ДОЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИЩЕВОЙ СМЕСИ
FOOD MIX DISPENSER

Настоящее изобретение относится к дозирующему устройству для приготовления готовой к употреблению пищевой смеси, такой как смесь для питания младенцев.
Уровень техники
Для всех младенцев рекомендуется материнское молоко. Однако в некоторых случаях грудное вскармливание бывает недостаточным, или безуспешным, или нецелесообразным по медицинским причинам, или мать отказывается от кормления грудью. Для таких случаев разработаны смеси для питания младенцев.
Обычно смеси для питания младенцев предлагаются к продаже в порошкообразном виде, в виде жидкого концентрата или в готовом для употребления жидком виде. Порошкообразные смеси для питания младенцев являются наиболее популярными, прежде всего благодаря их стоимости и питательным качествам. Ключевым недостатком, связанным с порошкообразными смесями для питания младенцев, является неудобство их приготовления. Порошкообразная смесь должна загружаться ложкой в стерилизованный сосуд для питья, например в детскую бутылочку, после чего в сосуд заливается кипяченая и затем охлажденная вода для восстановления нужной концентрации смеси. Затем сосуд для питья закупоривается и взбалтывается для растворения порошка. Можно заметить, что пищевые смеси на основе молока, такие как смесь для питания младенцев, представляют превосходные субстраты для роста бактерий. Поэтому для избежания роста каких-либо бактерий смесь должна потребляться непосредственно после восстановления.
При приготовлении и потреблении таким способом порошкообразные смеси для питания младенцев обеспечивают безопасную и хорошую с питательной точки зрения замену материнского молоку в описанных выше ситуациях. Однако каждый раз, когда требуется кормление, должны повторяться эти действия. Нетрудно понять, что это не всегда может быть удобным, и, как следствие, многие родители и другие осуществляющие уход лица не занимаются приготовлением смесей должным образом, вследствие чего подвергают младенца риску воздействия инфекции. Например, перед применением может не кипятиться вода, и в этом случае младенцу при кормлении могут попадать содержащиеся в воде патогенные организмы. В развитых странах водные источники обычно достаточно безопасны, однако это может не иметь повсеместного характера. В качестве варианта могут готовиться партии смеси для питания младенцев и затем храниться до момента надобности. К сожалению, в случае загрязнения смеси каким-либо патогенным организмом он при этом имеет время для того, чтобы размножиться.
Смеси для питания младенцев в виде жидкого концентрата по существу имеют те же недостатки, что и порошкообразные смеси для питания младенцев. Вследствие этого они не являются более удачным решением. Смеси для питания младенцев в готовой для употребления форме теоретически должны обеспечивать решение проблемы неудобства приготовления. Однако они обладают собственными недостатками, в частности являются намного более дорогостоящими и объемными. Кроме того, часто оказывается необходимым наличие их в количестве, обеспечивающим возможность многократного кормления. Однако после вскрытия для первого кормления сохраняется риск появления загрязнения.
Подобные проблемы возникают и с другими предназначаемыми для детей пищевыми смесями, такими как молочные смеси для детей старше одного года и крупяные смеси для младенцев, а также с пищевыми смесями для взрослых, такими как питание, используемое в условиях медицинского ухода.
С учетом указанных проблем и с целью обеспечения возможности приготовления жидких пищевых смесей, таких как смесь для питания младенцев, удобным и безопасным способом, ранее уже предлагались различные устройства для приготовления индивидуальных порций таких смесей. Например, в WO 2004/107940 описано устройство, имеющее первую водяную камеру, в которой вода, предназначенная для разбавления концентрата смеси до первоначальной плотности, кипятится, а затем переносится во вторую камеру, в которой она сохраняется до тех пор, пока не потребуется, при этом в нужный момент она повторно подогревается до желательной температуры употребления и заливается в детскую бутылочку, в которой смешивается с порошкообразной смесью для приготовления однократной порции питания младенцев обычным способом. Как вариант порошкообразная смесь для питания младенцев и повторно подогретая вода могут смешиваться до заливки в бутылочку.
