CZ20032609A3 - Způsob dezinfekce produktu jeho povrchovou úpravou a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Description

Předkládaný vynález se týká způsobu dezinfekce produktu jeho povrchovou úpravou, přičemž je vypouštěna pára kapaliny, výhodně vodní pára, a zvuk, výhodně ultrazvuk, na povrch produktu.

Dosavadní stav techniky

Při zpracováni a následném baleni potravinářských produktů je žádoucí zahubit choroboplodné zárodky, jako jsou spory, mikroorganismy a podobně, přítomné na povrchu potravinářských produktů a na dalších pevných površích. Jsou známé tepelné úpravy potravin za účelem zahubení choroboplodných zárodků. Taková tepelná úprava ale obvykle způsobuje nechtěné změny v chuti a textuře upravované potraviny a v nejhorším případě může potravinu zničit, je rovněž známé odstraňování nečistot z povrchu produktu' jeho ultrazvukovou úpravou.

Zveřejněná japonská patentová přihláška č. JP-0714 3999A popisuje sterilizační zařízení, ve kterém jsou ke sterilizaci určené nástroje nejprve vystaveny ultrazvuku a potom ošetřeny v autoklávu prostřednictvím vysokotlaké páry a nakonec jsou ozářeny ultrafialovým světlem. Tento princip ale není vhodný pro úpravu potravin kromě jiného také proto, že během zpracování v autoklávu se používají vysoké teploty.

Dále také EP 0711566 Al popisuje způsob a zařízení pro ničení choroboplodných zárodků u zubařských nástrojů.

Popsané zařízení využívá různé principy pro hubení • · choroboplodných zárodků, například úpravu proudy páry, horkým vzduchem, ultrazvukovou lázní, elektromagnetickým ozařováním, a tak dále. Toto zařízení ale rovněž není vhodné pro úpravu potravin, protože upravovanými produkty jsou v mnoha navržených postupech absorbovány příliš vysoké tepelné obj emy.

Dále je také známé ohřívání povrchu, například, potravinářských produktů prostřednictvím páry za účelem hubení choroboplodných zárodků. Aby se ale dosáhlo ⁰ požadovaného hubícího účinku jsou nekrajnější vnější vrstvy ošetřované potraviny poškozeny v důsledku nadměrného vystavení teplu.

Z ruského patentu č. 2000058 je dále známé sterilizování tekutých potravinářských produktů prostřednictvím kombinace páry a ultrazvuku. Potravina je přiváděna do kontejneru a vrstva tekuté potraviny je vytvořena odstředivou silou. Pára se přivádí do potraviny od vnitřního povrchu kontejneru. Pára se vstřikuje skrz množství trysek, přičemž se v tekuté potravině vytvářejí ultrazvukové oscilace. Během kondenzování páry se vytváří kavitace. Použití tohoto postupu úpravy je omezeno z množství důvodů: je použitelný pouze pro tekuté potravinářské produkty, je vyžadováno odstředivka, a do potraviny je přiváděna voda v důsledku kondenzace vodní páry. Tento typ kondenzace je výhodně vyloučen.

WO 00/01255 popisuje způsob a zařízení pro úpravu tekutiny nebo materiálu v něm akustickou energií. Zařízení pracuje s tím principem, že by měla probíhat kondenzace a že akustická energie je vytvářena indukováním kavitace. Jak

implodují parní kavity (dutiny), vytváří se akustická energie.

Cílem předkládaného vynálezu je navrhnout způsob dezinfekce produktu, který bude vhodný pro účinné hubení choroboplodných zárodků na povrchu produktu bez indukování příliš velkého tepla v produktu.

Podstata vynálezu

Podstata způsobu výše uvedeného typu podle předkládaného vynálezu spočívá v tom, se současně s vypouštěním páry vytváří ultrazvuk, který osciluje na frekvenci v ultrazvukovém rozsahu při tak vysokém akustickém tlaku, že migrace jednotlivých molekul překračuje rozměry bakterií nebo mikrobů (choroboplodných zárodků), které mají být zahubeny.

Ultrazvuk v páře tedy vytváří tak vysoké oscilace částic a rychlosti částic, že molekuly vody jsou střídavě čerpány k a od povrchů produkt. Důsledkem je:

1. Energie je přiváděna ve formě páry;

2. Zóna páry kolem produktu je kontinuálně odváděna pro zabránění kondenzování a izolace;

3 . v dosažení	Přirozené mikrostruktury v povrchu všech choroboplodných zárodků.	nezabrání	páře
To	dále zajišťuje, že:
1.	Povrch produktu se ohřívá na	teplotu	páry
podstatně	rychleji, než když je teplot	přiváděno	skrz
vzduchovou	zónu obklopující produkt.

