NO325676B1

NO325676B1 - Fremgangsmate for desinfeksjon av et produkt ved overflatebehandling, desinfeksjonsanordning samt anvendelse av nevnte anordning.

Info

Publication number: NO325676B1
Application number: NO20034144A
Authority: NO
Inventors: Niels Krebs
Original assignee: Force Technology
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2003-09-17
Publication date: 2008-07-07
Also published as: US20040105779A1; HUP0303135A3; ZA200306342B; JP4227416B2; PL363858A1; ES2256460T3; IL157295A0; SK287718B6; NO20034144D0; CN1498117A; BR0208392A; ME00628B; JP2004525635A; CZ20032609A3; HU230088B1; US7695672B2; WO2002078751A1; RS49752B; MXPA03008128A; CA2437783C

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for desinfisering av et produkt ved overflatebehandling, der væskedamp, fortrinnsvis vandig damp, og lyd, fortrinnsvis ultralyd, blir ledet mot overflaten av produktet. Videre vedrører oppfinnelsen en desinfeksjonsanordning for utføring av nevnte fremgangsmåte samt anvendelse av nevnte anordning for desinfeksjon av et produkt.

Ved behandling og påfølgende pakking av matvareprodukter er det ønskelig å drepe bakterier, slik som sporer, mikroorganismer og lignende som er til stede på overflaten til matproduktene og på andre faste flater. Det er kjent å varmebehandle mat for å drepe bakterier. Imidlertid forårsaker vanligvis en slik varmebehandling uønskede endringer i smaken og teksturen til den behandlede maten og kan i verste fall ødelegge maten. Det er også kjent å fjerne urenheter fra overflaten av et produkt ved ultralydbehandling.

Den japanske publiserte spesifikasjonen nr JP-0714 3999A beskriver en steriliseringsanordning der instrumentene som skal steriliseres først eksponeres mot ultralyd og så autoklaveres ved hjelp av høytrykksdamp, og til slutt bestråles med ultrafiolett lys. Dette prinsippet er imidlertid ikke egnet for behandling av mat, blant annet på grunn av de høye temperaturene som brukes under autoklaveringsprosessen.

Videre beskriver EP 0711566A1 en fremgangsmåte og en anordning for sterilisering av tannlegeinstrumenter. Anordningen anvender forskjellige prinsipper for å bekjempe bakterier, for eksempel behandling med dampstråler, varmluft, ultralydbad, elektro-magnetisk bestråling og så videre. Denne anordningen er imidlertid ikke egnet for behandling av mat ettersom for mye varmevolum absorberes av de behandlede produktene i mange av de foreslåtte fremgangsmåtene.

Det er videre kjent å varme opp overflaten til for eksempel matprodukter ved hjelp av damp for å drepe bakterier. Imidlertid, for å oppnå den ønskede effekten skades de ytterste lagene av den behandlede maten som et resultat av for mye eksponering.

Det er videre kjent fra russisk patent nr. 2000058 å sterilisere flytende matprodukter ved hjelp av en kombinasjon av damp og ultralyd. Maten mates til en beholder og et lag av den flytende maten dannes ved sentrifugalkraften. Damp leveres til maten fra den indre overflaten av beholderen. Dampen injiseres inn av flere dyser hvorved ultralydoscillasjoner genereres i den flytende maten. Under kondensering av dampen dannes et hulrom. Anvendelse av denne behandlingsrfemgangsmåten er begrenset av et antall grunner:

- den er kun egnet for flytende matprodukter,

- en sentrifuge er påkrevet, og

- vann tilføres maten på grunn av kondensasjonen av den vandige dampen. Denne typen kondensasjon unngås fortrinnsvis.

WO 00/01255 beskriver en fremgangsmåte og en behandling av en fluid eller material deri med akustisk energi. Anordningen arbeider med det prinsippet at en kondensasjon bør finne sted og at akustisk energi genereres ved indusering av kavitasjon. Når damp-kaviteter imploderer skapes akustisk energi.

