DK175041B1 - Fremgangsmåde til sterilisering - Google Patents

Description

DK 175041 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til sterilisering, og emner der er steriliseret ved hjælp af fremgangsmåden. Opfindelsen har generel anvendelse, men er særlig anvendelig i forbindelse med emballering.

5 Derwent Abstract henvisningsnummer AN 85-234441 (JP60153982) viser sig at om-'J handle ^emelsen af kontermineringsforbindel- ser fra overfladen af genstande, ved at lede vand indeholdende opløst ozon hen over overfladerne under UV-bestråling. Vandet kan indeholde opløst ozon, eller bobler af ozonholdig gas.

10 I tilfælde, hvor kontamineringsforbindelserne er organiske forbindelser, oxyderer de delvist ved behandlingen, idet der dannes aldehyder, ketoner og carboxylsyrer, som fjernes af vandet I tilfælde hvor kontamineringsforbindelseme er uorganiske forbindelser, opløses eller dispergeres de i vandet og fjernes på denne måde.

15 Ozon dekomponerer ved UV-bestråling under dannelse af et oxygenradikal, et hydro-xylradikal, og et hydrogenperoxidradikal. Da sådanne radikaler har høj aktivitet men kort levetid, dannes radikalerne i løbet af behandlingen på selve overfladerne, og gør dem således højst effektive. Vaskeeffekten fremmes yderligere, fordi reaktiviteten af kontamineringsforbindelseme kan forbedres ved UV-bestrålingen, således at forbindel- 20 seme nedbrydes til mindre partikler og til mere hydrofile bestanddele. Vaskeeffekten forbedredes med forøget vasketid, og med forøgelse af koncentrationen af opløst ozon. Anvendelsen af oxygengas til ozondannelse forøgede ozonkoncentrationen og forbedrede vaskeeffekten.

25 Sådan behandling vedrører fjernelse af konterminerende materiale fra overfladen af genstande, og vedrører ikke sterilisering ved hvilken mikroorganismer gøres ikke-leve-dygtige.

US patentskrift nr. 4.309.388 omhandler et steriliseringsapparat, der omfatter et inde- 30 lukke, der omgrænser toppen, bunden og siderne af et centralt indelukket steriliserings-rum, og tilstødende indelukkede tilførelses- og udførelsesrum, der åbner horisontalt ud DK 175041 B1 2 til indelukkets omgivelser i de modsatte ender deraf. Et kontinuerligt bevægende transportbånd bærer glasflasker, der er åbne i toppen, og som skal steriliseres, horisontalt gennem indelukkets tilførelses-, steriliserings- og udførelsesrum. Det indelukkede steriliseringsrum er opdelt ved skillevægge i en øvre afdeling, der har en åbning i bun-5 den til en nedre afdeling umiddelbart over vandringsvejen for flaskerne, der har åbning i toppen, og som passerer gennem den nedre afdeling af det indelukkede steriliserings-rum. Ozondannende ultraviolette lamper er monteret i den øvre afdeling, og en blæser cirkulerer luft mellem de nedre og øvre afdelinger, og gennem den øvre afdelings åbning ind i den nedre afdeling, således at ozon, der er dannet i den øvre afdeling, diri-10 geres ind i topåbningeme på flaskerne, der ledes gennem den nedre afdeling. Ultraviolette lamper til at øge ozonnedbrydningen er placeret i de indelukkede tilførelses- og udførelsesrum med henblik på at accellere nedbrydningen af ozon i luften, der undslipper til den opgivne atmosfære gennem de indelukkede tilførelses- og udførelsesrum.

15 UV-strålingen, der tages i anvendelse med det formål inddirekte at sterilisere flaskerne, er hovedsagelig i det bølgelængdeområde, der danner ozon, og ikke i det bølgelængdeområde, der dræber mikroorganismer. Selv om der anvendes UV-stråling, der hovedsageligt er i bølgelængdeområdet, der dræber mikroorganismer, anvendes den ikke med det formål, at uskadeliggøre mikroorganismerne, men simpelthen for at nedbryde ozo-20 nen efter dens produktion.

I CH patentskrift nr. 387.881 beskrives som kendt teknik brugen af gasser eller damp med batericide egenskaber, f.eks. ozon. Som opfindelse beskriver det et steriliseringssystem, hvor genstandene, der skal steriliseres, i et indelukke underkastes den samtidi-25 ge indvirkning af (1) dampe af et baktericidt stof, f.eks. methanogen, trioxymethylen og aldylen, (2) ozon dannet i indelukket ved hjælp af en lampe, der stråler med en bølgelængde på 185 nm, og (3) UV-stråling ved en bølgelængde på 253,7 nm.

