DE69634367T2

DE69634367T2 - Verfahren zur desinfektion oder sterilisation von lebensmitteln wie fleisch und planzlichen produkten, von futtermitteln, von maschinen und geräten für die lebensmittel- und futtermittelproduktion, sowie eine technische anlage zur durchführung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE69634367T2
Application number: DE69634367T
Authority: DE
Inventors: Ulrik Rubow; Thure Barsoe Carnfeldt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-12-03
Filing date: 1996-12-03
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2016-12-04
Also published as: CA2273916C; ATE289173T1; ES2238700T3; EP1018897A1; DE69634367D1; EP1018897B1; US6080435A; WO1998024333A1; CA2273916A1; AU720598B2; PT1018897E; AU1030797A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Desinfektion oder Sterilisation von Lebensmitteln, wie Fleisch oder pflanzlichen Produkten oder Erzeugnissen und Futtermitteln oder von Maschinen und Einrichtungen für die Lebensmittel- und Futtermittelproduktion.
Ein solches Verfahren ist aus der WO-A-96/16555 bekannt.
Bei diesem Verfahren werden Wassertropfen, die oxidierende oder reduzierende Komponenten enthalten, verwendet, die aus Düsen emitiert werden und von den Düsen in einem statischen elektrischen Feld zu einem zu desinfizierenden Objekt ausgesandt werden, wobei ein dünner und homogener Flüssigkeitsfilm mit oxidierenden Eigenschaften auf dem zu behandelnden Objekt gebildet wird.
Aus der US-A-4 196 221 ist ein Verfahren bekannt, bei dem Wassertropfen von Düsen zu einem in einem elektrischen Feld zu behandelnden Objekt übertragen werden. Die Wassertropfen weisen eine gewünschte Temperatur zum Brühen oder Abschrecken des zu behandelnden Objekts auf.
Ein Nachteil dieser bekannten Technologie liegt darin, dass die Übertragung thermischer Energie aufgrund geringer Effizienz der Wärmeübertragung langsam ist.
Ein weiterer Nachteil des Verfahrens gemäß der WO-A-96/16555 liegt darin, dass die Lösungen oder Nebel der darin verwendeten oxidierenden Substanzen, die auf die wässrige Lösung ein Redoxpotential ausüben, in kritischen Umständen eine Korrosion an Maschinenteilen und Oxidation von Oberflächen hervorrufen kann bei chemisch reduzierten Oberflächenkomponenten, z. B. Farben oder Farbstoffen. Daneben werden Desinfektionsverfahren in bestimmten geographischen Bereichen bevorzugt, die keine anderen Mittel als reines Wasser und thermischen Einfluss verwenden.
Ein Zweck der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Verfahren oder eine Ausbildung eines Prozesses anzugeben, das die Nachteile der bekannten Verfahren nicht aufweist. Dies wird durch ein Verfahren gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht.
Durch Anwendung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird erreicht, dass Lebensmittel desinfiziert/sterilisiert werden, wobei Menschen und Tiere vor pathologischen Reaktionen, Vergiftungen und Krankheiten geschützt werden und gleichzeitig die genannten Korrosionsangriffe reduziert oder verhindert werden.
Anspruch 2 betrifft ein bevorzugtes unteres Maß für das Potential des elektrischen Feldes, das bei dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendet wird.
Anspruch 3 betrifft Flüssigkeiten zur Erzeugung von Dampf, der gemäß dem Verfahren der Erfindung verwendet wird.
Anspruch 4 betrifft Temperaturwerte, bei dem Dampf, der bei dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendet wird, erzeugt wird.
Anspruch 5 betrifft einen bevorzugten Potentialwert für das elektrische Feld, das gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Anspruch 6 betrifft ein Beispiel einer flüssigen Lösung für die Herstellung von Dampf, der bei dem Verfahren nach der Erfindung verwendet wird.
Anspruch 7 betrifft ein anderes Ausführungsbeispiel einer flüssigen Lösung zur Produktion von Dampf bei dem Verfahren der Erfindung.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch eine technische Anlage zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.
Anspruch 8 betrifft eine solche technische Anlage.
Anspruch 9 betrifft Mittel, die verwendet werden, um ein gewünschtes Spraymuster für den in den Behälter gemäß der Erfindung eingesprühten Dampf.