Formålet med oppfinnelsen er å frembringe en fremgangsmåte for desinfisering av et produkt og som er egnet for effektivt å drepe bakterier på overflaten til produktet uten å indusere for mye varme til produktet.

Et første aspekt ved oppfinnelsen vedrører fremgangsmåte for desinfeksjon av et produkt ved overflatebehandling, der væskedamp, fortrinnsvis vandig damp, og lyd, fortrinnsvis ultralyd, blir ledet mot overflaten av produktet, kjennetegnet ved at ultralyd genereres samtidig med at dampen frislippes, og dampen settes til å oscillere ved en frekvens i ultralydområdet ved et slikt høyt akustisk trykk at migrasjonen av de enkelte molekylene overskrider dimensjonene til bakteriene eller mikroorganismene som skal drepes, hvor dampen rettes mot og bringes i kontakt med produktet.

Ultralyden i dampen genererer således så høye partikkeloscillasjoner og partikkelhastigheter at vannmolekylene vekselvis pumpes til og fra overflatene til produktene. Som et resultat av dette: 1. kraft leveres i form av damp; 2. dampsonen rundt produktet fjernes kontinuerlig for å forhindre kondensasjon og isolasjon; 3. de naturlige mikrostrukturene i overflaten forhindrer ikke damp fra å nå alle bakterier og mikroorganismer.

Dette medfører at

1. Overflaten til produktet oppvarmes til damptemperatur betydelig hurtigere enn hvis varmen ledes gjennom luftsonen som omgir produktet. 2. MikroorganismerÆakterier gjemt i naturlige lommer og sporer oppvarmes uten nesten i det hele tatt å påvirke maten i seg selv.

Under behandling minker temperaturen inne i produktet som en funksjon av dybden. Dette gjelder også bakteriene/mikroorganismene på overflaten. I biologiske produkter er bakteriene/mikroorganismene typisk flere ganger mindre enn cellestørrelsen til produktet. Dette betyr at bakteriene/mikroorganismene får en kjernetemperatur som overskrider 70 °C på et tidspunkt der den termiske gradienten kun penetrerer noen få mikrometer inn i overflatecellene i produktet.

Når behandlingen derpå er fullført, vil mengden energi absorbert av cellene i produktet fordele seg selv og resultere i en generell oppvarming av produktet. Siden volumet i cellene i produktet overskrider volumet til bakteriene, vil den totale mengden varme som induseres under behandlingen være veldig liten og således uskadelig for produktene. Behandlingstiden er relativt kort, fortrinnsvis kun noen få sekunder.

I en spesiell fordelaktig utførelsesform av oppfinnelsen genereres ultralyden ved å føre damp gjennom en ultralydgenererende anordning og forårsake at dampen oscillerer ved en frekvens i ultralydområdet ved et så høyt akustisk trykk at migrasjonen til de enkelte molekylene overskrider dimensjonen til bakteriene eller mikroorganismene som skal drepes.

Fortrinnsvis genereres ultralyd uten å indusere kavitasjon.

Den ultralydgenererende anordningen kan for eksempel dannes av en jetstrøm og en fordypning.

Videre kan den ultralydgenererende innretningen dannes av en fløyte for generering av damp og ultralyd.

Et andre aspekt ved oppfinnelsen vedrører en desinfeksjonsanordning for utføring av fremgangsmåten ifølge det første aspekt ved oppfinnelsen omfattende en dampinnretning (1) for bekjempelse av bakterie/mikroorganismer på overflaten til et produkt, spesielt et matprodukt, hvor nevnte dampinnretning (1) har minst en damppassasje (3) og en åpning (2), kjennetegnet ved at en fordypning (4) er frembrakt nær åpningen (2) og under bruk tilpasset til å tilføres en stråle av vandig damp under et relativt høyt trykk gjennom en damppassasje (3) hvorved den vandige dampen utsendt fra åpningen (2) fås til å oscillere ved en frekvens, fortrinnsvis en ultralydfrekvens, bestemt av fordypningen (4) og ved at dampinnretningen (1) omfatter en ytre del (5) hvis indre vegg definerer den ytre veggen til damppassasjen, og en indre del (6) hovedsakelig definerende den ytre veggen til damppassasjen (3) og også definerer åpningen (2), fordypningen (4) er frembrakt nær nevnte åpning.

