KR20180073589A - 반응 가스 생성 시스템 및 반응 가스를 이용한 처리 방법 - Google Patents

반응 가스 생성 시스템 및 반응 가스를 이용한 처리 방법 Download PDF

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Abstract

반응 가스로 제품 또는 표면을 처리하는 방법은, 작동 가스로부터 고전압 저온 플라즈마(HVCP)를 형성함으로써 반응 가스를 제조하는 단계; 상기 반응 가스를 HVCP로부터 적어도 5 cm 떨어지도록 이동시키는 단계; 그 후 상기 반응 가스와 제품 또는 표면을 접촉시키는 단계;를 포함한다. 상기 HVCP는 제품 또는 표면과 접촉하지 않는다.

Description

반응 가스 생성 시스템 및 반응 가스를 이용한 처리 방법
생물학적 오염 제거 및 살균은 의료 장비 및 장치 살균, 식품 생산 및 보존, 및 소비재의 제조를 포함하여 광범위하게 적용된다. 화학물질, 열, 고에너지 전자빔, 및 X선 또는 감마선 조사 시스템이 현재 살균을 위해 사용된다. 이들 시스템 각각은 비용, 효율성, 부동성, 전력 요구량, 독성 폐기물, 인체 유해성 및 살균 또는 오염 제거에 필요한 시간에 기인하여 절충된다.
플라즈마는 오염 제거 및 살균에 이용되어 왔다. 가스와 구별되는 4번째 상태인 플라즈마, 액체 및 고체는 방전, 예컨대 가스를 통한 방전을 통해 제조될 수 있다. 전체 플라즈마가 전자, 이온 및 중성 종을 함유하지만, 플라즈마를 생성하기 위해 이용되는 장치의 전기적 및 구조적 형태뿐 아니라 플라즈마를 제조하기 위해 이용되는 가스의 조성에 따라 달라지는 다양한 특성을 가질 것이다.
플라즈마 중 하나의 유형은 유전체 배리어 방전(DBD, dielectric barrier discharge) 시스템을 이용하여 제조될 수 있는 고전압 저온 플라즈마(HVCP)이다. HVCP는 바람직하게 전압이 30 kV 내지 500 kV이고, 일반적으로 주파수가 50 또는 60 Hz인 DBD 시스템을 이용하여, 가스의 비평형 파괴를 이용하여 제조될 수 있다. HVCP는 열 플라즈마 또는 RF 플라즈마와 같은 다른 유형의 플라즈마와 마찬가지로 연구되지 않았다. 결과적으로, 현재 이들 플라즈마의 특성 및 이러한 플라즈마에서 생성되는 다양한 여기 및 반응 종을 설명하는 이론이 존재하지 않는다. 지난 10년에 걸쳐 이 플라즈마를 연구하기 위한 HVCP의 실험적 시험이 수행되었다.
HVCP에 대한 물질의 직접 노출이 연구되었다. 특히 생물학적 생성물과 오염 물질을 HVCP에 노출시키는 연구가 관련되어 있는데, 여기서 생물학적 생성물은 패키지 내부에 밀봉되고, HVCP는 패키지 내부에서 생성된다. 이러한 연구에서, 농산물 및 다른 물질과 같은 패키지 식품은 단기간에 살균된다. 패키지 내부의 제품은 플라즈마와 직접 접촉하게 된다. 패키지가 밀봉되기 때문에, 플라즈마에서 생성되는 반응 가스는 제품과 직접 접촉하게 되고, 희석되거나 분산되지 않고, 패키징된 제품은 재오염으로부터 보호되어, 과일 및 채소와 같은 제품의 저장 수명을 크게 연장시킨다. 예컨대, Keener 등의 미국 특허 공보 제2013/0189156 및 2014/0044595를 참조한다.
제1양태에서, 본 발명은 작동 가스(working gas)로부터 고전압 저온 플라즈마(HVCP)를 형성함으로써 반응 가스(reactive gas)를 제조하는 단계; 상기 반응 가스를 HVCP로부터 적어도 5 cm 떨어지도록 이동시키는 단계; 그 후 상기 반응 가스와 제품을 접촉시키는 단계;를 포함하는, 반응 가스로 제품을 처리하는 방법이다. 상기 HVCP는 상기 제품과 접촉하지 않는다.
제2양태에서, 본 발명은 작동 가스로부터 고전압 저온 플라즈마(HVCP)를 형성함으로써 반응 가스를 제조하는 단계; 상기 반응 가스를 HVCP로부터 적어도 3 미터 떨어지도록 이동시키는 단계; 그 후 상기 반응 가스와 곡식을 접촉시키는 단계;를 포함하는, 곡식의 진균 독소(mycotoxin)를 감소시키는 방법이다.
제3양태에서, 본 발명은 작동 가스로부터 고전압 저온 플라즈마(HVCP)를 형성함으로써 반응 가스를 제조하는 단계; 및 상기 반응 가스와 표면을 접촉시키는 단계;를 포함하는, 표면을 의료적으로 살균하는 방법이다. 상기 HVCP는 상기 표면과 접촉하지 않고, 상기 표면은 밀폐 구역의 표면, 또는 밀폐 구역 내의 장치의 표면이고,상기 밀폐 구역은 체적이 적어도 8 입방 미터(cubic meter)이다.
제4양태에서, 본 발명은 작동 가스로부터 고전압 저온 플라즈마(HVCP)를 형성함으로써 저장된 반응 가스를 갖는 용기를 제공하는 단계; 및 상기 반응 가스와 제품 또는 표면을 접촉시키는 단계;를 포함하는, 반응 가스로 제품 또는 표면을 처리하는 방법이다. 상기 반응 가스는 오존 이외에 적어도 하나의 반응 또는 여기 종(reactive or excited species)을 포함한다.
제5양태에서, 본 발명은 (1) 유전체 배리어 방전(DBD, dielectric barrier discharge) 시스템, 및 (2) 상기 DBD 시스템에 유동적으로 연결되는 처리 챔버를 포함하는, 제품 또는 표면을 반응 가스로 처리하는 시스템이다. 상기 처리 챔버는 체적이 적어도 1 입방 미터이다.
정의
여기에 기재되는 전체 전류는 볼트(V) 및 키로볼트(kV) 제곱 평균 제곱근(root mean squared, RMS)으로 지정되는 교류 전류이다. 퍼센트(%) 가스 조성은 체적 퍼센트이다.
저온 플라즈마(cold plasma)는, 플라즈마를 제조하기 위해 이용되는 가스(즉, 작동 가스) 온도보다 많아야 40 ℃ 높은 온도, 바람직하게 플라즈마를 제조하기 위해 이용되는 가스 온도보다 많아야 20 ℃ 높은 온도를 갖는 플라즈마를 말한다.
고전압 저온 플라즈마(HVCP, High-voltage cold plasma)는 760 Torr(대기압)와 같은 10 내지 50000 Torr의 압력을 갖는 가스로부터 제조되는, 많아야 1000 Hz의 주파수, 많아야 500 kV의 전압을 이용하여 유전체 배리어 방전(DBD) 시스템을 이용하여 제조되는 저온 플라즈마를 말한다. HVCP는 열 플라즈마가 아니고, 무선 주파수(RF) 플라즈마가 아니다. HVCP 플라즈마는 비평형 파괴 조건 하에서 제조된다.
반응 가스(Reactive gas)는 0.2 초 이하로 사라지는 이들의 종이 아닌, 여기 및 화학적 반응 종을 포함하는, HVCP에 의해 제조되는 가스를 의미한다. 반응 가스의 조성은 여기 종이 사라지고, 반응 가스 내에 화학 반응이 발생하는 시간에 걸쳐 변화할 것이다. 반응 가스는, HVCP를 생성하는 DBD 시스템으로부터 이동될 수 있는 가스이다. 반응 종 또는 여기 종은, 분광학을 이용하여 검출될 수 있는 경우 반응 가스에 존재하는 것으로 여겨진다.