Anspruch 10 betrifft Mittel, um ein Potential auf den in der Anlage gemäß der Erfindung verwendeten Dampf aufzubringen.
Nachstehend wird die Erfindung im Detail im Hinblick auf die Zeichnungen näher erläutert, in denen
1 ein Blockdiagramm der Anlage entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist,
2 eine schematische Aufsicht auf eine Anlage gemäß 1 gezeigt ist,
3 ein Bild eines Bakteriums in einem Mikroskop dargestellt ist,
4 ein Diagramm des Desinfektionsprozesses für unterschiedliche Produkte zeigt,
5 Kurven darstellt, die die Korrelation zwischen Bakterizid und Behandlungszeit und Temperatur beim Desinfektionsprozess zeigt, und
6 einen errechneten Bakterizidgraph und einen experimentellen Bakterizidgraph zeigen.
Wie in 1 gezeigt, kann eine technische Anlage zur Implementation des Verfahrens gemäß der Erfindung folgende Komponenten enthalten:

1a: Magnetventil-Wassereinlass
1b: Leitungswassereinlass
2: Deionisation von Leitungswasser
3a: thermische Behandlung durch umgekehrte Osmose
3b: Auslass
3c: Permeatauslass
3d: Konzentratauslass
4: Druckspeichertank für entsalztes Wasser
5a: Speichertank 2 für entsalztes Wasser
5b: Deckel des Speichertanks 2
6a: Monitor
6b: Probenmesser
7: nicht verwendet
8: nicht verwendet
9: interner Luftkompressor
10: Magnetventil für Dampf, Druckpumpe ON
11a: Dampfgenerator für überhitzten Dampf
11b: Einlass für Dampfgenerator
11c: Auslass vom Dampfgenerator zum Dampfinjektor
12a: Dampfinjektor
12b: Start/Stop des Dampfeinlasses
12c: Hochspannung aus einem HV-Generator zur Bildung eines umgebenden
: Feldes
13: Relaysteuerung
14: Hochvoltgenerator
15: Magnetventil für den Luftzylinder aufwärts/abwärts
16a: Zweiwegeluftzylinder
16b: Chassis für Motor, Einlass und Pegelsteuerung
16c: Aufwärts-/Abwärtsbewegung des Chassis
17a: Magnetventil für den Einlass des Wassers zum Speichertank 2
17b: Niveaumesser
17c: Einlassabzweig für Wassereinlass
18: zu desinfizierendes Objekt oder Produkt
19: Dampf gesteuert durch ein statisches umgebendes Feld
20: nicht in Verwendung
21: Kabinett
22–28: nicht in Verwendung
29: Einlass für externe komprimierte Luft
30–35: nicht in Verwendung
36: Erdeverbindung
37: Ventilationseinrichtung.

Die meisten Infektionen der oben beschriebenen Art werden bewirkt oder begonnen durch Oberflächenwachstum von Mikroorganismen auf Lebensmitteln, Futtermitteln oder Oberflächen von anderen Substanzen, an denen Mikroorganismen anhaften können.
Die Anlage gemäß einer Implementierung des Verfahrens gemäß der Erfindung enthält eine Steuerkabinett 13 und ein Kabinett 21. Im Kabinett 21 werden Objekte wie Lebensmittel, Futtermittel oder andere Artikel durch Dampf auf einer Oberflächentemperatur von mehr als 50° in einem definierten Intervall ausgesetzt, der aus einer Kombination ausgewählt und bestimmt werden kann, um die Mikroorganismen, Keime oder Viren abzutöten.
Der Anstieg in der Temperatur der exponierten Oberflächen wird unter Einfluss von wässrigen Dampf oder in bestimmten Fällen durch Dampf von anderen geeigneten Flüssigkeiten erreicht, wobei der Dampf auf der Oberfläche der Lebensmittel, Futtermittel oder anderen Produkten kondensiert, so dass der Dampf vom Dampfgenerator 11a auf die Oberfläche geführt wird, der Dampf an einen Dampfinjektor 12a abgibt. Innerhalb des Dampfinjektors wird der Dampf durch ein elektrisches Feld geführt, das zwischen einem elektrischen Anschluss, der in dem Dampfinjektor befestigt ist, und einer Erdeeinheit 18 ausgebildet wird. Das Potential in dem Potentialfeld überträgt den Dampf vom Dampfinjektor 12a auf die Oberfläche des Objekts 18 innerhalb einer kurzen Zeit und sichert, dass der kondensierte Dampf gleichmäßig über die Oberfläche des fraglichen Objekts verteilt wird.
Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird das zu desinfizierende sterilisierende Objekt 18 mit Erde verbunden und wird in einer Zeitperiode bei einer Temperatur und einem elektrischen Potential behandelt, das in jedem Fall ausreichend ist, um Keime oder Bakterien zu töten. Die Zeitdauer kann durch die Bewegungsgeschwindigkeiten des zu behandelnden Objekts, der Phase der Behandlung, der Drehung des Objekts oder andere zeitbezogene Faktoren gesteuert werden und die erreichten Temperaturen werden durch die Auslasstemperatur des Dampfgenerators gesteuert, wobei der Generator gemäß der Erfindung ein Niederdruckgenerator mit einer Temperatur bis zum Siedepunkt des Wassers/der Flüssigkeit sein kann oder es kann ein Hochdruckgenerator mit Temperaturen oberhalb des Siedepunktes des Wassers/der Flüssigkeit sein. Auf diese Weise kann der Dampf die zur Ausführung der Desinfektion/Sterilisation erforderlichen Menge an Hitze enthalten und die Hitze kann auf die Oberfläche des Objekts entweder durch thermische Leitung oder durch Freigabe kondensierter Wärme übertragen werden, was zum Mehrfachen der spezifischen Wärme des Dampfes des Wassers/der Flüssigkeit führt.
Das statische elektrische Potentialfeld wird gemäß der Größe der Oberflächen, Formen und Strukturen des zu behandelnden Objekts so geformt und eingestellt, dass die Wärmeübertragung durch kondensierten Dampf auf den Objektoberflächen gewünscht gleichmäßig wird. Das elektrostatische Feld ist auf ein Potential aufgeladen, das von 1000 V aufwärts gewählt werden kann und die zu behandelnden Objekte sind geerdet, wobei ein elektrischer Pol für positive oder negative elektrische Ladung in Bezug auf den Auslass des Dampfgenerators so befestigt ist, dass das elektrische Feld den ausgebrachten Dampf auf die Oberfläche des Objekts mit großer Geschwindigkeit beschleunigen und ohne wesentlichen Verlust an Geschwindigkeit und Hitze auf die umgebende Luftmasse gleichmäßig verteilen kann.
Die obere Grenze des Potentialfeldes wird nach praktischen, theoretischen, Arbeitsplatz- und Isolationsbedingungen und anderen physischen Bedingungen entschieden unter geeigneter Berücksichtigung der Arbeit mit statischer, elektrischer Hochspannung.
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird eine dünne Schicht von kondensiertem Dampf aus Wasser/Flüssigkeit auf der Oberfläche des zu behandelnden Objekts gebildet, die für den Zweck einer errechneten Tiefe auf die errechnete Temperatur erhitzt wird. Nach der Behandlung gemäß dem Verfahren der Erfindung wird die Temperatur aufgrund der relativ großen Wärmekapazität des Objekts sofort auf den Betrag des zu behandelnden Objekts reduziert. Der thermische Effekt durch den kondensierten Dampf auf der Oberfläche des Objekts ist so intensiv, dass die tatsächliche Oberfläche nur in sehr kleiner errechneter Tiefe während des gewählten Intervalls bei der gewünschten Temperatur erhitzt wird. Die gewünschte Intensität der Wärmebehandlung wird gewählt, um alle Bakterien oder Keime zu töten, während die Objektoberfläche durch die Behandlung nicht beeinflusst wird, weder im Erscheinungsbild noch in der Struktur.
Das Magnetventil 10 des Dampfgenerators 11 steuert die Emission der errechneten Dampfmenge. Der Dampfgenerator 11a erzeugt das Volumen des gewünschten Dampfes, wobei Wasser/Flüssigkeit aus dem Tank 5a durch das Rohr 11b entnommen und der erzeugte Dampf wird zum Dampfinjektor 12a durch ein Rohr 11c geführt wird. Überflüssiges Wasser/Flüssigkeit wird wieder zum Tank 5a durch ein in den Zeichnungen nicht dargestellten Rohr zurückgeführt.
