通過表面處理消毒物品的裝置和方法
2023-04-30 19:07:51
專利名稱：通過表面處理消毒物品的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種通過表面處理消毒物品的裝置和方法，將流體蒸汽、最好是水蒸汽，聲波、最好是超聲波排放到物品表面。
當處理和隨後包裝食品時，就希望殺滅存在食品表面和其它堅硬表面上的細菌，諸如孢子，微生物等等。已經知道，通過熱處理食物可以殺滅細菌。然而，這樣的熱處理通常會對被處理的食物的味道和質地造成不需要的改變，在最壞的情況下還可能會損壞食物。通過超聲波處理食物以去除食物表面的雜質也是公知的。
背景技術：
日本公開說明書JP-0714 3999A公開了一種消毒裝置，首先將要被消毒的儀器暴露在超聲波中，然後通過高壓蒸汽用高壓鍋消毒，最後用紫外線照射。然而，其原理不適合於處理食物和其它物品，因為在高壓消毒過程中存在高溫。
另外，EP 0711566A1公開了一種用於牙科用儀器滅菌的方法和裝置。該裝置利用多種原理來殺菌，比如，用蒸汽、熱空氣噴射，超聲波浴，電磁輻射等處理方法。然而，該裝置不適合於處理食物，因為，在所建議的許多方法中，被處理的物品會吸收太高的熱量。
比如，通過用蒸汽加熱食品表面以殺滅細菌也是公知的。然而，為了獲得所要的滅菌效果，由於過多的暴露，所處理的食物的最外層被損壞。
從俄羅斯專利No.2000058中還可知道，通過將蒸汽和超聲波進行組合來給流質食品消毒。食品被送入一個容器，通過離心力而形成一層該流質食品。將蒸汽從容器的內表面供應到食品上。蒸汽是通過多個噴嘴噴射的，並在該流質食品中產生超聲波振動。在蒸汽冷凝期間形成一種氣穴現象。採用這種處理方法的局限性在於它僅僅適合於處理流質食品，需要離心機，而且，由於水蒸氣要冷凝，水會凝聚到食品上。最好是避免這種冷凝。
發明內容
本發明的目的在於提供一種消毒物品的方法，該方法適合於有效地殺滅物品表面的細菌，而不會傳導給物品太多的熱量。
根據本發明的上述方法，其特徵在於，在蒸汽被擴散並被以一個超聲波範圍內的頻率振動的同時產生超聲波，在這樣高的聲壓下，單個分子的移動超過了要被殺滅的細菌或病菌的大小。
這樣，蒸汽中的超聲波就產生如此高的顆粒振動和質點速度，以致水分子被交替地往復地泵送到物品表面。結果1.能量被以蒸汽的形式提供；2.物品周圍的蒸汽區被連續地移動，以防止冷凝和絕熱；3.表面的自然微觀結構不會防止蒸汽到達所有細菌。
這就導致1.假如熱量通過物品周圍的空氣區來傳導，則物品的表面被相當快地加熱到蒸汽的溫度；2.隱藏在天生袋囊中的細菌以及孢子被加熱，而幾乎不影響食物的本質。
在處理期間，物品內的溫度作為深度的函數而減少。這也牽涉到表面上的細菌。對於生物物品，細菌通常是比物品的孔度小几倍。這就意味著，細菌在某時可達到超過70℃的中心溫度，這裡的熱梯度僅僅穿透物品的表面晶胞幾微米。
當處理隨後完成時，被物品的晶胞吸收的能量自己分配，導致對物品全面加熱。由於物品的晶胞的體積大於細菌的體積，則在處理期間傳導的總熱量很小，從而對物品沒有損害。其處理時間比較短，最好是僅僅幾秒。
在本發明的一個特別有利的實施例中，超聲波是通過將蒸汽傳導穿過一個超聲波產生裝置並使蒸汽以該超聲波範圍內的一種頻率振動而產生的，以這樣一個高的聲壓，單個分子的移動超過要被殺滅的細菌或病菌的大小。
