NO168622B - PROCEDURE AND APPARATUS FOR ASEPTIC PACKAGING OF FOODS - Google Patents
PROCEDURE AND APPARATUS FOR ASEPTIC PACKAGING OF FOODS Download PDFInfo
- Publication number
- NO168622B NO168622B NO883056A NO883056A NO168622B NO 168622 B NO168622 B NO 168622B NO 883056 A NO883056 A NO 883056A NO 883056 A NO883056 A NO 883056A NO 168622 B NO168622 B NO 168622B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- light
- food
- contact surface
- sterilized
- packaging material
- Prior art date
Links
- 235000013305 food Nutrition 0.000 title claims description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 43
- 238000009455 aseptic packaging Methods 0.000 title claims description 29
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 claims description 44
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 33
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 28
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 23
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 claims description 21
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims description 16
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 15
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 6
- 235000021485 packed food Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 31
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 27
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 19
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 14
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 12
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 12
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 12
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 10
- 241001417501 Lobotidae Species 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 9
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 8
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 8
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 7
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 6
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 241000228245 Aspergillus niger Species 0.000 description 5
- 244000063299 Bacillus subtilis Species 0.000 description 5
- 235000014469 Bacillus subtilis Nutrition 0.000 description 5
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 5
- 230000001332 colony forming effect Effects 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 5
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 description 5
- 239000006150 trypticase soy agar Substances 0.000 description 5
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 4
- 230000000721 bacterilogical effect Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 4
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 4
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 4
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 3
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 description 3
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 3
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 3
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000012611 container material Substances 0.000 description 3
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000001965 potato dextrose agar Substances 0.000 description 3
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 3
- AZJPTIGZZTZIDR-UHFFFAOYSA-L rose bengal Chemical compound [K+].[K+].[O-]C(=O)C1=C(Cl)C(Cl)=C(Cl)C(Cl)=C1C1=C2C=C(I)C(=O)C(I)=C2OC2=C(I)C([O-])=C(I)C=C21 AZJPTIGZZTZIDR-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000001974 tryptic soy broth Substances 0.000 description 3
- 108010050327 trypticase-soy broth Proteins 0.000 description 3
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000015173 baked goods and baking mixes Nutrition 0.000 description 2
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 235000013861 fat-free Nutrition 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 235000013332 fish product Nutrition 0.000 description 2
- 239000005003 food packaging material Substances 0.000 description 2
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 2
- 230000007773 growth pattern Effects 0.000 description 2
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 2
- 230000001665 lethal effect Effects 0.000 description 2
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000012785 packaging film Substances 0.000 description 2
- 229920006280 packaging film Polymers 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 229930187593 rose bengal Natural products 0.000 description 2
- 229940081623 rose bengal Drugs 0.000 description 2
- STRXNPAVPKGJQR-UHFFFAOYSA-N rose bengal A Natural products O1C(=O)C(C(=CC=C2Cl)Cl)=C2C21C1=CC(I)=C(O)C(I)=C1OC1=C(I)C(O)=C(I)C=C21 STRXNPAVPKGJQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DJIKQWNNMSCYPY-UHFFFAOYSA-M sodium;3,9-diethyltridecan-6-yl sulfate Chemical compound [Na+].CCCCC(CC)CCC(OS([O-])(=O)=O)CCC(CC)CC DJIKQWNNMSCYPY-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- 241000228212 Aspergillus Species 0.000 description 1
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 description 1
- 241000193755 Bacillus cereus Species 0.000 description 1
- 235000005979 Citrus limon Nutrition 0.000 description 1
- 244000131522 Citrus pyriformis Species 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- UPYKUZBSLRQECL-UKMVMLAPSA-N Lycopene Natural products CC(=C/C=C/C=C(C)/C=C/C=C(C)/C=C/C1C(=C)CCCC1(C)C)C=CC=C(/C)C=CC2C(=C)CCCC2(C)C UPYKUZBSLRQECL-UKMVMLAPSA-N 0.000 description 1
- 229930182559 Natural dye Natural products 0.000 description 1
- 235000014441 Prunus serotina Nutrition 0.000 description 1
- 241001412173 Rubus canescens Species 0.000 description 1
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 description 1
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 description 1
- 241000191940 Staphylococcus Species 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004904 UV filter Substances 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 235000008429 bread Nutrition 0.000 description 1
- IKZZIQXKLWDPCD-UHFFFAOYSA-N but-1-en-2-ol Chemical compound CCC(O)=C IKZZIQXKLWDPCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001746 carotenes Chemical class 0.000 description 1
- 235000005473 carotenes Nutrition 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 description 1
- 235000011932 dessert puddings Nutrition 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000008121 dextrose Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 235000021186 dishes Nutrition 0.000 description 1
- RAGZEDHHTPQLAI-UHFFFAOYSA-L disodium;2',4',5',7'-tetraiodo-3-oxospiro[2-benzofuran-1,9'-xanthene]-3',6'-diolate Chemical compound [Na+].[Na+].O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC(I)=C([O-])C(I)=C1OC1=C(I)C([O-])=C(I)C=C21 RAGZEDHHTPQLAI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 1
- 235000019634 flavors Nutrition 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 235000015203 fruit juice Nutrition 0.000 description 1
- 238000004362 fungal culture Methods 0.000 description 1
- 230000002070 germicidal effect Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 1
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 238000009629 microbiological culture Methods 0.000 description 1
- 239000000978 natural dye Substances 0.000 description 1
- 239000000974 natural food coloring agent Substances 0.000 description 1
- 238000002663 nebulization Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000258 photobiological effect Effects 0.000 description 1
- 230000000886 photobiology Effects 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- VDNLFJGJEQUWRB-UHFFFAOYSA-N rose bengal free acid Chemical compound OC(=O)C1=C(Cl)C(Cl)=C(Cl)C(Cl)=C1C1=C2C=C(I)C(=O)C(I)=C2OC2=C(I)C(O)=C(I)C=C21 VDNLFJGJEQUWRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960003138 rose bengal sodium Drugs 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- RPACBEVZENYWOL-XFULWGLBSA-M sodium;(2r)-2-[6-(4-chlorophenoxy)hexyl]oxirane-2-carboxylate Chemical compound [Na+].C=1C=C(Cl)C=CC=1OCCCCCC[C@]1(C(=O)[O-])CO1 RPACBEVZENYWOL-XFULWGLBSA-M 0.000 description 1
- 235000021055 solid food Nutrition 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 1
- 238000002211 ultraviolet spectrum Methods 0.000 description 1
- NCYCYZXNIZJOKI-UHFFFAOYSA-N vitamin A aldehyde Natural products O=CC=C(C)C=CC=C(C)C=CC1=C(C)CCCC1(C)C NCYCYZXNIZJOKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Supplying Of Containers To The Packaging Station (AREA)
- Auxiliary Devices For And Details Of Packaging Control (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse angår fremgangsmåte og apparat for aseptisk emballering av matvarer ved deaktivering av organismer, mikrober eller viruser ved bruk av intenst inkoherent pulset lys. The present invention relates to a method and apparatus for aseptic packaging of foodstuffs by deactivating organisms, microbes or viruses using intense incoherent pulsed light.
Betraktelige tekniske anstrengelser har vært rettet på å forlenge lagringstiden for matvarer og andre mikrobiologisk labile produkter samt på å bevare disse produkter mot mikrobiologisk nedbrytning. Sådanne anstrengelser har omfattet både behandling av produktene og utvikling av emballasjetek-nikker for bevaring. Considerable technical efforts have been directed at extending the storage time of foodstuffs and other microbiologically labile products as well as at preserving these products against microbiological degradation. Such efforts have included both the treatment of the products and the development of packaging techniques for preservation.
Det foreligger spesielle behov med hensyn til fremgangsmåter og apparater for å sterilisere eller nedsette den mikrobiologiske belastning på overflater av eller inne i matvarer eller andre produkter, og som kan utnyttes for å redusere eller eliminere behovet for kjemiske konserveringsmidler. Bakerprodukter slik som brød kan f.eks. ta opp mikroorganismer, slik som mugg-sporer, fra luften etter at de er baket, men før de er nedkjølt tilstrekkelig for å pakkes. Enhver vesentlig gjenoppvarming av bakeriproduktene ville i høy grad tørke ut produktene, og nye fremgangsmåter for overflatestérilisering av sådanne matvarer og deres emballasje ville være ønskelig. På lignende måte tåler slike matvarer som fersk fisk bare en forholdsvis begrenset lagringstid før de utsettes for å spoleres av mikrober, hvilket begrenser fordelingen og markedsføringen av ferske fiskeprodukter. Fremgangsmåter og apparater som er egnet for å forlenge lagringstiden for lett fordervelige matvarer, slik som fersk fisk, ville ha en meget gunstig virkning på tilgjengeligheten av ferske fiskeprodukter for forbrukerne. There are special needs with regard to methods and devices for sterilizing or reducing the microbiological load on surfaces of or inside foodstuffs or other products, and which can be used to reduce or eliminate the need for chemical preservatives. Bakery products such as bread can e.g. pick up micro-organisms, such as mold spores, from the air after they are baked but before they are cooled sufficiently to be packaged. Any significant reheating of the bakery products would greatly dry out the products, and new methods of surface sterilization of such foods and their packaging would be desirable. In a similar way, such foodstuffs as fresh fish can only withstand a relatively limited storage time before being exposed to spoilage by microbes, which limits the distribution and marketing of fresh fish products. Methods and apparatus suitable for extending the shelf life of perishable foodstuffs such as fresh fish would have a very beneficial effect on the availability of fresh fish products to consumers.
Mange produkter, slik som f.eks. visse fruktsafter, behandles nå med varme for å frembringe den ønskede reduksjon i biologisk aktivitet, under forhold som forårsaker en nedsatt smak og fyldighet for de behandlede matvarer. Fremgangsmåter og apparater for å nedsette eller eliminere, biologisk aktivitet uten sådan skadelig oppvarming ville være ønskelig for å frembringe bedre smak og smaksfylde, hvilket ville øke forbrukernes interesse for produktet og således markedet for således behandlede produkter. Many products, such as e.g. certain fruit juices, are now treated with heat to produce the desired reduction in biological activity, under conditions which cause a reduced taste and body for the treated foods. Methods and apparatus for reducing or eliminating biological activity without such harmful heating would be desirable to produce better taste and fullness of flavor, which would increase consumer interest in the product and thus the market for products thus treated.
Betraktelige forsknings- og utviklingsanstrengelser er ^ den siste tid vært rettet på aseptisk emballasjeteknologi for emballering av steriliserte matvarer (innbefattet matvarer med høy og lav syreandel) i sterile emballasjematerialer, for derved å frembringe konserverte matvarer med forlenget lag-ringsliv. Sådanne fremgangsmåter og apparater kan imidlertid ha forskjellige ulemper, slik som betraktelig bruk av kjemiske desinfeksjonsmidler som kan etterlate rester av kjemiske forbindelser på emballasjematerialet eller matvarene. Nye fremgangsmåter og apparater for å sterilisere emballasjematerialer for matvarer og for aseptisk emballasje ville være ønskelig. Considerable research and development efforts have recently been directed at aseptic packaging technology for packaging sterilized foodstuffs (including foodstuffs with a high and low acid content) in sterile packaging materials, thereby producing preserved foodstuffs with an extended shelf life. However, such methods and devices can have various disadvantages, such as the considerable use of chemical disinfectants which can leave residues of chemical compounds on the packaging material or the foodstuffs. New methods and apparatus for sterilizing food packaging materials and for aseptic packaging would be desirable.
De fotobiologiske virkninger av lys, innbefattet synlig'lys (380-780 nm) , nærultrafiolett lys (300-380 nm) og fjern-ultrafiolett lys (190-300 nm) har vært studert i mange år, slik som f.eks. rapportert i Jagger, J. , "Introduction to Research in Ultraviolet Photobiology", Prentice Hall, Inc., 1967, og det er gjort forsøk på å utnytte lys for å sterilisere matvarer eller beholdere for sådanne varer. US-PS 2.072.417 beskriver bestrålning av visse substanser, f.eks. melk, med aktive stråler, slik som f.eks. UV-stråler. The photobiological effects of light, including visible light (380-780 nm), near-ultraviolet light (300-380 nm) and far-ultraviolet light (190-300 nm) have been studied for many years, such as e.g. reported in Jagger, J., "Introduction to Research in Ultraviolet Photobiology", Prentice Hall, Inc., 1967, and attempts have been made to utilize light to sterilize food items or containers for such items. US-PS 2,072,417 describes irradiation of certain substances, e.g. milk, with active rays, such as e.g. UV rays.
