CN102740898B - 测量灭菌剂灭菌效果的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通过传感器系统测量灭菌剂灭菌效果的方法和装置，该灭菌剂针对微生物及其芽孢，该传感器系统具有至少两个传感器，其中，该至少两个传感器与灭菌剂形成接触，而测量信号被与传感器系统形成连接的运算单元收集。为了可靠地确定任意灭菌过程和灭菌剂的消毒效果，设置了，在获取信号的同时进行了有效的灭菌测试，用于确定灭菌速率，而且，测得的信号特定相互间呈特定的比例关系，由此为灭菌剂的每个状态计算出特定的模型，该模型用作信号数据和消毒效果的可重现比例关系的基础。该传感器系统具有多个传感器（M1、M2、…、Mn），其组合成多传感器单元（1），该多传感器单元与运算单元（4）相连。

Description

测量灭菌剂灭菌效果的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种通过传感器系统测量灭菌剂灭菌效果的方法，该灭菌剂针对微生物及其芽孢(耐久形式)，该传感器系统与灭菌剂形成接触，其中，测量信号被与传感器系统形成连接的运算单元收集。
背景技术
对于消费品的灭菌处理，例如对于饮料，通过对包装容器和(必要时)对产品分别进行消毒，将罐装入经消毒和清洁的容器，并接着进行容器密封，从而确保被罐装的产品在预期的时间内的保鲜。为此使容器和(必要时)所使用的倒出部件通过通常的蒸汽状消毒剂形成接触，从而可靠地杀灭其中或其上的微生物。作为消毒剂通常使用过氧化氢(H2O2)。接着用(通常是热的)灭菌空气对容器进行清洗，从而清除消毒剂的剩余物。该已知方法极为有效并已使用很久。
用于灭菌介质浓度测量的方法在不同的实施方式中已知。
还已知，引入特定数量的测试微生物，其对于灭菌剂处理具有抗性，从而可以凭借微生物的减少测试该方法的灭菌效力(DE 602 06254T2)。
来自于德国机械和工厂建设协会(German Machinery andPlant Construction Association，Verband DeutscherMaschinen und Anlagenbau e.v.)–食物加工和包装机械工业协会(Fachverband Nahrungsmittelmaschinen undVerpackungsmaschinen，Food Processing and PackagingMachinery Industrial Association)的标题为“Testing ofthe effectiveness of aseptic systems with packagingdisinfecting apparatus”(基于效率对具有包装材料灭菌设置的消毒设备的检测)的文章于2002年7月公开了这样的灭菌测试，其中，用测试菌进行了人工污染的包装通过灭菌系统。在此，对活芽孢的数量在通过消毒设备之间和之后进行测量，菌数的区别用于计算灭菌速率。
还已知(DE 600 21 387T2)，对消毒剂的温度、浓度或湿度以及处理时长进行测量，从而对该方法或该使用的消毒剂的消毒效力进行评估。
已知这样的系统(EP 01 882 479A1)，其使用传感器检测是否达到了消毒剂的预定状态，而且维持特定时间。如果达到了这些设置，则变化至下一状态。如果系统脱离该状态，则给出错误信息。
文献WO 2007/033212A2公开了具有至少一个用于检测臭氧传感器和至少一个用于检测紫外(UV)辐射的传感器的系统。臭氧传感器和紫外传感器用于确认以及必要时存储测量值。另外，还可以提供温度传感器、湿度传感器、气体传感器或加速度传感器。
前述方法相对不够精确，因为该效果取决于许多因素，其可以直接或间接测量。由于这个原因，始终有必要进行微生物鉴定，从而得到一个有负载能力的评估。然而，生物鉴定仅对于具有控制作用参数的消毒过程精确，并且极为费时。
发明内容
本发明的目的在于，对开始和此前所述的方法和用于测量灭菌剂的灭菌效果的相应装置这样进行构建和扩展，从而对任意灭菌过程和灭菌剂的消毒效果可靠地加以确定。
由此，通过根据权利要求1的上位概念所述的方法实现了本发明的目的，即，在信号记录的同时进行了有效的、用于确定灭菌速率的灭菌测试，而且，传感器系统的至少两个传感器测得的信号相互间呈比例关系，由此为灭菌剂的每个状态计算出模型，所述模型作为重现信号数据和消毒效果的比例关系的基础，通过对传感器测量得到的模型和灭菌测试结果加以对照而直接确定消毒效果。
本发明的方法使用多个传感器，该传感器由相关参数，如所使用灭菌剂的浓度、温度、空气湿度、体积流、压力、氧化性或还原性气体或空气组分等计算出一个综合信号。这些参数在此涉及直接(温度、压力、浓度等)和间接(氧化性和还原性组分，例如通过H2O2分解)量值。所使用的传感器的测量信号的总和(其相对于相关参数具有敏感性)在此用于对灭菌剂的不同“状态”进行记录。在此，通过传感器信号，为灭菌剂的每个状态得出特定的“模型”。根据本发明，在获得传感器信号的同时，进行有效的灭菌测试，用于确定消毒效果。