I CH patentskrift nr. 387.881 er den primære virkning af ozonen hovedsagelig til gavn 30 for systemets operatør, da den desodoriserer dampene fra det baktericide stof og fjerner deres ætsende egenskaber, dog uden at mindske deres toksicitet. Denne primære virk- DK 175041 B1 3 ning er ledsaget af endnu en virkning, ved hvilken effekten af den ultraviolette stråling, er at frembringe en aktivering af den baktericide virkning, ikke blot af ozonen, men også af de baktericide dampe.

5 I Patent Abstracts of Japan, bind 12, nr. 22 (C-470) (2869) (JP 62-176595A) beskrives j en metode til nedbrydning af lavmolekylære organiske stoffer ved tilsætning af ozon- holdig vand til en blanding bestående af hydrogenperoxid og spildevand indeholdende det organiske stof, mens det hele UV-bestråles. Denne behandling foregår ikke med henblik på sterilisering af mikroorganismer.

10

Ifølge US patentskrift nr. 4.366.125 ledes et langt pladeformet materiale, som skal steriliseres, gennem en atmosfære· af hydrogenperoxidtåge i lav koncentration, hvor små-dråbeme har en partikelstørrelse på ca. 10 pm, ved stuetemperatur i ca. 1 sek., og be-stråles derefter i ca. 1 sek. med UV-lamper, der er anbragt således, at de bestråler mod-15 satte overflader af det pladeformede materiale, hvorved materialet steriliseres som et resultat af den synergistiske effekt, der frembringes ved kombinationen af disse to steriliseringstrin.

Ifølge den foreliggende opfindelse, er der tilvejebragt en fremgangsmåde til sterilise-20 ring, som omfatter at udsætte mikroorganismerne samtidigt for både ozon og UV-strå-ling hovedsageligt i et bølgelængdeområde, der dræber mikroorganismer, med henblik på at gøre mikroorganismerne ikke-levedygtige, og som er ejendommelig ved, at både ozonen og UV-strålingen bidrager i væsentlig grad til steriliseringen.

• 25 Det er nu opdaget, at anvendelsen af UV-stråling i en ozonatmosfære, i stedet for i luft, giver en forbedret drabseffekt af mikroorganismer. Endvidere er det ikke nødvendigt at tage et baktericidt stof i anvendelse ud over ozonen.

Den inerte gas kan vælges blandt nitrogen, argon, helium, neon, crypton og xenon.

30 Nitrogen foretrækkes på grund af dets relative billighed.

M i DK 175041 B1 4 I den nærværende beskrivelse menes der med "ozon" en gas, der omfatter betydelige mængder 0}-radikaler og hydroxylradikaler.

Ozonen, der benyttes, fremstilles fortrinsvis ved at udsætte luft for en lysstrøm i det va-S kuum-ultraviolette område, hvor fotonerne har en energi mellem 8-10 eV og kun ioniserer oxygenindholdet, idet der dannes forskellige aktiverede oxygenforbindelser i gasfasen. Således aktiveret oxygen er fordelagtigt Photozone®-gas, der fremstilles af Photozone®-lampen, der markedsføres af Water Management A/S, Oslo, Norge.

10 Sådan aktiveret oxygen har et relativt større oxidationspotentiale, end ozon der er fremstillet ved den klassiske metode, der indebærer anvendelse af højspænding på mellem 8.000 og 10.000 volt over elektroder, og således en større drabskraft overfor mikroorganismer på grund af dets højere andel af hydroxylradikaler.

15 Opfindelsen er særlig velegnet til sterilisering af overflader, der er i kontakt med levnedsmidler. Sådanne overflader kan være de indre overflader af vægge, plader, film, bægre og æsker. I det tilfælde af, at de er indersideoverflader af æsker, der er klar til at blive fyldt, kan de f.eks. være væskekontaktegnede overflader af æsker, som er formet af karton (eller af karton og aluminiumsfolie eller af karton og polymer) med indre og 20 ydre plastovertræk. En sådan væske kan f.eks. være langtidsholdbar mælk eller appelsinjuice.

Undersøgelser ved hvilke æskers levnedsmiddelkontaktoverflader blev udsat for UV-C, og som var opbevaret i en ozonatmosfære, udviser en synergistisk effekt mellem UV-C 25 og ozonen.

En vigtig kommerciel fordel ved opfindelsen er, at det krævede drabsomfang hos de eksponerede mikroorganismer, opnås ved behandlingstider, der er betydeligt mindre end ved kendte steriliseringsmetoder.

30 DK 175041 B1 5

For at opfindelsen nemt kan forstås og udføres uden besvær, beskrives i det følgende eksempler på kendte steriliseringsbehandlinger og på steriliseringsbehandlinger ifølge opfindelsen.