유전체 배리어 방전(DBD) 또는 DBD 시스템은 유전체 배리어에 의해 분리되는 적어도 2개의 전극을 갖는 시스템을 의미하며, 방전에 의해 가스에서 생성되는 전하가 전극에 도달하는 것을 방지하도록 각각의 전극들 사이에 유전체 배리어가 존재하는 경우, 더 많은 전극을 가질 수 있다. DBD 시스템에서 인접한 전극들 사이에서 가장 짧은 거리는 바람직하게는 많아야 30 cm (또는 12 인치)이고, 바람직하게는 적어도 0.5 cm (또는 0.25 인치)이다. 바람직하게, DBD 시스템은 HVCP를 제조하기 위한 조건 하에 작동하도록 구성된다. DBD 시스템의 예로는 도 1a, 1b, 1c, 1d, 1e 및 1f에 설명된다; 바람직하게, 전극은 도 1a, 1b, 1c 및 1f에 도시되는 전극들 사이에 직접 갭 또는 플리넘(plenum)으로 이격된다.
작동 가스 및 작동 가스 혼합물은 플라즈마를 형성하기 위해 이용되는 가스를 말한다.
패키지는 많아야 6 갤런(또는 22.7 리터)의 체적을 갖는 용기를 의미한다.
밀봉된 또는 사실상 밀봉된은, 건드리지 않고 있으면 패키지 또는 용기 내의 가스가 적어도 24시간 동안 패키지 또는 용기 내에 유지되고, 밖으로 흐르거나 분산되지 않는 것을 의미한다.
살균하는(Sterilizing) 또는 살균된(sterilized)은, 의료적 살균 또는 의료적으로 살균되는 것을 의미하고, 이는 제품 또는 표면 내에 또는 상에 살아 있는 아포균(Bacillus atrophaeus) 포자가 존재한다면 1 × 10- 6로 그 수를 감소시키기에 충분한 처리를 가하는 것(또는 가해지는 것)을 의미한다.
캐닝 살균하는(Canning sterilizing) 또는 캐닝 살균된(canning sterilized)은, 제품 또는 표면 내에 또는 상에 살아 있는 보툴리누스균(Clostridium botulinum) 포자가 존재한다면 1 × 10-12로 그 수를 감소시키기에 충분한 처리를 가하는 것(또는 가해지는 것)을 의미한다.
대장균 파스퇴르 살균된(E. coli pasteurized)은, 제품 또는 표면 내에 또는 상에 살아 있는 대장균(Escherichia coli O157:H7)이 존재한다면 1 × 10-5로 그 수를 감소시키기에 충분한 처리를 가하는 것(또는 가해지는 것)을 의미한다.
리스테리아 파스퇴르 살균된(Listeria pasteurized)은, 제품 또는 표면 내에 또는 상에 살아 있는 리스테리아 모노사이토제니스(Listeria monocytogenes)가 존재한다면 1 × 10-5로 그 수를 감소시키기에 충분한 처리를 가하는 것(또는 가해지는 것)을 의미한다.
살모넬라 파스퇴르 살균된(Salmonella pasteurized)은, 제품 또는 표면 내에 또는 상에 살아 있는 살모넬라 엔테리카 아종 엔테리카 세로바 엔테리티디스(Salmonella enterica subsp. enterica serovar enteritidis)가 존재한다면 1 × 10-5로 그 수를 감소시키기에 충분한 처리를 가하는 것(또는 가해지는 것)을 의미한다.
"US 표준에 의해 인간 식품으로 이용하기에 너무 많은 진균 독소를 함유하는(contains too much mycotoxin for use as human food by US standards)"의 구절은, 참조되는 제품이 20 ppb(parts-per-billion) 이상의 아플라톡신, 1000 ppb 이상의 디옥시니발레놀, 및/또는 200 ppb 이상의 푸모니신(fumonisins)을 함유하는 것을 의미하고, "US 표준에 의해 인간 식품으로 이용하기에 적합한(is suitable for use as human food by US standards)"의 구절은, 참조되는 제품이 많아야 20 ppb 아플라톡신, 많아야 1000 ppb 디옥시니발레놀, 많아야 200 ppb 푸모니신을 함유하는 것을 의미한다.
"EU 표준에 의해 인간 식품으로 이용하기에 너무 많은 진균 독소를 함유하는(contains too much mycotoxin for use as human food by EU standards)"의 구절은, 참조되는 제품이 2 ppb 이상의 아플라톡신 B1, 총 4 ppb 이상의 아플라톡신, 750 ppb 이상의 디옥시니발레놀, 1000 ppb 이상의 푸모니신 및/또는 75 ppb 이상의 지랄레논(zearalenone)을 함유하는 것을 의미하고, "EU 표준에 의해 인간 식품으로 이용하기에 적합한(is suitable for use as human food by EU standards)"의 구절은, 참조되는 제품이 많아야 2 ppb 아플라톡신 B1, 많아야 총 4 ppb 아플라톡신, 많아야 750 ppb 디옥시니발레놀, 많아야 1000 ppb 푸모니신 및 많아야 75 ppb 지랄레논을 함유하는 것을 의미한다.
"US 표준에 의해 동물의 먹이로 이용하기에 너무 많은 진균 독소를 함유하는(contains too much mycotoxin for use as animal feed by US standards)"의 구절은, 참조되는 제품이 20 ppb 이상의 아플라톡신, 5000 ppb 이상의 디옥시니발레놀, 5000 ppb 이상의 푸모니신 및/또는 1000 ppb 이상의 지랄레논을 함유하는 것을 의미하고, "US 표준에 의해 동물의 먹이로 이용하기에 적합한(is suitable for use as animal feed by US standards)"의 구절은, 참조되는 제품이 많아야 20 ppb 아플라톡신, 많아야 5000 ppb 디옥시니발레놀, 많아야 5000 ppb 푸모니신 및 많아야 1000 ppb 지랄레논을 함유하는 것을 의미한다.
"EU 표준에 의해 동물의 먹이로 이용하기에 너무 많은 진균 독소를 함유하는(contains too much mycotoxin for use as animal feed by EU standards)"의 구절은, 참조되는 제품이 10 ppb 이상의 아플라톡신, 1750 ppb 이상의 디옥시니발레놀, 4000 ppb 이상의 푸모니신 및/또는 100 ppb 이상의 지랄레논을 함유하는 것을 의미하고, "EU 표준에 의해 동물의 먹이로 이용하기에 적합한(is suitable for use as animal feed by EU standards)"의 구절은, 참조되는 제품이 많아야 10 ppb 아플라톡신, 많아야 1750 ppb 디옥시니발레놀, 많아야 4000 ppb 푸모니신 및 많아야 100 ppb 지랄레논을 함유하는 것을 의미한다.
이하 도면은 본 어플리케이션의 제품, 장치 및 방법의 설명을 돕기 위해 제공되지만, 다른 변형 및 구성이 가능하다. 도면은 스케일 대로 도시되지 않고, 명확하게 하기 위해 일부 부분의 사이즈는 증가 또는 감소된다.
도 1a, 1b, 1c, 1d, 1e 및 1f는 여러가지 DBD 시스템의 개략도이다.
도 2는 반응 가스로 제품 또는 표면의 연속 처리를 위한 반응 가스 처리 시스템의 개략도이다.
도 3은 반응 가스로 제품 또는 표면의 배치 처리를 위한 반응 가스 처리 시스템의 개략도이다.
도 4는 밀폐 영역을 갖는 기기 및/또는 표면의 처리를 위한 반응 가스 처리 시스템의 개략도이다.