灭菌测试的结果，例如灭菌速率，与由传感器测量得到的模型相对照。以这种方式，为灭菌剂的任意状态，凭借“模型识别”，在传感器数据和消毒效果之间建立比例关系，其中，非强制地在两个量值之间存在线性的数学比例关系。在寄存的数据的基础上，通过相应的“逆向模型识别”使灭菌剂任意的、未知的状态、凭借传感器信号对消毒效果加以确定，并通过显示器示出。
因此，根据本发明的方法不同于迄今为止的用传感器确定消毒效果的方式，这是因为，不仅灭菌剂的浓度或其它影响因素如空气湿度、温度等凭借参数量值可以确定，而且凭借所述关联的比例关系直接确定各个消毒效果。因此，本发明的方法有能力对全部影响消毒的量值加以考虑。就此而言，本发明的方法利用了下述认识，即，根据所使用的灭菌剂，灭菌效果不仅由灭菌剂的浓度、温度或其它参数构成。灭菌剂的灭菌效果例如可以通过化合物的氧化性能受益，该性能在特定条件(温度、压力、湿度等)下源自于灭菌剂。
根据本发明的另一原理，使用这样的传感器系统，其与所使用的蒸汽状或气态杀菌剂形成直接接触。然而，作为替代，也有可能，对于液态杀菌剂，该传感器系统与杀菌剂形成间接接触，即设置在液面之上。作为传感器系统可以采用已知的多传感器装置，其通常称作“人工鼻”。这样的多传感器装置具有多个传感器，并长久以来得到使用(DE 102 36 327A1)。
本发明的另一实施方式设置了，对传感器信号和微生物测量的对照值的记录用于校正传感器系统。以该方式，可以基于寄存的数据通过相应的逆向模型识别，为灭菌剂任意的未知的状态凭借传感器信号确定消毒效果。
在本发明的另一设计方案中，通过在灭菌过程中耦合传感器信号，连续地生成信号，该信号与灭菌过程的效果呈比例关系。该生成信号可以离线或在线处理。
此外，根据本发明设置了，作为灭菌剂使用过氧化氢、过氧乙酸，乙醇或其它已知物质。所使用的传感器系统可以以任意的灭菌剂进行校正和使用。
关于装置，由此实现了本发明的目的，即，传感器系统具有多个传感器，其集中成为多传感器单元，该多传感器单元与运算单元形成连接，而且其中，该装置具有实施根据权利要求1至9所述的方法的工具。
该传感器系统的传感器在此可以在直至900℃的温度条件下置入气态介质中。
根据本发明的另一原理，该实施工具包括下列部件：供能设备；多传感器单元；运算单元；数据接收器；控制设备；测量变流器；存储器；显示器、外部荧光屏、打印机中至少其一。
根据本发明的另一原理，传感器系统具有电子传感器。例如采用商业常用的半导体传感器。在本发明的另一方案中，传感器系统还包括电化学传感器，例如固体电解质气体传感器。作为替代，还有可能，传感器系统具有热量气体传感器，其与催化剂相连，例如载体催化元件。明确的是，随着所使用的传感器数量上升本发明的精确性上升了。
根据本发明的另一有利设计方案，运算单元具有数据接收器，用于数据传递，该数据接收器经测量变流器运算单元相连。存储器优选提供起始数据和/或校正数据的存储。本发明的另一原理提供了，控制设备用于传感器系统的所使用的传感器的运行参数进行调整。设置适宜的供能设备，用于单个元件的电压供应。
附图说明
凭借仅示出优选实施例的附图进一步阐明了本发明。附图中：
图1为本发明的装置，以方块图示出；
图2a、2b、2c为传感器系统的不同的位置可能性；而
图3为两个传感器的测量值的对照图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的装置的结构，其用于实施本发明的方法。在此，用符号1示出了多传感器装置，其中，设置有多个单个传感器M1、M2、…、Mn。多传感器装置1由贵金属、耐热和/或耐酸的塑料或其它的适宜材料构成。
多传感器装置的单个传感器M1至Mn经线路(未进一步示出)与数据接收器2相连。由此，多传感器装置1不依赖于数据接收器2的位置安装在任意地点。数据接收器2用于多传感器装置1的传感器M1至Mn、连接在后面的测量变流器3和控制设备6之间的数据传递。经控制设备6，n个传感器M1至Mn的运行参数受到调控。这些参数包括运行温度、供应电压或测量电流。测量变流器3在此用于将模拟传感器信号转化为数字信号。这些信号通过运算单元4进行处理。
除了运算单元4，还可以看到存储器5，在该存储器中寄存有起始数据以及校正数据。通过将测量值与存储器5中寄存的校正数据进行比较，在运算单元4中同时进行各个起始数据的运算。起始数据可选地经集成在运算单元8中的显示器、外部荧光屏或打印机(三个都未示出)进行输出或寄存在存储器5中。
供能设备7为组件2至6确保了供应电压。可选地，将组件2至7全部或者部分地置入外壳。同样可以考虑，所有或部分的组件2至7通过PC加以替换或补充。所述及的测量装置可以例如作为固定组件整合入消毒设备。
图2示出了消毒设备中的多传感器装置1的可行性设置方案。多传感器装置1可以可选地直接设置在用于蒸汽状的或气态的消毒剂S1的引入装置9的排出口附近(见图2a)，设置在消毒仓10中任意位置，在该消毒仓中蒸汽状或气态的消毒剂S2分布在仓室中(见图2b)，或者对于液体消毒剂S3而设置在其液面之上，其中，部分消毒剂以气态的聚集体状态S3，1与多传感器装置1形成接触(见图2c)。
未示出的是，根据本发明的测量装置实施为可携带手持设备意义上的集成系统，由此实现位置可变的测量。在此，在单个组件之间的数据传输可以无线地进行。
