УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

Полезная модель относится к области пищевой промышленности и сельского хозяйства, а именно к способам защиты продуктов от действия микроорганизмов при обработке жилых и служебных помещений, в частности, магазинов, кафе и ресторанов, также может быть использовано в пищевой и фармацевтической промышленности, ветеринарии, строительной индустрии, учреждениях систем здравоохранения и образования, а и смежных областях для дезинфекции воздуха, помещений, материалов и оборудования.
В настоящее время для обеззараживания пищевых продуктов или иных материалов, наряду с их помещением в зону температурного воздействия (в частности, используя кипячение) или введением дезинфектантов широко используют методы, базирующиеся на основе использования различных излучателей лучистой энергии.
Так, в частности, практикуют обработку инфицированных поверхностей альфа-частицами (RU 2314833, 2006), световыми потоками различного диапазона, в частности потоками инфракрасного, синего и фиолетового света (RU 2111768, 1996; RU 2131636, 2006; RU 2337713, 2007). Если дезинфекция с использованием потоков видимого света не нашла широкого применения в связи с ее низкой эффективностью, то использование для дезинфекции ультрафиолетового излучения используется достаточно широко для дезинфекции помещений и материалов.
В основном, для этих целей применяют бактерицидные облучатели различных типов, содержащие открытые и экранированные бактерицидные лампы. Бактерицидные лампы конструктивно не отличаются от люминесцентных трубчатых ламп и являются ртутными лампами низкого давления. Они служат источником излучения, большая часть спектра которого приходится на область излучения с длиной волны 254-258 нм, которое губительно действует на многие виды бактерий (SU 1713593, 1992; US 5505904, 1996; RU 2031659, 1992; RU 2226110, 2002; RU 2273914, 2004). Лампа, как правило, представляет собой корпус с размещенными в нем продольно бактерицидными облучателями, рефлектор, пусковую и управляющую аппаратуру.
Открытые лампы используются для быстрой дезинфекции воздуха помещений, свободных от людей, так как коротковолновое ультрафиолетовое излучение опасно для здоровья и практически не применяются для обработки пищевых продуктов, где значительная часть поверхности недоступна прямому облучению. Экранированные лампы используют для облучения верхних слоев воздуха в помещениях в присутствии людей и не применяются для обработки продуктов питания из-за низкой эффективности.. Кроме того при работе таких ламп происходит образование значительных количеств озона, который вредно воздействует на легкие людей и многие материалы, в том числе способствуя окислительным процессам в продуктах питания и иных материалах.
Известно устройство для дезинфекции помещений за счет использования ионов воздуха, в котором воздух обрабатывают электронами газового разряда (коронного, тлеющего или дугового) с высокой напряженностью электрического поля (Чижевский А.Л. Руководство по применению ионизированного воздуха. - М.: Госпланиздат, 1959; RU 2021822, 1994) Примером устройства для осуществления этого способа является, в частности, люстра тлеющего разряда Чижевского
Недостатками подобных устройств являются относительно низкая эффективность обеззараживания вследствие высокой скорости оседания ионов на отрицательный электрод и поверхности помещения, большие затраты электроэнергии, идущие на нагрев воздуха и сжигание кислорода.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому решению яв-ляяется установка для дезинфекции с использованием полихромной ультрафиолетовой лампы (ПУЛ), которая в отличие от бактерицидных (254 нм) и озон-генерирующих (180 нм) ламп обладает расширенным спектром излучения - от 100 до 300 нм (Ю.А.Чугунова и др. Вестник СПб ГМА им А.А.Мечникова, 2008, №3, с 133-135). Данная лампа помещается на стене при входе в помещение. При этом, под воздействием ее излучения на выходе из лампы образуется атомарный кислород в различных нестабильный состояниях, возбужденный двухатомный кислород с повышенными окислительными свойствами, озон и ОН-радикалы (образуются из молекул испаренной воды). Вследствие высокой окислительной способности, образующаяся «фотоплазма» с одной стороны обладает ярко выраженными бактерицидными и дезодорирующими свойствами, а с другой стороны данные активные компоненты получаются в небольших, безопасных для людей концентрациях, что позволяет проводить обработку помещения в присутствии людей.
Недостатком данного устройства является то, что при таком расположении в помещении оно не обеспечивает надежной дезинфекции мест, защищенных от прямого воздействия, что особенно важно при дезинфекции продуктов питания и потому не рекомендовалась для дезинфекции подобных объектов.
Задачей, решаемой авторами, являлось повышение эффективности дезинфекции в закрытых зонах, где прямое облучение малоэффективно.
Данная задача была решена в ходе реализации установленного авторами явления, что получаемая с помощью ПУЛ воздушный поток обладает большим удельным весом по сравнению с окружающим воздухом и может быть направлен в нужном направлении за счет расположения лампы в пространстве определенным образом.