Der Dampf wird ausgeblasen und in einem gewünschten Fächer oder Konus oder einer anderen geeigneten Geometrie durch eine Rohröffnung oder eine Düse (Dampfinjektor) 12a verteilt, und die Einströmung von Dampf wird durch das Ventil 12b gesteuert. Das elektrische Potential wird durch 12c auf den Dampfspray/Fächer/Konus aufgebracht. Das elektrische Potentialfeld wird durch Einbringen des elektrischen Pols in, an oder vor dem Injektor 12a und gleichzeitige Erdung des Objekts, und außerdem durch Positionierung des Objekts innerhalb der Kabine und/oder durch Transport durch bestimmte Bereiche in der Fläche oder durch den umgebenden Raum vor der Dampfauslasseinheit, geformt.
Die Oberfläche des zu behandelnden Objekts empfängt das Kondensationsprodukt des Dampfes, dessen Kondensationsmenge klein in Bezug auf das errechnete Behandlungsintervall, die Dampftemperatur und den Abstand zwischen dem Dampfinjektor und dem Objekt ist, so dass das Kondensat schnell von der Oberfläche oder dem Objekt verdampft oder durch trockene oder erhitzte Luft in einer Ventilationseinheit 37 entfernt werden kann.
Eine physikalische/mathematische Untersuchung des Massetransports in Verbindung mit der Desinfektion oder Sterilisation von Lebensmittelartikeln ist in folgender Tabelle 1 dargestellt:
Eine theoretische Dicke der Kondensatschicht von 15 mym wässrigen Dampf (580 kcal/kg) ist ausreichend für einen Temperaturanstieg von 97°C auf der Objektoberfläche, die eine Hitzekapazität von 0,9 kcal/kg/°C hat. Anstiege auf Temperaturen oberhalb des Siedepunktes einer Flüssigkeit können nur durch überhitzten Dampf erreicht werden.
Die theoretische Berechnung zeigt, dass die Dicke der Schicht oder des relativen Gewichts des Dampfkonzentrats auf der Oberfläche des Objekts direkt proportional zum Zeitintervall, zur Objektgeschwindigkeit, zur Dampfkapazität, zur Verteilungsfläche, zur Dampftemperatur (überhitzt als Kompensation des Wärmeverlustes während der Übertragung vom Dampfinjektor zum Objekt), Abstand des Objekts vom Dampfinjektor und der Intensität des elektrischen Potentialfeldes ist. Die Oberflächentemperatur und die Behandlungsdauer können variiert und auf jeden Wert eingestellt werden, der zur gewünschten Intensität der Desinfektion oder Sterilisation passt, um ein spezifisches oder generelles Abtöten von Keimen, Bakterien oder Viren zu erreichen.
Experiment Nr. 1
Es wurde ein Experiment mit einer Standardkonfiguration ausgeführt, so dass alle Parameter variiert werden konnten. Es wurden Stücke von Schweinefleisch auf einen Förderer gelegt und geerdert, der mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegt werden konnte. Das elektrische Potentialfeld konnte von 1 KV aufwärts variiert werden, während ein Dampfspray vom Injektor 12a bei 100°C injiziert wurde. Anfangs konnte die Dampfwolke von dem Injektor ausgesprüht werden, jedoch begann die Dampfwolke bei erhöhtem Potential oberhalb 5000 V den Feldlinien des elektrischen Potentialfeldes zu folgen und sich mit großer Geschwindigkeit auf das zu behandelnde Objekt zu bewegen und sich gleichmäßig auf der Oberfläche des Objekts 18 zu verteilen. In jedem Experiment wurde die dem Dampfgenerator zugeführte Hitze und die Intensität des elektrischen Potentialfeldes variiert entsprechend einer bestimmten Geschwindigkeit des Förderers, der das Objekt hielt, um jeweils die gleiche Menge von kondensiertem Dampf/Wasser auf der Flächeneinheit zu erreichen. In der ersten Serie von Experimenten wurde eine visuelle Bewertung vorgenommen, um die Fähigkeit der Oberfläche zu bewerten, die Kondensatschicht ohne „Spills" (Überschuss) zu halten, jedoch wurden in späteren Serien Objekte unmittelbar vor und nach der Passage durch das Kabinett 21 mit Dampfbehandlung gewogen, da eine 0,1 mm Schicht von Wasser etwa 100 g/m² oder 2000 g pro 0,02 m² entsprechen, das mit hoher Genauigkeit gesteuert werden kann. Das Experiment zeigte mit Sicherheit, dass die Übertragung eines thermischen Effekts auf die Oberfläche des Objekts vorher bestimmt und gesteuert werden konnte.
