Установка для обеззараживания объектов
OBJECTS DISINFECTION UNIT

Изобретение относится к микробиологии и может быть использовано в медицине, например, для обеззараживания поверхности медицинских инструментов, белья и др. перед применением и при хранении, в народном хозяйстве, например, для обеззараживания одежды, материалов, и др. перед использованием и/или при хранении без применения ядовитых химических веществ, высокой температуры, опасного излучения.
В пищевой промышленности и сельском хозяйстве Установка может использована для обеззараживания и обработки поверхности твердых овощей и фруктов, например, зерна, яблок, картофеля, огурцов и т.п.
Известна Установка для обработки (обеззараживания) поверхности твердых объектов смесью воздуха с озонами с одновременным облучением квантами света с длиной волны 1500–3080 А и энергией более 5,26 эВ, реализующая способ стерилизации объектов (Патент №2040935 С1, А61 L 2|14, Россия - аналог).
Недостатком известной Установки являются:
- образование из озона под действием квантов света с длиной волны 1500–3080 А и энергией ≥ 5,26 эВ опасных для здоровья человека диоксидов;
- сложность и неудобство в эксплуатации, большая стоимость.
Известна Установка для обработки (обеззараживания) поверхности твердых объектов декомпрессией, реализующая способ стерилизации объектов сжатым стерильным газом (Патент №2045150 С1, А01F 25/00, Россия - прототип).
Недостатками Установки, изготовленной по Патенту №2045150 и использованной для обеззараживания поверхности объектов декомпрессией, являются:
- снижение давления в камере при изменении температуры ее конструкции после набора давления и из-за недостаточной герметичности камеры;
- непрограммное перемещение в пространстве камеры реактивной силой выбрасываемого из нее в атмосферу газа, требующее ее закрепления на месте использования, что усложняет мобильность Установки и удорожает технологию ее применения;
- возможность прочностного разрушения камеры обеззараживания в случае ошибочной подачи избыточного давления газа из источника (невыполнение норм техники безопасности);
- перемещение во внутреннем объеме камеры сбрасываемым из нее в атмосферу газом незакрепленных обеззараживаемых объектов и возможность перекрытия ими отверстий для сброса газа в атмосферу, что может увеличить время сброса газа и уменьшить эффект декомпрессионного обеззараживания;
- неэффективное расходование газа и ухудшение эффекта декомпрессионного обеззараживания при обработке в герметичной камере постоянного объема объектов незначительного размера в небольшом количестве;
- недостаточное обеззараживание объектов от различных микроорганизмов одноразовым декомпрессионным воздействием газа (воздуха) на обрабатываемые объекты.
Целью предлагаемого изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков: обеспечение постоянного заданного давления в камере при выдержке обеззараживаемых объектов под давлением в течение заданного времени, обеспечение устойчивости камеры без ее закрепления на специальном массивном станке (особенно при ее небольшом размере) при резком сбросе из нее газа в атмосферу; предохранение отверстий сброса газа из камеры в атмосферу от перекрытия (засорения) обрабатываемыми объектами; обеспечение выполнения норм техники безопасности при использовании для декомпрессионного обеззараживания источника газа с более высоким давлением, чем требуется для обеззараживания; уменьшение количества газа для обеззараживания декомпрессией небольшого количества небольших по размерам объектов в относительно большой по объему декомпрессионной камере; повышение надежности обеззараживания поверхности объектов при наличии на ней нескольких видов микроорганизмов с различными свойствами клеточной оболочки.
Цель достигается тем, что камера в предложенной Установке:
- оснащена редуктором давления, обеспечивающим набор и поддержание в камере заданного давления газа в течение времени выдержки обеззараживаемых объектов под давлением;
- соединена с атмосферой парными, диаметрально расположенными и противоположно направленными выходными отверстиями одинакового диаметра, парирующими реактивную силу струй выбрасываемого из них газа и обеспечивающими ее неподвижность при резком сбросе давления газа. Это исключает необходимость ее стационарного закрепления для обеспечения техники безопасности при сбросе газа, упрощает и удешевляет технологию обеззараживания различных объектов в различных местах (исключает необходимость ее закрепления на массивных станинах, т.е. обеспечивает ее мобильность);
- соединена с атмосферой несколькими парными выходными отверстиями, суммарная площадь проходного сечения которых обеспечивает практически любое требуемое время сброса сжатого газа из камеры после выдержки, до атмосферного;
- оснащена предохранительным клапаном с настраиваемым давлением его автоматического открытия для стравливания избыточного газа из камеры в атмосферу при превышении заданного давления выдержки. Это повышает надежность выполнения норм техники безопасности при заполнении камеры газом от источника с более высоким давлением газа, чем требуется для обеззараживания;
- соединена с баллоном сжатого газообразного кислорода через редуктор и дозатор (шайбу);
- оснащена набором твердых предметов, помещаемых в герметичную камеру для уменьшения ее внутреннего объема при обеззараживании небольшого количества малых по размеру объектов.