В WO 03/084377 описано устройство, содержащее блок стерилизации, контейнер и дозирующее устройство для порошкообразной смеси для питания младенцев, емкость для воды и водяной насос, связанные с контроллером, таким как микропроцессор. Этот аппарат должен стерилизовать детские бутылочки, дозировать желательное количество смеси для питания младенцев в стерилизованную бутылочку, предварительно кипятить воду и затем поддерживать ее при подходящей температуре, а в заключение заливать желательное количество находящейся при желательной температуре воды в бутылочку для восстановления смеси для питания младенцев до исходной концентрации.
Эти известные устройства главным образом ориентированы на обеспечение удобного способа приготовления однократных порций смеси для питания младенцев. Однако система иммунной защиты младенцев и маленьких детей в целом находится не в полностью развитом состоянии, и в результате эти группы населения оказываются особенно уязвимыми как для бактериальных, так и для вирусных инфекций. Например, они могут быть предрасположены к инфекциям в условиях, при которых иммунная система здорового взрослого человека воспрепятствовала бы развитию инфекции, или они могут страдать от более серьезных последствий инфицирования, чем здоровые взрослые люди.
Подобные сложности могут возникать и в группах населения с нарушениями иммунной системы, например среди пожилых людей. Следствием этого является то, что дозирующие устройства, с помощью которых получают продукты, совершенно безопасные для здоровых взрослых людей, могут оказаться непригодными для получения продуктов, которые отвечают повышенным стандартам безопасности, предписываемым для продуктов, которые потребляются субъектами, имеющими недоразвитую или подверженную нарушениям иммунную систему. Оборудование для дозирования может обеспечить более удобный способ приготовления однократных порций пищевых смесей, таких как смесь для питания младенцев, но его применение вызывает новые проблемы, с которыми не приходилось сталкиваться при использовании обычных способов. Это не просто вопросы, связанные со стерилизацией воды, используемой для восстановления смеси до исходной концентрации, необходимо также обращать внимание на такие проблемы, как возможности биоадгезии и разрастания биопленок внутри самого оборудования и последствия налипания бактерий или биопленок, отделяющихся и загрязняющих предварительно простерилизованную воду.
Установлено, что такие биопленки могут образовываться внутри дозирующего оборудования даже в случаях, когда дозируемая с их помощью вода подвергалась предварительному кипячению. Полагают, что это может происходить из-за того, что очень трудно обеспечить стерильность предварительно прокипяченой воды, поскольку это требует полной изоляции от атмосферы. Как только вода вновь получает бактериальное загрязнение сколь угодно малого уровня, появляется возможность того, что по истечении некоторого времени начнут проявляться биоадгезия и разрастание биопленок, налипающих на поверхности, с которыми контактирует вода, в частности в углах и щелях. Таким образом, хотя содержание микроорганизмов в самой воде может быть совершенно удовлетворительным с точки зрения пригодности для приготовления смеси для питания младенцев, тем не менее, повторное загрязнение воды бактериями из атмосферы делает возможным разрастание биопленок внутри узлов дозирующего оборудования, от которых пленки могут отделяться и загрязнять воду, дозируемую оборудованием на более поздних этапах.
После образования биопленки ее полное удаление становится почти невозможным. Возможно уничтожение большинства бактерий в пленке, однако сама пленка удалению поддается тяжело и может в дальнейшем служить субстратом и питательной средой для любых живых бактерий, сохранившихся или новоприбывших для повторной колонизации рассматриваемой поверхности.
Для того чтобы представить масштаб этой проблемы, можно отметить, что максимальное микробное число, рекомендованное в соответствии с законодательством Швейцарии для продуктов, реализуемых с помощью торговых автоматов, составляет 100000 колониеобразующих единиц (КОЕ) в одном мл, тогда как максимальное рекомендованное число для смесей для питания младенцев приблизительно составляет 100 КОЕ/мл.
Таким образом, несмотря на очевидность значительного повышения удобства приготовления пищевых смесей, таких как смеси для питания младенцев, при использовании дозирующего оборудования, такое использование привносит новые факторы опасности. В связи с этим существует явная потребность в создании предназначаемых для таких продуктов дозирующих устройств, обладающих улучшенными характеристиками безопасности.