該超聲波產生裝置比如可以由一種射流和一種空穴形成。
本發明還涉及一種用於實現該方法的消毒裝置，包括一個蒸汽裝置，用於殺滅固體物品表面上的細菌，尤其是固體食品表面上的細菌，所述蒸汽裝置具有至少一個蒸汽通道和一個開口。
該消毒裝置的特徵在於，鄰近該開口設有一個空穴，使用時，用於在一個相當高的壓力下通過該蒸汽通道提供水蒸汽的射流，從該開口擴散的水蒸汽被以由該空穴確定的一種頻率振動。這樣，就得到一種特別有利的消毒裝置。
下面結合附圖對本發明進行詳細的描述，其中圖1示出從根據本發明的一種消毒裝置的一個蒸汽裝置噴射的射流的擴散情形；圖2示出蒸汽裝置的一個實施例，一種圓盤形的圓盤噴嘴；圖3示出沿圖2所示蒸汽裝置的直徑方向截取的橫截面圖；圖4示出一種成形為一個細長主體的蒸汽裝置；圖5示出與圖4所示類型相同的一種成形為一閉合曲線的蒸汽裝置；圖6示出與圖4所示類型相同的一種成形為一開放曲線的蒸汽裝置。
具體實施例方式
如圖1所示，用於實現本發明方法的消毒裝置包括一個成形為一種圓盤形即所謂圓盤噴嘴的蒸汽裝置1，該蒸汽裝置1具有一個外部件5和一個內部件6，其被顯示在圖中的橫截面圖中。加壓水經過一個蒸汽腔10並穿過一個由所述外部件5和內部件6限定的蒸汽通道3而到達一個開口2，從開口2這裡蒸汽以射流形式向一個設置在內部件6上的空穴4排放。蒸汽可以由蒸餾水或者軟化水形成。假如蒸汽壓力足夠高，流入該空穴4的蒸汽就會以一個由空穴4的尺寸決定的頻率產生振動。通過調節空穴4的尺寸，比如以使它的自然聲頻範圍在20kHz與25kHz之間，假如蒸汽壓力足夠高，則該蒸汽裝置1在開口2處產生聲學振動。蒸汽壓力的進一步增加不會明顯地改變頻率，但是，由該蒸汽裝置1釋放的聲壓大量地增加。圖1所示類型的蒸汽裝置在約4個大氣壓的蒸汽壓力下，產生的聲壓能夠達到160dBSPL。該蒸汽裝置1可以用黃銅、鋁或者合適的不鏽材料如不鏽鋼或者其它任何足夠硬的硬質材料製成。該材料只是需要承載在使用時該蒸汽裝置所承受的聲壓和溫度。操作的方法也示於圖1，其中，空穴4使得被擴散的蒸汽7產生振動。該擴散的振動蒸汽被直接射向一個相鄰近的傳送帶9，其上放置有將要被消毒的物品8，比如食品。以一個與所希望的消毒程度相對應的預定速度傳送物品8。所噴射的振動蒸汽可以任意地被用來消毒種子。
圖2示出了根據本發明的一種蒸汽裝置的一個優選實施例，即所謂的圓盤噴嘴。該蒸汽裝置1包括一個環形外部件5和一個圓柱形內部件6，其中凹進地設有一個圓環形的空穴4。穿過一個圓環形蒸汽通道3，蒸汽可以被擴散到該環形開口2，蒸汽可以從這裡被傳送到該空穴4。該外部件5可以相對於內部件6進行調節，比如，通過在外部件5的底部設置螺紋或者其它調節部件(未示出)，它還可以包括緊固件(未示出)，以便當已經獲得外部件5與內部件6之間的間隔時用於將外部件5相對於內部件6鎖緊。如圖2所示的蒸汽裝置的有利尺寸可以是，外部件5的外徑比如是80mm，開口2的邊緣的內徑約22mm，其內設有所述空穴4的所述內部件6的尖端的直徑約15mm，空穴4的內徑約10mm，寬度範圍為1.5至2mm。這樣一種蒸汽裝置在4個大氣壓的蒸汽壓力下產生的頻率約19kHz。從而，蒸汽分子能夠移動達到36μm約19000次每秒，最大速度4.5m/s。這些數值僅僅是為了對該蒸汽裝置的大小和比例給出一個概念，決不是對所示實施例的局限。