US-PS 3.817.703 beskriver sterilisering av materialer som slipper igjennom lys ved anvendelse av pulset laserlys. US-PS 3.941.670 beskriver en fremgangsmåte for å sterilisere visse materialer, innbefattet matvarer, ved å utsette vedkommende material for laserbestrålning for derved å passifisere mikroorganismer. Disse fremgangsmåter har imidlertid forskjellige ulemper, slik som begrenset produksjonskapasitet, begrenset effektivitet, uheldige virkninger på matvarene, lite effektiv energiomforming (elektrisk til lys) samt også økonomiske ulemper. US-PS 3,817,703 describes the sterilization of light-transmitting materials using pulsed laser light. US-PS 3,941,670 describes a method for sterilizing certain materials, including foodstuffs, by exposing the relevant material to laser radiation to thereby passivate microorganisms. However, these methods have various disadvantages, such as limited production capacity, limited efficiency, adverse effects on the food, inefficient energy conversion (electricity to light) and also economic disadvantages.
Det er derfor et formål for foreliggende oppfinnelse å utvikle en fremgangsmåte og et apparat for å redusere biologisk belastning på matvarer, ved forbedret aseptisk emballering av matvarene. It is therefore an aim of the present invention to develop a method and an apparatus for reducing biological load on foodstuffs, by improved aseptic packaging of the foodstuffs.
Oppfinnelsen gjelder således en fremgangsmåte for aseptisk emballering av matvarer og som omfatter prosesstrinn som går ut på å frembringe et aseptisk emballasjematerial med en lysbestrålt rnatvarekontaktflate beregnet på å utgjøre i det minste en del av innsiden av en avtettet matvarebeholder. The invention thus relates to a method for aseptic packaging of foodstuffs and which comprises process steps which involve producing an aseptic packaging material with a light-irradiated food contact surface intended to form at least part of the inside of a sealed food container.
På denne bakgrunn av prinsipielt kjent teknikk, f.eks. fra US-PS 4.175.140 og 4.464.336, har så fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at nevnte matvarekontaktflate eksponeres for en eller flere polykromatiske og inkoherente lyspulser med høy intensitet og som hver har en varighet i området fra 0,001 til 100 millisekunder, idet minst 70 % av pulsenes elektromagnetiske energi bringes til å ligge i bølgelengdeområdet mellom 170 og 2600 nanometer og det frembringes en energitetthet på nevnte matvarekontaktflate i området fra 0,01 til 50 joule pr. cm<2> for derved å opprette en sterilisert matvarekontaktflate, hvorpå en sterilisert matvare tilføres for emballering og derved bringes i kontakt med den steriliserte matvarekontaktflate, mens mikroorganismer utelukkes fra kontakt med nevnte matvare og nevnte matvarekon-taktf late, og det steriliserte emballasjematerial avtettes for å danne et avtettet aseptisk emballert matvareprodukt. On this background of known technique in principle, e.g. from US-PS 4,175,140 and 4,464,336, the method according to the invention has as a distinctive feature that said food contact surface is exposed to one or more polychromatic and incoherent light pulses with high intensity and each of which has a duration in the range from 0.001 to 100 milliseconds, whereby at least 70% of the pulses' electromagnetic energy is brought to lie in the wavelength range between 170 and 2600 nanometers and an energy density is produced on said food contact surface in the range from 0.01 to 50 joules per cm<2> in order to thereby create a sterilized food contact surface, whereupon a sterilized food is supplied for packaging and thereby brought into contact with the sterilized food contact surface, while microorganisms are excluded from contact with said food and said food contact surface, and the sterilized packaging material is sealed for to form a sealed aseptically packaged food product.
Oppfinnelsen gjelder også et apparat for aseptisk emballering av matvarer og som omfatter steriliseringsutstyr for å frembringe en sterilisert matvare som skal emballeres samt utstyr for pulset lysbestråling, og hvis særtrekk i henhold til oppfinnelsen ligger i at bestrålingsutstyret er anordnet for å påføre en matvarekontaktflate på et aseptisk emballasjematerial minst en høyintensitets polykromatisk lyspuls av en varighet i området fra 0,001 til 100 millisekunder, og med minst 70 % av pulsens elektromagnetiske energi fordelt i bølgelengdeområdet mellom 170 og 2600 nanometer samt en energitetthet på matvare-kontaktf laten i området fra 0,01 til 20 joule, idet apparatet videre omfatter utstyr anordnet for å føre en sterilisert matvare fra nevnte steriliseringsutstyr inn på den steriliserte matvarekontaktflate frembragt ved drift av nevnte pulsede lysbestrålingsutstyr mens mikroorganismer utelukkes fra kontakt med vedkommende matvare og nevnte steriliserte matvarekontaktflate, samt utstyr for avtetning av det steriliserte emballasjematerial for å danne en avtettet matvarebeholder. The invention also applies to an apparatus for aseptic packaging of foodstuffs and which comprises sterilization equipment to produce a sterilized foodstuff to be packaged as well as equipment for pulsed light irradiation, and whose distinctive feature according to the invention is that the irradiation equipment is arranged to apply a food contact surface to an aseptic packaging material at least one high-intensity polychromatic light pulse of a duration in the range from 0.001 to 100 milliseconds, and with at least 70% of the pulse's electromagnetic energy distributed in the wavelength range between 170 and 2600 nanometers and an energy density on the food contact surface in the range from 0.01 to 20 joule, as the apparatus further comprises equipment arranged to introduce a sterilized food item from said sterilization equipment onto the sterilized food contact surface produced by operation of said pulsed light irradiation equipment while micro-organisms are excluded from contact with the relevant food item and said sterilized food contact surface, as well as yr for sealing the sterilized packaging material to form a sealed food container.
Oppfinnelsens særtrekk vil fremgå klarere av følgende detal-jerte beskrivelse under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. 1 viser skjematisk en utførelse av en aseptisk embal-leringsmaskin som kontinuerlig former og fyller den fortløpende emballasjefilm samt steriliserer filmen ved hjelp av inkoherente lyspulser med høy intensitet for derved å frembringe aseptisk emballerte matvarer. Fig. 2 er en perspektivskisse med delvis bortskårne partier av en sammenstilling for høyintensitetsbestråling med inkoherent pulset lys og sterilisering av det aseptiske emballasjeapparat i fig. 1. Fig. 3 viser skjematisk en annen utførelse av et emballasje-system som er innrettet for å utføre aseptisk emballering av et sterilisert matvareprodukt i forut formede beholdere som steriliseres ved hjelp av inkoherente lyspulser med høy intensitet. Fig. 4 viser skjematisk og sett fra siden en utførelse av et aseptisk pakningsapparat som danner og steriliserer beholdere ut i fra ruller av termoplastmaterial og dekkmaterial. Fig. 5a og 5b viser grafisk detaktiviering av E. coli og kulturmedia ved hjelp av inkoherente lyspulser med høy insensitet. Fig. 6a og 6b viser grafisk deaktivering av Bacillus subtilis (vegetativ) på kulturmedia ved hjelp av inkoherente lyspulser med høy intensitet. Fig. 7a og 7b viser grafisk deaktivering av Bacillus subtilis (sporer) på kulturmedia ved hjelp av inkoherente lyspulser av høy intensitet. Fig. 8a og 8b viser grafisk deaktivering av Staphylococcus aureus på kulturmedia ved hjelp av inkoherente lyspulser av høy intensitet. Fig. 9 viser grafisk deaktivering av Saccharomyces cerevisiae på kulturmedia ved hjelp av inkoherente lyspulser av høy intensitet. Fig. 10a og 10b viser grafisk deaktivering av Aspergillus niger i sporesuspensjon på kulturmedia av dekstrose agar fra potet med tilskudd av rose bengal, ved hjelp av inkoherente lyspulser med høy intensitet. Fig. 11 viser den spektrale transmisjonskurve for et glassfilter utført for å ta bort fjern-UV fra lysspekteret for en pulset blinklampe. Fig. 12 viser grafisk det nominelle utgangsspektrum for de lineære xenon blinklamper i et lampesystem, med 5 % og 50 % gjennomfallende bølger for glassfilteret i fig. 11 angitt ved stiplede linjer. Fig. 13 og 14 viser grafisk deaktivering av E. coli ved anvendelse av ikke fet tørrmelk i kulturmediet for derved å øke dets relative absorpsjon av inkoherente lyspulser med høy intensitet og hvorfra UV-lys er blitt filtrert ut. Fig. 15 viser grafisk deaktivering av E. coli ved tilsats av tusj til kulturmediet for å øke dets relative absorpsjon av inkoherente lyspulser med høy intensitet og hvorfra UV-lys er blitt filtrert ut. The distinctive features of the invention will appear more clearly from the following detailed description with reference to the attached drawings, on which: Fig. 1 schematically shows an embodiment of an aseptic packaging machine which continuously forms and fills the continuous packaging film and sterilizes the film by means of incoherent light pulses with high intensity in order to produce aseptically packaged food products. Fig. 2 is a perspective sketch with partially cut away parts of an assembly for high intensity irradiation with incoherent pulsed light and sterilization of the aseptic packaging apparatus in fig. 1. Fig. 3 schematically shows another embodiment of a packaging system which is designed to carry out aseptic packaging of a sterilized food product in pre-formed containers which are sterilized by means of incoherent light pulses with high intensity. Fig. 4 shows schematically and seen from the side an embodiment of an aseptic packaging device which forms and sterilizes containers from rolls of thermoplastic material and covering material. Fig. 5a and 5b graphically show deactivation of E. coli and culture media by means of incoherent light pulses with high insensitivity. Fig. 6a and 6b graphically show deactivation of Bacillus subtilis (vegetative) on culture media by means of incoherent light pulses with high intensity. Fig. 7a and 7b graphically show deactivation of Bacillus subtilis (spores) on culture media by means of incoherent light pulses of high intensity. Fig. 8a and 8b graphically show deactivation of Staphylococcus aureus on culture media by means of incoherent light pulses of high intensity. Fig. 9 graphically shows deactivation of Saccharomyces cerevisiae on culture media by means of incoherent light pulses of high intensity. Fig. 10a and 10b graphically show the deactivation of Aspergillus niger in spore suspension on culture media of dextrose agar from potato with the addition of rose bengal, by means of incoherent light pulses with high intensity. Fig. 11 shows the spectral transmission curve for a glass filter made to remove far-UV from the light spectrum of a pulsed flashing lamp. Fig. 12 graphically shows the nominal output spectrum for the linear xenon flashing lamps in a lamp system, with 5% and 50% transmitted waves for the glass filter in fig. 11 indicated by dashed lines. Fig. 13 and 14 graphically show deactivation of E. coli using non-fat dry milk in the culture medium to thereby increase its relative absorption of incoherent light pulses with high intensity and from which UV light has been filtered out. Fig. 15 graphically shows the deactivation of E. coli by adding marker to the culture medium to increase its relative absorption of high intensity incoherent light pulses from which UV light has been filtered out.
Foreliggende oppfinnelse er således rettet på fremgangsmåte og apparat for deaktivering av levende organismer, mikrober eller viruser ved anvendelse av intense korte pulser av inkoherent, kontinuerlig bredspektret, polykromatisk lys. Anvendelse av intense pulser av inkoherent polykromatisk lys med høy intensitet gir effektiv behandling i høy takt og med høy virkningsgrad, hvilket innebærer mange praktiske og økonomiske fordeler. Den korte varighet av hver puls tillater videre under visse forhold lokalisering av forskjellige dødelige virkninger av lyspulsene til et tynt overflatesjikt, slik som overflaten av emballasjematerial. The present invention is thus directed to a method and apparatus for deactivating living organisms, microbes or viruses using intense short pulses of incoherent, continuous broad-spectrum, polychromatic light. Application of intense pulses of incoherent polychromatic light with high intensity provides effective treatment at a high rate and with a high degree of efficiency, which entails many practical and economic advantages. The short duration of each pulse further allows, under certain conditions, localization of various lethal effects of the light pulses to a thin surface layer, such as the surface of packaging material.
Sådanne korte og kraftige inkoherente lyspulser kan avgis fra pulsede gassfyllte blinklamper, gnistgap, utladningsapparatur eller andre pulsede inkoherente lyskilder. Pulsede gassfyllte blinklamper frembringer bredbåndet lys når en elektrisk strømpuls utlades gjennom blinklampen og ionisere gassen samt frembringer et intenst utbrudd av både kontinuerlig utstråling og linjeemisjon over et bredt spektralområde. Sådanne blinklamper inneholder vanligvis inerte gasser slik som xenon og krypton, pga. deres høye virkningsgrader ved omforming fra elektrisk til optisk energi. Bruk av andre gasser eller gassblandinger samt gassutladningssystemer er mulig og kan være ønskelig for spesielle anvendelser. Påføring av en intens puls av bredbåndet lys i samsvar med forskjellige aspekter av foreliggende oppfinnelse antas å frembringe varierende utslettelsevirkninger over et bølgelengdeområde hvor vedkommende produkt som skal behandles er i stand til å absorbere lysenergi, i motsetning til virkningen av et enkelt linje-emisjonsspektrum, fra f.eks. fra en laveffektsbakteriedrepende lampe. Such short and powerful incoherent light pulses can be emitted from pulsed gas-filled flashing lamps, spark gaps, discharge apparatus or other pulsed incoherent light sources. Pulsed gas-filled flashers produce broadband light when an electrical current pulse is discharged through the flasher and ionises the gas and produces an intense burst of both continuous radiation and line emission over a wide spectral range. Such flashing lights usually contain inert gases such as xenon and krypton, due to their high efficiency when converting from electrical to optical energy. The use of other gases or gas mixtures as well as gas discharge systems is possible and may be desirable for special applications. Application of an intense pulse of broadband light in accordance with various aspects of the present invention is believed to produce varying extinction effects over a wavelength range where the product to be treated is capable of absorbing light energy, as opposed to the effect of a single line emission spectrum, from e.g. from a low-power germicidal lamp.
