DK176184B1 - Fremgangsmåde og apparat til desinfektion af et emne ved en overfladebehandling - Google Patents

Description

DK 176184 B1 i

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til desinfektion af et emne ved en overfladebehandling af emnet.

I forbindelse med forarbejdning og efterfølgende emballering af levnedsmidler er det ønskeligt at kunne dræbe kim, såsom sporer, mikroorganismer og lignende, der befinder 5 sig på overfladen af levnedsmidler og andre faste overflader. Det er kendt at varmebehandle levnedsmidler for at dræbe kim, men en sådan varmebehandling resulterer som regel i uønskede ændringer i smag og konsistens af de behandlede levnedsmidler og kan i værste tilfælde ødelægge levnedsmidlerne. Det er også kendt at fjerne urenheder på overfladen af emner ved ultralydbehandling af emnerne.

10 Fra japansk offentliggørelsesskrift JP-0714 3999A kendes et sterilisationsapparat, hvor de emner, der skal steriliseres, først behandles med ultralyd og dernæst autoklaveres ved hjælp af højtryksdamp, hvorefter emnerne endelig bestråles med ultraviolet lys. Dette princip er ikke velegnet dl behandling af levnedsmidler bl.a. på grund af de høje temperaturer, der anvendes ved autoklaveringen.

15 Endvidere kendes fra EP 0711566A1 en fremgangsmåde og et apparat til fj emelse af kim på tandlægeinstrumenter. Apparatet anvender forskellige principper til bekæmpelse af kim, f.eks. behandling med stråler af damp, varm luft, et ultralydbad, elektromagnetisk stråling (UV- eller mikrobølger) eller forskellige kemiske stoffer. Der er ikke anvist nogen kombination af de forskellige fremgangsmåder til bekæmpelse af kim. Dette 20 apparat er heller ikke velegnet til behandling af levnedsmidler, da flere af de anviste fremgangsmåder ligeledes medfører, at der afsættes alt for store varmemængder i de i 1 behandlede emner.

Det er endvidere kendt at opvarme overfladen på eksempelvis madvarer via damp for at dræbe kim. For at opnå den ønskede drabseffekt, er påvirkningstiden så lang, at de 25 yderste lag af det behandlede emne beskadiges.

i DK 176184 B1 2

Fra russisk patentskrift nr. 2000058 er det desuden kendt at sterilisere flydende levnes midler ved hjælp af en kombination af damp og ultralyd. Levnedsmidlet tilføres en beholder, og ved centrifugalkraft dannes et lag af det flydende levnedsmiddel. Fra indersiden af beholderen tilføres der damp til det flydende levnedsmiddel. Dampen indblæses via et stort antal dyser, hvorved der genereres ultralydssvingninger i det flydende levnedsmiddel. Under dampens kondensering dannes kavitation. Begrænsningen ved denne behandlings form er for det første, at den kun er egnet til flydende levnedsmidler, for det andet, at den nødvendiggør en centrifuge, og for det tredje, at der tilføres vand til levnedsmidlet på grund af kondensering af vanddamp.

Patentskrift WO 00/01255 omhandler en fremgangsmåde og et apparat til behandling af en væske eller materiale deri med akustisk energi. Apparatet virker efter princippet, at kondensation skal finde sted og at den akustiske energi genereres ved kavitation. Den akustiske energi dannes ved at damp kaviteter imploderer.

Formålet med opfindelsen er at anvise en fremgangsmåde til desinfektion af et emne, og som er velegnet til effektivt at dræbe kim på overfladen af emnet, uden at emnet af den grund tilføres så store varmemængder, at det ødelægges.

En fremgangsmåde af den indledningsvis nævnte art er ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at ; der til overfladen af emnet tilføres damp af en væske, fortrinsvis vanddamp, og lyd, fortrinsvis ultralyd, hvor ultralyden genereres samtidigt med at damp afgives, og dampen bringes til at oscillere ved en frekvens i ultralydsområdet ved et lydtryk, der er så højt, at vandringen af de enkelte molekyler er større end udstrækningen af de bakterier eller kim, der skal dræbes, hvor dampen dirigeres i retning mod og bringes i kontakt med det faste emne.