En utførelsesform ifølge det andre aspekt ved oppfinnelsen er kjennetegnet ved at fordypningen (4) er justerbart anbrakt med mellomrom fra åpningen (2) i dampinnretningen.

En andre utførelsesform ifølge det andre aspekt ved oppfinnelsen er kjennetegnet ved at fordypningen (4) er anordnet nær åpningen (2) og eventuelt utformet i et stykke med den.

En tredje utførelsesform ifølge det andre aspekt ved oppfinnelsen er kjennetegnet ved at den ytre delen (5) og den indre delen (6) således er festet i forhold til hverandre og at vandig damp tilført gjennom damp-passasjen (3) føres mot fordypningen (4) hovedsakelig på en slik måte at den vandige dampen fås til å oscillere med en frekvens, fortrinnsvis en ultralydfrekvens, bestemt av fordypningen.

En fjerde utførelsesform ifølge det andre aspekt ved oppfinnelsen er kjennetegnet ved at i forbindelse med fordypningen (4) er damp-innretningen (1) en Hartmann-generator, en jetstråle eller en skyvestråle.

Dampinnretningen ifølge det andre aspekt ved oppfinnelsen kan være utformet som et skive-formet element. Alternativt kan nevnte dampinnretning være utformet som et skinneformet element.

Et tredje aspekt ved oppfinnelsen vedrører anvendelse av anordningen ifølge hvilket som helst av kravene 7-13, for desinfeksjon av et produkt ved overflatebehandling derav.

Oppfinnelsen beskrives mer detaljert nedenfor med henvisning til de medfølgende tegningene der: fig. 1 viser diffusjonen av en dampstråle fra en dampinnretning i en

desinfeksjonsanordning ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser en utførelsesform av en dampinnretning i form av en skyveformet skyvestråle,

fig. 3 er et tverrsnitt langs diameteren til dampinnretningen i fig. 2,

fig. 4 viser en dampinnretning utformet som et avlangt element,

fig. 5 viser en dampinnretning av samme type som i fig. 4 utformet som en lukket

kurve, og

fig. 6 viser en dampinnretning av den samme typen som i fig. 4 utformet som en åpen

kurve.

Desinfeksjonsanordningen vist i fig. 1 for utføring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter en dampinnretning 1 utformet som en skiveformet såkalt skivestråle omfattende en ytre del 5 og en indre del 6, som fremvises i et tverrsnitt i figuren. Trykksatt vann går fra et dampkammer 10 gjennom en damppassasje 3 definert ved den ytre delen 5 og den indre delen 6 til en åpning 2, som damp sendes ut fra i en stråle mot et hulrom/fordypning 4 frembragt i den indre delen 6. Dampen kan være laget av destillert eller demineralisert vann. Hvis damptrykket er tilstrekkelig høyt, genereres oscillasjoner i dampen matet til hulrommet/fordypningen 4 ved en frekvens definert av dimensjonene av fordypningen 4. Ved å tilpasse dimensjonene i fordypningen 4 for eksempel slik at dens akustiske naturlige frekvens varierer fra mellom 20 kHz til 25 kHz, genererer dampinnretningen 1 akustiske oscillasjoner fra åpningen 2 forutsatt at damptrykket er tilstrekkelig høyt. En ytterligere økning av damptrykket endrer ikke frekvensen betydelig, men det akustiske trykket levert av dampinnretningen 1 øker kraftig. En dampinnreting av typen vist i fig. 1 er i stand til å generere ultralydakustisk trykk opp til 160 dBspL med et damptrykk på omtrent 4 atmosfærer. Dampinnretningen 1 kan være laget av messing, aluminium eller rustfritt stål i et egnet rustfritt materiale eller et hvilket som helst slags annet tilstrekkelig hardt materiale. Materialet trenger kun å motstå det akustiske trykket og temperaturen som dampinnretningen utsettes for under bruk. Fremgangsmåten under drift er også vist i fig. 1, der den diffunderte dampen 7 bringes til å oscillere av fordypningen 4. Den utbredte oscillerende dampen innrettes mot en underliggende transportør 9, hvorpå produktene 8, for eksempel matprodukter som skal desinfiseres, er anordnet. Produktene 8 transporteres ved en fortubestemt hastighet som svarer til den ønskede desinfeksjonsgraden. Den utsendte oscillerende dampen kan eventuelt brukes til å desinfisere frø.

