EP3829654A1 - Procédé d'élimination de microorganismes présents dans et/ou à la surface d'un matériau à décontaminer - Google Patents

Procédé d'élimination de microorganismes présents dans et/ou à la surface d'un matériau à décontaminer

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Publication number
EP3829654A1
EP3829654A1 EP19734425.2A EP19734425A EP3829654A1 EP 3829654 A1 EP3829654 A1 EP 3829654A1 EP 19734425 A EP19734425 A EP 19734425A EP 3829654 A1 EP3829654 A1 EP 3829654A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
advantageously
ratio
wavelength
decontaminated
light beams
Prior art date
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Pending
Application number
EP19734425.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Laurent BENEY
Philippe CAYOT
Cédric GRANGETEAU
Sébastien Dupont
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universite de Bourgogne
Institut National Superieur des Sciences Agronomiques de lAlimentation et de lEnvironnement
Original Assignee
Universite de Bourgogne
Institut National Superieur des Sciences Agronomiques de lAlimentation et de lEnvironnement
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universite de Bourgogne, Institut National Superieur des Sciences Agronomiques de lAlimentation et de lEnvironnement filed Critical Universite de Bourgogne
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Pending legal-status Critical Current

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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/08—Radiation
    • A61L2/10—Ultraviolet radiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L3/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
    • A23L3/26—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by irradiation without heating
    • A23L3/28—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by irradiation without heating with ultraviolet light
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/0005—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor for pharmaceuticals, biologicals or living parts
    • A61L2/0011—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor for pharmaceuticals, biologicals or living parts using physical methods
    • A61L2/0029—Radiation
    • A61L2/0047—Ultraviolet radiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/08—Radiation
    • A61L2/084—Visible light
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2202/00—Aspects relating to methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects
    • A61L2202/20—Targets to be treated
    • A61L2202/23—Containers, e.g. vials, bottles, syringes, mail
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/04—Disinfection

Definitions

  • the present invention relates to a method for eliminating, reducing or controlling microorganisms present in and / or on the surface of a material to be decontaminated, comprising an irradiation step, as well as an irradiation device.
  • the term "material to be decontaminated” means a material which has been altered and / or infected by one or more microorganisms.
  • the material to be decontaminated which has been altered and / or infected by one or more undesirable microorganisms.
  • the material to be decontaminated can be in a solid form or in a liquid form. In the case where the material is in a liquid form, the material circulates inside a container, such as for example a pipe or a pipe.
  • the material to be decontaminated can in particular be chosen from industrial equipment, soil, books, cartons, perishable goods, wine, seeds, wood, leather, building materials, textiles, plants, skin, mucous membranes, nails, contaminated water, ambient air, instruments for medical or veterinary use.
  • International application WO2007 / 049962 describes in particular a method for controlling the growth of pathogen on plants or fungi via the application of continuous ultraviolet (UV) radiation for 24 hours.
  • International application WO2005 / 049962 describes a method for controlling microbial proliferation on the surface of a food by applying an irradiation step using pulsed light based on ultraviolet (UV).
  • these methods are not able to distinguish unwanted microorganisms from positive microbial flora.
  • these methods also induce risks of genetic mutations for all organisms exposed to ultraviolet light, including the microorganisms themselves, operators, plants and / or animals treated. There is therefore a significant risk linked to these mutations which may increase the pathogenic power or induce resistance of the microorganisms to the various treatments known to date. For the operator, these genetic mutations can lead to the development of cancerous tumors.
  • the subject of the present invention is therefore a method of eliminating microorganisms present in and / or on the surface of a material to be decontaminated, comprising a step of irradiating said material to be decontaminated by radiation consisting of at least two light beams al and a2 directed onto said material, said at least two light beams al and a2 having respectively a wavelength Al and A2 of between 380 and 420 nm.
  • the method according to the invention makes it possible to control, reduce, eliminate and destroy the microorganisms present in or on the surface of a material to be decontaminated, whatever the type of material to be decontaminated, without using heat, gas or chemicals, such as pesticides.
  • the method according to the invention has the advantage of being respectful of the environment and of having very little ecological impact.
  • the method according to the invention makes it possible in particular to control, reduce, eliminate and destroy microorganisms by exposing them to radiation made up of at least two light beams a1 and a2 directed on said material. More particularly, the method according to the invention allows rapid deterioration of said microorganism, thereby reducing or eliminating cell division and / or the processes leading to the proliferation of the microorganism on the surfaces of materials.
  • This process has the advantage of effectively controlling microbial contamination and specifically eliminating microorganisms present in or on the surface of materials, without altering the positive microbial flora.
  • the term “elimination process” means any process making it possible to inactivate, eliminate, disinfect, decontaminate, destroy, eradicate or suppress certain types of microorganisms present in or on the surface of the materials to be decontaminated.
  • the elimination method according to the invention makes it possible to eliminate, in the irradiated zone when the material is solid or within the material when it is a fluid, more than 20% of the microorganisms.
  • microorganism means any single-celled eukaryotic organism.
  • the microorganisms are undesirable microorganisms, also called alteration flora or pathogens, that is to say eukaryotic unicellular organisms capable of proliferating in or on the surface of a material, causing an alteration and / or a infection of said material, which can range from the appearance of simple surface punctures to partial or total decay of said material.
  • undesirable microorganisms include: microorganisms belonging to the Fungi kingdom, and in particular fungi, yeasts or molds.
  • the microorganisms according to the invention are microorganisms belonging to the reign of the Fungi.
  • microorganisms belonging to the Fungi kingdom mention may be made in particular of microorganisms belonging to the divisions of ascomycota, basidiomycota or entorrhizomycota.
  • ascomycota examples include the species Penicillium digitatum, Botrytis cinerea and Brettanomyces bruxellensis.
  • the term "positive microbial flora" in the sense of the present invention any microorganism capable of proliferating in or on the surface of a material, without causing damage and / or infection of said material.
  • a positive microbial flora mention may be made in particular of microorganisms which play a role in the conservation of the material or in the acquisition of its sensory typicity, such as Saccharomyces cerevisiae.
  • the term "irradiation step” means a step consisting in voluntarily exposing said material to be decontaminated to radiation.
  • the term "radiation” means the emission or transport of energy in the form of electromagnetic waves or particles.
  • the radiation according to the invention is radiation in the form of electromagnetic waves, also called electromagnetic radiation.
  • the electromagnetic radiation according to the invention is visible by the human eye.
  • the radiation can be emitted by a single light source or by two different light sources.
  • the radiation can be emitted by a single light source capable of emitting in an alternating, sequenced or simultaneous manner said at least two light beams a1 and a2 constituting the radiation.
  • the radiation can be emitted by two different light sources, each emitting alternately, sequenced or simultaneously one of the light beams al or a2, constituting the radiation.
  • the term "radiation consisting of at least two light beams al and a2" means radiation consisting of at least two light beams al and a2.
  • the radiation may include other light beams in addition to the light beams a1 and a2.
  • the radiation can comprise a light beam in addition to the light beams al and a2, advantageously two light beams in addition to the light beams al and a2, advantageously three light beams in addition to the light beams al and a2, advantageously four light beams in addition light beams al and a2, advantageously five light beams in addition to the light beams al and a2 or even more.
  • the radiation consists only of the two light beams a1 and a2.
  • the term “continuous” means the uninterrupted emission of the light beam al or of the light beam a2 or of the light beams al and a2, during a given time interval.
  • sequenced or “pulsed” means the repeated emission of the light beam al or of the light beam a2 or of the light beams al and a2, at more or less regular time intervals.
  • alternating means the successive emission of the light beam a1 then of the light beam a2, at more or less regular time intervals.
  • the term "simultaneous" means the emission at the same time of the light beams a1 and a2.
  • the method for removing microorganisms according to the invention comprising a step of irradiating said material to be decontaminated with radiation consisting of at least two light beams a1 and a2 directed onto said material, said at least two light beams a1 and a2 having respectively a wavelength A1 and A2 between 380 and 420 nm.
  • the inventors have discovered that by irradiating a material to be decontaminated by radiation consisting of at least two light beams a1 and a2 directed onto said material, said at least two light beams a1 and a2 having respectively a wavelength A1 and A2 of between 380 and 420 nm, it is possible to selectively eliminate unwanted microorganisms. More particularly, the inventors have discovered that undesirable microorganisms are particularly sensitive to wavelengths between 380 and 420 nm, and in particular to wavelengths capable of specifically exciting porphyrins and / or ergosterol.
  • Porphyrins have an important place in the metabolism of microorganisms and play in particular an important role in the mechanism of cellular respiration and in particular in the transport of dioxygen.
  • the application of a beam having a wavelength specifically exciting the porphyrins will cause the formation of reactive oxygen derivatives, such as free radicals, singlet oxygen, oxygen ions and peroxides, this which will result in generating oxidative stress and damaging cell structures.
  • Ergosterol is an essential constituent of the cell membrane of undesirable microorganisms.
  • the application of a beam having a wavelength specifically exciting the ergosterol will cause the lysis of the cell membrane of the undesirable microorganism, leading to its death.
  • the wavelength Al of the beam al is between 380 and 390 nm and in which the wavelength A2 of the beam a2 is between 400 and 420 nm. In a particularly advantageous embodiment of the invention, the wavelength Al of the beam al is 385 nm and in which the wavelength A2 of the beam a2 is 405 nm.
  • the method for eliminating microorganisms comprising a step of irradiating said material to be decontaminated with radiation consisting of at least two light beams al and a2 directed on said material, in which said light beams al has a wavelength A1 between 380 and 390 nm and said light beams a2 has a wavelength A2 between 400 and 420 nm.
  • the method for removing microorganisms according to the invention comprising a step of irradiating said material to be decontaminated with radiation consisting of at least two light beams a1 and a2 directed onto said material, in which said light beam a1 has a wavelength A1 of 385 nm and said light beam a2 has a wavelength A2 of 405 nm.
  • the ratio of wavelengths l1: l2 ranges from 1: 99 to 99: 1.
  • the wavelengths l1: l2 are applied at a ratio of 1: 99 , advantageously at a ratio of 2:98, advantageously at a ratio of 3:97, advantageously at a ratio of 4:96, advantageously at a ratio of 5:95, advantageously at a ratio of 6:94, advantageously at a ratio from 7:93, advantageously at a ratio of 8:92, advantageously at a ratio of 9:91, advantageously at a ratio of 10:90, advantageously at a ratio of 11: 89, advantageously at a ratio of 12:88, advantageously at a ratio of 13: 87, advantageously at a ratio of 14:86, advantageously at a ratio of 15: 85, advantageously at a ratio of 16:84, advantageously at a ratio of 17: 83, advantageously at a ratio of 18:82, advantageously at a ratio of 19:
  • the material to be decontaminated is irradiated for a period of at least 10 milliseconds.
