CZ302390B6 - Zpusob dezinfekce produktu jeho povrchovou úpravou a zarízení k provádení tohoto zpusobu - Google Patents

Abstract

Pri dezinfekci tuhého produktu (8), napr. potravinárského produktu se na povrch produktu vypouští pára (7) kapaliny, zejména vodní pára, a zvuk, zejména ultrazvuk. Ultrazvuk se aplikuje na povrch produktu (8) ve stejném okamžiku, ve kterém se vypouští pára (7). Pára (7) se uvádí do oscilace s ultrazvukovou frekvencí pri tak vysokém akustickém tlaku, že velikost rozptylu jednotlivých molekul páry (7) je vetší než rozmery bakterií nebo mikrobu, které se hubí. Pára (7) se vypouští smerem k tuhému produktu (8) a prichází s ním do kontaktu. Dezinfekcní zarízení zahrnuje parní zarízení (1), které má alespon jeden pruchod (3) pro páru a otvor (2). V sousedství otvoru (2) je vytvorena dutina (4), která je upravena pro plnení tryskovým proudem vodní páry (7) skrz pruchod (3) pro páru. Parní zarízení (1) dále zahrnuje vnejší cást (5), jejíž vnitrní stena tvorí vnejší stenu pruchodu (3) pro páru a vnitrní cást (6) tvorí vnejší stenu pruchodu (3) pro páru a rovnež tvorí otvor (2).

Description

Způsob dezinfekce produktu jeho povrchovou úpravou a zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká způsobu dezinfekce tuhého produktu jeho povrchovou úpravou, ve kterém se na povrch produktu vypouští pára kapaliny, zejména vodní pára, a zvuk, zejména ultrazvuk. Dále se vynález týká dezinfekčního zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu, které zahrnuje parní zařízení pro hubeni choroboplodných zárodků na povrchu tuhého produktu, jako je tuhý potravinářský produkt, přičemž toto parní zařízení má alespoň jeden průchod pro páru a otvor.

Dosavadní stav techniky

Při zpracování a následném balení potravinářských produktů je žádoucí zahubit choroboplodné zárodky, jako jsou spóry, 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 JP-0714 3999A popisuje sterilizaění zařízení, ve kterém jsou ke sterilizaci určené nástroje nejprve vystaveny ultrazvuku a potom ošetřeny vautoklávu 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 proudu 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 objemy.

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

Z ruského patentu 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 vyžadována odstředivka, a do potraviny je přiváděna voda v důsledku kondenzace vodní páry. Tento typ kondenzace je výhodně vyloučen.

WO00/01255 popisuje způsob a zařízení pro úpravu tekutiny nebo materiálu vněm 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.

- 1 CZ 302390 B6

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, že ultrazvuk se aplikuje na povrch produktu ve stejném okamžiku, ve kterém se vypouští pára, a pára se uvádí do oscilace s ultrazvukovou frekvenci pri tak vysokém akustickém tlaku, že velikost rozptylu jednotlivých molekul páry je větší než rozměry bakterií nebo mikrobů, které se hubí, přičemž pára se vypouští směrem k tuhému produktu a přichází s ním do kontaktu.

Výhodně se ultrazvuk vytváří vedením páry zařízením pro vytváření ultrazvuku, které uvádí páru do oscilace s ultrazvukovou frekvencí.

Výhodně se ultrazvuk v zařízení pro vytváření ultrazvuku vytváří vypouštěním tryskového proudu páry do dutiny.

Výhodně se ultrazvuk v zařízení pro vytváření ultrazvuku vytváří píšťalou pro vytváření páry a ultrazvuku.

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

1. Energie je přiváděna ve formě páry;

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

3. Přirozené mikrostruktury v povrchu nezabrání páře v dosažení všech choroboplodných zárodků.

To dále zajišťuje, že:

1. Povrch produktu se ohřívá na teplotu páry podstatně rychleji, než když je teplo 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 zařízení pro vytváření ultrazvuku 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.

Zařízení pro vytváření ultrazvuku 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 sousedství otvoru je vytvořena dutina, která je upravena pro plnění tryskovým proudem vodní páry skrz průchod pro páru, přičemž vodní pára vypouštěná z otvoru osciluje na frekvenci určené dutinou, přičemž parní zařízení dále zahrnuje vnější část, jejíž vnitřní stěna tvoří vnější stěnu průchodu io pro páru, a vnitřní část tvoří vnější stěnu průchodu pro páru a rovněž tvoří otvor, přičemž dutina je vytvořena v sousedství otvoru. Tímto je dosaženo vytvoření obzvláště výhodného dezinfekčního zařízení.

Výhodně je frekvence ultrazvuková frekvence,

Výhodně je dutina nastavitelně odsazena od otvoru parního zařízení.

Výhodně je dutina vytvořena nedílně s otvorem.

2ϋ Výhodně je ve spojení s dutinou parním zařízením parní generátor, parní tryska nebo kotoučová tryska.

Výhodně je parní zařízení ve tvaru kotoučového tělesa.

Výhodně je parní zařízení ve tvaru kolejnicového tělesa.

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

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 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, 6 znázorňuje parní zařízení stejného typu jako na obr. 4, ale ve tvaru otevřené křivky.