5 Eksempel 1-7.

Disse eksempler, der vises i tabel I, er et udvalg af forskellige sammenlignelige undersøgelser, og illustrerer drabseffekten hos B. subtilis var. globigii (B-17) ved eksponering for UV-C (254 nm), 2% H202, og/eller varme i forskellige atmosfærer. Luft næv-10 nes i starten af alle eksempler, fordi det var den oprindelige atmosfære, og forblev således, med mindre og indtil den blev udrenset med tilledning af vanddamp, N2 eller ozon, der senere bibeholdtes som den tilstedeværende atmosfære med mindre og indtil den udrensedes med vanddamp.

15 Undersøgelserne udførtes i aluminiumsfoliebelagte æsker med gavltop, der ikke var lukket for oven. Afstanden fra UV-C-lyskilden og H202-spraydysespidsen til bunden af æskerne var maksimalt 28 cm.

Æskerne blev inden undersøgelserne podet med sporesuspensionen til et niveau på ca.

20 106 sporer per æske. Skylning efterfulgt af dyrkning på plader anvendtes til at bestem me æskens sporebelastning.

Efter at være udsat for de forskellige kombinationer af behandlinger, behandledes æskerne med katalase for at fjerne resterende H202. Æskemes inderside dækkedes der-25 efter med en næringsagar, og inkuberedes med henblik på at tælle overlevende mikroorganismer.

Betingelserne og eksponeringstiderne for undersøgelserne er givet i tabel I, sammen med resultaterne, idet de forskellige behandlinger i hvert eksempel er givet i deres 30 virkelige rækkefølge.

DK 175041 B1 c 6 0 +* O' « O Π CM O O < Ιβ O Γ) E * » * * . » » > > > « ^ ^ 3 *e n co co ίο πΗ«ιβηιβ o T) v v v 0) 0 O (.

ΙΟ < ΙΟ Ο «ο ΙΟΙΟΙΟΙΟΙΟΙΟ 1- Ο Ο Ο Ο 3 · ο ο ο ο ο ο Ο Η ΓΗ γ-Ι γ* η Η rt ri Η rt Η +> «" χ X χ χ χ χ χ χ χ χ χ 0 Ό σ> η ο> r- ο οι cm cm cm (τ ρ» Ο *· ·» — « —

CL ΙΟ co CO CM CO CO CD ΙΟ CO CM CM

<Λ (Ο fe

CM

ο ο ΙΟ Η Μ cd α> - Ε CM 1_ ^ 10 — > (0 —Μ Ο Ο (Λ + « W ^ to Ο ΙΛ ^ ιο ο. σι cm i/) —4 »H Ε " ο ω co ~ ~ ο 0 Ό υι ε ο < Ε Ό O) C ο £ «- c — ο c η αι ^ ιο > > Ε ΙΛ Η Μ C (Μ ΙΟ

— + + 0 CM

cη ο Ε

— —» Ιί) I L U

CM 10 V) · CM > 0 I

«-· η CO 3 > > — — cj r> I + + Ε Ε E > + σ c c C 3 c ·— 10 -—· -r· ^ <W «* + ro I— ·— ίο ίο ίο n — Ό CM CM CM —. ·—· C*> C i £ —*

0 CJ CJ CJ C C

-C iii no c

0 >>l> ΓΟ — N Μ O

OD Ο Ο O — O IB N

C CM O

+ + + c o + ON CJ + in to oioioi i o o) > —· CO CD EEE + E =5 O)

^ ^ + E

O O O —O +

E E loioio — 0)10 O

c c r-ι i-i i-ι » σ e h ~in Ί» ^ O — CD CO CM CM I CM inoio CMn CM CM Ο Ο O <r|B hOm-cm

CM CM CM I rH — (vi Q

C-> <-> X X £ C'-XCCM

II O O O X

> l> I« if if NO CMύΡ N

Z> O . CM CM CM O CM I CM o if

X CM

+ + + + + + + + + + +

+* +* +> 4-> *J |l |J V U

M- 1 M- M~ *+- v- «i_M-H.if.M_ii.

1C- 3 3 3 3 3 333333

EC —I —I ‘—I _l _| _I _1 _I _1 _I _I

0 1/) — iS r «» n ^ in <DO?<" ω “I ^ V5MJ V5 M& K.

7 DK 175041 B1 % I hvert passende eksempel gennemb'læstes æsken med N2 tilledt ved 2,4 l/sek. i 1,6 sek., eller med Photozone tilledt ved 0,8 l/sek. i 5,0 sek.

Eksemplerne 6A-6D illustrerer den meget store forbedring, der opnås ved at lade UV-C 5 passere gennem en fugtig ozonatmosfære, og den yderligere forbedring, der opnås ved , anvendelse af en H202-spray i stedet for en vandspray. Eksemplerne 7A og 7B illu strerer den store forbedring der opnås ved i forvejen at tilsætte H202, i sammenligning med at lade UV-C passere gennem en tør ozonatmosfære.

