241001646716 Escherichia coli K-12 Species 0.000 description 1
- 241000206602 Eukaryota Species 0.000 description 1
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 235000013334 alcoholic beverage Nutrition 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 1
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000030833 cell death Effects 0.000 description 1
- 230000032823 cell division Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 239000002772 conduction electron Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 1
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000035622 drinking Effects 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 230000002289 effect on microbe Effects 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000001665 lethal effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000011169 microbiological contamination Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 235000019520 non-alcoholic beverage Nutrition 0.000 description 1
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 description 1
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 235000020185 raw untreated milk Nutrition 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/48—Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields
Landscapes
- Food Preservation Except Freezing, Refrigeration, And Drying (AREA)
- Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)
- General Preparation And Processing Of Foods (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к пищевой промышленности, к обработке сельскохозяйственной продукции, в частности к способам обработки молока и молочных продуктов, вина, виноматериалов, пива, алкогольных и безалкогольных напитков, соков и т.д. к области обработки различных вакцин и других жидкотекучих медикаментов в фармацевтической промышленности, а также к области обработки питьевых и сточных вод и других жидкостей импульсами электромагнитного поля. Изобретение может найти применение также в химической, энергетической, строительной и других отраслях промышленности для обеззараживания, сохранения или улучшения свойств, качеств жидкостей и жидкотекучих продуктов. The invention relates to the food industry, to the processing of agricultural products, in particular to methods for processing milk and dairy products, wine, wine materials, beer, alcoholic and non-alcoholic drinks, juices, etc. to the field of processing various vaccines and other liquid medicines in the pharmaceutical industry, as well as to the field of treating drinking and wastewater and other liquids with electromagnetic field pulses. The invention can also find application in the chemical, energy, construction and other industries for disinfection, preservation or improvement of the properties, qualities of liquids and fluid products.
Известен способ тепловой обработки пищевых продуктов [1] Он заключается в том, что продукт подвергают поверхностному охлаждению. Охлаждение ведут теплоносителем, температуру которого постепенно понижают от 90 до 50oC. Теплоносителем является вода или воздух. Затем продукт подвергают воздействию электромагнитного поля, в результате чего происходит его тепловая обработка. Температура жидкости в зоне электромагнитного поля постепенно увеличивается по направлению движения продукта и достигает 132oC. В конце процесса нагрева электромагнитным полем получают по существу одинаковую температуру как наружных, так и внутренних слоев продукта.A known method of heat treatment of food products [1] It consists in the fact that the product is subjected to surface cooling. Cooling is carried out with a coolant, the temperature of which is gradually lowered from 90 to 50 o C. The coolant is water or air. Then the product is exposed to an electromagnetic field, resulting in its heat treatment. The temperature of the liquid in the zone of the electromagnetic field gradually increases in the direction of movement of the product and reaches 132 o C. At the end of the heating process by the electromagnetic field, essentially the same temperature is obtained for both the outer and inner layers of the product.
Однако, недостатком этого способа является то, что единственным физическим фактором, осуществляющим собственно обработку продукта, является высокая температура (температура стерилизации или пастеризации), достигаемая посредством нагрева; электромагнитное поле в качестве еще одного физического фактора, однонаправленного с высокой температурой и осуществляющего обработку продукта (например частичную стерилизацию), не используется и не может быть использовано при данном характере воздействия. Вследствие этого ухудшаются качества продуктов (происходит денатурация и коагуляция белков, уменьшается количество и активность витаминов и других). Следует также сказать, что при использовании этого способа пропорционально качеству обработки велики энергозатраты. However, the disadvantage of this method is that the only physical factor that actually processes the product is the high temperature (sterilization or pasteurization temperature) achieved by heating; the electromagnetic field as another physical factor, unidirectional with a high temperature and processing the product (for example, partial sterilization), is not used and cannot be used for this nature of the impact. As a result, the quality of the products worsens (denaturation and coagulation of proteins occurs, the amount and activity of vitamins and others decrease). It should also be said that when using this method, energy costs are high in proportion to the processing quality.
Известен способ обработки жидкостей, описанный в [2] Он включает обработку жидкостей, в которых находятся бактерии (E.coli K12), электрическими импульсами с напряженностью электрического поля не более (6-20) кВ/см. Время обработки лежит в пределах (1,08-36) мкс. При этом соблюдается соотношение:
где S коэффициент выживания микроорганизмов;
t время обработки (t>tc);
tc критическое значение времени обработки, при котором коэффициент выживания еще равен единице;
E максимальное значение напряженности электрического поля (E>Ec);
Ec критическое значение напряженности электрического поля, при котором коэффициент выживания еще равен единице (100%-ное выживание микроорганизмов);
k константа.A known method of processing liquids described in [2] It includes the processing of liquids in which bacteria (E. coli K12) are located, by electric pulses with an electric field strength of not more than (6-20) kV / cm. Processing time lies in the range (1.08-36) μs. In this case, the ratio is observed:
where S is the survival rate of microorganisms;
t processing time (t> t c );
t c is the critical value of the processing time at which the survival rate is still unity;
E is the maximum value of the electric field strength (E> E c );
E c is the critical value of the electric field strength at which the survival coefficient is still equal to unity (100% survival of microorganisms);
k is a constant.
Из соотношения (1) следует, что большие времена обработки менее эффективны, чем высокие максимальные значения напряженности электрического поля. From relation (1) it follows that long processing times are less effective than high maximum values of electric field strength.
Показано, что нет корреляции между коэффициентом выживания и приложенной электрической энергией. В качестве эффекта, участвующего в летальном воздействии на клетку, рассматривается диэлектрический пробой клеточных мембран, в результате которого изменяются электрические свойства мембран, хотя проверка при помощи микроскопии не выявила видимых повреждений клеточных мембран. Однако, недостатком указанного способа является то, что он не обеспечивает высокой степени обработки. It is shown that there is no correlation between the survival rate and the applied electrical energy. A dielectric breakdown of the cell membranes is considered as an effect participating in the lethal effect on the cell, as a result of which the electrical properties of the membranes change, although microscopic examination did not reveal any visible damage to the cell membranes. However, the disadvantage of this method is that it does not provide a high degree of processing.