본 발명은 HVCP에 의해 제조되는 반응 가스를 이용한다. 반응 가스는, 플라즈마가 생성되는 경우에 DBD 시스템으로부터 상당한 거리, 예컨대 3 내지 30 미터(또는 10 내지 100 피트)가 이동되는 경우에 표면을 살균 또는 파스퇴르 살균할 수 있다. 또한, 반응 가스는 진균 독소와 같은 일부 유기 및 생물학적 물질을 파괴할 수 있다. 패키지 내에 생성되는 HVCP와 달리, 제품이 HVCP에 직접 노출되지 않고, 제품과 반응 가스의 접촉 시간이, 예컨대 1초, 1분, 30분, 또는 1시간으로 제한되기 때문에, 이는 매우 놀라운 일이다. 또한, HVCP가 생성될 때, 반응 가스가 DBD 시스템으로부터 이동되기 때문에, 주변 가스로 확산에 의해 희석되고, 주변 가스 및/또는 작동 가스와 혼합된다. 반응 가스가 DBD 시스템으로부터 이동되기 때문에, 더 큰 체적의 제품은 배치 공정 또는 연속 공정에서 반응 가스에 노출될 수 있다. 또한, 수술실의 소독과 같은 대규모 살균이 수행될 수도 있다.
도 1a, 1b, 1c, 1d, 1e 및 1f는 반응 가스를 생성하는 HVCP를 생성하기 위해 이용될 수 있는 다양한 DBD 시스템의 개략도이다. DBD 시스템은 교류를 발생시키는 그라운드를 갖는 고전압원(high voltage source)(10), 제1전극(20), 제2전극(30), 및 매개 유전체(intervening dielectric)(40)를 포함한다. 또한, 하나 이상의 매개 유전체(60)는 제1전극과 제2전극 사이에 존재할 수 있다. 일부 형태에서, 유전체는 제1전극 및/또는 제2전극을 둘러쌀 수 있다. 일부 형태에서, 전압 파형과 연결되어 사용되는, 전극 상의 전하 축적은, DBD 시스템의 전력 소모를 추산하기 위해 이용될 수 있고, 종래의 캐패시터 또는 다른 센서(70)를 가로질러 발생되는 전압을 측정함으로써 측정될 수 있다. 바람직하게, 플리넘(50)은 도 1a, 1b, 1c 및 1f에 도시되는 바와 같이, HVCP 및 반응 가스가 생성될 때, 전극들 사이에 공간을 정의하도록 존재한다. 그러나, HVCP 및 반응 가스는, 도 1d 및 1e에 도시되는 바와 같이, DBD 시스템에 깨끗한 플리넘이 존재하지 않는 경우에도 유전체 부근에 제조될 수 있다. 일부 형태에서, 인접한 전극의 각각의 쌍 사이에 하나 이상의 사이에 있는 유전체를 가지며, 다중 플리넘을 형성하거나 형성하지 않을 수 있는 3 내지 10개의 전극, 4 내지 8개의 전극, 또는 5 내지 7개의 전극과 같은 다중 전극은 도 1f에 도시되는 바와 같이(프레임(80)은 각각의 플리넘(50)을 정의하도록 각각의 전극-유전체 어셈블리를 홀딩하기 위해 이용될 수 있음(예컨대 40, 20 및 40)) 이용될 수 있고; 전극들 사이의 적절한 거리를 유지하고, 시스템 접촉을 유지하면서, 이러한 배열은 더 많은 양의 HVCP를 생성하고, 그 결과 반응 가스를 생성시킨다. DBD 시스템의 형태는 고전류 아크의 형성을 억제하기 위해 전극들 사이에 형성되는 임의의 필라멘트의 방전의 흐름을 제한한다. 바람직한 배열에서, 제1전극은 유전체에 완전히 밀봉되고, 제2전극은 접지된다.
전극은 금속과 같은 임의의 전도성 재료로부터 형성될 수 있다. 유전체는 다양한 조성의 다층을 포함하는 세라믹, 유리, 유기 재료, 또는 플라스틱과 같은 임의의 절연 재료(유전체 재료)로부터 형성될 수 있다. 유전체, 또는 유전체의 다양한 층의 두께는 전극들 사이에 형성할 수 있는 임의의 필라멘트의 방전의 흐름을 제한하기 위해 선택되어야 한다. 유전체층의 재료의 선택은 반응 가스 조성에 영향을 미칠 수 있다.
전극들이 평행한 경우 인접한 전극들 사이의 거리, 또는 전극들이 평행하지 않은 경우 인접한 전극들 사이의 가장 짧은 거리는, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 및 9 cm를 포함하는 1 내지 10 cm, 또는 2.5 내지 6 cm (또는 1 내지 2 인치)와 같은, 바람직하게는 많아야 30 cm (또는 12 인치), 및 바람직하게 적어도 0.5 cm (또는 0.25 인치)이다. 고전압원은 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95, 100, 110, 120, 130 및 140 kV를 포함하는 많아야 500 kV, 바람직하게는 30 kV 내지 150 kV의 전압을 생성하고, 50 내지 60 Hz와 같은 많아야 1000 Hz, 더욱 바람직하게 10 내지 100 Hz의 주파수를 갖는다. 또한, 시간성을 가지는(Time variant)(즉 펄스) DC 전력이 이용될 수 있다. 주파수가 편의를 위해 주로 선택되지만(예컨대 50 또는 60 Hz AC 전력이 시립 전력망으로부터 이용 가능함), 전압은 HVCP의 생성을 보증하도록 선택된다.
작동 가스 및 작동 가스 혼합물의 다양한 선택은 HVCP에 의해 제조되는 반응 가스에 존재하는 종(species)에 영향을 줄 수 있다. HVCP를 제조하기 위해 이용될 수 있는 가스의 예로는, 산소 (O2); 질소 (N2); 수증기 (H2O); 헬륨 (He), 네온 (Ne), 아르곤 (Ar), 크립톤 (Kr), 제논 (Xe) 및 육플루오르화 황 (SF6)과 같은 불활성 및 비활성 가스; 수소 (H2); 이산화탄소 (CO2) 및 일산화탄소 (CO); 불소 (F2), 염소 (Cl2), 브롬 (Br2), 및 시아노겐 ((CN)2)과 같은 할로겐 및 슈도할로겐; 하이드로겐 설파이드 (H2S), 하이드로겐 플루오라이드 (HF), 하이드로겐 클로라이드 (HCl), 및 카보닐 설파이드 (COS)와 같은 산성 가스; 암모니아 (NH3); 하이드라진 (H4N2); 니트로겐 트리플루오라이드 (NF3); 클로린 디옥사이드 (ClO2); 메탄 (CH4), 에탄 (C2H6) 및 아세틸렌 (H2C2)과 같은 하이드로카본; 메탄올 (CH3OH) 및 에탄올 (C2H5OH)과 같은 알콜; 및 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직한 가스는 공기 및 MA65(65% O2, 30% CO2, 및 5% N2의 혼합물)를 포함한다. 가스 중 수증기의 양을 증가시키는 것은 반응 가스에 존재하는 오존을 감소시키기 위해 이용될 수 있다. 헬륨과 같은 불활성 가스의 양을 증가시키는 것은, HVCP를 제조하기 위해 필요한 전압을 감소시키기 위해 이용될 수 있다. HVCP를 제조하기 위해 이용하는 가스의 압력은 주변 또는 대기압으로 편리하게 선택되지만, 다른 압력은 10 내지 50000 Torr와 같이, 더욱 바람직하게 760 Torr(대기압)와 같은 100 내지 1000 Torr가 이용될 수 있다.
