NO168622B - Fremgangsmaate og apparat for aseptisk emballering av matvarer - Google Patents

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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:

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:

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

(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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Et viktig aspekt ved apparatet 10 for aseptisk emballering er produktfyllingen og blinklampesammenstillingen 200, som er

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

EKSEMPEL 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.

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

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.

Lagervarekulturene, nemlig sporesuspensjonene av Bacillus subtilis og Aspergillus niger, ble utvannet i rekkefølge før behandling i steril tryptisk soyakraft av en 1/10 styrke.

Dråper på 25 mikroliter av uutspedd lagervaresuspensjon samt

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.

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.

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-

vert i mange tilfeller. Selv med meget lav energifluks på

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.

EKSEMPEL 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

EKSEMPEL 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.

Disse resultater viser den evne intenst og inkoherent pulset lys har til å sterilisere vanlig emballeringsmaterialer i form av polyetylenlaminat.

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.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for aseptisk emballering av matvarer og som omfatter prosesstrinn som går ut på å frembringe et aseptisk emballasjematerial med en lysbestrålt matvarekontaktflate beregnet på å utgjøre i det minste en del av innsiden av en avtettet matvarebeholder, karakterisert ved 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<J> 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 matvarekontaktflate, og det steriliserte emballasjematerial avtettes for å danne et avtettet aseptisk emballert matvareprodukt.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det anvendes lyspulser med en sådan energifordeling at minst ca. 10 % av deres energi ligger i bølgelengdeområdet fra 170 til 300 nanometer.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det som aseptisk emballasjematerial anvendes en forut utformet matvarebeholder som avtettes ved å påføre og forsegle et sterilt lokk på beholderen.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det som emballasjematerial anvendes et bøyelig material som formes til et rør ved langsgående innbyrdes sammenføyning av emballasjematerialets motstående sidekanter, og hvor et avtettet aseptsisk emballert matvareprodukt dannes ved tverravtetning av det langsgående kantsammenføyde emballasjerør.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det aseptiske emballasjematerial bringes i kontakt med et absorpsjonsfremmende middel før eksponeringen for lyspulsene.

6.. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at det anvendes lyspulser med energitetthet ved nevnte matvarekontaktflate i området fra 0,01 til 15 joule pr. cm<J>.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at hver av lyspulsene innstilles til en varighet i området fra 0,5 til 3 millisekunder.

8. Apparat for aseptisk emballering av matvarer og som omfatter steriliseringsutstyr for å frembringe en sterilisert matvare som skal emballeres samt utstyr for pulset lysbestråling, karakterisert ved 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 matvarekontaktflaten 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.