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Title:
DEVICE FOR THE ELECTROPORATION OF FOODS WITH PROTECTION AGAINST DEPOSITS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/149491
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device (1) for the treatment of media, in particular the electroporation of foods, comprising a treatment chamber (2) for receiving the medium to be treated and at least two electrodes (10) for generating an electrical field in the treatment chamber (2). So that the device guarantees a homogeneous electrical field and less contamination occurs, the device according to the invention also comprises at least one protective means (4) for protecting against deposits of the medium on a contact surface (5) of the device (1) coming into contact with the medium.

Inventors:
TOEPFL, Stefan (Strassburger Platz 3, Osnabrück, 49076, DE)
WITT, Julian (Augustenburger Str. 36, Osnabrück, 49078, DE)
SIEMER, Claudia (Grüner Weg 3, Bersenbrück, 49593, DE)
Application Number:
EP2019/050530
Publication Date:
August 08, 2019
Filing Date:
January 10, 2019
Export Citation:
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Assignee:
ELEA VERTRIEBS- UND VERMARKTUNGSGESELLSCHAFT MBH (Prof.-von-Klitzing-Str. 9, Quakenbrück, 49610, DE)
International Classes:
A23L3/26; A23B5/015; A23L2/50; A23L3/32; A61L2/00; A61L2/02
Domestic Patent References:
WO1983002215A11983-07-07
Foreign References:
EP2528460A12012-12-05
EP0457179A11991-11-21
US6093432A2000-07-25
US20030165608A12003-09-04
US5393541A1995-02-28
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
GRÜNECKER PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PARTG MBB (Leopoldstrasse 4, München, 80802, DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Vorrichtung (1 ) zur Behandlung von Medien, insbesondere zur Elektroporation von Lebens- mitteln, umfassend:

eine Behandlungskammer (2) zur Aufnahme des zu behandelnden Mediums;

- wenigstens zwei Elektroden (10) zur Erzeugung eines elektrischen Feldes in der

Behandlungskammer (2); und

wenigstens einen Freihalter (4) zum Schutz gegen Ablagerungen des Mediums an einer mit dem Medium in Berührung kommenden Kontaktfläche (5) der Vorrichtung (1 )· 2. Vorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei

Elektroden (10) mit einem Impulsgenerator (13) verbunden sind.

3. Vorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (10) parallel, koaxial, kollinear, konisch oder als Ringspalt angeordnet sind.

4. Vorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Elektrode (10) einen Wandabschnitt (14) der Behandlungskammer (2) ausbildet.

5. Vorrichtung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungskammer (2) eine Einlassöffnung (7) und eine davon beabstandete Auslassöff- nung (8) aufweist.

6. Vorrichtung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberflächenbeschichtung (15) auf der Kontaktfläche (5) den Freihalter (4) ausbildet.

7. Vorrichtung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Freihalter (4) ein Abstreifelement (21 , 22) zum Abschaben von Ablagerungen auf der Kon- taktfläche (5) umfasst.

8. Vorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstreifelement (21 , 22) an einer Elektrode (10) angeordnet ist.

9. Vorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Ab- streifelement (21 , 22) von einer Elektrode (10) bis zu einer anderen Elektrode (10) erstreckt.

10. Vorrichtung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstreifelement (21 , 22) relativ zur Kontaktfläche (5) beweglich ausgebildet ist.

1 1. Vorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstreifelement (21 , 22) drehstarr mit einer rotierbaren Welle (23) verbunden ist.

12. Vorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine der Elektroden (10) die rotierbare Welle (23) ausbildet. 13. Vorrichtung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, ferner umfassend einen Turbulent- mischer (16) zur Erzeugung einer turbulenten Durchmischung des Mediums in der Behand- lungskammer (2).

14. Vorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbulentmi- scher (16) einen statischen Mischer, Turbulatoren (17), einen Turbulenzgenerator und/oder bewegliche Bauteile aufweist.

15. Vorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstrei- felement (21 , 22) den Turbulentmischer (16) ausbildet.

Description:
Vorrichtung zur Elektroporation von Lebensmitteln mit einem Schutz gegen

Ablagerungen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Medien, insbesondere zur Elektroporation von Lebensmitteln, umfassend eine Behandlungskammer zur Aufnahme des zu behandelnden Mediums und wenigstens zwei Elektroden zur Erzeugung eines elektrischen Fel- des in der Behandlungskammer.

Es ist bekannt, Lebensmittel mit einem elektrischen Feld zu behandeln, um zum Beispiel die Haltbarkeit der Lebensmittel zu verbessern, indem die Zellmembranen schädlicher Mikroorganis- men durch das elektrische Feld perforiert und die Mikroorganismen dadurch abgetötet werden. Bei der Behandlung eines Lebensmittels mit einem elektrischen Feld kann es, insbesondere bei proteinhaltigen Produkten, die Eiweiß, Eigelb oder Molkeproteine enthalten, zu einer uner- wünschten Proteindenaturierung und dem sogenannten Fouling, bei welchem sich unerwünschte Rückstände bilden, kommen.