반응 가스는 다양한 반응 및 여기 종을 함유하고, 반응 가스는, 작동 가스에 존재하지 않는 적어도 하나의(및 일반적으로 하나 이상) 반응 및/또는 여기 종을 항상 함유한다. 작동 가스가 산소(예컨대, O2, CO2, 및/또는 H2O)를 함유하는 경우, 오존을 형성할 수 있고; 그러나, 반응 가스의 특성 및 반응은 오존 단독의 존재에 의해 설명되지 않고, 반응 가스는 임의의 오존 이외에 다른 반응 및 여기 종을 항상 함유한다(반응 가스에 존재할 수 있거나 존재하지 않을 수 있는). 오존 이외에, 반응 가스에 존재할 수 있는 다른 반응 및 여기 종은, 싱글렛(singlet) 산소 (1O2) 및 다른 여기 분자 종(O2, H2, N2, CO, CO2, H2O, He, Ne, Ar, Kr 및 Xe과 같은 진동으로 여기된 분자 및 전자 연기된 원자 및/또는 분자), 히드록실 라디칼(HO·), 질소 산화물(예컨대 N2O, NO, NO2, NO3, N2O3, N2O4 및 N2O5), 과산화수소 (H2O2), 히드로퍼옥실(HO2), HNOx 종(예컨대 HNO4, HNO3 및 HNO), 원자 라디칼(예컨대 O, F, Cl, N 및 H), 및 분자 라디칼(예컨대 산소, 질소, 불소 및 염소 중 하나 이상을 함유할 수도 있는 탄화수소 라디칼)을 포함한다. 바람직하게, 반응 가스는 오존 및 NO2 (또는 N2O4) 이외에 적어도 하나의 추가적 반응 및/또는 여기 종을 가질 수 있다(존재할 수 있거나 존재하지 않을 수 있음). HVCP와 달리, 반응 가스는 플라즈마가 아니고, 자유 전자를 함유할 수 없다. 바람직하게, 반응 가스는 상기 나열된 2-10 또는 3-8 또는 4-6개의 다른 반응 및/또는 여기 종을 포함하는, 상기 나열된 적어도 2개의 다른 반응 및/또는 여기 종, 보다 바람직하게는 상기 나열된 적어도 3개의 다른 반응 및/또는 여기 종, 더욱 바람직하게는 상기 나열된 적어도 4개의 다른 반응 및/또는 여기 종, 가장 바람직하게는 상기 나열된 적어도 5개의 다른 반응 및/또는 여기 종을 함유한다.
또한, 나중 사용을 위해 용기에 반응 가스를 포획 및 저장할 수 있다. 바람직하게, 저장된 반응 가스는 생성 후 24시간 내에, 더욱 바람직하게는 12시간 내에, 가장 바람직하게는 6시간 내에, 보다 바람직하게는 3시간 내에 제품 또는 표면을 처리하기 위해 이용된다.
또한, 반응 가스는, 예컨대 냉각수로서 액체 질소, 또는 냉각수로서 액체 헬륨을 이용하여 매우 낮은 온도까지 냉각에 의해 포획 및 저장될 수 있다. 이러한 저온에서 포획 및 저장되는 경우, 반응 가스는, 예컨대 1일 내지 6주, 가능하면 더 긴 시간의 연장된 기간 동안 저장될 수 있다. 다른 액체화된 또는 고체화된 가스를 저장하기 위해 이용되는 유리 또는 금속 용기와 같은 용기가 사용될 수 있다.
반응 가스 처리 시스템은 DBD 시스템 또는 저장된 반응 가스 및 처리 챔버를 포함한다. 또한, 반응 가스 처리 시스템은 DBD 시스템(HVCP를 생산하고, 결과적으로 반응 가스를 생산하는)으로부터 또는 저장된 반응 가스를 갖는 용기로부터, 처리 챔버로 또는 처리 챔버 도처에 반응 가스를 이동시키기 위한 장치, 메카니즘, 또는 형태를 포함하고; 이는 DBD 시스템과 처리 챔버 사이에 유체 연결일 수 있다. 바람직하게, 처리 챔버는 밀봉되지 않는다; 이러한 밀봉되지 않은 챔버는 가스 배출구를 갖는 처리 챔버를 포함한다. 바람직하게, 처리 챔버는 체적이 적어도 28 리터(또는 1 입방 푸트(cubic foot)), 보다 바람직하게 체적이 적어도 1 입방 미터, 더욱 바람직하게 적어도 8 입방 미터이다. 처리 챔버의 예는 방, 통(bins), 곡물 건조기, 사일로, 탱크 및 선박 컨테이너를 포함한다.
반응 가스 시스템은 반응 가스를 공급함으로써 제품 및/또는 표면을 처리하고(DBD 시스템을 이용하여 HVCP를 발생시킴으로써, 또는 저장된 반응 가스로부터), 처리 챔버로 또는 챔버에 반응 가스를 분배하는 방법을 수행하기 위해 이용될 수 있다. 반응 가스를 이동시키기 위한 장치, 메카니즘, 또는 형태의 예는 대류, 가스 경로 또는 가스 라인, 팬, 및 유동 또는 가압된 작동 가스를 DBD 시스템에 공급하는 것을 포함한다. 바람직하게, 반응 가스에 의해 처리되는 제품 또는 표면은 40 ℃를 초과하여 가열되지 않고, 보다 바람직하게 20 ℃ 이하로, 더욱 바람직하게 10 ℃ 이하로, 가장 바람직하게 5 ℃ 이하로, 제품 또는 표면을 가열하지 않는 것과 같이 처리 방법에 의해 가열된다(즉, 제품 또는 표면의 온도가 증가되지 않는다). 반응 가스로의 처리는 비열성(non-thermal) 가공 방법이다. 바람직하게, 제품 또는 표면은 방법 동안 HVCP에 의해 제조되는 방사선(예컨대 UV 광)에 노출되지 않는다. 임의로, 공기, 작동 가스, 또는 다른 가스(예컨대 불활성 가스 또는 질소)는 처리 챔버 밖으로 반응 가스를 플러시하기 위해 이용될 수 있고, 처리 챔버는 진공처리될 수 있다. 이 방법은 제품 또는 표면에 다중 처리를 제공하기 위해 1, 2, 3번 또는 그 이상 반복되거나 반복되지 않을 수 있다. 임의로, 제품은 반응 가스로 처리 후 냉장 처리되거나 용기로 밀봉될 수 있다. 바람직하게, 처리될 제품은 처리 동안 용기가 많아야 10 갤런, 또는 많아야 6 갤런의 체적을 갖는 것과 같이, 밀봉되거나 사실상 밀봉되는 용기에 동봉되지 않는다. 바람직하게, HVCP는, 용기가 많아야 10 갤런, 또는 많아야 6 갤런의 체적을 갖는 것과 같이, 밀봉된 용기 내에 제조되지 않는다.
HVCP에 의해 제조되는 반응 가스는 확산 또는 가스 전달에 의해 HVCP의 제조 부위로부터 이동된다 (HVCP에 표면 또는 제품의 직접 노출을 억제하기 위해). 바람직하게, 플라즈마와 처리될 제품 또는 표면 사이의 거리는, 5, 10, 20, 30, 40 및 50 미터를 포함하는, 적어도 5 cm, 예컨대 적어도 10 cm, 적어도 50 cm, 및 적어도 1 미터(또는 3.28 feet), 더욱 바람직하게 적어도 3 미터, 예컨대 3 내지 300 미터의 거리이다. 대부분의 형태에서, 반응 가스를 생성하고, 제품 또는 표면을 처리하기 위해 부위로 이동시키고, 일정 기간 동안 처리 위치까지 가스를 가두는 것이 가능하지만, 반응 가스는 처리될 제품 또는 표면과 접촉할 때 흐르게 한다. 제품 또는 표면과의 접촉을 위해 위치로 반응 가스를 전달하는 유속의 예는, 50, 100, 200, 300, 400, 500, 750, 및 1500 미터/분과 같은, 10 내지 3000 미터/분, 30 내지 2500 미터/분, 및 1000 내지 2000 미터/분을 포함한다. 반응 가스는 제품 또는 표면에 적어도 1초, 예컨대 적어도 2초, 적어도 10초, 적어도 30초, 적어도 1분, 적어도 10분, 적어도 30분, 적어도 35분, 적어도 1시간, 적어도 6시간 또는 적어도 12시간 접촉시킨다. 접촉 시간의 예는, 5초, 15초, 2분, 5분, 20분, 35분, 40분, 2시간, 3시간, 4시간 및 5시간을 포함하는, 1초 내지 12시간, 10초 내지 1시간, 1분 내지 35분을 포함한다.