  • the material to be decontaminated is irradiated for a period of at least 20 milliseconds, advantageously at least 50 milliseconds, advantageously at least 100 milliseconds, advantageously at least
  • I second advantageously at least 5 seconds, advantageously at least 10 seconds, advantageously at least 15 seconds, advantageously at least 20 seconds, advantageously at least 25 seconds, advantageously at least 30 seconds , advantageously at least 35 seconds, advantageously at least 40 seconds, advantageously at least 45 seconds, advantageously at least 50 seconds, advantageously at least 55 seconds, advantageously at least one minute, advantageously at least 5 minutes, advantageously at least 10 minutes, advantageously at least 15 minutes, advantageously at least 20 minutes, advantageously at least 25 minutes, advantageously at least 30 minutes, advantageously at least 35 minutes, advantageously at least 40 minutes, advantageously at least 45 minutes, advantageously at least 50 minutes, advantageously at least 55 minutes, advantageously at least 1 hour, advantageously at least 2 hours, advantageous at least 3 hours, advantageously at least 4 hours, advantageously at least 5 hours, advantageously at least 6 hours, advantageously at least 7 hours, advantageously at least 8 hours, advantageously d '' at least 9 hours, advantageously at least 10 hours, advantageously at least
  • the material to be decontaminated is irradiated for a period of between 10 milliseconds and one minute, advantageously between one second and one minute.
  • the radiation consisting of at least two light beams a1 and a2 is applied at a dose of between 10 and 10 6 kJ / m 2 .
  • the radiation consisting of at least two light beams a1 and a2 is applied at a dose of between 50 and 1000 kJ / m 2 .
  • the radiation consisting of at least two light beams a1 and a2 is applied at a dose of between 100 and 700 kJ / m 2 .
  • the radiation consisting of at least two light beams a1 and a2 is applied at a dose of between 100 and 300 kJ / m 2 .
  • the radiation consisting of at least two light beams a1 and a2 is applied at a power density of between 100 W / m 2 and 1 GW / m 2 .
  • the radiation consisting of at least two light beams a1 and a2 is applied at a power density of 1 kW / m 2 and 100 kW / m 2 .
  • the radiation consisting of at least two light beams a1 and a2 is continuous or sequenced.
  • the step of irradiating said material to be decontaminated is carried out by irradiating said material to be decontaminated for a period of at least 10 milliseconds, at a dose of between 100 and 10 6 kJ / m 2 .
  • the method for removing microorganisms comprising a step of irradiating said material to be decontaminated with radiation consisting of at least at least two light beams al and a2 directed on said material, in which said light beams al has a wavelength Al of between 380 and 390 nm and said light beams a2 has a wavelength A2 of between 400 and 420 nm and wherein the step of irradiating said material to be decontaminated is carried out by irradiating said material to be decontaminated for a period of at least 10 milliseconds, at a dose of between 100 and 10 6 kJ / m 2 .
  • the method for removing microorganisms comprising a step of irradiating said material to be decontaminated with radiation consisting of at least two light beams a1 and a2 directed onto said material, in wherein said light beams al has a wavelength A1 of 385 nm and said light beams a2 has a wavelength A2 of 405 nm and in which the step of irradiating said material to be decontaminated is carried out by irradiating said material to decontaminate for a period of at least 10 milliseconds, at a dose between 100 and 10 6 kJ / m 2 .
  • the method for removing microorganisms comprising a step of irradiating said material to be decontaminated with radiation consisting of at least two light beams a1 and a2 directed onto said material, in wherein said light beam al has a wavelength Al of 385 nm and said light beam a2 has a wavelength A2 of 405 nm, in which the wavelength ratio Al: A2 is 50: 50 and in which step of irradiating said material to be decontaminated is carried out by irradiating said material to be decontaminated for a period of at least 10 milliseconds, at a dose of between 100 and 10 6 kJ / m 2 .
  • the radiation is applied with an angle of incidence between 0 ° and 180 ° relative to the reference plane (PR).
  • the angle of incidence is between 30 ° and 120 °.
  • the material to be decontaminated can be in a solid form or in a liquid form. In the case where the material is in a liquid form, the material is placed in a container, such as for example a pipe or a pipe
  • the material to be decontaminated is chosen from industrial equipment, soil, books, cartons, perishable foodstuffs, wine, seeds, wood, leather, building materials, textiles, plants, skin, mucous membranes, nails, contaminated water, ambient air, instruments for medical or veterinary use.
  • the material to be decontaminated is chosen from industrial equipment, packaging, books, cartons, wood, wine, perishable goods, contaminated water and seeds.
  • the term "industrial equipment” means any machine or tool necessary for the preparation, preservation or transport process. Examples include: cooking tanks, conveyors, conveyor belts, pressing drums, filtration and extraction units, storage tanks, mixing tanks, cutting, such as knives, mincers, grinders, washing units, grading units, pasteurization and sterilization units, dehulling units, the list not being exhaustive.
  • the industrial equipment can be made of stainless steel, aluminum, plastic, such as polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE), epoxy resin, resin polyurethane, wooden, the list is not exhaustive.
  • the term "perishable foodstuffs" means any product or merchandise intended for food consumption. Mention may be made, as examples, of fruits and fresh vegetables, whatever their state, that is to say whole, cut or in pieces, processed, for example in the form of juice, in chopped form, in crushed form, mixed with other fruits or vegetables, unprocessed, chilled, frozen, frozen, the list is not exhaustive.
  • the material to be decontaminated is industrial equipment.
  • the material to be decontaminated is a packaging.
  • the material to be decontaminated is a book.
  • the material to be decontaminated is a cardboard.
  • the material to be decontaminated is wood.
  • the material to be decontaminated is wine.
  • the material to be decontaminated is a perishable commodity.
  • the material to be decontaminated is contaminated water, in particular water unfit for human or animal consumption.
  • the material to be decontaminated is a seed.
  • an irradiation device comprising at least one light source (1) emitting radiation consisting of at least two light beams al and a2, the two light beams al and a2 having respectively a length d wave A1 and A2 between 380 and 420 nm.
  • the light beam al has a wavelength Al of 385 nm and the light beam a2 has a wavelength A2 of 405 nm.
  • the radiation consisting of two light beams a1 and a2.
  • the material to be decontaminated (2) when it is in a solid form, is placed on a reference plane, also called the work plane or zone in which the device is implemented.
  • the radiation has an angle of incidence between 0 ° and 180 ° relative to the reference plane (PR).
  • the reference plane is a horizontal geometric plane.
  • the reference plane is an inclined geometric plane.
  • inclined geometric plane is meant a plane having an angle of inclination between 1 ° and 90 ° relative to a horizontal geometric plane.
  • the material to be decontaminated (2) when it is in a liquid form, circulates inside a pipe or a pipe.
  • Said pipe or said pipe has a wall which is at least partially transparent, in order to allow the passage of radiation made up of at least two light beams a1 and a2.
  • a wall which is at least partially transparent means a wall which can be either opaque or which does not allow the passage of radiation, comprising a transparent zone or a zone allowing the passage of radiation.
  • the dimensions of the transparent zone will be determined by a person skilled in the art, so that all of the material to be decontaminated is irradiated. A person skilled in the art will be able to choose the diameter of the pipe or hose so that the material to be decontaminated when it is in liquid form is completely irradiated.
  • the wall of the pipe or of the pipe is transparent.
  • the pipe or pipe extends in a direction parallel to the reference plane (PR).
  • Figure IA represents an irradiation device according to the invention a1 and a2 represent the light beams having respectively a wavelength Al and A2 and PR represents the reference plane.
  • PR is a horizontal geometric plane.
  • the light beams al and a2 are shown separately in parallel. This representation is intended to facilitate reading.
  • the light beams al and a2 are emitted by a single light source (1).
  • xl and x2 each represents the angle of incidence of the radiation with respect to the reference plane.
  • the material to be decontaminated (2) can be either in a solid form, or in a liquid form. In the latter case, the material in liquid form circulates in a pipe or a pipe.
  • FIG. 1B represents an irradiation device comprising two light sources (10) and (20) each emitting respectively radiation consisting of a light beam al and a2 represent the light beams having respectively a wavelength Al and A2 and PR represents the reference plane xl and x2 each represents the angle of incidence of each of the radiations with respect to the reference plane.
  • PR is a horizontal geometric plane.
  • the material to be decontaminated (2) can be either in a solid form or in a liquid form. In the latter case, the material in liquid form circulates in a pipe or a pipe.
  • Figure IC represents an irradiation device according to the invention al and a2 represent the light beams having respectively a wavelength A1 and A2 and PR represents the reference plane.
  • PR is an inclined geometric plane, having an angle of inclination w relative to a horizontal geometric plane (PH).
  • PH horizontal geometric plane
  • the light beams al and a2 are shown separately in parallel. This representation is intended to facilitate reading.
  • the light beams al and a2 are emitted by a single light source (1).
  • xl and x2 each represents the angle of incidence of the radiation with respect to the reference plane.
  • the material to be decontaminated (2) can be either in a solid form or in a liquid form. In the latter case, the material in liquid form circulates in a pipe or a pipe.
  • Figure 1D shows an irradiation device comprising two light sources (10) and (20) each emitting radiation respectively consisting of a light beam a1 and a2 represent the light beams having respectively a wavelength Al and A2 and PR represents the inclined geometric plane, having an angle of inclination w relative to a horizontal geometric plane (PH) xl and x2 each represents the angle of incidence of each of the radiations relative to the reference plane.
  • PR is a horizontal geometric plane.
  • the material to be decontaminated (2) can be either in a solid form or in a form liquid. In the latter case, the material in liquid form circulates in a pipe or a pipe.
  • FIG. 2 illustrates the efficiency of the step of irradiation with radiation consisting of a light beam al having a wavelength Al of 385 nm on the viability of the yeasts Saccharomyces cerevisiae and Brettanomyces bruxellensis as a function of the irradiation time varying from 30 minutes to 1 hour.
  • the power intensity of the radiation used is 3382 W / m 2 .
  • FIG. 3 illustrates the efficiency of the step of irradiation with radiation consisting of a light beam a2 having a wavelength A2 of 405 nm on the viability of the yeasts Saccharomyces cerevisiae and Brettanomyces bruxellensis as a function of the irradiation time varying from 30 minutes to 1 hour.
  • the power intensity of the radiation used is 3382 W / m 2 .
  • FIG. 4 illustrates the efficiency of the step of irradiation with radiation consisting of two light beams al and a2 having respectively a wavelength Al of 385 nm and a wavelength A2 of 405 nm on the viability of yeasts Saccharomyces cerevisiae and Brettanomyces bruxellensis as a function of the irradiation time varying from 30 minutes to 1 hour.
  • the power intensity of the radiation used is 160 W / m 2 .
  • FIG. 5 illustrates the efficiency of the step of irradiation with radiation consisting of a light beam al having a wavelength Al of 385 nm on the filamentous fungi Penicillium digitatum and Botrytis cinerea by measuring the surface occupied by the fungus on agar after 24 hours of culture depending on the irradiation time varying from 30 minutes to 1 hour.