Технический результат достигался за счет использования одного из следующих вариантов выполнения установки.
По первому варианту установка включает в себя ПУЛ, снабженную фиксатором, обеспечивающим расположение лампы выше обрабатываемой зоны таким образом, чтобы ось излучаемого потока была направлена в сторону обрабатываемой зоны, а также отражателя, установленного вне лампы на пути воздушного потока и формирующего поток в заданном направлении. В частности, в качестве отражателя может выступать стенка или перекрытие обрабатываемой зоны
По второму варианту, используемому при упрощенных требованиях к уровню обработки установка включает в себя ПУЛ, снабженную фиксатором, обеспечивающим расположение лампы выше обрабатываемой зоны таким образом, чтобы ось излучаемого потока была направлена в сторону обрабатываемой зоны, причем лампа установлена на таком расстоянии до объекта обработки, на котором зона обработки совпадает с одним из максимумов концентрации радикалов в генерируемом потоке.
Последнее обстоятельство обусловлено тем, что, как выяснилось, образование радикалов в потоке носит пульсирующий характер, т.е. в потоке чередуются зоны с минимальной и максимальной активностью. Так, как чередование активных зон зависит от характеристик используемой лампы, то для получения оптимальных результатов расстояние между лампой ПУЛ и зоной обработки подбирается таким образом, чтобы обрабатываемая зона совпадала с одной из зон максимальной концентрации радикалов в генерируемом потоке, что обеспечивается предварительным снятием данной характеристики применяемой лампы. В случае первого варианта учет данного параметра менее важен, т.к. при перемешивании направляемого и отраженного потоков данные зоны размываются и поток усредняется.
Выбор конкретного варианта определяется исходя из требований к уровню дезинфекции, мощности используемой лампы и особенностей помещения, в котором осуществляется обработка.
В качестве ПУЛ используют приборы BioZone, выпускаемые и запатентованные BioZone Scientic International Inc или иные устройства аналогичного типа, например, получаемые по RU 2258545, 2004 или RU 2300324, 2005. В качестве обрабатываемой зоны может выступать часть помещения, где хранятся продукты питания, оборудование, открытые и закрытые емкости, например, фасовочные камеры на пищевых производствах. В качестве фиксирующего элемента обычно используется подставка, штатив, подвес, зажимные устройства и иные традиционно используемые элементы. Общая схема устройства приведена на фиг.1, где используются следующие обозначения:
1 - лампа; 2 - обрабатываемый объект; 3 - отражатель; 4 - фиксатор. Пунктиром обозначено направление потоков фотоплазмы.
Устройство работает следующим образом. Лампы 1 устанавливаются на штативах 5 или подвешиваются с помощью фиксатора 4 на заданном расчетном расстоянии от обрабатываемого объекта 2, при этом расстояние подбирается таким образом, чтобы объект оказался в зоне максимально активной воздушной среды. При необходимости лампу 1 оборудуют отражателем 3. После включения тока лампа 1 генерирует фотоплазму, которая направляется на объект 2, деконтаминирую организмы. При этом активные формы кислорода, ионизированного полихромной лампой, а также ОН-радикалы, возникающие из молекул испаренной воды в зоне прямого облучения полихромной лампой, формируют локальную микробиологически чистую зон в направлении потока фотоплазмы. Одновременно радикалы, содержащиеся в потоке фотоплазмы, возбуждают цепные процессы в окружающем воздухе распространяя антибактериальный эффект по помещению, что приводит к существенному снижению общей бактериальной обсемененности помещения.
Преимуществами заявляемого устройства является возможность дезинфекции закрытых зон, а также возможность создания и поддержания достаточно стерильной зоны в производственных и иных помещениях, когда отгораживание указанной зоны перегородками невозможно по технологическим причинам.
Сущность и преимущества заявляемого изобретения иллюстрируются следующим примером.
Пример 1. Изучение влияния компоновки установки на дезинфекционную активность
3
Бактерицидная полихромная ультрафиолетовая лампа BioZone была установлена в помещении бактериологической лаборатории объемом 60 м на высоте 2,5 м и расстоянии до объекта 5,4 м, что соответствует одному из максимумов содержания радикалов в генерируемом потоке.
2
Бактериальная суспензия наносилась на плоские образцы площадью 225 см, покрытые латексной краской и подсушивалась на воздухе в течение 1 часа, после чего включалась ПУЛ. Время экспозиции составляло 10 минут. По варианту 1 образцы помещались в камеру, открытую со стороны облучения. По варианту 2 дополнительные элементы отсутствовали.. По варианту 3 расстояние составляло 4,9 м, что соответствовало минимуму концентрации радикалов в потоке.