I henhold til oppfinnelsen kan også spesielle spektralfordelinger for det pulsede inkoherente lys med høy intensitet velges for spesielle formål, ved valg av driftsegenskapene for de pulsede lyskilder og/eller ved passende filtrering. According to the invention, special spectral distributions for the pulsed incoherent light with high intensity can also be selected for special purposes, by choosing the operating characteristics of the pulsed light sources and/or by suitable filtering.
I denne forbindelse er det f.eks. ønskelig ved visse aseptiske emballeringsprosesser at emballeringsmaterialet behandles med pulser som har forholdsvis høyt ultrafiolett spektralinnhold, for derved å nedsette den totale lysfluks som er nødvendig for å oppnå utslettelse eller en forut bestemt nedsettelse av de kolonidannede enheter (CFU) som utvikler mikroorganismer. Fjerne og nære ultrafiolettkomponenter av en inkoherent lyspuls med høy intensitet kan anvendes for effektiv og økonomisk deaktivering av mikroorganismer, mikrober eller viruser ved hjelp av fotokjemiske virkninger for derved å gjøre dem reproduktivt inaktive på overflaten av eller inne i området nærmest overflaten av fast emballasjematerial for matvarer. Spektralfordelinger og lyspulsintensiteter som utnytter en fototermisk mekanisme, slik som gjennom fototer-miske kromoforer inne i vedkommende mikroorganisme, mikrobe eller virus, eller ved fototermisk adsorpsjon på eller nær en overflate av den gjenstand som skal behandles, er også tatt i betraktning her. Begge mekanismer kan utnyttes i effektive behandlingsmetoder med høy virkningsgrad. In this connection, it is e.g. desirable in certain aseptic packaging processes that the packaging material is treated with pulses that have a relatively high ultraviolet spectral content, thereby reducing the total light flux that is necessary to achieve annihilation or a predetermined reduction of the colony-forming units (CFU) that develop microorganisms. Far and near ultraviolet components of a high intensity incoherent light pulse can be used for efficient and economical deactivation of microorganisms, microbes or viruses by photochemical action to render them reproductively inactive on the surface of or within the area near the surface of solid food packaging material . Spectral distributions and light pulse intensities that utilize a photothermal mechanism, such as through photothermal chromophores inside the relevant microorganism, microbe or virus, or by photothermal adsorption on or near a surface of the object to be treated, are also taken into account here. Both mechanisms can be utilized in effective treatment methods with a high degree of effectiveness.
Fortrinnsvis vil en spesiell bølgelengdefordeling bli valgt, som vil gi i det minste en reduksjon av opprinnelig foreliggende kolonidannende enheter på den overflate som skal behandles (eller inne i volumet av et fluidmedium som skal påvirkes) med en faktor på minst 10 (en logaritmeenhets reduksjon med grunntall 10) samt aller helst med en faktor på ettusen (tre logaritmeenheters reduksjon med grunntall 10) ved behandling ut i fra minst to pulser av det intense lys. Reduksjon av kolonidannende enheter med en faktor på minst en million eller mer (seks logaritmeenheters reduksjon, grunntall 10) og opptil fullstendig sterilisering kan oppnås i henhold til foreliggende oppfinnelse. Den ønskede intensitet vil være mindre for ultrafiolettrike lyspulser, og vil være høyere ved prosesser som utnytter en betraktelig grad av overflateoppvarming for inaktivering av vedkommende organisme. Preferably, a particular wavelength distribution will be chosen, which will give at least a reduction of initially present colony-forming units on the surface to be treated (or within the volume of a fluid medium to be affected) by a factor of at least 10 (a logarithmic unit reduction with base 10) and most preferably with a factor of one thousand (three logarithmic units reduction by base 10) when processing from at least two pulses of the intense light. Reduction of colony forming units by a factor of at least one million or more (six logarithmic unit reduction, base 10) and up to complete sterilization can be achieved according to the present invention. The desired intensity will be less for ultraviolet-rich light pulses, and will be higher for processes that utilize a considerable degree of surface heating for the inactivation of the organism in question.
Emballasjematerialer som skal steriliseres, kan utsettes for intense, korte pulser av ultrafiolettrikt polykromatisk inkoherent lys, som eventuelt kan utnytte overflateoppvarming for å frembringe inaktivering av mikroorganismer. Ved sådanne fremgangsmåter vil minst omkring 15 % og fortrinnsvis i det minste omkring 30 % av energien i lyspulsene foreligge ved bølgelengder kortere enn 300 nanometer, mens minst omkring 5 % og fortrinnsvis minst omkring 10 % av lyspulsenergier bør ligge ved bølgelengder kortere enn 250 nanometer. Sådanne ultrafiolettrike pulser kan ofte ha forholdsvis lav total energi-intensitet, slik som i området fra omkring 0,01 til omkring Packaging materials to be sterilized may be exposed to intense, short pulses of ultraviolet-rich polychromatic incoherent light, which may possibly utilize surface heating to produce inactivation of microorganisms. In such methods, at least about 15% and preferably at least about 30% of the energy in the light pulses will be at wavelengths shorter than 300 nanometers, while at least about 5% and preferably at least about 10% of light pulse energies should be at wavelengths shorter than 250 nanometers. Such ultraviolet-rich pulses can often have relatively low total energy intensity, such as in the range from about 0.01 to about
15 joule pr. kvadratcentimeter, og typisk fra omkring 0,1 til omkring 3 joule pr. kvadratcentimeter. En enkelt puls av sådant ultrafiolettrikt lys over et bredt spektralområde kan frembringe effektiv sterilisering av et ønsket substrat, samt kan absorberes av og skade med utslettende virkning et bredt område av forskjellige kromoforiske grupper av mikrobiologiske cellebestanddeler over et bredt spektralområde. 15 joules per square centimeter, and typically from about 0.1 to about 3 joules per square centimeter. A single pulse of such ultraviolet-rich light over a wide spectral range can produce effective sterilization of a desired substrate, as well as can be absorbed by and damage with obliterating effect a wide range of different chromophoric groups of microbiological cell constituents over a wide spectral range.
Overflater av emballasjesubstrater kan typisk utsettes for 1 til omkring 20 pulser av inkoherent lys med høy intensitet og kort varighet, idet anvendelse av minst 2 pulser er særlig å foretrekke. Surfaces of packaging substrates can typically be exposed to 1 to about 20 pulses of incoherent light with high intensity and short duration, the use of at least 2 pulses being particularly preferable.
I samsvar med forskjellige aspekter av foreliggende oppfinnelse, særlig med hensyn til sådanne fremgangsmåter hvor den ultrafiolette komponent av de pulsene lysblink undertrykkes eller hovedsakelig elimineres, bør intensiteten av det pulsede lys være tilstrekkelig til å varme opp et overflatelag av vedkommende emballasjematerial og med en tykkelse på mindre enn 10 p, i det minste til omkring 50°C og helst til omkring 75°C, samt fortrinnsvis til minst omkring 100°C. Et sådant meget tynt lag kan i løpet av kort tid oppvarmes til vesentlig høyere temperatur (f.eks. høyere enn 150°C, slik som i området fra 300 til 700°C) samtidig som en eller flere lyspulser påføres. På denne måte kan varmen begrenses til et meget tynt overflatesjikt for derved å drepe mikroorganismer på overflaten uten i vesentlig grad å heve temperaturene i det indre av emballasjematerialet. I sammenheng med foreliggende oppfinnelse anses mikroorganismer å være inaktive hvis de enten drepes eller gjøres reproduktiv inaktive. Under mellomrommet mellom påfølgende pulser kan den varme som foreligger i overflatesjiktet av vedkommende emballasjematerial avledes til det indre og fordeles der uten i vesentlig grad å forandre produktet. Antallet lyspulser og deres totale energi kan begrenses på sådan måte at den målbare overflatetemperatur av materialet holdes under omkring 100°C 10 sek. etter det pulsede lys, samt fortrinnsvis slik at økningen av overflatetemperatur pga. det pulsede lys begrenses til mindre enn 50°C i det minste 10 sek. etter behandlingen, samt helst til mindre enn 15°C. In accordance with various aspects of the present invention, particularly with respect to such methods where the ultraviolet component of the pulsed light flashes is suppressed or substantially eliminated, the intensity of the pulsed light should be sufficient to heat a surface layer of the relevant packaging material and with a thickness of less than 10 p, at least to about 50°C and preferably to about 75°C, and preferably to at least about 100°C. Such a very thin layer can be heated to a significantly higher temperature within a short time (eg higher than 150°C, such as in the range from 300 to 700°C) at the same time as one or more light pulses are applied. In this way, the heat can be limited to a very thin surface layer to thereby kill microorganisms on the surface without significantly raising the temperatures in the interior of the packaging material. In the context of the present invention, microorganisms are considered to be inactive if they are either killed or rendered reproductively inactive. During the space between successive pulses, the heat present in the surface layer of the relevant packaging material can be diverted to the interior and distributed there without significantly changing the product. The number of light pulses and their total energy can be limited in such a way that the measurable surface temperature of the material is kept below about 100°C for 10 sec. after the pulsed light, and preferably so that the increase in surface temperature due to the pulsed light is limited to less than 50°C for at least 10 sec. after treatment, and preferably to less than 15°C.
I visse utførelser kan det behandlede emballasjematerial være hovedsakelig ugjennomtrengelig for det lys som det utsettes for, således at meget lite lys trenger inn i materialet og hovedsakelig hele lysmengden (utover det som reflekteres) tas opp i et meget tynt overflatesjikt, vanligvis av tykkelse mindre enn omkring 1 mikrometer og opptil 1 mm. Lys trenger inn i en materialoverflate i samsvar med en eksponensiell formel, nemlig: hvor I er energiintensiteten av lys som har nådd en viss avstand under overflaten, R er overflatens refleksjonskoeffisient, IQ er intensiteten av det innfallende lys på overflaten, og a er utslukningskoeffisienten som måler ugjennom-trengeligheten for lys for det material som anvendes. Det lys som trenger inn i materialet, men ikke trenger gjennom dette går tapt som varme i materialet. I et hvilket som helst punkt på overflaten, er den energi pr. flateenhet (EqO som er tatt opp ned til en dybde d i materialet angitt ved formelen: In certain embodiments, the treated packaging material may be substantially impermeable to the light to which it is exposed, so that very little light penetrates the material and essentially the entire amount of light (beyond what is reflected) is absorbed in a very thin surface layer, usually of thickness less than around 1 micrometer and up to 1 mm. Light penetrates a material surface in accordance with an exponential formula, namely: where I is the energy intensity of light that has reached a certain distance below the surface, R is the reflection coefficient of the surface, IQ is the intensity of the incident light on the surface, and a is the extinction coefficient which measures the opacity to light of the material used. The light that penetrates the material, but does not penetrate through it, is lost as heat in the material. At any point on the surface, the energy per surface unit (EqO which is recorded down to a depth d in the material indicated by the formula:
Så snart varmen er opptatt i materialet ved absorpsjon av lyspulsen, begynner den og spres ved termisk ledning, hovedsakelig i samsvar med den velkjente lov for varmeoverføring, nemlig: As soon as the heat is absorbed in the material by absorption of the light pulse, it begins to dissipate by thermal conduction, mainly in accordance with the well-known law of heat transfer, namely:
hvor Ec er den energi som ledes i materialet mellom to plan av flateinnhold A og adskilt av en avstand dx, k er den termiske ledningsevne for vedkommende medium, dT er temperaturfor-skjellen mellom de to nevnte plan angitt i grader Kelvin, og t er den tid i sekunder som går med til varmeledningsprosessen. where Ec is the energy that is conducted in the material between two planes of surface area A and separated by a distance dx, k is the thermal conductivity of the medium in question, dT is the temperature difference between the two planes mentioned in degrees Kelvin, and t is the time in seconds involved in the heat conduction process.
I visse utførelser vil det behandlede material bli forbehandlet ved hjelp av et passende adsorpsjonsøkende middel for å oppnå en hensiktsmessig effektiv midlere utslukningskoeffisient (a) over det ønskede spektrale bølgelengdebånd for å frembringe den ønskede energiabsorpsjon innenfor en passende dybde. In certain embodiments, the treated material will be pretreated with a suitable adsorption enhancing agent to achieve a suitable effective average extinction coefficient (a) over the desired spectral wavelength band to produce the desired energy absorption within a suitable depth.