Раскрытие изобретения
В соответствии с настоящим изобретением дозирующее устройство для пищевой смеси содержит резервуар для воды, водонагревательное устройство, устройство для выпуска воды, установленный между водонагревательным устройством и устройством выпуска воды бактериальный фильтр так, что в процессе эксплуатации нагретая вода до выпуска из дозатора проходит через этот фильтр, и устройство для нагревания поверхностей дозирующего устройства, которые при работе вступают в контакт с профильтрованной водой.
Изобретение также относится к способу дозирования смеси для питания младенцев, включающему нагревание воды до температуры между 25 и 45°С, пропускание нагретой воды через бактериальный фильтр, смешивание профильтрованной воды со смесью для питания младенцев в виде порошка или жидкого концентрата и дозирование жидкой смеси для питания младенцев.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 схематично показан вариант выполнения дозирующего устройства согласно изобретению;
на фиг.2 показано сечение устройства выпуска воды, представленного на фиг.1;
на фиг.3 схематично показан еще один вариант выполнения дозирующего устройства согласно изобретению;
на фиг.4 показано в перспективе устройство выпуска воды, предназначенное для использования в дозирующем устройстве согласно изобретению;
на фиг.5 приведено сравнение количества микробов в смеси для питания младенцев, приготовленной с использованием дозирующего устройства согласно изобретению и приготовленной с использованием обычных дозирующих устройств.
Осуществление изобретения
В дальнейшем описании термин «биоадгезия» обозначает бактерии, налипающие на инертную поверхность; термин «биопленка» обозначает структурированное сообщество бактериальных клеток, заключенных в самопроизвольно образующейся полимерной матрице и прикрепившихся к инертной поверхности, и является частным случаем биоадгезии (согласно Costerton и др. «Bacterial Biofilms: A Common Cause of Persistent Infections», Science, том 284, с.1318-1322); термин «бактериальный фильтр» обозначает фильтр, способный физически препятствовать прохождению бактерий в воде, протекающей через этот фильтр.
Настоящее изобретение прежде всего направлено на минимизацию любой опасности, представляемой биоадгезией и/или образованием биопленок внутри дозирующего оборудования, используемого при приготовлении смеси для питания младенцев или других пищевых смесей, предназначенных для потребления субъектами с недоразвитой или подверженной нарушениям иммунной системой.
Эта задача решена включением в состав дозирующего устройства бактериального фильтра и устройства для нагревания поверхностей дозатора, вступающих в контакт с профильтрованной водой. Фильтр действует как физический барьер для предотвращения прохождения любых бактерий, присутствующих в воде как естественным образом (то есть присутствующих в водопроводной или минеральной воде), так и в результате отделения биопленки или другой колонии бактерий, закрепившейся внутри системы водоснабжения (например, в резервуарах для воды или в трубах).
Риск загрязнения биопленками дополнительно снижается с помощью отдельных нагревательных средств, ослабляющих налипание и разрастание бактерий, а также уменьшающих образование биопленок в областях устройства выпуска воды, расположенных за фильтром. Например, поверхности дозирующего устройства, с которыми должна контактировать профильтрованная вода, могут подвергаться воздействию нагревательных средств для непосредственного нагревания поверхностей всякий раз, когда это оказывается необходимым для предотвращения биоадгезии и/или образования биопленок на этих поверхностях. Альтернативно или дополнительно нагревательные средства могут использоваться для регулярной очистки бактериального фильтра и устройства выпуска воды для предотвращения налипания и разрастания бактерий и образования биопленок в этой области посредством подвода тепла к этим поверхностям. Например, может использоваться парогенератор для очистки паром внутренней области устройства выпуска воды, а также предпочтительно и бактериального фильтра.
Очевидно, что применение дозирующего устройства согласно изобретению устраняет необходимость в кипячении воды до использования, поскольку фильтр сам по себе очищает воду до требуемой стандартом степени. Это, в свою очередь, упрощает конструкцию дозирующего устройства.