도 2는 반응 가스와 제품 또는 표면의 연속 처리를 위한 반응 가스 처리 시스템(200)의 개략도이다. 시스템은 반응 가스(210)을 제조하기 위해 HVCP를 발생시키기 위한 DBD 시스템(206)을 포함한다. 반응 가스는 처리 챔버(216)로 가스 경로(208)를 따라 흐른 후, 가스 배출구(222)로 흐른다. 처리될 또는 처리될 표면을 갖는 제품(214)은, 반응 가스와 접촉된 후 제품을 유지하기 위한 수납통(220)으로 및 처리 챔버를 통해 제품을 이동시키는 컨베이어(218) 상에 및 처리 챔버로 공급될 때 호퍼(hopper)(212)에 저장될 수 있다. 또한, HVCP가 형성되는 작동 가스를 제공하는 가스 탱크와 같은 가스 공급원(202), 및 작동 가스를 DBD 시스템에 공급하는 가스 라인(204)이 도시된다. 반응 가스는 시스템을 통해 흐를 때 추가적인 작동 가스로 희석될 수 있다. DBD 시스템으로부터 처리 챔버로 반응 가스의 이동은, DBD 시스템(작동 가스의 도입으로부터 더 높은 압력에서)과 처리 챔버(가스 배출구에 기인한 낮은 압력에서) 사이의 압력 차를 이용한다. 임의로, 가스 배출구는 제2 가스 라인에 의해 DBD 시스템으로 다시 연결되어, 작동 가스 및 임의의 남아 있는 반응 가스를 재활용 시킬 수 있다. 임의로, DBD 시스템은 처리 챔버 내에 위치하여 가스 경로의 필요를 억제할 수 있다. 변형 예에서, 작동 가스는 공기일 수 있고, 반응 가스의 전달은 가스 경로에(반응 가스를 처리 챔버로 블로잉) 또는 DBD 시스템의 뒤에(DBD 시스템을 통해 공기를 블로잉) 위치하는 팬에 의해 야기될 수 있다. 임의로, 컨베이어는, 반응 가스가 제품의 전면 상에 접촉하게 되는 것을 보증하도록 스크린 상에 제품을 전달할 수 있다. 또는, 제품이 제1 컨베이어에서 제2 컨베이어로 이동할 때 제품이 이동되는 경우, 제품은 복수의 컨베이어 상의 처리 챔버를 통해 이동될 수 있고, 이는 반응 가스가 제품의 전면과 접촉하게 되는 것을 보증한다. 다른 변형 예에서, DBD 시스템은, 가스 공급원으로서 저장된 반응 가스를 이용하고, 처리 챔버로 반응 가스를 직접 이동시킴으로써 제거될 수 있다. 다양한 컨베이어는 투과성 벨트 컨베이어, 스크류, 터널 건조기, 곡물 건조기 또는 원통형 건조기와 같이 이용될 수 있다.
도 3은 반응 가스로 제품 또는 표면의 배치 처리를 위한 반응 가스 처리 시스템(300)의 개략도이다. 시스템은 반응 가스를 생성하기 위해 HVCP를 발생시키기 위한 DBD 시스템(306)을 포함한다. 반응 가스는 가스 경로(308 및 312)를 따라 처리 챔버(302)로 흐른 후, 가스 경로(316)를 통해, 선택적 제품 회복 트랩(318)을 통해, 가스 경로(320)를 따라, 가스 배출구(324)를 통해 밖으로 흐른다. 반응 가스 및 작동 가스 전체 또는 일부는 임의의 가스 경로(304)를 통해 DBD 시스템으로 다시 재활용될 수 있다. 반응 가스 및 작동 가스는 팬(310 및 322)에 의해 시스템을 통해 프로펠링된다. 처리되거나 처리될 표면을 갖는 제품(314)은 처리 챔버에 존재하고; 도시되는 바와 같이, 제품의 표면 전체의 처리를 보증하도록 제품 및 반응 가스로부터 유동층을 형성하기 위해 처리 챔버의 바닥을 통해 반응 가스가 공급된다. 제품 회복 트랩은 처리 챔버를 빠져나와 가스 경로로 가고, 처리 챔버로 되돌아가는 임의의 제품을 포획하기 위해 이용될 수 있다. 처리 챔버는 도시되는 시스템에서 사일로(silo)일 수 있고; 다른 처리 챔버는 유동층, 기계적 유동층, 및 통을 포함한다. 반응 가스는 시스템을 통해 흐를 때 추가 작동 가스로 희석될 수 있다. 도시되는 바와 같이, 작동 가스는 공기일 수 있지만, 임의로 가스 경로(304)는 작동 가스를 DBD 시스템에 공급하기 위한 가스 공급원에 연결될 수 있다. 다른 변형 예에서, DBD 시스템은 제거 및 저장된 반응 가스로 대체될 수 있다.
임의의 제품 또는 표면은 제품 또는 그 표면을 살균(의료적 살균 또는 캐닝 살균) 또는 파스퇴르 살균(살모넬라 파스퇴르 살균, 리스테리아 파스퇴르 살균 또는 대장균 파스퇴르 살균)하기 위해 반응 가스로 처리되고, 및/또는 독소와 같은 오염물질을 제거할 수 있다. 제품의 예는 신선한 식품(예컨대 과일, 채소, 곡식, 콩, 씨앗, 고기, 유제품, 달걀 및 향료 또는 조미료), 해산물(생선 및 어패류, 및 그 부속물), 제조 식품, 냉동 식품, 패키징 전 가공 식품(물, 음료, 아기 식품, 액상 달걀, 과일 쥬스, 밀가루, 오일, 영양 제품, 비타민, 약효식품 및 구운 음식), 패키징된 제품(패키지 내부의 처리를 위한), 동물 먹이, 캔, 보틀, 플라스틱 용기, 음식 용기, 취사도구 및 살림 도구; 필, 캡슐, 단위 복용 형태 및 파우더; 사용 전후 의학 장치 및 의료 기기; 실험실 안경 및 플라스틱제 식기; 세라믹 제품, 금속 제품 및 가죽 및 나무 제품을 포함한다.
살아 있는 미생물(또는 미생물 포자)의 현저한 감소가 반응 가스를 이용한 처리에 의해 수반되지 않는 경우, 예컨대 의료적 살균 또는 캐닝 살균을 달성하기에 충분하게, 바람직한 감소가 얻어질 때까지 연속적인 처리가 수행될 수 있다. 예컨대, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8번 처리를 포함하는 1 내지 10번 처리, 또는 2 내지 9번 처리가 수행될 수 있다. 마찬가지로, 처리 시간은 연장될 수 있다. 바람직하게, 반응 가스로의 처리는, 의료적 살균 또는 캐닝 살균이 달성되거나 살모넬라 파스퇴르 살균, 리스테리아 파스퇴르 살균 또는 대장균 파스퇴르 살균이 달성될 때까지 반복된다.