Experiment Nr. 2
Die Konfiguration aus Experiment Nr. 1 wurde für dieses Experiment erneut verwendet, wobei die erreichten Temperaturen Gegenstand der Messungen waren. Es ist nicht möglich, Thermometer zur Erfassung der Temperaturen solch dünner Schichten auf dem Objekt zu verwenden (0,01–0,1 mm). Daher wurde eine Temperaturmessung durch Infrarot-Strahlung gewählt, einem Verfahren, das mit guter Messgenauigkeit und reproduzierbaren Eigenschaften ausgeführt werden kann. Der Temperaturanstieg auf der Oberfläche des Objekts nach Dampfwerten und Behandlungsintervallen im Temperaturbereich war direkt proportional bis etwa 100 oder 105°C und fiel dann proportional mit steigender Temperatur. Dies ergab sich für alle praktischen Bewegungsgeschwindigkeiten entsprechend den gesteuerten Dampfwerten, den Intensitäten des elektrischen Potentialfeldes und dem Verteilen des Dampfsprays bis zu einem Wert, der eine sichtbare Umhüllung oder Fluktation der Dampfübertragung durch das elektrische Feld evident werden ließ. Die elektrische Spannung im zweiten Experiment wurde bis auf 90.000 V variiert und es war bemerkenswert, dass die Dampfemission von dem Injektor mehr und mehr unsichtbar wurde mit ansteigender elektrischer Feldintensität, das durch eine schnellere Dampfpartikelübertragung, weniger Abkühlung während der Übertragung und entsprechend geringerer Kondensation bewirkt wurde. Im Temperaturintervall von 90–100°C lag der Verlust des Übertragungseffektes im Bereich von 20–40% der theoretisch erreichbaren Werte.
Experiment Nr. 3
Für das dritte Experiment wurden verschiedene Parameter zuvor festgelegt, um sicherzustellen, dass bei bestimmten Temperaturen und bestimmten Intervallen bakterizide Effekte bei spezifischen Strängen von Bakterien festgestellt werden konnten. Die Absicht der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass sowohl eine Desinfektion als auch Sterilisation für spezifische Arten von Bakterien erreicht werden soll, wobei jedoch zunächst Überlappungen dieser Konzeptdefinitionen festgelegt werden sollten.
Die Sterilisation ist ein Prozess, der die Entfernung, Deaktivierung oder Abtötung aller Mikroorganismen bewirkt, d. h. Sterilität erreicht. Die Sterilität ist ein absolutes Konzept.
Desinfektion ist ein Verfahren, das die Entfernung, Deaktivierung oder Abtötung bestimmter Arten von Mikroorganismen auf ein geeignetes Maß in Bezug auf den Zweck bestimmt. Die Desinfektion ist ein relatives Konzept. In 6 zeigt eine Kurve eine idealisierte Kette von Ereignissen in Bezug auf bakterizide Effekte und die Kurve b zeigt die tatsächliche Kette der Ereignisse.
Das Ausmaß des bakteriziden Effekts im Fall pathogener Bakterien ist 95–98% in Verbindung mit Lebensmittel- oder Futtermitteltechnologie.

Desinfektionen werden in der Lebensmittelindustrie für verschiedene Zwecke verwendet, und einige praktische Beispiele sind in 4 dargestellt, in denen

Kurve 1	die Kette von Ereignissen beim Desinfizieren von Bakterien, Pilzen und Viren für 2–3 Minuten bei 50–60°C zeigt,
Kurve 2	die Kette von Ereignissen zeigt, wenn die Desinfektion in verschiedenen Lebensmittelverarbeitungsanlagen bei 76°C für 1–3 Minuten erfolgt,
Kurve 3	die Kette von Ereignissen zeigt, wenn die Desinfektion in einem Schlachthaus für 1–2 Minuten bei 82°C durchgeführt wird,
Kurve 4	die Kette von Ereignissen zeigt, wenn Fruchtsaft (soff drinks) für 11 Sekunden bei 85°C konserviert wird,
Kurve 5	die Kette von Ereignissen zeigt, wenn eine Pasteurisierung gegen typhose Salmonellen für 30 Minuten bei 62°C erfolgt,
Kurve 6	die Kette von Ereignissen bei der Desinfektion von ärztlichen Apparaten (Töten von pathogenen Bakterien) für 10 Minuten bei 100°C zeigt,
Kurve 7	die Kette von Ereignissen in einem medizinischen Autoklaven zeigt zur Desinfektion bei 10–30 Minuten bei 100°C,
Kurve a	die Kette von Ereignissen gemäß der vorliegenden Erfindung gemäß Experiment Nr. 3 für 30–60 Sekunden bei 100°C zeigt.

