KR20190029645A - 미생물 저감화를 위한 강제 공기 오존 반응기 - Google Patents

미생물 저감화를 위한 강제 공기 오존 반응기 Download PDF

Info

Publication number
KR20190029645A
KR20190029645A KR1020197003953A KR20197003953A KR20190029645A KR 20190029645 A KR20190029645 A KR 20190029645A KR 1020197003953 A KR1020197003953 A KR 1020197003953A KR 20197003953 A KR20197003953 A KR 20197003953A KR 20190029645 A KR20190029645 A KR 20190029645A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ozone
sealing chamber
lbs
food
apple
Prior art date
Application number
KR1020197003953A
Other languages
English (en)
Inventor
폴 모이어
마크 반데르빈
Original Assignee
하프크 솔루션스 인코포레이티드
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 하프크 솔루션스 인코포레이티드 filed Critical 하프크 솔루션스 인코포레이티드
Publication of KR20190029645A publication Critical patent/KR20190029645A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVING, e.g. BY CANNING, MEAT, FISH, EGGS, FRUIT, VEGETABLES, EDIBLE SEEDS; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES; THE PRESERVED, RIPENED, OR CANNED PRODUCTS
    • A23B7/00—Preservation or chemical ripening of fruit or vegetables
    • A23B7/14—Preserving or ripening with chemicals not covered by groups A23B7/08 or A23B7/10
    • A23B7/144—Preserving or ripening with chemicals not covered by groups A23B7/08 or A23B7/10 in the form of gases, e.g. fumigation; Compositions or apparatus therefor
    • A23B7/152—Preserving or ripening with chemicals not covered by groups A23B7/08 or A23B7/10 in the form of gases, e.g. fumigation; Compositions or apparatus therefor in a controlled atmosphere comprising other gases in addition to CO2, N2, O2 or H2O ; Elimination of such other gases
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVING, e.g. BY CANNING, MEAT, FISH, EGGS, FRUIT, VEGETABLES, EDIBLE SEEDS; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES; THE PRESERVED, RIPENED, OR CANNED PRODUCTS
    • A23B9/00—Preservation of edible seeds, e.g. cereals
    • A23B9/16—Preserving with chemicals
    • A23B9/18—Preserving with chemicals in the form of gases, e.g. fumigation; Compositions or apparatus therefor
    • A23B9/22—Preserving with chemicals in the form of gases, e.g. fumigation; Compositions or apparatus therefor in a controlled atmosphere comprising other gases in addition to CO2, N2, O2 or H2O
    • 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
    • A23L19/00—Products from fruits or vegetables; Preparation or treatment thereof
    • A23L19/03—Products from fruits or vegetables; Preparation or treatment thereof consisting of whole pieces or fragments without mashing the original pieces
    • 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
    • A23L3/34—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by treatment with chemicals
    • 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
    • A23L3/34—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by treatment with chemicals
    • A23L3/3409—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by treatment with chemicals in the form of gases, e.g. fumigation; Compositions or apparatus therefor
    • 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
    • A23L3/34—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by treatment with chemicals
    • A23L3/3409—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by treatment with chemicals in the form of gases, e.g. fumigation; Compositions or apparatus therefor
    • A23L3/34095—Details of apparatus for generating or regenerating gases
    • 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
    • A23L3/34—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by treatment with chemicals
    • A23L3/3409—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by treatment with chemicals in the form of gases, e.g. fumigation; Compositions or apparatus therefor
    • A23L3/3418—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by treatment with chemicals in the form of gases, e.g. fumigation; Compositions or apparatus therefor in a controlled atmosphere, e.g. partial vacuum, comprising only CO2, N2, O2 or H2O
    • 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
    • A23L3/34—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by treatment with chemicals
    • A23L3/3409—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by treatment with chemicals in the form of gases, e.g. fumigation; Compositions or apparatus therefor
    • A23L3/3445—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by treatment with chemicals in the form of gases, e.g. fumigation; Compositions or apparatus therefor in a controlled atmosphere comprising other gases in addition to CO2, N2, O2 or H2O
    • 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
    • A61L2/16—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using chemical substances
    • A61L2/20—Gaseous substances, e.g. vapours
    • 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
    • A61L2/16—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using chemical substances
    • A61L2/20—Gaseous substances, e.g. vapours
    • A61L2/202—Ozone
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
    • A23V2002/00—Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Food Preservation Except Freezing, Refrigeration, And Drying (AREA)
  • Storage Of Fruits Or Vegetables (AREA)
  • Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Abstract

표면 및 하위-표면 미생물 존재에 취약한 식료품 또는 식품용기 상에서 박테리아를 불활성화시키고/거나 미생물 수를 저감시키기 위한 장비가 개시되며, 제공되고, 상기 장비는 i) 오존 가스를 발생시키기 위한 오존 발생기, 및 ii) 오존 가스를 밀봉 챔버를 통해 강제 이동시키기 위한 배출 송풍기에 작동 가능하게 연결된 밀봉 챔버를 포함한다. 또한, 표면 및 하위-표면 미생물 존재에 취약한 식료품 또는 식품용기 상에서 박테리아를 불활성화시키고/거나 미생물 수를 저감시키는 방법이 개시되며, 제공되고, 상기 방법은 a) 복수의 상기 식료품 또는 용기를, i) 오존 가스를 발생시키기 위한 오존 발생기, 및 ii) 오존 가스를 밀봉 챔버를 통해 수직으로 강제 이동시키기 위한 배출 송풍기에 작동 가능하게 연결된 밀봉 챔버 내에 제공하는 단계; b) 예정된 습도에 도달하도록 밀봉 챔버 내의 습도를 조정함으로써 식료품 또는 용기의 표면 상에 축합물을 생성하는 단계; c) 오존 발생기 및 배출 송풍기를 작동시켜, 오존 발생기에 의해 발생된 오존 가스를 예정된 체류 시간 동안 밀봉 챔버에 통과시키기 위해, 예정된 배기 공기 속도를 발생시키는 단계; 및 d) 오존 가스를 밀봉 챔버로부터 배출하는 단계를 포함한다. 나아가, 본 발명은 용기 내에서 또는 상에서 박테리아, 효모, 곰팡이 및 흰곰팡이의 수준을 저감시키는 방법을 제공한다.

Description

미생물 저감화를 위한 강제 공기 오존 반응기
본 발명은 일반적으로, 식품 및 식품용기 내에서 미생물 수를 저감시키는 방법 및 장비에 관한 것이다. 본 발명의 방법 및 장비는 본 발명의 이해를 돕기 위해 사과를 참조로 하여 본 명세서에 기재된다. 그러나, 당업자에게, 상기 방법 및 장비의 적용성이 사과에 제한되지 않음이 명확해야 한다. 그보다는, 상기 방법 및 장비는 바람직하지 못한 표면 및 하위(sub)-표면의 미생물 존재에 취약한 생산물들, 예컨대 다른 과일 및 채소, 벌집, 뿐만 아니라 식품용기에서 미생물 수를 감소시키도록 개조될 수 있다.
2014년 12월에, 미국에서 여러 주들에 걸친 리스테리아증(listeriosis) 발발은 카라멜-코팅된 사과의 소비와 연관이 있었다. 다음 수개월에 걸친 조사에서, 리스테리아(Listeria)가 병에 걸린 사과의 표면에서 기원하였으며, 후속해서, 손잡로서 사용되는 막대기가 생산 도중에 사과에 구멍을 냈을 때, 사과의 내부까지 들어갔다. 캔디 사과로부터의 리스테리아증 위험율이 여전히 낮은 것으로 간주될 수 있긴 하지만, 카라멜 사과 생산 동안 예방적 조치를 취하는 것이 요망되고 있다.
수성 살균제에서 사과를 세척하는 것이 이러한 예방적 조치의 일례이다. 그러나, 물 세척 시스템은 비용 및 공간적 제약, 뿐만 아니라 제조 설비에 물을 대는 데 대한 우려로 인해 항상 실용적인 것은 아니다. 나아가, 이러한 살균 옵션은 오염물을 제거하는 데 있어서 제한된 효능(<1 로그 cfu 감소)을 갖고 있는 것으로 확인되었고, 잠재적으로는 교차-오염을 유발할 수 있다(문헌[Perez-Rodriguez et al., 2014, "Study of the cross-contamination and survival of Salmonella in fresh apples", International Journal of Food Microbiology, 184, 92-97], 이의 전체 개시내용은 원용에 의해 본 명세서에 포함됨). 또한, 사과 상의 잔여 수분은 사과 상에서의 카라멜 코팅을 방해하여, 생산 동안 어려움을 유발한다. 결과적으로, 수분-무함유 접근법(예를 들어, 하이드로겐 퍼옥사이드 증기)이 캔디 사과 생산과 더 상용성이고, 더욱이, 종래의 수확-후 세척과 비교하여 생산물의 제염에 효과적인 것으로 입증되었다(문헌[Back et al., 2014, "Effect of hydrogen peroxide vapor treatment for inactivating Salmonella Typhimurium, Escherichia coli 0157:H7 and Listeria monocytogenes on organic fresh lettuce." Food Control, 44, 78-85], 이의 전체 개시내용은 원용에 의해 본 명세서에 포함됨).
오존은 항균 활성과 연관이 있어 왔으며, 미국 식품의약국 인정 식품 첨가 안전 물질(GRAS)로서 지정되어 왔다(예를 들어 문헌[Sharma and Hudson, "Ozone gas is an effective and practical antibacterial agent", Am J Infect Control. 2008 Oct; 36(8): 559-63]을 참조하며, 이의 전체 개시내용은 원용에 의해 본 명세서에 포함됨). 식품 제염을 위해 오존을 함유하는 용액을 사용하는 방법은 예를 들어 미국 특허 6,485,769 및 6,162,477에 기재되어 있다. 그러나, 물은 종종, 식품 제조 설비에서 오염의 공급원이다. 더욱이, 상기 주지된 바와 같이, 수분-무함유 접근법은 캔디 사과를 포함하는 소정의 유형의 식료품과 더 상용성이다.
보다 최근에, 오존 가스의 사용이 제안되었다(예를 들어 문헌[Khadre et al., 2001, "Microbiological aspects of ozone applications in food: A review", Journal of Food Science, 66, 1262-1252]를 참조하며, 이의 전체 개시내용은 원용에 의해 본 명세서에 포함됨). 이전의 연구는, 저장실의 분위기 내로 투입된 오존이 과일 상의 미생물 로딩(microbial loading)을 저감시킬 수 있다고 언급하였다(문헌[Yaseen et al., 2015, "Ozone for post-harvest treatment of apple fruits", Phytopathologia Mediterranea, 54, 94-103], 이의 전체 개시내용은 원용에 의해 본 명세서에 포함됨). 그러나, 저장실 내의 오존은 부품(fitting)의 과도한 부식을 방지하고 작업자에 미치는 유해성을 감소시키기 위해 낮은 수준(0.5 내지 2 ppm)으로 적용된다. 결과적으로, 각각의 개별 사과를 접촉시키는 것이 어려움을 나타내더라도, 미생물 저감화를 달성하기 위해서는 연장된 노출 시간이 필요하다.