Příklady provedení vynálezu

Dezinfekční zařízení, znázorněné na obr. 1, pro provádění způsobu podle předkládaného vynále45 zu 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 3 pro 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 akustické přirozená frekvence je v rozsahu mezi 20 kHz a 25 kHz, parní zařízení i 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 zaříCZ 302390 B6 zením I. Parní zařízení i typu, znázorněného na obr. 1, je schopno vytvářet akustické tlaky až 160 dB_SPL při tlaku páry kolem 4 atmosfér. Parní zařízení 1 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 páraje vedena k vespod ležícímu dopravníku 9, na kterém jsou uspořádány produkty 8, například potravinářské produkty, 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 tryskaje znázorněno na obr. 2. Parní zařízení 1 zahrnuje prstencovou vnější kryt 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 2, 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 36 μπι a přibližně 19 000 krát za sekundu při maximální rychlosti 4,5 m/s. Tyto hodnoty jsou zde uváděny pouze pro poskytnutí základní představy 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 3 pro 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, vypouštění 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 zvnějšku otvor 2. Vnitřní část 6 má zkosení kolem 45° na svém vnějším obvodu směřujícím k otvoru a z vnitřku definujícím otvor 2. Vnější část 5 může být nastavována vzhledem k vnitřní části 6, čímž může být nastavován tlak páry dopadající do dutiny 4. 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 1 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 L Mezi dvěma kolejnicovými částmi 5a a 5b vnější části 5 a vnitřní části 6 jsou vytvořeny dva průchody pro páru 3a a 3b. Každý z těchto průchodů 3a a 3b pro páru má otvor 2a respektive 2b odvádějící vypouštěnou páru z průchodu 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.

-4CZ 302390 B6

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 ěást 5a vnější části 5, prostřední prstenec definuje vnitřní část 6 a vnitřní prstenec definuje krajní vnitřní kolejnicovou část 5b vnější části 5. Tyto tři části parního zařízení I spolu tvoří průřez, jaký je znázorněn u provedení podle obr. 4, přičemž ve vnitřní části 6 jsou vytvořeny dvě dutiny 4a a 4b a přičemž prostor mezi krajní vnější kolejnicovou částí 5a a vnitřní částí 6 definuje vnější průchod 3a pro páru respektive vnější otvor 2a a prostor mezi vnitřní částí 6 krajní vnitřní kolejnicovou částí 5b definuje vnitřní průchod 3b pro páru respektive vnitrní 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 tomto provedení funkční části odpovídají funkčním částem znázorněným na obr. 4 a další detaily rovněž vyplývají zčásti popisu odkazující na obr. 4, na kterou se tímto odkazuje. Parní zařízení tvarované jako otevřená křivka je použitelná 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 ve 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, povrchovou aktivaci produktů ve spojení s technologií chemického zpracování a pro farmaceutický průmysl, nebo 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 (10)

1. Způsob dezinfekce tuhého produktu jeho povrchovou úpravou, ve kterém se na povrch produktu vypouští pára kapaliny, zejména vodní pára, a zvuk, zejména ultrazvuk, vyznačující se tím, že ultrazvuk se aplikuje na povrch produktu ve stejném okamžiku, ve kterém se vypouští pára, a pára se uvádí do oscilace s ultrazvukovou frekvencí při tak vysokém akustickém tlaku, že velikost rozptylu jednotlivých molekul páry je větší než rozměry bakterií nebo mikrobů, které se hubí, přičemž pára se vypouští směrem k tuhému produktu a přichází s ním do kontaktu.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že ultrazvuk se vytváří vedením páry zařízením pro vytváření ultrazvuku, které uvádí páru do oscilace s ultrazvukovou frekvencí.

3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že ultrazvuk se v zařízení pro vytváření ultrazvuku vytváří vypouštěním tryskového proudu páry do dutiny.

- 5 CZ 302390 B6

4. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že ultrazvuk se v zařízení pro vytváření ultrazvuku vytváří píšťalou pro vytváření páry a ultrazvuku.

s

5. Dezinfekční zařízení pro provádění způsobu definovaného v nároku 1, které zahrnuje parní zařízení (1) pro hubení choroboplodných zárodků na povrchu tuhého produktu (8), jako je tuhý potravinářský produkt, přičemž toto parní zařízení (1) má alespoň jeden průchod (3) pro páru (7) a otvor (2), vyznačující se tím, že v sousedství otvoru (2) je vytvořena dutina (4), která je upravena pro plnění tryskovým proudem vodní páry skrz průchod (3) pro páru, přičemž io vodní pára vypouštěná z otvoru (2) osciluje na frekvenci určené dutinou (4), přičemž parní zařízení (1) dále zahrnuje vnější část (5), jejíž vnitřní stěna tvoří vnější stěnu průchodu (3) pro páru a vnitrní část (

6) tvoří vnitřní stěnu průchodu (3) pro páru a rovněž tvoří otvor (2), přičemž dutina (4) je vytvořena v sousedství otvoru (2).

15 6. Dezinfekční zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že frekvence je ultrazvuková frekvence.

7. Dezinfekční zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že dutina (4) je nastavitelně odsazena od otvoru (2) parního zařízení (1).

8. Dezinfekční zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že dutina (4) je vytvořena nedílně s otvorem (2).

9. Dezinfekční zařízení podle jednoho z nároků 5 až 8, vyznačující se tím, že ve

25 spojení s dutinou (4) je parním zařízením (1) parní generátor, parní tryska nebo kotoučová tryska,

10. Dezinfekční zařízení podle jednoho z nároků 5 až 9, vyznačující se tím, že parní zařízení (I) je ve tvaru kotoučového tělesa.

30 11. Dezinfekční zařízení podle jednoho z nároků 5 až 10, vyznačující se tím, že parní zařízení (1) je ve tvaru kolejnicového tělesa.