用于流体的紫外线灭菌的系统和方法与流程

本公开涉及使用紫外线(uv)光辐照对水和其他流体进行灭菌处理的领域。更具体地，本公开涉及使用板式和框架式uv反应器对流体进行紫外线灭菌的系统和方法，该板式和框架式uv反应器使用受控的深度和表面积将流体暴露于紫外线辐射。

背景技术：

1、紫外线(uv)辐射已被用于灭菌目的达一段时间。一种被称为uvc的特殊高频段uv辐射在灭菌方面特别有效。多项研究已表明，当诸如细菌、病毒、霉菌、酵母和原生动物的微生物体暴露于光谱波长范围为100nm至280nm的深uvc辐射时，所述深uvc辐射会被dna、rna和蛋白质吸收。更具体地，是构成蛋白质的氨基酸中的一些氨基酸实际吸收了uv光。这可破坏微生物体的细胞膜，从而导致所述微生物体死亡。dna对uvc的吸收可导致胸腺嘧啶-胸腺嘧啶二聚化的产生和生物体的死亡。如果有足够多的链失活，则dna/rna复制过程会被中断，并且细胞无法复制。

2、uv辐照技术由于其优势，已在食品行业中用于消毒/灭菌过程应用达一段时间。它通常是优选的处理方法，因为在辐照处理的情况下，化学物质不会被引入到经处理的液体物质中。此外，辐照过程不会产生不利的副产物。

3、微生物灭菌的关键参数是uv剂量，所述uv剂量是微生物暴露于的uv辐射的量。剂量取决于uv辐射的强度和暴露的持续时间。许多生物学研究已经对消毒中最常见的目标微生物提出了广泛接受的典型uv剂量要求。例如，要实现枯草芽孢杆菌(b.subtillus)(atcc6633)的3个对数减少(99.9％)，需要60mj/cm2的剂量。

4、迄今为止，传统uv系统已由于不充分且不一致的uv暴露而效率低下。因此，需要提供充分且一致的uv定量投配(dosing)的uv灭菌系统和方法。

技术实现思路

1、在一个方面中，本公开描述了一种用于对流体流进行灭菌的反应器。所述反应器包括：框架结构，所述框架结构具有纵向尺寸；和多个uv板式反应器，所述多个uv板式反应器能够以沿所述框架结构的所述纵向尺寸延伸的串(series)的形式可移除地插入到所述框架结构中，所述多个uv板式反应器中的每个uv板式反应器均包括至少一个选定直径的通道，所述流体流被输送进入并且通过所述通道；以及具有选定辐射通量的至少一个紫外线光源，所述至少一个紫外线光源联接到所述多个通道中的一个或多个通道。

2、在另一方面中，本公开描述了一种用于对流体流进行灭菌的方法。所述方法包括将流体流输送通过反应器，所述反应器具有沿纵向尺寸布置的一串具有单个通道或多个通道的模块化uv板，每个uv板式反应器包括选定直径的单个通道或多个通道；以及随着所述流体流被输送通过所述uv板式反应器的所述多个通道，用选定辐射通量的紫外线辐射辐照所述流体流。所述多个通道的所述直径和所述紫外线光源的所述辐射通量被选择为向所述多个通道的受限制空间中的所述流体流提供精确剂量的紫外线辐射，以便实现所述流体流的灭菌。

3、在另一方面中，剂量和流的流动特性可被选择为优化流体流的灭菌。

4、从本发明的某些实施方案的以下描述以及附图和权利要求书可以理解这些和其他方面、特征和优点。

技术特征：

1.一种用于对流体流进行灭菌的紫外线(uv)反应器，所述紫外线(uv)反应器包括：

2.如权利要求1所述的反应器，其中至少一个通道的直径和所述紫外线光源的所述辐射通量被选择为向所述至少一个通道的受限制空间中的所述流体流提供选定剂量的紫外线辐射，以便获得所述流体流的灭菌。

3.如权利要求2所述的反应器，其中所述至少一个通道的所述直径在3mm与10mm之间。

4.如权利要求1所述的反应器，其中所述紫外线光源包括在uvc光谱范围内辐射的多个发光二极管(led)。

5.如权利要求4所述的反应器，其中所述多个板式反应器中的每个板式反应器均包括石英套筒和壳体，所述壳体将所述多个通道内的流体与辐照所述流体的所述多个led分隔开。

6.如权利要求1所述的反应器，其中冷却剂被输送通过所述反应器以冷却所述多个led。

7.如权利要求1所述的反应器，其中所述框架式反应器和板式反应器由不锈钢构成。

8.如权利要求1所述的反应器，其中所述多个板式反应器各自包括用于输送待灭菌流体的多个通道。

9.如权利要求1所述的反应器，其中所述多个板式反应器中的每个板式反应器均包括密封系统，所述密封系统针对待处理的流体流被调适用于将所述流体流限制在所述至少一个通道内。

10.如权利要求1所述的反应器，其中所述密封系统包括弹性体垫圈。

11.如权利要求1所述的反应器，其中所述密封系统包括激光焊缝。

12.一种用于对流体流进行灭菌的方法，所述方法包括：

13.如权利要求12所述的方法，其中使用在110nm至280nm的uvc光谱范围内辐射的多个发光二极管(led)执行所述辐照步骤。

14.如权利要求13所述的方法，所述方法进一步包括将所述多个led与输送的所述流体分隔开。

15.如权利要求14所述的方法，其中使用壳体和对uv辐射透明的石英晶体护套将所述多个led与输送的所述流体分隔开。

16.如权利要求12所述的方法，所述方法进一步包括使冷却剂循环以传递和消散来自所述板式反应器的热量。

17.如权利要求16所述的方法，其中使所述冷却剂沿着不同于待灭菌的流体流的路径以逆流方式循环。

18.如权利要求12所述的方法，其中将所述流体连续地输入并且输送通过所述反应器。

技术总结
一种用于对流体流进行灭菌的反应器，所述反应器包括：框架结构，所述框架结构具有纵向尺寸；和多个UV板式反应器，所述多个UV板式反应器能够以沿所述框架结构的所述纵向尺寸延伸的串的形式可移除地插入到所述框架结构中，所述多个UV板式反应器中的每个UV板式反应器均包括选定直径的单个通道或众多多个通道，所述流体流被输送到所述通道中；以及具有选定辐射通量的至少一个紫外线光源，所述至少一个紫外线光源联接到所述通道中的一个或多个通道。所述多个通道的所述直径和所述紫外线光源的所述辐射通量被选择为向所述多个通道的受限制空间中的所述流体流提供精确剂量的紫外线辐射，以便获得所述流体流的灭菌。

技术研发人员：M·J·迪杰罗尼莫
受保护的技术使用者：多佛布鲁克协会
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15