En eventuell utførelsesform av dampinnretningen ifølge oppfinnelsen, det vil si en såkalt skivestråle er vist i fig. 2. Dampinnretningen 1 omfatter en ringformet ytre del 5 og en sylindrisk indre del 6, i hvilken en ringformet fordypning 4 er utspart. Gjennom en ringformet damppassasje 3 kan damp spres til den ringformede åpningen 2 hvorfra den kan føres til fordypningen 4. Den ytre delen 5 kan justeres i forhold til den indre delen 6, for eksempel ved å frembringe en gjenge eller annen justeringsinnretning (ikke vist) i bunnen av den ytre delen 5, som videre kan omfatte en festeinnretning (ikke vist) for å låse den ytre delen 5 i forhold til den indre delen 6 når en har oppnådd det ønskede mellomrommet mellom dem. Fordelaktige dimensjoner av dampinnretningen vist i fig. 2 kan være en ytre diameter til den ytre delen 5 på for eksempel 80 mm, og en indre diameter av kanten av åpningen 2 på omtrent 22 mm, en diameter på tuppen til den indre delen 6, der fordypningen 4 er frembrakt, på omtrent 15 mm, og en fordypning 4 med en indre diameter på omtrent 10 mm og en bredde som kan være fra 1,5 til 2 mm. En slik dampinnretning genererer en frekvens på omtrent 19 kHz ved et damptrykk på 4 atmosfærer. Molekylene til dampen er således i stand til å migrere opp til 36 um omtrent 19 000 ganger pr sekund ved en maksimal hastighet på 4,5 m/sek. Disse verdiene er kun inkludert for å gi en ide om størrelsen og proporsjonene til dampinnretningen og skal på ingen måte begrense den viste utførelsesformen.

Fig. 3 er et tverrsnitt av dampinnretningen 1 i fig. 2 for å gjøre formen på åpningen 2, damppassasjen 3 og hulrommet 4 klarere. Det er videre opplagt at åpningen 2 er ringformet. Damppassasjen 3 og åpningen 2 er definert av den hovedsakelig ringformede ytre delen 5 og den sirkulære indre delen 6 anordnet i denne. Dampstråleuttømmingen fra åpning 2 treffer den hovedsakelig omkretsmessige fordypningen 4 utformet i den indre delen 6, og går så ut av dampinnretningen 1. Som tidligere nevnt definerer den ytre delen 5 det utvendige av damppassasjen 3 og er videre avskrådd med en vinkel på omtrent 300 langs den ytre overflaten av dens indre omkrets som danner åpningen av dampinnretningen, hvorfra dampstrålen kan ekspandere når den diffunderer ut. Med en tilsvarende avskråning på omtrent 600 på den indre overflaten av den indre omkretsen, danner fasingen ovenfor en spissvinklet omkretskant som definerer åpningen 2 eksternt. Den indre delen 6 har en fasing/avskråning på omtrent 45 <0> i sin ytre omkrets som vender mot åpningen og innvendig definerende åpningen 2. Den ytre delen 5 kan justeres i forhold til den indre delen 6, hvorved trykket av dampstrålen som treffer fordypningen 4, kan justeres. Toppen til den indre delen 6, der fordypningen 4 er utspart, er også avskrånet med en vinkel på omtrent 45 <0 >for å gjøre det mulig for den oscillerende dampstrålen å ekspandere ved åpningen av dampinnretningen.