살균 또는 파스퇴르 살균으로, 독소(예컨대 진균 독소 또는 아플라톡신)의 충분한 감소가 반응 가스를 이용한 처리에 의해 동반되지 않으면, 바람직한 감소가 달성될 때까지 연속적인 처리가 수행될 수 있다. 예컨대, 감소가 적어도 50% 감소, 적어도 90% 감소, 적어도 1 × 10-1 감소, 적어도 1 × 10-2 감소, 또는 적어도 1 × 10-3 감소가 얻어질 때까지 처리는 반복될 수 있다.
제품, 방 및 용기의 표면은, 악취를 제거하고, 해충 및 벌레를 제거하고, 곰팡이를 제거 또는 죽이고, 살균하고, 파스퇴르 살균하고, 블리칭(bleaching)하고, 생물학적 독소 및 살충제와 같은 독소를 파괴하기 위해 반응 가스로 처리될 수 있다. 또한, 반응 가스는 폐수, 배기 가스(예컨대 자동차 배기 가스), 화학적으로 변형된 오일 및 변성 효소를 처리하기 위해 이용될 수 있다.
반응 가스는 이러한 독소를 파괴시키고, 이전에 인간 또는 동물의 소비에 부적합한 이러한 제품이 이러한 목적에 이용가능 하도록 하기 때문에, 특히 아플라톡신과 같은 진균 독소로 오염되는 과일(예컨대 과일 일부 및 건조 과일) 및 씨앗(예컨대 씨앗 일부; 밀가루와 같은 곡식, 쌀 및 옥수수; 완두콩, 콩, 렌틸, 대두 및 땅콩과 같은 콩류; 캐슈, 마카다미아넛, 헤이즐넛, 체스트넛, 아콘, 아몬드, 피칸, 피스타치오, 월넛 및 브라질넛과 같은 넛)이 바람직한 제품이다. 반응 가스와 접촉하여 제거 또는 감소될 수 있는 독소의 예는, 아플라톡신 (예컨대 아플라톡신 B1, B2, G1 및 G2), 디옥시니발레놀(deoxynivalenol) (예컨대 15-아세틸 디옥시니발레놀 및 3-아세틸 디옥시니발레놀), 오크라톡신(ochratoxin) A, T2 독소, HT-2 독소, 지랄레논(zearalenone) 및 푸모니신(예컨대 푸모니신 B1, B2 및 B3)를 포함한다. 이하 표는, 제품이 US 및 유럽(EU)에서 인간 식품 또는 동물 먹이로의 용도에 적합하지 않은 다양한 양의 진균 독소를 나타낸다. 반복된 반응 가스 처리를 포함하는 반응 가스 처리는 인간 식품 또는 동물 먹이로서의 용도에 적합하지 않은 제품을 인간 식품 또는 동물 먹이로서의 용도에 적합한 제품으로 변형하도록 충분한 진균 독소를 제거하기 위해 이용될 수 있다.
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도 4는 방, 선박 컨테이너, 트레일러 또는 냉장 트럭과 같은 밀폐 공간을 갖는 기기 및/또는 표면의 처리를 위한 반응 가스 처리 시스템의 개략도이다. 처리 챔버(400) 내에, 밀폐된 공간인 여기는 반응 가스(408)를 제조하기 위해 HVCP를 생성하기 위한 DBD 시스템(406)이다. 팬(410)은 밀폐된 공간에서 반응 가스를 분배하기 위해 이용된다. 또한, 반응 가스로 처리될 수술대와 같은 선택적 표면(412) 및/또는 의료 기기(예컨대, 수술 기기, 마스크, 인공 호흡 기기 및 바이탈 사인 모니터)와 같은 선택적 기기(414), 밀폐 공간의 내부면 또는 벽을 포함하는, 처리될 제품 또는 표면이 도시된다. 임의로, 지지체(402)는 밀폐 공간의 상부 또는 측면에 DBD 시스템을 마운팅하기 위해 이용될 수 있거나, DBD 시스템은 밀폐 공간의 바닥에 위치할 수 있다. 임의로, 작동 가스 공급은 가스 공급에 연결되는 가스 라인(404)에 의해 공급될 수 있다(도시되지 않음). 또는, 밀폐 공간은 작동 가스로 채워질 수 있다. 다른 형태에서, DBD 시스템은 저장된 반응 가스와 대체될 수 있다.
실시예
이하 실시예는 HVCP가 반응 가스를 제조하기 위해 이용되는 경우, 반응 가스의 효과 및 특성을 보여주기 위한 시험 시스템이다. 일반적인 시스템에서, 상업적으로 상당한 양의 제품의 처리를 달성하기 위해 스케일이 증가될 것이다. HVCP 전체는 60 Hz 전력을 이용하여 생성된다.
실시예 1: 단기간 반응 가스 노출을 시뮬레이팅하는 미생물 로드를 감소시키도록 통 옥수수를 처리
100 g의 통 옥수수를 크기 37.0 cm × 35.5 cm × 5.2 cm (L × W × H)의 ArtBin® 폴리프로필렌(PP) 용기에 놓았다. ArtBin®을 크기 40.0 cm × 47.0 cm (L × W)의 Cryovac® B2630 고 배리어 필름(high barrier film)으로 이루어진 제2 백 내부에 놓았다. 각각의 백을 충전 가스로서 MA65 (65% O2, 30% CO2, 5% N2)를 3분 동안 (37 L/min.) 플러시(flushed) 시킨 후 밀봉했다. 그 후, ArtBin®에 통 옥수수와 접촉하지 않고, 백 내에 HVCP를 생성하도록, 백을 2개의 4 전극 세트 사이에(각각의 전극: 알루미늄, 15.24 cm 직경, 8 전극 총-4 상부, 4 하부) DBD 시스템 내에 놓았다. 처리 시간은 280-290 와트 전력 소모를 갖는 통 옥수수 샘플에 대해 5분 및 15분이었다. 높이(갭)는 전극들 사이에 5.2 cm이다. HVCP는 암페어 수 1.0-1.5 mA의 95 kV에서 형성되었다. 유전체 배리어를 백 내에 플라즈마장(plasma field) 특성을 조절하기 위해 이용했다: (1) 커팅판(IKEA® 브랜드, 37 cm × 29 cm × 2 cm); (2) 상부 전극 세트 상에 위치한 플렉시유리 배리어; 및 (3) 배리어 용량의 추가적 표면적 연장을 위해 114 L 및/또는 151 L 토트로부터 토트 리드(Bella™ 브랜드)(2개의 상부 및 1개의 하부 각각의 백). 이들 유전체 배리어는 HVCP로부터 최적의 반응 가스를 생성 시킨다.
오존 및 질소 산화물을 Drager® 단기 검출기 튜브(Draeger Safety AG & Co. KGaA, Luebeck, 독일)를 이용하여 측정한다. 처리가 완료된 직후, 백을 개방하고, 샘플을 신선한 가스로 플러싱하여, 5분 동안 처리된 하나의 샘플을 제외하고 임의의 남아 있는 반응 가스를 제거하고, 반응 가스를 개방 전 24시간 동안 밀봉된 백에 방치시켰다.