2. Choroboplodné zárodky, skryté v přirozených kapsách a sporech, jsou zahřátý bez velkého ovlivnění vlastní potraviny.

Během úpravy se teplota uvnitř produktu snižuje jako funkce hloubky. To rovněž platí pro choroboplodné zárodky na povrchu. V biologických produktech jsou choroboplodné zárodky (mikroby) obvykle několikrát menší, než je velikost buněk produktu. To znamená, že choroboplodné zárodky dosahují vnitřní teploty překračující 70 °C v okamžiku, ve kterém teplotní gradient pronikl pouze několik mikrometrů do povrchových buněk produktu.

Když je úprava následně dokončena, množství energie, absorbované buňkami produktu, se samo distribuuje, což má za následek celkové ohřátí produktu. Protože ale objem buněk produktu, překračuje objem choroboplodných zárodků, celkové množství tepla, indukovaného během zpracování, je velmi malé a tudíž neškodlivé pro produkty. Doba zpracování je relativně krátká, výhodně pouze několik sekund.

V obzvláště výhodném provedení předkládaného vynálezu se ultrazvuk vytváří prostřednictvím vedení páry skrz ultrazvuk vytvářející zařízení a přinucení páry k oscilování na frekvenci v ultrazvukovém rozsahu při tak vysokém akustickém tlaku, že migrace jednotlivých molekul překračuje rozměry bakterií nebo mikrobů (choroboplodných zárodků), které mají být zahubeny.

Ultrazvuk vytvářející zařízení může být vytvořeno například prostřednictvím tryskového proudu a dutiny.

Vynález se také týká dezinfekčního zařízení k provádění popsaného způsobu, které zahrnuje parní zařízení pro hubení choroboplodných zárodků na povrchu tuhého produktu, jako je tuhý potravinářský produkt, přičemž toto parní zařízení má alespoň jeden průchod pro páru a otvor.

Podstata dezinfekčního zařízení podle předkládaného vynálezu spočívá v tom, že v blízkosti otvoru je vytvořena dutina, která je při použití upravena pro plnění tryskovým proudem vodní páry při relativně vysokém tlaku skrz průchod pro páru, přičemž vodní pára vypouštěná z otvoru osciluje na frekvencí určené prostřednictvím dutiny. Tímto je dosaženo vytvoření obzvláště výhodného dezinfekčního zařízení.

Předkládaný vynález bude v následujícím popisu popsán poněkud podrobněji ve spojení s odkazy na připojené výkresy.

Přehled obrázků na výkresech

Obr.l znázorňuje vypouštění tryskového proudu páry z parního zařízení dezinfekčního zařízení podle vynálezu;

Obr.2 znázorňuje provedení parního zařízení v podobě kotoučové trysky;

Obr.3 znázorňuje pohled v řezu vedeném centrální osou parního zařízení podle obr. 2;

Obr.4 znázorňuje parní zařízení ve tvaru podlouhlého tělesa;

Obr. 5 znázorňuje parní zařízení stejného typu jako na obr. 4, ale ve tvaru uzavřené křivky; a

Obr. δ znázorňuje parní zařízení stejného typu jako na obr. 4, ale ve tvaru otevřené křivky.