Бактериальный фильтр может иметь номинальный размер пор 0,45 мкм или меньше. Особенно предпочтительный номинальный размер пор находится в пределах от 0,1 до 0,2 мкм. Бактериальный фильтр может быть обычным фильтром с плоской пористой фильтрующей перегородкой или фильтром определенной формы, такой как полый керамический цилиндр, в котором фильтрующий слой нанесен на внутреннюю или на внешнюю поверхность цилиндра, а вода просачивается изнутри цилиндра наружу или снаружи фильтра внутрь соответственно. Одним примером подходящего материала являются керамические фильтрующие трубки (одноканальные и многоканальные), предлагаемые в продаже компаниями "Atech innovations GmbH" and "ItN Nanovation AG". Как вариант фильтр может быть составлен из волокон, которые сами имеют структуру, действующую как бактериальный фильтр. Одним из примеров подходящего материала являются полые волокна, выпускаемые "Gambro Dialysatoren GmbH" для Hemofilter 2X.
Предпочтительно бактериальный фильтр расположен вблизи устройства выпуска воды, предпочтительно непосредственно перед устройством выпуска воды.
Как отмечено выше, нагревательные средства способствуют ослаблению налипания и разрастания бактерий, а также образования биопленок в областях устройства выпуска воды, расположенных после фильтра. Предпочтительно нагревательные средства представляют собой парогенератор, установленный с возможностью подачи пара по меньшей мере на те внутренние поверхности позади бактериального фильтра, с которыми будет контактировать профильтрованная вода в процессе эксплуатации дозирующего устройства. Более предпочтительно пар также направляется и на бактериальный фильтр. Внутренние поверхности, расположенные после фильтра для очистки воды, могут быть изготовлены из материала, препятствующего налипанию и/или разрастанию бактерий, например, из тефлона, бактериостатического материала или нержавеющей стали.
Полный рабочий цикл дозирующего устройства может содержать следующие этапы:
1. Пар из парогенератора в течение 20 секунд подается к устройству выпуска воды для санитарной обработки внутренних поверхностей устройства выпуска воды, расположенных после бактериального фильтра.
2. Затем из резервуара для воды к нагревательному устройству подается требуемое количество воды, где она нагревается до желательной при выпуске температуры (предпочтительно от 25 до 45°С).
3. Нагретая вода проходит через бактериальный фильтр к прошедшему санитарную обработку устройству выпуска воды и дозируется по мере необходимости.
В этом случае могут потребоваться два нагревательных устройства: одно для генерирования пара и одно для нагревания дозируемой воды.
Очистка паром может также выполняться в конце рабочего цикла. В этом случае последовательность будет следующей:
1. Из резервуара для воды к нагревательному устройству пропускается требуемое количество воды, где она нагревается до желательной при выпуске температуры (предпочтительно от 25 до 45°С).
2. Нагретая вода проходит через бактериальный фильтр к устройству выпуска воды и дозируется по мере необходимости.
3. Пар из парогенератора в течение 20 секунд подается к устройству выпуска воды для санитарной обработки внутренних поверхностей устройства выпуска воды, расположенных после бактериального фильтра.
В этом случае для выработки пара и нагревания предназначенной для дозирования воды может использоваться одно и то же нагревательное устройство. Однако предпочтительно наличие двух нагревательных устройств.
Дозирующее устройство согласно изобретению может иметь другие особенности для того, чтобы сделать способ приготовления индивидуальных порций пищевых смесей еще более удобным. Например, дозирующее устройство может в себя включать стерилизатор для детских бутылочек или подобных контейнеров и/или водяной насос, если необходимо, чтобы дозирующее устройство работало под давлением.
Дозирующее устройство согласно изобретению подходит для использования при приготовлении индивидуально упакованных одноразовых доз пищевой смеси. Такая идея более подробно описана в заявках, опубликованных под номером международной публикации WO 2006/077259, содержание которых включено здесь посредством ссылки. Вкратце, устройство выпуска воды приспособлено для приема закупоренной одноразовой капсулы, содержащей однократную дозу смеси в концентрированной форме. Капсула имеет выпускное отверстие, которое открывается под действием давления воды внутри капсулы. При работе дозирующего устройства в капсулу вводится вода, и внутри капсулы достигается необходимое для ее вскрытия давление, что позволяет пищевой смеси вытекать из выпускного отверстия капсулы непосредственно в сосуд для питья, не вступая в контакт с дозирующим устройством.