Схема предложенной Установки приведена на Фиг.1.
Обработку (обеззараживание) поверхности твердых объектов декомпрессией с помощью предложенной Установки производят следующим образом.
Перед помещением обрабатываемых объектов 7 в Установку управляемые клапаны 5 и 6 закрыты (внутренняя полость герметичной камеры 1 не сообщена с источниками 2 и 12 сжатого газа или кислорода, и с атмосферой через отверстия 4), редуктор 3 настроен на требуемое давление газа в герметичной камере 1 при обеззараживании объектов 7, в источнике 2 (12) набрано избыточное давление газа (атмосферного воздуха или кислорода), превышающее рабочее давление газа в камере 1, обеззараживаемые объекты 7 помещены в автономный контейнер 9 вне камеры 1, крышка 8 камеры 1 открыта.
Ячейки 10 сетчатого контейнера 9 меньше размера обеззараживаемых объектов 7. Для разных по размеру обеззараживаемых объектов используют разные по размеру ячейки сетчатые контейнеры 9 и разные по объему герметичные камеры 1.
Контейнер 9 может прикрепляться при необходимости к камере 1.
Для обеззараживания различных объектов (в зависимости от их размера и количества) применяют:
- различные по конструкции и размерам камеры 1 и сетчатые контейнеры 9;
- различные источники сжатого газа (от баллонов до компрессоров различного давления и производительности);
- различные газы (воздух, углекислый газ, кислород и т.д.).
Обработку (обеззараживание) объектов предложенной Установкой производят следующим образом.
Перед работой внутреннюю поверхность камеры 1 очищают от посторонних объектов, обезжиривают бензином и обезвоживают спиртом.
Обрабатываемые объекты помещают в сетчатый контейнер 9.
Сетчатый контейнер 9 с помещенными в него обеззараживаемыми объектами 7, устанавливают в герметичную камеру 1, закрывают герметичную крышку 8, открывают управляемый клапан 5 и заполняют камеру 1 газом из источника 2 через редуктор 3 и шайбу 13, настроенный на требуемое давление в камере 1, выдерживают под заданным давлением в течение времени, необходимого для равновесного газонасыщения внутриклеточной жидкости находящихся на поверхности обеззараживаемых объектов микроорганизмов.
Требуемое давление, от 2-х до 50-ти атмосфер, и требуемое время выдержки обеззараживаемых объектов под давлением определяют и назначают экспериментально для каждого вида объектов и вида находящихся на их поверхности микроорганизмов (от 5-ти до 60-ти и более минут, которое зависит от проницаемости оболочки клетки микроорганизмов и величины создаваемого избыточного давления в камере 1).
Предохранительный клапан 11 срабатывает давление газа из камеры 1 в атмосферу, если набранное в ней давление превысит допуск на заданное рабочее (с целью предохранения камеры 1 от возможного разрушения – выполнение норм техники безопасности).
Редуктор 3 поддерживает в камере 1 требуемое избыточное давление во время выдержки в ней обеззараживаемых объектов 7 до равновесного газонасыщения внутриклеточной жидкости находящихся на их поверхности микроорганизмов.
После выдержки в течение требуемого времени обеззараживаемых объектов 7 в камере 1 под требуемым давлением газа закрывают клапан 5 и открывают клапаны 6, газ из камеры 1 сбрасывают в атмосферу через парные, диаметрально расположенные отверстия 4.
Реактивная сила от сбрасываемого через каждое отверстие 4 газа парируется (уравновешивается, нейтрализуется) такой же по величине реактивной силой из диаметрально расположенного отверстия, поэтому камера 1 не перемещается в пространстве (остается неподвижной).
При сбросе газа из камеры 1 в атмосферу через клапаны 6 и отверстия 4 обеззараживаемые объекты 7 (если они незначительного размера или нестабильной формы, типа одежды) могут захватываться сбрасываемым газом и загромождать («затыкать») отверстия 4, что увеличит время сброса и уменьшит эффект декомпрессионного обеззараживания. Чтобы избежать этого обеззараживаемые объекты помещают в сетчатый контейнер 9 с размером ячейки 10, меньшей размера обеззараживаемых объектов 7, и препятствующий их перемещению за его пределы.
При резком снижении давления газа в камере 1, растворившийся до равновесной концентрации в клеточной жидкости микроорганизмов газ резко выделяется из клеток (жидкость как бы «вскипает»), увеличивает объем клетки, и ее оболочка лопается, т.е. клетка разрушается и микроорганизм умерщвляется «декомпрессией», вызываемой резким сбросом давления.