• » • · 4 4 · • · 9 9 · 4 4

Příklady provedení vynálezu

Dezinfekční zařízení, znázorněné na obr. 1, pro provádění způsobu podle předkládaného vynálezu zahrnuje parní zařízení 1. ve tvaru tak zvané kotoučové trysky, které zahrnuje vnější část 5 a vnitřní část 6 a které je na obrázku znázorněno v pohledu v řezu. Tlaková voda je vedena z parní komory 10 skrz průchod 2 P^ro páru, definovaný vnější částí 5 a vnitřní částí 6, k otvoru 2, ze kterého je pára vypouštěna v tryskovém proudu k dutině 4 vytvořené ve vnitřní části 6. Pára může být vytvářena z destilované nebo demineralizované vody. Pokud je tlak páry postačující, vytvářejí se vysoké oscilace v páře přiváděné do dutiny 4 na frekvenci definované rozměry této dutiny 4. Upravením rozměrů dutiny 4 například tak, že její akustická přirozená frekvence je v rozsahu mezi 20 kHz a 25 kHz, parní zařízení 1 vytváří akustické oscilace při vypouštění z otvoru 2, pokud je zajištěno, že tlak páry je dostatečně vysoký. Další zvyšování tlaku páry nemění významně frekvenci, ale značně se potom zvětšuje akustický tlak vytvářený parním zařízením 1^. Parní zařízení 1 typu, znázorněného na obr. 1, je schopno vytvářet akustické tlaky až 160 dB_SPL při tlaku páry kolem 4 atmosfér. Parní zařízení JL může být vyrobeno z mosazi, hliníku nebo nerezové oceli ve vhodném nerezovém materiálu nebo v jakémkoliv jiném dalším dostatečně tvrdém materiálu. Materiál musí pouze vydržet akustický tlak a teplotu, kterým je parní zařízení vystavováno během použití. Způsob činnosti je rovněž naznačen na obr. 1, přičemž vypouštěná pára 7 je nucena k oscilacím prostřednictvím dutiny 4. Vypouštěná oscilující pára je vedena k vespod ležícímu dopravníku % na kterém jsou uspořádány produkty 8, například potravinářské produktu, •· ·· ···· * · · * · • · · · • · · · · · · · · ····· · · » · které mají být dezinfikovány. Produkty 8 jsou dopravovány předem stanovenou rychlostí odpovídající požadovanému stupni dezinfekce. Vypouštěná oscilující pára může být případně použita pro dezinfekci semen.

Jedno možné provedení parního zařízení podle předkládaného vynálezu, to jest tak zvaná kotoučová tryska, je znázorněno na obr. 2. Parní zařízení 1 zahrnuje prstencovou vnější část _5 a válcovou vnitřní část 6_, ve které je vytvořena prstencová dutina 4. Skrz prstencový průchod 3 pro páru může být pára vypouštěna do prstencového otvoru ze kterého může být vedena do dutiny 4. Vnější část 5 může být nastavitelná vzhledem k vnitřní části 6^, například prostřednictvím vytvoření závitu nebo jiného nastavovacího prostředku (není znázorněn) ve spodku vnější části 5, která navíc může zahrnovat upevňovací prostředek (není znázorněn) pro zajištění vnější části 5 vzhledem k vnitřní části 6_, když již byl dosažen požadovaný interval mezi nimi. Výhodnými rozměry parního zařízení znázorněného na obr. 2 mohou být: vnější průměr vnější části 5 například 80 mm, vnitřní průměr okraje otvoru 2_ přibližně 22 mm, průměr špičky vnitřní části 6, ve které je vytvořena dutina 4, přibližně 15 mm, a dutina 4 může mít vnitřní průměr kolem 10 mm a šířku v rozsahu od 1,5 do 2 mm. Takovéto parní zařízení vytváří frekvenci kolem 19 kHz při tlaku páry 4 atmosféry. Molekuly páry jsou tudíž schopné migrovat až 3 6 μπι a přibližně 19 00 0 krát za sekundu při maximální rychlosti 4,5 m/s. Tyto hodnoty jsou zde uváděny pouze pro poskytnutí základní představu o rozměrech a proporcích parního zařízení a nemají žádným způsobem omezit znázorněné provedení.

Obr. 3 znázorňuje pohled v řezu na parní zařízení 1 podle obr. 2, tak aby byl mnohem lépe patrný tvar otvoru 2, průchodu 2 P^ro páru a dutiny 4. Dále je také patrné, že otvor 2 je prstencový. Průchod 3 pro páru a otvor 2 jsou definovány prostřednictvím v podstatě prstencové, vnější části 5. a v ní uspořádané válcové, vnitřní části 6. Tryskový proud páry, vypouštěný z otvoru 2, dopadá v podstatě po obvodu dutiny 4 vytvořené ve vnitřní části 6 a potom opouští parní zařízení 1. Jak bylo zmiňováno v předcházejícím popisu, vnější část 5 definuje vnějšek průchodu 3 pro páru a je dále zkosena pod úhlem kolem 30° podél vnějšího povrchu svého vnitřního obvodu vytvářejícího otvor parního zařízení, z něhož tryskový proud páry může expandovat, když je vypouštěn. Spolu s odpovídajícím zkosením kolem 60° na vnitřním povrchu vnitřního obvodu vytváří výše uvedené zkosení ostře zakřivenou obvodovou hranu definující z vnějšku otvor 2_. Vnitřní část 6 má zkosení kolem 45 na svém vnějším obvodu směřujícím k otvoru a z vnitřku definujícím otvor 2. Vnější část 2 může být nastavována vzhledem k vnitřní části 6, čímž může být nastavován tlak páry dopadající do dutiny 2· Vršek vnitřní části 6, ve kterém je vytvořena dutina 4, je rovněž zkosen pod úhlem přibližně 45° pro umožnění tryskovému proudu oscilující páry, aby expandoval v otvoru parního zařízení.