Die unerwünschten Rückstände verschmutzen die Behandlungsapparatur, verunreinigen nach- folgende Medien und beeinflussen den ordnungsgemäßen Gebrauch der Vorrichtung negativ, weil sie die Ausbildung des homogenen elektrischen Feldes stören.

Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zur Behand- lung von Medien, insbesondere zur Elektroporation von Lebensmitteln bereitzustellen, welche ein homogenes elektrisches Feld gewährleitstet und Verunreinigungen der Vorrichtung reduziert. Die eingangs genannte Vorrichtung löst diese Aufgabe durch wenigstens einen Freihalter zum Schutz gegen Ablagerungen des Mediums an einer mit dem Medium in Berührung kommenden Kontaktfläche der Vorrichtung.

Der Freihalter, eine Struktur bzw. ein Element, welches das Anhaften von Stoffen des Mediums präventiv unterdrückt und/oder bereits vorhandene Ablagerungen von der Kontaktfläche entfernt, sorgt dafür, dass sich keine unerwünschten Rückstände in der Vorrichtung, zum Beispiel in einem Teil der Behandlungskammer oder an Flächen der Elektroden absetzen, welche zu Verschmut- zungen führen oder die Homogenität des erzeugten elektrischen Feldes negativ beeinflussen könnten.

Die Erfindung kann mit den folgenden, jeweils für sich vorteilhaften und beliebig miteinander kom- binierbaren Weiterentwicklungen und vorteilhaften Ausgestaltungen weiter verbessert werden. Eine Elektroporation hat die reversible oder irreversible Permeabilisierung der Zellmembran zur Folge und kann beispielsweise zur Abtötung von Mikroorganismen in einem Lebensmittel einge- setzt werden. Die Elektroporation von Lebensmitteln kann besonders effektiv dadurch erreicht werden, dass die wenigstens zwei Elektroden mit einem Impulsgenerator verbunden sind. Dabei können verschiedene Elektrodenformen zur Anwendung kommen, beispielsweise Platten-, Ring- , Gitter-, Hohl- oder Durchflusselektroden. Als Impulsgenerator kann ein Hochspannungsimpuls- generator eingesetzt werden, beispielsweise ein Marx-Generator, der elektrische Felder in Form von kurzen Pulsen im Mikro- bis Millisekundenbereich einer hohen Spannung im Kilovoltbereich erzeugt. Die Elektroden können parallel, koaxial, kollinear, konisch oder als Ringspalt angeordnet sein. Dabei kann der Abstand zwischen den Elektroden, der Elektrodenabstand, sowohl feststehend als auch variabel sein. Bei Ringspaltelektroden ist eine Elektrode als Rohrstück und die andere Elektrode als Elektrodenplatte ausgebildet. Die Elektrodenplatte ist an einer Stirnseite der Rohr- elektrode, von dieser beabstandet angeordnet. Der Abstand zwischen Stirnseite der Ring- bzw. Rohrelektrode von der Elektrodenplatte entspricht dem Elektrodenabstand, der bei dieser Aus- führungsform einfach variabel einstellbar sein kann, indem man die beiden Elektroden zueinander verschieblich ausgestaltet. Auch bei einer konischen Elektrode, bei welcher sowohl die Innene- lektrode als auch die Außen ei ektrode beide konisch ausgebildet sind, kann ein variabler Elektro- denabstand erreicht werden, sofern die beiden konischen Elektroden entlang der Rotationsachse verschieblich zueinander angeordnet sind. Koaxiale und kollineare Elektrodenanordnungen wei- sen bevorzugt einen feststehenden Elektrodenabstand auf.

Gemäß einer Ausführungsform kann wenigstens eine Elektrode einen Wandabschnitt der Be- handlungskammer ausbilden. Beispielsweise können zwei Plattenelektroden sich gegenüberlie- gende Wände der Behandlungskammer ausbilden. Es ist auch möglich, eine Ring- bzw. Rohr- elektrode als seitliche Begrenzung und somit Wandabschnitt der Behandlungskammer vorzuse- hen.

Um eine kontinuierliche Behandlung des Mediums zu gewährleisten, kann die Behandlungskam- mer eine Einlassöffnung und eine davon beabstandete Auslassöffnung aufweisen. Die Kammer kann beispielsweise eine Durchflusskammer darstellen, in welche kontinuierlich Medium einge- führt und eine entsprechende Menge des Mediums an anderer Stelle wieder ausgeführt wird. Mögliche Ausgestaltungen sind beispielsweise eine Behandlungskammer, die von einem Rohr bzw. einem Rohrleitungsabschnitt ausgebildet ist, was insbesondere für die Behandlung von fließfähigen Medien vorteilhaft und auf einfache Weise umsetzbar ist. Ein„Freihalter“ in Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Element bzw. Bauteil der Vorrichtung, welches Ablagerungen des Mediums an einer mit dem Medium in Berührung kommenden Kon- taktoberfläche der Vorrichtung, beispielsweise einem Teil der Behandlungskammer oder einer Elektrodenoberfläche, präventiv unterdrückt, das heißt die Ablagerungen von vornehinein unter- bindet, und/oder bereits vorhandene Ablagerungen nachträglich wieder entfernt.