  • the radiation used has an angle of incidence of 30 ° relative to the reference plane and the power intensity is 3382 W / m 2 .
  • FIG. 6 illustrates the efficiency of the step of irradiation with radiation consisting of a light beam a2 having a wavelength A2 of 405 nm on the filamentous fungi Penicillium digitatum and Botrytis cinerea by measuring the surface occupied by the fungus on agar after 24 hours of culture depending on the irradiation time varying from 30 minutes to 1 hour.
  • the power intensity of the radiation used is 3382 W / m 2 .
  • FIG. 7 illustrates the efficiency of the step of irradiation with radiation consisting of two light beams al and a2 having respectively a wavelength Al of 385 nm and a wavelength A2 of 405 nm on the filamentous fungi Penicillium digitatum and Botrytis cinerea by measuring the surface occupied by the fungus on the agar after 24 hours of culture as a function of the irradiation time varying from 30 minutes to 1 hour.
  • the power intensity of the radiation used is 160 W / m 2 .
  • FIG. 8 illustrates the efficiency of the elimination method according to the invention implementing a step of irradiation with continuous radiation consisting of a light beam al having a wavelength Al of 385 nm, or by continuous radiation consisting of a light beam a2 having a wavelength A2 of 405 nm or by continuous radiation consisting of a light beam al having a wavelength Al of 385 nm and a light beam a2 having a length d 405 nm A2 wave to decontaminate solid media contaminated by the species Saccharomyces cerevisiae, Brettanomyces bruxellensis, Penicillium digitatum and Botrytis cinerea by measuring the survival rate of the species.
  • the irradiation times are 1, 2 or 5 minutes, n.d. means "not determined”.
  • FIG. 9 illustrates the effectiveness of the elimination method according to the invention implementing a step of irradiation with radiation by a well consisting of a light beam al having a wavelength Al of 385 nm, or by radiation by well consisting of a light beam a2 having a wavelength A2 of 405 nm or by radiation by well consisting of a light beam al having a wavelength Al of 385 nm and of a light beam a2 having a wavelength A2 of 405 nm for decontaminating solid media contaminated by the species Saccharomyces cerevisiae, Brettanomyces bruxellensis, Penicillium digitatum and Botrytis cinerea by measuring the survival rate of the species.
  • the irradiation time is 2 minutes n.d. means "not determined".
  • FIG. 10 illustrates the effectiveness of the elimination method according to the invention implementing a step of irradiation by alternating radiation consisting of a light beam al having a wavelength Al of 385 nm, then of radiation by well consisting of a light beam a2 having a length wave A2 of 405 nm to decontaminate solid media contaminated by the species Saccharomyces cerevisiae, Brettanomyces bruxellensis, Penicillium digitatum and Botrytis cinerea by measuring the survival rate of the species.
  • the irradiation time is 2 minutes na means "not determined".
  • Figure 11 illustrates the effectiveness of the elimination method according to the invention implementing a step of irradiation with continuous radiation consisting of a light beam al having a wavelength Al of 385 nm, or by continuous radiation consisting of a light beam a2 having a wavelength A2 of 405 nm or by continuous radiation consisting of a light beam al having a wavelength Al of 385 nm and a light beam a2 having a length d 405 nm A2 wave to decontaminate liquid media contaminated by the species Saccharomyces cerevisiae, Brettanomyces bruxellensis, Penicillium digitatum and Botrytis cinerea by measuring the species survival rate.
  • the irradiation times are 5 and 10 minutes, n.d. means "not determined”.
  • FIG. 12 illustrates the effectiveness of the elimination method according to the invention implementing a step of irradiation with continuous radiation consisting of a light beam al having a wavelength Al of 385 nm, or by continuous radiation consisting of a light beam a2 having a wavelength A2 of 405 nm to decontaminate inert surfaces (High Density Polyethylene (HDPE), Polypropylene (PP), glass and stainless steel) contaminated by the species Saccharomyces cerevisiae, by measuring the survival rate of the species.
  • the irradiation times are 1, 2 or 5 minutes, n.d. means "not determined”.
  • Example 1 Measuring the effectiveness of the according to the invention
  • 2 yeasts Saccharomyces cerevisiae and Brettanomyces bruxellensis
  • 2 filamentous fungi Penicillium digitatum and Botrytis cinerea was carried out in liquid YPD medium, containing a yeast extract (10 g / l), peptone (20 g / l) and dextrose (20 g / l), at 25 ° C in a 250 ml Erlenmeyer flask containing 100 ml of YPD medium stirred at 250 rpm until reaching the stationary phase. A volume of the preculture was then transferred to an Erlenmeyer flask containing 100 ml of fresh YPD medium to reach an optical density at 600 nm of 0.05. The culture was carried out at 25 ° C. with a rotation of 250 rpm until reaching the early stationary phase. The optical density at 600 nm is then adjusted to 1 for all the cultures.
  • Cascade dilutions are then made and 10 ⁇ l drops of each dilution are placed on agar YPD medium.
  • petri dishes intended for treatment or serving as a control are prepared. The dishes serving as a control are directly incubated in the dark at 25 ° C.
  • the treated boxes are irradiated for 30 or 60 min with:
  • the treated dishes are then incubated in the dark at 25 ° C.
  • CFU colony forming units
  • the percentage of survival is estimated by making the ratio of the number of CFU / ml for each treatment to the number of CFU / ml of the control.
  • Penicillium digitatum and Botrytis cinerea which are filamentous fungi
  • the efficacy of the treatment is evaluated by measuring the area occupied by the fungus on the agar after 24 hours of culture. The results are expressed as a percentage (%) of the area occupied by the fungi on the control dishes.
  • the application of the radiation consisting of two light beams al and a2 makes it possible to eliminate more than 99.9% of Brettanomyces bruxellensis after 30 minutes of irradiation (see Figure 4) without altering the population of Saccharomyces cerevisiae (92% of viability).
  • Treatments Cascade dilutions are then made and drops of 10 mI of each dilution are placed on Yeast Peptone Dextrose (YPD) and Malt Citric Acid Triton agar medium. For each strain and each dilution, petri dishes intended for treatment or serving as a control are prepared. The dishes serving as a control are directly incubated in the dark at 25 ° C.
  • YPD Yeast Peptone Dextrose
  • Malt Citric Acid Triton agar medium Malt Citric Acid Triton agar medium.
  • the treated dishes are irradiated for 1, 2 or 5 minutes with: continuous radiation consisting of a light beam al having a wavelength Al of 385 nm; - continuous radiation consisting of a light beam a2 having a wavelength A2 of 405 nm; continuous radiation as described above and consisting of two light beams al and a2, the light beam al having a wavelength Al of 385 nm and the light beam a2 having a wavelength A2 of 405 nm.
  • the Brettanomyces bruxellensis yeast is much more sensitive to the wavelength 405 nm than to the wavelength 385 nm for short treatment times of 1 to 2 minutes. For treatment times of 5 minutes, the use of each wavelength alone or in combination has the same result with a destruction of more than 99.999% of the cells.
  • the surface power useful for decontaminating this microorganism should not be displaced 330 J / cm 2 .
  • the spores of Penicillium digitatum fungi are similarly impacted by the wavelengths 385 nm and 405 nm for 1.2 and 5 minutes of treatment, with good resistance of the spores to light treatment because only about 80% of mortality is observed after 5 minutes of treatment. Effective destruction of the spores of Penicillium digitatum requires treatment with the two wavelengths combined for 5 minutes with a surface power of 660 J / cm 2 .
  • Botrvtis cinerea Compared to the species Botrvtis cinerea:
  • Botrytis cinerea spores are more affected by treatments with the 405 nm LED than with the 385 nm LED.
  • An interesting destruction of these fungus spores is observed from 2 minutes of treatment with the LED 405 nm (surface energy of 132 J / cm 2 ) and from 5 minutes with the LED 385 nm (surface energy of 330 J / cm 2 ) (approximately 99.8% mortality).
  • Treatment 2 The treated boxes are irradiated by well for 2 minutes with periods without light with: radiation by well for 2 minutes consisting of a light beam al having a wavelength Al of 385 nm; a 2-minute beam radiation consisting of a light beam a2 having a wavelength A2 of 405 nm; 2 minute radiation per well as described above and consisting of two light beams al and a2, the light beam al having a wavelength Al of 385 nm and the light beam a2 having a wavelength A2 of 405 nm .
  • Saccharomyces cerevisiae shows no difference in mortality between all of the treatments studied.
  • Brettanomyces bruxellensis is very strongly destroyed by the use of the wavelength 385 nm.
  • the spores of the two filamentous fungi Pénicillium digitatum and Botrytis cinerea are interestingly destroyed with the use of 405 nm wavelength by dip (at least 95% mortality after two minutes of dip regardless of the frequency of the dip) .
  • the treated boxes are irradiated by alternating two light beams al and a2, the light beam al having a wavelength Al of 385 nm and the light beam a2 having a wavelength A2 of 405 nm for 2 minutes.
  • the decontamination tests by continuous treatment of the fungi in a liquid medium were carried out using 4 ml of PBS (Phosphate Buffer Saline).
  • PBS Phosphate Buffer Saline
  • the four microorganisms were tested by performing light treatments varying from 1 to 20 minutes, with a surface energy varying from 552 to 11,040 J / cm 2 , with each wavelength used alone and the two in synergy.
  • the survival rate for each microorganism is very dependent on the light treatment carried out and its duration.
  • Saccharomyces cerevisiae is very resistant in liquid medium for short treatment times and with each wavelength used separately.
  • the use of the two wavelengths in synergy allows a drastic destruction of the yeast after 5 minutes of treatment (destruction of more than 99.99%).
  • the spores of the Penicillium digitatum fungus are more than 99% destroyed for a treatment time of 10 minutes, whether with 385 nm LEDs alone, 405 nm alone or both in synergy. Light treatments are less effective on Botrytis cinerea spores. After 10 minutes of continuous treatment, only about 96% of the spores are destroyed.
  • the Brettanomyces bruxellensis yeast is very sensitive to decontamination treatments in liquid medium because after only 2 minutes of treatment (LED 385 nm or 405 nm), the mortality rate obtained is approximately 99.5%. After 10 minutes of treatment with the two wavelengths combined, more than 99.99% of the cells are destroyed.
  • the two wavelengths can be used alone or in combination.
  • the duration of the light treatment is much longer than in a solid medium to hope for a correct destruction of the alteration microorganisms (10 minutes necessary to destroy at least 95% of the fungi), except the yeast Brettanomyces bruxellensis which is very sensitive to light treatments in liquid medium.
  • Saccharomyces cerevisiae precultures are obtained as presented in Example 1.
  • HDPE high density polyethylene
  • PP polypropylene
  • stainless steel stainless steel
  • the 405 nm LEDs are more effective than the 385 nm LEDs in decontaminating the 4 inorganic surfaces. Indeed, the survival rate of Saccharomyces cerevisiae is around 55% for 385 nm LEDs against 35% for 405 nm LEDs.