Ultralyden i dampen forårsager derved så store partikelsvingninger og partikelhastigheder, at vandmolekylerne pumpes skiftevis hen imod og væk fra emnemes overflade. Herved opnås: i 1. at der tilføres energi i form af damp, 2. at dampzonen omkring emnet til stadighed fjernes for at undgå kondensering og isolering, i 3. at de naturlige mikrostrukturer i overfladen ikke hindrer dampen i at få kontakt til alle kim.

3 DK 176184 B1

Dette medfører: 1. at overfladen af emnet opvarmes til dampens temperatur langt hurtigere, end hvis varmen passivt skulle ledes via den om emnet beliggende luftzone.

2. at kim gemt i naturlige lommer og porer opvarmes, løsgøres og formentlig også dræbes uden at selve levnedsmiddelet påvirkes nævneværdigt.

Under behandlingen vil temperaturen inde i emnet aftage som funktion af tiden, efterhånden som emnet opvarmes. Dette gælder ligeledes kim på overfladen. Ved biologiske emner vil kimene typisk være flere gange mindre end emnets cellestørrelse. Dette betyder, at kimene opnår en temperatur i kernerne på mere end 70° C på et tidspunkt, hvor temperaturgradienten ikke er trængt mere end nogle få mikrometer ind i emnets overfladeceller.

Når behandlingen efterfølgende afsluttes, vil den energimængde, som emnets celler har modtaget, fordele sig og medføre en generel opvarmning. Da emnets celler har et volumen, der er mange gange større end kimenes volumen, vil den samlede tilførte varmemængde i behandlingsperioden være meget lille fortrinsvis få sek. og derved uskadelig for emnerne.

Opfindelsen angår også en desinfektionsanordning til udøvelse af fremgangsmåden omfattende en dampanordning til bekæmpelse af kim på overfladen af et fast emne, især et fast levnedsmiddel, hvilken dampanordning har mindst en dampkanal og en munding.

Anordningen er ejendommelig ved, at der i nærheden af mundingen er indrettet en kavitet beregnet til under brug at få tilført en strøm af vanddamp under et forholdsvis højt tryk via dampkanalen, således at den fra mundingen udstrømmende vanddamp bringes til at oscillere ved en af kaviteten bestemt frekvens, fortrinsvis en ultrasonisk frekvens, og at dampanordningen om- i fatter en yderpart, hvis indervæg udgør dampkanalens ydervæg, og en inderpart, der i det væstenlige udgør dampkanalens ydervæg, og som også definerer mundingen, nær ved hvilken kaviteten er udformet. Derved opnås en særlig hensigtsmæssig desinfektionsanordning.

4 DK 176184 B1

Opfindelsen vil i det følgende blive beskrevet under henvisning til tegningen, hvor:

Fig. 1 viser udbredelsen af en dampstråle fra en dampanordning af en desinfektionsa-nordning ifølge opfindelsen, fig. 2 en udformning af en dampanordning i form af en skiveformet diskjet, 5 fig. 3 et snitbillede langs diameteren af dampanordningen i fig. 2, fig. 4 en dampanordning udformet som et aflangt legeme, fig. 5 en dampanordning af samme type som i fig. 4 udformet som en lukket kurve, og fig. 6 en dampanordning af samme type som i fig. 4 udformet som en åben kurve.

