CN1236819C - 通过表面处理消毒物品的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种消毒装置和消毒方法，该消毒装置包括一个用于杀灭物品特别是食品的表面的细菌的蒸汽装置。该消毒装置利用蒸汽和超声波的组合来杀灭被传送通过该蒸汽装置的物品的表面上的细菌。加压蒸汽被送入且穿过一个蒸汽通道而到一个空穴，其中蒸汽被以一个超声波频率进行振动。蒸汽的振动防止物品被过度地加热，而存在物品表面上的细菌被加热和杀灭。

Description

通过表面处理消毒物品的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种通过表面处理消毒物品的装置和方法，将流体蒸汽、最好是水蒸汽，声波、最好是超声波排放到物品表面。

当处理和随后包装食品时，就希望杀灭存在食品表面和其它坚硬表面上的细菌，诸如孢子，微生物等等。已经知道，通过热处理食物可以杀灭细菌。然而，这样的热处理通常会对被处理的食物的味道和质地造成不需要的改变，在最坏的情况下还可能会损坏食物。通过超声波处理食物以去除食物表面的杂质也是公知的。

背景技术

日本公开说明书JP0714 3999A公开了一种消毒装置，首先将要被消毒的仪器暴露在超声波中，然后通过高压蒸汽用高压锅消毒，最后用紫外线照射。然而，其原理不适合于处理食物和其它物品，因为在高压消毒过程中存在高温。

另外，EP0711566A1公开了一种用于牙科用仪器灭菌的方法和装置。该装置利用多种原理来杀菌，比如，用蒸汽、热空气喷射，超声波浴，电磁辐射等处理方法。然而，该装置不适合于处理食物，因为，在所建议的许多方法中，被处理的物品会吸收太高的热量。

比如，通过用蒸汽加热食品表面以杀灭细菌也是公知的。然而，为了获得所要的灭菌效果，由于过多的暴露，所处理的食物的最外层被损坏。

从俄罗斯专利No.2000058中还可知道，通过将蒸汽和超声波进行组合来给流质食品消毒。食品被送入一个容器，通过离心力而形成一层该流质食品。将蒸汽从容器的内表面供应到食品上。蒸汽是通过多个喷嘴喷射的，并在该流质食品中产生超声波振动。在蒸汽冷凝期间形成一种气穴现象。采用这种处理方法的局限性在于：它仅仅适合于处理流质食品，需要离心机，而且，由于水蒸气要冷凝，水会凝聚到食品上。最好是避免这种冷凝。

WO 00/01255公开了一种利用声音能来处理流体或者材料的方法和装置。该装置的工作原理是，冷凝应该发生，并且通过诱导气穴现象而产生声音能。当蒸汽空穴内向地爆聚时，就产生声音能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消毒物品的方法，该方法适合于有效地杀灭物品表面的细菌，而不会传导给物品太多的热量。

根据本发明的上述方法，其特征在于，在蒸汽被扩散并被以一个超声波范围内的频率振动的同时产生超声波，在这样高的声压下，单个分子的移动超过了要被杀灭的细菌或病菌的大小。

这样，蒸汽中的超声波就产生如此高的颗粒振动和质点速度，以致水分子被交替地往复地泵送到物品表面。结果：

1.能量被以蒸汽的形式提供；

2.物品周围的蒸汽区被连续地移动，以防止冷凝和绝热；

3.表面的自然微观结构不会防止蒸汽到达所有细菌。

这就导致：

1.假如热量通过物品周围的空气区来传导，则物品的表面被相当快地加热到蒸汽的温度；

2.隐藏在天生袋囊中的细菌以及孢子被加热，而几乎不影响食物的本质。

在处理期间，物品内的温度作为深度的函数而减少。这也牵涉到表面上的细菌。对于生物物品，细菌通常是比物品的孔度小几倍。这就意味着，细菌在某时可达到超过70℃的中心温度，这里的热梯度仅仅穿透物品的表面晶胞几微米。

当处理随后完成时，被物品的晶胞吸收的能量自己分配，导致对物品全面加热。由于物品的晶胞的体积大于细菌的体积，则在处理期间传导的总热量很小，从而对物品没有损害。其处理时间比较短，最好是仅仅几秒。

在本发明的一个特别有利的实施例中，超声波是通过将蒸汽传导穿过一个超声波产生装置并使蒸汽以该超声波范围内的一种频率振动而产生的，以这样一个高的声压，单个分子的移动超过要被杀灭的细菌或病菌的大小。

该超声波产生装置比如可以由一种射流和一种空穴形成。

本发明还涉及一种用于实现该方法的消毒装置，包括：一个蒸汽装置，用于杀灭固体物品表面上的细菌，尤其是固体食品表面上的细菌，所述蒸汽装置具有至少一个蒸汽通道和一个开口。

该消毒装置的特征在于，邻近该开口设有一个空穴，使用时，用于在一个相当高的压力下通过该蒸汽通道提供水蒸汽的射流，从该开口扩散的水蒸汽被以由该空穴确定的一种频率振动。这样，就得到一种特别有利的消毒装置。