Наиболее близким по сути и достигаемому результату является способ обработки жидкости и жидкотекучих продуктов, являющихся микробиологической питательной средой, описанной в [3]
Он заключается в том, что жидкотекучий продукт обрабатывают рядом импульсов электрического поля и тока через весь продукт. Каждый из указанного ряда импульсов имеет напряженность по крайней мере (не менее) 5•105 В/м, а плотность тока не менее 5•104 А/м2 при длительности в диапазоне от 1 до 100 мкс (от 10-6 до 10-4 с). Нагревают жидкотекучий продукт до температуры обработки не менее 45oC. Весь жидкотекучий пищевой продукт подвергают воздействию по крайней мере одного из указанных импульсов сильного электрического поля при температуре не менее 45oC. Далее обработанный импульсным электрическим полем продукт помещают и хранят (поддерживают) в высокой степени стерильных условиях, упаковывают и в результате получают продукт, имеющий увеличенный срок хранения.The closest in essence and the achieved result is a method of processing liquid and fluid products, which are microbiological nutrient medium described in [3]
It lies in the fact that a fluid product is treated with a series of pulses of electric field and current through the entire product. Each of the indicated series of pulses has a voltage of at least (at least) 5 • 10 5 V / m, and a current density of at least 5 • 10 4 A / m 2 with a duration in the range from 1 to 100 μs (from 10 -6 to 10 -4 s). The fluid product is heated to a processing temperature of at least 45 ° C. The entire fluid food product is exposed to at least one of the indicated pulses of a strong electric field at a temperature of at least 45 ° C. Next, the product treated with a pulsed electric field is placed and stored (maintained) in a high sterile conditions, pack and as a result receive a product having an extended shelf life.
Жидкотекучий пищевой продукт, обработанный указанным импульсным электрическим полем, может быть охлажден до температуры не более 10oC в течение 30 мин после обработки.A fluid food product treated with the indicated pulsed electric field can be cooled to a temperature of not more than 10 o C for 30 minutes after processing.
Продукт может быть подвергнут дегазации посредством вакуумирования по крайней мере в одной дегазационной зоне на пути следования по крайней мере через одну из зон обработки. The product can be degassed by evacuation in at least one degassing zone along the route through at least one of the treatment zones.
Недостатками данного способа является низкая степень обработки и недостаточный срок хранения продукта. Более того, используемые в этом способе длительности импульсного электрического поля (1-100 мкс) не позволяют в достаточной степени сохранить исходные качества продукта (например при металлических электродах, между которыми образуется электрическое поле, имеет место явление электролиза). The disadvantages of this method is the low degree of processing and insufficient shelf life of the product. Moreover, the pulsed electric field durations (1-100 μs) used in this method do not allow sufficiently preserving the initial product qualities (for example, with metal electrodes between which an electric field is formed, an electrolysis phenomenon occurs).
Согласно данному способу внешнее импульсное электрическое поле может индуцировать наложенный трансмембранный потенциал, который вызовет необратимое увеличение мембранной проницаемости после превышения электрическим полем критического значения. Это, в свою очередь, приведет к изменению и потере содержимого клетки, к биологическому рассасыванию клетки и необратимому ее разрушению. According to this method, an external pulsed electric field can induce an imposed transmembrane potential, which will cause an irreversible increase in membrane permeability after the electric field exceeds a critical value. This, in turn, will lead to a change and loss of cell contents, to biological resorption of the cell and its irreversible destruction.
В основу изобретения поставлена задача создания способа обработки жидкостей и жидкотекучих продуктов, в котором более высокая степень обработки обеспечивается реализацией нового механизма инактивирующего действия на микроорганизмы и активирующего действия на молекулы. За счет этого увеличиваются сроки хранения обработанных продуктов, сохраняются или даже улучшаются их исходные качества. Кроме того, при требуемой степени обработки уменьшаются удельные энергозатраты, а, значит, и стоимость обработки. The basis of the invention is the task of creating a method for processing liquids and fluid products, in which a higher degree of processing is provided by the implementation of a new mechanism of inactivating action on microorganisms and activating action on molecules. Due to this, the shelf life of processed products is increased, their original qualities are preserved or even improved. In addition, with the required degree of processing, specific energy costs are reduced, and, therefore, the cost of processing.
Указанная задача решается тем, что в способе обработки жидкостей и жидкотекучих продуктов, включающем обработку импульсами электромагнитного поля, в соответствии с изобретением, длительность каждого импульса составляет менее 10-7 с, а амплитуда напряженности электрического поля в жидкости более 107 В/м.This problem is solved by the fact that in the method for processing liquids and fluid products, including processing by pulses of an electromagnetic field, in accordance with the invention, the duration of each pulse is less than 10 -7 s, and the amplitude of the electric field in the liquid is more than 10 7 V / m.
Выбранная амплитуда импульсов позволяет принципиально изменить механизм воздействия на жидкости и жидкотекучие продукты, на находящиеся в них микроорганизмы, сделав механизм воздействия существенно более эффективным и менее энергоемким. Принципиальным здесь является то, что поля с напряженностями более 107 В/м, с одной стороны, не просто соизмеримы с напряженностями электрического поля мембран клеток, составляющими примерно 107 В/м, а могут быть больше, и существенно больше напряженности полей клеточных мембран. С другой стороны, в жидкостях и жидкотекучих продуктах при таких полях (107 В/м) резко возрастает доля электронной электропроводности по отношению к ионной, и электронная электропроводность может стать определяющей. При этом между обрабатываемым объектом (продуктом), с одной стороны, и металлическими электродами (если они используются), с другой стороны, происходит обмен в основном одинаковыми по физической природе носителями заряда электронами. За счет этого устраняется электролиз, сохраняются исходные качества продукта. Кроме того, электронная проводимость для жидкостей, в отличие от газа, характеризуется явлением "прилипания" электронов проводимости к молекулам жидкости, что может изменить кинетику биохимических реакций в микроорганизмах, поскольку последние представляют собой жидкостные объекты, активировать молекулы жидкости, изменить граничные условия на мембранах клеток. В импульсных полях с напряженностью, превышающей 107 В/м, достаточное количество электронов может набрать энергию упорядоченного движения We=eEl (где e заряд электронов, E - напряженность поля, l длина свободного пробега с учетом туннельного эффекта), соизмеримую или превышающую как среднюю тепловую энергию WT=kT (где k постоянная Больцмана, T абсолютная температура тяжелых частиц атомов, ионов), так и энергию химических связей органических соединений, что приведет к нарушению этих связей без существенного нагрева жидкости, без применения ионизирующих излучений, для которых характерны энергии квантов Wкв=hv (где h постоянная Планка, v частота), существенно превышающие I эВ за счет высокой частоты этих излучений.The selected pulse amplitude allows you to fundamentally change the mechanism of action on liquids and fluid products, on microorganisms located in them, making the mechanism of action significantly more efficient and less energy intensive. It is important here that fields with intensities of more than 10 7 V / m, on the one hand, are not only commensurate with the electric field strengths of cell membranes, which are approximately 10 7 V / m, but may be greater and significantly greater than the field strengths of cell membranes . On the other hand, in liquids and liquid products at such fields (10 7 V / m), the fraction of electronic conductivity relative to ionic increases sharply, and electronic conductivity can become decisive. In this case, between the processed object (product), on the one hand, and metal electrodes (if they are used), on the other hand, there is an exchange of electrons that are basically identical in physical nature to the charge carriers. Due to this, electrolysis is eliminated, the initial quality of the product is preserved. In addition, the electronic conductivity for liquids, in contrast to gas, is characterized by the phenomenon of “sticking” of conduction electrons to liquid molecules, which can change the kinetics of biochemical reactions in microorganisms, since the latter are liquid objects, activate liquid molecules, change the boundary conditions on cell membranes . In pulsed fields with an intensity exceeding 10 7 V / m, a sufficient number of electrons can gain the energy of ordered motion W e = eEl (where e is the electron charge, E is the field strength, l is the mean free path taking into account the tunnel effect), comparable or greater than average thermal energy W T = kT (where k the Boltzmann constant, T the absolute temperature of the heavy particles of atoms, ions), and the chemical energy of organic compounds, leading to disruption of these bonds without significantly heating the fluid without the use of ionizing ruyuschih radiations, which are characterized by energy quanta W q = hv (where h is Planck's constant, v frequency) significantly exceeding I eV due to the high frequency of these radiations.