Den i fig. 1 viste desinfektionsanordning til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindel-10 sen omfatter en dampanordning 1, udformet som en skiveformet såkaldt disk-jet, bestående af en yderpart 5 og en inderpart 6, der på figuren er vist gennemskåret. Vanddamp under tryk ledes fra et dampkammer 10 via en dampkanal 3, som er afgrænset af yderparten 5 og inderparten 6, frem til en munding 2, hvorfra dampen som en stråle strømmer mod en i inderparten 6 indrettet kavitet 4. Vanddampen kan frembringes af destil-15 leret eller demineraliseret vand. Såfremt damptrykket er tilstrækkelig stort, vil der i kaviteten 4 optræde oscillationer i den tilførte damp med en frekvens, der er bestemt af kavitetens 4 dimensioner. Tilpasses kavitetens 4 dimensioner eksempelvis således, at dens akustiske egenfrekvens ligger i området 20 kHz til 25 kHz, vil dampanordningen 1 afgive akustiske svingninger fra mundingen 2 under forudsætning af, at damptrykket 20 er tilstrækkelig stort. Øges damptrykket yderligere, vil frekvensen ikke ændres væsentligt, men det lydtryk, som afgives fra dampanordningen 1, vil vokse betydeligt. En dampanordning af den type, sorn er vist i fig. 1, er i stand til at afgive ultrasoniske lydtryk på op til 160 dBSPL ved et tilført damptryk på omkring 4 atmosfærer. Damp- 5 DK 176184 B1 anordningen 1 kan være fremstillet i messing, aluminium eller rustfrit stål i et egnet keramisk materiale eller i et vilkårligt andet tilstrækkeligt hårdt materiale. MateriaLet skal blot kunne holde til det lydtryk og den temperatur, som dampanordningen under brug vil blive udsat for. Virkemåden er ligeledes vist i fig. 1, hvor den udstrålede damp 5 7 er sat i svingninger af kaviteten 4. Den udstrålede oscillerende damp er rettet mod en underliggende transportør 9, hvorpå de emner 8, eksempelvis madvarer, der skal desinficeres, er anbragt. Emnerne 8 fremføres med en forudbestemt hastighed svarende til den ønskede grad af desinficering.

En mulig udførelsesform for en dampanordning ifølge opfindelsen, en såkaldt disk-jet, 10 er vist i fig. 2. Dampanordningen 1 består af en ringformet yderpart 5 og en cylindrisk inderpart 6, hvori en ringformet kavitet 4 er udsparet. Via en ligeledes ringformet dampkanal 3 kan vanddamp ledes frem til den ringformede munding 2, hvorfra den kan ledes videre til kaviteten 4. Yderparten 5 kan være justerbar i forhold til inderparten 6, for eksempel véd, at der i bunden af yderparten 5 er indrettet et gevind eller en anden l 15 reguleringsanordning (ikke vist), og kan desuden omfatte fastgørelsesanordninger (ikke vist) til at fastlåse yderparten 5 i forhold til inderparten 6, når den ønskede indbyrdes afstand er fundet. Praktiske dimensioner for en dampanordning som vist i fig. 2 kan være en ydre diameter for yderparten 6 på for eksempel 80 mm, en indre diameter for mundingens 2 kant på omtremt 22 mm, en diameter for inderpartens 6 spids, hvori 20 kaviteten 4 er udformet, på omtrent 15 mm, og en kavitet 4 med en indre diameter på omtrent 10 mm og en bredde på 1,5 til 2 mm. En sådan dampanordning vil give en frekvens på omtrent 19 kHz ved et damptryk på 4 atmosfærers overtryk. Vanddampens molekyler vil dermed kunne flytte sig op til 36 μτη omtrent 19.000 gange i sekundet med en maksimal hastighed på 4,5 m/sek. Disse værdiangivelser er blot medtaget for at give 25 et indtryk af dampanordningens størrelse og proportioner, og er på ingen måde begrænsende for den viste udførelsesform.

I fig. 3 er dampanordningen 1 i fig. 2 vist gennemskåret, således at udformningen af mundingen 2, dampkanalen 3 og kaviteten 4 tydeligere ses. Endvidere ses det, at mun 6 DK 176184 B1 dingen 2 er ringformet. Dampkanalen 3 og mundingen 2 afgrænses af den i det væsentlige ringformede yderpart 5 og den deri anbragte cylindriske inderpart 6. Den fra mundingen 2 udstrømmende stråle af vanddamp rammer den i det væsentlige rundt-gående kavitet 4 udformet i inderparten 6, og forlader dernæst dampanordningen' 1.

5 Yderparten 5 udgør som nævnt dampkanalens 3 ydre afgrænsning, men er endvidere affaset i en vinkel på omtrent 30° langs ydersiden af den indre periferi, der udgør dampanordningens åbning, hvor dampstrålen kan ekspandere under udstrømningen. Denne affasning danner, sammen med en tilsvarende affasning på omtrent 60° på indersiden af den indre periferi, en spidsvinklet, rundtgående kant, som udgør mundingens 2 ydre 10 afgrænsning. Inderparten 6 har en affasning på omtrent 45 ° i den mod åbningen vendende ydre periferi, der udgør mundingens 2 indre afgrænsning. Det er muligt at justere yderparten 5 i forhold til inderparten 6, og denned regulere trykket af den dampstråle, der rammer kaviteten 4. Overdelen af inderparten 6, hvori kaviteten 4 er udsparet, er ligeledes affaset i en vinkel på omtrent 45° for at tillade den oscillerende dampstråle at 15 ekspandere ved dampanordningens åbning.