  • the survival rate drops sharply (around 7% for 385 nm LEDs for HDPE, PP and glass surfaces and 3% for 405 nm LEDs for these same surfaces).
  • a 2-minute light treatment destroys more than 99.997% of Saccharomyces cerevisiae on a stainless steel surface, whether with 385 or 405 nm LEDs. After 5 minutes of treatment, whatever the wavelength used, more than 99.997% of Saccharomyces cerevisiae is destroyed on all surfaces.
  • the process of the invention is therefore particularly effective for decontaminating the inorganic surfaces typical of the food industry with a very attractive energy cost.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé d'élimination de microorganismes présents dans et/ou à la surface d'un matériau à décontaminer comprenant une étape d'irradiation dudit matériau à décontaminer par un rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux α1 et α2 dirigés sur ledit matériau, les deux faisceaux lumineux α1 et α2 ayant respectivement une longueur d'onde λ1 et λ2 comprise entre 380 et 420 nm.

Description

PROCÉDÉ D'ÉLIMINATION DE MICROORGANISMES PRÉSENTS DANS ET/OU À LA SURFACE D'UN MATÉRIAU À DÉCONTAMINER
La présente invention concerne un procédé d'élimination, de réduction ou de contrôle de microorganismes présents dans et/ou à la surface d'un matériau à décontaminer, comprenant une étape d'irradiation, ainsi qu'un dispositif d'irradiation.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Au sens de la présente invention, on entend par « matériau à décontaminer », un matériau qui a été altéré et/ou infecté par un ou plusieurs microorganismes. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le matériau à décontaminer qui a été altéré et/ou infecté par un ou plusieurs microorganismes indésirables. Avantageusement, le matériau à décontaminer peut être sous une forme solide ou sous une forme liquide. Dans le cas où le matériau est sous une forme liquide, le matériau circule à l'intérieur d'un contenant, tels que par exemple un tuyau ou une conduite.
Le matériau à décontaminer peut notamment être choisi parmi les équipements industriels, le sol, les livres, les cartons, les denrées périssables, le vin, les semences, le bois, le cuir, les matériaux de constructions, les textiles, les plantes, la peau, les muqueuses, les ongles, les eaux contaminées, l'air ambiant, les instruments à usage médical ou vétérinaire.
Pour éviter tout risque de contamination microbiologique des matériaux, tout au moins pour le limiter au maximum, les industriels font surtout appel aux produits chimiques (par exemple peroxyde d’hydrogène ou acide péracétique), dont l’usage est bien entendu soumis à une réglementation stricte. Actuellement, le procédé le plus utilisé et le plus sûr en termes de sécurité sanitaire, pour assurer l’innocuité et la conservation des aliments, est le traitement thermique, c'est-à-dire la stérilisation ou la pasteurisation. Toutefois, ces méthodes présentent des inconvénients. En effet, la température peut altérer la qualité du produit ou du matériau (structure, couleur...) ou altérer les qualités organoleptiques (goût, odeur, texture...) et nutritionnelles des produits alimentaires.
Afin de lutter contre cette contamination tout en évitant l'altération des qualités organoleptiques et nutritionnelles des matériaux et notamment des produits alimentaires, différentes méthodes ont été mises au point. La demande internationale W02007/049962 décrit notamment une méthode de contrôle de la croissance de pathogène sur des plantes ou des champignons via l'application d'un rayonnement ultraviolet (UV) continu pendant 24 heures. La demande internationale W02005/049962 décrit une méthode de contrôle de la prolifération microbienne à la surface d'un aliment en appliquant une étape d'irradiation utilisant une lumière pulsée à base d'ultraviolets (UV).
Toutefois, ces méthodes ne sont pas capables de distinguer les microorganismes indésirables et la flore microbienne positive. De plus, ces méthodes induisent également des risques de mutations génétiques pour tous les organismes exposés aux ultraviolets, incluant les microorganismes eux-mêmes, les opérateurs, les plantes et/ou les animaux traités. Il existe donc un risque important lié à ces mutations pouvant accroître le pouvoir pathogène ou induire des résistances des microorganismes aux différents traitements connus à ce jour. Pour l'opérateur, ces mutations génétiques peuvent aboutir au développement de tumeurs cancéreuses.
Par conséquent, il apparaît nécessaire de mettre au point un nouveau procédé permettant de décontaminer un matériau, sans altérer la flore microbienne positive et le matériau lui-même, tout en étant respectueux de l'environnement.
DESCRIPTION DE L’INVENTION
La présente invention a donc pour objet un procédé d'élimination de microorganismes présents dans et/ou à la surface d'un matériau à décontaminer comprenant une étape d'irradiation dudit matériau à décontaminer par un rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux al et a2 dirigés sur ledit matériau, lesdits au moins deux faisceaux lumineux al et a2 ayant respectivement une longueur d'onde Al et A2 comprise entre 380 et 420 nm. Le procédé selon l'invention permet de contrôler, de réduire, d'éliminer et détruire les microorganismes présents dans ou à la surface d'un matériau à décontaminer, quel que soit le type de matériau à décontaminer, sans utiliser de chaleur, de gaz ou de produits chimiques, tels que les pesticides. Ainsi, le procédé selon l'invention présente l'avantage d'être respectueux de l'environnement et d'avoir très peu d'impact écologique. Le procédé selon l'invention permet en particulier de contrôler, de réduire, d'éliminer et détruire les microorganismes en les exposants à un rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux al et a2 dirigés sur ledit matériau. Plus particulièrement, le procédé selon l'invention permet l'altération rapide dudit microorganisme, réduisant ou éliminant ainsi la division cellulaire et/ou les processus entraînant la prolifération du microorganisme aux surfaces des matériaux. Ce procédé a l’avantage de contrôler efficacement la contamination microbienne et d'éliminer spécifiquement les microorganismes présents dans ou à la surface des matériaux, sans altérer la flore microbienne positive.
Au sens de la présente invention, on entend par « procédé d'élimination », tout procédé permettant d'inactiver, d'éliminer, de désinfecter, de décontaminer, de détruire, d'éradiquer ou de supprimer certains types de microorganismes présents dans ou à la surface des matériaux à décontaminer. Avantageusement, le procédé d'élimination selon l'invention permet d'éliminer, dans la zone irradiée lorsque le matériau est solide ou au sein du matériau lorsqu'il s'agit d'un fluide, plus de 20% des microorganismes.
Au sens de la présente invention, on entend par « microorganisme », tout organisme unicellulaire eucaryote. Avantageusement, les microorganismes sont des microorganismes indésirables, également appelés flore d'altération ou pathogènes, c'est-à-dire des organismes unicellulaires eucaryotes capables de proliférer dans ou à la surface d'un matériau, en provoquant une altération et/ou une infection dudit matériau, pouvant aller de l'apparition de simples ponctuations superficielles à la pourriture partielle ou totale dudit matériau. À titre d'exemples de microorganismes indésirables, on peut notamment citer : les microorganismes appartenant au règne des Fungi, et en particulier les champignons, les levures ou les moisissures. Avantageusement, les microorganismes selon l'invention sont des microorganismes appartiennent au règne des Fungi. À titre d'exemples de microorganismes appartenant au règne des Fungi, on peut notamment citer les microorganismes appartenant aux divisions des ascomycota, des basidiomycota ou des entorrhizomycota. À titre d'exemples d'ascomycota, on peut notamment citer les espèces Pénicillium digitatum, Botrytis cinerea et Brettanomyces bruxellensis.
Par opposition aux microorganismes indésirables, on entend par « flore microbienne positive» au sens de la présente invention, tout microorganisme susceptibles de proliférer dans ou à la surface d'un matériau, sans provoquer d'altération et/ou d'infection dudit matériau. À titre d'exemple de flore microbienne positive, on peut notamment citer les microorganismes jouant un rôle dans la conservation du matériau ou dans l'acquisition de sa typicité sensorielle, comme Saccharomyces cerevisiae.
Au sens de la présente invention, on entend par « étape d'irradiation », une étape consistant à exposer volontairement ledit matériau à décontaminer à un rayonnement.
Au sens de la présente invention, on entend par « rayonnement », l'émission ou le transport d'énergie sous forme d'ondes électromagnétiques ou de particules. Avantageusement, le rayonnement selon l'invention est un rayonnement sous forme d'ondes électromagnétiques, appelé également rayonnement électromagnétique. Avantageusement, le rayonnement électromagnétique selon l'invention est visible par l'œil humain. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le rayonnement peut être émis par une seule et unique source de lumière ou par deux sources de lumière différentes. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, le rayonnement peut être émis par une seule et unique source de lumière capable d'émettre de manière alternée, séquencée ou simultanée lesdits au moins deux faisceaux lumineux al et a2 constituant le rayonnement. Dans un autre mode de réalisation particulièrement avantageux, le rayonnement peut être émis par deux sources de lumière différentes, chacune émettant de manière alternée, séquencée ou simultanée un des faisceaux lumineux al ou a2, constituant le rayonnement. Au sens de la présente invention, on entend par «un rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux al et a2 », un rayonnement constitué au minimum des deux faisceaux lumineux al et a2. Dans un mode de réalisation particulier, le rayonnement peut comprendre d'autres faisceaux lumineux en sus des faisceaux lumineux al et a2. Avantageusement, le rayonnement peut comprendre un faisceaux lumineux en sus des faisceaux lumineux al et a2, avantageusement deux faisceaux lumineux en sus des faisceaux lumineux al et a2, avantageusement trois faisceaux lumineux en sus des faisceaux lumineux al et a2, avantageusement quatre faisceaux lumineux en sus des faisceaux lumineux al et a2, avantageusement cinq faisceaux lumineux en sus des faisceaux lumineux al et a2 voire plus.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le rayonnement est constitué uniquement des deux faisceaux lumineux al et a2.
Au sens de la présente invention, on entend par « continu», l'émission non interrompue du faisceau lumineux al ou du faisceau lumineux a2 ou des faisceaux lumineux al et a2, pendant un intervalle de temps donnée.
Au sens de la présente invention, on entend par « séquencée» ou « pulsée », l'émission répétée du faisceau lumineux al ou du faisceau lumineux a2 ou des faisceaux lumineux al et a2, à des intervalles de temps plus ou moins réguliers.
Au sens de la présente invention, on entend par « alternée » ou « par alternance», l'émission successive du faisceau lumineux al puis du faisceau lumineux a2, à des intervalles de temps plus ou moins réguliers.
Au sens de la présente invention, on entend par « simultanée », l'émission au même instant des faisceaux lumineux al et a2.
Le procédé d'élimination de microorganismes selon l'invention comprenant une étape d'irradiation dudit matériau à décontaminer par un rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux al et a2 dirigés sur ledit matériau, lesdits au moins deux faisceaux lumineux al et a2 ayant respectivement une longueur d'onde Al et A2 comprise entre 380 et 420 nm. Avantageusement, les inventeurs ont découvert qu'en irradiant un matériau à décontaminer par un rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux al et a2 dirigés sur ledit matériau, lesdits au moins deux faisceaux lumineux al et a2 ayant respectivement une longueur d'onde Al et A2 comprise entre 380 et 420 nm, il est possible d'éliminer sélectivement les microorganismes indésirables. Plus particulièrement, les inventeurs ont découvert que les microorganismes indésirables sont particulièrement sensibles aux longueurs d'ondes comprises entre 380 et 420 nm, et notamment aux longueurs d'ondes capables d'exciter spécifiquement les porphyrines et/ou l'ergostérol.