Указанная в данном изобретении длительность импульса позволяет сделать принципиально достижимыми необходимые напряженности, доведя значение электрической составляющей поля до 107 В/м и более, исключить нарушения однородности обработки из-за образования газовых пузырьков и полостей внутри продукта и других нежелательных предпробивных явлений, например токовых нитей (из-за "шнурования" тока в электрически наиболее слабых местах обрабатываемого продукта).The pulse duration indicated in this invention makes it possible to achieve the necessary strengths in principle by bringing the electric field component to 10 7 V / m or more, to eliminate disturbances in processing uniformity due to the formation of gas bubbles and cavities inside the product and other undesirable pre-breakdown phenomena, for example, current filaments (due to the "lacing" of the current in the electrically weakest places of the processed product).
Кроме того, указанная длительность импульсов позволяет существенно уменьшить или полностью устранить эффект электролиза и электрохимическую коррозию металлических электродов, если таковые используются при осуществлении данного изобретения. In addition, the indicated pulse duration can significantly reduce or completely eliminate the effect of electrolysis and electrochemical corrosion of metal electrodes, if used in the implementation of this invention.
Все это позволяет увеличить степень обработки продуктов, сохранить или улучшить их исходные качества, уменьшить удельные энергетические затраты при требуемой степени обработки, увеличить сроки хранения продуктов, жидкостей. All this allows you to increase the degree of processing of products, maintain or improve their initial quality, reduce specific energy costs at the required degree of processing, increase the shelf life of products, liquids.
Заявителям известно применение импульсных электромагнитных полей с напряженностью более 107 В/м [4]
Однако в известных применениях при помощи этих полей решаются совершенно иные, по сравнению с поставленной в данном изобретении, задачи, например ускорение микрочастиц в вакууме, изучение предпробивных процессов в диэлектриках.Applicants know the use of pulsed electromagnetic fields with a strength of more than 10 7 V / m [4]
However, in well-known applications, using these fields, completely different tasks are solved in comparison with the set in this invention, for example, acceleration of microparticles in a vacuum, the study of pre-breakdown processes in dielectrics.
Заявителям известна также радиационная обработка [5]
В отличие от радиационной обработки продуктов пучками инжектированных электронов, которые должны иметь и имеют энергию (0,5-2) МэВ и проникающую способность примерно 1,5 см, электронам, образованным за счет сильного (более 107 В/м) электрического поля в обрабатываемом веществе (жидкости, жидкотекучем продукте) достаточно набрать энергию 0,5-10 эВ для эффективного нарушения некоторых химических связей органических соединений при любой толщине вещества, в котором существует поле с напряженностью E>107 В/м, т.е. уменьшаются удельные энергозатраты на обработку продуктов. Кроме того, при обработке жидкостей и жидкотекучих продуктов короткоимпульсными полями с E>107 В/м не существует опасности остаточной радиоактивности, опасности возможных химических измерений самого продукта поскольку энергия электронов и других микрочастиц при такой обработке несравненно меньше исходной энергии электронов при радиационной пучковой обработке.Applicants also know radiation processing [5]
In contrast to radiation treatment of products with beams of injected electrons, which must have and have an energy of (0.5-2) MeV and a penetrating power of about 1.5 cm, electrons formed due to a strong (more than 10 7 V / m) electric field in to the processed substance (liquid, liquid flowing product) it is enough to gain energy of 0.5-10 eV to effectively disrupt some chemical bonds of organic compounds for any thickness of the substance in which there is a field with an intensity E> 10 7 V / m, i.e. specific energy costs for processing products are reduced. In addition, when treating liquids and liquid products with short-pulse fields with E> 10 7 V / m, there is no danger of residual radioactivity, no danger of possible chemical measurements of the product itself, since the energy of electrons and other microparticles during this treatment is incomparably lower than the initial electron energy during radiation beam processing.
Эффективность нарушения некоторых химических связей лучше всего проявляется на объектах со сложной химической структурой: чем больше атомов содержит молекула в обрабатываемом веществе (жидкости, жидкотекучем продукте), тем относительно меньшим количеством нарушений связей (актов ионизаций) она может быть модифицирована. Экономически наиболее выгодно применять обработку импульсными электромамагнитными полями живых микроорганизмов (процессы стерилизации, инактивации микроорганизмов и др.). The effectiveness of breaking some chemical bonds is best manifested in objects with a complex chemical structure: the more atoms a molecule contains in a processed substance (liquid, fluid product), the relatively fewer bond breaking (ionization events) it can be modified. It is economically most advantageous to apply treatment with pulsed electromagnetic fields of living microorganisms (sterilization processes, inactivation of microorganisms, etc.).