Som en alternativ udførelsesform for desinfektionsanordningens dampanordning, er der i fig. 4 vist et aflangt, skinneformet legeme 1, der er funktionelt ækvivalent til den i fig.

I og fig. 2 viste udførelsesform. Yderparten udgøres her af to separate skinneformede dele 5 a og 5b, der sammen med den skinneformede inderpart 6 udgør en dampanordning 20 1. Mellem yderpartemes to dele 5a , 5b og inderparten 6 er der udformet to dampkana ler 3a og 3b, der hver har en munding 2a, 2b, som fører udstrømmende damp fra damp-kanalerne 3a og 3b til to kaviteter 4a, 4b udformet i inderparten 6. En fordel ved denne udførelsesform er, at et skinnefonnet legeme er i stand til at overstryge et større overfladeareal end et rundt legeme. En anden fordel ved denne udførelsesform er, at det bliver 25 muligt at fremstille dampanordningen i f. eks. strengpresset aluminium, hvorved materi-aleomkostningeme bliver meget beskedne.

Den i fig. 4 viste udformning af dampanordningen belløver ikke nødvendigvis at være retlinet. I fig. 5 er vist et skinneformet legeme 1, der er udformet som tre runde, adskilte 7 DK 176184 B1 ringe. Den yderste ring udgør en yderste yderpart 5a, den midterste ring udgør inderpar-ten 6, og den inderste ring udgør en inderste yderpart 5b. Darapanordningens tre dele danner tilsammen et tværsnit som vist i udførelsesformen i fig. 4, hvor der i inderparten er udformet to kaviteter 4a og 4b, og hvor mellemrummet mellem den ydre yderpart'5 a 5 og inderparten 6 udgør henholdsvis en ydre dampkanal 3a og en ydre munding 2a, og mellemrummet mellem inderparten 6 og den indre yderpart 5b udgør henholdsvis en indre dampkanal 3b og en indre munding 2b. En dampanordning af denne udformning vil kunne overstryge meget store arealer ad gangen, og dermed behandle overfladen af større emner, såsom levnedsmidler som for eksempel hele oste, store grøntsager eller 10 halverede slagtekroppe.

Det er også muligt at udføre en dampanordning af denne type som en åben kurve som vist i fig. 6. Her svarer de funktionelle dele til de der er vist i fig. 4, og der henvises derfor til denne del af beskrivelsen for yderligere detaljer. En dampanordning udformet som en åben kurve ville kunne finde anvendelse, hvor emner med usædvanlige faconer 15 skulle renses for kim på deres overflade. Det er muligt at forestille sig et system, hvor et antal dampanordninger, udformet som forskellige åbne kurver, kunne monteres i en desinfektionsanordning ifølge opfindelsen og anvendes til en lang række forskellige formål.

Desmfektionsanordningen vil i al almindelighed kunne anvendes i forbindelse med damp 20 af en væske, ikke nødvendigvis vanddamp. Desinfektionsanordningen vil f.eks. kunne anvendes i forbindelse med alkohol. Til væsken kan der i givet fald være tilsat forskellige tilsætningsstoffer, evt. luftformige tilsætningsstoffer.

Selv om desinfektionsanordningen ifølge opfindelsen i det foregående er beskrevet med henvisning til desinfektion af overfladen af levnedsmidler, er opfindelsen ikke begrænset 25 til denne anvendelse. Af andre mulige anvendelser for opfindelsen kan for eksempel nævnes: desinfektion af overfladen af vævsprøver, desinfektion af kirurgiske instrumen- 8 DK 176184 B1 ter, overfladeaktivering af emner i forbindelse med kemisk procesteknologi og medicinal industri eller rengøring af fødevareemballage før ibrugtagningen.