Les porphyrines ont une place importante dans le métabolisme des microorganismes et jouent notamment un rôle important dans le mécanisme de respiration cellulaire et en particulier dans le transport du dioxygène. Ainsi, l'application d'un faisceau ayant une longueur d'onde excitant spécifiquement les porphyrines entraînera la formation de dérivés réactifs de l'oxygène, tels que des radicaux libres, de l'oxygène singulet, des ions oxygénés et des peroxydes, ce qui aura pour conséquence de générer un stress oxydatif et d'endommager les structures cellulaire.
L'ergostérol est un constituant essentiel de la membrane cellulaire des microorganismes indésirables. Ainsi, l'application d'un faisceau ayant une longueur d'onde excitant spécifiquement l'ergostérol provoquera la lyse de la membrane cellulaire du microorganisme indésirable, entraînant sa mort.
En irradiant un matériau à décontaminer par un rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux al et a2 dirigés sur ledit matériau, lesdits au moins deux faisceaux lumineux al et a2 ayant respectivement une longueur d'onde Al et A2 comprise entre 380 et 420 nm, et avantageusement excitant spécifiquement la porphyrine et/ou l'ergostérol, il est possible d'éliminer de manière spécifique les microorganismes indésirables présents dans ou à la surface du matériau à décontaminer, sans altérer la flore microbienne positive.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la longueur d'onde Al du faisceau al est comprise entre 380 et 390 nm et dans laquelle la longueur d'onde A2 du faisceau a2 est comprise entre 400 et 420 nm. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, la longueur d'onde Al du faisceau al est de 385 nm et dans laquelle la longueur d'onde A2 du faisceau a2 est de 405 nm. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, le procédé d'élimination de microorganismes selon l'invention comprenant une étape d'irradiation dudit matériau à décontaminer par un rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux al et a2 dirigés sur ledit matériau, dans lequel ledit faisceaux lumineux al a une longueur d'onde Al comprise entre 380 et 390 nm et ledit faisceaux lumineux a2 a une longueur d'onde A2 comprise entre 400 et 420 nm.
Dans un mode de réalisation encore plus avantageux, le procédé d'élimination de microorganismes selon l'invention comprenant une étape d'irradiation dudit matériau à décontaminer par un rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux al et a2 dirigés sur ledit matériau, dans lequel ledit faisceaux lumineux al a une longueur d'onde Al de 385 nm et ledit faisceaux lumineux a2 a une longueur d'onde A2 de 405 nm.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le ratio de longueurs d'ondes l1 :l2 va de 1 :99 à 99 : 1. Avantageusement, les longueurs d'ondes l1 :l2 sont appliquées à un ratio de 1 :99, avantageusement à un ratio de 2:98, avantageusement à un ratio de 3:97, avantageusement à un ratio de 4:96, avantageusement à un ratio de 5:95, avantageusement à un ratio de 6:94, avantageusement à un ratio de 7:93, avantageusement à un ratio de 8:92, avantageusement à un ratio de 9:91, avantageusement à un ratio de 10:90, avantageusement à un ratio de 11 :89, avantageusement à un ratio de 12:88, avantageusement à un ratio de 13 :87, avantageusement à un ratio de 14:86, avantageusement à un ratio de 15 :85, avantageusement à un ratio de 16:84, avantageusement à un ratio de 17 :83, avantageusement à un ratio de 18:82, avantageusement à un ratio de 19 :81, avantageusement à un ratio de 20 80, avantageusement à un ratio de 21 :79, avantageusement à un ratio de 22:78, avantageusement à un ratio de 23:87, avantageusement à un ratio de 24:76, avantageusement à un ratio de 25:75, avantageusement à un ratio de 26:74, avantageusement à un ratio de 27:73, avantageusement à un ratio de 28:72, avantageusement à un ratio de 29:71, avantageusement à un ratio de 30:70, avantageusement à un ratio de 31 :69, avantageusement à un ratio de 32:68, avantageusement à un ratio de 33:87, avantageusement à un ratio de 34:66, avantageusement à un ratio de 35:85, avantageusement à un ratio de 36:64, avantageusement à un ratio de 37:83, avantageusement à un ratio de 38:62, avantageusement à un ratio de 39:81, avantageusement à un ratio de 40:60, avantageusement à un ratio de 41 : 59, avantageusement à un ratio de 42: 58, avantageusement à un ratio de 43: 57, avantageusement à un ratio de 44: 56, avantageusement à un ratio de 45: 55, avantageusement à un ratio de 46: 54, avantageusement à un ratio de 47: 53, avantageusement à un ratio de 48: 52, avantageusement à un ratio de 49: 51, avantageusement à un ratio de 50: 50, avantageusement à un ratio de 51 :49, avantageusement à un ratio de 52:48, avantageusement à un ratio de 53:47, avantageusement à un ratio de 54:46, avantageusement à un ratio de 55:45, avantageusement à un ratio de 56:44, avantageusement à un ratio de 57:43, avantageusement à un ratio de 58:42, avantageusement à un ratio de 59:41, avantageusement à un ratio de 60:40, avantageusement à un ratio de 61 : 39, avantageusement à un ratio de 62: 38, avantageusement à un ratio de 63: 37, avantageusement à un ratio de 64: 36, avantageusement à un ratio de 65: 35, avantageusement à un ratio de 66: 34, avantageusement à un ratio de 67: 33, avantageusement à un ratio de 68: 32, avantageusement à un ratio de 69: 31, avantageusement à un ratio de 70: 30, avantageusement à un ratio de 71 : 29, avantageusement à un ratio de 72: 28, avantageusement à un ratio de 73: 27, avantageusement à un ratio de 74: 26, avantageusement à un ratio de 75: 25, avantageusement à un ratio de 76: 24, avantageusement à un ratio de 77: 23, avantageusement à un ratio de 78: 22, avantageusement à un ratio de 79: 21, avantageusement à un ratio de 80: 20, avantageusement à un ratio de 81 : 19, avantageusement à un ratio de 82: 18, avantageusement à un ratio de 83: 17, avantageusement à un ratio de 84: 16, avantageusement à un ratio de 85: 15, avantageusement à un ratio de 86: 14, avantageusement à un ratio de 87: 13, avantageusement à un ratio de 88: 12, avantageusement à un ratio de 89: 11, avantageusement à un ratio de 90: 10, avantageusement à un ratio de 91 :9, avantageusement à un ratio de 92:8, avantageusement à un ratio de 93:7, avantageusement à un ratio de 94:6, avantageusement à un ratio de 95: 5, avantageusement à un ratio de 96:4, avantageusement à un ratio de 97: 3, avantageusement à un ratio de 98: 2, avantageusement à un ratio de 99 : 1. Dans un mode de réalisation avantageux de la présente invention, le ratio de longueurs d'ondes l1 :l2 est de 50 : 50.
Dans un mode de réalisation avantageux de la présente invention, le matériau à décontaminer est irradié pendant une durée d'au moins 10 millisecondes. Avantageusement, le matériau à décontaminer est irradié pendant une durée d'au moins 20 millisecondes, avantageusement d'au moins 50 millisecondes, avantageusement d'au moins 100 millisecondes, avantageusement d'au moins
I seconde, avantageusement d'au moins 5 secondes, avantageusement d'au moins 10 secondes, avantageusement d'au moins 15 secondes, avantageusement d'au moins 20 secondes, avantageusement d'au moins 25 secondes, avantageusement d'au moins 30 secondes, avantageusement d'au moins 35 secondes, avantageusement d'au moins 40 secondes, avantageusement d'au moins 45 secondes, avantageusement d'au moins 50 secondes, avantageusement d'au moins 55 secondes, avantageusement d'au moins une minute, avantageusement d'au moins 5 minutes, avantageusement d'au moins 10 minutes, avantageusement d'au moins 15 minutes, avantageusement d'au moins 20 minutes, avantageusement d'au moins 25 minutes, avantageusement d'au moins 30 minutes, avantageusement d'au moins 35 minutes, avantageusement d'au moins 40 minutes, avantageusement d'au moins 45 minutes, avantageusement d'au moins 50 minutes, avantageusement d'au moins 55 minutes, avantageusement d'au moins 1 heure, avantageusement d'au moins 2 heures, avantageusement d'au moins 3 heures, avantageusement d'au moins 4 heures, avantageusement d'au moins 5 heures, avantageusement d'au moins 6 heures, avantageusement d'au moins 7 heures, avantageusement d'au moins 8 heures, avantageusement d'au moins 9 heures, avantageusement d'au moins 10 heures, avantageusement d'au moins
II heures, avantageusement d'au moins 12 heures, avantageusement d'au moins 13 heures, avantageusement d'au moins 14 heures, avantageusement d'au moins 15 heures, avantageusement d'au moins 16 heures, avantageusement d'au moins 17 heures, avantageusement d'au moins 18 heures, avantageusement d'au moins 19 heures, avantageusement d'au moins 20 heures, avantageusement d'au moins 21 heures, avantageusement d'au moins 22 heures, avantageusement d'au moins 23 heures, avantageusement d'au moins 24 heures, avantageusement d'au moins 48 heures, avantageusement d'au moins 72 heures, avantageusement d'au moins un jour, avantageusement d'au moins 2 jours, avantageusement d'au moins 3 jours, avantageusement d'au moins 4 jours, avantageusement d'au moins 5 jours, avantageusement d'au moins 6 jours, avantageusement d'au moins 7 jours. Dans un mode de réalisation encore plus avantageux de la présente invention, le matériau à décontaminer est irradié pendant une durée comprise entre 10 millisecondes et une minute, avantageusement entre une seconde et une minute.
Dans un mode de réalisation avantageux de la présente invention, le rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux al et a2 est appliqué à une dose comprise entre 10 et 106 kJ/m2. Avantageusement, le rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux al et a2 est appliqué à une dose comprise entre 50 et 1000 kJ/m2. Avantageusement, le rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux al et a2 est appliqué à une dose comprise entre 100 et 700 kJ/m2. Avantageusement, le rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux al et a2 est appliqué à une dose comprise entre 100 et 300 kJ/m2.
Dans un mode de réalisation avantageux de la présente invention, le rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux al et a2 est appliqué à une densité de puissance comprise entre 100 W/m2 et 1 GW/m2. Avantageusement, le rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux al et a2 est appliqué à une densité de puissance comprise 1 kW/m2 et 100 kW/m2.