본 발명은, 식품, 예컨대 과일 및 채소, 벌집뿐만 아니라 식품용기 내에서 미생물, 특히 리스테리아 수를 저감시키기 위해 강제 공기 유동에 의해 투입된 가스 오존을 사용하는 방법 및 장비에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 플라스틱 용기의 표면 상에서 총 호기성 수(total aerobic count) 및 효모 및 곰팡이 수준을 저감시키기 위해 개조될 수 있다. 본 발명에 따르면, 오존은 강제 공기를 사용하여 투입되어, 더 높은 오존 농도를 사용하는 것을 가능하게 하고, 복수의 물체들, 예컨대 사과의 용기를 통한 조절된, 균일한 (수동과는 반대로) 에어 유동을 촉진한다. 부가 이점은, 사과 가공 시스템의 건조부의 초기 단계에서 오존을 투입함으로써 수득된다. 과일을 둘러싼 상대 습도가 이 단계에서 높아, 이론적으로, 오존의 치사 효과에 대한 미생물 세포의 취약성이 증가된다(문헌[Miller et al., 2013, "A review on ozone-based treatments for fruit and vegetables preservation", Food Engineering Reviews, 5, 77-106 및 de Candia et al., 2015, "Eradication of high viable loads of Listeria monocytogenes contaminating food-contact surfaces. Frontiers in Microbiology, 6, 12], 각각의 전체 개시내용은 원용에 의해 본 명세서에 포함됨).
본 발명은 표면 및 하위-표면 미생물 존재에 취약한 식료품 또는 식품용기 상에서 박테리아를 불활성화시키고/거나 미생물 수를 저감시키는 방법을 제공하며, 상기 방법은 복수의 상기 식료품 또는 용기를, i) 오존 가스를 발생시키기 위한 오존 발생기, 및 ii) 오존 가스를 밀봉 챔버를 통해 수직으로 강제 이동시키기 위한 배출 송풍기(evacuation fan)에 작동 가능하게 연결된 밀봉 챔버 내에 제공하는 단계; 예정된 습도에 도달하도록 밀봉 챔버 내의 습도를 조정함으로써 식료품 또는 용기의 표면 상에 축합물을 생성하는 단계; 오존 발생기 및 배출 송풍기를 작동시켜, 오존 발생기에 의해 발생된 오존 가스를 99% 내지 99.999%의 박테리아를 사멸시키기에 충분한 예정된 체류 시간 동안 밀봉 챔버에 통과시키기 위해, 예정된 배기 공기 속도를 발생시키는 단계; 및 오존 가스를 밀봉 챔버로부터 배출하는 단계를 포함한다.
나아가, 본 발명은 용기 내에서 또는 상에서 박테리아, 효모, 곰팡이 및 흰곰팡이의 수준을 저감시키는 방법을 제공하며, 상기 방법은, 하나 이상의 상기 용기를, i) 오존 가스를 발생시키기 위한 오존 발생기, 및 ii) 오존 가스를 밀봉 챔버를 통해 수직으로 강제 이동시키기 위한 배출 송풍기에 작동 가능하게 연결된 밀봉 챔버 내에 제공하는 단계; 예정된 습도에 도달하도록 밀봉 챔버 내의 습도를 조정함으로써 용기 또는 용기들의 표면 상에 축합물을 생성하는 단계; 오존 발생기 및 배출 송풍기를 작동시켜, 오존 발생기에 의해 발생된 오존 가스를 예정된 체류 시간 동안 밀봉 챔버에 통과시키기 위해, 예정된 배기 공기 속도를 발생시키는 단계; 및 오존 가스를 밀봉 챔버로부터 배출하는 단계를 포함한다.
도 1: 본원에 기재된 바와 같은 본 발명의 실시형태에 따른 장비의 예시를 보여준다.
도 2: 본 발명의 실시형태에 따른, 사과에서 미생물 수를 저감시키는 방법의 단계 1(축합)을 예시한다. 오존 슬라이드 게이트는 닫혀 있다. 사과 통은 싸여 있고, 후드는 아래로 향해 있다. 문은 열려 있다. 건조기 배기 송풍기를 운행시켜, 더운 공기를 사과를 통해 위로 올리고, 표면 축합물을 생성한다.
도 3: 본 발명의 실시형태에 따른, 사과에서 미생물 수를 저감시키는 방법의 단계 2(오존화)를 예시한다. 오존 슬라이드 게이트는 열려 있다. 사과 통은 싸여 있고, 후드는 아래로 향해 있다. 문은 닫혀 있다. 오존 발생기를 운행시키고, 오존 가스는 하향으로 가라앉기 시작한다. 배출 송풍기를 저속으로 운행시켜, 오존 가스를 사과를 통해 분산시킨다.
도 4: 본 발명의 실시형태에 따른, 사과에서 미생물 수를 저감시키는 방법의 단계 3(배출)을 예시한다. 오존 슬라이드 게이트는 열려 있는 채로 있다. 사과 통은 싸여 있고, 후드는 아래로 향해 있다. 문은 닫혀 있다. 오존 발생기를 끈다. 배출 송풍기를 고속으로 운행시켜, 오존 가스를 챔버로부터 배출시키고, 건조기 배기 열린 도관(duct) 및 오존 발생기 열린 도관을 통해 신선한 공기를 끌어 들인다.
도 5: 본 발명의 실시형태에 따른, 사과에서 미생물 수를 저감시키는 방법의 단계 4(공기 건조)를 예시한다.
도 6: 본 발명의 실시형태에 따른, 본원에 기재된 바와 같은 장비의 강제 공기 오존 반응기의 예시를 보여준다.
도 7: 본원에 기재된 실험 1의 실험 설정에 따른 오존 처리 챔버 및 접종된 사과의 위치에 대한 도식도를 보여준다.
도 8: 사과 상에 접종되고, 그 후에 상이한 시간 동안 6 g/h의 속도로 투입된 오존으로 처리된 리스테리아 모노사이토게네스(Listeria monocytogenes) 및 락토바실러스의 로그 감소를 보여준다. 노출된 지 5분째에 오존 농도는 30 ppm±2인 것으로 측정되었으며, 10분째에 55 ppm±2인 것으로 측정되었고, 15분째에 77 ppm±2인 것으로 측정되었다.
도 9: 처리 챔버 내에서 측정되는 오존 농도에 미치는 배기 송풍기 농도의 효과를 보여준다.
도 10: 사과 상에 접종되고, 상이한 송풍기 배기 속도에서 작동하는 오존 챔버 내에서 처리된 락토바실러스의 로그 감소를 보여준다. 접종된 사과를 사과 더미 내의 상이한 장소에 두고, 그 후에 20분 동안 처리하였다.
도 11: 사과 상에 접종되고, 그 후에 250 cfm 또는 500 cfm 송풍기 배기 속도에서 작동하는 반응기 내에서 오존으로 처리된 락토바실러스의 로그 감소를 보여준다. 각각의 포인트는 사과 더미 내의 상이한 포인트에 위치한 5개 사과들의 평균을 나타낸다.
도 12: 500 cfm에서 작동하는 반응기 내에서 측정된 오존 농도를 보여준다. 다양한 정지 포인트를 갖는 5개의 상이한 운행이 보여진다.
도 13: 실험 1에서 사용된 건조기 시스템의 도식도를 보여준다. 사과 건조 절차: 스트레치랩(stretchwrap) 내에서 건조되도록 통의 측면을 감싼다. 후드 아래에 두어, 양호한 밀봉을 보장한다. 송풍기를 켜고, 사과를 건조한다.
도 14a 및 14b: 실험실 규모의 반응기 내에서 사과 컬럼의 상부 또는 하부에서 사과의 하위-표면의 온도 프로파일의 그래프를 보여준다. 오존은 상부에 투입되었고, 사과 더미를 통해 견인되었다(drawn). 반응기 내의 주위 온도는 23℃이었다.
도 15: 강제 공기 오존 반응기 내에서 처리된 비-접종된 재활용 플라스틱 용기(RPC)의 총 호기성 수 및 효모 및 곰팡이 수의 그래프를 실험 2에서 비-처리된 대조군과 비교하여 보여준다.
도 16: 사과 상에 접종되고, 그 후에 강제 공기 오존 반응기 내에서 처리된 락토바실러스의 로그 저감하에 미치는 처리 시간의 효과에 대한 그래프를 보여준다. 사과를 사과 더미(2 통)의 상부, 중간부 및 하부에 위치시키고, 그 후에 실험 1에서 500 cfm의 공기 배기 송풍기 속도를 사용하여 오존으로 처리하였다.
본원에 기재된 본 발명의 양태가 과일, 특히 사과에서 박테리아를 불활성화시키고/거나 미생물 수를 감소시키는 것을 참조로 하여 기재되긴 하지만, 기재된 방법, 장비 및 관련된 어셈블리는 다른 유형의 식품 또는 생산물 내에서 미생물 수를 저감시키는 데 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
나아가, 본원에 기재된 방법 및 장비의 구체적인 실시형태 및 실시예는 예시적이고, 많은 변화들이 개시내용의 사상으로부터 또는 첨부된 청구항의 범위로부터 벗어나지 않으면서, 이들 실시형태 및 실시예에 도입될 수 있다. 상이한 예시적인 실시형태 및/또는 실시예의 요소 및/또는 특징은 이러한 개시내용 및 첨부된 청구항의 범위 내에서 서로 조합되고/거나 서로 치환될 수 있다.
정의
본원에 사용된 바와 같이, 그리고 다르게 언급되지 않는 한, 각각의 하기 용어는 하기에 제시된 정의를 가져야 한다.
본원에 사용된 바와 같이, 수치 또는 범위의 맥락에서 "약"은 언급되거나 청구된 수치 또는 범위의 ±10%를 의미한다. 본원에 개시된 임의의 범위에 의해, 해당 범위 내의 모든 1/100, 1/10 및 정수 단위 양은 본 발명의 일부로서 구체적으로 개시되는 것으로 의미된다. 이에, "약" 언급된 값은 해당 언급된 값을 구체적으로 포함한다. 예를 들어, 약 20분의 범위는 20분을 포함하여 20분의 ±10%의 범위 내의 모든 측정값들을 지칭한다.