Når en stråle av kontinuerlig lys absorberes i en materialoverflate, overfores lyset til varme hovedsakelig i samsvar med ligning (2), idet den oppvarmede overflate blir varmest og oppretter en temperaturgradient i materialet som fører til en varmestrømning ned i materialets dypere lag i en takt som hovedsakelig er gitt i samsvar med ligning (3). Til slutt opprettes en stabil tilstand hvor overflatetemperaturen er slik at like mye varme strømmer ned i dypet av materialet som tilføres overflaten fra lysstrålen. Ved å påføre inkoherente lyspulser av høy intensitet og en varighet som er kort i forhold til tidskonstanten for den termiske ledningsevne, kan imidlertid energien begrenses til den behandlede overflate innenfor et meget kort tidsavsnitt, hvorunder liten eller ingen varmeledning finner sted, mens et meget tynt overflatesjikt oppvarmes hovedsakelig øyeblikkelig til en temperatur som er meget høyere enn den temperatur som ved stabil tilstand kan oppnås ved hjelp av en kontinuerlig virkende lysstråle med samme midlere effekt. When a beam of continuous light is absorbed in a material surface, the light is transferred to heat mainly in accordance with equation (2), the heated surface being the hottest and creating a temperature gradient in the material which leads to a heat flow down into the deeper layers of the material at a rate which is mainly given in accordance with equation (3). Finally, a stable state is created where the surface temperature is such that the same amount of heat flows down into the depth of the material as is supplied to the surface from the light beam. However, by applying incoherent light pulses of high intensity and a duration that is short in relation to the time constant of the thermal conductivity, the energy can be confined to the treated surface within a very short period of time, during which little or no heat conduction takes place, while a very thin surface layer is mainly heated instantly to a temperature which is much higher than the temperature which can be achieved in a stable state with the help of a continuously acting light beam with the same average effect.
I henhold til visse aspekter av foreliggende oppfinnelse oppnås oppvarming av et overflatelag av forholdsvis lysugjen-nomtrengelig emballasjematerial ved hjelp av lyskilder som er i stand til å frembringe pulser som hver kan avgi energitettheter mellom omkring 0,01 og omkring 50 joule pr. cm<2> og fortrinnsvis mellom 1 og ca. 20 joule pr. cm<2> til overflaten av vedkommende material under pulsens varighet. Lyspulser med et energi-innhold mellom ca. 2 og ca. 20 joule pr. cm<2> (f.eks. mellom 8 og 16 joule pr. cm<2>) kan lett og effektivt påføres matvare-overflaten. Vanligvis er energitettheten av de lyspulser som påføres produktets overflate tilstrekkelig til å frembringe pulset termisk behandling av et meget tynt overflatesjikt. For at overflatetemperaturen skal kunne stige før vesentlige energimengder er avledet innover, tilføres denne energi fortrinnsvis i pulser med en varighet i området fra omkring 0,001 til omkring 100 millisek., og fortrinnsvis fra omkring 0,1 til omkring 3 millisek. slik som f.eks. mellom 0,1 og 1 millisek. Varigheten av en puls bestemmes av den tid som forløper mellom den stigende lysenergitetthet av pulsen til halvparten av dens toppverdi og det tidspunkt når intensiteten har avtatt til halvparten av toppverdien. Den totale mengde lysenergi som vil tilføres hver produkttype avhenger av egenskapene av vedkommende material, slik som dets utsluknings-koef fisient (eller absorpsjon) samt materialoverflatens refleksjonskoeffisient. For fremgangsmåter som utnytter overflateoppvarming, vil den påkrevede oppvarming for vedkommende emballasjematerial også i en viss grad avhenge av typen eller typene av vedkommende overflateorganismer, mikrober eller viruser som må ødelegges. According to certain aspects of the present invention, heating of a surface layer of relatively light-impermeable packaging material is achieved by means of light sources which are capable of producing pulses which can each emit energy densities between about 0.01 and about 50 joules per second. cm<2> and preferably between 1 and approx. 20 joules per cm<2> to the surface of the material in question during the duration of the pulse. Light pulses with an energy content between approx. 2 and approx. 20 joules per cm<2> (e.g. between 8 and 16 joules per cm<2>) can be easily and effectively applied to the food surface. Usually, the energy density of the light pulses that are applied to the product's surface is sufficient to produce the pulsed thermal treatment of a very thin surface layer. In order for the surface temperature to be able to rise before significant amounts of energy have been diverted inwards, this energy is preferably supplied in pulses with a duration in the range from about 0.001 to about 100 milliseconds, and preferably from about 0.1 to about 3 milliseconds. such as e.g. between 0.1 and 1 millisecond. The duration of a pulse is determined by the time that elapses between the rising light energy density of the pulse to half of its peak value and the time when the intensity has decreased to half of the peak value. The total amount of light energy that will be supplied to each product type depends on the properties of the relevant material, such as its extinction coefficient (or absorption) and the reflection coefficient of the material surface. For methods that utilize surface heating, the required heating for the packaging material in question will also depend to some extent on the type or types of surface organisms, microbes or viruses in question that must be destroyed.
For behandling av matvarer eller andre behandlingsprosesser hvor det kan være ønskelig å begrense påføringen av UV-lys på produktet, kan det tilførte lys hovedsakelig være fordelt på bølgelengder i et område som strekker seg gjennom det synlige og inn i det fjerne og nære ultrafiolette samt det nære infrarøde, idet fortrinnsvis minst omkring 80% av lyspulsens energi er fordelt innenfor bølgelengdeområdet mellom 270 og 2600 nanometer. Ved visse spesielle materialer som skal behandles, kan det tilførte lys være fordelt hovedsakelig på slike bølgelengder at i det minste omkring 90 % av lysenergien er fordelt på bølgelengder mellom 300 og 2500 nanometer. Sådanne lyspulser kan ha i det minste omkring 10% av sin lysenergi fordelt innenfor de nære UV-bølgelengder, nemlig mellom 300 og 400 nanometer. Synlig og infrarødt lys er imidlertid også meget effektivt når det gjelder å frembringe den ønskede oppvarming av overflaten. Hvis så ønskes, kan en del eller hovedsakelig hele lysenergien avskjæres ved en forut fastlagt avskjæringsfrekvens eiler et spesielt bølgelengdebånd kan utelates, f.eks. ved filtrering, fra det pulsede lysspektrum. Sådan filtrering kan utføres ved hjelp av faststoff-filtere, slik som UV-absorberende glassfiltere, eller ved væskefiltere av den art som oppnås med en statisk eller strømmende væskekappe omkring en blinklampe med uønskede spektralkomponenter. Denne væskekappe kan inneholde passende organiske eller uorganiske absorpsjonsmidler, slik som uorganiske salter som absorberer de bølgelengder som skal fjernes. En løsning av kobbersulfat i vann og anvendt som kjølemedium i en blinklampekappe (f.eks. 13 gram CUSO4 pr. liter vann) gir et effektivt UV-filter for det fjerne ultrafiolette. Absorpsjonsspektra for faste filtermaterialer, væsker og løsninger av organiske og uorganiske materialer er velkjente og kan velges etter ønske. For the treatment of foodstuffs or other treatment processes where it may be desirable to limit the application of UV light to the product, the supplied light can mainly be distributed over wavelengths in a range that extends through the visible and into the far and near ultraviolet as well as the near infrared, preferably at least around 80% of the light pulse's energy is distributed within the wavelength range between 270 and 2600 nanometers. In the case of certain special materials to be treated, the supplied light can be distributed mainly on such wavelengths that at least about 90% of the light energy is distributed on wavelengths between 300 and 2500 nanometers. Such light pulses can have at least around 10% of their light energy distributed within the near UV wavelengths, namely between 300 and 400 nanometers. However, visible and infrared light are also very effective when it comes to producing the desired heating of the surface. If desired, part or substantially all of the light energy can be cut off at a predetermined cut-off frequency or a special wavelength band can be omitted, e.g. by filtering, from the pulsed light spectrum. Such filtering can be carried out by means of solid filters, such as UV-absorbing glass filters, or by liquid filters of the kind obtained with a static or flowing liquid envelope around a flashing lamp with unwanted spectral components. This liquid jacket may contain suitable organic or inorganic absorbents, such as inorganic salts which absorb the wavelengths to be removed. A solution of copper sulphate in water and used as a cooling medium in a flash lamp casing (eg 13 grams of CUSO4 per liter of water) provides an effective UV filter for the far ultraviolet. Absorption spectra for solid filter materials, liquids and solutions of organic and inorganic materials are well known and can be selected as desired.
Det er funnet at korte lyspulser av høy intensitet og innenfor det fjerne og nære UV-området meget effektivt kan deaktivere vegetative former og sporeformer av mikroorganismer ved hjelp av termiske og/eller fotokjemiske midler. Anvendelse av korte intense lyspulser er funnet å tillate en vesentlig reduksjon av produktets behandlingstid og vesentlig øket produksjonstakt. Pulset synlig og infrarødt lys er imidlertid effektivt når det gjelder å oppnå den ønskede virkning i sterkt absorberende media ved hjelp av overflateoppvarming. Evnen til å inaktivere organismer, mikrober og viruser på overflater ved hjelp av bredspektret lys gjør det mulig å inaktivere mikroorganismer (f.eks. mikrober eller viruser) mer effektivt ved å påføre inkoherente, bredspektrede lyspulser gjennom gjennomskinnelige emballasjematerialer, slik som glass eller klart plastmaterial, hvorav noen kan ha en tendens til å absorbere visse ultrafiolette bølgelengder. It has been found that short light pulses of high intensity and within the far and near UV range can very effectively deactivate vegetative forms and spore forms of microorganisms using thermal and/or photochemical means. The use of short intense light pulses has been found to allow a significant reduction in the product's processing time and a significantly increased production rate. However, pulsed visible and infrared light is effective when it comes to achieving the desired effect in strongly absorbing media by means of surface heating. The ability to inactivate organisms, microbes and viruses on surfaces using broad-spectrum light makes it possible to inactivate microorganisms (eg microbes or viruses) more effectively by applying incoherent broad-spectrum light pulses through translucent packaging materials, such as glass or clear plastic material , some of which may tend to absorb certain ultraviolet wavelengths.
Et flertall tett påfølgende pulser av intenst lys og i visse tilfeller bare en enkelt puls, vil i vesentlig grad redusere populasjonen av mikroorganismer, vanligvis med mer enn omkring en størrelseorden (basis 10) og fortrinnsvis med minst to størrelseordner. Høyere reduksjonsnivåer (innbefattet fullstendig sterilisering) kan oppnås ved passende energinivåer og antall behandlingspulser. Vanligvis anvendes mellom 1 og ca. 50 lyspulser for å behandle emballasjematerial effektivt på overflaten og fortrinnsvis utnyttes mellom 1 og ca. 20 pulser. Det er sterkt ønskelig at et antall på minst 2 lyspulser med høy intensitet blir påført. A plurality of closely consecutive pulses of intense light, and in certain cases only a single pulse, will substantially reduce the population of microorganisms, usually by more than about one order of magnitude (base 10) and preferably by at least two orders of magnitude. Higher levels of reduction (including complete sterilization) can be achieved at appropriate energy levels and number of treatment pulses. Usually between 1 and approx. 50 light pulses to treat packaging material effectively on the surface and preferably between 1 and approx. 20 pulses. It is highly desirable that a number of at least 2 light pulses with high intensity are applied.
Ved fremgangsmåter og apparater som er rettet på sterilisering av emballasjematerialer for matvarer, fluider slik som luft eller vann, eller eventuelt medisinsk utstyr, kan det fortrinnsvis anvendes lyspulser med høy energi og som inneholder en betraktelig andel av ultrafiolett stråling. Hvis den overflate som steriliseres er på en beholder for matvarer, vil overflaten vanligvis bli utsatt for mellom 1 og ca. 20 lyspulser, typisk fra 1 til 3 pulser, for å sikre tilstrekkelig inaktivering av mikroorganismer. Et høyere antall pulser, slik som f.eks. mellom 5 og 20 pulser, kan imidlertid anvendes ved lavere effektnivåer og/eller for å oppnå øket deaktivering. In methods and devices which are aimed at sterilizing packaging materials for foodstuffs, fluids such as air or water, or possibly medical equipment, light pulses with high energy and which contain a considerable proportion of ultraviolet radiation can preferably be used. If the surface being sterilized is on a food container, the surface will usually be exposed to between 1 and approx. 20 light pulses, typically from 1 to 3 pulses, to ensure sufficient inactivation of microorganisms. A higher number of pulses, such as e.g. between 5 and 20 pulses, can however be used at lower power levels and/or to achieve increased deactivation.