Opfindelsen kan endvidere benyttes i forbindelse med slagterier, levnesmiddelfabrikati'on i al almindelighed, operationsrum og operationsgange, sterile rum, bioteknologiske 5 laboratorier, dyrestalde m.v..

Den pågældende anordning er ikke nødvendigvis stationær. Den kan også være mobil.

Claims (14)

1. Desinfektionsindretning til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 8 omfattende en dampanordning (1) til bekæmpelse af kim på overfladen af et fast 5 emne, især et fast levnedsmiddel, hvilken dampanordning (1) har mindst en dampkanal (3) og en munding (2), kendetegnet ved at der i nærheden af mundingen (2) er indrettet en kavitet (4) beregnet til under brug at få tilført en strøm af vanddamp under et forholdsvis højt tryk via dampkanalen (3), således at den fra mundingen (2) udstrømmende vanddamp bringes til at oscille-10 re ved en af kaviteten (4) bestemt frekvens, fortrinsvis en ultrasonisk frekvens, og at dampanordningen (1) omfatter en yderpart (5), hvis indervæg udgør dampkanalens (3) ydervæg, og en inderpart (6), der i det væsentlige udgør dampkanalens (3) ydervæg, og som også definerer mundingen (2), nær ved hvilken kaviteten (4) er udformet. 15

2. Desinfektionsindretning ifølge krav 1, kendetegnet ved at kaviteten (4) er justerbart anbragt i nogen afstand fra dampanordningens munding (2).

3. Desinfektionsindretning ifølge krav 1, kendetegnet ved at kaviteten (4) er 20 anbragt tæt ved mundingen (2) og eventuelt er udformet ud i ét med denne.

4. Desinfektionsindretning ifølge et af kravene 1-3, kendetegnet ved at yderparten (5) og inderparten (6) er fastgjort således i forhold, til hinanden, at vanddamp tilført via dampkanalen (3) i det væsentlige ledes ind mod kavite- 25 ten (4) på en sådan måde, at vanddampen bringes til at oscillere ved en af kaviteten bestemt frekvens, fortrinsvis en ultrasonisk frekvens.

5. Desinfektionsindretning ifølge et af kravene 1-4, kendetegnet ved at dampanordningen (1) i forbindelse med kaviteten (4) udgøres af en Hart- 30 mann generator, en steamjet eller diskjet. 2 DK 176184 B1

6. Desinfektionsindretning ifølge et eller flere af kravene 1-5, kendetegnet ved at dampanordningen er udformet som et skiveformet legeme.

7. Desinfektionsindretning ifølge et af kravene 1-5, kendetegnet ved at 5 dampanordningen er udformet som et skinneformet legeme.

8. Fremgangsmåde til desinfektion af et fast emne ved overfladebehandling-deraf, hvor der til overfladen af emnet tilføres damp af en væske, fortrinsvisvanddamp, og lyd, fortrinsvis ultralyd, kendetegnet ved at ultralyden gene- 10 res samtidig med at damp afgives og dampen bringes til at oscillere ved en frekvens i ultralydsområdet ved et lydtryk, der er så højt, at vandringen af de enkelte molekyler er større end udstrækningen af de bakterier eller kim, der skal dræbes, hvor dampen dirigeres i retning mod og bringes i kontakt med det faste emne. 15

9. Fremgangsmåde ifølge krav 8, kendetegnet ved at ultralyden dannes uden inducering af kavitation.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 8, kendetegnet ved at den samtidige gene-20 rering af ultralyd tilvejebringes ved, at dampen føres gennem en ultralydgenererende anordning, hvorved dampen bringes til at oscillere ved en frekvens i ultralydområdet.

11. Fremgangsmåde ifølge krav 10, kendetegnet ved at den ultralydgenere-25 rende anordning består af en jetstrøm og en kavitet.

12. Fremgangsmåde ifølge krav 10, kendetegnet ved at den ultralydgenererende anordning udgøres af en fløjte til generering af damp og ultralyd.

13. Fremgangsmåde ifølge krav 8-12, kendetegnet ved en relativt kort be handlingstid. DK 176184 B1 3

14. Fremgangsmåde til desinficering af et emne ved at udføre overfladebehandlinger derpå, kendetegnet ved at der til fremgangsmåden anvendes en indretning ifølge et af kravene 1-7. 5 i