일련의 실험을 통해, 본원에 기재된 방법 및 장비의 발명자들은, 생산물, 특히 사과를 오존 가스로 훈증소독함으로써 이러한 생산물 상에서 리스테리아가 사멸될 수 있음을 보여주었다. 이러한 일련의 실험에서, 결과는 2-로그 내지 5-로그 사멸의 범위였다. 각각의 "로그" 감소는, 10배만큼의 사멸 정도를 가리킨다. 즉, 99%(2-로그) 내지 99.999%(5-로그)의 리스테리아 사멸이 존재하였다. 이들 초기 양성 실험 결과는, 더 크고 상업적인 규모의 적용 시험이 보증되었음을 제시하였다. 이에, 1600 내지 3000 lbs의 사과를 담을 정도로 충분히 큰 오존 챔버를 제작하였으며, 이러한 챔버를 본 발명자들이 개발한 사과 건조기 시스템 내에 통합시키고, 오존 발생기, 전기 제어 및 안정성 시스템에 연결하였다. 상기 건조기 시스템의 도식도는 도 13에 제시되어 있다. 상기 대규모 오존 챔버 내에서 수행된 실험 결과는 실험 1에서 고찰된다.
이에, 본 발명의 일 실시형태에서, 표면 및 하위-표면 미생물 존재에 취약한 식료품 또는 식품용기 상에서 박테리아를 불활성화시키고/거나 미생물 수를 저감시키는 장치를 제공하며, 상기 장비는 i) 오존 가스를 발생시키기 위한 오존 발생기, 및 ii) 오존 가스를 밀봉 챔버를 통해 수직으로 강제 이동시키기 위한 배출 송풍기에 작동 가능하게 연결된 밀봉 챔버를 포함한다.
본원에 기재된 바와 같은 장비의 일 실시형태에서, 이러한 장비는 오존 센서를 추가로 포함한다. 또 다른 실시형태에서, 이러한 장비는 건조기 어셈블리를 추가로 포함하고, 상기 건조기 어셈블리는 후드 및 건조기 배기 송풍기를 포함한다.
일 실시형태에서, 밀봉 챔버는 1 내지 3000 lbs, 바람직하게는 10 내지 3000 lbs의 식료품을 수용하기 위한 용량을 가진다. 또 다른 실시형태에서, 밀봉 챔버는 약 1600 내지 3000 lbs의 식료품을 수용하기 위한 용량을 가진다. 보다 다른 실시형태에서, 밀봉 챔버는 적어도 1, 적어도 10, 적어도 100 또는 적어도 200 lbs의 식료품을 수용하기 위한 용량을 가진다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 표면 및 하위-표면 미생물 존재에 취약한 식료품 또는 식품용기 상에서 박테리아를 불활성화시키고/거나 미생물 수를 저감시키는 방법이 제공되며, 상기 방법은 a) 복수의 상기 식료품 또는 용기를, i) 오존 가스를 발생시키기 위한 오존 발생기, 및 ii) 오존 가스를 밀봉 챔버를 통해 수직으로 강제 이동시키기 위한 배출 송풍기에 작동 가능하게 연결된 밀봉 챔버 내에 제공하는 단계; b) 예정된 습도에 도달하도록 밀봉 챔버 내의 습도를 조정함으로써 식료품 또는 용기의 표면 상에 축합물을 생성하는 단계; c) 오존 발생기 및 배출 송풍기를 작동시켜, 오존 발생기에 의해 발생된 오존 가스를 예정된 체류 시간 동안 밀봉 챔버에 통과시키기 위해, 예정된 배기 공기 속도를 발생시키는 단계; 및 d) 오존 가스를 밀봉 챔버로부터 배출하는 단계를 포함한다.
본원에 기재된 바와 같은 방법의 일 실시형태에서, 박테리아는 리스테리아이다. 또 다른 실시형태에서, 박테리아는 살모넬라 또는 대장균이다.
일 실시형태에서, 식료품은 과일 또는 채소이다. 또 다른 실시형태에서, 식료품은 사과, 멜론, 상추, 예를 들어 썰린 상추, 버섯, 주키니(zucchini), 오이 또는 벌집이다. 보다 다른 실시형태에서, 식료품은 씨앗, 향신료, 차, 곡물, 건과일 또는 견과류이다. 추가의 실시형태에서, 식료품은 가공 식품을 포함한다.
일 실시형태에서, 예정된 습도는 약 70 내지 100% 또는 약 65 내지 85%, 바람직하게는 약 80 내지 90%, 또는 약 85%이다. 또 다른 실시형태에서, 체류 시간은 10분 초과이다. 보다 다른 실시형태에서, 체류 시간은 약 20분 내지 약 40분, 구체적으로 약 20분 또는 약 40분이다.
일 실시형태에서, 예정된 배기 공기 속도는 약 10 내지 1500 cfm이다. 또 다른 실시형태에서, 예정된 배기 공기 속도는 약 250 내지 700 cfm, 바람직하게는 약 300 내지 600 cfm, 또는 약 500 cfm이다.
일 실시형태에서, 밀봉 챔버 내의 오존 농도는 단계 c)에서 99% 내지 99.999%의 박테리아를 사멸시키기에 충분한 시간 동안 약 4 내지 20 ppm에서 유지된다. 또 다른 실시형태에서, 밀봉 챔버 내의 오존 농도는 단계 c)에서 99% 내지 99.999%의 박테리아를 사멸시키기에 충분한 시간 동안 약 14 내지 20 ppm 또는 4 내지 6 ppm에서 유지된다.
일 실시형태에서, 밀봉 챔버는 1 내지 3000 lbs, 바람직하게는 10 내지 3000 lbs의 식료품을 수용하는 용량을 가진다. 또 다른 실시형태에서, 밀봉 챔버는 약 1600 내지 3000 lbs의 식료품을 수용하는 용량을 가진다. 또 다른 실시형태에서, 밀봉 챔버는 적어도 1, 적어도 10, 적어도 100 또는 적어도 200 lbs의 식료품을 수용하는 용량을 가진다.
본원에 기재된 바와 같은 방법의 일 실시형태에서, 상기 방법은 오존-함유 액체를 식료품 또는 용기와 접촉시키는 단계를 배제한다. 또 다른 실시형태에서, 오존은 약 1 내지 60 g/h, 바람직하게는 약 6 내지 60g/h의 속도로 밀봉 챔버 내에 투입된다.
일 실시형태에서, 밀봉 챔버, 오존 발생기 및 (바람직하게는) 2-속도 배출 송풍기를 포함하는 장비가 제공된다. 밀봉 챔버는 또한, 실내 배기 송풍기에 연결된 내부 오존 센서를 포함할 수 있다. 이러한 장비는 실내 배기 송풍기에 연결된 내부 오존 센서를 또한 포함할 수 있다. 이러한 장비는 살균되는 식품의 상부 통 상에 놓인 후드 및 건조기 배기 송풍기를 포함하는 건조기 장치 어셈블리를 추가로 포함할 수 있다. 상기 장비의 예시는 도 1에 제시된다. 도 1에서, 하기 범례가 사용된다: 101: 산소 가스; 102: 오존 발생기; 103: 오존 가스; 104: 사과 통(하부가 열려 있음); 105: 환기 장치; 106: 접종된 사과.
또 다른 실시형태에서, 본원에 기재된 바와 같은 방법 및 장비는 생물막 내에서 및 재활용 플라스틱 용기(RPC)와 같은 용기의 표면 상에서 슈도모나스(Pseudomonas)를, 농화에 의해서만 검출 가능한 낮은 수준까지 저감시키도록 개조될 수 있다. 추가의 실시형태에서, 본원에 기재된 바와 같은 방법 및 장비는 용기, 특히 플라스틱 용기 및 식품 및 벌집용 용기에서 총 호기성 수 및 효모 및 곰팡이 수를 저감시키도록 개조될 수 있다. 또한, 본 발명의 범위 내에서, 용기 및 이러한 용기 내에 함유된 식료품 내에서 미생물 수를 동시에(단일 운행에서) 저감시키는 것이 구상된다.
또 다른 실시형태에서, 본원에 기재된 바와 같은 방법 및 장비는 식료품 상에서 살충제를 저감시키기 위해 개조될 수 있다.
본 발명에 따른 일 실시형태에 따르면, 상기 장비를 사용하여 식료품 및 용기 내에서 미생물 수를 저감시키는 방법의 단계는 하기에 기재되어 있다.
하기 범례가 도 2 내지 5 및 13에 사용된다:
1: 오존 슬라이드 게이트
2: 오존 발생기
3: 건조기 배기 송풍기
4: 조정 가능한 후드
5: 실내 배기 송풍기
6: 사과통
7: 밀봉된/밀봉 챔버
8: 내부 오존 센서
9: 배출 송풍기
10: 탄소 필터
11: 실내 오존 센서
12: 플라스틱 시트
13: 플라스틱 팔레트
단계 1: 축합( 도 2 에 예시됨)
사과통(6)을 냉각기(온도 36-40℉)로부터 꺼내고, 투명한 플라스틱 랩에서 상부로부터 하부까지 감싸, 이들 사과통을 기밀시킨다. 통 더미의 상부를 열어두고, 하부 통의 하면도 마찬가지로 한다. 유사한 효과를 달성하기 위해 이러한 특정 배열은 변화될 수 있음을 주지한다. 즉, 생산물은, 용기의 둘레 상에서는 환경에 대해 닫혀 있고 상부 및 하부에서는 열려 있는, 바람직하게는 수직형 용기 내에 들어 있다. 실험 목적을 위해, 본원에서는, 개방형-말단의 통들을 적층하고 이들 통을 이들의 연결점에서 각각의 둘레에 대해 밀봉시킴으로써, 용기를 형성하였다. 감싸진 통 더미를 밀봉 챔버(7)에 놓고, 후드(4)를 공압 실린더 시스템을 사용하여 상부 통 상으로 밀봉되게 낮춰 놓는다(lowered). 사과(6)가 우회될 수 없도록, 타이트 피트(tight fit)가 중요하다. 오존 발생기 슬라이드 게이트(1)는 닫혀 있다. 챔버 문은 열려 있는 채로 있다. 후드(4)를 통해 통 더미와 유체 소통하는 건조기 배기 송풍기(3)는, 더운 공기를 통 더미의 개방형 하부를 통해 및 사과(6)를 통해 위로 끌어 올려, 사과(6) 상에 표면 축합물을 생성하도록 운행된다(이러한 경우 2400 cfm에서). 송풍기는 챔버 내에서 70 내지 100%, 바람직하게는 약 80 내지 90%, 또는 약 85%의 요망되는 습도에 도달하도록 운행된다(이러한 경우 10 내지 15분). 그 후에, 건조기 송풍기(3)를 끈다.
단계 2: 오존화( 도 3 에 예시됨)
일단, 요망되는 습도에 도달하고 건조기 송풍기(3)를 끄면, 챔버 문을 단단하게 닫고, 걸쇠로 잠근다. 오존 슬라이드 게이트(1)는 열려 있다. 오존 발생기(2)를 운행하고, 오존 가스는 후드(4)를 통해 들어가, 사과 용기를 통해 하향한다. 오존 발생기 산출량(오존률)은 오존화 챔버의 크기에 따라 선택될 수 있다.