Mellomrommet mellom pulsene med høy lysintensitet og som på-føres et emballasjematerial bør være tilstrekkelig lang til at noe av varmen kan avledes fra overflatesjiktet, men likevel tilstrekkelig kort til at de forskjellige pulser har en samlet virkning. Tiden mellom pulsene som påføres den overflate som skal behandles bør helst ligge mellom 0,001 sek. og ca. 30 sek. The space between the pulses with high light intensity and which are applied to a packaging material should be sufficiently long that some of the heat can be dissipated from the surface layer, but still sufficiently short that the different pulses have an overall effect. The time between the pulses applied to the surface to be treated should preferably be between 0.001 sec. and approx. 30 sec.
(f.eks. 0,1 til 5 sek.), samt fortrinnsvis mindre enn omkring 2 sek. ved kommersielle anvendelser. Når pulsene avgis fra en enkelt blinklampe (eller en lampesammenstilling av flere lamper som tennes samtidig), bestemmes den maksimale gjentagelsestakt ut i fra praktiske hensyn til de enkelte lampers kjølepara-metre, hvilket vanligvis vil gi en gjentagelsestakt i området fra mindre enn 1 til omtrent 1000 ganger pr. sek. Den effektive gjentagelsestakt kan imidlertid økes ved å utnytte flere blinklamper som tennes i rekkefølge, samt ved å opprette relativ bevegelse mellom blinklampen og den overflaten som er under behandling. (e.g. 0.1 to 5 sec.), and preferably less than about 2 sec. in commercial applications. When the pulses are emitted from a single flashing lamp (or a lamp assembly of several lamps that are lit at the same time), the maximum repetition rate is determined based on practical considerations for the cooling parameters of the individual lamps, which will usually give a repetition rate in the range from less than 1 to approximately 1000 times per Sec. The effective repetition rate can, however, be increased by utilizing several flashing lights that are lit in sequence, as well as by creating relative movement between the flashing light and the surface being treated.
Inkoherent pulset lys av tilstrekkelig intensitet såvel som av passende varighet og bølgelengdefordeling kan oppnås fra et blinklampesystem. Et sådant egnet blinklampesystem selges av Maxwell Laboratories, Inc. under varemerket "Flashblast". En spesiell utførelsesmodell, nemlig Flashblast modell FB-300, består av en effektforsyning med likestrøm og som lader energilagrende kondensatorer, en bryter for å styre konden-satorenes utladning, en utløserkrets for å utløse bryteren med forprogrammerte tidsmellomrom (automatisk modus) eller når en kontaktknapp trykkes ned av operatøren (manuell modus), et sett koaksiale høyspenningskabler som fører utladningspulsene fra sammenstillingen av kondensatorer og bryter, samt fra en til fire blinklamper som er montert i metallreflektorer for å rette det utstrålte lys fra lampene. Incoherent pulsed light of sufficient intensity as well as of suitable duration and wavelength distribution can be obtained from a flashing lamp system. One such suitable flashing lamp system is sold by Maxwell Laboratories, Inc. under the trademark "Flashblast". A special design model, namely the Flashblast model FB-300, consists of a power supply with direct current and which charges energy-storing capacitors, a switch to control the discharge of the capacitors, a trigger circuit to trigger the switch at pre-programmed time intervals (automatic mode) or when a contact button pressed by the operator (manual mode), a set of high-voltage coaxial cables carrying the discharge pulses from the capacitor and switch assembly, as well as from one to four flashing lamps mounted in metal reflectors to direct the emitted light from the lamps.
For å øke virkningen av behandlingen med pulset inkoherent lys av høy intensitet, særlig for gjennomskinnelige, reflekterende eller forholdsvis ikke-absorberende substrater, kan et passende absorpsjonsfremmende middel påføres overflaten av emballasje-substratet. In order to increase the effectiveness of the treatment with pulsed incoherent light of high intensity, especially for translucent, reflective or relatively non-absorbing substrates, a suitable absorption enhancing agent can be applied to the surface of the packaging substrate.
I samsvar med forskjellige aspekter ved sådanne fremgangsmåter kan et absorpsjonsfremmende middel først påføres den overflate som skal behandles. Middelet kan påføres på hvilken som helst egnet måte, slik som ved påsprøyting eller dekning av overflaten med et pulver som inneholder vedkommende middel eller ved å påføre middelet som oppløst i væske, slik som en vandig eller ikke-vandig løsning av middelet, som da kan påføres ved påsprøyting, overtrekning eller nedsenkning av det substrat som skal behandles, eller ved forstøvning av middelet på overflaten av vedkommende emballasjematerial. In accordance with various aspects of such methods, an absorption promoting agent may first be applied to the surface to be treated. The agent may be applied in any suitable manner, such as by spraying or coating the surface with a powder containing the agent in question or by applying the agent dissolved in a liquid, such as an aqueous or non-aqueous solution of the agent, which may then applied by spraying, coating or immersing the substrate to be treated, or by spraying the agent on the surface of the relevant packaging material.
Passende absorpsjonsfremmende midler bør ha høy optisk absorpsjonskoeffisient ved de ønskede spektralbølgelengder innenfor spektralområdet for lyspulsene med høy intensitet som anvendes ved behandlingen. Skjønt middelet stort sett kan fjernes fullstendig fra produktet ved behandlingen bør det helst være et spiselig material som er kjent for å være sikkert og som lett kan påføres vedkommende emballasjeflater .som skal bringes i kontakt med overflaten av matvareprodukter. Suitable absorption promoting agents should have a high optical absorption coefficient at the desired spectral wavelengths within the spectral range of the high intensity light pulses used in the treatment. Although the agent can mostly be completely removed from the product by treatment, it should ideally be an edible material which is known to be safe and which can be easily applied to the relevant packaging surfaces which are to be brought into contact with the surface of food products.
Det er ønskelig at vedkommende middel kan selektivt absorberes i overflater av levende celler, således at den anvendte mengde av middelet kan nedsettes til et minimum eller dets virkning konsentreres. Indikatormidler, slik som farvestoffer som er fotonfølsomme, pH-følsomme eller som er følsomme for oksyda-sjonspotensial, kan utnyttes til fordel for behandlingen, således at fotonabsorpsjonen av middelet kan varieres som en del av behandlingsprosessen. Sådanne indikatorfarvestoffer kan være nyttige for spesielle emballasjefilmer eller behandlingsprosesser hvor fargestoffets absorpsjon økes eller nedsettes under behandlingen med pulset lys. Absorpsjonsfremmende midler kan fortrinnsvis velges av en sådan art at de fordamper uten å spaltes eller har godartede spaltningsprodukter. Eksempler på sådanne midler omfatter farvestoffer for matvarer, medisiner eller kosmetiske produkter, slik som karoten, rødt farvestoff nr. 3, sitrongrønt, sort kirsebær eller blandinger av disse. It is desirable that the agent in question can be selectively absorbed into the surfaces of living cells, so that the amount of the agent used can be reduced to a minimum or its effect concentrated. Indicator agents, such as dyes which are photon-sensitive, pH-sensitive or which are sensitive to oxidation potential, can be utilized to the advantage of the treatment, so that the photon absorption of the agent can be varied as part of the treatment process. Such indicator dyes can be useful for special packaging films or treatment processes where the dye's absorption is increased or decreased during treatment with pulsed light. Absorption-promoting agents can preferably be chosen in such a way that they evaporate without decomposing or have benign decomposition products. Examples of such agents include dyes for foodstuffs, medicines or cosmetic products, such as carotene, red dye no. 3, lemon green, black cherry or mixtures thereof.
De forskjellige naturlige farvestoffer og naturlige matvare-farvemidler kan hensiktsmessig anvendes, likesom forskjellige naturoljer eller matoljer. Blandinger av to eller flere komponenter med forskjellig absorpsjonsmaksimum kan, hvis så ønskes, utnyttes for å øke den optiske absorpsjon over det ønskede spektrum. The different natural dyes and natural food coloring agents can be suitably used, as well as different natural oils or food oils. Mixtures of two or more components with different absorption maxima can, if desired, be used to increase the optical absorption over the desired spectrum.
Da foreliggende oppfinnelse nå er blitt beskrevet i sin alminnelighet, vil oppfinnelsen i det følgende bli nærmere beskrevet under henvisning til spesielle utførelser som er vist i figurene samt forskjellige eksempler. I denne forbindelse er det i fig. 1 vist et apparat 10 for aseptisk emballering og hvor en rull 102 av vanlig fleksibelt aseptisk emballasjematerial ved hjelp av en rekke ruller 104 føres i samsvar med vanlig praksis frem til en løsning av et valgfritt anvendt absorpsjonsfremmende middel, slik som tidligere beskrevet, i et dyppekar 106. Emballasjematerialet kan typisk omfatte en sjiktstruktur av av en eller flere indre belegg samt tetnings-lag, en metallfolie f.eks. av aluminium, et lamineringslag eller papirlag samt et yttersjikt, alt i samsvar med vanlig praksis. As the present invention has now been described in its generality, the invention will in the following be described in more detail with reference to special embodiments shown in the figures as well as various examples. In this connection, it is in fig. 1 shows an apparatus 10 for aseptic packaging and where a roll 102 of ordinary flexible aseptic packaging material by means of a series of rollers 104 is led in accordance with usual practice to a solution of an optionally used absorption promoting agent, as previously described, in a dipping vessel 106. The packaging material can typically comprise a layered structure of one or more inner coatings and sealing layers, a metal foil, e.g. of aluminium, a lamination layer or paper layer and an outer layer, all in accordance with normal practice.
Overskudd av den påførte løsning av absorpsjonsfremmende middel kan fjernes ved hjelp av ruller 110, mens vedkommende film derpå formes til et langstrakt avtettet rør ved hjelp av et langsgående tetningsapparat 112. Alt etter som en over-lapningstetning eller en butt-tetning er ønskelig, kan en strimmel 108 påføres den ene kant av emballasjematerialet for å forsterke den langsgående tetningssøm, samt for å hindre produktet fra å komme i kontakt med kanten av filmen 102. Excess of the applied solution of absorption-promoting agent can be removed with the help of rollers 110, while the relevant film is then formed into an elongated sealed tube with the help of a longitudinal sealing device 112. Depending on whether an overlap seal or a butt seal is desired, a strip 108 is applied to one edge of the packaging material to reinforce the longitudinal sealing seam, as well as to prevent the product from coming into contact with the edge of the film 102.
Et viktig aspekt ved apparatet 10 for aseptisk emballering er produktfyllingen og blinklampesammenstillingen 200, som er An important aspect of the aseptic packaging apparatus 10 is the product fill and flasher assembly 200, which is
nærmere vist i fig. 2. Den viste sammenstilling 200 omfatter et ytre bærerør 202 med påført en eller flere blinklamper 204 fordelt omkring og langs røret 202 på sådan måte at ved puls-utløsning vil hele innsiden av det avtettede emballasjemate-rialrør bli utsatt for intense inkoherente lyspulser av kort varighet. Flere forskjellige arrangementer av blinklamper langs bærerøret 202 er mulig i praksis, det vesentlige trekk er da at hele innsiden av emballasjematerialrøret utsettes for det pulsede lys. Inne i bærerøret 202 er et rør 206 for sterilt matvareprodukt og en elektrisk blinklampekabel 208, og eventuelt kan ledninger 210 på lampekjølemiddel anbringes mellom rørene 202 og 206. I tillegg kan steril luft til-føres under trykk fra en passende kilde (ikke vist) og føres inn i det lukkede rør. Steril luft kan frembringes ved hjelp av mange forskjellige teknikker (filtrering, forbrenning), innbefattet bruk av intense koherente lyspulser, slik som beskrevet her. I drift er det langstrakte, lukkede filmrør, som avtettes på tvers ved hjelp av et passende tverravtet-ningsapparat 114, blitt fyllt med en forut bestemt mengde hovedsakelig sterilt matvareprodukt 212. Det steriliserte matvareprodukt kan være fremstilt ved korttids høytempera-turbehandling eller andre prosesser. Det langstrakte avtettede filmrør fremføres en emballasjelengde, mens blinklampesammenstillingen pulseres et antall ganger for å gjentatt sterilisere hele det nærliggende indre av røret ovenfor mat-vareproduktet 212. Steril luft 220 strømmer ut av bærerøret 202 og føres over blinklampesammenstillingen for nedkjøling av blinklampene og for å fjerne fra det langsgående avtettede filmrør eventuelle avflagningsprodukter som frembringes ved blinklampeutladningen samt for å forhindre forurensninger fra å slå seg ned på det behandlede område. Etter avtetningen i tverretningen kan de forskjellige emballasjer skilles fra hverandre for å danne enkeltstående forbrukeremballasjer 116. shown in more detail in fig. 2. The shown assembly 200 comprises an outer carrier tube 202 with applied one or more flashing lights 204 distributed around and along the tube 202 in such a way that upon pulse release the entire inside of the sealed packaging material tube will be exposed to intense incoherent light pulses of short duration . Several different arrangements of flashing lights along the carrier tube 202 are possible in practice, the essential feature being that the entire inside of the packaging material tube is exposed to the pulsed light. Inside the carrier tube 202 is a tube 206 for sterile food product and an electric flashing lamp cable 208, and possibly lamp coolant lines 210 can be placed between the tubes 202 and 206. In addition, sterile air can be supplied under pressure from a suitable source (not shown) and is introduced into the closed pipe. Sterile air can be produced using many different techniques (filtration, combustion), including the use of intense coherent light pulses, as described here. In operation, the elongated, closed film tube, which is sealed transversely by means of a suitable transverse sealing device 114, has been filled with a predetermined quantity of mainly sterile food product 212. The sterilized food product can be produced by short-term high temperature treatment or other processes. The elongated sealed film tube is advanced a package length while the flasher assembly is pulsed a number of times to repeatedly sterilize the entire interior of the tube adjacent to the food product 212. Sterile air 220 flows out of the carrier tube 202 and is passed over the flasher assembly to cool the flashers and to remove from the longitudinally sealed film tube any flaking products produced by the flashing lamp discharge as well as to prevent contaminants from settling on the treated area. After the sealing in the transverse direction, the different packages can be separated from each other to form individual consumer packages 116.