Jako jedno další možné provedení parního zařízení 2 dezinfekčního zařízení podle vynálezu je na obr. 4 znázorněno podlouhlé těleso ve tvaru kolejničky, přičemž toto těleso je funkčně ekvivalentní s provedeními znázorněnými na obr. 1 respektive na obr. 2. U tohoto provedení vnější část zahrnuje dvě samostatné kolejnicové části 5a ^a 5b, které spolu s kolejnicovou vnitřní částí 6 tvoří parní zařízení 2· Mezi ·· · · · 0

• · · · • 00« 0 . « 0 · 0

00 ·· dvěma kolejnicovými částmi 5a a 5b vnější části 5 a vnitřní částí 6 jsou. vytvořeny dva průchody pro páru 3a a 3b. Každý z těchto průchodů 3a a 3b P^ro páru má otvor 2_a respektive 2b odvádějící vypouštěnou páru z průchodů 3a ^a 3b pro páru do dvou dutin 4a, 4b vytvořených ve vnitřní části 6. Jednou výhodou tohoto provedení je to, že kolejnicové těleso je schopno pokrýt podstatně větší povrchovou plochu než kruhové těleso. Další výhodou tohoto provedení je to, že parní zařízení může být vyrobeno z extrudovaného hliníku, čímž se snižují náklady na použité materiály.

Provedení parního zařízení znázorněného na obr. 4 nemusí být přímkové. Obr. 5 znázorňuje kolejnicové těleso tvarované jako tři kruhové, samostatné prstence. Vnější prstenec definuje krajní vnější kolejnicovou část 5a vnější ¹⁵ části 5, prostřední prstenec definuje vnitřní část 6 a vnitřní prstenec definuje krajní vnitřní kolejnicovou část 5b vnější části Ξ>· Tyto tři části parního zařízení 1 spolu tvoří průřez, jaký je znázorněn u provedení podle obr. 4, přičemž ve vnitřní části 6 jsou vytvořeny dvě dutiny 4a a 4b a

Ω v v přičemž prostor mezi krajní vnejsi kolejnicovou časti 5a a vnitřní částí <5 definuje vnější průchod 3_a pro páru respektive vnější otvor 2a a prostor mezi vnitřní částí 6 krajní vnitřní kolejnicovou částí 5b definuje vnitřní průchod 3^b pro páru respektive vnitřní otvor 2b. Toto provedení parního zařízení je schopno pokrýt velmi velikou plochu v jednom okamžiku a tudíž je schopno ošetřit velké produkty, jako jsou potravinářské produkty, například celé sýry, velké zeleniny nebo rozpůlená těla jatečních zvířat.

Jak je znázorněno na obr. 6, je rovněž možné vytvořit parní zařízení tohoto typu jako s tvarem otevřené křivky. V •· · ···· « · · 4 • 4 ·· tomto provedení funkční části odpovídají funkčním částem znázorněným na obr. 4 a další detaily rovněž vyplývají z části popisu odkazující na obr. 4, na kterou se tímto odkazuje. Parní zařízení tvarované jako otevřená křivka je použitelné tam, kde mající být choroboplodné zárodky eliminovány z povrchů neobvykle tvarovaných produktů. Předpokládá se systém, ve kterém množství parních zařízení, tvarovaných jako různé otevřené křivky, je uspořádáno v dezinfekčním zařízení podle vynálezu a použito v širokém rozsahu různých aplikací.

Obecně může být dezinfekční zařízení použito ve spojení s párou kapaliny, kterou nezbytně nemusí být vodní pára. Dezinfekční zařízení může být například použito ve spojení s alkoholem. V posledně uvedeném případě mohou být do kapaliny přidávány různé příměsi, případně plynné příměsi.

Ačkoliv je dezinfekční zařízení podle vynálezu popsáno výše se spojení s dezinfekcí povrchu potravinářských produktů, vynález není omezen pouze na toto použití. Příklady dalších možných aplikací vynálezu zahrnují dezinfekci povrchů odebraných vzorků, dezinfekci chirurgických nástrojů, aktivaci produktů ve spojení s technologií zpracování a pro farmaceutický průmysl, nebo povrchovou chemického čištění potravinářských obalů před jejich použitím.