Der bakterizide Effekt hängt sowohl von der Behandlungszeit als auch der Temperatur ab und anfängliche Experimente, die eine Kombination dieser zwei Variablen abdeckten, entschieden die schließlichen Parameter des Experiments. In der Lebensmitteltechnologie ist es allgemeine Erfahrung, dass ein schnelles Aufheizen oder Kühlen eine Desinfektion effizienter macht im Vergleich zu langsamen Änderungen der Temperatur, ein Faktum, das sehr große Variationen in den gewählten Desinfektionstemperaturen in verschiedenen Arten von Verfahrensanlagen erklärt.
Wie in 5 gezeigt, fällt die Menge an Bakterien ideal exponentiell in Abhängigkeit von der verwendeten Behandlungszeit. Wie mit dem Pfeil 1 gezeigt, wird die Sterilisationszeit mit einer erhöhten Dosis des Sterilisationsmittels reduziert. Wie mit Pfeil 2 gezeigt, wird die Sterilisationszeit bei reduzierter Zahl von Keimen reduziert und wie der Pfeil 3 zeigt, sind manche Bakterien resistenter als andere, wodurch die benötigte Behandlungszeit vergrößert wird.
Die Konfiguration aus Experiment Nr. 2 wurde noch einmal für Experiment 3 verwendet und unter Betrachtung des vordergründigen Ziels der Sterilisation/Desinfektion der Oberfläche des Objekts wurde das Experiment unter Verwendung ovaler Schnitte von Schweinefleisch mit Durchmessern 8–11 cm und einer Dicke von 2 cm durchgeführt. Dies ergab eine Gesamtoberfläche aller Seiten der Behandlung von 1,3 dm². Elf Stücke von Schweinefleisch wurden mit einem mit Bakterien des Cereus-Typs infizierten Sparte) infiziert, einem Strang, der angesehen wird als habe er den gleichen Widerstand gegen Temperatur wie Salmonellen.
Der Wasserdampfgenerator 11a wurde zur Abgabe von Dampf auf eine Oberfläche von 1,5 dm im Durchmesser bei einem Abstand von 0,5 dm eingestellt und der Dampfgenerator wurde auf einen Dampfausstoß von 5 g pro Minute eingestellt, was theoretisch bei einer Berechnung des Dampfverlustes von mehr als 50% einer Wärmebehandlung auf der Oberfläche bei 100° für 60 Sekunden entspricht. Das große elektrische Potentialfeld wurde auf einen Spannungsabfall von 80 kV zwischen dem negativen Pol des Dampfejektors und dem geerdeten zu behandelnden Objekt eingestellt.
Mit dieser Einstellung wurden die Schweinefleischschnitten durch den Förderer in den Behandlungsbereich eingebracht, zentriert und zum Stillstand gebracht, für 60 Sekunden einer wässrigen Dampfbehandlung unterzogen und dann aus dem elektrischen Feld mit einer Geschwindigkeit von 0,5 cm/s herausgefördert. Gleichzeitig wurde die Infrarot-Strahlungstemperatur ausgelesen, die Temperaturen zwischen 97–102°C während der Behandlung zeigt (in 4 graphisch gezeigt).
Nach der Behandlung war der nächste Schritt des Experiments, den bakteriziden Effekt sicherzustellen.
In Anbetracht der Vielzahl von Analysen des bakteriziden Effekts wurde das Labor mit einem Mikroskop mit einer 800-fachen Vergrößerung, einer Kamera und einem 14-Zoll-Monitor ausgestattet, so dass Bakterien über eine 24-Stunden-Periode auf Lebenszeichen überwacht werden konnten. Diese Lebenszeichen wurden als Möglichkeit der Bakterien bestimmt, zu teilen oder sich fortzupflanzen. Die Bilder der Bakterien wurden mit etwa 10 mm Durchmesser, d. h. etwa 2000-fache, Vergrößerung (3), dargestellt.