附图说明

下面结合附图对本发明进行详细的描述，其中：

图1示出从根据本发明的一种消毒装置的一个蒸汽装置喷射的射流的扩散情形；

图2示出蒸汽装置的一个实施例，一种圆盘形的圆盘喷嘴；

图3示出沿图2所示蒸汽装置的直径方向截取的横截面图；

图4示出一种成形为一个细长主体的蒸汽装置；

图5示出与图4所示类型相同的一种成形为一闭合曲线的蒸汽装置；

图6示出与图4所示类型相同的一种成形为一开放曲线的蒸汽装置。

具体实施方式

如图1所示，用于实现本发明方法的消毒装置包括一个成形为一种圆盘形即所谓圆盘喷嘴的蒸汽装置1，该蒸汽装置1具有一个外部件5和一个内部件6，其被显示在图中的横截面图中。加压水经过一个蒸汽腔10并穿过一个由所述外部件5和内部件6限定的蒸汽通道3而到达一个开口2，从开口2这里蒸汽以射流形式向一个设置在内部件6上的空穴4排放。蒸汽可以由蒸馏水或者软化水形成。假如蒸汽压力足够高，流入该空穴4的蒸汽就会以一个由空穴4的尺寸决定的频率产生振动。通过调节空穴4的尺寸，比如以使它的自然声频范围在20kHz与25kHz之间，假如蒸汽压力足够高，则该蒸汽装置1在开口2处产生声学振动。蒸汽压力的进一步增加不会明显地改变频率，但是，由该蒸汽装置1释放的声压大量地增加。图1所示类型的蒸汽装置在约4个大气压的蒸汽压力下，产生的声压能够达到160dB_SPL。该蒸汽装置1可以用黄铜、铝或者合适的不锈材料如不锈钢或者其它任何足够硬的硬质材料制成。该材料只是需要承载在使用时该蒸汽装置所承受的声压和温度。操作的方法也示于图1，其中，空穴4使得被扩散的蒸汽7产生振动。该扩散的振动蒸汽被直接射向一个相邻近的传送带9，其上放置有将要被消毒的物品8，比如食品。以一个与所希望的消毒程度相对应的预定速度传送物品8。所喷射的振动蒸汽可以任意地被用来消毒种子。

图2示出了根据本发明的一种蒸汽装置的一个优选实施例，即所谓的圆盘喷嘴。该蒸汽装置1包括一个环形外部件5和一个圆柱形内部件6，其中凹进地设有一个圆环形的空穴4。穿过一个圆环形蒸汽通道3，蒸汽可以被扩散到该环形开口2，蒸汽可以从这里被传送到该空穴4。该外部件5可以相对于内部件6进行调节，比如，通过在外部件5的底部设置螺纹或者其它调节部件(未示出)，它还可以包括紧固件(未示出)，以便当已经获得外部件5与内部件6之间的间隔时用于将外部件5相对于内部件6锁紧。如图2所示的蒸汽装置的有利尺寸可以是，外部件5的外径比如是80mm，开口2的边缘的内径约22mm，其内设有所述空穴4的所述内部件6的尖端的直径约15mm，空穴4的内径约10mm，宽度范围为1.5至2mm。这样一种蒸汽装置在4个大气压的蒸汽压力下产生的频率约19kHz。从而，蒸汽分子能够移动达到36μm约19000次每秒，最大速度4.5m/s。这些数值仅仅是为了对该蒸汽装置的大小和比例给出一个概念，决不是对所示实施例的局限。

图3是图2所示蒸汽装置1的横截面图，是为了更加清楚地呈现所述开口2、蒸汽通道3和空穴4的形状。更显然，开口2是环形的。蒸汽通道3和开口2由基本上是环形的外部件5和设置在其内的圆柱形的内部件6所限定。从开口2释放出的蒸汽喷射流基本上是击打在形成于内部件6上的圆周的空穴4上，然后流出蒸汽装置1。如前所述，所述外部件5确定了蒸汽通道3的外部，并且进一步沿着用于形成蒸汽装置的开口的内圆周的外表面倾斜一个约30°的斜角，当蒸汽扩散时蒸汽射流可以在此扩展开。在该内圆周的内表面上连带地形成一个相应的约60°的斜角，上述斜角形成一个用于从外形上限定开口2的锐角圆周边缘。内部件6在它的朝向开口并在内确定该开口2的外圆周上具有一个约45°的斜角。外部件5可以被相对于内部件6进行调节，这里，击打空穴4的蒸汽射流的压力可以被调节。内部件6的顶部——空穴4设置其内——也可以以约45°的角倾斜，以便让振动的蒸汽射流在蒸汽装置的开口处扩展。

作为本发明消毒装置的蒸汽装置的一个优选实施例，图4中示出了一种细长的、轨道形状的主体1，所述主体的功能与图1和图2所示的实施例分别等同。在此实施例中，外部件包括两个独立的轨道形部分5a和5b，它们与轨道形内部件6一起共同形成一个蒸汽装置1。在外部件5的两个部分5a和5b与内部件6之间设有两个蒸汽通道3a和3b。每一所述蒸汽通道分别具有一个开口2a、2b，用于将来自蒸汽通道3a和3b的喷射蒸汽传送到设置在内部件6上的两个空穴4a、4b。本实施例的一个优点在于，轨道形的主体可以比一个圆形的主体覆盖一个很大的表面积。本实施例的另一个优点在于，蒸汽装置可以用压延的铝制成，因而降低了材料的成本。