Foreliggende fremgangsmåte kan også utnyttes ved andre typer av aseptisk emballasjesystemer, slik som ved dem som anvender forut formede produktbeholdere. I denne forbindelse er det i fig. 3 vist et aseptisk emballeringsapparat 30. Apparatet 30 utnytter forformede produktbeholdere 302 som innføres i steri-liseringssonen 304 av apparatet 30. Eventuelt kan en løs-ning av absorpsjonsfremmende middel, slik som tidligere beskrevet, sprøytes inn i beholderne 302 ved hjelp av for-støvningsapparatet 306. Beholderne passerer så etter tur gjennom flere behandlingsstasjoner 308 hvor blinklamper av omvendt U-form, lineære blinklamper, pæreformede blinklamper og/eller blinklamper av annen utforming føres over eller inn i beholderåpningene idet blinklarapene sender ut minst en puls pr. beholder 302. Behandlingsstasjonene trekkes så tilbake og beholderne føres frem en stasjon, idet prosessen gjentas på sådan måte at hele innsiden av hver av beholderne utsettes for et flertall intense inkoherente lyspulser etter hvert som den føres frem langs behandlingsstasjonene. Et apparat for rensning med steril luft kan også utnyttes for å fjerne eventuelt avbrent apparat fra det indre av beholderne og for å hindre forurensninger fra å slå seg ned i de behandlede beholdere, samt for å nedkjøle blinklampene. Et passende stasjonært batteri av blinklamper kan også være anordnet for å behandle utsiden og kantflatene av beholderne etter deres passasje gjennom blinklampe-behandlingssonen, hvis så ønskes. De steriliserte beholdere passerer så gjennom fyllingsstasjonen 312, hvor et forbehandlet matvareprodukt innføres i beholderne, som derpå lukkes tettende på toppen ved hjelp av et sterilt lokk. The present method can also be used in other types of aseptic packaging systems, such as those that use pre-formed product containers. In this connection, it is in fig. 3 shows an aseptic packaging device 30. The device 30 utilizes preformed product containers 302 which are introduced into the sterilization zone 304 of the device 30. Optionally, a solution of absorption-promoting agent, as previously described, can be injected into the containers 302 using the nebulization device 306. The containers then pass in turn through several treatment stations 308 where inverted U-shaped flashing lights, linear flashing lights, bulb-shaped flashing lights and/or flashing lights of other designs are passed over or into the container openings, with the flashing lamps sending out at least one pulse per container 302. The treatment stations are then withdrawn and the containers are advanced one station, the process being repeated in such a way that the entire inside of each of the containers is exposed to a plurality of intense incoherent light pulses as it is advanced along the treatment stations. A device for cleaning with sterile air can also be used to remove any burnt-on device from the interior of the containers and to prevent contaminants from settling in the treated containers, as well as to cool down the flashing lights. A suitable stationary battery of flashers may also be provided to treat the exterior and edge surfaces of the containers after their passage through the flasher processing zone, if desired. The sterilized containers then pass through the filling station 312, where a pre-treated food product is introduced into the containers, which are then sealed at the top by means of a sterile lid.
En laminær, steril luftgardin kan være anordnet over hele det aseptiske emballeringsapparat 30 med det formål å hindre infeksjon av emballeringsenhetene. Den sterile luft kan frembringes fra et gass-steriliseringsapparat 350 som omfatter en luftinnblåsningsvifte 352, som driver luft gjennom filteret 354 til en sone 356 for behandling med pulsert lys og som inneholder et batteri av høyeffekts xenonblinklamper 358 som er omgitt av et reflekterende hus 360. Luft drives kontinuerlig gjennom sonen 356 i en strømningstakt som er i samsvar med pulstakten for lampene 358, hvilket sikrer at all luft utsettes for flere polykromatiske, inkoherente lyspulser av høy intensitet, slik som tidligere beskrevet, etterhvert som luften passerer gjennom sonen 356. Det er ønskelig at lyspulsene er rike på ultrafiolett stråling (f.eks. med minst 15 % av lysenergien ved bølgelengder kortere enn 300 nanometer) og at de har en energitetthet på minst 0,5 joule pr. kvadratcentimeter overalt i den behandlingssone som all luft passerer gjennom. Pulsvarigheten kan typisk være i området fra omkring 0,1 til 3 millisek. Lampe- og reflektorgruppen gir flerrettet, hovedsakelig jevn belysning av luften og annen gjennomstrøm-mende gass, således at en støvpartikkel eller en bakterie-kolonidannende enhet behandles fra alle sider og ikke blir selvskjermet. Denne flerrettede behandling er et viktig trekk ved systemet 350. Andre arrangementer for fluidbehandling kan eventuelt utnyttes i stedet for luftbehandlingssystemet 350. A laminar, sterile air curtain may be arranged over the entire aseptic packaging apparatus 30 for the purpose of preventing infection of the packaging units. The sterile air may be generated from a gas sterilization apparatus 350 which includes an air blowing fan 352, which drives air through the filter 354 to a pulsed light treatment zone 356 and which contains a battery of high power xenon flash lamps 358 which is surrounded by a reflective housing 360. Air is continuously driven through the zone 356 at a flow rate consistent with the pulse rate of the lamps 358, which ensures that all air is exposed to multiple polychromatic, incoherent light pulses of high intensity, as previously described, as the air passes through the zone 356. It is desirable that the light pulses are rich in ultraviolet radiation (e.g. with at least 15% of the light energy at wavelengths shorter than 300 nanometers) and that they have an energy density of at least 0.5 joules per square centimeter everywhere in the treatment zone through which all air passes. The pulse duration can typically be in the range from about 0.1 to 3 milliseconds. The lamp and reflector group provides multi-directional, mainly uniform illumination of the air and other flowing gas, so that a dust particle or a bacteria-colony-forming unit is treated from all sides and is not self-shielded. This multidirectional treatment is an important feature of the system 350. Other arrangements for fluid treatment may possibly be utilized in place of the air treatment system 350.
I fig. 4 er det vist en ytterligere utførelse av et aseptisk emballeringsapparat 40 som omfatter to spoler 402 og 404 for emballasjematerial av plast, nemlig en for det ferdige emballasjelegeme og en for emballasjelokkeiie. Materialet for beholderlegemet kan eventuelt være ført gjennom et bad 406 av absorpsjonsfremmende middel, slik som tidligere beskrevet. Emballasjematerialet 402 kan så føres gjennom en suge- og tørkeseksjon for å fjerne overskudd av absorpsjonsmiddelløs-ning. Emballasjematerialet blir så utsatt for intense inkoherente lyspulser fra en rekke 408 av blinklamper langs bevegelsesretningen for emballasjematerialet. Emballasjematerialet 402 kan så varmformes til passende beholdere i formingsapparatet 410, som derpå fylles med aseptisk tilberedt matvare i fyllingsstasjonen 412. Lokkmaterialet kan likeledes eventuelt føres gjennom et bad 414 av absorpsjonsfremmende middel, og utsettes for et antall kraftige inkoherente lyspulser fra blinklamperekken 416, samt derpå utnyttes for å lukke de fylte og formede beholdere. Apparatet i sin helhet kan holdes under et sterilt luftteppe. In fig. 4 shows a further embodiment of an aseptic packaging apparatus 40 which comprises two coils 402 and 404 for packaging material made of plastic, namely one for the finished packaging body and one for the packaging lid. The material for the container body may optionally be passed through a bath 406 of absorption-promoting agent, as previously described. The packaging material 402 can then be passed through a suction and drying section to remove excess absorbent solution. The packaging material is then exposed to intense incoherent light pulses from a series 408 of flashing lights along the direction of movement of the packaging material. The packaging material 402 can then be hot-formed into suitable containers in the forming apparatus 410, which are then filled with aseptically prepared food in the filling station 412. The lid material can likewise optionally be passed through a bath 414 of absorption-promoting agent, and exposed to a number of powerful incoherent light pulses from the flashing lamp array 416, as well as used to close the filled and shaped containers. The device as a whole can be kept under a sterile air blanket.
Ved behandling med lys av høy intensitet og kort varighet for å oppnå sterilisering av emballasjematerialer vil vanligvis hele det brede strålingsspekteret fra blinklampen bli anvendt, innbefattet de nære og fjerne ultrafiolette strålingskom-ponenter av spekteret, således at forholdsvis lave energimengder kan benyttes. Selv ved meget høye organismetettheter (opptil 1 x IO<6> til 1 x IO<8> CFU/cm<a>) vil f.eks. en eller to lysblink ved en energitetthet på 1,5 J/cm<2> pr. lysblink resultere i sterilisering både med hensyn til sporer og vegetative bakterier samt også viruser. When treating with light of high intensity and short duration to achieve sterilization of packaging materials, the entire broad radiation spectrum from the flashing lamp will usually be used, including the near and far ultraviolet radiation components of the spectrum, so that relatively low amounts of energy can be used. Even at very high organism densities (up to 1 x IO<6> to 1 x IO<8> CFU/cm<a>), e.g. one or two light flashes at an energy density of 1.5 J/cm<2> per light flashes result in sterilization both with regard to spores and vegetative bacteria as well as viruses.
Når blinklampespektrene har minst omkring 10 % av sin energi ved bølgelengder mindre enn omkring 300 nanometer, slik det foretrekkes, eller når produktet i seg selv er tilstrekkelig absorberende til å gi den ønskede spektrale vekselvirkning, kan badet av absorpsjonsfremmende middel i det tidligere beskrevne aseptiske emballeringsapparat elimineres, hvis så ønskes. For drift ved høy behandlingshastighet og høye effekttettheter kan det være ønskelig å kjøle blinklampene ved hjelp av en eventuell vanntappe. For gjennomskinnelig innpakning eller andre emballasjematerialer kan det også være ønskelig å anordne en lamperekke på utsiden av den langstrakte lukkede film, således at bare produktet og røret for motstrøm-mende steril luft behøver å innføres i filmrøret. When the flash lamp spectra have at least about 10% of their energy at wavelengths less than about 300 nanometers, as is preferred, or when the product itself is sufficiently absorbent to provide the desired spectral interaction, the bath of absorption enhancing agent in the previously described aseptic packaging apparatus may be eliminated, if desired. For operation at a high processing speed and high power densities, it may be desirable to cool the flashing lamps using a possible water tap. For translucent packaging or other packaging materials, it may also be desirable to arrange a row of lamps on the outside of the elongated closed film, so that only the product and the tube for counter-flowing sterile air need to be introduced into the film tube.
Etter å ha beskrevet foreliggende oppfinnelse prinsipielt, vil nå forskjellige aspekter av oppfinnelsen bli beskrevet mer detaljert ved hjelp av de etterfølgende spesielle eksempler. Disse eksempler vil vise oppfinnelsegjenstandens effektivitet når det gjelder å redusere eller eliminere mikroorganismer på forskjellige bakteriologiske media og emballasjematerialer. I visse eksempler ble mikroorganismer med hensikt anbragt på de overflater som skulle behandles, mens forskjellige materialer i andre eksempler ble behandlet for å fjerne naturlig forekom-mende mikroorganismer. Det bør bemerkes at tilsiktet påføring av meget høye tettheter av mikroorganismer på visse overflater gir en høy grad av selvskjerming for mikroorganismene. Denne selvskjerming innebærer en økning av intensiteten og/eller antall lyspulser som er påkrevet for å oppnå en gitt redu-seringsgrad av kolonidannende enheter utover det som er påkrevet for å oppnå samme reduksjonsgrad for en lavere tetthet av foreliggende kolonidannende enheter. Disse eksempler som benytter høye mikroorganismetettheter utgjør følgelig en dramatisk bevisføring av den oppnådde effektivitet ved behandling med pulset lys. Having described the present invention in principle, various aspects of the invention will now be described in more detail by means of the following special examples. These examples will show the effectiveness of the invention in reducing or eliminating microorganisms on various bacteriological media and packaging materials. In certain examples, microorganisms were intentionally placed on the surfaces to be treated, while in other examples different materials were treated to remove naturally occurring microorganisms. It should be noted that the deliberate application of very high densities of microorganisms to certain surfaces provides a high degree of self-shielding for the microorganisms. This self-shielding involves an increase in the intensity and/or number of light pulses required to achieve a given degree of reduction of colony-forming units beyond what is required to achieve the same degree of reduction for a lower density of present colony-forming units. These examples, which use high microorganism densities, therefore constitute a dramatic demonstration of the efficiency achieved by treatment with pulsed light.
