CN1233221A - 消毒密封容器的方法 - Google Patents
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Abstract
在消毒容器的方法中,首先将容器封口,然后使容器受到电子辐照。保留如此方法产生的臭氧在密封的容器内,以便消毒容器。
Description
本发明涉及消毒容器的方法。
在食品工业内，对能够消毒下述容器有迫切的需要，所述容器被制成密封的，并且当随后装满时，能够在消毒情况下打开、装满和封闭。进一步说，对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的无菌的瓶有来自市场的重大兴趣。对诸如聚酯的包装材料的消毒处理是颇不寻常的，因为这类材料主要是用于软饮料等等。
为了从外面消毒相对薄的容器的目的，已经对食品容器采用电子枪，并且该消毒方法数年以来已经在包装工业内期待用作进一步的用途。当用一种相对低能量而因而便宜的商业用的电子产生器从一边照射一种商业用的塑料瓶时，消毒在瓶内的内容物与容器内部的光滑表面是相对容易的。可是，论到诸如颈和底部等等瓶内其他的位置，在那些位置的材料是如此的厚，并且辐射的能量也是如此的低，以致不能达成一个充足的致死的效果。为了有效地消毒这类容器，发展了不同的系统，该消毒作用是经由容器的开口部分完成。
电子的消毒作用已经早为人知。电子辐照是一种普遍已知的消毒方法，其致死作用的机制已经被彻底研究了。该辐照的主要致死机制在于这些电子在细胞内破坏脱氧核糖核酸链的化学键。
电子束消毒作用经常有一个问题，即在照射要消毒的材料时总是出现臭氧。采用此种主要与装满容器步骤有紧密关联的在非密封容器上执行的消毒方法时，必须注意这种有毒气体。这可以通过使容器通过加热器以消毒气体达成，其中所形成的臭氧会在最大程度上失活和/或排除。或者，过剩的臭氧可以用氮气除去，或是使该消毒过程在真空中完成。然而，上述方法全都很昂贵。
还有一个问题是，所形成的臭氧还可以与包装材料起化学作用，并且所得的化学作用产物从该材料溶解出来时可以放出异味。因此，所产生的臭氧被认为对产物构成限制，使得敏感的产物比较难包装。
本发明的目的是提供一种方法，该方法容许一种以便宜和简单的方法更有效地消毒密封的容器，并避免上述的问题。
为了达成这一目的，赋予本发明的方法权利要求1的特征。
图1显示含有空气(空的矩形)或氦(阴影线的矩形)的封口的PET瓶经电子辐照后的以对数衰减(LGR)表示的微生物杀灭。
在电子辐照空气时，空气中的氧气会转变成臭氧。然而，对臭氧所引起的不同作用的研究并不如对电子辐照的多。已知臭氧是有机物质的强烈氧化剂，但是应用臭氧的愿望被其高生产投资额和操作成本限制。然而，臭氧分子(在活跃状态的形式)被认为通过链式反应生成自由基，它能使生物分子(脱氧核糖核酸，核糖核酸，酶蛋白和结构蛋白，及饱和脂肪酸等等)改变和毁坏。因此，一个细胞内数个甚至全部酶可以被其催化或变构中心的氧化改变所影响。
根据本发明，用电子辐照活化的空气是按下述方式被利用的，即将容器在电子辐照开始前封口，并且所形成的臭氧保留在该密封的容器内，以便消毒。因此，产生了一个富臭氧的环境，容许在适当并需要的时期内发挥它的作用以得到令人满意的消毒效果。
然而发现，所形成的臭氧有非常依赖于它的环境(即臭氧分子邻近的材料)的半衰期。该半衰期依赖于诸如空气湿度和温度等参数，并且它可以在大约十秒到数天内变化。密封容器内降解太快会使得所要求的消毒剂量[f(时间，浓度)]变得太低。
因此用PET瓶进行实验，通过使臭氧作用一段时间，确定在密封的容器内所形成的臭氧和产生臭氧的电子辐照是否能够进行有效的消毒。
实施例1臭氧的半衰期的测定
为了测定照射密封PET容器所产生的臭氧的降解，采用300keV电子束和Ozomat MP臭氧(Anseros，德国)分析器。用300keV加速电压和20kGy的剂量在六十个PET瓶内产生臭氧，该瓶受到轻微高于大气压力的压力，以便避免空气渗透。用12.5小时跟踪在该瓶内的臭氧的浓度。
利用电子辐照处理，测定到大约5小时的半衰期。估计该半衰期在对已经在电子暴露下遭破坏的微生物的消毒作用上是充足的。
实施例2臭氧处理后检验任何异味的存在
为了检测内含由电子辐照产生的臭氧的350毫升PET瓶内是否存在异味，和为了检验长时期暴露于臭氧中是否会导致如此的作用，通过使用有300keV能量水平的电子枪施行一系列实验。该瓶在此得到强烈的过量剂量，即消毒作用所需的剂量的两倍。该剂量是用Far West Radiachromic读数装置(Far West Technologies,CA，美国)测定的。
比较含有在空气中生成的臭氧的瓶和含隋性气体的电子照射的瓶。因此，用四种不同的处理测试350毫升封口的PET瓶：
1．瓶内含空气并用25kGy的平均剂量照射。
2．瓶内含空气并用40kGy的平均剂量照射。
3．瓶内含氮气并用25kGy的平均剂量照射。