При предлагаемом способе обработки продуктов, включающем обработку электромагнитными полями с E>107 В/м, возникает возможность инактивирующего, подавляющего воздействия на систему управления клеткой, на генетический материал клетки микроорганизма как непосредственно полем, так и свободными электронами, образованными в клетке за счет этого сильного поля. Гинетический материал как у эукариотных, так и у прокариотных организмов представлен ДНК. Молекула ДНК несет множество отрицательных зарядов, которые у прокариот и эукариот нейтрализуются по разному. Однако, благодаря зарядам, присущим ДНК, сильное электромагнитное поле с E>107 В/м, а также свободные электроны, взаимодействуя с этими зарядами, могут подавить репликацию ДНК и, тем самым, остановить клеточное деление.With the proposed method of processing products, including treatment with electromagnetic fields with E> 10 7 V / m, there is the possibility of an inactivating, inhibitory effect on the cell control system, on the genetic material of the microorganism cell, either directly by the field or by free electrons formed in the cell due to this strong field. The genetic material in both eukaryotic and prokaryotic organisms is represented by DNA. The DNA molecule carries many negative charges, which in prokaryotes and eukaryotes are neutralized differently. However, due to the charges inherent in DNA, a strong electromagnetic field with E> 10 7 V / m, as well as free electrons, interacting with these charges, can suppress DNA replication and, thereby, stop cell division.
Любая живая клетка действует как целый единый организм благодаря системе управления, находящейся внутри клетки и представляющей собой квантовый компьютер с внутренней точкой зрения. В клетке легко обнаружить все необходимые элементы для молекулярной вычислительной машины. Any living cell acts as a whole single organism thanks to a control system located inside the cell and representing a quantum computer with an internal point of view. In the cell, it is easy to detect all the necessary elements for a molecular computer.
Прежде всего, есть молекулярная память, причем как долговременная (полученные от родителей молекулы ДНК), так и оперативная (синтезированные внутри клетки молекулы РНК). Молекулярный текст это предел микроскопического языка, по-видимому, более мелкие элементы не могут быть носителями информации. Буквы молекулярного алфавита способны образовывать между собой не только прочные (ковалентные) связи, но и более слабые, (основанные на водородных связях и еще более слабых взаимодействиях). Слабые связи удерживают молекулы месте, только если этих молекул много. В молекулярном компьютере живой клетки тексты могут возникать с помощью перебора. Но это только короткие тексты. Длинные тексты клетка может только считывать с уже готовой программы ДНК. First of all, there is molecular memory, both long-term (DNA molecules obtained from parents) and operational (RNA molecules synthesized inside the cell). Molecular text is the limit of a microscopic language; apparently, smaller elements cannot be information carriers. The letters of the molecular alphabet are capable of forming between themselves not only strong (covalent) bonds, but also weaker ones (based on hydrogen bonds and even weaker interactions). Weak bonds hold molecules in place only if there are many of these molecules. In a molecular computer of a living cell, texts can arise through brute force. But these are only short texts. Long texts a cell can only read from an existing DNA program.
Обычно в живой клетке свободная энергия, затрачиваемая на одно молекулярное преобразование равна 10 кТ, где к Т/2 средняя энергия на каждую степень свободны при температуре Т. Время, которое затрачивается на одну молекулярную операцию, например при синтезе ДНК или РНК на вставку одного нуклеотида, порядка 0,1 с. Typically, in a living cell, the free energy spent on one molecular transformation is 10 kT, where to T / 2 the average energy for each degree is free at temperature T. The time that is spent on one molecular operation, for example, in the synthesis of DNA or RNA per insertion of one nucleotide , about 0.1 s.
При воздействии на клетку короткими импульсами сильного электромагнитного поля с E>107 В/м непосредственно поле или свободные электроны с достаточной энергией, образованные в веществе (жидкости, жидкотекучем продукте) за счет этого сильного поля, могут необратимо разрушить за время, существенно меньше, чем 0,1 с, множество слабых, но важных для нормального функционирования системы управления клеткой, связей, разрушить молекулярные тексты, нарушить синтез ДНК, что в конечном итоге приведет к инактивации, гибели клетки, увеличению степени обработки продуктов, уменьшению удельных энергозатрат при требуемой степени обработки, увеличению сроков хранения продуктов.When the cell is exposed to short pulses of a strong electromagnetic field with E> 10 7 V / m, the direct field or free electrons with sufficient energy formed in a substance (liquid, fluid product) due to this strong field can irreversibly destroy in time, much less than 0.1 s, a lot of weak, but important for the normal functioning of the cell control system, connections, destroy molecular texts, disrupt DNA synthesis, which ultimately leads to inactivation, cell death, an increase in the degree of work of products, reduction of specific energy consumption at the required degree of processing, increase shelf life of products.
При напряженностях E>107 В/м импульсного электромагнитного поля, при помощи которого ведут обработку жидкостей и жидкотекучих продуктов согласно данному изобретению, помимо сохраняющего известного диэлектрического пробоя мембран возникает целый ряд новых механизмов инактивационного воздействия поля на клетку, которые изложены выше. Результирующий инактивационный эффект достигается за счет комплексного воздействия всех составных механизмов и за счет механизма воздействия на наиболее важное уязвимое звено, которым может быть система управления клеткой, находящаяся внутри клетки. При этом достигается увеличение степени обработки жидкостей и жидкотекучих продуктов, сохраняются или улучшаются исходные качества продуктов, уменьшаются удельные энергозатраты при требуемой степени обработки, увеличиваются сроки хранения продуктов.At intensities E> 10 7 V / m of the pulsed electromagnetic field, with which the fluids and liquid products are treated according to this invention, in addition to preserving the known dielectric breakdown of the membranes, a number of new mechanisms of the field inactivation effect on the cell arise, which are described above. The resulting inactivation effect is achieved due to the complex effect of all the constituent mechanisms and due to the mechanism of action on the most important vulnerable link, which may be the cell control system inside the cell. In this case, an increase in the degree of processing of liquids and liquid products is achieved, the initial qualities of the products are maintained or improved, the specific energy consumption is reduced at the required degree of processing, and the shelf life of the products is increased.
Заявителям известно [3] что сильноимпульсное электрическое поле и высокая (пастеризационная, стерилизационная) температура оказывает однонаправленное (инактивирующее) воздействие на микроорганизмы и взаимно усиливают это инактивирующее воздействие. При этом существует температурный порог, с которого начинается инактивирующее воздействие сильного электрического поля. Для полей с E<30 кВ/см этот порог составляет примерно 45oC. Для полей с большой напряженностью порог снижается и, начиная с определенной критической напряженности, может исчезнуть.Applicants know [3] that a high-pulse electric field and a high (pasteurization, sterilization) temperature have a unidirectional (inactivating) effect on microorganisms and mutually reinforce this inactivating effect. Moreover, there is a temperature threshold from which the inactivating effect of a strong electric field begins. For fields with E <30 kV / cm this threshold is approximately 45 o C. For fields with high tension, the threshold decreases and, starting with a certain critical tension, can disappear.
