Brevet FR2482459A1 — publié le 19811120

La présente invention concerne un perfectionnement des techniques de stérilisation et elle porte plus particu- lièrement sur un perfectionnement des techniques de stérilisation dans lesquelles des rayons émis par une lampe à décharge sont appliqués à des micro-organismes à détruire. L'un des procédés les plus simples utilisés jusqu'à présent pour la stérilisation de micro-organismes consiste dans l'irradiation moyen d'une lampe de stérilisa- tion. Les lampes de stérilisation caractéristiques de l'art antérieur ont une consommation de quelques dizaines de watts. Certaines ont une consommation de l'ordre de watts, mais elles nécessitent cependant une longueur atteignant 2 mètres et elles ne procurent donc pas une augmentation notable de puissance lumineuse par unité de longueur d'arc. Parmi les nombreuses variétés de micro-organismes pour lesquelles on utilise les lampes de stérilisation, ceux qui absorbent facilement les rayons, comme Aspergillus nigersoulévent la difficulté qui consiste en ce que lorsqu'ils se présentent en plusieurs couches, les orgar isiâ3s des couches inférieures sont beaucoup plus difficiles à détruire que ceux de la couche supérieure. Ainsi, la lampe de stérilisation classique a l'inconvénient consistant en ce qu'elle nécessite une longue durée de stérilisation ou ne parvient qu'à un taux de stérilisation limité pour les organismes qui absorbent facilement les rayons,comme Aspergillus niger. De façon générale, l'efficacité de la stérilisation par ultraviolet effectuée au moyen de la lampe de stéri- lisation est donnée par N _.Lt No e P I = I,e six x = R.NO^ Q Dans ces relations No et N sont respectivement les nombres de micro-organismes présents avant et après l'irradiation par ultraviolet, e est la base des logarithmes naturels, P est une constante spécifique du micro-organisme, I est l'intensité des rayons ultraviolets dans la gamme de longueurs d'onde efficace pour la stérilisation des micro- organismes, I est l'intensité des rayons ultraviolets appliqués à la couche de surface des micro-organismes, t est la durée d'irradiation, - d est le facteur d'absorption du micro-organisme pour l'ultraviolet, t est une constante, et t est la ditance à partir de la surface de la couche supérieure de micro-organismes. Ces expressions montrent de façon évidente qu'on parvient à une stérilisation efficace lorsqu'on utilise des valeurs suffisamment grandes de I et t. Du fait que 0( et sont des constantes spécifiques du microorganisme a détruire, l'efficacité de la stérilisation dépend de la valeur de I ou t. Avec la lampe de stérilisation classique qui a une valeur limitée de I, et donc une valeur limitée de façon similaire de I, on doit avoir recours à une valeur accrue de t, mais cette lampe ne permet de détruire que les micro-organismes présents dans la couche de surface et elle présente un taux de stérilisation limité pour les micro-organismes disposés les uns sur les autres. Un but de l'invention est d'offir un procédé de stérilisation original dont les effets se manifestent en une durée d'irradiation courte et qui détruise les micro- organismes qui absorbent facilement les rayons lumineux, comme Aspergillus niger. -Une caractéristique de l'invention consiste dans l'utilisation d'une lampe éclair à décharge capable de produire une intensité lumineuse instantanée considérable, au lieu de la lampe de stérilisation classique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant au dessin annexé qui est un schéma utile à l'explication du procédé de stérilisation de l'invention. Les lampes éclairs à décharge sont largement utilisées dans l'industrie mais celle utile à la mise en oeuvre de l'invention est du type utilisant un gaz rare en tant qu'élément lumineux et fournissant une intensité lumineuse instantanée 10 à 10 fois supérieure à celle de la lampe de stérilisation classique. On a effectué une expérience dans laquelle des échantillons contenant une culture dvAspergillus niger avec 10 microorganismes par cm3 ont été placés à une distance d'irradiation de 10 cm. Les échantillons ont été irradiés (1) de façon continue pendant 10 s par une lampe de stérilisation du type classique ayant une longueur d'arc de 30 cm, un diamètre interne d'ampoule de 1,2 cm, une tension de,30 