用于电分裂细胞群的装置以及用于制造饲料中间产品与饲料产品的设备及装置的应用

摘要

本发明涉及一种用于电分裂细胞群的装置(1)，所述装置具有：腔(5)，所述腔具有用于接纳包含细胞群的材料的入口、用于排出所述材料的出口，以及在入口和出口之间延伸的输送段(F)；电极单元(11)，所述电极单元具有电极体(15)，所述电极体在所述腔的内部至少局部地沿着所述输送段(F)设置，其中，所述腔(5)具有壁(19)，所述壁局部或者完全具有导电能力并且与所述电极体(15)电绝缘，并且所述电极单元(11)适用于，在所述电极体(15)和所述壁(19)之间产生用于电分裂的电场。根据本发明规定，在所述输送段(F)中可驱动地设置用于输送所述材料的螺旋输送装置(14)，其中，所述电极体(15)容纳在螺旋输送装置(14)的空腔中。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电分裂细胞群的装置，该设备具有：腔，所述腔具有用于接纳包含细胞群的材料的入口、用于排出所述材料的出口以及在入口和出口之间延伸的输送段；电极单元，该电极单元具有电极体，所述电极体在腔内部至少局部地沿输送段设置，其中，所述腔具有壁，所述壁是局部或者完全具有导电能力的并且与所述电极体电绝缘，并且所述电极单元适用于，在电极体和壁之间产生用于电分裂的电场。

背景技术

前述类型的、例如由DE202013001124.6或者DE202011004177U1中已知的装置被应用于不同的领域，尤其用于处理包含细胞群和/或细胞的材料。迄今的应用领域尤其是生物气体设备以及净化设备领域。目的原则上是，借助电分裂细胞群改进包含细胞群的材料的可加工性。在生物气体设备以及净化设备中，所述分裂例如促进生物气体的生成。

通常，通过细胞群的所谓的破裂促进细胞群的化学反应以及构成细胞的分子的化学反应。

所述“分裂”的概念一般地理解为细胞或者细胞群在外力的作用下粉碎和分解。

所述电分裂基于这样的作用原理：给细胞群施加存在于两个电极之间的电场。由于电场作用在细胞和细胞群上，在细胞膜上发生电荷位移。在这种情况下，在众所周知的电分裂设备中然后得到充分利用的是：细胞和细胞群在其内存在电场的腔室内部运动。通过细胞和细胞群的运动，影响它们的场强针对它们相应的细胞膜而局部发生变化。通过这种连续的变化使细胞膜和/或细胞群遭受剪力和振动，这导致不稳定。在强度足够大的激发下使细胞群松散或分解。在更强的影响下细胞膜萎缩。后者以电穿孔的概念已知。这种分裂的效果是：提高尤其来自细胞群的营养物质的可用性。这就是前述的分解。例如在作为用于动物(例如仔猪)的饲料的谷物的情况下，经过改进的分解有利地作用于通过动物进行的饲料利用上。

因此，材料中的营养物质的可用性的提高不仅对于生物气体设备、而且尤其也在饲料工业中具有重大意义。例如由DE19913514中已知，借助热和机械处理分解原料(例如谷物粗粒)，以便使其中所包含的营养物质在待制造的中间产品或者饲料成品中更易于接触。目的是，在饲料工业的领域内尤其提高饲料的易消化性、适口性以及首要的可利用性，从而能够在动物中以少的饲料投入实现较强的重量增长。由于动物饲养以及肉类加工行业很高程度上受到成本压力的影响，因此存在尽可能高效地制取饲料的需求，以便在尽可能少的时间内以及以尽可能少的资源投入在消耗饲料的动物中达到高的生长率。此外可使饲料中的病原菌的数量降至最低。

发明内容

因此，本发明的任务在于，这样改进开头所述类型的装置，使得该装置允许在饲料中间产品以及饲料成品的制造中实现提高效率的投入。

本发明在开头所述类型的装置中通过如下方式解决本发明的任务：在输送段中可驱动地设置用于输送材料的螺旋输送装置，其中，电极体容纳在螺旋输送装置的空腔中。本发明利用了这一认识：开头所述的装置不仅可成功地在生物气体设备中使用，而且也可用于电分裂在可灌注材料(例如谷物粗粒)中的细胞群。但是不同于在液态材料(例如生物质)中，在原则上为固态的、可灌注的材料中的细胞群的分解更加困难。本发明遵循如下的解决方案：借助螺旋输送装置确保包含细胞群的材料穿过分裂装置的腔的、严格受控的、可精准调节输送速度的运输。借助可驱动的(优选发动机驱动的)螺旋输送装置，根据本发明可能的是，对于包含细胞群的材料在用于电分裂的腔中的停留时间进行精准地计量。通过如下方式：螺旋输送装置将在空腔中的电极单元的电极体接纳到自身中，此外确保包含细胞群的材料的运输不受电极本身妨碍。所述组件此外节约空间，使得可在工业制造设备中的最小的安放面上安放长的输送段或者多个平行的用于电分裂的装置。