Высокие частоты следования импульсов (более 1 Гц), возможные для данного изобретения, хороши тем, что позволяют, помимо обработки продуктов непосредственно сильным полем (E>107 В/м), осуществить быстрый нагрев при помощи этого же поля до стерилизационных температур (которые могут быть понижены по сравнению с температурами тепловой стерилизации за счет однонаправленного с температурой действия поля с E>107 В/м) со скоростью (100-1000o), с последующим быстрым охлаждением до комнатной температуры. При этом сохраняются исходные качества продуктов, а степень стерилизации по сравнению с традиционной тепловой возрастает.The high pulse repetition rates (more than 1 Hz) that are possible for this invention are good because they allow, in addition to processing the products directly with a strong field (E> 10 7 V / m), to quickly heat using the same field to sterilization temperatures (which can be lowered compared to thermal sterilization temperatures due to the unidirectional field temperature action with E> 10 7 V / m) at a speed of (100-1000 o ), followed by rapid cooling to room temperature. At the same time, the initial quality of the products is preserved, and the degree of sterilization increases compared to traditional thermal.
Форма импульсов, которыми ведут обработку жидкостей и жидкотекучих продуктов, может быть различной, в том числе апериодической, приближенно описываемой формулой:
где E (t) напряженность электрического поля в текущий момент времени t;
E0 амплитудная (здесь оно не начальное) значение напряженности поля;
где τ постоянная времени, характеризующая отрезок времени, в течение которого E уменьшается в e раз по сравнению с E0, а также колебательной, приближенно описываемой формулой
где ω = 2π/T, T период колебания, τ > T..The shape of the pulses used to process liquids and liquid products can be different, including the aperiodic, approximately described by the formula:
where E (t) is the electric field at the current time t;
E 0 is the amplitude (here it is not initial) value of the field strength;
where τ is the time constant characterizing the length of time during which E decreases e times compared to E 0 , as well as the vibrational, approximately described by the formula
where ω = 2π / T, T is the oscillation period, τ> T ..
И для (2) и для (3) E>107 В/м; τ < 10-7 с
Апериодическая формула импульсов (формула 2) позволяет в наибольшей степени повысить напряженность обрабатывающего импульсного поля, поскольку электрическая прочность жидкостей и жидкотекучих продуктов при такой форме импульсов выше, чем при колебательной.Both for (2) and (3) E> 10 7 V / m; τ <10 -7 s
The aperiodic pulse formula (formula 2) makes it possible to increase the intensity of the processing pulse field to the greatest extent, since the dielectric strength of liquids and fluid products is higher with this form of pulses than with vibrational.
Колебательная форма импульсов (формула 3) позволяет осуществить импульсную высокочастотную (ВЧ) и сверхвысокочастотную (СВЧ) обработку с E>107 В/м, которая обеспечивает возможность обработки уже упакованных, расфасованных продуктов. В отличие от традиционной СВЧ-обработки в предлагаемом изобретении существенно возрастает роль обработки непосредственно полем по сравнению с СВЧ-нагревом.The vibrational shape of the pulses (formula 3) allows for pulsed high-frequency (HF) and ultra-high-frequency (microwave) processing with E> 10 7 V / m, which makes it possible to process already packaged, packaged products. In contrast to traditional microwave processing, the role of the direct field treatment in the present invention significantly increases in comparison with microwave heating.
Возможны и другие формы импульсов, в том числе прямоугольная. Other pulse shapes are possible, including a rectangular one.
Следует отметить влияние магнитной составляющей сильного импульсного электромагнитного поля с максимальной напряженностью электрического поля E>107 В/м, которым ведут обработку. Если учесть, что максимальное значение напряженности магнитного поля
где εo диэлектрическая постоянная (8,854•10-12 Ф/м);
ε относительная диэлектрическая проницаемость;
mo магнитная постоянная (4π•10-7 Гн/м);
то Hmax>107 (377 А/м),
Величины магнитной индукции Bmax>0,03 Тл составляют доли процента или большую величину от значений индукции импульсного магнитного поля Bин.обр., которые используются для инактивирующей оабработки микроорганизмов (Bин.обр.=5-50 Тл) посредством только магнитного поля. Эти величины индукции магнитного поля Bmax > 0,03 Тл могут не оказывать самостоятельного инактивирующего действия на микроорганизмы, однако могут оказывать благотворное омагничивающее действие на молекулы обрабатываемой импульсами электромагнитного поля жидкости или жидкотекучего продукта, поскольку Bmax>0,03 Тл значительно превосходит по величине индукцию магнитного поля земли. Такое действие магнитной составляющей поля обрабатывающих электромагнитных импульсов приводит к улучшению исходных качеств обрабатываемых продуктов, жидкостей, резкому возрастанию их химической и биологической активности. Таким образом в настоящем изобретении одновременно эффективно используются для обработки жидкостей и жидкотекучих продуктов обе составляющие сильного импульсного электромагнитного поля электрическая с Emax>107 В/м и магнитная с Hmax равной
Сильные импульсные электромагнитные поля с E=107-109 В/м используются в физике диэлектриков для изучения поведения последних в предпробивных полях и исследования предпробивных явлений и явления импульсного пробоя диэлектриков, а также в ускорительной технике [4] Однако в изобретении, в отличие от известных способов, короткоимпульсные (с длительностью импульсов менее 10-7 с) сильные электромагнитные поля с E>107 В/м впервые используются для повышения степени обработки жидкости и жидкотекучих продуктов при сохранении или улучшении исходных качеств и для продления сроков хранения. Причем, при использовании возникает ряд новых эффективных механизмов инактивирующего действия на микроорганизмы, не имеющих побочных нежелательных воздействий. В отличие от ионизирующих излучений в изобретении воздействие осуществляется не за счет большой частоты электромагнитной волны, а за счет высокой напряженности электромагнитного поля.It should be noted the influence of the magnetic component of a strong pulsed electromagnetic field with a maximum electric field strength E> 10 7 V / m, which is being processed. Given that the maximum value of the magnetic field
where ε o is the dielectric constant (8.854 • 10 -12 F / m);
ε relative permittivity;
m o magnetic constant (4π • 10 -7 GN / m);
then H max > 10 7 (377 A / m),
Magnetic induction values B max > 0.03 T are fractions of a percent or a large value of the values of the induction of a pulsed magnetic field B in.ob. , which are used for inactivating treatment of microorganisms (B in.ob. = 5-50 T) by means of a magnetic field only. These magnetic field induction values B max > 0.03 T may not have an independent inactivating effect on microorganisms, however, they can have a beneficial magnetizing effect on the molecules of a liquid or a fluid product processed by electromagnetic pulses, since B max > 0.03 T significantly exceeds induction of the magnetic field of the earth. Such an action of the magnetic component of the field of processing electromagnetic pulses leads to an improvement in the initial qualities of the processed products, liquids, and a sharp increase in their chemical and biological activity. Thus, in the present invention, both components of a strong pulsed electromagnetic field, electric with E max > 10 7 V / m and magnetic with H max equal to, are effectively used for processing liquids and liquid products
Strong pulsed electromagnetic fields with E = 10 7 -10 9 V / m are used in dielectric physics to study the behavior of the latter in pre-breakdown fields and to study pre-breakdown phenomena and the phenomenon of pulse breakdown of dielectrics, as well as in accelerator technology [4] However, in contrast to the invention from known methods, short-pulse (with a pulse duration of less than 10 -7 s) strong electromagnetic fields with E> 10 7 V / m are first used to increase the degree of processing of liquids and fluid products while maintaining or improving the initial and to extend the shelf life. Moreover, when used, a number of new effective mechanisms of the inactivating effect on microorganisms that do not have unwanted side effects arise. Unlike ionizing radiation in the invention, the effect is not due to the high frequency of the electromagnetic wave, but due to the high intensity of the electromagnetic field.