Vynález může být dále použit na jatkách, obecně při výrobě potravin, v operačních sálech, v čistých místnostech, v biotechnologických laboratořích a chovných budovách, a tak dále.

Zařízení nemusí být nezbytně stacionární, ale může být také mobilní jednotkou.

Claims (12)

1. jeho povrchovou úpravou, ve výhodně vodní pára, a zvuk,

   PATENTOVÉ

   1. Způsob dezinfekce produktu kterém se vypouští pára kapaliny, výhodně ultrazvuk, na povrch produktu, vyznačující se tím, že

   5 . ultrazvuk se vytváří bez indukovaní kavitace a ve stehnem okamžiku, ve kterém se vypouští pára, a tento ultrazvuk osciluje na frekvenci v ultrazvukovém rozsahu při tak vysokém akustickém tlaku, že migrace jednotlivých molekul překračuje rozměry bakterií nebo mikrobů, které mají být zahubeny.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že současné vytváření ultrazvuku se zajišťuje prostřednictvím vedení páry skrz ultrazvuk vytvářející zařízení, které nutí páru oscilovat na frekvenci v ultrazvukovém rozsahu.

   ¹⁵
3. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že ultrazvuk vytvářející zařízení se vytvoří prostřednictvím tryskového proudu a dutiny.
4. 4. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že ultrazvuk vytvářející zařízení se vytvoří prostřednictvím píšťaly pro vytváření páry a ultrazvuku.
5. 5. Způsob podle jednoho nebo více z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že doba zpracování je relativně krátká.

   ²⁵
6. 6. Dezinfekční zařízení pro provádění způsobu definovaného v nároku 1, které zahrnuje parní zařízení (1) pro hubení choroboplodných zárodků na povrchu tuhého produktu, jako je tuhý potravinářský produkt, přičemž toto parní zařízení (1) má alespoň jeden průchod (3) pro páru a otvor (2) , vyznačující se tím, že v blízkosti otvoru (2) je vytvořena dutina (4), která je při použiti upravena pro plnění tryskovým proudem vodní páry při relativně vysokém tlaku skrz průchod (3) pro páru, přičemž vodní pára vypouštěná z otvoru (2) osciluje na frekvenci, výhodně ultrazvukové frekvenci,

   5 určené prostřednictvím dutiny (4), přičemž parní zařízení (1) dále zahrnuje vnější část (5), jejíž vnitřní stěna definuje vnější stěnu průchodu (3) pro páru, a vnitřní část (6) v podstatě definující vnější stěnu průchodu (3) pro páru a rovněž definující otvor (2), přičemž dutina (4) je vytvořena

   10 v těsné blízkosti uvedeného otvoru (2).
7. 7. Dezinfekční zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že dutina (4) je nastavitelně oddálena od otvoru (2) parního zařízení (1).

   ₁₅
8. 8. Dezinfekční zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že dutina (4) je uspořádána v těsné blízkosti otvoru (2) a je sním případně vytvořena integrálně.
9. 9. Dezinfekční zařízení podle jednoho z nároků 6 až 8, vyznačující se tím, že vnější část (5) a vnitřní část (6) ²⁰ jsou zajištěny vzájemně vůči sobě a vodní pára, přiváděná skrz průchod (3) pro páru, je vedena k dutině (4) v podstatě tak, že vodní pára je přinucena k oscilování na frekvenci, výhodně ultrazvukové frekvenci, určené dutinou (4).
10. 10. Dezinfekční zařízení podle jednoho z nároků 6 až 9,

    2 5 vyznačující se tím, že ve spojení s dutinou (4) je parním zařízením (1) generátor Hartmann, parní tryska nebo kotoučová tryska.

    ·· ··«· ·· · · · · · » · · ♦ · · · ·« · • ·· · · · · · • · · · · · · · · · 9 9 9 · · 9 · 9 9 • 9 ·· 999 ···· 99 99
11. 11. Dezinfekční zařízení podle jednoho z nároků 6 až 10, vyznačující se tím, že parní zařízení je tvarováno jako kotoučové těleso.
12. 12. Dezinfekční zařízení podle jednoho z nároků 6 až 10, vyznačující se tím, že parní zařízení je tvarováno jako kolejnicové těleso.