EKSEMPEL 1 EXAMPLE 1
For å vise effektiviteten av intense, pulsede og inkoherente lysblink ved aseptisk emballering og bevaring av matvarer, ble det utført en rekke prøver hvor kulturer av forskjellige mikroorganismer, som var representative for naturlig fore-kommende matvarespolerende mikroorganismer, ble påført overflaten av et kulturmedium. Det innpodede kulturmedium ble så utsatt for intenst, inkoherent og pulset lys under forskjellige forsøksbetingelser. Lyspulsene ble avgitt fra lyspuls-generatorsystemet FB-300 Flashblast fra Maxwell Laboratories, Inc. Dette lyspulssystem har en rettlinjet xenon-blinklampe i et reflekterende hylster, og gjennom denne lampe utlades under styring fra en sterkstrømsbryter et 745 mikrofarads konden-satorbatteri som kan lades opp til 2600 volt og avgi en maksimal energi på 2500 joule. Xenon-blinklampen har en lett UV-gjennomtrengbar kvartsglasskuppel med en 7 mm utboring og en lysbuelengde på omkring 23 cm samt var fyllt med xenon ved et trykk på 450 torr. In order to show the effectiveness of intense, pulsed and incoherent flashes of light in the aseptic packaging and preservation of foodstuffs, a series of tests were carried out where cultures of different microorganisms, which were representative of naturally occurring food spoilage microorganisms, were applied to the surface of a culture medium. The inoculated culture medium was then exposed to intense, incoherent and pulsed light under different experimental conditions. The light pulses were emitted from the light pulse generator system FB-300 Flashblast from Maxwell Laboratories, Inc. This light pulse system has a rectilinear xenon flashing lamp in a reflective housing, and through this lamp, under the control of a high current switch, a 745 microfarad capacitor battery is discharged which can be recharged to 2600 volts and emit a maximum energy of 2500 joules. The xenon flasher has a slightly UV-permeable quartz glass dome with a 7 mm bore and an arc length of about 23 cm and was filled with xenon at a pressure of 450 torr.
Det rommelige reflektorhus for lampen i det pulsede lyssystem som ble anvendt i de følgende eksempler var konstruert for høyst 25 % lysfluksvariasjon over et prøveområde på The spacious reflector housing for the lamp in the pulsed light system used in the following examples was designed for no more than 25% luminous flux variation over a sample area of
2,54 x 10,16 cm. 2.54 x 10.16 cm.
Kulturer av Aspergillus niger og Saccharomyces cerevisiae ble dyrket på potetdekstrose-agar (PDA) (pH 5,6, ikke ytterligere syret med vinsyre) ved 25°C. Asgergillus niger muggspore-suspensjoner ble oppsamlet i 0,1 % steril tergitol 7 (an-ionisk), og behandlingspletteringer ble utført på PDA med innhold av 0,05% rose bengal (syrerødt 94: tetrajodotetra-klorofluorescein, Na-salt) for å hindre myceliespredning. Saccharomyces cerevisiae og alle de øvrige mikrobekulturer, bortsett fra Aspergillus niger ble behandlet på tryptisk soyaagar (DIFCO). Vegetative kulturer av bacillus subtilis ble dyrket i 15 ml tryptisk soyakraft som en urystet flat kultur i en 10 x 100 mm petri ved 35°C. Andre bakterie-kulturer ble dyrket som 10 ml dypbdekultur ved 35°C. Sporesus-pensjonen av Bacillus subtilis var en renset sporepolylasjon som inneholdt mer enn 95 % sporer og var lagret i destillert vann ved 4°C, samt utvannet for plettering umiddelbart før behandlingen. Soppkulturer ble inkubert ved 25°C mens bakteriekulturene ble inkubert ved 35°C. Cultures of Aspergillus niger and Saccharomyces cerevisiae were grown on potato dextrose agar (PDA) (pH 5.6, not further acidified with tartaric acid) at 25°C. Asgergillus niger mold spore suspensions were collected in 0.1% sterile Tergitol 7 (an-ionic), and treatment blots were performed on PDA containing 0.05% rose bengal (acid red 94: tetraiodotetra-chlorofluorescein, Na salt) to prevent mycelial spread. Saccharomyces cerevisiae and all the other microbial cultures, except Aspergillus niger, were treated on tryptic soy agar (DIFCO). Vegetative cultures of bacillus subtilis were grown in 15 ml tryptic soy broth as an unshaken flat culture in a 10 x 100 mm petri dish at 35°C. Other bacterial cultures were grown as 10 ml deep-water culture at 35°C. The spore suspension of Bacillus subtilis was a purified spore polylation containing more than 95% spores and was stored in distilled water at 4°C and diluted for plating immediately before processing. Fungal cultures were incubated at 25°C while the bacterial cultures were incubated at 35°C.
Lagervarekulturene, nemlig sporesuspensjonene av Bacillus subtilis og Aspergillus niger, ble utvannet i rekkefølge før behandling i steril tryptisk soyakraft av en 1/10 styrke. The stock cultures, namely the spore suspensions of Bacillus subtilis and Aspergillus niger, were serially diluted before treatment in sterile tryptic soy broth of a 1/10 strength.
Dråper på 25 mikroliter av uutspedd lagervaresuspensjon samt Drops of 25 microliters of undiluted stock suspension as well
1 x 10-<1> til og med 1 x 10~<6> uttynninger av lagervaresus-pensjonen ble punktpåført i to rekker langs midtstrengen av en petriskål som inneholdt ca. 15 ml tryptisk soyaagar. Den omtrentlige bredde av mønsteret i to punktrekker var litt mindre enn 2,5 cm (en tomme). Dråpene ble lufttørket ved 35°C og derpå utsatt for intenst og inkoherent pulset lys. 1 x 10-<1> through 1 x 10~<6> dilutions of the stock suspension were spot plated in two rows along the midrib of a Petri dish containing approx. 15 ml tryptic soy agar. The approximate width of the pattern in two dots was slightly less than 2.5 cm (one inch). The drops were air-dried at 35°C and then exposed to intense and incoherent pulsed light.
Etter eksponering og inkubasjon på plater, ble vekstmønsteret undersøkt på eksponerte plater såvel som på kontrollplater. Vekstmønsteret på de behandlede plater ble nedtegnet for sammenligning og for å fastlegge graden av inaktivering i eksponentfaktorer på 10 (hver reduksjon med en tiereksponent vil bli henvist til som en "log"). Behandlinger som ikke ga noen overlevende ble angitt som X log hvor " angir ingen overlevende og hvor X angir de analytiske grenser for for-søket. After exposure and incubation on plates, the growth pattern was examined on exposed plates as well as on control plates. The growth pattern on the treated plates was recorded for comparison and to determine the degree of inactivation in exponent factors of 10 (each reduction by an exponent of ten will be referred to as a "log"). Treatments that produced no survivors were denoted as X log where " denotes no survivors and where X denotes the analytical limits of the trial.
Resultatene av deaktiveringsprøvene er angitt i fig. 5 til 10. Deaktivering ved anvendelse av et ufiltrert spektrum var vanligvis meget kraftig, med fullstendig sterilisering obser- The results of the deactivation tests are shown in fig. 5 to 10. Deactivation using an unfiltered spectrum was usually very strong, with complete sterilization observed
vert i mange tilfeller. Selv med meget lav energifluks på host in many cases. Even with very low energy flux on
0,1 J/cm<2> eller mindre, ble det observert flere log deaktivering. Når bestråling med fjern UV ble hovedsakelig eliminert fra det pulsede lysspektrum ved bruk av et 6,4 mm (1/4 tomme) tykt glassfilter (Pyrex), måtte lysfluksen og antall lysblink for å oppnå en lignende deaktiveringsvirkning økes i vesentlig grad. Spektraltransmisjonskurven for UV glassfilter er vist i fig. 11. Den nominelle spektralutgang for en lineær xenon blinklampe i FB-300 systemet er vist, sammen med bølgelengdene for 5 % og 50 % transmisjon (vist ved hver sin stiplede linje) for glassfilteret, i fig. 11, hvilket angir en bratt transmi-sjonsavskjæring ved omkring 300 nm for lyspulser gjennom glassfilteret. Ved energiflukser på 8 til 12 J/cm<2> ble vanligvis ti lysblink anvendt for å oppnå en deaktivering på mer enn en log. Ved disse energinivåer ble sterilisering oppnådd etter et større antall lysblink (fra 15 til 30 avhengig av prøvens art). En terskelvirkning vil videre fremgå av de viste forsøksdata i fig. 5 til 15, hvor en liten økning (mindre enn 20 %) i behandlingsintensiteten frembragte en dramatisk økning i den oppnådde deaktivering. 0.1 J/cm<2> or less, several log deactivation was observed. When far UV irradiation was essentially eliminated from the pulsed light spectrum using a 6.4 mm (1/4 inch) thick glass filter (Pyrex), the luminous flux and number of light flashes had to be increased substantially to achieve a similar deactivation effect. The spectral transmission curve for UV glass filter is shown in fig. 11. The nominal spectral output for a linear xenon flashing lamp in the FB-300 system is shown, together with the wavelengths for 5% and 50% transmission (shown by each dashed line) for the glass filter, in fig. 11, indicating a steep transmission cutoff at about 300 nm for light pulses through the glass filter. At energy fluxes of 8 to 12 J/cm<2>, typically ten light flashes were used to achieve a deactivation of more than one log. At these energy levels, sterilization was achieved after a greater number of light flashes (from 15 to 30 depending on the nature of the sample). A threshold effect will also be apparent from the experimental data shown in fig. 5 to 15, where a small increase (less than 20%) in the treatment intensity produced a dramatic increase in the achieved deactivation.
EKSEMPEL 2 EXAMPLE 2
Som tidligere angitt, vil anvendelse av inkoherente lyspulser med vesentlig innhold av fjern-ultrafiolett lys i vesentlig grad redusere den energifluks i lyspulsene som er nødvendig for å oppnå en forut fastlagt grad av dødelig virkning ved behandling av matvareprodukter eller emballasjematerialsub-strater. I fravær av vesentlig innhold av fjern-UV i lyspulsene er absorpsjon i substratet (og/eller mikroorganismene) i det nære UV, synelige og nære infrarøde bølgelengdeområde viktig for å oppnå høy deaktivering av mikroorganismer. As previously stated, the use of incoherent light pulses with a significant content of far-ultraviolet light will significantly reduce the energy flux in the light pulses which is necessary to achieve a predetermined degree of lethal effect when treating food products or packaging material substrates. In the absence of significant content of far UV in the light pulses, absorption in the substrate (and/or the microorganisms) in the near UV, visible and near infrared wavelength range is important to achieve high deactivation of microorganisms.
I forsøk av den art som er angitt i eksempel 1, hvor E. coli ble behandlet med og uten glassfilter med ett, to og fire lysblink ved 1,5, 4,1, 8 og 12 J/cm<2> ble f.eks. ingen overlevende organismer observert på noen av de plater som ble behandlet med fullt lysspektrum, mens ingen virkning ble observert med filteret på plass ved disse behandlingsnivåer. Det ble imidlertid bemerket at det anvendte bakteriologiske medium i vesentlig grad var gjennomskinnelig for den intense inkoherente bestråling. Et 5 mm tykt sjikt av tryptisk soyaagar i de anvendte petriskåler av plastmaterial svekket således lyset bare med omkring 35 % og størstedelen av denne svekning fant sted ved bølgelengder mindre enn 300 nm, hvilket bare representerte omkring 15 % av den totale innfallende bestråling. Det ble således fastslått at når behandlingsspek-teret ble filtrert ved bruk av kvarttoms pyrexglassfilter for å fjerne bølgelengde mindre enn 300 nm fra det innfallende lys mot prøvestykket, var lysabsorpsjonen på overflaten av det bakteriologiske medium utilstrekkelig til å frembringe effektiv kobling av lysenergien til den behandlede overflate. In experiments of the kind indicated in example 1, where E. coli was treated with and without a glass filter with one, two and four flashes of light at 1.5, 4.1, 8 and 12 J/cm<2>, e.g. e.g. no surviving organisms were observed on any of the plates treated with the full light spectrum, while no effect was observed with the filter in place at these treatment levels. However, it was noted that the bacteriological medium used was substantially translucent to the intense incoherent irradiation. A 5 mm thick layer of tryptic soy agar in the plastic petri dishes used thus only attenuated the light by about 35% and the majority of this attenuation took place at wavelengths less than 300 nm, which only represented about 15% of the total incident radiation. It was thus determined that when the treatment spectrum was filtered using a quarter inch pyrex glass filter to remove wavelengths less than 300 nm from the incident light on the specimen, the light absorption on the surface of the bacteriological medium was insufficient to produce efficient coupling of the light energy to the treated surface.