Dans un mode de réalisation avantageux de la présente invention, le rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux al et a2 est continu ou séquencé.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, l'étape d'irradiation dudit matériau à décontaminer est réalisée en irradiant ledit matériau à décontaminer pendant une durée d'au moins 10 millisecondes, à une dose comprise entre 100 et 106 kJ/m2.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, le procédé d'élimination de microorganismes selon l'invention comprenant une étape d'irradiation dudit matériau à décontaminer par un rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux al et a2 dirigés sur ledit matériau, dans lequel ledit faisceaux lumineux al a une longueur d'onde Al comprise entre 380 et 390 nm et ledit faisceaux lumineux a2 a une longueur d'onde A2 comprise entre 400 et 420 nm et dans lequel l'étape d'irradiation dudit matériau à décontaminer est réalisée en irradiant ledit matériau à décontaminer pendant une durée d'au moins 10 millisecondes, à une dose comprise entre 100 et 106 kJ/m2.
Dans un mode de réalisation encore plus avantageux, le procédé d'élimination de microorganismes selon l'invention comprenant une étape d'irradiation dudit matériau à décontaminer par un rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux al et a2 dirigés sur ledit matériau, dans lequel lesdits faisceaux lumineux al a une longueur d'onde Al de 385 nm et ledit faisceaux lumineux a2 a une longueur d'onde A2 de 405 nm et dans lequel l'étape d'irradiation dudit matériau à décontaminer est réalisée en irradiant ledit matériau à décontaminer pendant une durée d'au moins 10 millisecondes, à une dose comprise entre 100 et 106 kJ/m2.
Dans un mode de réalisation encore plus avantageux, le procédé d'élimination de microorganismes selon l'invention comprenant une étape d'irradiation dudit matériau à décontaminer par un rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux al et a2 dirigés sur ledit matériau, dans lequel ledit faisceaux lumineux al a une longueur d'onde Al de 385 nm et ledit faisceaux lumineux a2 a une longueur d'onde A2 de 405 nm, dans lequel le ratio de longueurs d'ondes Al : A2 est de 50 : 50 et dans lequel l'étape d'irradiation dudit matériau à décontaminer est réalisée en irradiant ledit matériau à décontaminer pendant une durée d'au moins 10 millisecondes, à une dose comprise entre 100 et 106 kJ/m2.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le rayonnement est appliqué avec un angle d'incidence compris entre 0° et 180° par rapport au plan de référence (PR). Avantageusement, l'angle d'incidence est compris entre 30° et 120°. Dans un mode de réalisation avantageux de la présente invention, le matériau à décontaminer peut être sous une forme solide ou sous une forme liquide. Dans le cas où le matériau est sous une forme liquide, le matériau est placé dans un contenant, comme par exemple un tuyau ou une conduite
Avantageusement, le matériau à décontaminer est choisi parmi les équipements industriels, le sol, les livres, les cartons, les denrées périssables, le vin, les semences, le bois, le cuir, les matériaux de constructions, les textiles, les plantes, la peau, les muqueuses, les ongles, les eaux contaminées, l'air ambiant, les instruments à usage médical ou vétérinaire.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de la présente invention, le matériau à décontaminer est choisi parmi les équipements industriels, les emballages, les livres, les cartons, le bois, le vin, les denrées périssables, les eaux contaminées et les semences.
Au sens de la présente invention, on entend par « équipements industriels », toute machine ou tout outil nécessaire au processus de préparation, conservation ou transport. À titre d'exemple, on peut notamment citer : les cuves de cuisson, les convoyeurs, les tapis roulants, les tambours de pressage, les unités de filtration et d'extraction, les réservoirs de stockage, les réservoirs de mixage, les équipements de découpe, tels que les couteaux, les hachoirs, les broyeurs, les unités de lavage, les unités de calibrage, les unités pasteurisation et de stérilisation, les unités de décorticage, la liste n'étant pas limitative. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, l'équipement industriel peut être en acier inoxydable, en aluminium, en plastique, tel que le polychlorure de vinyle (PVC), le polyéthylène (PE), en résine époxy, en résine de polyuréthane, en bois, la liste n'étant pas limitative.
Au sens de la présente invention, on entend par « denrées périssables », tout produit ou marchandise destiné à la consommation alimentaire. On peut citer à titre d'exemples les fruits, les légumes frais, quel que soit leurs état à savoir entiers, découpés ou en morceaux, transformés, comme par exemple sous forme de jus, sous forme hachées, sous forme broyée, en mélange avec d'autres fruits ou légumes, non transformés, réfrigérés, surgelés, congelés, la liste n'étant pas limitative. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le matériau à décontaminer est un équipement industriel.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le matériau à décontaminer est un emballage.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le matériau à décontaminer est un livre.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le matériau à décontaminer est un carton.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le matériau à décontaminer est le bois.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le matériau à décontaminer est le vin.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le matériau à décontaminer est une denrée périssable.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le matériau à décontaminer est une eau contaminée, en particulier une eau impropre à la consommation humaine ou animale.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le matériau à décontaminer est une semence.
Un autre aspect de l'invention concerne un dispositif d'irradiation comprenant au moins une source de lumière (1) émettant un rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux al et a2, les deux faisceaux lumineux al et a2 ayant respectivement une longueur d'onde Al et A2 comprise entre 380 et 420 nm. Avantageusement, le faisceau lumineux al a une longueur d'onde Al de 385 nm et le faisceau lumineux a2 a une longueur d'onde A2 de 405 nm. Avantageusement, le rayonnement constitué de deux faisceaux lumineux al et a2.
Le matériau à décontaminer (2), lorsque celui-ci est sous une forme solide, est placé sur un plan de référence, appelé également plan de travail ou zone dans laquelle le dispositif est mis en œuvre. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le rayonnement présente un angle d'incidence compris entre 0° et 180° par rapport au plan de référence (PR). Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le plan référence est un plan géométrique horizontal. Dans un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, le plan référence est un plan géométrique incliné. Par plan géométrique incliné, on entend un plan présentant un angle d'inclinaison compris entre 1° et 90° par rapport à un plan géométrique horizontal.
Dans un autre mode de réalisation, le matériau à décontaminer (2), lorsqu'il est sous une forme liquide, circule à l'intérieur d'une conduite ou d'un tuyau. Ledit tuyau ou ladite conduite possède une paroi qui est au moins en partie transparente, afin de permettre le passage du rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux al et a2. Au sens de la présente invention, on entend par « une paroi qui est au moins en partie transparente », une paroi qui peut être soit opaque, soit qui ne permet pas le passage du rayonnement, comprenant une zone transparente ou une zone laissant passer le rayonnement. Avantageusement, les dimensions de la zone transparente seront déterminées par l'homme du métier, de manière à ce que la totalité du matériau à décontaminer soit irradié. L'homme du métier sera à même de choisir le diamètre de la conduite ou du tuyau de manière à ce que le matériau à décontaminer lorsqu'il est sous forme liquide, soit entièrement irradié.
Selon un autre mode de réalisation, la paroi du tuyau ou de la conduite est transparente. Le tuyau ou la conduite s'étend dans une direction parallèle au plan de référence (PR).
FIGURES
Figure IA représente un dispositif d'irradiation selon l'invention al et a2 représentent les faisceau lumineux ayant respectivement une longueur d'onde Al et A2 et PR représente le plan de référence. Dans le mode de réalisation de la Figure IA, PR est un plan géométrique horizontal. Pour les besoins de la représentation, les faisceaux lumineux al et a2 sont représentés séparément de manière parallèle. Cette représentation est destinée à faciliter la lecture. En pratique, les faisceaux lumineux al et a2 sont émis par une seule source de lumière (1). xl et x2 représente chacun l'angle d'incidence du rayonnement par rapport au plan de référence. Le matériau à décontaminer (2) peut être soit sous une forme solide, soit sous une forme liquide. Dans ce dernier cas, le matériau sous forme liquide circule dans un tuyau ou une conduite.
Figure IB représente un dispositif d'irradiation comprenant deux sources de lumière (10) et (20) émettant chacune respectivement un rayonnement constitué d'un faisceau lumineux al et a2 représentent les faisceaux lumineux ayant respectivement une longueur d'onde Al et A2 et PR représente le plan de référence xl et x2 représente chacun l'angle d'incidence de chacun des rayonnements par rapport au plan de référence. Dans le mode de réalisation de la Figure IB, PR est un plan géométrique horizontal. Le matériau à décontaminer (2) peut être soit sous une forme solide, soit sous une forme liquide. Dans ce dernier cas, le matériau sous forme liquide circule dans un tuyau ou une conduite.
Figure IC représente un dispositif d'irradiation selon l'invention al et a2 représentent les faisceau lumineux ayant respectivement une longueur d'onde Al et A2 et PR représente le plan de référence. Dans le mode de réalisation de la Figure IA, PR est un plan géométrique incliné, présentant un angle d'inclinaison w par rapport à un plan géométrique horizontal (PH). Pour les besoins de la représentation, les faisceaux lumineux al et a2 sont représentés séparément de manière parallèle. Cette représentation est destinée à faciliter la lecture. En pratique, les faisceaux lumineux al et a2 sont émis par une seule source de lumière (1). xl et x2 représente chacun l'angle d'incidence du rayonnement par rapport au plan de référence. Le matériau à décontaminer (2) peut être soit sous une forme solide, soit sous une forme liquide. Dans ce dernier cas, le matériau sous forme liquide circule dans un tuyau ou une conduite.
Figure 1D représente un dispositif d'irradiation comprenant deux sources de lumière (10) et (20) émettant chacune respectivement un rayonnement constitué d'un faisceau lumineux al et a2 représentent les faisceaux lumineux ayant respectivement une longueur d'onde Al et A2 et PR représente le plan de géométrique incliné, présentant un angle d'inclinaison w par rapport à un plan géométrique horizontal (PH) xl et x2 représente chacun l'angle d'incidence de chacun des rayonnements par rapport au plan de référence. Dans le mode de réalisation de la Figure IB, PR est un plan géométrique horizontal. Le matériau à décontaminer (2) peut être soit sous une forme solide, soit sous une forme liquide. Dans ce dernier cas, le matériau sous forme liquide circule dans un tuyau ou une conduite.
Figure 2 illustre l'efficacité de l'étape d'irradiation par un rayonnement constitué d'un faisceau lumineux al ayant une longueur d'onde Al de 385 nm sur la viabilité des levures Saccharomyces cerevisiae et Brettanomyces bruxellensis en fonction du temps d'irradiation variant de 30 minutes à 1 heure. L'intensité de puissance du rayonnement utilisé est de 3382 W/m2.
Figure 3 illustre l'efficacité de l'étape d'irradiation par un rayonnement constitué d'un faisceau lumineux a2 ayant une longueur d'onde A2 de 405 nm sur la viabilité des levures Saccharomyces cerevisiae et Brettanomyces bruxellensis en fonction du temps d'irradiation variant de 30 minutes à 1 heure. L'intensité de puissance du rayonnement utilisé est de 3382 W/m2.