배출 송풍기(9)는, 오존 가스를 사과를 통해 분산시키고 챔버 내에서 음압을 생성하기 위해, 챔버의 하부에서 저속, 예를 들어 300 내지 600 cfm으로 운행된다. 공기 유동은 생산물의 베드(bed)를 통해 향하여, 차압(pressure differential) 및 난류를 생성한다. 배출 송풍기의 속도는 오존화되는 생산물에 따라 선택되어야 한다.
오존은 사과를 통해 상부로부터 하부까지 끌어 내려지고, 그 후에, 배출 송풍기(9) 및 탄소 필터(10)를 통해 밖으로 나가, 챔버의 외면에서 배출된다. 오존에 대한 체류 시간은 사과 크기, 통 부피, 및 얼마나 많은 오존이 사과 상에서 임의의 유기 화합물에 의해 격리되는지에 따라 달라질 것이다. 배출 송풍기(9) 부근의 챔버 내의 오존 센서(8)는, 일단 오존 가스가 사과를 통과하고 나면, 오존 가스의 농도를 모니터링한다. 오존화 과정 동안, 배기 송풍기 속도는 14 내지 20 ppm으로 다양한 농도를 달성하도록 선택된다. 일단, 농도 상승이 멈추고, 요망되는 노출 시간이 달성되고 나면, 오존화 과정은 완료되고, 오존 발생기(2)가 차단된다.
선택적으로, 알람이 존재하고 실내 배기 송풍기(5)가 운행될 경우, 오존은 실내에서 실내 센서(11)에 의해 검출되어야 한다.
단계 3: 배출( 도 4 에 예시됨)
오존 발생기(2)를 끈다. 배출 송풍기(9)는 오존 가스를 챔버로부터 배출하기 위해 대략 1000 cfm에서 고속 운행되어, 건조기 배기 열린 도관을 통해 및 오존 발생기 열린 도관을 통해 신선한 공기를 안으로 끌어 들인다. 챔버 내부에서 오존 센서(8)가 0에 도달할 때까지 대략 40초가 소요된다.
단계 4: 공기 건조( 도 5 에 예시됨)
일단, 오존이 챔버로부터 배출되고 나면, 문을 열고, 오존 슬라이드 게이트(1)를 닫는다. 사과통(6)은 감싸진 채로 있고, 후드(4)는 아래에 있다. 실온에 도달할 때까지(90분), 건조기 배기 송풍기(3)를 운행시켜, 더운 공기를 사과를 통해 위로 끌어올린다.
상기 기재된 실시형태에서 언급된 특정 공정 매개변수는 예로서 제공된다. 당업자는, 많은 공정 매개변수들이 밀접한 관계에 있음을 인지할 것이다. 예를 들어, 오존화 단계 동안 표적 오존 농도는 식료품의 유형, 배치 크기 및 오존 챔버 크기에 따라 다를 수 있다. 공기 유동은, 오존 발생기에 의해 발생된 오존을 생산물 베드를 통해 균일하게 분포시키는 데 충분해야 한다. 너무 낮은 공기 속도는 오존을 균일하게 분포시키지 못하고, 생산물 베드에서 소정의 포인트에서만 사멸을 달성한다. 본 발명자들은, 3개의 4' x 4' x 3' 통에 적층된 2400 lbs의 72 카운트 크기(count size) 사과들을 통한 500 cfm 공기 유동이 60 g/시(hour)(1 그램/분) 오존 전달을 사용하여 오존의 균질한 분포 및 최적의 박테리아 사멸을 달성할 것임을 결정하였다. 이러한 과정은 규모가 커지고 작아질 수 있다.
일 실시형태에서, 표면 및 하위-표면 미생물 존재에 취약한 식료품 상의 박테리아를 불활성화시는 청구된 방법의 공정 매개변수는 하기와 같다:
오존:
1) 160 입방 피트 용기 내에서 0.1 내지 3 그램/분으로서, 0.000625 g/입방 피트 내지 0.01875 g/입방 피트의 비율에 상응한다.
2) 2400 lbs의 사과 내로 0.1 내지 3 그램/분으로서, 0.00004167 그램/분/파운드 식품 내지 0.00125 그램/분/파운드 식품의 비율에 상응한다.
3) 40분 동안 0.1 내지 3 그램/분으로서, 4 내지 120 g 오존/2400 lbs의 사과의 비율에 상응한다.
4) 오존 농도는 선택된 특정 공정 매개변수에 따라 달라질 것이다. 예를 들어, 본 발명자들은, 500 cfm에서의 공기 유동이 4 내지 6ppm의 피크 오존 농도를 초래하였음을 확인하였다.
공기 유동: 160 입방 피트 용기 내에서 식료품 베드를 통해 10 cfm 내지 1500 cfm으로서, 0.0625 cfm/용기의 입방 피트 내지 9.375 cfm 공기 유동/용기의 입방 피트의 비율에 상응한다. 표적 공기 속도는 밀봉 챔버의 크기에 따라 다를 수 있다.
온도: 6℉ 내지 90℉.
습도: 70% 내지 100%.
용기 크기/식품의 표면적: 각각의 4' x 4' x 3' 통은 72 카운트 크기(부셸(bushel) 내에서 72개 사과)의 800 lbs 사과 또는 1350개의 개별 사과를 수용한다. 각각의 사과의 중량은 평균 0.6 lbs(260 그램)이다. 각각의 사과의 표면적은 평균 37 인치2(230 cm2)이다. 따라서, 각각의 통에서, 49,950 인치2(310,500 cm2)의 생산물 표면이 처리된다.
상기 비율은 다른 유형 및 크기의 식료품, 예를 들어 체리, 상추 및 수박에 대한 매개변수를 계산하는 데 사용될 수 있다. 구체적으로, 체리는 사과보다 큰, 단위 중량 당 표면적을 가진다. 수박은 사과보다 작은, 단위 중량 당 표면적을 가진다. 따라서, 바람직한 박테리아 사멸 수준을 달성하는 데 필요한 오존 노출은 체리의 경우 더 높을 것이고, 수박의 경우 더 낮을 것이다. 오존 노출 수준은, 예를 들어 공기 유동 및/또는 체류 시간을 조정하고/거나 상이한 크기의 밀봉 챔버를 사용함으로써 조정될 수 있다.
소형 송풍기와 함께 사용되는 표준 전자레인지의 크기에 상응하고 대량 생산물 취급자에 대해 훨씬 더 큰 유닛에 상응하는 크기를 갖는 밀봉 챔버를 포함하여 다양한 크기를 갖는 밀봉 챔버의 사용은 본원에 기재된 방법 및 장비의 범위 내에 포함된다.
오존 체류 시간: 체류 시간은 생산물의 부피 및 오존 농도에 따라 다르다. 본 발명자들은 통 1개 당 800 lbs에서 3개의 사과통에 대해 40분의 체류 시간에서 최상의 결과를 확인하였다.
오존 모니터(5)가 선택적으로 실내에 설치될 수 있으며, 이러한 오존 모니터는, 0.1 ppm의 오존이 검출되는 경우, 챔버를 자동적으로 차단하고 실내 배기 송풍기(5)가 작동되기 시작하도록 프로그래밍된다.
본 발명의 장비 및 방법은, 이것이 환경 친화적이라는 점에서 이전의 공지된 살균 방법보다 유리하다. 구체적으로, 본 발명의 방법은 물을 사용하지 않으며 이로써 신선한 물을 보존하고, 염소 또는 암모니아와 같은 독한 살균 화학물질이 포함된 화학적 폐수의 생성을 피한다. 또한, 오존 가스는 산소로 분해되어, 위험하거나 유해한 부산물을 남기지 않는다.
마지막으로, 본원에서 언급된 임의의 실시형태 또는 특징과 다른 개별적으로 언급된 실시형태 또는 특징들 중 임의의 하나 이상과의 조합은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 고려된다.
실험
실험 1: 캔디 사과 생산용인 사과 상에서 리스테리아 모노사이토게네스 를 불활성화시키기 위한 강제 공기 오존 반응기의 개발
사과를 제염시키는 강제 공기 오존 반응기의 효능을, 실험실 규모 연구와 상업적 규모의 연구의 조합을 사용하여 평가하였다. 실험실 연구에서, 리스테리아 모노사이토게네스가 접종된 사과를 통한 오존 가스의 유동 역학(flow dynamics)을 연구하였다. 소정의 조건 하에, 사과 상의 리스테리아 수준을 2.12 내지 3.07 로그 cfu만큼 저하시키는 것이 가능하였다. 단일 운행에서 2개 토트(tote)의 사과(2000 lbs.)를 처리하는 용량을 갖는 상업적 규모를 구축하였다. 상업적 시험을 용이하게 하기 위해, 리스테리아와 비교하여 동일한 내오존성을 갖는 락토바실러스 균주를 선택하였다. 입증 연구를 통해, 사과 상에 접종된 대리물(surrogate)을 불활성화시키기 위한 처리의 균질성 및 치사율은 공기 역학 및 처리 시간에 따라 다름을 확인하였다. 소정의 조건 하에, 리스테리아 대리물의 4.42 로그 cfu 감소를 달성하는 것이 가능하였다. 결론적으로, 난관이 있는 접근법에서, 사과 가공 시 리스테리아와 연관된 위험성을 관리하기 위해 강제 공기 오존 처리가 적용될 수 있는 것으로 나타났다.
재료 및 방법
사용된 박테리아 및 사과의 접종
이 연구에 사용된 병원균은 쉬가(Shiga) 독소-생성 이. 콜라이- STEC, 혈청형 O157:H7(2개의 균주), 및 O111, O45, O26 중 1개의 균주, 뿐만 아니라 리스테리아 모노사이토게네스(혈청형 4a, 4b, 1/2b, 1/2a 및 3a)를 포함하였다. 이들 단리물은 특히, 이들이 과거 발발과 연관이 있기 때문에 적절하고, 구엘프 대학교의 식품과학 배양 컬렉션으로부터 입수하였다. 리스테리아 모노사이토게네스 혈청형 4b(신선한 생산물로부터 단리됨) 및 락토바실러스 프룩티보란스(Lactobacillus fructivorans)(와인으로부터 단리됨)를 특히, 연구 전체에 사용하였다. 락토바실러스 프룩티보란스 ATCC 8288을 또한, 이 연구에서 엘. 모노사이토게네스에 대한 대리물로서 적용하였고, 아메리칸 타입 컬처 컬렉션(미국 애틀란타주 소재)으로부터 입수하였다.
각각의 박테리아의 농도를, 광학 밀도(OD) 및 단계 희석 둘 다에 의해 결정하였다. 각각의 박테리아를 동일한 농도(8-log10 CFU/ml)까지 희석시킨 후, 최종 접종물을 제조하기 위해 이. 콜라이 균주, 뿐만 아니라 엘. 모노사이토게네스 균주와 함께 혼합하였다.