총 호기성 박테리아 콜로니 형성 단위 (CFU/g)를 호기성 박테리아에 대한 트립신의 대두 한천을 사용하는 표준 확산 플레이트 방법론에 의해 결정했다(TSA, Difco brand, Becton, Dickinson and Company (BD), Sparks, MD). 호기성 회복(aerobic recoveries)을 위한 표준 TSA 플레이트를 24시간 동안 37 ℃에서 배양했다. 실온에서(22°C) 반응 가스 처리 및 저장 24시간 후, 미생물 집단은 제품 표면으로부터 미생물을 제거하기 위해 멸균 필터 스토마커(stomacher) 백에서 1분 동안 교반함으로써, 멸균 린스(0.1 % 펩톤)를 사용하여 각각의 식품(들)로부터 회복시켰다. 스토마킹(stomaching)의 결과로 내부 플레시로부터 도입될 수 있는 추가적인 살균 간섭(bactericidal interference)의 가능성 없이 외부의 회복만을 위해 교반(손으로 흔듬 및 볼텍싱)에 의해 헹구었다. 희석액으로부터의 회복은 연속 희석 및 플레이트 계수법을 수행함으로써 얻었다. 플레이트를 24시간 동안 37 ℃에서 배양한 후 미생물 콜로니를 계수했다. 모든 미생물학적 방법은 미국 식품 의약청의 세균학적 분석 메뉴얼(Bacteriological Analytical Manual) (BAM : Bacteriological Analytical Manual, 8th Edition, Final Revision : January 25, 2001)에 따라 수행했다. 통 옥수수 샘플은 옥수수의 미생물 적재량의 차를 줄이기 위해 시료를 세분하고 처리 전후 시료를 분석하여 동일한 통 옥수수 시료에서 채취했다.
이하 표는 실험 결과를 요약했다. 표에서 온도("Temp.")는 전극의 온도를 말한다. 연속 처리를 이용하여 소망되는 큰 감소를 얻도록 추가적인 감소가 이용될 수 있다.
Figure pct00002
실시예 2: 짧은 반응 가스 노출을 시뮬레이팅하는 미생물 로드를 감소시키기 위한 통밀 처리
통 옥수수 대신에 100 g의 통밀이고, 실시예 1에서 수행된 실험 및 측정을 반복했다. 이하 표는 이 실험 결과를 요약했다. 표에서 온도("Temp.")는 전극의 온도를 말한다. 소망되는 큰 감소를 얻기 위해 연속 처리를 이용하여 추가 감소가 이용될 수 있다.
Figure pct00003
실시예 3: 감소를 보여주기 위한 진균 독소를 함유하는 공지된 참조 샘플의 처리
진균 독소의 공지된 농도를 갖는, 미주리주 워싱턴의 Trilogy Analytical Laboratory에 의해 공급된 자연스럽게 오염된 다중-독소 옥수수 제품 50 grams을 크기 37.0 cm × 35.5 cm × 5.2 cm (L × W × H)의 ArtBin® 폴리프로필렌(PP) 용기 (모델 9100AB)에 놓았다. ArtBin®을 크기 40.0 cm × 47.0 cm (L × W )의 Cryovac® B2630 고 배리어 필름으로 이루어진 제2 백 내에 놓았다. 각각의 백을 충전 가스로서 공기 (22% O2, 78% N2) 또는 MA65 (65% O2, 30% CO2, 5% N2)를 3분 동안 (37 L/min.) 플러시 시킨 후 밀봉했다. 일부 실험에 이용되는 가스의 가습을 버블을 이용해 수행했다(약 60% 습도가 얻어짐). 그 후, ArtBin®에서 제품과 접촉하지 않고, 백 내에 HVCP를 생성하도록, 백을 2개의 4 전극 세트 사이에(각각의 전극: 알루미늄, 15.24 cm 직경, 8 전극 총-4 상부, 4 하부) DBD 시스템 내에 놓았다. 전체 샘플에 걸쳐 암페어 수 0.6-1.8 mA의 100 kV에서 HVCP를 형성했다. 유전체 배리어를 백 내에 플라즈마 장 특성을 조절하기 위해 이용했다: (1) 커팅판(IKEA® 브랜드, 37 cm × 29 cm × 2 cm); (2) 상부 전극 세트 상에 위치한 플렉시유리 배리어; 및 (3) 배리어 용량의 추가적 표면적 연장을 위해 114 L 및/또는 151 L 토트로부터 토트 리드(Bella™ 브랜드)(2개의 상부 및 1개의 하부 각각의 백). 제품 샘플 전체를 30분 처리 시간 동안 처리한 후, 실온 (22 ℃) 조건 하에서 24시간 후 처리 동안 저장했다. 24시간 저장 후, 시험 샘플 전체 및 대조군은 완전 진균 독소 패널(#6)에 대해 미주리주 워싱턴의 Trilogy Analytical Laboratory로 보냈다.
이하 2개의 표는 이들 실험 결과를 보여준다. 표에서, "ND"는 검출되지 않는"을 의미한다. 표 3에서, 참조에서 총 독소는 40.67 ppm이고, 처리 후 전체가 단지 13.00 ppm이고, 총 감소율이 68% 얻어졌다. 표 4에서, 참조의 총 독소는 45.97 ppm이고, 처리 후 총 단지 23.75 ppm이고, 총 감소율이 48% 얻어졌다. 연속 처리를 이용한 추가 감소는 소망되는 큰 감소를 달성하기 위해 이용될 수 있다.
Figure pct00004
Figure pct00005
실시예 4: 반응 가스의 생성 및 이동
1/8" 내부 직경을 갖는 1/4" 직경 폴리프로필렌 튜브를 서로 180도 떨어져 2개의 20 게이지 절연 와이어로 피팅했다. 와이어는 전체 길이에 5 피트였다. 각각의 와이어의 1 피트를 폴리비닐클로라이드 주름진 튜브를 이용하여 폴리프로필렌 튜브에 부착했다. 장치를 2개의 수직 지지대가 있는 스탠드에 설치하여 지면에서 지지하도록 하였다. 튜브를 통과하는 가스의 흐름을 측정하기 위해 회전식 가스 탱크가 있는 압축 가스 탱크에 튜브를 연결했다. 이 DBD 시스템의 배출구 상에 밸브 및 샘플링 밸브가 설치되어, 오존 이외에 생성되는 다른 반응 및 여기 종의 대용물로 생성되는 오존의 양을 측정했다. 생성되는 오존의 양은 Draeger® 단기 검출기 튜브 (Draeger Safety AG & Co. KGaA, Luebeck, Germany)를 이용하여 측정했다. 이 실험에서 이용되는 작동 가스는 압축 공기이다. 유속이 반응 및 여기 종 발생률에 영향을 주는지를 결정하기 위해 2개의 상이한 유속을 사용했다. 가스 유속은 로토 미터를 사용하여 측정하였고, 또한 샘플링 밸브에 부착된 100 ml 실린저를 채우기 위해 필요한 시간으로 측정되었다. 평균 오존 발생률을 결정하기 위해 30분 동안 세 가지 측정을 수행했다. HVCP를 생성하기 위한 조건은 7 와트의 전력을 사용하는 두 실험 (30 kV)에서 동일했다. 이하 표는 이 실험의 결과를 요약했다.
Figure pct00006

Claims (46)

  1. 작동 가스로부터 고전압 저온 플라즈마(HVCP)를 형성함으로써 반응 가스를 제조하는 단계;
    상기 반응 가스를 HVCP로부터 적어도 5 cm 떨어지도록 이동시키는 단계;
    그 후 상기 반응 가스와 제품을 접촉시키는 단계;를 포함하는, 반응 가스로 제품을 처리하는 방법으로,
    상기 HVCP는 상기 제품과 접촉하지 않는, 방법.
  2. 작동 가스로부터 고전압 저온 플라즈마(HVCP)를 형성함으로써 반응 가스를 제조하는 단계;
    상기 반응 가스를 HVCP로부터 적어도 3 미터 떨어지도록 이동시키는 단계;
    그 후 상기 반응 가스와 과일 또는 씨앗을 접촉시키는 단계;를 포함하는, 과일 또는 씨앗 상의 진균 독소(mycotoxin)를 감소시키는 방법.