Gemäß einer Ausführungsform kann eine Oberflächenbeschichtung auf der Kontaktoberfläche den Freihalter ausbilden. Die Oberflächenbeschichtung ist dabei an die entsprechende Kontakt- fläche der Vorrichtung, auf welcher sie aufgebracht ist, anzupassen. Wird die Oberflächenbe- schichtung auf einem Teil einer Elektrode aufgebracht, so ist diese Beschichtung elektrisch lei- tend auszugestalten, um die Ausbildung des elektrischen Feldes nicht zu beeinflussen. Ist die Oberflächenbeschichtung auf einer elektrisch isolierenden Kontaktfläche ausgebildet, so ist die Oberflächenbeschichtung ebenfalls elektrisch isolierend auszugestalten. Die Oberflächenbe- schichtung kann eine Antihaftbeschichtung sein, bzw. anti-adhäsive Eigenschaften aufweisen. Um Ablagerungen von denaturierten Proteinen zu unterbinden, kann die Oberflächenbeschich- tung vorzugsweise aus einem hydrophoben Material bestehen. Hydrophobe Materialien reduzie- ren Adhäsion denaturierter Lebensmittelkomponenten und unterdrücken präventiv die Ausbil- dung einer Ablagerung dieser unerwünschten Abbauprodukte. Hydrophobe Oberflächenbe- schichtung sind solche, die wasserabweisend sind, an denen Wasser also abperlt. Hydrophobe Oberflächen weisen einen Wasserkontaktwinkel von über 90° auf, wobei der Kontaktwinkel bei- spielsweise mit einem Kontaktwinkel-Goniometer gemessen werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Freihalter ein Abstreifelement zum Abschaben von Ablagerungen auf der Kontaktoberfläche umfassen. Mittels eines solchen Abstreifelements kön- nen bereits entstandene Ablagerungen von der Kontaktoberfläche nachträglich wieder entfernt werden. Der Abstreifer sollte eine ausreichende Festigkeit aufweisen, um die Ablagerungen ent- fernen zu können, gleichzeitig aber nicht so hart sein, dass er die Kontaktfläche, mit welcher er in Berührung kommt, dabei beschädigt. Das Abstreifelement kann beispielsweise aus Gummi oder einem Kunststoff mit entsprechenden Eigenschaften gefertigt sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Abstreifelement auf einer Elektrode angeord- net sein, was insofern vorteilhaft ist, als die Oberfläche von Elektroden, welche mit dem Medium in Kontakt kommen, besonders anfällig für Ablagerungen sind, und man das Abstreifelement so- mit in unmittelbarer Nähe zu der Kontaktfläche platzieren kann. Der Abstreifer kann sich von einer Elektrode bis zu der entsprechenden anderen Elektrode erstrecken und somit den kompletten Raum, entlang welchem die Feldlinien des angelegten elektrischen Feldes verlaufen, überbrü- cken und abdecken. Das Abstreifelement kann relativ zur Kontaktoberfläche beweglich ausgebildet sein, was insofern vorteilhaft ist, als man dadurch die Abschabbewegung des Abstreifelements entlang der Kontakt- fläche bewerkstelligt. Gleichzeitig kann das Abstreifelement ein bewegliches Mischwerkzeug zum Durchmischen des Mediums ausbilden, was zu einem besonders gleichmäßigen Energieeintrag in das Medium führt.

Das Abstreifelement kann drehstarr mit einer rotierenden Welle verbunden sein. Die rotierbare Welle kann in der Behandlungskammer angeordnet sein und beispielsweise aus einem isolieren- den Material gebildet sein, also ein Isolator sein. Die Welle kann auch von einer rotierbaren Elekt rode ausgebildet werden. Neben einer zentral in der Behandlungskammer liegenden rotierbaren Welle, kann auch eine rotierbare Außenwelle, beispielsweise eine Hohlwelle, die eine Rohrleitung bzw. einen Rohrleitungsabschnitt ausgebildet, drehstarr mit dem Abstreifelement verbunden sein. Selbstverständlich ist auch die Kombination einer sowohl rotierbaren Innenwelle als auch rotier- baren äußeren Hohlwelle denkbar.