접종물을 사용 전에 4℃에서 12시간 이하 동안 저장한 후, 1분 동안 보텍스(vortex)하여 일단 제거하였다. 각각의 박테리아 균주를 선별 한천 상으로 획선 도말(streak) 평판배양하여, 단일 콜로니의 단리를 가능하게 하였으며, 그 후에 이러한 콜로니를 제거하고, 50 ml의 트립신 소이 브로쓰(TSB; tryptic soy broth) 내에서 37℃에서 24시간 동안 성장시키거나, 락토바실러스의 경우 MRS 브로쓰 내에서 30℃에서 48시간 동안 성장시켰다. 세포를 원심분리(Sorvall™ ST 8)(5000 g에서 10분 동안)에 의해 수합하고, 펠렛을 식염수 내에서 8 로그 cfu/ml의 최종 세포 밀도까지 재현탁시키고, 1분 동안 보텍스(IKA™ 보텍스 3 쉐이커)한 다음, 4℃에서 48시간 동안 저장하여, 스트레스 적응시켰다.
비-왁스 사과, 및 아이스버그 레터스의 전체 머릿단을 제공하고, 필요할 때까지 4℃에 저장하였다. 사용된 생산물은 멍 및 마모와 같은 기계적 손상의 명백한 징후가 없이 온전한 것이 중요하였다. 따라서, 임의의 시각적인 손상 징후(멍, 절단부, 누락(missing) 줄기) 또는 임의의 부패를 갖는 사과는 사용되지 않았다. 가공 동안 기계적 손상을 받은 잎의 가장 바깥쪽 층을 제거함으로써, 처리를 위해 상추 머릿단을 준비하였다.
사과에, 과일의 상부 부근의 껍질 상에 100 μl의 시험 박테리아를 8-log10 CFU/ml의 농도로 스팟 접종하고, 그 후에, 생물안전 캐비넷 내에서 20분 내지 4시간 동안 건조한 후, 4℃로 최대 24시간 동안 옮겼다. 박테리아를 내재화(internalize)시키기 위해, 1 ml의 현탁액을 줄기 틈에 첨가하고 진공 하에 1분 동안 놓고, 진공으로부터 제거하고 1분 동안 방치하였으며, 그 후에 또 다른 1분 동안 다시 한번 더 진공처리하였다. 전체 과일을 100 ml의 식염수가 든 플라스틱 파우치 내에 놓음으로써, 박테리아를 사과로부터 회수하였다. 과일을 60초 동안 손으로 문지르고, 식염수 내에서 희석 시리즈를 제조하였다. 엘. 모노사이토게네스를 모디파이드 옥스포드 포뮬러(Modified Oxford Formula) 한천(MOx) 상에서 계수하였으며, 이때, 락토바실러스를 MRS 한천 상으로 평판배양하였다. 2개 경우 모두에서, 플레이트를 30℃에서 48 내지 72시간 동안 인큐베이션하고, 그 후에, 전형적인 콜로니를 계수하였다. 2개 경우 모두에서, 더 낮은 검출 한계는 3 로그 cfu/사과이었다.
사과 상에 접종되고 오존으로 처리된 리스테리아 모노사이토게네스 및 락토바실러스의 불활성화
사과에 엘. 모노사이토게네스 또는 락토바실러스를 상기 기재된 바와 같이 접종하였다. 그 후에, 접종된 사과(5개는 리스테리아로 접종되고, 5개는 락토바실러스로 접종됨)를 PVC 바이오버블(biobubble) 내에 놓고, 오존에 6 g/h의 속도로 노출시켰다. 처리의 완료 시, 오존 처리의 생존물을 상기 기재된 바와 같이 회수하고, 대조군과 비례한 로그수 감소를 결정하였다.
실험실 규모의 강제 공기 오존 반응기
반응기는, 용기(0.157" 파형(corrugated) 플라스틱으로 줄이 그어진 3.5' x 3.5' x 3.5'-½" 합판 상자)의 둘레에 대해서는 밀봉되어 있고/거나 닫혀 있고 용기의 상부 및 하부에서는 열려 있는 구멍뚫린 상자 내에 사과가 놓이는(30 cm 깊이) 용기의 기부 또는 상부에 위치한 오존 발생기(NetechTM, 오존 산출량 6 g/h, 유속 10 l/분, 파워 - 120 W, 50/60 Hz)로 구성되었다(도 6). 도 6에서, 하기 범례가 사용된다: 601: 시리즈 940 트랜스미터 Aeroqual; 602: 프로브 - 온도, 오존 농도 및 습도; 603: 오존 가스; 604: 산소 가스; 605: 4 UV 램프(254 nm) 및 배기 송풍기; 606: 가열 램프; 607: 배기; 608: 사과(30 cm 깊이); 609: 오존 발생기; 610: 가습기; 및 611: 송풍기.
오존을, 송풍기를 통해 9.5 m/s의 속도(CFM/CMM 온도-풍속계(Thermo-Anemometer) - Extech™ - 모델 # AN100을 이용하여 측정함 - 공기 유동에 대해서는 20 포인트 평균 및 3% 속도 정확도)에서 사과 더미를 통과하여 위 또는 아래로 견인시켰다. 반응기는 폐쇄형 시스템이었으며, 이때, 습도는 가습기(Honeywell # 3043-5974-0, 1-갤런 용량, 36시간 운행 시간, 저 - 고 설정)를 통해 65% 내지 85% 상대 습도에서 균형을 이루었다(poised). 온도, 습도 및 오존 농도를, Aeroqual에 의해 <±0.008 ppm 0-0.1 ppm, <±10% 0.1-0.5 ppm의 보증된 정확도까지 보정된 Aeroqual 시리즈 940 모니터링 유닛(뉴질랜드 오클랜드 소재)을 사용하여 측정하였다.
공기를 챔버로부터 송풍기를 통해 배출시키고, 4 UV-C 램프(254 nm)에 걸쳐 통과시켜, 처리 후 잔여 오존을 분해시켰다. 사과의 온도를, 더미의 중간부에 위치한 사과 과일 상으로 0.5 또는 1.0 cm에 놓인 온도계 프로브(Fisher Scientific™ Traceable™ - 정확도 ±0.05℃ - 범위 -50℃ 내지 +150℃)를 사용하여 기록하였다. 처리 시간을 20분 동안 설정하였으며, 이 시간 이후에 사과를 제거한 다음, 더미의 상부, 중간부 또는 하부에서의 것들로 세분하였다. 살아 남은 엘. 모노사이토게네스를 상기 기재된 바와 같이 회수하고, MOx 상에서 계수하였으며, 이때, 초기 로딩을 비-처리된 과일을 사용하여 결정하였다.
상기와 같이, 생산물에 접종하고 병원균이 부착될 시간을 허용한 후, 이들 생산물을 챔버에 놓고, 6 g/h의 속도로 오존에 노출시켰다. 매개변수를 언급된 바와 같이 챔버 내에서 조절하였으며, 이때, 오존 농도는 발생된 지 5분째에 30 ppm으로부터 출발하여 20분 후에 80 ppm이하까지 되었다. 습도는 가습기에 의해 일정하게 유지되는 바와 같이 85% 내지 90%로 안정하였으며, 온도는 24.4℃ 내지 26.8℃이었다. 처리의 완료 시, 잔여 오존을 4개의 UV 광(254 nm 파장 - 피크 오존 파괴)에 의해 분해시키고, 송풍기를 이용하여 챔버로부터 제거하였다. 오존 처리의 생존물을 회수하고(상기 기재됨), 대조군과 비례한 로그수 감소를 결정하였다.
사과의 오존 제염(decontamination)의 효능에 미치는 공기 유동의 효과
오존의 투입 포인트가 과정에 영향을 미치는지 결정하기 위해, 가스가 상이한 장소에서 챔버 내로 투입되는 효능 시험을 수행하였다. 하나의 배열에서, 오존 발생기를, 구멍뚫린 용기의 하부 상에, 사과의 30 cm 깊이로 놓았다. 3개의 접종된 사과를 기부, 중간부 또는 상부에 놓았다. 오존을 송풍기(blower)를 통해 사과 베드를 통과하도록 한 다음, 배기 공기를 UV 캠프 상으로 통과시켜, 잔여 오존을 분해시켰다. 또 다른 배열에서, 오존을 사과 상에 놓았으며(챔버의 외면), 이때, 공기 유동을 강제로 하향시켰다. 습도, 온도 및 오존 농도를 상기 기재된 바와 같이 일정한 속도에서 유지시켰다.
다수의 층에서 사과 상의 엘. 모노사이토게네스를 불활성화시키는 오존의 효능
사과에 엘. 모노사이토게네스를 접종하고, 실온(21℃)에서 2시간 동안 부착되도록 놔두었다. 그 후에, 접종된 사과(n=3)를 트레이(하부)의 중심열(B)에 놓고, 비-접종된 사과를 이용한 층을 완성하였다. 접종된 사과(n=3)로 구성된 추가 층을 사과 베드(중간부) 상에 놓고, 다시 비-접종된 과일을 이용하여 층을 완성하였다. 마지막으로, 3개의 접종된 사과를 이중 층 상에 놓고, 비-접종된 사과(상부)로 에워쌌다. 따라서, 트레이는 총 3개의 사과층을 가졌다. 사과를 챔버 내에 놓고, 그 후에, 20분 동안 높은 상대 습도 하에 오존으로 202분 동안 처리하였다.
조건화된 사과의 오존 처리
축합물이 있는 사과 및 없는 사과 상에서 오존의 효능을 결정하기 위해 시험을 수행하였다. 사과에 리스테리아를 접종하되, 1개 세트는 4℃에서 12시간 놓아두고, 나머지 1개 세트는 20℃에서 놓아두었다. 사과를 4℃로부터 제거하고, 그 후에 처리 챔버 및 적용된 오존(6 ppm) 내에서 20분 동안 놓아두었다.
상업적 규모의 강제 공기 오존 발생기 반응기
사과에 7 로그 cfu 락토바실러스 현탁액을 접종하고, 냉각기 내에서 설비까지 수송하였다. 반응기는, 4.0' X 3.5' X 10.0' - 오존을 스테인리스강 챔버 내로 60 g/h(37 ppm)의 속도로 투입한 스테인리스강 유닛의 상부에 놓인 발생기(Medallion Indoor Environmental, 모델 03-20-24 UV 초고산출량 -투엔티(twenty) 24" AT987 오존 램프, 224/240 볼트 AC 50/60HZ 8 amp, 최대 오존 산출량 161.2 g/h, 최대 공기 용량 1200 CFM)로 구성되었다.