Som en eventuell utførelsesform av dampinnretningen i desinfeksjonsanordningen, er det i fig. 4 vist et avlangt skinneformet element 1, nevnte element er funksjonelt ekvivalent med utførelsesformene vist i henholdsvis figurene 1 og 2. I denne utførelsesformen omfatter den ytre delen to atskilte skinneformede deler 5a og 5b, som sammen med den skinneformede indre delen 6 danner en dampinnretning 1. To damppassasjer 3 a og 3b er frembrakt mellom de to delene 5 a og 5b til den ytre delen 5 og den indre delen 6. Hver av nevnte damppassasjer har en åpning, henholdsvis 2a, 2b som fører utsendt damp fra damppassasjene 3a og 3b til to fordypninger 4a, 4b frembrakt i den indre delen 6. En fordel med den foreliggende utførelsesformen er at et skinneformet element er i stand til å dekke et mye større overflateareal enn et sirkulært element. Andre fordeler med denne utførelsesformen er at dampinnretningen kan lages av ekstrudert aluminium, hvorved materialkostnadene reduseres.

Utførelsesformen av dampinnretningen vist i fig. 4 trenger ikke å være rettlinjet. Fig. 5 viser et skinneformet element 1 utformet som tre sirkulære separate ringer. Den ytre ringen definerer en ytterste ytre del 5 a, den midterste ringen definerer den indre delen 6 og den indre ringen definerer en innerste ytre del 5b. De tre delene av dampinnretningen danner sammen et tverrsnitt som vist i utførelsesformen i fig. 4, der to fordypninger 4a og 4b frembringes i den indre delen, og der mellomrommet mellom den ytterste ytre delen 5a og den indre delen 6 definerer en ytre damppassasje 3a og en ytre åpning 2a, respektivt, og mellomrommet mellom den indre delen 6 og den innerste ytterdelen 5b definerer en indre damppassasje 4b og en indre åpning 2b, respektivt. Denne utførelsesformen av en dampinnretning er i stand til å dekke et svært stort område om gangen og kan således behandle overflaten av store produkter slik som matprodukter, for eksempel hele oster, store grønnsaker eller halve dyreskrotter.

Som vist i fig. 6 er det også mulig å lage en dampinnretning av denne typen som en åpen kurve. I denne utførelsesformen er de funksjonelle delene i samsvar med de vist i fig. 4 og ytterligere detaljer fremkommer fra denne delen av beskrivelsen som det her henvises til. En dampinnretning utformet som en åpen kurve er anvendbar der bakterier må elimineres fra overflatene til uvanlig formede produkter. En kan se for seg et system der flere dampinnretninger utformet som forskjellige åpne kurver arrangeres i en desinfeksjonsanordning ifølge oppfinnelsen, og brukes ved en lang rekke forskjellige anvendelsesområder.

Generelt kan desinfeksjonsanordningen brukes i forbindelse med væskedamp, ikke nødvendigvis vandig damp. Desinfeksjonsanordningen kan for eksempel anvendes i forbindelse med alkohol. I det siste tilfellet kan forskjellige tilsetningsstoffer, eventuelt gasstilsetningsstoffer tilføres væsken.

Selv om desinfeksjonsanordningen ifølge oppfinnelsen er beskrevet ovenfor med henvisning til desinfeksjon av overflaten av matprodukter, er oppfinnelsen ikke begrenset til denne anvendelsen. Eksempler på andre mulige anvendelser av oppfinnelsen innbefatter desinfeksjon av overflater av vevsprøver, desinfeksjon av kirurgiske instrumenter, overflateaktivering av produkter i forbindelse med kjemisk prosessteknologi og farmasøytisk industri eller rensing av matvareemballasje før anvendelse.