Wie bereits erwähnt kann eine der Elektroden die rotierbare Welle ausbilden. So sind Ausgestal- tungen möglich, bei denen eine der Elektroden relativ zu einer anderen, feststehenden Elektrode rotierbar ausgebildet ist. An wenigstens einer der beiden Elektroden kann das Abstreifelement angeordnet sein, welches sich dann relativ zu der anderen Elektrode bewegt, sei es dass es mit der rotierbaren Elektrode an der feststehenden Elektrode oder dass die rotierende Elektrode an dem feststehenden Abstreifelement entlanggeführt wird. Möglich sind auch Ausgestaltungen mit zwei Abstreifelementen, von denen eines an der feststehenden und das andere an der rotierende Elektrode angeordnet ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner einen Turbulentmischer zur Erzeugung einer turbulenten Durchmischung des Mediums in der Behand- lungskammer aufweisen. Ein solcher Turbulentmischer erzeugt in der Behandlungskammer eine turbulente Strömung, was zu einer besonders guten Durchmischung führt. Turbulenz vermeidet, dass es an der Grenzfläche zwischen Vorrichtung und Medium zu einer Überbehandlung und zu unerwünschten Abbauprodukten des behandelten Mediums aufgrund einer geringeren Fließge- schwindigkeit, wie sie bei einer laminaren Strömung auftritt, kommt. Ein turbulentes Strömungs- profil ist somit vorteilhaft, weil es die Grenzschichtdicke verringert, was die Ablagerungen von potenziell an einer Oberfläche anhaftenden Materials minimiert. Ein Turbulentmischer stellt somit eine weitere mögliche Ausführungsform eines Freihalters im Sinner der vorliegenden Erfindung dar. Der Turbulentmischer kann einen statischen Mischer, Turbulatoren, einen Turbulenzgenerator und/oder bewegliche Bauteile umfassen. Turbulenz kann passiv durch spezielle Formgebungen bewirkt werden, etwa bei statischen Mischern oder durch Turbulatoren bzw. Turbulatorstrukturen. Statische Mischer, auch Statikmischer genannt, sind Vorrichtungen zum Mischen von Fluiden, die über keine beweglichen Elemente, sondern strömungsbeeinflussende Elemente verfügen. Die strömungsbeeinflussenden Elemente teilen den Stoffstrom, verdrehen die Strömen und füh- ren sie wieder zusammen. Diese Elemente können schrauben-, lamellen- oder auch gitterförmig sein. Unter einem Turbulator oder einer Turbulatorstruktur ist eine Oberflächenstörung zu verste- hen, welche eine laminare Grenzschichtströmung verwirbelt und in eine turbulente Strömung überführt. Beispiele von Turbulatorstrukturen sind Dimples genannte kleine Vertiefungen auf ei- ner Oberfläche, wie sich beispielsweise bei Golfbällen finden, oder quer zur Strömungsrichtung verlaufende Schienen oder kleine vertikale Bleche oder Bohrungen, wie sie sich beispielsweise auf Querrudern von Segelflugzeugen oder bei Windkraftanlagen finden lassen. Ein passiver Tur- bulenzmischer kann auf dem Freihalter angeordnet sein. So kann zum Beispiel eine Oberflächen- beschichtung, die einen Freihalter ausbildet, mit Turbulatoren versehen sein.

Neben solch passiven Turbulentmischern wie statischen Mischern oder Turbulatoren sind auch aktive Turbulentmischer, beispielsweise Turbulenzgeneratoren und/oder bewegliche Bauteile möglich. Zum Beispiel kann ein Ultraschallerzeuger oder ein Vibrator, der bestimmte Bereiche der Vorrichtung in Vibrationen versetzt als Turbulenzgenerator vorgesehen sein. In einer weiteren Ausführungsform kann eine Gaseinströmvorrichtung als Turbulentmischer vor- gesehen sein, durch welche ein gasförmiges Medium über die Kontaktfläche in die Behandlungs- kammer eingebracht wird. Beispielsweise können Reihen feiner Bohrungen an der Kontaktfläche vorgesehen sein, durch welche Luft quer zur Strömungsrichtung eingeblasen werden kann.

Bewegliche Teile können beispielsweise bewegliche Mischwerkzeuge, wie Schaufel-, Turbinen- oder Schneckenmischer, oder auch bewegbare Behälter, beispielsweise Trommelmischer oder Konusmischer sein.

In einer Ausführungsform bildet der Freihalter ein Element des Turbulentmischers aus. Beispiels- weise kann ein relativ zur Kontaktfläche beweglich ausgebildetes Abstreifelement ein Mischwerk- zeug eines Turbulentmischers sein, ebenso wie beispielsweise eine rotierbare Hohlwelle als Au- ßenelektrode oder eine in der Behandlungskammer liegende rotierbare Innenelektrode. Im Folgenden wir die Erfindung anhand vorteilhafter Ausgestaltungen mit Bezug auf die Zeich- nungen und nachfolgenden Versuchsbeispiele beispielhaft näher erläutert. Die dabei dargestell- ten vorteilhaften Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen sind jeweils voneinander unabhängig und können beliebig miteinander kombiniert werden, je nachdem, wie es im Anwendungsfall not- wendig ist.

Es zeigen:

Fig. 1 eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Behan- deln von Medien, insbesondere zur Elektroporation von Lebensmitteln in einer sche- matischen Darstellung im Längsschnitt; Fig. 2 eine beispielhafte weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im

Längsschnitt (links) sowie im Querschnitt (rechts);

Fig. 3 eine beispielhafte weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im

Längsschnitt (links) sowie im Querschnitt (rechts);

Fig. 4 eine beispielhafte weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im

Längsschnitt (links) sowie im Querschnitt (rechts); und

Fig. 5 eine schematisch Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen

Vorrichtung im Längsschnitt.