V et un courant de 0,8 A, et (2) de façon intermittente pendant 8 s à une cadence de 5 émissions par seconde, avec une lampe éclair à décharge ayant une longueur d'arc de 30 cm, un diamètre interne d'ampoule de 1,2 cm, une largeur d'impulsion de 1 ms (durée à la moitié de la hauteur de crête) et une énergie lumineuse de 200 J/émission. Le nombre de micro-organismes ayant survécu à l'irradiation a été de 10 pour le cas (1) ci-dessus et de 10 seulement pour le cas (2), ce qui correspond respectivement à un taux de stérilisation de 99 et 99,999 %, c'est-à-dire que la lampe éclair à décharge donne un taux de survie égal à 1/1000 de celui de la lampe de stérilisation. L'expérience montre ainsi que la lampe éclair à décharge permet d'obtenir un taux de stérilisation plus élevé en une durée d'irradiation plus courte qu'avec la lampe classique. La gamme de longueurs d'onde ultraviolettes qui est particulièrement efficace pour la stérilisation correspond à des longueurs d'onde inférieures ou égales à 300 nm. L'utilisation de mercure, de zinc, de cadmium ou d'étain en tant qu'élément lumineux enfermé dans la lampe éclair à décharge, en compagnie du gaz rare, permet d'obtenir un taux de stérilisation plus élevé- en une durée d'irradiation plus courte, du fait que ces éléments émettent des rayons de forte intensité ayant des longueurs d'onde inférieures ou égales à 300 nm. L'importance du rayonnement ultraviolet émis par la lampe éclair à décharge contenant un gaz rare en tant qu'élément lumineux augmente sous l'effet d'une augmentation de la densité d'énergie lumineuses Q = D.L.t Dans cette relation Q est la.densité d'énergie, J est l'énergie électrique d'entrée pour un seul éclair, en joules, D est le diamètre interne de l'ampoule en centimètres, L est la longueur d'arc en centimètres, et T est la largeur d'impulsion à la moitié de la hauteur de crête, en millisecondes. Il est donc souhaitable de spécifier la valeur de Q. Dans l'expérience mentionnée ci-dessus, on a trouvé que la valeur de Q était d'environ 5,6, mais on parvient à la stérilisa- tion désirée avec un taux suffisamment élevé et en une durée suffisamment courte si la valeur de Q est supérieure ou égale à 0,03. Même si on utilise des rayons ultraviolets moins efficaces, de 300 nm ou davantage, ou des rayons visibles ou infrarouges n'ayant en réalité aucune efficacité de stérilisation, si on fait en sorte que la lampe éclair à décharge émette de façon instantanée une énergie élevée, on peut s'attendre à ce que les rayons absorbés dans Aspergillus Niger échauffent instantanément les micro- organismes en produisant une sorte de stérilisation thermique. On pense qu'un tel effet thermique a pu se produire sans être détecté dans l'expérience mentionnée précédemment. Sur la figure, utile à l'explication de l'expérience de stérilisation, la référence 1 désigne une lampe telle qu'une lampe de stérilisation ou une lampe éclair à décharge, les références X - X désignent un axe passant par le milieu de l'arc dans la lampe 1 et la référence 2 désigne un échantillon contenant des micro-organismes Aspergillus niger qui a été orienté vers la lampe 1 sur l'axe X - Xe L'invention consiste donc à utiliser, à la place de la lampe de stérilisation classique, une lampe éclair à décharge capable d'émettre de façon instantanée un rayonne- ment de niveau élevé. L'invention présente l'avantage d'offrir une efficacité remarquable, m9me pour la stérilisa- i10 tion de micro-organismes qui absorbent facilement les rayons,comme Aspergillus niger. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. 248245 9 REVENDICATIONS 1. Procédé de stérilisation caractérisé en ce qu'une lampe éclair à décharge contenant un gaz rare en tant qu'élément lumineux émet des rayons qui sont ensuite appliqués à des micro-organismes qu'on désire détruire. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lampe éclair à décharge contient, outre le gaz rare, au moins un métal choisi dans le groupe comprenant le mercure, le zinc, le cadmium et l'étain, en tant qu'autre élément lumineux, et cette lampe émet des rayons qui sont ensuite appliques aux micro-organismes à détruire. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce que la densité d'énergie de l'émission lumineuse de la lampe éclair à décharge est de 0,03 J/cm.ms.