圖3是圖2所示蒸汽裝置1的橫截面圖，是為了更加清楚地呈現所述開口2、蒸汽通道3和空穴4的形狀。更顯然，開口2是環形的。蒸汽通道3和開口2由基本上是環形的外部件5和設置在其內的圓柱形的內部件6所限定。從開口2釋放出的蒸汽噴射流基本上是擊打在形成於內部件6上的圓周的空穴4上，然後流出蒸汽裝置1。如前所述，所述外部件5確定了蒸汽通道3的外部，並且進一步沿著用於形成蒸汽裝置的開口的內圓周的外表面傾斜一個約30°的斜角，當蒸汽擴散時蒸汽射流可以在此擴展開。在該內圓周的內表面上連帶地形成一個相應的約60°的斜角，上述斜角形成一個用於從外形上限定開口2的銳角圓周邊緣。內部件6在它的朝向開口並在內確定該開口2的外圓周上具有一個約45°的斜角。外部件5可以被相對於內部件6進行調節，這裡，擊打空穴4的蒸汽射流的壓力可以被調節。內部件6的頂部——空穴4設置其內——也可以以約45°的角傾斜，以便讓振動的蒸汽射流在蒸汽裝置的開口處擴展。
作為本發明消毒裝置的蒸汽裝置的一個優選實施例，圖4中示出了一種細長的、軌道形狀的主體1，所述主體的功能與圖1和圖2所示的實施例分別等同。在此實施例中，外部件包括兩個獨立的軌道形部分5a和5b，它們與軌道形內部件6一起共同形成一個蒸汽裝置1。在外部件5的兩個部分5a和5b與內部件6之間設有兩個蒸汽通道3a和3b。每一所述蒸汽通道分別具有一個開口2a、2b，用於將來自蒸汽通道3a和3b的噴射蒸汽傳送到設置在內部件6上的兩個空穴4a、4b。本實施例的一個優點在於，軌道形的主體可以比一個圓形的主體覆蓋一個很大的表面積。本實施例的另一個優點在於，蒸汽裝置可以用壓延的鋁製成，因而降低了材料的成本。
圖4所示蒸汽裝置的實施例不必一定是直線性的。圖5示出了一種軌道形的主體，其形成為三個圓形的、獨立的環。外環確定了一個最外的外部件5a，中環確定了內部件6，而內環確定了一個最裡的外部件5b。蒸汽裝置的這三個部分共同形成了一個如圖4所示實施例中的橫截面，其中，在內部件上設有兩個空穴4a和4b，在最外的外部件5a與內部件6之間的空間分別限定了一個外部蒸汽通道3a和一個外部開口2a，而在內部件6與最裡的外部件5b之間的空間分別限定了一個內部蒸汽通道4b和一個內部開口2b。本實施例的蒸汽裝置能夠每次覆蓋一個很大的面積，從而能夠處理大的物品諸如食品的表面，比如整塊乾酪、大的蔬菜或者二等份的畜體。
如圖6所示，還可以將這種類型的蒸汽裝置形成為一個開放曲線(opencurve)。在此實施例中，與圖4所示相對應的功能部件和細節可以通過對該部分的描述更加清楚，因為採用了相同的附圖標記。可以採用一種成形為開放曲線的蒸汽裝置，從通常形狀的物品的表面消除細菌。可以想像一種系統，其中，在根據本發明的一個消毒裝置內設置多個成形為不同的開放曲線的蒸汽裝置，應用於很寬範圍的各種用途。
通常，消毒裝置可以與流體蒸汽一起使用，而不必是水蒸汽。消毒裝置可以比如與酒精一起使用。在後一種情況下，可以在流體中假如各種添加劑，最好是氣態的添加劑。
儘管上面已經針對食品表面的消毒對根據本發明的消毒裝置進行了描述，但是本發明並不局限於此用途。本發明的其它可能用途的實例包括出版物表面的消毒，外科器械的消毒，物品的表面活化，連同在使用它之前採用化學處理技術和藥用行業或者食品包裝的清潔處理。
本發明還以可被應用於屠宰場，通常的食品生產，手術室，除塵室，生物技術實驗室和牲畜建築物，等等。
本裝置不必是固定不動的，可以是一個可移動的單元。