Eine Vorrichtung 1 zur Behandlung von Medien, insbesondere zur Elektroporation von Lebens- mitteln in einer ersten Ausführungsform ist beispielhaft in Fig. 1 gezeigt. Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung 1 umfasst eine Behandlungskammer 2 zur Aufnahme des zu behandelnden Mediums, wenigstens zwei Elektroden 10 zur Erzeugung eines elektrischen Fel- des in der Behandlungskammer 2, und wenigstens einen Freihalter 4 zum Schutz gegen Ablage- rungen des Mediums an einer mit dem Medium in Kontakt kommenden Kontaktfläche 5 der Vor- richtung 1. Die Behandlungskammer 2 begrenzt einen Behandlungsraum 6, der über eine Einlassöffnung 7 und eine Auslassöffnung 8 zugänglich ist. Die Einlassöffnung 6 ist an einer Seite der Behand- Iungskammer 2 angeordnet und die Auslassöffnung 8 ist von der Einlassöffnung 7 beabstandet und an der davon gegenüberliegenden Seite der Behandlungskammer 2 angeordnet. Die Be- handlungskammer 2 ist in der gezeigten Ausführungsform als Durchflusskammer 9 ausgebildet und zur kontinuierlichen Behandlung von Medium mit einem elektrischen Feld im Behandlungs- raum 6 konzipiert. In Fig. 1 signalisieren die Pfeile im Bereich der Einlassöffnung 7 und Auslass- Öffnung 8 die Fließrichtung des Mediums durch die Kammer 9.

In der gezeigten Ausführungsform sind zwei Elektroden 10 über Energieleitungen 1 1 mit einer Spannungsquelle 12, in der gezeigten Ausführungsform einem Impulsgenerator 13 verbunden. Die beiden Elektroden bilden einen Kondensator 3 zur Ausbildung eines elektrischen Feld in der Behandlungskammer 6. In der gezeigten Ausführungsform sind die beiden Elektroden 10 aus Elektrodenplatten gebildet, die parallel zueinander angeordnet sind und auf diese Weise parallele Wandungen der Behandlungskammer 2 bilden, welche den Behandlungsraum 6 an sich gegen- überliegenden Seiten begrenzen. Die Elektroden 10 bilden in der gezeigten Ausführungsform somit einen Wandabschnitt 14 der Behandlungskammer 2 aus.

Bei einer derartigen Elektrodenanordnung kann ein homogenes elektrisches Feld zur gleichmä- ßigen Medienbehandlung erzeugt werden. Als Impulsgenerator 13 kann beispielsweise ein Hoch- spannungsimpulsgenerator, wie ein Marx-Generator eingesetzt werden, mit dem elektrische Im- pulse einer hohen Spannung im Kilovoltbereich und einer kurzen Dauer im Mikro- bis Millisekun denbereich generiert werden können.

Die in den Behandlungsraum 6 der Behandlungskammer 2 weisenden Flächen der Vorrichtung 1 kommen mit dem zu behandelnden Medium 1 in Berührung und bilden somit Kontaktflächen 5 aus. Bei der Erzeugung eines elektrischen Feldes in der Behandlungskammer 2 und der entspre- chenden Behandlung des Mediums kann es zu einer Denaturierung, beispielsweise von Protei- nen eines Lebensmittels kommen, welche sich an einer Kontaktfläche ablagem können. Derartige Ablagerungen sind unerwünscht, da sie die Vorrichtung 1 verschmutzen und die angestrebte Ho- mogenität des erzeugten elektrischen Feldes negativ beeinflussen.

Die vorliegende Erfindung sieht daher einen Freihalter 4 zum Schutz gegen Ablagerungen des Mediums vor, der an einer Kontaktfläche 5 angeordnet ist.

In der Ausführungsform der Fig. 1 bildet eine Oberflächenbeschichtung 15 auf der Kontaktober- fläche 5 den Freihalter 4 aus. Die Oberflächenbeschichtung 15 kann als Anti-Haft-Beschichtung für die potenziell unerwünschten Ablagerungen ausgebildet sein. Bei der Behandlung von Le- bensmitteln kann die Adhäsion von Ablagerungen, insbesondere in Form degradierter Proteine, vermieden werden, indem die Oberflächenbeschichtung 15 hydrophob ist, weil die meisten uner- wünschten Abbauprodukte von einer hydrophoben Oberfläche abgestoßen werden. So kann auf einfache Weise ein präventiver, vorbeugender Schutz zur Unterdrückung von Ablagerungen an der Kontaktfläche 5 erreicht werden.