最后，图3为以任意单位(所谓的a.u.即为“任意单位”)示出的两个传感器：传感器1和传感器2测量值的对照，灭菌测试的结果以常见的逻辑数率(log-rate)示出。逻辑数率以10次幂给出了测试菌的递减速率。
在根据图3的示出的以及就此而言优选的实施例中示出了七个没有进一步标识的测量点，其记录了灭菌剂的不同“状态”。对灭菌剂不同“状态”数据的记录和对照与传感器系统的校正相吻合。模型识别(将记录的数据置于数学比例关系中)以及“逆向模型识别”(由未知“状态”的传感器测量值计算出相应的效率)在此没有示出。
虽然在优选的实施例中使用了两个传感器，理论上本方法也可以使用单个传感器。然而，为实现对灭菌剂灭菌效果的足够精确的测量，应当使用两个传感器，其中，测量精确度随传感器数量增加而增加。
根据本发明的方法和装置允许了，变化很多参数并尽快得到效果评估。此外，可以有意地对方法进行变化，从而实现特定的效果。

Claims (18)

1.一种通过传感器系统测量灭菌剂灭菌效果的方法，所述灭菌剂针对微生物及其芽孢，传感器系统与灭菌剂形成接触其中，测量信号被与传感器系统形成连接的运算单元收集，其特征在于，在信号记录的同时进行了有效的、用于确定灭菌速率的灭菌测试，而且，传感器系统的至少两个传感器测得的信号相互间呈比例关系，由此为灭菌剂的每个状态计算出模型，所述模型作为重现信号数据和消毒效果的比例关系的基础，通过对传感器测量得到的模型和灭菌测试结果加以对照而直接确定消毒效果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述灭菌剂是蒸汽状或气态的，并与传感器系统形成直接接触。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述灭菌剂是液态的，并与传感器系统形成间接接触。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的方法，其特征在于，所述传感器系统的传感器对消毒方法的影响参数及其变化作出反应。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，传感器信号和微生物测量的记录和对照用于校正传感器系统。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过对传感器信号的耦合在灭菌过程中连续地生成信号，所述信号对于灭菌过程的效果具有依赖性。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对所述生成的信号离线地进行处理。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对所述生成的信号在线地进行处理。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，作为灭菌剂可以使用过氧化氢、过氧乙酸、乙醇或其它已知物质。
10.用于实施根据权利要求1至9的任意一项所述的方法的装置，其特征在于，所述传感器系统具有多个传感器，其组合成多传感器单元(1)，所述多传感器单元与运算单元(4)相连，而且其中，该装置具有实施根据权利要求1至9的任意一项所述的方法的工具。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述实施工具包括下列部件：供能设备(7)；多传感器单元(1)；运算单元(4)；数据接收器(2)；控制设备(6)；测量变流器(3)；存储器(5)；显示器、外部荧光屏、打印机中至少其一。
12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述传感器系统使用电传感器。
13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述传感器系统使用电化学传感器。
14.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述传感器系统使用热量传感器。
15.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述运算单元(4)具有数据接收器(2)，用于数据传递，所述数据接收器经测量变流器(3)与运算单元(4)相连。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于存储器(5)，用于存储起始量值和/或校正数据。
17.根据权利要求14或16所述的装置，其特征在于控制设备(6)，用于对传感器的运行参数进行调整。
18.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，设有供能设备(7)，用于为数据接收器(2)、测量变流器(3)、运算单元(4)、存储器(5)和控制设备(6)供应电压。
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