Figure 4 illustre l'efficacité de l'étape d'irradiation par un rayonnement constitué de deux faisceau lumineux al et a2 ayant respectivement une longueur d'onde Al de 385 nm et une longueur d'onde A2 de 405 nm sur la viabilité des levures Saccharomyces cerevisiae et Brettanomyces bruxellensis en fonction du temps d'irradiation variant de 30 minutes à 1 heure. L'intensité de puissance du rayonnement utilisé est de 160 W/m2.
Figure 5 illustre l'efficacité de l'étape d'irradiation par un rayonnement constitué d'un faisceau lumineux al ayant une longueur d'onde Al de 385 nm sur les champignons filamenteux Pénicillium digitatum et Botrytis cinerea par mesure de la surface occupée par le champignon sur la gélose après 24h de culture en fonction du temps d'irradiation variant de 30 minutes à 1 heure. Le rayonnement utilisé a un angle d'incidence de 30° par rapport au plan de référence et l'intensité de puissance est de 3382 W/m2.
Figure 6 illustre l'efficacité de l'étape d'irradiation par un rayonnement constitué d'un faisceau lumineux a2 ayant une longueur d'onde A2 de 405 nm sur les champignons filamenteux Pénicillium digitatum et Botrytis cinerea par mesure de la surface occupée par le champignon sur la gélose après 24h de culture en fonction du temps d'irradiation variant de 30 minutes à 1 heure. L'intensité de puissance du rayonnement utilisé est de 3382 W/m2. Figure 7 illustre l'efficacité de l'étape d'irradiation par un rayonnement constitué de deux faisceau lumineux al et a2 ayant respectivement une longueur d'onde Al de 385 nm et une longueur d'onde A2 de 405 nm sur les champignons filamenteux Pénicillium digitatum et Botrytis cinerea par mesure de la surface occupée par le champignon sur la gélose après 24h de culture en fonction du temps d'irradiation variant de 30 minutes à 1 heure. L'intensité de puissance du rayonnement utilisé est de 160 W/m2.
Figure 8 illustre l'efficacité du procédé d'élimination selon l'invention mettant en œuvre une étape d'irradiation par un rayonnement continu constitué d'un faisceau lumineux al ayant une longueur d'onde Al de 385 nm, ou par un rayonnement continu constitué d'un faisceau lumineux a2 ayant une longueur d'onde A2 de 405 nm ou par un rayonnement continu constitué d'un faisceau lumineux al ayant une longueur d'onde Al de 385 nm et d'un faisceau lumineux a2 ayant une longueur d'onde A2 de 405 nm pour décontaminer des milieux solides contaminés par les espèces Saccharomyces cerevisiae, Brettanomyces bruxellensis, Pénicillium digitatum et Botrytis cinerea par mesure du taux de survie des espèces. Les temps d'irradiation sont de 1, 2 ou 5 minutes n.d. signifie «non déterminé».
Figure 9 illustre l'efficacité du procédé d'élimination selon l'invention mettant en œuvre une étape d'irradiation par un rayonnement par puise constitué d'un faisceau lumineux al ayant une longueur d'onde Al de 385 nm, ou par un rayonnement par puise constitué d'un faisceau lumineux a2 ayant une longueur d'onde A2 de 405 nm ou par un rayonnement par puise constitué d'un faisceau lumineux al ayant une longueur d'onde Al de 385 nm et d'un faisceau lumineux a2 ayant une longueur d'onde A2 de 405 nm pour décontaminer des milieux solides contaminés par les espèces Saccharomyces cerevisiae, Brettanomyces bruxellensis, Pénicillium digitatum et Botrytis cinerea par mesure du taux de survie des espèces. Le temps d'irradiation est de 2 minutes n.d. signifie «non déterminé».
Figure 10 illustre l'efficacité du procédé d'élimination selon l'invention mettant en œuvre une étape d'irradiation par alternance d'un rayonnement constitué d'un faisceau lumineux al ayant une longueur d'onde Al de 385 nm, puis d'un rayonnement par puise constitué d'un faisceau lumineux a2 ayant une longueur d'onde A2 de 405 nm pour décontaminer des milieux solides contaminés par les espèces Saccharomyces cerevisiae, Brettanomyces bruxellensis, Pénicillium digitatum et Botrytis cinerea par mesure du taux de survie des espèces. Le temps d'irradiation est de 2 minutes n.d. signifie «non déterminé».
Figure 11 illustre l'efficacité du procédé d'élimination selon l'invention mettant en œuvre une étape d'irradiation par un rayonnement continu constitué d'un faisceau lumineux al ayant une longueur d'onde Al de 385 nm, ou par un rayonnement continu constitué d'un faisceau lumineux a2 ayant une longueur d'onde A2 de 405 nm ou par un rayonnement continu constitué d'un faisceau lumineux al ayant une longueur d'onde Al de 385 nm et d'un faisceau lumineux a2 ayant une longueur d'onde A2 de 405 nm pour décontaminer des milieux liquides contaminés par les espèces Saccharomyces cerevisiae, Brettanomyces bruxellensis, Pénicillium digitatum et Botrytis cinerea par mesure du taux de survie des espèces. Les temps d'irradiation sont de 5 et 10 minutes n.d. signifie «non déterminé».
Figure 12 illustre l'efficacité du procédé d'élimination selon l'invention mettant en œuvre une étape d'irradiation par un rayonnement continu constitué d'un faisceau lumineux al ayant une longueur d'onde Al de 385 nm, ou par un rayonnement continu constitué d'un faisceau lumineux a2 ayant une longueur d'onde A2 de 405 nm pour décontaminer les surfaces inertes (Polyéthylène Haute Densité (PEHD), Polypropylène (PP), verre et Inox) contaminées par l'espèce Saccharomyces cerevisiae, par mesure du taux de survie de l'espèce. Les temps d'irradiation sont de 1, 2 ou 5 minutes n.d. signifie «non déterminé».
EXEMPLES
Exemple 1 : Mesure de l'efficacité du selon l'invention
Culture :
Une pré-culture des quatre champignons :
2 levures : Saccharomyces cerevisiae et Brettanomyces bruxellensis, et 2 champignons filamenteux : Pénicillium digitatum et Botrytis cinerea a été réalisée en milieu YPD liquide, contenant un extrait de levure (10g/l), de la peptone (20 g/l) et du dextrose (20 g/l), à 25°C dans un erlenmeyer de 250 ml contenant 100 ml de milieu YPD agité à 250 tr/min jusqu'à atteindre la phase stationnaire. Un volume de la pré-culture a ensuite été transféré dans un erlenmeyer contenant 100 ml de milieu YPD frais pour atteindre une densité optique à 600 nm de 0,05. La culture a été effectuée à 25°C avec une rotation de 250 tr/min jusqu'à atteindre la phase stationnaire précoce. La densité optique à 600 nm est ensuite ajustée à 1 pour l'ensemble des cultures.
Traitement :
Des dilutions en cascade sont ensuite réalisées et des gouttes de 10 pl de chaque dilution sont placées sur milieu YPD gélosé. Pour chaque souches et chaque dilution des boîtes de pétri destinées au traitement ou servant de témoin sont préparées. Les boites servant de témoin sont directement incubées dans le noir à 25°C.
Les boîtes traitées sont irradiées durant 30 ou 60 min avec :
- un rayonnement constitué d'un faisceau lumineux al ayant une longueur d'onde Al de 385 nm ;
- un rayonnement constitué d'un faisceau lumineux a2 ayant une longueur d'onde A2 de 405 nm ;
- un rayonnement tel que décrit précédemment et constitué de deux faisceaux lumineux al et a2, le faisceau lumineux al ayant une longueur d'onde Al de 385 nm et le faisceau lumineux a2 ayant une longueur d'onde A2 de 405 nm.
Les boites traitées sont ensuite incubées dans le noir à 25°C.
Estimation de la survie ou du développement :
Pour Saccharomyces cerevisiae et Brettanomyces bruxellensis, le nombre d'unité formant une colonie (UFC) pour un volume connu est compté et le nombre est ramené au nombre d'UFC par ml. Le pourcentage de survie est estimé en faisant le rapport du nombre d'UFC/ml pour chaque traitement sur le nombre d'UFC/ml du témoin. Pour Pénicillium digitatum et Botrytis cinerea, qui sont des champignons filamenteux, l'efficacité du traitement est évaluée par mesure de la surface occupée par le champignon sur la gélose après 24h de culture. Les résultats sont exprimés en pourcentage (%) de la surface occupé par les champignons sur les boîtes témoins.
L'ensemble des étapes est réalisé 3 fois pour chaque champignon.
Résultats obtenus :
Les résultats obtenus sont présentés aux figures 2 à 7.
On constate que l'application du rayonnement constitué de deux faisceaux lumineux al et a2, le faisceau lumineux al ayant une longueur d'onde Al de 385 nm et le faisceau lumineux a2 ayant une longueur d'onde A2 de 405 nm permet d'éliminer plus de 99,9% des Brettanomyces bruxellensis après 30 minutes d'irradiation (voir Figure 4) sans altérer la population de Saccharomyces cerevisiae (92% de viabilité).
On constate que la surface occupée par Pénicillium digitatum est réduit à 46% après 30 minutes d'irradiation par rayonnement constitué de deux faisceaux lumineux al et a2, le faisceau lumineux al ayant une longueur d'onde Al de 385 nm et le faisceau lumineux a2 ayant une longueur d'onde A2 de 405 nm (Figure 7), alors que dans le même temps ce rayonnement constitué de deux faisceaux lumineux al et a2, le faisceau lumineux al ayant une longueur d'onde Al de 385 nm et le faisceau lumineux a2 ayant une longueur d'onde A2 de 405 nm n'altère pas la population de Saccharomyces (92% de viabilité) (Figure 4).
On constate que la surface occupée par Botrytis cinerea est réduite à 21% après 30 minutes d'irradiation par rayonnement constitué de deux faisceaux lumineux al et a2, le faisceau lumineux al ayant une longueur d'onde Al de 385 nm et le faisceau lumineux a2 ayant une longueur d'onde A2 de 405 nm (Figure 7), alors que dans le même temps ce rayonnement constitué de deux faisceaux lumineux al et a2, le faisceau lumineux al ayant une longueur d'onde Al de 385 nm et le faisceau lumineux a2 ayant une longueur d'onde A2 de 405 nm n'altère pas la population de Saccharomyces (92% de viabilité) (Figure 4). Exemple 2 : Procédé d'élimination des champignons en milieux solides nutritifs
Culture : Les p ré- cultures Saccharomyces cerevisiae, Brettanomyces bruxellensis, Pénicillium digitatum et Botrytis cinerea sont obtenues comme présenté dans l'exemple 1.
Traitements : Des dilutions en cascade sont ensuite réalisées et des gouttes de 10 mI de chaque dilution sont placées sur milieu gélosé Yeast Peptone Dextrose (YPD) et Malt Acide Citrique Triton. Pour chaque souches et chaque dilution des boîtes de pétri destinées au traitement ou servant de témoin sont préparées. Les boites servant de témoin sont directement incubées dans le noir à 25°C.