통 내의 사과를 사용 전에 냉각기 내에서 유지시키고, 처리 챔버로 직접적으로 옮겨, 과일 표면 상에 축합물이 형성되는 것을 보장하였다. 2개의 사과통(3.9' x 3.3' x 2.5')을 각각의 시험에 사용하였으며, 이들 통은 서로의 상부에 적층되었고, 플라스틱 필름으로 감싸져 있어서, 사과 더미 내에 오존을 함유하였다. 오존 전달 노즐의 뚜껑에 의해 통의 상부 상에서 밀봉부(seal)가 형성되었으며, 이때, 공기 속도는 반응기의 기부에 위치한 배기 송풍기에 의해 조절되었다(도 7). 오존 농도를 오존 배기 포트에 아주 근접한 곳에서 오존 모니터(2B TechTM, 모델 106-L, 범위 0 내지 100 ppm 오존, 정확도 1.5 ppb)를 사용해 측정하였다. 챔버 내의 오존 농도는 50 ppm 내지 100 ppm의 범위이었다. 처리 시간 및 송풍기 속도를 과정의 완료 시, 배출 단계에 따라 전자적으로 설정하였으며, 송풍기는 4개의 25 W 램프(254 nm에서 100시간 및 80℉, 24" 길이 및 15 mm 직경에서 측정됨 - 표준 UV 램프(시리얼 번호 05-1348))를 통해 오존을 견인시켰다.
접종된 사과를 챔버의 상부, 중간부 또는 하부에 배열하였다. 과정의 완료 시, 사과를 제거하고, 살아 있는 락토바실러스를 계수하였다.
박테리아 회수 및 계수
상추
처리 후, 상추 머릿단을 잘게 썰고, 500 ml의 식염수에 현탁시키고, 1분 동안 스터머킹시킨 다음, 희석 시리즈를 식염수 내에서 제조하였다. 그 후에, STEC를 계수하기 위해, 시료를 37℃에서 24시간 동안 인큐베이션된 발색 배양 배지(CHROMagar) 내에서 MacConkey 소르비톨 한천(CT-SMAC) 상으로 도말 평판배양하고, 하였다. 엘. 모노사이토게네스를 35℃에서 24 내지 48시간 동안 인큐베이션된 모디파이드 옥스포드 한천(MOX) 상으로 평판배양하였다.
사과
상추와 동시에 사과로부터 병원균을 회수하는 시험을 가진 후, 리스테리아를 사과 표면으로부터 회수하기 위한 적합한 방법을 결정하기 위해 기준선 연구를 수행하였다. 사과에 100 μl의 리스테리아[8-로그 cfu]를 스팟 접종하고, 그 후에 4시간 동안 부착시켰다. 그 후에, 리스테리아를 3개의 방법들 중 1개의 방법에 의해 회수하여, 각각의 방법의 효율을 평가하였다. 방법들은 하기와 같았다: (1) 전체 사과를 멸균된 플라스틱 파우치 내에 놓고, 100 ml의 식염수 내에 현탁시킨 다음, 손으로 1분 동안 문질렀다. 방법 (2)의 경우, 필러(peeler)를 사용하여, 사과 껍질을 벗기고, 그 후에 이 사과를 50 ml의 식염수에 놓고 1분 동안 격렬히 흔들었다. 마지막으로, 방법 (3)은, 껍질을 랩 탑 블렌더를 사용하여 균질화시키는 점을 제외하고는, (2)에 대해 기재된 바와 동일하였다. 회수 방법과는 상관 없이, 희석 시리즈를 식염수 내에서 제조하고, 그 후에, 35℃에서 24 내지 48시간 동안 인큐베이션된 모디파이드 옥스포드 한천(MOX) 상으로 도말 평판배양하였다. 추정상 양성 콜로니는, 로그 cfu로 기록되는 수이었다.
부착에 미치는 리스테리아 인큐베이션 온도의 효과
리스테리아의 인큐베이션 온도가 이러한 리스테리아를 사과에 부착시키는 데 중요한지 결정하기 위해, 박테리아를 25℃(리스테리아는 편모를 발현하였음) 및 (즉, 편모가 발현되지 않았음) 둘 다에서 배양하였다. 박테리아가 사과에 접착되도록 시간을 준 다음, 상기 기재된 바와 같이 제거하였다(방법 1).
통계학적 분석
각각의 실험을 적어도 3회 반복하였으며, 이때, 3벌 중복 시료를 분석하였다. 평균들 사이의 차이와 더불어 log10 값으로 변환된 박테리아 수는 ANOVA를 Tukey 검정과 조합하여 사용함으로써 수행하였다.
결과
리스테리아 모노사이토게네스에 대한 대리물로서 락토바실러스 프룩티보란스의 적합성
엘. 모노사이토게네스와 비교하여 오존에 대한 락토바실러스의 상대적 내성을, 항균 가스가 투입된 바이오버블(biobubble) 내부에 놓인 접종된 사과를 사용하여 평가하였다. 오존 처리에 의한 락토바실러스 및 엘. 모노사이토게네스의 불활성화 정도는 적용된 시간(오존 농도)에 따라 다른 것으로 확인되었다. 상대적인 측면에서, 동일한 오존 노출을 받는 락토바실러스와 비교하여 엘. 모노사이토게네스의 로그 감소에서 유의한 차이(P>0.05)가 존재하지 않았다(도 8). 따라서, 락토바실러스 균주는 엘. 모노사이토게네스에 대한 적합한 대리물이며, 오존 처리 효능의 평가를 위한 상업적인 시험에 적용될 수 있다.
사과 내에 접종된 리스테리아 모노사이토게네스를 불활성화시키는 오존의 효능에 미치는 공기 유동 방향의 효과
접종된 사과를 실험실 규모의 반응기 내에 놓고, 그 후에, 가스를 용기의 상부 또는 하부에 투입함으로써 오존 처리하였다. 상대 습도를 65% 내지 85%의 상대 습도에서 유지시켰고, 처리 시간을 20분으로 설정하였다(표 1).
리스테리아의 로그수 감소는 더미 내의 사과의 위치, 및 또한, 오존이 베드의 상부 또는 기부에 투입되는지에 대해 독립적인 것으로 확인되었다(표 1). 그 결과는, 오존이 사과 베드를 통해 성공적으로 스며들 수 있고, 이로써 공기 유동 방향과는 상관없이 과일과 균질한 접촉을 할 수 있음을 가리킨다.
표 1: 사과 상으로 접종되고, 그 후에, 도 6에 제시된 바와 같이 상부 또는 하부 반응기에서 처리된 리스테리아의 로그수 감소. 처리를 20분 동안 수행하였으며, 이때, 사과 과일을 처음에 4℃에 저장한 후, 반응기 내로 로딩하였다. 여기서, 시료의 평균 뒤에 표준 오차를 기록한다(시료 크기 n의 제곱근으로 나눈 표준 편차, 여기서, n은 3 이상임).
Figure pct00001
동일한 문자가 후속되는 평균은 통계학적으로 상이하지 않다. 오존과 사과의 접촉이 더미 내의 과일의 장소에 독립적이긴 하더라도, 베드 내에서 과일의 온도 프로파일에 관해서는 차이가 존재하였다. 구체적으로, 유입되는 오존 스트림을 받은 사과는 기부의 사과보다 신속하게 데워졌다(도 14a 및 14b). 0.5 cm 깊이의 사과에서 온도는 1 cm 깊이의 과일과 비교하여 신속하게 증가하였다. 이러한 결과의 유의성은, 온도 차이가 존재하는 한, 사과 표면이 수분(축합물)을 보유할 것이라는 것이다. 더미의 상부에서 사과의 신속한 온도 증가는 기부의 사과와 비교하여 더 높은 수분 제거 속도를 유발할 것이며, 이는 다시, 오존의 효능을 저감시킬 수 있을 것이다. 그러나, 이는, 베드 내의 사과의 위치와는 상관 없이 얻어진, 리스테리아의 유사한 로그수 감소에 따른 경우가 아니었다. 표면 사과는 더 높은 농도의 오존에 노출될 것이며, 이는 표면 수분의 저하를 보상할 것이라는 것이 가능하다.
상업적인 규모의 강제 공기 오존 반응기
상업적인 규모의 반응기를 이전에 기재된 바와 같이, 실험실 시험의 발견들을 기초로 하여 구축하였다. 엔지니어링 관점에서, 오존을 유닛의 상부에 투입하고, 그 후에, 오존을 사과 더미를 통해 아래로 끌어 내리고, 챔버의 하부에서 배기시키는 것이 더 용이하였다. 입증 시험에서, 접종된 사과를 사과 더미 내의 상이한 위치에 놓아, 오존 처리가 사과 상으로 균일하게 적용되는지 결정하였다. 오존 농도를 상기 기재된 바와 같이 오존 모니터에 의해 결정하고, 공기 유동을 풍속계(상기 기재된 바와 같음)를 이용하여 모니터링하였으며, 상기 풍속계는 설정된 시간에 걸쳐 공기 속도와 부피 측정값의 조합을 cfm으로 측정하며, 이때, 1 입방 피트는 대략 28 리터와 동일하다.
도 9는 강제 공기 오존 반응기 내에서 오존 농도에 미치는 배기 공기 속도(입방 피트/분)의 효과를 보여준다. 2개의 사과통을 반응기에 놓고, 상이한 공기 속도를 제공하도록 배기 공기 송풍기의 속도를 설정하였다. 오존을 반응기의 상부에 투입하고, 사과 베드를 통과한 후 측정하였다. 처리를 20분의 기간 동안 수행하였으며, 이때, 오존 농도는 30초마다 둔해졌다.
반응기의 상이한 파트에서의 공기 속도를 상이한 위치에 놓인 공기 유동 계량기를 사용하여 측정하였다. 500 cfm에서 설정된 공기 유동 설정을 사용함으로써, 오존 유입구에서의 유입률(intake)은 0.08 m3/s이었으며, 이는 사과 더미의 하부에서 6.6 x 10-3 m3/s까지 저하되었고, 공기 유출구에서는 0.27 m3/s이었다. 반응기의 상이한 파트에서 공기 속도의 변화는 유입구, 베드 및 유출구의 직경/면적을 반영한다.
공기 배기 포트 주변에서 측정된 오존 농도는 공기 속도에 의존적이었다(도 9). 낮은 배기 공기 속도에서, 오존 농도는 운행된 지 10분째에 안정화되었고, 최고 가스 농도를 달성하였다. 공기 속도가 증가함에 따라, 챔버 내의 오존 수준은 저하되었으며, 항균 가스의 안정한 농도를 달성하는 데 소요되는 시간도 마찬가지였다. 최고 배기 공기 속도(700 cfm)에서, 기록된 오존 농도는 4 ppm이었으며, 이 농도는 더 느린 송풍기 속도가 적용되었을 때와 비교하여 유의하게 더 낮았다.