權利要求
1.通過表面處理消毒物品的方法，將流體蒸汽，最好是水蒸汽，和聲波，最好是超聲波排放到物品表面，其特徵在於，在蒸汽被擴散並以超聲波範圍內的一個頻率振動的同時產生超聲波，在這樣高的聲壓下，單個分子的移動超過了要被殺滅的細菌或病菌的大小。
2.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述超聲波的同時產生是通過傳送蒸汽使之穿過一個超聲波產生裝置而實現的，該超聲波產生裝置使蒸汽以所述超聲波範圍內的一個頻率振動。
3.按照權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述超聲波產生裝置由一個蒸汽噴嘴和一個空穴形成。
4.按照權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述超聲波產生裝置由一個用於產生蒸汽和超聲波的汽笛形成。
5.按照前述一項或多項權利要求所述的方法，其特徵在於，一個相對短的處理時間。
6.用於實現權利要求1所述方法的消毒裝置，包括一個用於殺滅固體物品特別是固體食品的表面上的細菌的蒸汽裝置(1)，所述蒸汽裝置(1)具有至少一個蒸汽通道(3)和一個開口(2)，其特徵在於，在鄰近開口(2)處設有一個空穴(4)，該空穴(4)用於在一個相當高的壓力下通過所述蒸汽通道(3)提供水蒸汽的射流，其中，從開口(2)釋放的水蒸汽被以一個由所述空穴(4)確定的頻率，最好是一個超聲波頻率進行振動。
7.按照權利要求6所述的消毒裝置，其特徵在於，所述空穴(4)可以被調節與蒸汽裝置的開口(2)之間的間隙。
8.按照權利要求6所述的消毒裝置，其特徵在於，所述空穴(4)被設置成鄰近所述開口(2)，並最好是與之整體成形。
9.按照權利要求6至8任一項所述的消毒裝置，其特徵在於，所述蒸汽裝置(1)包括一個外部件(5)，其內壁確定了所述蒸汽通道的外壁，以及一個內部件(6)，其大體上確定了蒸汽通道(3)的外壁並還確定了開口(2)，所述空穴(4)鄰近所述開口(2)設置，所述外部件(5)和內部件(6)因而彼此相互地鎖緊，以使通過蒸汽通道(3)供應的水蒸汽被向空穴(4)傳送，其大致以這樣一種方式傳送，即水蒸汽被以一個由所述空穴(4)確定的頻率，最好是一個超聲波頻率進行振動。
10.按照權利要求6-9任一項所述的消毒裝置，其特徵在於，具有所述空穴(4)的所述蒸汽裝置(1)是一個哈特曼發生器、一個蒸汽噴嘴或者一個圓盤形噴嘴。
11.按照權利要求6至10任一項所述的消毒裝置，其特徵在於，所述蒸汽裝置被成形為一個圓盤形主體。
12.按照權利要求6至10任一項所述的消毒裝置，其特徵在於，所述蒸汽裝置被成形為一個軌道形主體。
全文摘要
一種消毒裝置和消毒方法，該消毒裝置包括一個用於殺滅物品特別是食品的表面的細菌的蒸汽裝置。該消毒裝置利用蒸汽和超聲波的組合來殺滅被傳送通過該蒸汽裝置的物品的表面上的細菌。加壓蒸汽被送入且穿過一個蒸汽通道而到一個空穴，其中蒸汽被以一個超聲波頻率進行振動。蒸汽的振動防止物品被過度地加熱，而存在物品表面上的細菌被加熱和殺滅。
文檔編號A61L2/07GK1498117SQ02806689
公開日2004年5月19日 申請日期2002年3月27日 優先權日2001年3月28日
發明者尼爾斯·克雷布斯, 尼爾斯 克雷布斯 申請人:力技術