Die Vorrichtung 1 in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform weist ferner einen Turbulentmischer 16 zur Erzeugungen einer turbulenten Durchmischung des Mediums in der Behandlungskammer 2 auf. Der Turbulentmischer 16 stellt einen weiteren Freihalter 4 dar. Er verringert die Dicke der

Grenzschicht zwischen Kontaktfläche 5 bzw. Oberflächenbeschichtung 15 und dem in der Be- handlungskammer2 befindlichen Medium. Dadurch steigt die Fließgeschwindigkeit des Mediums entlang der Kontaktfläche 5, was die Gefahr von Ablagerungen reduziert und bereits vorhande- nen Ablagerung von der Kontaktfläche 5 abspülen kann. Aufgrund der vom Turbulentmischer 16 erzeugten turbulenten Strömung herrscht eine nahezu konstante Fließgeschwindigkeit des Me- diums im gesamten Behandlungsraum 6 vor. Dies fördert eine homogene Durchmischung des Mediums und ermöglicht einen gleichmäßigen Energieeintrag ohne unerwünschte Energiespit- zen in bestimmten Bereichen der Behandlungskammer 2, wo das Medium langsamer fließt und dadurch länger behandelt wird. Der Turbulentmischer 16 der Fig. 1 ist ein passiver Mischer ohne bewegliche Teile. In der gezeig- ten Ausführungsform umfasst der Turbulentmischer 16 Turbulatoren 17 in Form von sogenannten Dimples 18, welche zu einem Abriss eines laminaren Strömungsprofils an der Kontaktfläche 5 und zu Verwirbelungen und somit Turbulenzen führen.

Eine alternative Ausgestaltung eines passiven Turbulentmischers wäre beispielsweise ein soge- nannter statischer Mischer, den man im Behandlungsraum 6 anordnen könnte.

Auch ein Turbulenzgenerator, beispielsweise ein Ultraschallerzeuger oder in Vibrator (nicht ge- zeigt) oder ein Turbulentmischer mit beweglichen Teilen, worauf nachfolgend eingegangen wer- den wird, können zur Erzeugung einer turbulenten Durchmischung in der Behandlungskammer 2 eingesetzt werden. In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gezeigt. In Fig. 2 sowie in allen nachfolgenden Figuren werden für Elemente, deren Funktion und/oder Aufbau ähnlich zu Elementen einer der vorherigen Ausführungsformen ist, die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Die Behandlungskammer 2 der weiteren Ausführungsform aus Fig. 2 ist ebenfalls als Durchfluss- kammer 9 mit einer Einlassöffnung 7 und einer Auslassöffnung 8 ausgebildet. Im Unterschied zur Behandlungskammer2 der Fig. 1 ist die Behandlungskammer2 der Fig. 2 mit einem ringförmigen Behandlungsraum 6 versehen. Die Elektroden 10 der Ausführungsform aus Fig. 2 umfassen eine Außenelektrode 19 sowie eine Innenelektrode 20, die koaxial zueinander angeordnet sind und zwischen denen sich ein ringförmiger Behandlungsraum 6 erstreckt. Sowohl die Innenelektrode 20 als auch die Außenelektrode 19 bilden mit ihren in den Behandlungsraum 6 gerichteten Zylin derflächen Wandabschnitte 14 der Behandlungskammer 2 aus. Die Außenelektrode 19 ist als Elektrodenrohr ausgebildet. Die Innenelektrode 20 kann sowohl als Rohrelektrode als auch als Stabelektrode ausgebildet sein, wobei die Längsachsen L der beiden rotationssymmetrischen Elektroden 19, 20 übereinstimmen, so dass diese koaxial angeordnet sind.

Zwischen den Elektroden 10 der Ausführungsform aus Fig. 1 wie auch bei den Elektroden 10 der Ausführungsform der Fig. 2 besteht ein gleichbleibender, feststehender Elektrodenabstand, was zur Erzeugung eines homogenen elektrischen Feldes beiträgt.

In der Ausführungsform der Fig. 2 wird die Behandlungskammer 2 von Rohrleitungsabschnitten der rohr- bzw. stabförmigen Elektroden 10 ausgebildet, wobei die Einlassöffnung 7 an der einen Seite des Rohrleitungsabschnittes und die Auslassöffnung 8 an der gegenüberliegenden Stirn- seite des Rohrleitungsabschnittes angeordnet ist. So kann das Medium kontinuierlich durch den im Rohrleitungsabschnitt befindlichen Behandlungsraum 6 fließen (die Fließrichtung des Medi- ums im Bereich der Einlassöffnung 7 und Auslassöffnung 8 ist durch Pfeile in Fig. 2 angedeutet).

Im Unterschied zur Ausführungsform der Fig. 1 weist die Vorrichtung 1 der Ausführungsform ge- mäß Fig. 2 als Freihalter 4 ein Abstreifelement 21 zum Abschaben von Ablagerungen auf der Kontaktoberfläche 5 auf. Das Abstreifelement 21 kann beispielsweise aus Gummi oder einem Kunststoff mit isolierenden Eigenschaften, der hinsichtlich Härte und Elastizität Gummi entspricht, bestehen.