10 Eksemplerne 1-5 er illustrative eksempler på kendte behandlinger. Eksemplerne 6C og 7A er illustrative eksempler på den foreliggende opfindelse. Tidsperioderne, der er opgivet i hvert eksempel, er snarere sekventielle end samtidige.

Der udførtes også undersøgelser på Aspergillus niger-sporer, da disse er kendt for at 15 være meget resistente overfor ultraviolet stråling. Disse undersøgelser udførtes i form af en kontrol til at hjælpe med at retfærdiggøre tidligere resultater.

Fremstilling af sporer 20 Aspergillus niger-sporer podedes på maltekstraktagar og inkuberedes ved 25 °C i en uge.

Sporer høstedes ved brug af en steril øjepodenål, og suspenderedes i 1/4 styrke Ringers opløsning med Tween 80, for at opnå en koncentration på ca. 105 - 106 sporer/ml. Spo-25 rerne påførtes overfladerne ved hjælp af en vatpind. Æskemes overflader tørredes natten over, efterfulgt af eksponering for steriliseringsundersøgelsesbetingelseme.

Bacillus subtilis var globigii B17-sporer dyrkedes og isoleredes.

30 8 DK 175041 B1 UV-C-kilde UV-C-kilden var et Iwasaki bestrålingsudstyr (254 nm - UV-C), der består af et høj intensitetssteriliseringsapparat GHS 490145, ni sæt lamper GHL 400-2 og tre sæt bestrå-5 lere GE 4301.

«

Ozon blev fremstillet ved hjælp af en Photozone lampe (185 nm - UV-C) fra Water Management A/S.

10 Podemetoder oe organismer B. subtilis var. globigii (Bl7) vides at være meget modstandsdygtige overfor hydrogen-peroxid og ultraviolet stråling.

15 Metoden til at fremstille en belastning af æsken på 106 var som følger. En lagersuspension med en fortynding på ca. 109/ml blev sprøjtet ind i æsken i 0,5 ml portioner, idet resten i æsken ca. er 106. Æskerne tørredes natten over, og bestemmelsen af den aktuelle bakteriologiske belastning udførtes på 3/4 æsker. 9 ml "Ringers"-opløsning af styrke 0,25 hældtes i æsken, der blev lukket og kraftigt omrystet, og opløsningen fik 20 lov til at samle sig på bunden af æsken i løbet af ca. 20 sek. Der fjernedes 1 ml med pipette, og udførtes yderligere fortyndinger.

Spravsvstem 25 Det blev besluttet at bruge en anordning, der i forvejen var i brug, hvilket viste sig at give udmærket dækning på en 1 liter "Pure-Pak"-æske. Denne anordning er kommercielt tilgængelig fra Metal Box Pic, Reading, Berkshire, Storbritanien.

30 DK 175041 B1 9

Spravparametre

Lufttilførselstryk = 90 psi (6,4 kg/cm2)

Forstøvningsluft = 80 psi (5,6 kg/cm2)

Pulslufttryk = 60 psi (4,2 kg/cm2) 5 Tanktryk =20 psi (1,5 kg/cm2)

Udledningslufttryk = 10 psi (1,05 kg/cm2)

Dysespids til æskens bund - 270 - 280 mm.

Denne indstilling forblev standard under alle undersøgelserne, hvor der krævedes 10 spraying med H202. Den eneste ændring var med hensyn til varigheden af sprøjtetiden, der blev varieret således, at der skabtes forskellige niveauer af H202 i æsken.

i «

Claims (6)

1. Fremgangsmåde til sterilisering, ved hvilken fremgangsmåde mikroorganismer 5 samtidigt udsættes for både ozon og UV-stråling, hovedsageligt i det bølgelængdeom-råde, der dræber mikroorganismer, med henblik på at gøre mikroorganismerne ikke-le-vedygtige, kendetegnet ved, at både ozonen og UV-strålingen bidrager i væsentlig grad til steriliseringen.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at bølgelængdebåndet ligger imellem 220 og 330 nanometer.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at mikroorganismerne udsættes for ozon og UV-stråling i nærværelse af fugt 15

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, kendetegnet ved, at fugten tilvejebringes med en vandspray eller med vanddamp.

5. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 - 4, kendetegnet ved, at mikroorganis-20 meme udsættes for ozon og UV-stråling, mens de befinder sig på overfladen af et emballeringsmateriale.

6. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 - 5, kendetegnet ved, at mikroorganismernes udsættelse for ozon og UV-stråling indebærer opnåelse af en synergistisk effekt 25 mellem UV-strålingen og ozonen, for så vidt angår at gøre mikroorganismerne ikke-le-vedygtige. - - 30