Требуемое время резкого сброса давления (основной части объема сжатого газа из камеры 1) до атмосферного (от 0,1 до 3,0 сек, выбирают экспериментально), обеспечивающее необходимую степень обеззараживающей декомпрессии (повреждения и разрыва оболочки клеток находящихся на поверхности объектов микроорганизмов резко выделяющимся из клеточной жидкости растворенным в ней до равновесного насыщения газом). Этот процесс называется разнасыщением и обеспечивается суммарной площадью проходного сечения отверстий 4 сброса газа из камеры 1 в атмосферу при имеющейся величине объема газа в камере 1.
Для уменьшения времени сброса газа из камеры 1 и уменьшения расходуемого сжатого газа (уменьшения объема газа, подаваемого в камеру 1 и сбрасываемого в атмосферу при незначительном количестве обеззараживаемых объектов) в камеру 1 помещают твердые предметы 15 различного размера и конфигурации, уменьшающие ее рабочий объем.
Гарантированного обеззараживания (в зависимости от проницаемости, эластичности, прочности стенок клеток микроорганизмов, находящихся на поверхности обеззараживаемых объектов) достигают:
- повторением рабочего цикла на том же рабочем газе;
- повторением рабочего цикла обеззараживания на сжатом газообразном кислороде (дополнительно к газовой декомпрессии) добавляют разрушающее действие интенсивного окисления поврежденных и/или оставшихся целыми клеток микроорганизмов на поверхности обеззараживаемых объектов.
Дополнительный цикл обеззараживания декомпрессией производят (при необходимости) непосредственно после первого цикла, т.е. без длительного перерыва.
Для первичного цикла декомпрессионного (разрушающего) обеззараживания применяют воздух или углекислый газ, быстрее проникающий через клеточную мембрану в клеточную жидкость и в большем количестве растворяющийся в ней.
Применение газообразного кислорода для повышения качества обеззараживания обусловлено его окисляющими свойствами.
Выбор вида газа и количество нагружений обеззараживаемых объектов давлением газа в камере 1 выбирают экспериментально и назначают для каждого конкретного вида обеззараживаемых объектов.
Для надежного обеззараживания обрабатываемых объектов целесообразно двойное воздействие декомпрессии (двойной цикл их обработки давлением воздуха или газообразного кислорода в камере 1 без их выгрузки).
После обеззараживания обработанные декомпрессией объекты помещают в герметичную обеззараженную упаковку и отправляют потребителю или на хранение.
Установка позволяет обеззараживать не только поверхность твердых объектов, но и микротрещины на ней, что приближает степень обеззараживания к стерилизации.
Дополнительно к обеззараживанию, предложенная Установка очищает поверхность обрабатываемых объектов от налипших инородных частиц (грязи), что является дополнительным положительным эффектом ее применения.
При обеззараживании предложенной Установкой:
- поверхности овощей и фруктов с поврежденной оболочкой, проникший под оболочку газ частично и/или даже полностью отделяет ее (снимает с поверхности), т.е. очищает овощи и фрукты от ненужного (непищевого) балласта;
- поверхности частиц измельченных твердых овощей и фруктов, проникший в растительные клетки газ разрушает клеточные оболочки и освобождает из них протоплазму и питательные вещества, которые легче усваиваются пищеварительным трактом человека и животных.
Указанные сопутствующие положительные эффекты предложенной Установки позволяют подготовить овощи и фрукты к изготовлению из них продуктов питания и/или к их консервированию без нагревания (без уничтожения витаминов), и без экологического загрязнения химическими веществами, т.е. значительно повысить питательность и качество пищевых продуктов.
Описание к фигурам
Фигура 1. Схема предложенной Установки
1. Герметичная камера.
2. Источник сжатого газа (воздуха, углекислого газа), например, баллон.
3. Редуктор давления с манометрами.
4. Парные, диаметрально расположенные отверстия сброса газа из камеры в атмосферу.
5. Управляемый клапан подачи сжатого газа из источника в камеру.
6. Управляемые клапаны сброса газа из камеры в атмосферу через парные отверстия 4.
7. Обеззараживаемый объект.
8. Герметичная крышка камеры.
9. Автономный сетчатый контейнер для удержания обеззараживаемых объектов.
10. Ячейка сетчатого контейнера.
11. Предохранительный клапан.
12. Источник сжатого газообразного кислорода.
13. Дозатор (шайба) подачи сжатого газа (воздуха, углекислого газа) в камеру 1.
14. Дозатор (шайба) подачи сжатого газообразного кислорода в камеру 1.
15. Свободно перемещаемый твердый предмет, помещаемый в камеру 1 и уменьшающий ее рабочий объем (при обеззараживании малого количества объектов 7 с малым объемом).