낮은 송풍기 배기 공기 속도에서, 사과 상으로 접종된 락토바실러스의 로그수 감소는 더미 내의 사과의 위치에 의존적이었다. 구체적으로, 기부의 사과와 비교하여, 더미의 상부에 놓인 사과에서 유의하게 더 높은 로그수 감소가 수득되었다. 그러나, 공기 속도가 500 cfm을 넘어 증가함에 따라, 사과 더미의 하부와 비교하여 상부에서 락토바실러스의 로그수 감소의 측면에서 유의한 차이가 존재하지 않았다. 시험된 최고 송풍기 속도(700 cfm)에서, 락토바실러스의 로그 감소는 더미의 중간부 또는 하부에 위치한 것과 비교하여 사과 더미의 상부에서 유의하게 더 낮았다. 따라서, 바람직한 배기 공기 속도는 500 내지 600 cfm 범위 내에 있다. 공기 배기 속도의 효과는, 오존 농도와, 사과 더미 주변의 공기의 역학의 조합으로 인한 것인 것 같다. 낮은 배기 송풍기 속도에서, 오존은 주로, 베드의 상부에 축적되고, 그 후에, 베드를 통해 서서히 견인될 것이다. 송풍기 속도가 증가함에 따라, 발생기를 통해 견인되는 공기가 오존의 농도를 희석시키지만, 베드를 통한 유동은 보다 균질하다. 최고 송풍기 속도(700 cfm)에서, 오존 유닛을 통해 견인되는 공기는, 사과 더미의 주력체(main body)에 축적될 수 있더라도 살생물 활성을 감소시키는 농도 포인트까지 높은 희석을 유발한다. 이러한 사실과는 상관 없이, 바람직한 공기 배기 속도는 500 내지 600 cfm이다(도 10).
도 10은 상이한 공기 배기 속도 하에 작동하는 강제 공기 오존 반응기 내에서 상부, 중간부 또는 하부에 놓인 사과 상에서 락토바실러스의 로그수 감소를 보여준다.
사과 더미의 상부 높이에 놓인 5개, 중간부 5개, 및 하부 통 하에 5개의 과일의 줄기 말단 주변으로, 사과에 락토바실러스를 스팟 접종하였다. 오존을 상부에 투입하고, 배기 송풍기에 의해 상이한 속도에서 사과 더미(2통)를 통해 견인시켰다. 20분 동안 처리한 후, 사과를 제거하고, 락토바실러스를 회수하였다.
시험을, 500 cfm의 배기 공기 속도를 사용하여 수행하여, 사과 상에 접종된 락토바실러스의 오존-매개 불활성화의 효능에 미치는 처리 시간의 효과를 평가하였다(도 16). 6분 또는 10분의 처리 시간은, 공기를 오존 없이 사과 더미를 통해 견인시킨 대조군(0.19±0.29 로그 cfu 감소)과 비교하여 유의하게 상이하지 않은 것으로 확인되었다. 그러나, 20분이 넘는 처리 시간은, 더 낮은 시간과 비교하여 유의하게 더 큰 로그 감소를 지지하였다. 처리 시간을 40분까지 증가시키는 것은, 기록된 로그수 감소를 유의하게 증가시키지 않았다.
250 및 500 cfm의 배기 공기 속도를 사용하여 시험을 수행하여, 사과 상에 접종된 락토바실러스의 오존-매개 불활성화의 효능에 미치는 처리 시간의 효과를 평가하였다. 250 cfm에서 수행된 시험의 경우, 6분 또는 10분의 처리 시간은, 공기를 오존 없이 사과 더미를 통해 견인시킨 대조군(0.19±0.29 로그 cfu 감소)과 비교하여 유의하게 상이하지 않은 것으로 확인되었다. 그러나, 20분이 넘는 처리 시간은, 더 낮은 시간과 비교하여 유의하게 더 큰 로그 감소를 지지하였다. 처리 시간을 40분까지 증가시키는 것은, 기록된 로그수 감소를 유의하게 증가시키지 않았다.
유사한 방식으로, 더 높은 송풍기 배기 속도(500 cfm)를 사용하여 수행된 시험은 5분 또는 10분째에 락토바실러스 수의 유의한 변화를 초래하지 않았다. 그러나, 그 후에, 락토바실러스의 로그 감소는 시간에 따라 증가하는 것으로 확인되었다. 적용된 최장 처리(40분)는 락토바실러스 수에서 4.42 로그 cfu 감소를 초래하였다.
이론으로 결부시키고자 하는 것은 아니지만, 본 발명자들은, 처리의 효능이, 예정된 배기 공기 속도와 관련이 있을 뿐만 아니라, 생산물/용기 베드를 통한 차압, 뿐만 아니라 표면에서의 난류와도 연관이 있다고 믿는다.
고찰/결론 :
챔버 내에서 약 14 내지 20 ppm 오존이라는 상대적으로 꾸준한 농도가 달성되도록, 오존 투입 속도를 구축한다. 데이터를 통합하면, 이러한 오존 농도에서 사과를 제염시키는 데 적합한 가공 조건은 10 내지 40분, 바람직하게는 15 내지 25분, 가장 바람직하게는 약 20분의 처리 시간; 및 500 내지 600 cfm의 송풍기 배기 속도일 것이다. 이러한 조건은, 사과 더미 전체를 통틀어서 리스테리아 대리물의 평균 4.42±0.30 로그 cfu 감소를 지지하면서도, 층 내에서 오존의 균질한 분포를 초래할 것이다.
실험 2: 강제 공기 오존 반응기를 사용한 재활용 플라스틱 상자(RPC)의 제염
재료 및 방법
슈도모나스 플루오레센스(Pesudomonas fluorescens)를 TBS 내에서 30℃에서 24시간 동안 배양하고, 세포를 원심분리에 의해 수합하고, 그 후에 식염수 내에서 OD600 = 0.2까지 재현탁시켰다. 사용되지 않은 RPC 상의 내부 기부 및 측면 상에 면적(2 내지 3 cm2)을 표시하고, 이 영역 상으로 0.1 ml의 슈도모나스 현탁액을 침착시켰다. RPC를 23℃에서 유지시키고, 접종된 영역에 10 ml 부피의 TSB(1개의 표시된 면적 당)를 총 5일 동안 분무하여, 생물막 형성을 지지하였다. 또한, 신선하게 침착된 세포의 불활성화를 비교하기 위해, 오존 처리 이전 4시간째에 슈도모나스를 접종하였다.
강제 공기 오존 처리
우선, 1개의 열린 상자 및 1개의 접힌(collapsed)를 사과통 상에 놓음으로써, 2개의 시험을 수행하였다. 통을 오존 반응기 내에 놓고, 40분 동안 처리하였다. 제2 시험에서, RPC를, 과일 및 채소 패커(packer)에 전달될 방식으로 배열된 더미 내에서 상이한 장소에 놓았다. 접힌 RPC의 더미를 오존 반응기에 놓고, 30분 동안 처리하였다.
접종된 RPC 외에도, 스펀지 시료를 내부로부터 취함으로써, 비-접종된 상자 시료를 준비하였다. 무작위로 선택된 RPC의 시료를, 오존 처리 이전에, 및 처리 후 10개의 상이한 세트를 준비하였다.
미생물학적 분석
스펀지를 사용하여, 상자의 기부 및 측벽 상의 접종된 영역으로부터 슈도모나스를 회수하였다. 오존 처리를 받지 않은 별도의 상자 세트를 사용하여, 초기 수준을 결정하였다. 스펀지를 30 ml의 식염수에 현탁시키고, 스터머킹(stomaching)에 의해 60초 동안 균질화하였다. 균질물을 사용하여, 희석 시리즈를 제조하고, 이 시리즈를 후속적으로, 30℃에서 48시간 동안 인큐베이션된 슈도모나스 한천 상에 평판배양하였다. 콜로니가 회수된 경우, 균질물을 동일한 부피의 TBS에 첨가하고, 30℃에서 24시간 동안 인큐베이션하였다. 농화된 배양물을 슈도모나스 한천 상으로 획선 도말하고, 30℃에서 24시간 동안 인큐베이션한 후, 전형적인 콜로니에 대해 조사하였다.
비-접종된 RPC로부터의 스펀지 시료를 30 ml의 식염수에 현탁시키고, 스터머킹에 의해 균질화시켰다. 희석 시리즈를 제조하고, 34℃에서 인큐베이션된 TSA 상에 평판배양하여 총 호기성 수를 결정하고, 25℃에서 5일 동안 인큐베이션된 감자 덱스트로스 한천 상에 평판배양하여 효모 및 곰팡이 수를 결정하였다.
결과
접종된 RPC
Figure pct00002
Figure pct00003
비-접종된 RPC
도 15를 참조한다.
결론
강제 공기 오존 반응기 처리는 생물막 내에서 및 RPC의 표면 상에서 슈도모나스를 농화에 의해서 검출 가능할 정도로만 충분히 낮은 수준까지 저감시킬 수 있다. 일반적으로, 오존 처리의 제염 효능은, 양성 시료의 더 높은 빈도수가 더미의 중간부 및 하부에 위치한 상자에서 검출되었더라도, 이러한 더미 내의 RPC의 위치에 독립적이었다. 오존 처리는 내인성 미생물 수준을, 총 호기성 수 및 효모 및 곰팡이의 측면에서 허용 가능한 수준보다 낮은 수준까지 저감시켰다.

Claims (27)

  1. 표면 및 하위-표면 미생물 존재에 취약한 식료품 또는 식품용기 상에서 박테리아를 불활성화시키고/거나 미생물 수를 저감시키는 방법으로서, 상기 방법은
    a) 복수의 상기 식료품 또는 용기를, i) 오존 가스를 발생시키기 위한 오존 발생기, 및 ii) 오존 가스를 밀봉 챔버를 통해 수직으로 강제 이동시키기 위한 배출 송풍기에 작동 가능하게 연결된 밀봉 챔버 내에 제공하는 단계;
    b) 예정된 습도에 도달하도록 밀봉 챔버 내의 습도를 조정함으로써 식료품 또는 용기의 표면 상에 축합물을 생성하는 단계;
    c) 오존 발생기 및 배출 송풍기를 작동시켜, 오존 발생기에 의해 발생된 오존 가스를 예정된 체류 시간 동안 밀봉 챔버에 통과시키기 위해, 예정된 배기 공기 속도를 발생시키는 단계; 및
    d) 오존 가스를 밀봉 챔버로부터 배출하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 박테리아가 리스테리아(Listeria)인, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 박테리아가 살모넬라 또는 대장균인, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 식료품이 과일 또는 채소인, 방법.
  5. 제4항에 있어서, 식료품이 사과, 멜론, 상추, 버섯, 주키니(zucchini), 오이 또는 벌집인, 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 식료품이 씨앗, 향신료, 차, 곡물, 건과일 또는 견과류인, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 예정된 습도가 약 70% 내지 100%, 또는 약 65% 내지 85%, 바람직하게는 약 80% 내지 90%, 또는 약 85%인, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 체류 시간이 10분 초과인, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 체류 시간이 약 20분 내지 약 40분인, 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 예정된 배기 공기 속도가 약 10 내지 1500 cfm인, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 예정된 배기 공기 속도가 약 250 내지 700 cfm, 바람직하게는 약 300 내지 600 cfm, 또는 약 500 cfm인, 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 밀봉 챔버 내의 오존 농도가 단계 c)에서 99% 내지 99.999%의 박테리아를 사멸시키기에 충분한 시간 동안 약 4 내지 20 ppm에서 유지되는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 밀봉 챔버 내의 오존 농도가 단계 c)에서 99% 내지 99.999%의 박테리아를 사멸시키기에 충분한 시간 동안 약 14 내지 20 ppm, 또는 4 내지 6 ppm에서 유지되는, 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 밀봉 챔버가 1 내지 3000 lbs, 바람직하게는 10 내지 3000 lbs의 식료품을 수용하기 위한 용량을 갖는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 밀봉 챔버가 약 1600 내지 3000 lbs의 식료품을 수용하기 위한 용량을 갖는, 방법.
