Brevet FR2872624A1 — publié le 20060106

La présente invention concerne un dispositif destiné à retenir les vapeurs ou l'amalgame contenu dans les lampes au mercure à basse, moyenne ou haute pression, ainsi que contenir le verre brisé, lors du bris accidentel des lampes utilisées dans le secteur agro-alimentaire pour le traitement par rayonnement UV C . Les traitements germicides (virus, levures, bactéries, algues, protozoaires, vers, moisissures...), par rayonnement UV sont traditionnellement effectués à l'aide de lampes émettant des rayonnements ultraviolets C . Les rayons ultraviolets sont classés en 3 familles principales: - Les UV A (400 à 315 nm) provoquent la pigmentation de la peau, - Les UV B (315 à 280 nm) favorisent la production de la vitamineD ou le traitement de polymérisation des résines photopolymérisables, - Les UV C (280 à 100 nm) sont germicides (avec une efficacité maximum entre 250 et 270 nm), à 185 nm le rayonnement UV décompose l'oxygène de l'air en ozone (ce gaz très oxydant ajoute un effet désodorisant, par contre il corrode toutes les matières carbonées, y compris l'acier inoxydable). Les secteurs agro-alimentaires utilisent de tels traitements germicides pour: Les traitements des liquides: o notamment désinfection de l'eau et des liquides pour la destruction des micro-organismes, sans utiliser le chlore, o l'aquaculture, les laiteries, o la décontamination des saumures et le traitement des eaux de refroidissement... les traitements des gaz: o décontamination de l'air, notamment dans les hôpitaux, o réduction de l'ozone résiduel après traitement... Les traitements germicides des surfaces: o décontamination des emballages alimentaires: pots de yaourt, capsules d'emballages, goulots des bouteilles, o la décontamination en surface des coquilles d'oeufs... De tous les procédés courants de désinfection, le traitement par rayons UV peut être considéré comme le plus efficace et le plus économique. Il ne fait appel à aucun produit chimique de traitement et n'engendre donc aucun sous-produit polluant. C'est également le plus rapide et le plus économe en énergie (comparé à la stérilisation).La fiabilité de la destruction des micro-organismes est obtenue par une dose de rayonnement UV C spécifique, qui est déterminée pour chaque traitement. Cette dose est calculée à partir: de l'intensité UV C émise par la lampe qui doit se situer dans une longueur d'onde comprise entre 250 et 270 nanomètre, de la plus ou moins grande transparence du milieu (sachant que le facteur de transmission des UV est très différent de celui observé dans le spectre visible), et d'une distance donné, sachant que l'intensité diminue en fonction de la distance par rapport à la source, et de la qualité de la paroi du tube choisie pour laisser passer le rayonnement germicide (et éventuellement choisie pour bloquer le rayonnement à 185 nm, responsable de la formation d'ozone: lampes dites Bas-Ozone ). Action sur les micro-organismes et calcul de leur destruction: Des études en laboratoire on montré que chaque micro-organisme avait une résistance plus ou moins grande par rapport aux doses UV nécessaires à leur destruction. La valeur de ces doses est définie par approche statistique de la diminution de micro-organismes d'une même famille-type: - La dose UV nécessaire pour la diminution du nombre de germes d'un facteur 10 - 100 et 1000 est exprimée en milliJoules par centimètre carré) , pour chaque souche répertoriée. Pour un micro-organisme donné soumis à l'action des UV C , l'effet de destruction sera fonction de l'intensité de la radiation qu'il reçoit et du temps d'exposition: o l'intensité sera déterminée en tenant compte des facteurs ci-dessus, o le temps est lié à la cadence de défilement du procédé ou au débit du fluide. Les lampes UV germicides sont traditionnellement composées d'un tube de quartz et d'une électrode à chaque extrémité. Après l'amorçage de l'arc électrique entre les 2 électrodes, le gaz est ionisé par le passage du courant. La longueur d'onde de la vapeur de mercure ionisée se situant à 253,7nm, on sait depuis plus de 70 ans qu'on atteint le pic d'efficacité germicide avec ce type de lampe; Ces lampes UV C se présentent ordinairement sous trois types: basse pression de mercure, - moyenne pression de mercure - haute pression de mercure. Elles se différencient par le rendement en énergie UV C , rayonnée par rapport à la puissance électrique totale: rendement de 30% pour les lampes à basse pression, rendement de 10 à 20% pour les lampes à moyenne pression, - et rendement de 5à6% pour les lampes haute pression. Le faible rendement de ces dernières est compensé par leur technologie qui permet de réaliser des lampes de très forte puissance. Pour notre part, nous avons choisi l'efficacité, en utilisant des lampes basse pression, dont la puissance est limitée à 300 watts environ, mais leur faible encombrement, leur faible coût et celui de leur mise en oeuvre ainsi que leur technologie favorisent l'installation de plusieurs unités en parallèle. Toutefois, les bonnes pratiques de fabrication alimentaires imposent que soient effectuées des analyses préventives des risques pouvant être générés accidentellement par les processus de fabrication. Or si comme on l'a vu précédemment, le procédé de traitement UV C présente de nombreux avantages, en revanche l'emploi de lampes au mercure génère: un risque de pollution des produits alimentaires, en cas de bris de accidentel de la lampe au cours du traitement; un risque de présence de corps étrangers, du à l'enveloppe de quartz du tube. Du fait de l'évolution des exigences de santé et de sécurité alimentaire, l'emploi de tubes en quartz contenant du mercure non protégés n'est