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"Perfectionnements à la stérilisation des liquides".
L'invention est relative à des perfectionnements à la conservation des liquides.
Les méthodes de conservation ordinaires telles que la pasteurisation, la stérilisation par la chaleur ou l'addition de substances chimiques ont un effet nuisible sur les jus de fruits ou autres liquides.On a proposé des procédés pour la stérilisation de liquides ayant pour but d'éviter tous chan- gements profonds dans la composition du liquide.Ainsi,il est connu,par exemple,de stériliser l'eau au moyen d'ions d'ar- gent libérés à partir d'argent métallique.Toutefois,ce pro- cédé ne réussit en règle générale qu'avec de l'eau filtrée claire.Il est difficile ou impossible de stériliser de cette manière un liquide contenant des corps colloYdaux tels qu'on en rencontre fréquemment dans les liquides d'origine animale ou végétale.
Conformément au procédé suivant la présente invention,
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le liquide à stériliser est amené à s'écouler pratiquement en l'absence d'air entre les surfaces très voisines de métaux différents au nombre de dux ou plus,dont un au moins dégageant des ions de métal et qui sont chauffés à au moins deux tempé- ratures différentes sensiblement inférieures à 100 C (de pré- férence non supérieures à 80 C) de façon que le liquide soit en contact avec les métaux pendant plusieurs minutes et soit ainsi soumis à des changements de température répétés et à un mélange soigneux,cependant qu'on ne laisse aucun courant élec- trique qui peut passer à travers le liquide,
dépasser 1 à 1 1/2 volts de façon à éviter une décomposition électrolytique.Il est désirable de faire couler le liquide en l'animant d'un mouvement circulatoire etd'un mouvement de translation et de permettre que sa vitesse d'écoulement soit modifiée par pas- sage occasionnel à travers de grands espaces.Ceci facilite un mélange convenable.Le liquide peut être amené à s'écouler dans un chemin hélicoïdal entre les surfaces de deux métaux différents.
Par régression "métaux diff érents", il faut entendre les métaux qui ont des potentiels électriques très différents, c'est-à-dire très éloignés les uns des autres dans la table d'affinité électrochimique. Ainsj,il doit y avoir au moins un métal de caractère électronégatif et un autre métal qui soit de caractère électropositif, comme métal électropositif on peut employer le nickel ou un autre métal électropositif ou un al- liage qui ne contaminera pas le liquide,tel que l'aluminium ou un métal analogue. Comme métal électronégatif on peut em- ployer l'argent,ou un autre métal ou alliage électronégatif qui ne contaminera pas le liquide,tel qu'un des métaux nobles.
L'argent agit à la fois comme métal électronégatif et comme métal éliminant des ions de métal et est préféré pour cette raison;on peut employer aussi des alliages d'argent,par exem-
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ple un alliage 8I. Aas iag.-es. ci"1'\I.t ,pam- uxwmpbe un "1;\\1.,.., @ d'argent et d'or.
Pour obtenir les meilleurs résultats possibles,il faut faire passer le liquide un certain nombre de fois entre les surfaces des métaux différents et un soigneux mélange du li- quide à traiter est produit par tout changement convenable de son mouvement.
Les conditions requises pour la réussite de la stérili- sation suivant l'invention sont par conséquent les suivantes: (l)L'emploi de basses températures agissant pendant peu de temps,c'est-à-dire inférieureaux températures de pasteu- risation connues.
(2)L'emploi simultané de deux températures différentes ou plus,différant l'une de l'autre d'environ 15 à 20 C. L'em- ploi de températures différentes de ce genre produit des changements vibratoires thermiques dans le liquide,qui in- fluencent défavorablement les cellules vivantes des micro- organismes qu'il s'agit de détruire.
(3)Ces différences de température sont appliquées au li- quide par l'intérmédiaire des surfaces de métaux différents, au nombre de deux ou plus,qui sont relativement proches l'a- ne de l'autre.