Результаты, полученные при использовании лампы ПУЛ в стандартном режиме при входе в помещение приведены в графе «АНАЛОГ» Полученные результаты приведены в таблице 1.
Таблица 1
Влияние комплектации установки на дезинфицирующую активность
Микроорганизм, начальная концентрация, КОЕ/см<sup>2</sup>
Используемый вариант
Концентрация микроорганизмов после воздействия аэрозолем, КОЕ/см<sup>2</sup>
Е. coli
Контроль
1,0×10<sup>5</sup>
7,0×10<sup>5</sup>
Вариант 1
0
Вариант 2
0
Вариант 3
0,1×10<sup>1</sup>
АНАЛОГ
1,8×10<sup>2</sup>
Вас. Thurengiensis 1,4×10<sup>5</sup>
Контроль
1,2×10<sup>5</sup>
Вариант 1
1,0×10<sup>1</sup>
Вариант 2
1,4×10<sup>1</sup>
Вариант 3
1,8×10<sup>2</sup>
АНАЛОГ
0,2×10<sup>4</sup>
E. coli 7,0×10<sup>5</sup>
Контроль
1,2×10<sup>5</sup>
Вариант 1
0,7×10<sup>1</sup>
Вариант 2
1,0×10<sup>1</sup>
Вариант 3
1,5×10<sup>2</sup>
АНАЛОГ
1,2×10<sup>3</sup>
Вас. Thurengiensis 1,4×10<sup>5</sup>
Контроль
1,3×10<sup>5</sup>
Вариант 1
4,3×10<sup>2</sup>
Вариант 2
3,2×10<sup>2</sup>
Вариант 3
2,0×10<sup>3</sup>
АНАЛОГ
4,3×10<sup>3</sup>
Как следует из приведенных данных использование заявляемого решения существенно повышает эффективность стерилизации помещения.
3
6
2
Пример 2. В камеру объемом 2,8 м вносили 6 чашек Петри (3 открытые и 3 площадь поверхности которых было перекрыта на 75-80%), в которые были помещены стеклянные купоны, содержащие споры Bac. cereus в концентрации 1×10 КОЕ/см и облучали лампой ПУЛ по примеру 1 с расстояния 5,2 м. Через 3 часа оценивали содержание живых спор в открытых и прикрытых чашках.. Результаты определения степени деконтаминации спор приведены в таблице 2
Таблица 2
Изменение уровня инактивации спор Вас. cereus при облучении открытых и полузакрытых зон.
Время облучения, час
Концентрация Bac. cereus, КОЕ/ см<sup>2</sup>
Открытые чашки Петри
Прикрытые чашки Петри
Аналог
0
1×10<sup>6</sup>
1×10<sup>6</sup>
1×10<sup>6</sup>
3
1×10<sup>3</sup>
1×10<sup>4</sup>
2×10<sup>5</sup>
Полученные результаты свидетельствуют: о наличии в потоке агента, способного проникать в закрытые зоны и эффективности заявляемого способа для обработки споровых бактерий.
Пример 3. Бактерицидная полихромная ультрафиолетовая лампа Bio-Zone была установлена в холодильной камере рыбы объемом 200 куб. м с расположенными в ней трехярусными стеллажами на высоте 3 м над группой из стеллажей сбоку таким образом, что в конус облучения попадали все три яруса одного из стеллажей (сочетание вариантов №1 и №2).
2
До включения лампы были проведены смывы со 100 см каждого яруса обрабатываемого стеллажа, а также соседнего стеллажа, воздействие на который возможно в результате конвекционных потоков воздуха в помещении.
Затем аналогичная процедура была произведена через сутки работы лампы. Анализ проб проводился в соответствии с МУ №2657-82. Полученные результаты приведены в таблице 3.
Таблица 3
Результаты облучения лампой BioZone стеллажей холодильной камеры.
Обрабатываемый стеллаж
Соседний стеллаж
Место взятия пробы
Количество микроорганизмов, КОЕ
Место взятия пробы
Количество микроорганизмов, КОЕ
До облучения
После облучения
До облучения
После облучения
Нижний ярус
50000*
0
Нижний ярус
80000*
30000**
Средний ярус
22000*
40**
Средний ярус
63000*
35000**
Верхний ярус
350*
10**
Верхний ярус
600*
800**
Стена
140*
10**
Стена
80*
120**
* - бактерии группы кишечной палочки обнаружены
** - бактерии группы кишечной палочки не обнаружены
Анализ полученных результатов показал, что размещение лампы по заявляемой схеме приводит к практически полному удалению бактерий различной природы, в то время как использование прибора по стандартной схеме ведет к гибели только некоторого количества микроорганизмов, наиболее чувствительных к облучению, в частности, бактерий группы кишечной палочки.