In der Ausführungsform der Fig. 2 ist das Abstreifelement 21 auf einer Elektrode 10, nämlich der Außenelektrode 19 angeordnet. Beispielhaft ist das Abstreifelement 21 an der Kontaktfläche 5 der Außenelektrode 19 befestigt und erstreckt sich von der Außenelektrode 19 bis zur Innene- lektrode 20 des Kondensators 3.

Das Abstreifelement 21 kann lamellenförmig ausgeformt sein und sich erstreckt parallel zur Längsachse L der rohrförmigen Durchflusskammer 9.

In der Ausführungsform der Fig. 2 ist ein weiteres Abstreifelement 22 vorgesehen, welches sym- metrisch hinsichtlich der Längsachse L der Vorrichtung 1 angeordnet und somit ebenfalls an der Kontaktfläche 5 der Außenelektrode 19 angebracht ist. Bei der Fig. 2 ist die Innenelektrode 20 feststehend, wohingegen die Außenelektrode 19 rotierbar ausgebildet ist. Die Außenelektrode 19 bildet somit eine rotierbare Welle 23 aus, wie durch den Pfeil auf der rechten Seite der Fig. 2 angedeutet ist. Der rechte Teil der Fig. 2 entspricht dem Querschnitt entlang der Schnittline A-A des linken Teils der Fig. 2. Da die Abstreifelemente 21 , 22 drehstarr mit der rotierbaren Welle 23 verbunden sind, rotieren die Abstreifelemente 21 , 22 folglich bei Rotation der Welle 23 mit und streifen dabei entlang der Kontaktfläche 5 der Innenelektrode 20. Ablagerungen, die sich an dieser Kontaktfläche 5 abge- setzt haben, werden von den Abstreifelementen 21 , 22 abgeschabt und entfernt, weil die Abstrei- felement 21 , 22 relativ zur Kontaktfläche 5 der Innenelektrode 20 beweglich ausgebildet sind. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass durch die beweglichen Abstreifelemente 21 , 22 ein bewegliches Mischwerkzeug ausbilden, welches das Medium im Behandlungsraum 6 durchmischt. Bei ausreichender Rotationsgeschwindigkeit kann diese Mischwerkzeug eine tur- bulente Durchmischung des Mediums im Behandlungsraum 6 erzielen, so dass das Abstreifele- ment 21 , 22 einen T urbulentmischer 16 ausbilden kann. Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 , bei der die Elektroden 5 kollinear zueinander angeordnet sind, ist in Fig. 3 gezeigt.

Der Aufbau der Behandlungskammer 2 als rohrförmige Durchflusskammer 9 entspricht im We- sentlichen dem Aufbau der Fig. 2. Nachfolgend wird auf die Unterschiede der Fig. 3 zur Ausfüh- rungsform der Fig. 2 näher eingegangen. Die Elektroden 10 bei der Ausführungsform der Fig. 3 sind kollinear angeordnet. Es sind zwei ring- bzw. rohrförmige Außenelektroden 19, 19‘ entlang der Längsachse L der Vorrichtung 1 von- einander beabstandet angeordnet, mit einem dazwischen liegenden, ebenfalls rohrförmigen Iso- lator 24. Die Außenelektroden 19, 19‘ und der Isolator 24 weisen alle den gleichen Durchmesser auf. Anstelle einer Innenelektrode 20 ist bei der Ausführungsform der Fig. 3 ein Innenisolator 25 vorgesehen, der stab- oder rohrförmig ausgebildet sein kann und koaxial mit der Einheit aus Au- ßenelektroden 19, 19‘ und Isolatorring 24 angeordnet ist.

Im Unterschied zur Ausführungsform der Fig. 2 sind die Abstreifelemente 21 , 22 bei der Ausfüh- rungsform der Fig. 3 drehstarr mit dem Innenisolator 25 verbunden, wobei der Innenisolator 25 als rotierbare Welle 23 ausgebildet ist, so dass sich die Abstreifelemente 21 , 22 zusammen mit dem Innenisolator 25 drehen, wie durch die Pfeile in der rechten Seite der Fig. 3 angedeutet ist. Die Außenelektroden 19, 19‘ und der Isolator 24 sind bei der Ausführungsform der Fig. 3 festste- hend, so dass die Abstreifelemente 21 , 22 relativ zur Kontaktfläche 5 der Außenelektroden 10 bzw. des Isolators 24 bewegt und Ablagerungen an dieser Kontaktfläche 5 abgeschabt werden.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 schematisch dargestellt. Die Elektroden 10 dieser Ausführungsform sind konisch angeordnet.

Wie bei der Ausführungsform der Fig. 2, weist auch die Ausführungsform der Fig. 4 eine Au- ßenelektrode 19 und eine Innenelektrode 20 auf. Die Außenelektrode 19 ist trichterförmig als hohler Konus ausgestaltet. Die Innenelektrode 20 ist kegelförmig, wobei die Rotationsachsen der konischen Außenelektrode 19 und der kegelförmigen Innenelektrode 20 zusammenfallen und so- mit einen konischen Behandlungsraum 6 der Behandlungskammer 2 zwischen sich ausbilden.