Предпочтительно пищевая смесь в капсуле имеет порошкообразный вид, но может быть и в виде концентрированной жидкости.
Кроме того, дозирующее устройство может быть снабжено устройством для продувки капсулы газом после введения воды для освобождения капсулы от жидкости и сдерживания обратного притока пищевой смеси в дозирующее устройство. Подходящим газом является воздух под давлением от 200 мбар до 2 бар, например 300 мбар.
Капсула может иметь такую конфигурацию, чтобы подходить к дозирующему устройству при условии обеспечения возможности открытия капсулы таким образом, чтобы позволить жидкости вытекать из капсулы непосредственно в приемный сосуд. При этом устройство для вскрытия капсулы, позволяющее жидкости вытекать из нее, расположено внутри самой капсулы и работает под действием вводимой в капсулу воды. Различные подходящие конфигурации капсулы такого типа описаны в заявках, опубликованных под номером международной публикации WO 03/059778, содержание которых включено здесь посредством ссылки.
Как ясно специалистам в данной области, дозирующее устройство должно также включать блок управления и соответствующую электрическую схему.
Например, для приготовления смеси для питания младенцев подача воды предпочтительно организована так, чтобы температура готового продукта в приемном сосуде подходила для того, чтобы младенец мог пить его сразу же, например от 25 до 45°С. Нагревание воды до желательной по выбору потребителя температуры может обеспечиваться простым программированием водонагревательного устройства. Например, 30-50% воды могут выпускаться при температуре от 70 до 80°С, а затем оставшееся количество - при комнатной или близкой к ней температуре, либо вначале может выпускаться вода с комнатной температурой, а горячая вода - вслед за ней. В обоих случаях смесь горячей воды с водой, находящейся при комнатной температуре, будет обеспечивать получение температуры готовой к употреблению смеси для питания младенцев, подходящей для немедленного употребления.
Для пищевых продуктов, адресованных другим группам населения, например взрослым с нарушениями иммунной системы и/или пожилым людям, может быть выбрана более высокая температура.
Аналогичным образом блок управления предпочтительно включает в себя устройство для регулирования дозируемого количества воды. Это количество может выбираться оператором вручную. Как вариант, если предполагается использование капсул с однократной дозой, капсулы могут снабжаться штрих-кодом, считываемым чувствительным элементом, установленным на дозирующем устройстве и настроенном на прохождение сигнала к блоку управления для инициирования нагревания и выпуска точного количества воды.
Один из вариантов выполнения дозирующего устройства согласно изобретению схематично показан на фиг.1. Дозирующее устройство содержит резервуар 1 для воды, снабженный водяным насосом 2 для подачи воды к нагревательному устройству 3, которое содержит змеевик из нержавеющей стали, расположенный в алюминиевом термоблоке (не показан), изготовленном литьем под давлением. К термоблоку подводится электроэнергия, достаточная для нагревания воды до желательной температуры при ее протекании по трубе. От нагревательного устройства 3 вода подается к выпускной головке 4, снабженной бактериальным фильтром 5, содержащим две наложенные друг на друга гидрофильные PES (полиэфирсульфоновые) мембраны. Размер пор верхнего слоя мембраны составляет 0,8 мкм, а нижнего слоя - 0,2 мкм (фильтр EKV с номинальным размером пор 0,2 мкм, поставляемый компанией «Pall Corporation»). За фильтром 5 расположены средства (не показаны) нагревания внутренних поверхностей выпускной головки 4. Также к выпускной головке 4 подсоединен воздушный насос 6. В процессе работы нагревательные средства сначала нагревают внутренние поверхности выпускной головки, расположенные за фильтром, для осуществления из санитарной обработки. Затем из резервуара 1 под давлением около 0,2 бар к нагревательному устройству 3 подается желательное количество воды, где она нагревается до температуры от 25 до 40°С. Нагретая вода проходит через бактериальный фильтр 5 к выпускной головке 4 под давлением от 2 до 7 бар и поступает оттуда в капсулу 7, которая содержит однократную дозу пищевой смеси, такой как смесь для питания младенцев. Когда давление в капсуле 7 достигает заданной величины, капсула открывается, и восстановленная смесь для питания младенцев выходит из капсулы непосредственно в подходящую приемную емкость, такую как детская бутылочка (не показана). Затем приводится в действие воздушный насос 6 для слива всей оставшейся жидкости из капсулы в приемную емкость.