plus acceptable. Or la mise en place d'écrans de protection devant les lampes présente de nombreux inconvénients, notamment: - une perte d'intensité du rayonnement UV qui dépasse couramment 50%, - un échauffement des lampes, plus difficile à évacuer, et une perte d'accessibilité lors du remplacement des lampes grillées. Ainsi, le gainage de la lampe apparaît comme une évidence. Le brevet US A-4 048 537 (R.G. BLAISDELL & al.) daté du 13 Septembre 1977, présente une solution pour réduire la perte d'intensité du rayonnement UV, en faisant appel à une gaine de résine de fuorocarbone , en revanche il ne vise que le maintien de l'intégrité mécanique du tube de quartz, sans offrir de fonction d'étanchéité aux vapeurs de mercure. Pour pallier ces inconvénients, nous avons perfectionné la fabrication des tubes UV du commerce, en leur apportant un gainage d'étanchéité spécifique aux vapeurs de mercure: - Selon une première caractéristique de l'invention, le tube en quartz formant les lampes au mercure à basse pression est gainé par une enveloppe étanche spécifiquement destinée à la rétention des vapeurs de mercure en cas de bris du tube - Selon une deuxième caractéristique, le gainage est étendu aux deux extrémités du tube. Il est réalisé en matériau de synthèse et rétracté sur les embases des électrodes afin de réaliser l'étanchéité de l'ensemble aux vapeurs de mercure. Selon une troisième caractéristique, cette gaine est rapportée directement au contact du tube de quartz, et liée intimement par rétractation, afin de conserver le volume initial du tube brisé, nécessaire à la contention des vapeurs de mercure; Selon une quatrième caractéristique, cette gaine est réalisée dans un matériau de synthèse à base de polymères fluorés, présentant une forte transparence aux longueurs d'ondes UV; - Selon une cinquième caractéristique, cette gaine étanche permet le nettoyage des lampes à l'eau sous pression. Cette disposition présente l'avantage de ne pas faire appel à un écran additionnel, risquant de provoquer perte d'efficacité UV et échauffement des lampes. Les avantages et les caractéristiques de la présente invention ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin d'ensemble annexé Fig. 1. sur lequel on présente: - le gainage étanche (1) , rapporté sur le tube de quartz (2) - l'extension du gainage sur les extrémités (3), pour réaliser l'étanchéité du tube. Selon un mode de réalisation non représenté: É les tubes germicides à rayonnement UV gainés étanche aux vapeurs de mercure sont assemblés dans un ensemble luminaire garni de 14 tubes, É chacun des tubes est parfaitement accessible, sans écran de protection UV intermédiaire, ce qui facilite la maintenance, É la connectique est simplifiée par une seule broche de connexion (à 4 contacts), placée à une extrémité du tube, l'autre extrémité servant de point d'appui pour une fixation libre; É le luminaire UV est muni d'une charnière compensée, dont l'ouverture est actionnée par un vérin qui provoque automatiquement son ouverture en cas d'arrêt de chaîne, afin de ne pas brûler le produit immobilisé. Ainsi, la technologie des lampes à basse pression de mercure, revêtues d'une gaine étanche aux vapeurs de mercure permet la composition de luminaires parfaitement adaptés à la largeur et à la vitesse du traitement germicide, et assure une maintenance aisée grâce à une accessibilité directe aux tubes UV. Selon un autre mode de réalisation non représenté, la disposition des tubes peut varier dans un luminaire présentant une enveloppe et des réflecteurs de formes planes cylindriques, coniques ou sphériques. Selon un autre mode de réalisation non représenté, deux tubes peuvent être alignés en 5 additionnant leurs longueurs respectives, de façon à composer une longueur de traitement de 1 à 2 mètres. Le Procédé de gainage étanche de rétention de vapeur de mercure pour lampe de traitement par rayonnement UVC est particulièrement destiné au traitement germicide sans contact des produits de la chaîne agroalimentaire présentant des surfaces planes ou complexes, telles que la surface des coquilles des oeufs ou la surface des meules de fromage. Revendications 1) Gaine (1) entourant le tube en quartz (2) et les extrémités (3) d'une lampe UV au mercure à basse pression, caractérisée en ce qu'elle forme une enveloppe étanche unique, destinée à retenir les vapeurs de mercure en cas de bris accidentel ou de rupture du tube (2) constitutif de la lampe UV; 2) Gaine d'étanchéité aux vapeurs de mercure (1), selon la revendication 1), caractérisée par le fait qu'elle est rapportée directement au contact du tube de quartz (2) avec un recouvrement des embases (3) des électrodes du tube, et est liée intimement à celui-ci, tout en restant souple, cette disposition permettant de conserver le volume initial du tube brisé, nécessaire à la contention des vapeurs de mercure qu'il contient, ainsi qu'une étanchéité à l'humidité, - 3) Gaine d'étanchéité aux vapeurs de mercure et à l'humidité, selon la revendication 2), caractérisée par le fait qu'elle est réalisée en polymères fluorés apte au contact alimentaire, ce qui autorise le nettoyage des lampes au jet d'eau. - 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'assemblage de tubes gainés étanches aux vapeurs de mercure dans un luminaire UV est réalisé sans écrans de protection additionnels, ce qui permet un fonctionnement sans échauffement, et facilite l'accès au lampes pour la maintenance, - 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que son exécution intégrale en acier inoxydable permet d'exercer toute forme de nettoyage et de décontamination qui le rend compatible avec un usage dans un atelier propre ou au contact de produits alimentaires.