4．瓶内含空气并不施行照射，作为对照例。
在照射后，将该瓶放置大约24小时，然后打开并装满过滤的水。在室温进一步放置九天后，施行一个感觉分析以量化异味，味道测试组被分级为从0(没有异味)到3(有强烈异味)。
所有已处理的瓶被认为有可接受程度的少量异味。因此，剂量水平差异或瓶内气体的差异没有引起明显的不同。
实施例3臭氧处理后检验致死作用的存在
在这一系列实验中，以被杀灭的微生物的数目为参考来检验臭氧在用电子辐照的PET瓶中的作用。使用短小芽孢杆菌ATCC 27242和枯草芽孢杆菌NCA 7252作为测试生物。杀灭这些生物的能力以对数衰减测定，其定义为在一个参考标本中的生物数量减去生存的生物数量。
将测试生物的其中一种接种在PET瓶内，并分别地暴露于7kGy与9kGy剂量的电子枪(10MeV Ris National Laboratories)，然后向每种生物在瓶中装满50毫升培养汤。培养该瓶，然后分析其中是否存在任何生长。用本领域技术人员熟知的惯常的方法(基于“最大似然数(Most Probable Number)”方法)对与参考例作出比较的结果进行统计学评价。
图1显示在空气(30％相对湿度)和氦中短小芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌的对数衰减，两种微生物的辐射剂量分别为7和9kGy。
当分别地照射含有一种反应性气体(即空气)或非反应性气体(即氦)的PET瓶时，在电子辐照后得到显著的对数衰减差异。当在空气中施行照射时，相比在氦中施行照射，枯草芽孢杆菌高出25％，短小芽孢杆菌高出20％。从此可以确定，在容器中产生的臭氧明显地导致微生物数量的减少。
根据本发明，同时及相继地运用电子辐照与臭氧处理这两种消毒方法，不仅具有加和作用，还令人惊奇地具有协同作用。此外，其他的实验也显示一种补足作用，其中耐辐射生物不能同时抵抗臭氧，相反亦然。
不受任何特定的理论或作用机制限制，本发明的消毒作用可以解释如下。当在消毒过程中使用例如相当于约109粒电子的每公斤25kJ的能量通过微生物，在这批电子中只有一小部分会导致破坏脱氧核糖核酸形式的直接致死的作用。然而，所有电子都通过细胞膜，会产生使生物衰弱的膜破坏，并增加使电子辐照产生的臭氧更容易穿透细胞的可能性。一旦在细胞内，臭氧就会发挥它的加和作用。可以从该两种消毒方法能够用不同的方式运作来说明补足作用。该作用变成协同性的，使得臭氧破坏酶，尤其是使得酶促脱氧核糖核酸修补机制被消除。
电子穿透一种包装材料的能力相对地低，但当然视辐射能量而定。根据本发明，电子辐照所需要的能量并不会受到在局部地方有大的材料厚度(例如瓶颈)的容器所影响。以此方法，可以使用低于300keV的能量水平，使得可以利用商业上可购买到的设备。
根据本发明的方法的一个重要优点是，所用的未装满的容器被制成密封和不可穿透的。因此，有毒气体的产生和分解是在一个已经事前封口的容器里面发生。当容器遭受电子辐照时，有一定程度的消毒作用发生，并且同一时间形成臭氧。在装满容器之前，让臭氧进行一段长时间的化学作用，使其与电子辐照的初始作用共同作用，导致对容器充分的消毒。由于修补电子辐照导致的损伤需要许多时间，可能需要臭氧在容器内存在长的时间。
当使用电子辐照处理容器后而消毒过程还在进行时，将容器运输到装瓶场地，在那里装满容器并在无菌的环境重新封口。如果消毒与装满容器中间的时间充足，臭氧的浓度将下降，从而减低了在装满容器时处理有毒气体的困难。因此可以让降解过程进行一段长时间，直到当在装瓶机中打开容器时，臭氧含量变得无害。
然而，根据本发明，通过改变容器内的气体，可以调整臭氧含量。例如，在容器内产生的臭氧的量可以通过在封口前向容器添加更多氧来增加。此外，臭氧的降解率可以通过降低容器内的温度来减少。相应地，当增加温度时，可以提高降解率。任何在容器内剩余的臭氧可以通过在装瓶前直接加热容器而除去。
该降解率也可以通过提升容器内的湿度来增加。通过控制容器内的湿度，也能控制水的活度，再而影响在消毒过程中微生物的死亡率。
Claims (7)
1．一种消毒容器的方法，其特征在于将容器密封，使容器受到电子辐照，在容器内产生臭氧，并在密封的容器内保留所产生的臭氧，以便消毒容器。
2．根据权利要求1的消毒容器的方法，其特征在于容器是在电子辐照后，在装满之前贮藏的。
3．根据权利要求1的消毒容器的方法，其特征在于电子辐照的能量水平低于300keV。
4．根据权利要求1的消毒容器的方法，其特征在于容器内的臭氧含量是通过改变容器内的气体来调节的。
5．根据权利要求4的消毒容器的方法，其特征在于所述的气体是通过改变容器内的氧含量来改变的。
6．根据权利要求4的消毒容器的方法，其特征在于所述的气体是通过改变容器内的湿度来改变的。
7．根据权利要求4的消毒容器的方法，其特征在于所述的气体是通过改变容器内的温度来改变的。
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