(4) Tout courant électrique qui paisse à travers le li- quide entre les surfaces métalliques doit être réglé de façon que la. différence de potentiel ne dépasse pas 1 1/2 volts, ce qui évike la décomposition électrolytique du liquide.La différence de température entre les deux surfaces métalli- ques augmente le courant électrique qui passe à travers le liquide en vertu des caractères électriques différents des métaux.Un courant électrique peut être fourni par une source extérieure.
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(5) Au moins un des métaux doit être tel qu'il libère libre- ment des ions de métal destructeurs de micro-organismes et ces ions de métal doivent être soigneusement distribués dans tout le liquide qui s'écoule entre les surfaces de métaux.
(6) L'opération doit être exécutée dans un espace exempt d'air avec un mouvement du liquide qui implique l'écoulement continu, 1:.- rotation et le changement de volume.
(7) Il est désirable de donner aux surfaces des métaux la for- me de conduits ou de parois de délimitation pour le liquide à traiter;par exemple,elles peuvent constituer des tubes en métal disposés l'un dans l'autre et séparés l'un de l'autre et de dimensions telles que le liquide vient en contact avec au moins 20 mètres de longueur de surface par minute.
(8) Les liquides riches en pulpe tels que le jus de tomate ou d'orange,qui contiennent généralement de l'air emprisonné, doivent être traités pour l'enlèvement de celui-ci,par des moyens convenables connus,avant le traitement.
(9)Les émulsions contenant de la graisse doivent être soigneu- @ement homogénéisés avant le traitement.
(10) Au lieu d'employer des différences de température pour la production de changements vibratoires thermiques,ceux-ci peu- vent être produits par des forces mécaniques obtenues par des 7ibrateurs qui produisent des vibrations de la même fréquence que celle que l'on obtiendrait en Employant,par exemple, de 1 ' eau chaude.
Une forme préférée d'appareil pour exécuter le traitement de jus de fruit ou analogue conformément à la présente inven- tion est illustrée par les dessins ci-annexés,parmi lesquels:
La figure 1 est une élévation de l'appareil stérilisa- teur et la figure 2 est une élévation latérale de la figure 1.
La figure 3 est une élévation à grande échelle de quel-
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ques uns des tubes stérilisateurs.
La figure 4 est une élévation en coupe de l'extrémité de droite d'une pairs de tubes à plus grande échelle,montrant la construction intérieure plus en détail.
La figure 5 est une vue de bout de la figure 4, et la fi- gure 6 est une élévation en coupe de l'extrémité de droite du tube le plus élevé.
Dans l'agencement représenté à la Figure l,il 7 a huit tuyaux 1 supportés près de leurs extrémités par des châssis
2 et connectés entre eux par des coudes 3.Des tuyaux addition- nels peuvent être ajoutés, de préférence par paires, si c'est nécessaire.
Ainsi qu'il est visible à la fige 4, chacun des tuyaux 1 présente une chemise extérieure 4 constituée,par exemple,d'acier de fer,de laiton ou d'aluminium,d'un tube intermédiaire 5 en nickel pur , et d'un tube intérieur 6 en argent.Le tube en nickel
5 est chauffé par de l'eau chaude qui passe à travers l'espace entre la chemise 4 et le tube 5,et le tuyau 6 est chauffé par .de l'eau chaude s'écoulant à travers lui à une température différente de celle du tuyau 5.Le liquide à stériliser est ame- né à s'écouler dans l'espace annulaire entre les tuyaux 5 et 6.
La largeur de cet espace annulaire est d'environ 3 à 5 mm et il y est monté une hélice isolante 7,qui sert à séparer les tubes 5 et 6 et qui contraint aussi le liquide à s'écouler suivant un trajet hélicoïdal.
Près de leurs extrémités adjacentes,les chemises extérieu- res 4 des tubes successifs 1 sont connectées par des tuyaux 8 et les espaces entre les tubes 5 et 6 sont connectés par des tuyaux 9.Des chapeaux 10 sont prévus pour connecter les inté- rieurs de tubes 6 adjacents.
Les tubes 9 ménagent de grands espaces qui servent à
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faciliter un soigneux mélange du liquide qui les traver- sent.