Wie durch den doppelseitigen Pfeil auf der linken Seite der Fig. 4 angedeutet ist, können die Außenelektrode 19 und die Innenelektrode 20 entlang der Längsachse L relativ zueinander ver- schiebbar angeordnet sein, so dass man einen variablen Elektrodenabstand und eine variable Größe des Behandlungsraums 16 bei der Ausführungsform der Fig. 3 realisieren kann. Bei der Ausführungsform der Fig. 4 ist, wie bereits bei den vorherigen Ausführungsformen der Fig. 2 und 3, eine der Elektroden, nämlich die Außenelektrode 19, feststehend, wohingegen die andere Elektrode, in Fig. 4 die Innenelektrode 20 als rotierbare Welle 23 ausgebildet ist.

Auch die Ausführungsform der Fig. 4 weist zwei Abstreifelemente 21 , 22 auf, die an einer der Elektroden 10 angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sind die Abstreifelemente 21 , 22 an der in den Behandlungsraum 4 weisenden Fläche der Außenelektrode 19 befestigt. Da die

Abstreifelemente 21 , 22 an der feststehenden Außenelektrode 19 angebracht sind, rotieren diese bei der Ausführungsform der Fig. 4 nicht. Die relative Bewegung der Abstreifelemente 21 , 22 zur Kontaktfläche 5 wird dadurch erreicht, dass die Innenelektrode 20 als rotierende Welle 23 aus- gebildet ist, die mit ihrer in den Behandlungsraum 4 weisenden Kontaktfläche 5 an den festste- henden Abstreifelementen 21 , 22 entlang geführt wird, woraufhin Ablagerungen an dieser Kon- taktfläche 5 abgeschabt werden können.

Schließlich wird auf eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 , die in Fig. 5 gezeigt ist, eingegangen. Die Elektroden 10 der Fig. 5 sind als Ringspalt angeordnet.

Dazu weist die Ausführungsform der Fig. 5 eine erste rohrförmige Elektrode 26 auf, die gleichzei- tig auch den Behandlungsraum 6 der Behandlungskammer 2 begrenzt. Die weitere Elektrode ist eine Plattenelektrode 27, welche einer Stirnfläche 28 der Rohrelektrode 26 zugeordnet ist und die im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse L der Rohrelektrode 26 angeordnet ist. Die in den Behandlungsraum 6 weisende Kontaktfläche 5 der Plattenelektrode 27 grenzt nicht unmittelbar an die Stirnfläche 28 der Rohrelektrode 26 an, so dass sich ein Ringspalt 29 zwischen Stirnfläche 28 und der in den Behandlungsraum 6 weisenden Kontaktfläche 5 der Plattenelektrode 27 aus- gebildet. Wie durch die Pfeile in Fig. 5 angedeutet, strömt das zu behandelnde Medium durch die Rohrelektrode 26, prallt dann auf die Plattenelektrode 27, wird an der Plattenelektrode 27 umge- lenkt und durch den Ringspalt 29 als Auslassöffnung 8 der Behandlungskammer 2 ausgetragen.

Bei der Ausführungsform der Fig. 5 sind im Ringspalt 29 Abstreifelemente 21 angeordnet, die sich von der Stirnfläche 28 bis zur Plattenelektrode 27 erstrecken. Bei der Ausführungsform der Fig. 5 mit Ringspalt 29 sind die Abstreifelemente 21 mit einer der Elektroden 26, 27 verbunden. Zudem sind die Elektroden 26, 27 relativ zueinander beweglich ausgestaltet. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass eine der Elektroden 26, 27 feststehend und die andere Elektrode 26, 27 als rotierbare Welle bzw. Platte ausgebildet ist. Es ist auch möglich, beide Elektroden 26, 27, allerdings in unterschiedlichen Rotationsrichtungen um die Längsachse L rotierbar auszugestalten.

Bei der Ausführungsform der Fig. 5 ist die in den Behandlungsraum 6 weisende Grenzfläche der Rohrelektrode 26 zudem mit einer Oberflächenbeschichtung 15 versehen, welche auf der Kon- taktfläche 5 der Elektrode 26, zusätzlich zu den Abstreifelementen 21 , 22, einen weiteren Frei- halter 4 ausbildet.

Bezugszeichen

1 Vorrichtung

2 Behandlungskammer

3 Kondensator

4 Freihalter

5 Kontaktfläche

6 Behandlungsraum

7 Einlassöffnung

8 Auslassöffnung

9 Durchflusskammer

10 Elektroden

11 Energieleitungen

12 Spannungsquelle

13 Impulsgenerator

14 Wandabschnitt

15 Oberflächenbeschichtung

16 Turbulentmischer

17 Turbulator

18 Dimples

19, 19‘ Außenelektrode

20 Innenelektrode

21 Abstreifelement

22 Weiteres Abstreifelement

23 Welle

24 Isolator

25 Innenisolator

26 Rohrförmige Elektrode

27 Plattenelektrode

28 Stirnfläche

29 Ringspalt

L Längsachse