• Traitement 1 :
Les boîtes traitées sont irradiées durant 1, 2 ou 5 minutes avec : un rayonnement continu constitué d'un faisceau lumineux al ayant une longueur d'onde Al de 385 nm ; - un rayonnement continu constitué d'un faisceau lumineux a2 ayant une longueur d'onde A2 de 405 nm ; un rayonnement continu tel que décrit précédemment et constitué de deux faisceaux lumineux al et a2, le faisceau lumineux al ayant une longueur d'onde Al de 385 nm et le faisceau lumineux a2 ayant une longueur d'onde A2 de 405 nm.
Les résultats obtenus sont présentés en Figure 8.
Conclusions : - Par rapport à l'espèce Saccharomvces cerevisiae :
Il ressort de ce qui précède qu'un traitement de Saccharomyces cerevisiae avec la longueur d'onde 385 nm est plus efficace qu'un traitement avec la longueur d'onde 405 nm. Le meilleur traitement pour détruire cette levure Saccharomyces cerevisiae est l'utilisation des deux longueurs d'onde combinées pendant 5 minutes (puissance surfacique de 660 J/cm2, plus de 99,999% de mortalité).
- Par rapport à l'espèce Brettanomvces bruxellensis:
La levure Brettanomyces bruxellensis est beaucoup plus sensible à la longueur d'onde 405 nm qu'à la longueur d'onde 385 nm pour des temps de traitements courts de 1 à 2 minutes. Pour des temps de traitement de 5 minutes, les utilisations de chaque longueur d'onde seule ou combinées ont le même résultat avec une destruction de plus de 99,999% des cellules. La puissance surfacique utile pour décontaminer ce microorganisme ne devrait pas dépacée 330 J/cm2.
- Par rapport à l'espèce Pénicillium digitatum·.
Les spores de champignons de Pénicillium digitatum sont impactées de façon similaire par les longueurs d'onde 385 nm et 405 nm pour 1,2 et 5 minutes de traitement, avec une bonne résistance des spores au traitement lumineux car seulement environ 80% de mortalité sont observés après 5 minutes de traitement. Une destruction efficace des spores de Pénicillium digitatum nécessite un traitement avec les deux longueurs d'onde combinées pendant 5 minutes avec une puissance surfacique de 660 J/cm2.
- Par rapport à l'espèce Botrvtis cinerea:
Les spores de Botrytis cinerea sont plus impactées par les traitements avec la LED 405 nm qu'avec la LED 385 nm. Une intéressante destruction de ces spores de champignon est observée à partir de 2 minutes de traitement avec la LED 405 nm (énergie surfacique de 132 J/cm2) et à partir de 5 minutes avec la LED 385 nm (énergie surfacique de 330 J/cm2) (environ 99,8% de mortalité).
Traitement 2 : Les boîtes traitées sont irradiées par puise durant 2 minutes avec des périodes sans lumière avec : un rayonnement par puise de 2 minutes constitué d'un faisceau lumineux al ayant une longueur d'onde Al de 385 nm ; un rayonnement par puise de 2 minutes constitué d'un faisceau lumineux a2 ayant une longueur d'onde A2 de 405 nm ; un rayonnement par puise de 2 minutes tel que décrit précédemment et constitué de deux faisceaux lumineux al et a2, le faisceau lumineux al ayant une longueur d'onde Al de 385 nm et le faisceau lumineux a2 ayant une longueur d'onde A2 de 405 nm.
Les résultats obtenus sont présentés en Figure 9.
Conclusions :
Il ressort du tableau 2 que Saccharomyces cerevisiae ne présente aucune différence de mortalité entre tous les traitements étudiés. En revanche, Brettanomyces bruxellensis est très fortement détruite par l'utilisation par puise de la longueur d'onde 385 nm. Les spores des deux champignons filamenteux Pénicillium digitatum et Botrytis cinerea sont détruites de façon intéressante avec l'utilisation par puise de la longueur d'onde 405 nm (au minimum 95% de mortalité après deux minutes de puises quelle que soit la fréquence des puises).
Traitement 3 :
Les boîtes traitées sont irradiées par alternance de deux faisceaux lumineux al et a2, le faisceau lumineux al ayant une longueur d'onde Al de 385 nm et le faisceau lumineux a2 ayant une longueur d'onde A2 de 405 nm durant 2 minutes.
Les résultats obtenus sont présentés en Figure 10.
Conclusions : Il ressort du tableau 3 que Saccharomyces cerevisiae et Pénicillium digitatum ne soient pas impactés par l'utilisation en alternance des LED 385 et 405 nm pendant deux minutes. En revanche, Botrytis cinerea et Pénicillium digitatum sont impactés par l'utilisation en alternance des LED 385 et 405 nm pendant deux minutes, entraînant la destruction d'environ 95% des cellules sur milieux solides nutritifs.
Exemple 3 : Procédé d'élimination des champignons en milieux liquides
Culture :
Les p ré- cultures Saccharomyces cerevisiae, Brettanomyces bruxellensis, Pénicillium digitatum et Botrytis cinerea sont obtenues comme présenté dans l'exemple 1.
Traitements :
Les tests de décontamination par traitement continu des champignons en milieu liquide ont été effectués à partir de 4 ml de de PBS (Phosphate Buffer Saline). Les quatre microorganismes ont été testés en effectuant des traitements lumineux variant de 1 à 20 minutes, avec une énergie surfacique variant de 552 à 11040 J/cm2, avec chaque longueur d'onde utilisée seule et les deux en synergie. Le taux de survie pour chaque microorganisme est très dépendant du traitement lumineux effectué et de sa durée.
Les résultats obtenus sont présentés en Figure 11.
Conclusions
Saccharomyces cerevisiae est très résistance en milieu liquide pour des temps de traitement courts et avec chaque longueur d'onde utilisée séparément. En revanche, l'utilisation des deux longueurs d'onde en synergie permet une destruction drastique de la levure après 5 minutes de traitement (destruction de plus de 99,99%).
Les spores du champignon de Pénicillium digitatum sont détruites à plus de 99% pour une durée de traitement de 10 minutes, que ce soit avec les LED 385 nm seules, 405 nm seules ou bien les deux en synergie. Les traitements lumineux sont moins efficaces sur les spores de Botrytis cinerea. Après 10 minutes de traitement continu, seulement environ 96% des spores sont détruites.
La levure Brettanomyces bruxellensis est quant à elle très sensible aux traitements de décontamination en milieu liquide car après seulement 2 minutes de traitement (LED 385 nm ou 405 nm), le taux de mortalité obtenu est d'environ 99,5%. Après 10 minutes de traitement avec les deux longueurs d'onde combinées, plus de 99,99% des cellules sont détruites.
Pour décontaminer les milieux liquides, les deux longueurs d'onde peuvent être utilisées seules ou combinées. La durée du traitement lumineux est beaucoup plus importante qu'en milieu solide pour espérer une destruction correcte des microorganismes d'altération (10 minutes nécessaires pour détruire au minimum 95% des champignons), excepté la levure Brettanomyces bruxellensis qui est très sensible aux traitements lumineux en milieu liquide.
Il est donc possible de détruire sélectivement cette levure Brettanomyces bruxellensis sans altérer d'autres microorganismes en effectuant un temps de traitement lumineux court. Le coût énergétique pour décontaminer un milieu liquide sera beaucoup plus important que pour décontaminer un milieu solide.
Exemple 4 : Procédé d'élimination de Saccharomvces cerevisiae sur des surfaces inorganiques
Culture :
Les pré-cultures Saccharomyces cerevisiae sont obtenues comme présenté dans l'exemple 1.
Traitements :
L'efficacité du procédé a été testée pour décontaminer quatre surfaces inertes retrouvées fréquemment dans les industries agroalimentaires : le polyéthylène à haute densité (PEHD), le polypropylène (PP), le verre et l'inox.
Des traitements de décontamination continus ont été réalisés avec les LED 385 nm et 405 nm séparément. Les essais ont été effectués sur Saccharomyces cerevisiae, organisme qui a été le plus résistant aux différents traitements lumineux présentés précédemment.
Les résultats obtenus sont présentés en Figure 12.
Conclusions
Après une minute de traitement lumineux et pour une énergie de 66 J/cm2, les LED 405 nm sont plus efficaces que les LED 385 nm pour décontaminer les 4 surfaces inorganiques. En effet, le taux de survie de Saccharomyces cerevisiae est d'environ 55% pour les LED 385 nm contre 35% pour les LED 405 nm.
À deux minutes de traitement lumineux, le taux de survie baisse fortement (environ 7% pour les LED 385 nm pour les surfaces PEHD, PP et verre et 3% pour les LED 405 nm pour ces mêmes surfaces).
Un traitement lumineux de 2 minutes permet de détruire plus de 99,997% de Saccharomyces cerevisiae sur une surface inox, que ce soit avec les LED 385 ou 405 nm. Après 5 minutes de traitement, quelle que soit la longueur d'onde utilisée, plus de 99,997% de Saccharomyces cerevisiae sont détruites sur toutes les surfaces.
Le procédé de l'invention est donc particulièrement efficace pour décontaminer les surfaces inorganiques typiques des industries agroalimentaires avec un coût énergétique très intéressant.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'élimination de microorganismes présents dans et/ou à la surface d'un matériau à décontaminer caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'irradiation dudit matériau à décontaminer par un rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux al et a2 dirigés sur ledit matériau, lesdits au moins deux faisceaux lumineux al et a2 ayant respectivement une longueur d'onde Al et A2 comprise entre 380 et 420 nm et en ce que les microorganismes appartiennent au règne des Fungi.
2. Procédé d'élimination de microorganismes selon la revendication 1, dans lequel la longueur d'onde Al du faisceau al est comprise entre 380 et 390 nm et dans laquelle la longueur d'onde A2 du faisceau a2 est comprise entre 400 et 420 nm.
3. Procédé d'élimination de microorganismes selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel le ratio de longueurs d'ondes A1 :A2 va de 1 :99 à 99 : 1, de préférence 50 : 50.
4. Procédé d'élimination de microorganismes selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le matériau à décontaminer est irradié pendant une durée d'au moins 10 millisecondes.
5. Procédé d'élimination de microorganismes selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le matériau à décontaminer est irradié pendant une durée comprise entre une seconde et une minute.
6. Procédé d'élimination de microorganismes selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux al et a2 est appliqué à une dose comprise entre 100 et 106 kJ/m2.
7. Procédé d'élimination de microorganismes selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux al et a2 est appliqué à une densité de puissance comprise entre 100 W/m2 et 1 GW/m2.
8. Procédé d'élimination de microorganismes selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le rayonnement constitué d'au moins deux faisceaux lumineux al et a2 est continu ou séquencé.
9. Procédé d'élimination de microorganismes selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le matériau à décontaminer est choisi parmi les équipements industriels, les emballages, les livres, les cartons, le bois, les denrées périssables, le vin, les eaux contaminées et les semences.
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