在一种优选的实施方式中，所述螺旋输送装置具有空心轴并且电极体同轴于螺旋输送装置地设置在空心轴中。

进一步优选所述螺旋输送装置部分地或者完全地由不具有导电能力的材料制成。这具有如下优点：螺旋输送装置本身不对在电极和腔壁之间的腔中的场传播产生影响或者至少只产生降低的影响。这又积极地有利于电分裂的效率。

不具有导电能力的材料在一种优选的构造方案中是不具有导电能力的聚合物、优选有机的聚合物。尤其优选该聚合物选择为硬质体(例如聚氨酯)、弹性体(例如硬胶)，或者选择为塑性体(例如聚碳酸酯)或者多种聚合物的组合。热塑性塑料(例如聚丙烯)同样是优选的。

如果所述不具有导电能力的材料是不具有导电能力的陶瓷材料，则同样是优选的。尤其优选将碳化物材料(例如碳化硅)用作这种不具有导电能力的陶瓷材料。此外，由不同材料(例如陶瓷和聚合物)组成的组合是优选的。这例如以如下方式实现：将由第二材料制成的一个或者多个螺旋翼片安装到由第一材料制成的管上，例如借助材料锁合、力锁合或者形锁合，优选例如借助粘贴和/或旋紧进行安装。

在本发明的一种另外的优选的实施方式中，所述电极体注入到空心轴中。优选所述电极体用环氧树脂浇注。

根据本发明，如果在空心轴中的电极体被绝缘油围绕，则同样是优选的。所述空心轴例如被灌满绝缘油(也称为变压器油)。所述绝缘油优选是(尤其是高度精炼的)矿物油或者硅油。

本发明除了根据前述实施方式的装置之外也涉及一种用于制造饲料中间产品的设备，该设备具有用于输送包含细胞群的材料的入口和用于将经过处理的材料作为中间产品输出的出口。本发明在这种设备中通过如下方式解决本发明的任务：所述设备具有设置在入口下游的并且在出口上游的、接纳来自入口方向的材料的并且朝着出口方向再次排出的、根据前述的优选的实施方式构成的、用于电分裂细胞群的装置。在所述用于电分裂的装置的根据本发明的优点以及效果方面请参阅上面的实施方案。

在根据本发明的设备的一种优选的扩展方案中，所述设备具有用于对所输送的材料进行预空气调节(优选借助饱和蒸汽)的润湿装置。优选所述用于电分裂的装置设置在润湿装置的上游或者下游。在对包含细胞群的材料进行预空气调节的情况下，向包含细胞群的材料输送热和水蒸汽(优选在避免冷凝的情况下)。这具有如下的优点：每千克材料的单位能量需求降低，或者在相同的能量需求下可提高输送量。如果用于电分裂的装置设置在润湿装置的上游，则在穿过用于电分裂的装置后，包含细胞群的材料的水分吸收提高。如果用于电分裂的装置设置在润湿装置的下游，则包含细胞群的材料的已经升高的温度以及湿度负荷确保更高的分裂率。

借助热和蒸汽对包含细胞群的材料进行预空气调节的一个另外的优点是降低产品的微生物负荷并且提高产品的可消化性。只要中间产品以后还应进行进一步加工(例如应压制成丸)，以后就可能提高那些丸(Pellet)的稳定性，并且因此在输送以及运输丸时减少丸的碎散。

根据本发明的设备在一种另外的优选的实施方式中具有用于热和/或机械地分解所输送的材料的处理装置，其中，所述用于电分裂的装置优选设置在处理装置的上游或者下游。为了进行热和机械地分解，例如可使用挤出器，该挤出器例如在输送热的情况下翻转在挤出器中输送的产品并且使所述产品承受高的剪应力。

针对所述借助挤出器进行热和机械处理的优选的替选方案例如是用于对包含细胞群的材料进行压力调节的扩展器。挤出器和扩展器具有共同之处，即借助所它们使所输送的产品被热/机械分解。这体现为材料的结构变化。例如在输送谷物粗粒的情况下，这表现为所输送的材料的淀粉粒的粘合、较高的脂可用性、降低的细菌含量、妨碍消化的物质的消除以及经过改进的加工特性。

通过淀粉粒的分裂可实现淀粉在淀粉消除产品(例如糊精以及麦芽糖)中的反应。此外可实现蛋白质的展开。

在离开挤出器或者扩展器后，所获得的中间产品(例如在根据下面描述的方面的设备中)在被进一步加工成另外的饲料产品前优选进行冷却。但是经过冷却的中间产品作为选择、作为替选或者作为附加也是优选的可销售的产品，该产品必须由客户方面与水混合后方可使用。