Nach der Behandlung wurden Flächen von 5 cm² mit reinem klarem Wasser befeuchtet und das Wasser wurde mittels einer Pipette aufgenommen, und sterilem Wachstumssubstrat (Brühe oder Fleischsuppe) hinzugefügt, und diese Mischung wurde in Pipettenrohren mit 0,02 mm Apertur abgelegt. Das Pipettenrohr wurde an den Enden abgedichtet und unter ein Mikroskop gelegt. Die Flüssigkeit war eingeschlossen und die so gefangenen Bakterien konnten im Sichtfeld identifiziert werden, das etwa 10–90 Bakterien enthielt. Ein Zähler konnte die Fortpflanzung, wenn überhaupt, sicherstellen.
Eine 24 Stunden später durchgeführte Zählung ergab, dass keine Bakterien fortgepflanzt oder geteilt waren und die Desinfektion war daher 100% effektiv. Gemäß Definition ist die Sterilisation ein absolutes Konzept und ein wissenschaftlicher Beweis würde äußerst umfangreiches statistisches Material erfordern, das nur bei der tatsächlichen Verwendung erzeugt werden könnte, da eine Sterilisation gemäß wissenschaftlicher Spezifikationen bei 121°C für 10–30 Minuten in überhitztem Dampf erreichbar ist mit gewünschten Dosierungen (wässriger Dampf bei 120°C wird bei 1,99 bar und bei 130°C bei 2,7 bar erreicht).
Die experimentelle Serie wurde nach zehn kontinuierlichen Tests abgeschlossen. Die ersten fünf Tests, bei denen Temperatur und Behandlungsintervalle bei 97–102°C und 60 Sekunden erfolgten, wurden mit einer Bakterienzählung mit einem Durchschnitt von 67 Bakterien, von denen keine Lebenszeichen in den genannten 24 Stunden Zeitraum bei 37°C zeigten, durchgeführt und die nächsten fünf Tests wurden mit einem Durchschnitt von 73 Bakterien und 30 Sekunden der Behandlung bei der gleichen Temperatur durchgeführt. Keine der Bakterien zeigte Anzeichen von Leben in den folgenden 24 Stunden bei 37°C. 3 zeigt einen Abschnitt eines Kontrollfeldes mit Bakterien.
Die Steuerung der Zuverlässigkeit der Experimente wurde mit einem Fleischstück durchgeführt, das nicht der Wärme ausgesetzt wurde. Nach Ablauf einer Zeit entsprechend der Durchschnittszeit für die Experimente wurden in der genannten Pipette Proben der Oberflächenbakterien genommen, und ein Bakterienzähler zeigte über 24 Stunden, dass die Bakterienzählung sich mehrfach multiplizierte, was die Wachstumsbedingungen in dem Wachstumssubstrat bewies.
Auf Basis der gezeigten experimentellen Resultate wurden die bakteriziden Effekte in 4 eingegeben. Experimente unter ähnlichen Bedingungen in den Testserien, jedoch bei kürzerer Behandlungsdauer, zeigten, dass eine Reduzierung der Zeit oder des Intervalls für die thermische Behandlung ergaben, dass ein Wachstum der Bakterien möglich war. Die Ermittlung des ursprünglichen Bakterienwachstums hängt von vielen transplexen Parametern in den Testserien ab. Für die vorliegende Erfindung ist es von Bedeutung, sicherzustellen, dass die Fortdauer des Lebens der Bakterien bewiesen werden kann, wenn bestimmte kurze Perioden der Wärmebehandlung verwendet werden, und dass man, wenn man eine geeignete und bestimmte Länge des fraglichen Intervalls verwendet, eine Desinfektionsrate erreichen kann, die sich in der Effizienz asymptotisch einer Rate von 100% annähert.