Заявителям известны примеры использования для обработки жидкостей и жидкотекучих продуктов импульсов электромагнитного поля наносекундного и более коротких диапазонов длительности с амплитудами напряженности, превышающими характерные напряженности поля в клеточных мембранах. Applicants are aware of examples of using for processing liquids and liquid products electromagnetic field pulses of nanosecond and shorter duration ranges with intensity amplitudes exceeding the characteristic field intensities in cell membranes.
На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 вариант выполнения системы полеобразования, вид спереди -сечение; на фиг. 3 вариант выполнения системы полеобразования, вид сверху сечение по А-А фиг. 2. In FIG. 1 is a block diagram of a device for implementing the method; in FIG. 2 embodiment of the field formation system, front view-section; in FIG. 3 an embodiment of a field formation system, a top view of a section along AA of FIG. 2.
Осуществление способа производится при помощи устройства, содержащего источник I импульсов электромагнитного поля, систему 2 полеобразования, которая состоит по крайней мере из одной рабочей камеры, систему 3 измерения параметров обработки (напряженности поля, тока, напряжения, температуры), систему 4 подготовки обрабатываемых продуктов, подачи их в обрабатывающую систему 2 полеобразования и послеобработочного перемещения, систему 5 разлива, упаковки и хранения обработанных продуктов, систему 6 управления и контроля. Источник 2 может представлять собой низкоиндуктивный генератор высоковольтных электромагнитных импульсов на базе емкостных накопителей, другой тип высоковольтного генератора, а также высоковольтный генератор импульсного электромагнитного поля ВЧ или СВЧ. The implementation of the method is carried out using a device containing a source of I pulses of an electromagnetic field, a field formation system 2, which consists of at least one working chamber, a system 3 for measuring processing parameters (field strength, current, voltage, temperature), a system 4 for preparing processed products, submitting them to the processing system 2 field formation and post-processing movement, system 5 of the spill, packaging and storage of processed products, system 6 of management and control. Source 2 can be a low-inductance generator of high-voltage electromagnetic pulses based on capacitive storage, another type of high-voltage generator, as well as a high-voltage generator of a pulsed electromagnetic field of RF or microwave.
Система 2 полеобразования (фиг. 2 и 3) иллюстрирует прежде всего вариант обработки апериодическими импульсами и может иметь достаточно большую толщину (толщина минимальный размер рабочего объема камеры системы 2), существенно превышающую 1-2 см. Рабочая камера системы 2 полеобразования содержит изоляционный корпус 7, верхний электрод 8 с отверстием 9 для отвода обработанной жидкости, нижний электрод 10 с отверстием 11 для подвода необработанной жидкости, рабочий объем 12, заполненный обрабатываемой жидкостью. Стрелками указано направление протекания через систему 2 полеобразования обрабатываемой жидкости. The field formation system 2 (Fig. 2 and 3) primarily illustrates the aperiodic pulse processing variant and can have a sufficiently large thickness (thickness is the minimum size of the working volume of the system 2 chamber), significantly exceeding 1-2 cm. The working chamber of the field formation system 2 contains an insulating
Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.
Обрабатываемый продукт помещается в систему 4 подготовки, подачи и после обработочного его перемещения включается система 6, которая осуществляет включение всего устройства и управляет системой 4, где осуществляется подготовка (например предварительная дегазация, хотя это и не обязательный процесс) и подача жидкотекучего продукта в систему 2 полеобразования, в которой осуществляется затем обработка продукта. До начала обработки жидкость (жидкотекучий продукт) циркулирует по системе 4 через систему 2, не попадая в систему 5 разлива, упаковки и хранения. После включения устройства в целом включается при помощи системы 6 источник 1 импульсов электромагнитного поля. Высоковольтные импульсы от источника 1 попадают на систему 2 полеобразования, где происходит обработка предназначенных для этого жидкостей и жидкотекучих продуктов. Скорость подачи жидкости и частота следования импульсов в системе 2 полеобразования жестко увязаны между собой при помощи системы 6 управления и контроля и системы 3 измерения параметров обработки. По результатам измерений и контроля жидкость, прошедшая обработку в системе 2 полеобразования, либо при нормальной обработке, поступает в систему 5, где после разлива и, возможно, охлаждения хранится при весьма стерильных условиях в приемных контейнерах, цистернах, флягах, пакетах либо при недостаточной обработке возвращается на дополнительный сеанс обработки в систему 2. The processed product is placed in the preparation and supply system 4, and after processing its movement, the system 6 is turned on, which turns on the entire device and controls the system 4 where the preparation is carried out (for example, preliminary degassing, although this is not an obligatory process) and the flow of liquid product into the system 2 field formation, in which the product is then processed. Before processing, the liquid (fluid product) circulates through system 4 through system 2, without falling into spill, packaging and storage system 5. After turning on the device as a whole, the source 1 of the pulses of the electromagnetic field is turned on using system 6. High-voltage pulses from source 1 fall on the field-forming system 2, where the processing of liquids and fluid products intended for this occurs. The fluid flow rate and the pulse repetition rate in the field formation system 2 are rigidly interconnected using the control and monitoring system 6 and the processing parameter measurement system 3. According to the results of measurements and control, the fluid that was processed in the field-forming system 2, or during normal processing, enters the system 5, where, after spilling and, possibly, cooling, it is stored under very sterile conditions in receiving containers, tanks, flasks, bags or under insufficient processing returns to an additional processing session in system 2.