本发明在一个另外的方面也涉及用于制造丸状的饲料产品的设备并且该设备根据本发明包括前述的用于根据前述的实施方式中的任一中实施方式制造饲料中间产品的设备，以及本发明也涉及一种制丸装置(Pelletiereinrichtung)，该制丸装置设置用于接纳从用于制造饲料中间产品的设备中输送至该制丸装置的中间产品，将所述中间产品加工、尤其压制成丸(Pellet)并且作为丸状的饲料产品排出。在该设备的优点方面请参阅上面的针对根据本发明的装置的各实施方案以及各实施方案的整合。

除了用电分裂的装置本身以及使用所述装置的设备外，本发明在一个另外的方面也涉及用于电分裂的装置在饲料中间产品的制造中的应用，其中，所述用于电分裂的装置具有腔以及电极单元，所述腔具有用于接纳包含细胞群的材料的入口、用于排出所述材料的出口以及在入口和出口之间延伸的输送段，所述电极单元具有电极体，该电极体在腔内部至少局部或者完全具有导电能力并且与电极体电绝缘，并且电极单元适用于，在电极体和壁之间产生用于电分裂的电场。本发明尤其涉及前述类型的如下应用：在所述应用中，在用于电分裂的装置的输送段中可驱动地设置用于输送材料的螺旋输送装置，其中，电极体容纳在螺旋输送装置的空腔中。

在根据本发明的应用的优选的各扩展方案中，所述用于电分裂的装置根据在其中描述的前述各实施方式中任一项实施方式构造。

在一个另外的方面，本发明也涉及用于电分裂的装置在饲料产品的制造中的应用，其中，所述用于电分裂的装置优选如前面参考用于制造饲料中间产品的应用已经阐述的那样构造。

根据本发明的装置已在前面相对于其优选的针对电分裂包含细胞群的材料的适合性进行了描述。但是除了所述装置针对电分裂的目的的适合性以及应用外，所述装置也特别适合于修正颗粒的表面电荷。因此，本发明在一个另外的方面涉及用于电地修正(elektrischen Modifikation)颗粒的表面电荷的装置，该装置具有腔，所述腔具有材料入口、材料出口以及在材料入口和材料出口之间延伸的输送段；电极单元，所述电机单元具有电极体，该电极体在腔内部至少局部地沿着输送段设置，其中，腔具有壁，该壁局部或者完全具有导电能力并且与电极体电绝缘，并且其中，电极单元适用于，在电极体和壁之间产生用于修正表面电荷的电场，其中，在输送段中设置用于输送材料的螺旋输送装置，其中，电极体容纳在螺旋输送装置的空腔中。

所述装置因此在结构上与前述用于电分裂包含细胞群的材料的装置相同，除了如下例外：在运行时被导入到腔中的不是包含细胞群的材料，而是含颗粒的材料，并且其又被导出。根据本发明，“颗粒”理解为分散的材料，所述分散的材料通过相界面区别于围绕的、连续的介质。这可例如涉及微粒状物质的固态的或者液态的组成部分、悬浮物质的固态组成部分、粉末的微粒，或者也涉及在乳化剂中的液滴。通过修正颗粒的表面电荷可使在未经处理的状态下静态地相互排斥的物质在穿过用于电地修正表面电荷的装置后更好加工(例如在混合设备中)。这例如可应用于包含小油滴的流体中、应用在漆中或者淀粉悬浮物中。

用于电地修正颗粒的表面电荷的装置利用与较靠前描述的用于电分裂的装置相同的认识以及优点并且具有相同的优选的实施方式，因此在这这些方面请参阅前面的实施方案。

因此，本发明除了所述的用于电分裂包含细胞群的材料的装置的应用外，还涉及所述用于电地修正颗粒的表面电荷的装置的应用，其中，所述设备根据在这里描述的优选的实施方式构成。

附图说明

下面将根据优选的实施例、参考附图对本发明进行更详细地说明。附图如下：

图1示出根据优选的实施例的用于电分裂的装置；以及

图2以示意性的结构图示出根据优选的实施例的用于制造饲料产品的设备。

具体实施方式

根据本发明的、用于电分裂的装置的示意性结构以局部的剖视图在图1中示出。用于电分裂的装置1具有基体3。该基体3接地。在基体3上设置第一接套5，该第一接套具有用于将包含细胞群或者颗粒的材料导入到设备1中的入口7。此外，在基体3上设置第二接套9，该第二接套具有用于将之前导入的材料排出的出口12。输送段(通过虚线F标识)在入口7和出口12之间延伸。在一种替选的、未在这里示出的构造方案中，电极单元和驱动装置优选以相反的序列设置。