图4所示蒸汽装置的实施例不必一定是直线性的。图5示出了一种轨道形的主体，其形成为三个圆形的、独立的环。外环确定了一个最外的外部件5a，中环确定了内部件6，而内环确定了一个最里的外部件5b。蒸汽装置的这三个部分共同形成了一个如图4所示实施例中的横截面，其中，在内部件上设有两个空穴4a和4b，在最外的外部件5a与内部件6之间的空间分别限定了一个外部蒸汽通道3a和一个外部开口2a，而在内部件6与最里的外部件5b之间的空间分别限定了一个内部蒸汽通道4b和一个内部开口2b。本实施例的蒸汽装置能够每次覆盖一个很大的面积，从而能够处理大的物品诸如食品的表面，比如整块干酪、大的蔬菜或者二等份的畜体。

如图6所示，还可以将这种类型的蒸汽装置形成为一个开放曲线(opencurve)。在此实施例中，与图4所示相对应的功能部件和细节可以通过对该部分的描述更加清楚，因为采用了相同的附图标记。可以采用一种成形为开放曲线的蒸汽装置，从通常形状的物品的表面消除细菌。可以想象一种系统，其中，在根据本发明的一个消毒装置内设置多个成形为不同的开放曲线的蒸汽装置，应用于很宽范围的各种用途。

通常，消毒装置可以与流体蒸汽一起使用，而不必是水蒸汽。消毒装置可以比如与酒精一起使用。在后一种情况下，可以在流体中假如各种添加剂，最好是气态的添加剂。

尽管上面已经针对食品表面的消毒对根据本发明的消毒装置进行了描述，但是本发明并不局限于此用途。本发明的其它可能用途的实例包括：出版物表面的消毒，外科器械的消毒，物品的表面活化，连同在使用它之前采用化学处理技术和药用行业或者食品包装的清洁处理。

本发明还以可被应用于屠宰场，通常的食品生产，手术室，除尘室，生物技术实验室和牲畜建筑物，等等。

本装置不必是固定不动的，可以是一个可移动的单元。

Claims (13)

1.通过表面处理消毒物品的方法，将流体蒸汽和超声波排放到物品表面，其特征在于，在蒸汽被排出并以超声波范围内的一个频率振动的同时，产生超声波而没有引发空穴现象，在这样高的声压下，单个分子的移动超过了要被杀灭的细菌或病菌的大小。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述同时的超声波生成是通过传送蒸汽使之穿过一个超声波产生装置而实现的，该超声波产生装置使蒸汽以所述超声波范围内的一个频率振动。

3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述超声波产生装置由一个蒸汽喷嘴和一个空穴形成。

4.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述超声波产生装置由一个用于产生蒸汽和超声波的振鸣器形成。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流体蒸汽是水蒸汽。

6.用于实现权利要求1所述方法的消毒装置，包括一个用于杀灭固体物品的表面上的细菌的蒸汽装置(1)，所述蒸汽装置(1)具有至少一个蒸汽通道(3)和一个开口(2)，其特征在于，在邻近开口(2)处设有一个空穴(4)，该空穴(4)用于在一个高压力下通过所述蒸汽通道(3)提供水蒸汽的射流，其中，从开口(2)释放的水蒸汽被以一个由所述空穴(4)确定的超声波频率进行振动；所述蒸汽装置(1)包括一个外部件(5)，其内壁确定了所述蒸汽通道的外壁，以及一个内部件(6)，其大体上确定了蒸汽通道(3)的外壁并还确定了所述开口(2)，所述空穴(4)邻近所述开口(2)设置。

7.按照权利要求6所述的消毒装置，其特征在于，所述空穴(4)与所述蒸汽装置的开口(2)可调节地间隔开。

8.按照权利要求6所述的消毒装置，其特征在于，所述空穴(4)被设置成邻近所述开口(2)，并与之整体成形。

9.按照权利要求6所述的消毒装置，其特征在于，所述外部件(5)和内部件(6)被彼此相互地固定，并且使通过蒸汽通道(3)供应的水蒸汽向空穴(4)传送，其大致以这样一种方式传送，即水蒸汽被以一个由所述空穴(4)确定的超声波频率进行振动。

10.按照权利要求6所述的消毒装置，其特征在于，具有所述空穴(4)的所述蒸汽装置(1)是一个哈特曼发生器、一个蒸汽喷嘴或者一个圆盘形喷嘴。

11.按照权利要求6所述的消毒装置，其特征在于，所述蒸汽装置被成形为一个圆盘形主体。

12.按照权利要求6所述的消毒装置，其特征在于，所述蒸汽装置被成形为一个轨道形主体。

13.按照权利要求6所述的消毒装置，其特征在于，所述固体物品是一固体食品。

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