For å vise virkningen av mediers absorpsjonsevne (og over-flateegenskaper) på deaktivering ved hjelp av pulset lys med det ultrafiolette pyrexlysfilter på plass, ble en E. coli-kultur podet på et 45 mm diameters hvitt milliporefilter med porediameter på 0,65 mikrometer, samt på lignende filtere som hadde blitt farvet sort ved hjelp av tusj. To demonstrate the effect of media absorptivity (and surface properties) on deactivation by pulsed light with the ultraviolet pyrex light filter in place, an E. coli culture was inoculated onto a 45 mm diameter white millipore filter with 0.65 micrometer pore diameter, as well as on similar filters that had been colored black with marker.
Podede filtere ble behandlet i en steril petriskål og derpå lagt med bakteriesiden opp på overflaten av en tryptisk soya-agarplate. Bakterier podet på et hvitt milliporefilter oppviste mer enn 6 log deaktivering etter fire lysblink ved 12 J/cm<2>. Til sammenligning ble hovedsakelig ingen deaktivering observert ved anvendelse av bakterier podet direkte på tryptisk soyaagar og eksponert for fire lysblink ved 12 J/cm<2>. På lignende måte krevde bakterier på et sort milliporefilter bare ett lysblink ved 5 J/cm<2> for å frembringe større deaktivering enn 6 log. Inoculated filters were treated in a sterile petri dish and then placed with the bacterial side up on the surface of a tryptic soy agar plate. Bacteria seeded on a white millipore filter showed greater than 6 log deactivation after four light flashes at 12 J/cm<2>. In comparison, essentially no deactivation was observed using bacteria inoculated directly onto tryptic soy agar and exposed to four light flashes at 12 J/cm<2>. Similarly, bacteria on a black millipore filter required only one light flash at 5 J/cm<2> to produce inactivation greater than 6 log.
En ytterligere påvisning av virkningen av vedkommende mediums evne til å absorbere pulset lys for deaktivering med det kvarttoms pyrexglassfilter på plass, ble en rekke forsøk utført hvor ikke fet tørrmelk eller tusj ble tilsatt det bakteriologiske medium for derved å øke dets relative absorpsjonsevne overfor intenst inkoherent pulset lys. De oppnådde resultater er vist i fig. 13 til 15 som angir deaktiveringen av E. coli på media som inneholder forskjellige konsentrasjoner av ikke fet tørrmelk (NFDM) eller tusj ved behandling med 5, 10, 15 eller 20 lysblink ved 4 J/cm<2> innfallende bestråling med pyrexglassfilteret på plass. A further demonstration of the effect of the medium in question's ability to absorb pulsed light for deactivation with the quarter-inch pyrex glass filter in place, a series of experiments were carried out in which no fat dry milk or ink was added to the bacteriological medium to thereby increase its relative absorption capacity against the intensely incoherent pulse light. The results obtained are shown in fig. 13 to 15 indicating the inactivation of E. coli on media containing different concentrations of non-fat dry milk (NFDM) or ink when treated with 5, 10, 15 or 20 light flashes at 4 J/cm<2> incident irradiation with the pyrex glass filter in place .
Mekanismen for deaktivering ved anvendelse av pulset lys med bølgelengder større enn 300 nm antas å være forskjellig fra den som observeres ved utnyttelse av spektralutgang med et bredt fjernultrafiolett spektrum. Deaktivering ved anvendelse av hele blinklampens spektrum antas å være lik virkningene av fjernultrafiolett med hensyn til dose og deaktiveringskinetikk, mens deaktivering ved anvendelse bare av spektralutgang større enn 300 nm antas å åpenbare en terskelsammenheng mellom dose og deaktivering. Denne mekanisme anses da å være frembragt ved blinklysoppvarming av mediets overflate og varierer med det øverste mediumsjikts evne til å absorbere (nemlig være i vekselvirkning med) den innfallende spektralfluks under den korte glimtperiode. The mechanism of deactivation using pulsed light with wavelengths greater than 300 nm is believed to be different from that observed using spectral output with a broad far-ultraviolet spectrum. Deactivation using the full strobe spectrum is believed to be similar to the effects of far ultraviolet in terms of dose and deactivation kinetics, while deactivation using only spectral output greater than 300 nm is believed to reveal a threshold relationship between dose and deactivation. This mechanism is then considered to be produced by flash heating of the surface of the medium and varies with the ability of the uppermost medium layer to absorb (ie interact with) the incident spectral flux during the short flash period.
Ved bruk av intenst og inkoherent pulset lys antas således to mekanismer å påvirke inaktiveringen av mikroorganismer. Disse er henholdsvis en fotokjemisk og en fototermisk mekanisme. Begge mekanismer foreligger ved effektive behandlingsprosesser. When intense and incoherent pulsed light is used, two mechanisms are thus believed to influence the inactivation of microorganisms. These are respectively a photochemical and a photothermal mechanism. Both mechanisms exist through effective treatment processes.
EKSEMPEL 3 EXAMPLE 3
En rekke forsøk ble utført for å fastlegge effektiviteten av intenst og inkoherent pulset lys ved sterilisering av emballeringsmaterialet. Det lokk- og beholdermaterial som anvendes av et ledende rnatvarebehandlingsselskap i USA for emballering av et dessertpuddingsprodukt ble valgt som prøvesubstrat. Lagermaterialet for fremstilling av beholderen omfattet et plastmaterial/polyetylen-laminat med en oksygenbarriere av polyetylen/etylvinylalkohol. Utgangsmaterialet for lokket var et aluminium/polyetylenlaminat. Små stykker av hvert material ble sterilisert ved autoklavering, hydrogenperoksyd (3 % eller 10 %) og varme, eller eventuelt bakteriedrepende ultrafiolett lys. De således oppnådde resultater var ikke påvirket av hvilken forsteriliseringsteknikk som var anvendt. En poly-etylenoverflate av hver prøve av hvert material ble så ensartet podet med staphylococcus aureus i saltløsning, Bacillus cereus sporer i vann eller Aspergillus niger sporer i en 0,1% tergitol 7 og derpå lufttørket ved 35°C. Podingskonsentrasjonen var mellom 100 og 1000 CFU pr. kvadratcentimeter overflateområde. Podede stykker av lokk- og beholdermaterialet ble så pulsbelyst med intenst inkoherent lys ved anvendelse av FB-300 systemet. En enkelt puls av lengde 1,5 millisek. (full bredde mellom halve maksimalverdier) ble avgitt ved den totale fastlagte lysenergi pr. kvadratcentimeter. Såvel de behandlede prøver som kontrollprøvene av lokk- og beholdermaterialet ble inkubert enkeltvis i steril tryptisk soyakraft ved 35°C for prøvestykker podet med Staphylococcus og Bacillus samt ved romtemperatur (21°C) for Aspergillus prøvene. De oppnådde resultater er angitt i tabell 6 hvor en +verdi angir at vekst ble påvist og en -verdi angir at ingen vekst ble fastlagt etter en ukes inkubasjon. A number of experiments were conducted to determine the effectiveness of intense and incoherent pulsed light in sterilizing the packaging material. The lid and container material used by a leading food processing company in the USA for packaging a dessert pudding product was chosen as the test substrate. The stock material for manufacturing the container comprised a plastic material/polyethylene laminate with an oxygen barrier of polyethylene/ethylvinyl alcohol. The starting material for the lid was an aluminium/polyethylene laminate. Small pieces of each material were sterilized by autoclaving, hydrogen peroxide (3% or 10%) and heat, or possibly bactericidal ultraviolet light. The results thus obtained were not influenced by which presterilization technique was used. A polyethylene surface of each sample of each material was then uniformly inoculated with staphylococcus aureus in saline, Bacillus cereus spores in water or Aspergillus niger spores in a 0.1% tergitol 7 and then air dried at 35°C. The inoculum concentration was between 100 and 1000 CFU per square centimeter surface area. Grafted pieces of the cap and container material were then pulsed with intense incoherent light using the FB-300 system. A single pulse of length 1.5 milliseconds. (full width between half maximum values) was given at the total determined light energy per square centimeter. Both the treated samples and the control samples of the lid and container material were incubated individually in sterile tryptic soy broth at 35°C for samples inoculated with Staphylococcus and Bacillus and at room temperature (21°C) for the Aspergillus samples. The results obtained are shown in table 6 where a + value indicates that growth was detected and a - value indicates that no growth was determined after one week of incubation.
Disse resultater viser den evne intenst og inkoherent pulset lys har til å sterilisere vanlig emballeringsmaterialer i form av polyetylenlaminat. These results show the ability of intense and incoherent pulsed light to sterilize common packaging materials in the form of polyethylene laminate.
Bruk av intenst og inkoherent pulset lys for deaktivering av organismer er funnet å ha mange fordeler sammenlignet med utnyttelse av vanlig kontinuerlig arbeidende lyskilder eller laserlyskilder som arbeider i kontinuerlig eller pulset modus. Disse fordeler ved inaktivering av mikroorganismer ved utnyttelse av intense og inkoherente pulsede lyskilder omfatter oppnåelse av høye energiflukser, utnyttelse av brede spektral-områder, muligheter for spektral avstemning ved å variere driftsbetingelsene og/eller ved filtrering, høy virkningsgrad ved omforming av elektrisk energi til lysenergi. Også høyt produktgjennomløp er gjort mulig ved bruk av kraftig pulsede lyskilder, samt økonomisk drift. The use of intense and incoherent pulsed light for the deactivation of organisms has been found to have many advantages compared to the use of conventional continuously operating light sources or laser light sources operating in a continuous or pulsed mode. These advantages of the inactivation of microorganisms by the use of intense and incoherent pulsed light sources include the achievement of high energy fluxes, the use of wide spectral ranges, possibilities for spectral tuning by varying the operating conditions and/or by filtering, high efficiency when converting electrical energy into light energy . High product throughput is also made possible by the use of strongly pulsed light sources, as well as economical operation.
Claims (8)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US93064686A | 1986-11-13 | 1986-11-13 | |
PCT/US1986/002628 WO1988003369A1 (en) | 1986-11-13 | 1986-12-05 | Methods and apparatus for preservation of foodstuffs |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO883056D0 NO883056D0 (en) | 1988-07-08 |
NO883056L NO883056L (en) | 1988-09-13 |
NO168622B true NO168622B (en) | 1991-12-09 |
NO168622C NO168622C (en) | 1992-03-18 |
Family
ID=26774202
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO883056A NO168622C (en) | 1986-11-13 | 1988-07-08 | PROCEDURE AND APPARATUS FOR ASEPTIC PACKAGING OF FOODS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
NO (1) | NO168622C (en) |
-
1988
- 1988-07-08 NO NO883056A patent/NO168622C/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO883056D0 (en) | 1988-07-08 |
NO883056L (en) | 1988-09-13 |
NO168622C (en) | 1992-03-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0290443B1 (en) | Methods and apparatus for aseptic packaging of foodstuffs | |
US5034235A (en) | Methods for presevation of foodstuffs | |
US4871559A (en) | Methods for preservation of foodstuffs | |
US4910942A (en) | Methods for aseptic packaging of medical devices | |
US5658530A (en) | Photocatalyst and pulsed light synergism in deactivation of contaminants | |
US4424188A (en) | Sterilization of packaging material | |
Prasad et al. | Applications of light-emitting diodes (LEDs) in food processing and water treatment | |
Abida et al. | Pulsed light technology: a novel method for food preservation | |
Barbosa‐Canovas et al. | Pulsed light technology | |
Chen et al. | Pulsed light sterilization of packaging materials | |
Keklik et al. | Microbial decontamination of food by ultraviolet (UV) and pulsed UV light | |
US9801966B2 (en) | Systems and methods of microbial sterilization using polychromatic light | |
Palmieri et al. | High intensity pulsed light technology | |
US4494357A (en) | Sterilization of packaging material | |
Cacace et al. | High-intensity pulsed light technology | |
Cassar et al. | Microbial decontamination of food by light-based technologies: Ultraviolet (UV) light, pulsed UV light (PUV), and UV light-emitting diodes (UV-LED) | |
JP2000203535A (en) | Method and apparatus for sterilization of food-packaging material | |
Bhalerao et al. | Pulsed Light Technology Applied in Food Processing | |
NO168622B (en) | PROCEDURE AND APPARATUS FOR ASEPTIC PACKAGING OF FOODS | |
Unni et al. | 10 ChaptEr Use of pulsed Light in Food processing | |
CN213832563U (en) | Aseptic packaging underwear | |
Gunjal et al. | Pulsed Light Technology in Food Processing and Preservation | |
Dhineshkumar et al. | High Intensity Pulsed Light Technology in Food Preservation | |
Moraru | High-intensity pulsed light food processing | |
Rohit et al. | High-Intensity Pulsed Light Technology |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |
Free format text: LAPSED IN JUNE 2002 |