  16. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 밀봉 챔버가 적어도 1 lbs, 적어도 10 lbs, 적어도 100 lbs 또는 적어도 200 lbs의 식료품을 수용하기 위한 용량을 갖는, 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법이, 오존-함유 액체를 식료품 또는 용기와 접촉시키는 단계를 배제하는, 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 오존이 약 1 내지 60 g/h, 바람직하게는 약 6 내지 60 g/h의 속도로 밀봉 챔버 내에 투입되는, 방법.
  19. 제1항에 있어서,
    (i) 예정된 습도가 약 70% 내지 100%이며,
    (ii) 체류 시간이 10분 초과이며,
    (iii) 예정된 배기 공기 속도가 약 10 내지 1500 cfm이고,
    (iv) 밀봉 챔버 내의 오존 농도가 단계 c)에서 약 4 내지 20 ppm에서 유지되는, 방법.
  20. 표면 및 하위-표면 미생물 존재에 취약한 식료품 또는 식품용기 상에서 박테리아를 불활성화시키고/거나 미생물 수를 저감시키는 장비로서, 상기 장비는
    i) 오존 가스를 발생시키기 위한 오존 발생기, 및
    ii) 오존 가스를 밀봉 챔버를 통해 수직으로 강제 이동시키기 위한 배출 송풍기에 작동 가능하게 연결된 밀봉 챔버를 포함하는, 장비.
  21. 제20항에 있어서, 상기 장비가 오존 센서를 추가로 포함하는, 장비.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 장비가 건조기 어셈블리를 추가로 포함하며, 상기 건조기 어셈블리가 후드 및 건조기 배기 송풍기를 포함하는, 장비.
  23. 제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 밀봉 챔버가 1 내지 3000 lbs, 바람직하게는 10 내지 3000 lbs의 식료품을 수용하기 위한 용량을 갖는, 장비.
  24. 제23항에 있어서, 밀봉 챔버가 약 1600 내지 3000 lbs의 식료품을 수용하기 위한 용량을 갖는, 장비.
  25. 제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 밀봉 챔버가 적어도 1 lbs, 적어도 10 lbs, 적어도 100 lbs 또는 적어도 200 lbs의 식료품을 수용하기 위한 용량을 갖는, 장비.
  26. 용기 내에서 효모, 곰팡이 및/또는 흰곰팡이의 수준을 저감시키는 방법으로서, 상기 방법은
    a) 하나 이상의 상기 용기를, i) 오존 가스를 발생시키기 위한 오존 발생기, 및 ii) 오존 가스를 밀봉 챔버를 통해 수직으로 강제 이동시키기 위한 배출 송풍기에 작동 가능하게 연결된 밀봉 챔버 내에 제공하는 단계;
    b) 예정된 습도에 도달하도록 밀봉 챔버 내의 습도를 조정함으로써 하나 이상의 용기의 표면 상에 축합물을 생성하는 단계;
    c) 오존 발생기 및 배출 송풍기를 작동시켜, 오존 발생기에 의해 발생된 오존 가스를 예정된 체류 시간 동안 밀봉 챔버에 통과시키기 위해, 예정된 배기 공기 속도를 발생시키는 단계; 및
    d) 오존 가스를 밀봉 챔버로부터 배출하는 단계를 포함하는, 방법.
  27. 제26항에 있어서, 용기가 재활용 플라스틱 용기(RPC)인, 방법.
KR1020197003953A 2016-07-15 2017-07-06 미생물 저감화를 위한 강제 공기 오존 반응기 KR20190029645A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662362779P 2016-07-15 2016-07-15
US62/362,779 2016-07-15
US201662406199P 2016-10-10 2016-10-10
US62/406,199 2016-10-10
PCT/CA2017/050821 WO2018010014A1 (en) 2016-07-15 2017-07-06 Forced air ozone reactor for microbial reduction

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190029645A true KR20190029645A (ko) 2019-03-20

Family

ID=60951609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197003953A KR20190029645A (ko) 2016-07-15 2017-07-06 미생물 저감화를 위한 강제 공기 오존 반응기

Country Status (13)

Country Link
US (1) US20180125084A1 (ko)
EP (1) EP3484306A4 (ko)
JP (1) JP2019522998A (ko)
KR (1) KR20190029645A (ko)
CN (1) CN109952033A (ko)
AU (1) AU2017294807A1 (ko)
BR (1) BR112019000601A2 (ko)
CA (1) CA3029350A1 (ko)
CL (1) CL2019000106A1 (ko)
IL (1) IL264162A (ko)
MX (1) MX2019000545A (ko)
PE (1) PE20190763A1 (ko)
WO (1) WO2018010014A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021113384A1 (en) * 2019-12-02 2021-06-10 Preservation Tech LLC Systems and methods for disinfecting meat products
US11233325B2 (en) 2020-02-07 2022-01-25 Panasonic Avionics Corporation Antenna assembly

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000004782A (ja) * 1998-06-22 2000-01-11 Yanmar Agricult Equip Co Ltd 食材料の殺菌方法及び殺菌装置
US6066348A (en) * 1998-09-23 2000-05-23 American Air Liquide Inc. Method of disinfecting a foodstuff using gaseous ozone
JP4144122B2 (ja) * 1999-07-06 2008-09-03 株式会社Ｉｈｉ 連結処理型滅菌バッグとその滅菌方法
US6589480B1 (en) * 2000-04-27 2003-07-08 L'air Liquide - Societe Anonyme A'directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for sanitizing a food processing environment
JP2003102268A (ja) * 2001-09-26 2003-04-08 Kasahara Industries Co Ltd オゾンガスによるきのこ栽培室内の殺菌方法
US20080159910A1 (en) * 2006-12-29 2008-07-03 Dick Paul H Shipping container ozonation system
US20080220133A1 (en) * 2007-03-05 2008-09-11 Gary Bruce Carman Food sanitation system
CN201643020U (zh) * 2010-03-16 2010-11-24 虞国平 一种消毒装置
TR201201992A2 (tr) * 2012-02-22 2012-09-21 İlhan Kadi̇r Yaş sebze ve meyvelere nem ozon ve çeşitli kimyasalların birlikte uygulanması.
US20130251864A1 (en) * 2012-03-20 2013-09-26 The Ohio State University Research Foundation Method for Treating Shell Eggs with Gas
CN105056266B (zh) * 2015-08-27 2019-06-07 江苏爱雅康舟电器科技有限公司 多功能消毒杀菌装置及其使用方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3484306A4 (en) 2020-01-08
JP2019522998A (ja) 2019-08-22
IL264162A (en) 2019-02-28
CL2019000106A1 (es) 2019-08-02
US20180125084A1 (en) 2018-05-10
PE20190763A1 (es) 2019-06-05
BR112019000601A2 (pt) 2019-04-30
WO2018010014A1 (en) 2018-01-18
MX2019000545A (es) 2020-07-24
CN109952033A (zh) 2019-06-28
CA3029350A1 (en) 2018-01-18
AU2017294807A1 (en) 2019-01-31
EP3484306A1 (en) 2019-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8920717B2 (en) Method for reducing microorganisms on produce using chlorine dioxide gas
Choi et al. Sequential application of plasma-activated water and mild heating improves microbiological quality of ready-to-use shredded salted kimchi cabbage (Brassica pekinensis L.)
Luo et al. Inactivation kinetics of Listeria monocytogenes and Salmonella enterica serovar Typhimurium on fresh-cut bell pepper treated with slightly acidic electrolyzed water combined with ultrasound and mild heat
Ban et al. Effectiveness of superheated steam for inactivation of Escherichia coli O157: H7, Salmonella Typhimurium, Salmonella Enteritidis phage type 30, and Listeria monocytogenes on almonds and pistachios
Back et al. Effect of hydrogen peroxide vapor treatment for inactivating Salmonella Typhimurium, Escherichia coli O157: H7 and Listeria monocytogenes on organic fresh lettuce
Ukuku et al. Nisin-based antimircobial combination with cold plasma treatment inactivate Listeria monocytogenes on Granny Smith apples
Vurma et al. Inactivation of Escherichia coli O157: H7 and natural microbiota on spinach leaves using gaseous ozone during vacuum cooling and simulated transportation
Wang et al. Quality deterioration of grape tomato fruit during storage after treatments with gaseous ozone at conditions that significantly reduced populations of Salmonella on stem scar and smooth surface
Mahmoud Effects of X-ray treatments on pathogenic bacteria, inherent microflora, color, and firmness on whole cantaloupe
Lee et al. Inactivation of Salmonella Typhimurium on red chili peppers by treatment with gaseous chlorine dioxide followed by drying
Tuffi et al. Effects of exposure to gaseous ozone and negative air ions on control of epiphytic flora and the development of Botrytis cinerea and Penicillium expansum during cold storage of strawberries and tomatoes.
Ban et al. Inactivation of Escherichia coli O157: H7, Salmonella typhimurium, and Listeria monocytogenes on cherry tomatoes and oranges by superheated steam
WO2006097634A1 (fr) Procede systemique d&#39;hygiene rapprochee et dispositif avec cellule d&#39;aseptisation a basse temperature notamment pour denrees alimentaires
KR20190029645A (ko) 미생물 저감화를 위한 강제 공기 오존 반응기
US11178890B2 (en) Advanced oxidative process for microbial reduction
Lee et al. In-package cold plasma treatment for microbial inactivation in plastic-pouch packaged steamed rice cakes
Hutla et al. Ozone treatment of stored potato tubers
Pourbagher et al. Effect of plasma‐activated water generated by surface DBD on inactivation of pathogens Pseudomonas tolaasii and Lecanicillium fungicola and enhancement of storage quality of button mushroom
Pandiselvam et al. Ozone processing of foods: methods and procedures related to process parameters
Arevalo Camargo Gaseous Ozone Distribution Within a Forced Air Ozone Reactor for Bulk Produce Decontamination
El-Sheshtawi et al. GASEOUS OZONE FOR CONTROLLING POSTHARVEST FUNGAL DECAY OF TOMATO UNDER MARINE SHIPPING CONDITIONS.
White Using ozone to control fungi in high moisture corn
Fan et al. Effect of negative air ions on Escherichia coli ATCC 25922 inoculated onto mung bean seed and apple fruit
Ercan et al. Chlorine and ozone applications used for fruit and vegetable disinfection in tourism accommodation facilities
Tirawat et al. Decrease in the number of microbial cells on chinese cabbage by rapid hygrothermal pasteurization using saturated water vapor.