Pour serrer les chapeaux 10 il est prévu des étriers 11 munis d'écrous 12.Des rondelles ou des bagues en caout- cmouc 12-sort prévues pour assurer un joint hermétique autour des tubes 6 et/ou pour les supporter en les isolant.
Des bornes (non représentées)peuvent être fixées au tube 5 et/ou au tube 6 pour la connexion à une source de courant électrique,lequel est ainsi fourni aux tubes 5 et 6.
Ainsi qu'il est représenté à la figure 1,1'eau passée à travers le tube 6 et passée à travers l'espace entre les tubes 4 et 5 est chauffée dans des appareils chauffeurs indé- pendants 13 et 14.L'eau venant de l'appareil chauffeur 13 est envoyée par la pompe 15 dans la tubulure d'admission 16 et l'eau venant de l'appareil chauffeur 14 est envoyée par la pompe 17 dans la tubulure d'admission 18.La tubulure d'admission 16 est connectée à l'intérieur du tube 6.La tu- bulure d'admission 18 est connectée à l'espace entre les tu- bes 4 et 5.
L'eau entrant en 16 s'écoule à travers tous les tubes G et sort en 19 pour retourner à l'appareil chauffeur 13.
L'eau entrant en 18 s'écoule autour de tous les tubes 5 et sor en 20 pour retourner à l'appareil chauffeur 14.
En service,le., température de l'eau qui est passée à travers l'espace entre la ch@mise 4 et le tube 5 est de 45 à 60 C, tandis que la température de l'eau passée dans la mê- me direction par l'intérieur des tubes 6 est de 10 à 20 plus élevée.
Le jus de fruit ou autre liquide à traiter est envoyé dans l'espace annulaire entre les tuyaux 5 et 6,à travers la tubulure d'admission 21,par la pompe 22.Il est retiré en 23.
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Pendant son passage à travers le, stérilisateur, il est éon- traint de passer dans un chemin hélicoïdal grâce à la pré- sence de l'hélice 7. Ceci provoque une rotation dans le liquide , qui, quand il émerge de l'espace entre les tubes 4)et 5 d'une paire passe dans le tuyau 9 qui est un espace relativement grand.
Ici il subit un soigneux mélange avant de passer de nouveau dans l'espace annulaire entre les tubes 5 et 6 du tuyau immédiatement supérieur. Trois mouvements lui sont ainsi imprimés : un mouvement de translation à travers l'es- pace annulaire, un mouvement de rotation et un ralentisse- ment ou expansion dans les grands espaces 9.
7 L'héliceVassure un espacement correct des tubes 5 et 6, protège contre la déflexion irrégulière de ces tubes, empêche le contact électrique entre eux et assure un mouve- ment circulatoire du liquide.
Si on le désire, le dernier tuyau peut être employé pour refroidir le liquide ou servir d'échangeur de chaleur entre le liquide traité et du liquide frais à traiter. Le liquide à stériliser est amené à s'écouler sur environ 20 mètres de longueur de tuyau par minute.
On a constaté que les micro-organismes vivants et les spores contenus dans le liquide en traitement sont rendus inactifs ou sont détruits (tues) après environ 4 minutes de traitementdans l'appareil. Le liquide ainsi traité peut par conséquent être mis en bouteille et enfermé herméti- quement à l'état pratiquement stérile.
Le procédé et l'appareil suivant la présente invention peuvent être employés pour la stérilisation de liquides ou de semi-liquides potables de tous genres tels que jus de fruit , bière, lait, oeuf liquide et analogues et plus spé- cialement ceux contenant de la matièrecolloïdale.
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"Improvements to the sterilization of liquids".
The invention relates to improvements in the preservation of liquids.
Ordinary preservation methods such as pasteurization, heat sterilization or the addition of chemicals adversely affect fruit juices or other liquids. Processes for the sterilization of liquids have been proposed for the purpose of avoid any profound changes in the composition of the liquid. Thus, it is known, for example, to sterilize water by means of silver ions liberated from metallic silver. However, this process As a rule, only works with clear filtered water; it is difficult or impossible to sterilize in this way a liquid containing colloidal bodies such as are frequently encountered in liquids of animal or vegetable origin.