Oppfinnelsen kan videre anvendes i slakterier, i matproduksjon generelt, i operasjonssaler, i rene rom, i bioteknologiske laboratorier og buskapsbygninger og så videre.

Anordningen er ikke nødvendigvis stasjonær, men kan også være en mobil enhet.

Claims

1. Fremgangsmåte for desinfeksjon av et produkt ved overflatebehandling, der væskedamp, fortrinnsvis vandig damp, og lyd, fortrinnsvis ultralyd, blir ledet mot overflaten av produktet karakterisert ved at ultralyd genereres samtidig med at dampen frislippes, og dampen settes til å oscillere ved en frekvens i ultralydområdet ved et slikt høyt akustisk trykk at migrasjonen av de enkelte molekylene overskrider dimensjonene til bakteriene eller mikroorganismene som skal drepes, hvor dampen rettes mot og bringes i kontakt med produktet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at ultralyd genereres uten å indusere kavitasjon.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den samtidige ultralydgenereringen frembringes ved å føre damp gjennom en ultralydgenereirngsinnretning som forårsaker at dampen oscillerer ved en frekvens i ultralydområdet.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at ultralydgenereirngsinnretningen er dannet av en jetstrøm og en fordypning.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at den ultralydgenererende innretningen dannes av en fløyte for generering av damp og ultralyd.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1-5, karakterisert ved en relativt kort behandlingstid.

7. Desinfeksjonsanordning for utføring av fremgangsmåten ifølge krav 1 omfattende en dampinnretning (1) for bekjempelse av bakterie/mikroorganismer på overflaten til et produkt, spesielt et matprodukt, hvor nevnte dampinnretning (1) har minst en damppassasje (3) og en åpning (2), karakterisert ved at en fordypning (4) er frembrakt nær åpningen (2) og under bruk tilpasset til å tilføres en stråle av vandig damp under et relativt høyt trykk gjennom en damppassasje (3) hvorved den vandige dampen utsendt fra åpningen (2) fås til å oscillere ved en frekvens, fortrinnsvis en ultralydfrekvens, bestemt av fordypningen (4) og ved at dampinnretningen (1) omfatter en ytre del (5) hvis indre vegg definerer den ytre veggen til damppassasjen, og en indre del (6) hovedsakelig definerende den ytre veggen til damppassasjen (3) og også definerer åpningen (2), fordypningen (4) er frembrakt nær nevnte åpning.

8. Desinfeksjonsanordning ifølge krav 7, karakterisert ved at fordypningen (4) er justerbart anbrakt med mellomrom fra åpningen (2) i dampinnretningen.

9. Desinfeksjonsanordning ifølge krav 7, karakterisert v e d at fordypningen (4) er anordnet nær åpningen (2) og eventuelt utformet i et stykke med den.

10. Desinfeksjonsanordning ifølge et hvilket som helst av kravene 7 til 9, karakterisert ved at den ytre delen (5) og den indre delen (6) således er festet i forhold til hverandre og at vandig damp tilført gjennom damppassasjen (3) føres mot fordypningen (4) hovedsakelig på en slik måte at den vandige dampen fås til å oscillere med en frekvens, fortrinnsvis en ultralydfrekvens, bestemt av fordypningen.

11. Desinfeksjonsanordning ifølge et hvilket som helst av kravene 7 til 10, karakterisert ved at i forbindelse med fordypningen (4) er dampinnretningen (1) en Hartmann-generator, en jetstråle eller en skyvestråle.

12. Desinfeksjonsanordning ifølge et hvilket som helst av kravene 7 til 11, karakterisert ved at dampinnretningen er utformet som et skiveformet element.

13. Desinfeksjonsanordning ifølge et hvilket som helst av kravene 7 til 11, karakterisert ved at dampinnretningen er utformet som et skinneformet element.

14. Anvendelse av anordningen ifølge hvilket som helst av kravene 7-13, for desinfeksjon av et produkt ved overflatebehandling derav.