Gemäß der Erfindung wird weniger wässriger (flüssiger) Dampf verwendet und dadurch weniger Energie für die Desinfektion oder Sterilisation erforderlich, als mit anderen wärmeabhängigen Desinfektionsmethoden, da der Verlust von thermischer Energie minimiert ist, so daß ein großer Prozentsatz des verwendeten Dampfes an der Erzeugung thermischer Effekte auf der Oberfläche des zu behandelnden Objekts teil hat, auf eine sehr dünne Schicht transportiert wird und nicht an umgebende Luftmassen oder Einrichtungen übertragen wird. In der Ausführungsform gemäß der Erfindung werden benachbarte Arbeitsplätze wegen des für den Zweck ausgebildeten elektrostatischen Feldes von Dampf freigehalten.

Claims

Verfahren zur Desinfektion oder Sterilisation von Lebensmitteln wie Fleisch und pflanzlichen Produkten, Futtermitteln oder von Maschinen und Geräten für die Lebensmittel- und Futtermittelproduktion, wobei ein Gegenstand (18), der desinfiziert/sterilisiert werden soll, elektrisch geerdet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand (18), der desinfiziert/sterilisiert werden soll, in einem gewünschten Zeitraum mit überhitztem Wasserdampf oder anderem Dampf behandelt wird, wobei der Dampf unter Einfluss eines statischen elektrischen Spannungsfeldes zugeführt wird, das einen positiven oder negativen elektrischen Pol hat, der mit Hilfe einer statischen elektrischen Hochpannung ein kräftiges elektrisches Spannungsfeld zum Gegenstand (18) bildet, welcher geerdet ist
Das Verfahren ist gemäss dem Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das genannte elektrische Spannungsfeld durch eine Hochspannung von über 1 KV etabliert wird.
Das Verfahren ist gemäss dem Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf aus verdampftem Wasser bestehen kann, aus Flüssigkeiten, aus Flüssigkeitsmischungen oder aus Flüssigkeiten mit aufgelösten Gasen oder Gasarten.
Das Verfahren ist gemäss den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Feld eine Spannung im Feld von 1 KV bis 200 KV hat.
Das Verfahren ist gemäss den Ansprüchen 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, dass die angewandte Flüssigkeit eine organische Flüssigkeit ist oder eine Flüssigkeitsmischung, die zum Beispiel Akohole, Säuren oder, wenn notwendig, aufgelöste Gase oder organische Komponenten enthält
Das Verfahren ist gemäss den Ansprüchen 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit eine unorganische Flüssigkeit oder Flüssigkeitsmischung ist, zum Beispiel, Wasserstoffperoxyd, falls notwendig mit aufgelösten Gasen oder organischen Komponenten
Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäss Anspruch 1, die eine Kabine (21) mit Transportorganen umfasst, die elektrisch geerdet ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Transportorgane den Gegenstand (18), der desinfiziert/sterilisiert werden soll, mit einer gewünschten Geschwindigkeit durch die genannte Kabine (21) transportieren können, und dass die Anlage ausserdem einen Dampfinjektor für überhitzten Dampf (12a) enthält, der an der Kabine (21) angeschlossen ist und überhitzten Dampf einblasen kann, welcher Dampfinjektor mit einem Dampfgenerator für überhitzten Dampf (11a) durch ein Rohr (11c) verbunden ist, dass die Dampfeinströmung von einem Ventil (12b) gesteuert wird, dass ein elektrisches Spannungsfeld gebildet wird durch das Anbringen eines elektrischen Poles innerhalb, bei oder vor dem Injektor (12a), wodurch der Dampf übertragen wird über das gewünschte positive oder negative elektrische Spannungsfeld und in einem gewünschten Strahlungsmuster zu einem Gebiet innerhalb der Kabine und wodurch überhitzter Dampf den Oberflächen des Gegenstandes (18) im Laufe eines gewünschten Zeitintervalls zugeführt werden kann, und wo ausserdem eine Ventilationseinheit oder ein Aggregat (37) im Anschluss an die Kabine befestigt ist, vorzugsweise unmittelbar nach dem Bestrahlungsprozess in der Bewegungsrichtung des Gegenstandes.
Anlage dem Anspruch 8 gemäss dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfinjektor (12a) mit Einblasdüsen versehen ist, einer geometrischen Rohröffnung oder mit mengenregulierenden Diameter oder Querschnittsfläche.
Anlage dem Anspruch 1 gemäss dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfinjektor (12a) mit einem oder mehreren Elektroden versehen ist, die mit einer Quelle (14) für hohe statische Spannung verbunden sind.