在基体3的内部中构造有腔5，包含颗粒或者细胞群的材料穿过该腔输送。该腔具有螺旋输送装置14。该螺旋输送装置14具有多个输送螺旋16，这些输送螺旋尽可能无间隙地贴靠在腔5的壁19上，以便确保尽可能低回流地输送包含颗粒或者细胞群的材料。各输送螺旋16设置在空心轴18上。所述螺旋输送装置14优选可借助电动驱动装置20驱动或控制。替选的驱动类型优选是液压驱动装置、气体发动机或者机械驱动装置(例如皮带传动装置)。

装置1此外具有电极单元11，该电极单元包括电极头13和电极体15，其中，电极体15在腔5的内部中沿着输送段F设置。电极单元11接地。电极体15容纳在空心轴18的内部中。所述电极单元通过控制单元21控制。该控制单元优选原则上如在DE202013009847中所描述的那样构成。

在运行中，借助电极单元11在腔5的内部中产生在电极体15和腔的壁19之间的电场，该电场作用到沿着输送段F输送的、包含细胞群的材料上或沿着输送段F输送的颗粒上，并且在电场强度足够高的情况下在包含细胞群的材料中导致电穿孔或者细胞群的电分裂，或在包含颗粒的材料中导致电地修正表面电荷，尤其是卸载。同样可能的是，在包含细胞群的材料中以与如在颗粒的情况下相同的方式改变表面电荷，由此形成经改进的分解。在包含细胞群的材料的情况下，尤其当包含细胞群的材料设置在用于制造饲料中间产品或者饲料产品(参见图2)的设备200的入口101和润湿装置103之间时，方才考虑这种可能性。通过所述组件例如可提升水分吸收率(润湿颗粒)，于是在挤出/扩展的情况下形成更高的单位能量释放。

操作人员可经由螺旋输送装置14的转速精确地预先给定包含颗粒以及细胞群的材料(例如谷物粗粒、经过预空气调节的谷物粗粒或者已经热和机械分解的谷物粗粒)的停留时间。以这种方式，优选确保与场强、待输送的包含颗粒或者细胞群的材料以及与期望的效果协调的、最优的并且能够以高的精确度重复的、对通过入口7输送的材料的处理。

在一种优选的构造方案中，所述用于电分裂的装置1可在用于制造饲料中间产品或者饲料产品的设备中选择地或者累积地设在不同的位置上，以便在那里有目的针对性地对分别输送的、包含细胞群的材料进行电分裂。示例性的设备类型在图2中示出。

在图2中，示意性地示出用于制造饲料产品的设备200。该设备200也包括用于制造饲料中间产品的设备100。

所述设备100具有用于输送包含细胞群的材料(例如谷物粗粒)的入口101。此外，设备100具有用于将经过处理的材料作为中间产品排出的出口107。用于对材料进行预空气调节的润湿装置103是设备100的组成部分。来自入口101的、包含细胞群的材料被输送至润湿装置103，并且然后朝着出口107的方向再次排出。在润湿装置103的下游设有处理装置105，经过预空气调节的、包含细胞群的材料被输送至该处理装置以进行热和/或机械地分解。优选该处理装置具有挤出器和/或扩展器。

设备100具有至少一个用于电分裂的装置1。所述装置优选设置在润湿装置103的上游或者下游，并且/或者设置在处理装置105的上游或者下游。作为替选也优选的是，在设备100中设有一个以上的用于电分裂的装置1。根据在设备100中将所述用于电分裂的装置1在入口101和出口107之间设置在何位置上，所述装置接纳处于其相应的状态中的、包含细胞群的材料、对所述材料进行电分裂并且然后将所述材料再次排出至后面的加工步骤或者出口107(在所述用于电分裂的装置1设在在图2中下方的位置上的情况下)。

根据图2的设备100是用于制造饲料产品的设备200的组成部分。在该情况中，设备200是用于制造丸状的饲料产品的设备。除了用于制造饲料中间产品的设备100外，所述设备200包括制丸装置203。该制丸装置203经由入口201接纳由设备100排出的饲料中间产品。这可直接进行，或者通过中间切换适当的运输机构进行。必要时也在饲料中间产品通过制丸装置的入口201被输送至制丸装置203之前，储存所述饲料中间产品。在完成制丸之后，制丸装置203通过出口205将制成的丸状饲料产品排出。

如前面详细阐述的那样，本发明在一方面为具有电分裂的饲料工业提供创造性的辅助工具，借助该辅助工具进一步改进相对于制造必须的能量耗费的饲料利用率。用于电分裂的装置可有利地不仅在饲料中间产品的制造中使用，而且也可在饲料成品的制造中使用。

在一个另外的方面，本发明借助基本上相同的设备结构提供用于电地修正包含颗粒的材料的表面电荷的工具，该工具改进包含颗粒的材料的可加工性。