In accordance with the method according to the present invention,
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the liquid to be sterilized is caused to flow practically in the absence of air between the closely adjacent surfaces of different metals numbering two or more, at least one of which gives off metal ions and which are heated to at least two different temperatures substantially less than 100 C (preferably not more than 80 C) so that the liquid is in contact with the metals for several minutes and is thus subjected to repeated temperature changes and careful mixing, however that no electric current is left which can pass through the liquid,
exceed 1 to 1 1/2 volts so as to avoid electrolytic decomposition It is desirable to make the liquid flow by animating it with circulatory and translational movement and to allow its flow speed to be changed by passing occasionally through large spaces. This facilitates proper mixing. The liquid can be caused to flow in a helical path between the surfaces of two different metals.
By “diff erent metals” regression, it is necessary to understand metals which have very different electric potentials, that is to say very distant from each other in the electrochemical affinity table. Thus, there must be at least one metal of an electronegative character and another metal which is of an electropositive character, as an electropositive metal one can use nickel or another electropositive metal or an alloy which will not contaminate the liquid, such as aluminum or the like. As the electronegative metal one can use silver, or another electronegative metal or alloy which will not contaminate the liquid, such as one of the noble metals.
Silver acts both as an electronegative metal and as a metal ion scavenger and is preferred for this reason; silver alloys can also be employed, e.g.
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ple an 8I alloy. Aas iag.-es. ci "1 '\ I.t, pam- uxwmpbe un" 1; \\ 1., .., @ silver and gold.
To obtain the best possible results, the liquid must be passed a number of times between the surfaces of dissimilar metals, and careful mixing of the liquid to be treated is produced by any suitable change in its movement.
The conditions required for the success of the sterilization according to the invention are therefore as follows: (1) The use of low temperatures acting for a short time, that is to say lower than the known pasteurization temperatures. .
(2) The simultaneous use of two or more different temperatures, differing from each other by approximately 15 to 20 C. The use of such different temperatures produces thermal vibratory changes in the liquid, which have an unfavorable influence on the living cells of the microorganisms to be destroyed.
(3) These temperature differences are applied to the liquid through surfaces of different metals, two or more in number, which are relatively close to each other.
(4) Any electric current which passes through the liquid between the metal surfaces must be regulated so that the. potential difference does not exceed 1 1/2 volts, which avoids the electrolytic decomposition of the liquid.The temperature difference between the two metal surfaces increases the electric current which passes through the liquid by virtue of the different electrical characters of the metals .An electric current can be supplied by an external source.
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(5) At least one of the metals must be such that it freely releases metal ions which destroy microorganisms, and these metal ions must be carefully distributed throughout the liquid which flows between the surfaces of the metals.
(6) The operation should be performed in an air-free space with a movement of the liquid which involves continuous flow, 1: .- rotation and volume change.
(7) It is desirable to form the surfaces of the metals in the form of conduits or boundary walls for the liquid to be treated; for example, they may be metal tubes arranged one inside the other and separated. each other and of such dimensions that the liquid comes in contact with at least 20 meters of surface length per minute.
(8) Liquids rich in pulp such as tomato or orange juice, which usually contain trapped air, should be treated for removal of it, by suitable known means, before processing.
(9) Emulsions containing fat should be thoroughly homogenized before processing.
(10) Instead of employing temperature differences for the production of thermal vibratory changes, these can be produced by mechanical forces obtained by vibrators which produce vibrations of the same frequency as that which is occurring. would be obtained by using, for example, hot water.
A preferred form of apparatus for carrying out the processing of fruit juice or the like in accordance with the present invention is illustrated by the accompanying drawings, among which:
Figure 1 is an elevation of the sterilizer and Figure 2 is a side elevation of Figure 1.
Figure 3 is a full-scale elevation of some
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only one of the sterilizer tubes.