  3. 작동 가스로부터 고전압 저온 플라즈마(HVCP)를 형성함으로써 반응 가스를 제조하는 단계; 및
    상기 반응 가스와 표면을 접촉시키는 단계;를 포함하는, 표면을 의료적으로 살균하는 방법으로서,
    상기 HVCP는 상기 표면과 접촉하지 않고,
    상기 표면은 밀폐 구역의 표면, 또는 밀폐 구역 내의 장치의 표면이고,상기 밀폐 구역은 체적이 적어도 8 입방 미터인, 방법.
  4. 작동 가스로부터 고전압 저온 플라즈마(HVCP)를 형성함으로써 저장된 반응 가스를 갖는 용기를 제공하는 단계; 및
    상기 반응 가스와 제품 또는 표면을 접촉시키는 단계;를 포함하는, 반응 가스로 제품 또는 표면을 처리하는 방법으로,
    상기 반응 가스는 오존 이외에 적어도 하나의 반응 또는 여기 종(reactive or excited species)을 포함하는 것인, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동시키는 단계는, 상기 반응 가스를 HVCP로부터 적어도 1 미터 떨어지도록 이동시키는 것인, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면은 접촉 동안 패키지 내에 밀봉되지 않거나 사실상 밀봉되지 않는 것인, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동시키는 단계는, 상기 반응 가스를 HVCP로부터 적어도 1 미터 떨어지도록 이동시키는 것이고,
    상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면은 접촉 동안 패키지 내에 밀봉되지 않거나 사실상 밀봉되지 않는 것인, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동시키는 단계는, 상기 반응 가스를 HVCP로부터 적어도 3 미터 떨어지도록 이동시키는 것이고, 상기 제품은 접촉에 의해 의료적으로 살균되는 것인, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면은 음식을 포함하는 것인, 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면은 곡식을 포함하는 것인, 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    1초 내지 12시간 후, 상기 반응 가스를 상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면과의 접촉으로부터 제거하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응 가스는 오존 이외에 적어도 하나의 반응 또는 여기 종을 포함하는 것인, 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작동 가스는 MA65를 포함하는 것인, 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면은 접촉에 의해 의료적으로 살균되는 것인, 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작동 가스는 MA65를 포함하는 것인, 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응 가스는 오존 이외에 적어도 하나의 반응 또는 여기 종을 포함하는 것인, 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면은 통 옥수수 또는 통밀인, 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉시키는 단계는, 유동층에서 상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면에 수행되는 것인, 방법.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    3분 내지 12시간 후, 상기 반응 가스를 상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면과의 접촉으로부터 제거하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법 전에, 상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면은 US 표준에 의해 인간 식품으로 이용하기에 너무 많은 진균 독소를 함유하고, 상기 과일 또는 씨앗을 접촉한 후에는 US 표준에 의해 인간 식품으로 이용하기에 적합한 것인, 방법.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉시키는 단계는, 컨베이어 상에서 이동하는 상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면에 수행되는, 방법.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉시키는 단계는, 체적이 적어도 1 입방 미터인 처리 챔버 내에서 수행되는 것인, 방법.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면에 존재하는 진균 독소의 양은 적어도 50% 감소되는 것인, 방법.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면에 존재하는 진균 독소의 양은 적어도 90% 감소되는 것인, 방법.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면의 적어도 일부는 HVCP로부터 적어도 1 미터 떨어져 있는 것인, 방법.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면의 적어도 일부는 HVCP로부터 적어도 3 미터 떨어져 있는 것인, 방법.
  27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    1초 내지 12시간 후, 상기 반응 가스를 상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면과 접촉으로부터 제거하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  28. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면은 병실의 내부 표면인 것인, 방법.
  29. 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동시키는 단계는, 상기 반응 가스를 HVCP로부터 적어도 3 미터 떨어지도록 이동시키는 것이고, 상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면은 접촉에 의해 캐닝(canning) 살균되는 것인, 방법.
  30. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동시키는 단계는, 상기 반응 가스를 HVCP로부터 적어도 3 미터 떨어지도록 이동시키는 것이고, 상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면은 접촉에 의해 살모넬라 파스퇴르 살균되는(Salmonella pasteurized) 것인, 방법.
  31. 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동시키는 단계는, 상기 반응 가스를 HVCP로부터 적어도 3 미터 떨어지도록 이동시키는 것이고, 상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면은 접촉에 의해 리스테리아 파스퇴르 살균되는(Listeria pasteurized) 것인, 방법.
  32. 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동시키는 단계는, 상기 반응 가스를 HVCP로부터 적어도 3 미터 떨어지도록 이동시키는 것이고, 상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면은 접촉에 의해 대장균 파스퇴르 살균되는(E. coli pasteurized) 것인, 방법.
  33. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면은 접촉에 의해 캐닝 살균되는 것인, 방법.
  34. 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면은 접촉에 의해 살모넬라 파스퇴르 살균되는 것인, 방법.
  35. 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면은 접촉에 의해 리스테리아 파스퇴르 살균되는 것인, 방법.
  36. 제1항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면은 접촉에 의해 대장균 파스퇴르 살균되는 것인, 방법.
  37. 제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법 전에, 상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면은 EU 표준에 의해 인간 식품으로 이용하기에 너무 많은 진균 독소를 함유하고, 상기 과일 또는 씨앗을 접촉한 후에는 EU 표준에 의해 인간 식품으로 이용하기에 적합한 것인, 방법.
  38. 제1항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법 전에, 상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면은 US 표준에 의해 동물의 먹이로 이용하기에 너무 많은 진균 독소를 함유하고, 상기 과일 또는 씨앗을 접촉한 후에는 US 표준에 의해 동물의 먹이로 이용하기에 적합한 것인, 방법.
  39. 제1항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법 전에, 상기 제품, 과일 또는 씨앗, 또는 표면은 EU 표준에 의해 동물의 먹이로 이용하기에 너무 많은 진균 독소를 함유하고, 상기 과일 또는 씨앗을 접촉한 후에는 EU 표준에 의해 동물의 먹이로 이용하기에 적합한 것인, 방법.
  40. (1) 유전체 배리어 방전(DBD, dielectric barrier discharge) 시스템, 및
    (2) 상기 DBD 시스템에 유동적으로 연결되는 처리 챔버를 포함하는, 제품 또는 표면을 반응 가스로 처리하는 시스템으로,
    상기 처리 챔버는 체적이 적어도 1 입방 미터인, 시스템.
  41. 제40항에 있어서,
    상기 DBD 시스템은,
    (i) 유전체로 완전히 밀봉되는 제1전극,
    (ii) 전기적으로 접지된 제2전극, 및
    (iii) 교류(AC) 전압원을 포함하고,
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 플리넘(plenum)이 존재하는 것인, 시스템.
  42. 제40항 또는 제41항에 있어서,
    상기 DBD 시스템은,
    (a) 복수의 제1전극, 및
    (b) 복수의 제2전극으로서, 2개의 제1전극 사이 각각에는 제2전극과 동일한 수의 제1전극, 또는 제2전극보다 하나 더 많은 수의 제1전극이 존재하는, 복수의 제2전극
    (c) 각각의 인접한 제1전극과 제2전극 사이에 적어도 하나의 유전체 배리어를 포함하고,
    각각의 인접한 제1전극과 제2전극은 플리넘을 형성하는, 시스템.
  43. 제40항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 DBD 시스템과 상기 처리 챔버 사이의 거리는 적어도 3 미터인, 시스템.
  44. 제40항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 챔버는 체적이 적어도 8 입방 미터인, 시스템.
  45. 제40항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 챔버 내에 컨베이어를 더 포함하는, 시스템.
  46. 제40항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 DBD 시스템에서 상기 처리 챔버로 반응 가스를 이동시키기 위한 팬을 더 포함하는, 시스템.
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