Обработку жидкостей ведут однородным электромагнитным полем при помощи системы 2 полеобразования, один из вариантов которой представлен на фиг. 2 и 3. Однородное поле позволяет проводить однородную обработку всего объема рабочей камеры в системе 2 полеобразования. На камеру системы 2 полеобразования подают высоковольтные электромагнитные импульсы U, причем на каждый элементарный объем жидкости, протекающий в камере, приходится по крайней мере один импульс при температуре выше пороговой, т.е. такой, при которой действие электрической составляющей поля эффективно. The liquids are treated with a uniform electromagnetic field using a field formation system 2, one of the variants of which is presented in FIG. 2 and 3. A uniform field allows homogeneous processing of the entire volume of the working chamber in the field formation system 2. At the camera of the field-forming system 2, high-voltage electromagnetic pulses U are supplied, and for each elementary volume of liquid flowing in the chamber, there is at least one pulse at a temperature above the threshold, i.e. such that the action of the electric component of the field is effective.
В предлагаемом изобретении импульсы электромагнитного поля, в котором ведется обработка жидкостей и жидкотекучих продуктов, могут быть одиночными или следовать с определенной частотой следования (повторение), которое может лежать в пределах от 0,01 Гц (при меньшей частоте следования импульсы считаются одиночными) до 1000 Гц и более. In the present invention, the pulses of the electromagnetic field in which the processing of liquids and liquid products is carried out can be single or follow with a certain repetition rate (repetition), which can lie in the range from 0.01 Hz (at a lower repetition rate, the pulses are considered single) to 1000 Hz and more.
Проведенные нами многочисленные эксперименты показали эффективность применения коротких электромагнитных импульсов с длительностью импульсов порядка 10-7 с и амплитудой порядка 107 В/м, в частности для обработки молока и природной воды. Достигнуты сроки хранения сырого молока, обработанного по способу, соответствующего предложенному в данном изобретении 14 дн при температуре 11oC без заметного ухудшения природных качеств. При этом непосредственно после обработки степень микробиологической обсемененности молока уменьшилась в 106 раз. С увеличением напряженности поля температурный порог эффективного полевого воздействия снижается.Our numerous experiments have shown the effectiveness of using short electromagnetic pulses with pulse durations of the order of 10 -7 s and an amplitude of the order of 10 7 V / m, in particular for the processing of milk and natural water. The shelf life of raw milk processed by the method corresponding to that proposed in this invention for 14 days at a temperature of 11 o C was achieved without a noticeable deterioration in natural qualities. Moreover, immediately after processing, the degree of microbiological contamination of milk decreased by 10 6 times. With increasing field strength, the temperature threshold of effective field exposure decreases.
Выполнение способа в соответствии с изобретением позволяет запустить ряд новых механизмов воздействия на жидкости и микроорганизмы, в них находящиеся, а именно позволяет резко увеличить долю электронной проводимости в жидкости, активировать молекулы жидкости, нарушить некоторые химические связи органических соединений, воздействовать непосредственно на систему управления живой клеткой, изменить кинетику биохимических реакций, изменить граничные условия на мембранах клеток и тем самым достичь увеличения степени обработки продуктов, сохранения или улучшения исходных качеств продуктов, уменьшения удельных энергозатрат при требуемой степени обработки, увеличения сроков хранения продуктов. The implementation of the method in accordance with the invention allows you to run a number of new mechanisms of action on the fluids and microorganisms that are in them, namely it allows you to drastically increase the proportion of electronic conductivity in the fluid, activate the fluid molecules, disrupt some chemical bonds of organic compounds, act directly on the living cell control system , change the kinetics of biochemical reactions, change the boundary conditions on the cell membranes and thereby achieve an increase in the degree of processing of the product , To maintain or improve the starting characteristics of products, reducing the specific energy at the desired degree of processing, increasing the shelf life of products.
Настоящее изобретение может быть использовано не только для обработки жидкостей, жидкотекучих продуктов, являющихся микробиологическими питательными средами, но и для обработки практически любых других жидкостей и жидкотекучих продуктов, в частности природных и сточных вод, вакцин, сывороток, растворенного в воде желатина и других. Предлагаемый в изобретении способ обработки позволяет сохранить или улучшить исходные качества продуктов, в том числе органолептические свойства, при увеличении срока хранения и уменьшении удельных энергозатрат, поскольку при данном способе обработки запускаются более эффективные механизмы обработки. Данный способ является экологически чистым, а с точки зрения энергопитания при его осуществлении требуется лишь разъем для электропитания, который в полевых условиях может запитываться от дизельной электростанции. Предлагаемый способ относится к энерго- и ресурсосберегающим технологиям, может найти применение у потребителей в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, в медицине, фармакологии. The present invention can be used not only for the treatment of liquids, liquid products, which are microbiological nutrient media, but also for the treatment of almost any other liquids and liquid products, in particular natural and waste water, vaccines, serums, gelatin dissolved in water and others. The processing method proposed in the invention allows preserving or improving the initial quality of products, including organoleptic properties, with an increase in shelf life and a decrease in specific energy consumption, since more efficient processing mechanisms are launched with this processing method. This method is environmentally friendly, and from the point of view of energy supply, its implementation requires only a power connector, which in the field can be powered from a diesel power station. The proposed method relates to energy and resource-saving technologies, can be used by consumers in various industries, agriculture, medicine, pharmacology.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA94086613 | 1994-08-09 | ||
| UA94086613A UA19400C2 (en) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | Method for working liquids and fluid products |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2085508C1 true RU2085508C1 (en) | 1997-07-27 |
| RU95112185A RU95112185A (en) | 1997-08-20 |
Family
ID=21689005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95112185/25A RU2085508C1 (en) | 1994-08-09 | 1995-07-13 | Method of treating liquids and free-running products |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2085508C1 (en) |