Fig. 4 is a sectional elevation of the right end of an enlarged pair of tubes, showing the interior construction in more detail.
Figure 5 is an end view of Figure 4, and Figure 6 is a sectional elevation of the right end of the uppermost tube.
In the arrangement shown in Figure 1, it 7 has eight pipes 1 supported near their ends by frames.
2 and connected together by elbows 3. Additional pipes can be added, preferably in pairs, if necessary.
As can be seen in figure 4, each of the pipes 1 has an outer jacket 4 made, for example, of iron steel, brass or aluminum, an intermediate tube 5 made of pure nickel, and of 'an inner tube 6 in silver.The nickel tube
5 is heated by hot water which passes through the space between the jacket 4 and the tube 5, and the pipe 6 is heated by hot water flowing through it to a temperature different from that The liquid to be sterilized is made to flow into the annular space between the pipes 5 and 6.
The width of this annular space is about 3 to 5 mm and there is mounted an insulating helix 7, which serves to separate the tubes 5 and 6 and which also forces the liquid to flow in a helical path.
Near their adjacent ends, the outer jackets 4 of successive tubes 1 are connected by pipes 8 and the spaces between the tubes 5 and 6 are connected by pipes 9. Caps 10 are provided to connect the interiors of the tubes. 6 adjacent tubes.
The tubes 9 leave large spaces which are used to
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facilitate careful mixing of the liquid passing through them.
To tighten the caps 10, stirrups 11 are provided with nuts 12. Washers or rubber rings 12-sort provided to provide a hermetic seal around the tubes 6 and / or to support them by insulating them.
Terminals (not shown) can be attached to tube 5 and / or tube 6 for connection to a source of electrical current, which is thus supplied to tubes 5 and 6.
As shown in Figure 1, the water passed through the tube 6 and passed through the space between the tubes 4 and 5 is heated in independent heating devices 13 and 14. of the heating apparatus 13 is sent by the pump 15 into the intake manifold 16 and the water coming from the heating apparatus 14 is sent by the pump 17 into the intake manifold 18. The intake manifold 16 is connected to the inside of the tube 6. The inlet tube 18 is connected to the space between the tubes 4 and 5.
The water entering at 16 flows through all the tubes G and exits at 19 to return to the heating apparatus 13.
The water entering at 18 flows around all the tubes 5 and exits at 20 to return to the heating apparatus 14.
In service, the temperature of the water which has passed through the space between ch @ mise 4 and tube 5 is 45 to 60 C, while the temperature of the water which has passed through the same direction through the interior of the tubes 6 is 10 to 20 higher.
The fruit juice or other liquid to be treated is sent into the annular space between the pipes 5 and 6, through the inlet pipe 21, by the pump 22. It is withdrawn at 23.
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During its passage through the sterilizer, it is constrained to pass in a helical path thanks to the presence of the propeller 7. This causes a rotation in the liquid, which, when it emerges from the space between tubes 4) and 5 of a pair pass through pipe 9 which is a relatively large space.
Here it undergoes a careful mixing before passing again in the annular space between the tubes 5 and 6 of the immediately higher pipe. Three movements are thus impressed on it: a translational movement through the annular space, a rotational movement and a slowing down or expansion in large spaces 9.
7 The propeller Ensures correct spacing of tubes 5 and 6, protects against irregular deflection of these tubes, prevents electrical contact between them and ensures circulatory movement of the liquid.
If desired, the latter pipe can be used to cool the liquid or act as a heat exchanger between the treated liquid and the fresh liquid to be treated. The liquid to be sterilized is caused to flow over approximately 20 meters of pipe length per minute.
It has been found that the living microorganisms and the spores contained in the liquid being treated are rendered inactive or are destroyed (killed) after about 4 minutes of treatment in the device. The liquid thus treated can therefore be bottled and sealed in a substantially sterile state.
The method and apparatus according to the present invention can be employed for the sterilization of drinkable liquids or semi-liquids of all kinds such as fruit juice, beer, milk, liquid egg and the like and more especially those containing liquid. colloidal material.