На фиг.2 показана в сечении выпускная головка 4, в которой расположен фильтр 5. Нагретая вода подается из нагревательного устройства 3 и поступает в верхнюю часть выпускной головки через впускной патрубок 41. Затем нагретая вода перед поступлением в капсулу 7 проходит через фильтр 5 в камеру 42. Камера 42 также связана с воздушным насосом 6 (на фиг.2 не показан) через впускной канал 43.
На фиг.3 схематично показан еще один вариант выполнения дозирующего устройства согласно изобретению. Это дозирующее устройство аналогично устройству, показанному на фиг.1, но снабжено парогенератором 8, подключенным к выпускной головке 4 вместо нагревательного устройства. В процессе работы внутренняя область выпускной головки, фильтр и в особенности камера 42 (фиг.2) могут по желанию подвергаться стерилизации посредством пропускания пара из парогенератора через выпускную головку.
На фиг.4 показана модификация выпускной головки 4, представленной на фиг.3. В дополнение к впускному патрубку 43 для воды и впускному каналу 44 для пара выпускная головка снабжена электрическими нагревательными элементами 45, посредством которых при работе дозирующего устройства выпускная головка может нагреваться, дополнительно препятствуя налипанию и разрастанию бактерий в камере 42.
На фиг.5 показаны диаграммы для сравнения степени бактериального загрязнения смеси для питания младенцев, выпущенной из дозирующего устройства согласно изобретению (фиг.5а), с бактериальным загрязнением смеси для питания младенцев, выпущенной из подобного дозирующего устройства без бактериального фильтра (фиг.5b), и с бактериальным загрязнением смеси для питания младенцев, выпущенной из дозирующего устройства, описанного в WO 03/084377, в котором вода подвергается предварительному кипячению, и дозатор каждые два дня промывается 45 мл кипящей воды (фиг.5с). В каждом случае продолжительность испытания составляла две недели.
3
Устройства эксплуатировались в таком режиме, как если бы они находились в семье с одним младенцем, то есть с помощью каждого дозирующего устройства готовилось по шесть порций в сутки через определенные промежутки времени. В каждом случае анализируемый образец являлся первой порцией, выпускаемой дозирующим устройством в рассматриваемый день, поскольку, по всей видимости, он оказывался худшим образцом в силу того, что вода застаивалась в устройстве в течение ночи. Затем для каждого образца определялось общее количество мезофильных аэробных микроорганизмов (АМС). Результаты, полученные для дозирующего устройства согласно изобретению, показаны на фиг.5а, для обычного дозирующего устройства - на фиг.5b и для известного дозирующего устройства - на фиг.5с. Величина АМС определялась инкубированием каждого образца при температуре окружающей среды и воздействии воздуха до тех пор, пока бактериальные колонии не становились достаточно большими для обеспечения возможности измерения. Из диаграммы на фиг.5а следует, что величина АМС образцов, полученных из дозирующего устройства согласно изобретению, была во всех случаях ниже 10 КОЕ/мл. Из сравнения фиг.5а с фиг.5b и 5с видно, что величина АМС образцов, полученных с помощью обычных дозирующих устройств, превышала 10 КОЕ/мл, то есть была по меньшей мере на два порядка выше. В частности, из фиг.5 с выясняется, что вопреки ожиданиям, даже очистка путем промывки кипящей водой не может предотвратить колонизацию труб и других внутренних поверхностей бактериями и последующего загрязнения предварительно прокипяченой воды, используемой для приготовления смеси для питания младенцев.