| UA (1) | UA19400C2 (en) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2155081C1 (en) * | 1999-11-25 | 2000-08-27 | Солодилов Александр Иванович | Method and device for treating substance in magnetic field |
| RU2193856C2 (en) * | 2000-10-24 | 2002-12-10 | Николай Иванович Бойко | Liquid and fluid products treating method and apparatus |
| RU2223921C2 (en) * | 2002-01-25 | 2004-02-20 | Кубанский государственный аграрный университет | Method of preparation of water for its use in heat exchange |
| RU2319237C1 (en) * | 2006-06-13 | 2008-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Radioactive solution treatment method and unit |
| RU2334553C1 (en) * | 2006-12-18 | 2008-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" | Method of non-thermal activation-deactivation of chemical agents and chemical reaction speed change |
| RU2410333C1 (en) * | 2009-05-14 | 2011-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Импульсные наукоемкие технологии" (ООО "НПП ИНТЕХ") | Method and device for electric pulse treatment of liquids and fluid products |
| RU2440769C1 (en) * | 2010-10-01 | 2012-01-27 | Геннадий Владимирович Родионов | Method for suppression of undesirable microorganisms in milk and milk products |
| RU2531914C1 (en) * | 2013-03-18 | 2014-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный аграрный университет-МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВПО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева) | Milking equipment sanitary treatment method |
| LT6481B (en) | 2016-02-22 | 2017-12-11 | Uab Melofarma | Water and water solution treatment with magnetic field device and treatment method |
| RU2658706C1 (en) * | 2017-09-04 | 2018-06-22 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулёва" Министерства обороны Российской Федерации | Method of stopping fermentation in food products |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2514593C2 (en) * | 2011-10-18 | 2014-04-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Объединение "Экология, Наука, Техника", Ооо "Нпо Энт" | Method of indoor air decontamination |
-
1994
- 1994-08-09 UA UA94086613A patent/UA19400C2/en unknown
-
1995
- 1995-07-13 RU RU95112185/25A patent/RU2085508C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Патент СССР N 676144, кл.A 23 L 3/32, 1979. 2. H.Hulsheger, I.Potel and E.-G.Niemann. Killing of Bacteria with Electris Pilses of High Field Strength. Radiation and Environmental Biophusics, 1981, 20, p.53 - 65. 3. Патент США N 4695472, кл.A 23 L 3/32, 1987. 4. Желтов К.А. и др. Пикосекундный сильноточный ускоритель электронов. ПТЭ.- 1990, N 1, с.37 - 41. 5. Абрамян Е.А. и др. Интенсивные электронные пучки. Физика, техника, применение. - М.: Энергоатомиздат, 1984, с.198 - 204. * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2155081C1 (en) * | 1999-11-25 | 2000-08-27 | Солодилов Александр Иванович | Method and device for treating substance in magnetic field |
| RU2193856C2 (en) * | 2000-10-24 | 2002-12-10 | Николай Иванович Бойко | Liquid and fluid products treating method and apparatus |
| RU2223921C2 (en) * | 2002-01-25 | 2004-02-20 | Кубанский государственный аграрный университет | Method of preparation of water for its use in heat exchange |
| RU2319237C1 (en) * | 2006-06-13 | 2008-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Radioactive solution treatment method and unit |
| RU2334553C1 (en) * | 2006-12-18 | 2008-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" | Method of non-thermal activation-deactivation of chemical agents and chemical reaction speed change |
| RU2410333C1 (en) * | 2009-05-14 | 2011-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Импульсные наукоемкие технологии" (ООО "НПП ИНТЕХ") | Method and device for electric pulse treatment of liquids and fluid products |
| RU2440769C1 (en) * | 2010-10-01 | 2012-01-27 | Геннадий Владимирович Родионов | Method for suppression of undesirable microorganisms in milk and milk products |
| RU2531914C1 (en) * | 2013-03-18 | 2014-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный аграрный университет-МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВПО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева) | Milking equipment sanitary treatment method |
| LT6481B (en) | 2016-02-22 | 2017-12-11 | Uab Melofarma | Water and water solution treatment with magnetic field device and treatment method |
| RU2658706C1 (en) * | 2017-09-04 | 2018-06-22 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулёва" Министерства обороны Российской Федерации | Method of stopping fermentation in food products |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| UA19400C2 (en) | 1997-12-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Misra et al. | Thermodynamics, transport phenomena, and electrochemistry of external field-assisted nonthermal food technologies | |
| RU2085508C1 (en) | Method of treating liquids and free-running products | |
| RU2275826C2 (en) | Method and apparatus for liquid sterilization | |
| Schoenbach et al. | Bacterial decontamination of liquids with pulsed electric fields | |
| Góngora-Nieto et al. | Food processing by pulsed electric fields: treatment delivery, inactivation level, and regulatory aspects | |
| Schoenbach et al. | Bioelectrics-new applications for pulsed power technology | |
| Wan et al. | Advances in innovative processing technologies for microbial inactivation and enhancement of food safety–pulsed electric field and low-temperature plasma | |
| US6746613B2 (en) | Pulsed electric field system for treatment of a fluid medium | |
| Barbosa-Cánovas et al. | Preservation of foods with pulsed electric fields | |
| Toepfl et al. | Overview of pulsed electric field processing for food | |
| Frey et al. | Inactivation of Pseudomonas putida by pulsed electric field treatment: a study on the correlation of treatment parameters and inactivation efficiency in the short-pulse range | |
| Sokovnin et al. | Properties of hens’ eggs after surface irradiation by nanosecond electron beam | |
| US20100297313A1 (en) | Method and device for sterilising a liquid | |
| Pataro et al. | Effect of electric and flow parameters on PEF treatment efficiency | |
| EP1162895A1 (en) | Method for treating products by high voltage pulses | |
| Martin et al. | Application of accelerated electron beam and microwave irradiation to biological waste treatment | |
| JPH0398565A (en) | Sterilization method for liquid foods | |
| Chakraborty et al. | Fundamentals of non-thermal processes for food preservation | |
| Katsuki et al. | Inactivation of Bucillus Stearothermophilus by pulsed electric field | |
| Sato et al. | Nonthermal killing effect of microwave irradiation | |
| Oziemblowski et al. | Pulsed electric fields (PEF) as an unconventional method of food preservation. | |
| Barbosa-Cánovas et al. | Other novel milk preservation technologies: ultrasound, irradiation, microwave, radio frequency, ohmic heating, ultraviolet light and bacteriocins | |
| RU2410333C1 (en) | Method and device for electric pulse treatment of liquids and fluid products | |
| RU2316989C2 (en) | Method for antimicrobial treatment of liquid and apparatus for performing the same | |
| Kajiwara et al. | Liquid sterilization using intense electrical pulses combined with thermal post-treatment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040714 |