NO125213B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for behandling av et materiale

for å ødelegge eller stoppe veksten av mikro-

organismer eller for å avaktivere enzymer

som finnes i materialet.

Denne oppfinnelse angår generelt en fremgangsmåte for regulering av mikroorganismer eller enzymer.

Det er allerede foreslått å benytte elektromagnetisk energi, innbefattende mikrobølge-energi og infrarød stråling, for å konservere eller sterilisere visse materialer eller forøvrig for å påvirke mikroorganismer og enzymer (se f.eks. U.S. patentskrifter 2.107.830, 2.133.203, 2.222.813, 2.576.862, 2.833.657 og 3.215.539; Industrial Microwave News November 1963, tysk patentskrift 901.840, dansk patentskrift 80.930 og norsk patentskrift 116.211).

I U.S.patentskrift 3.092.503 er beskrevet og krevet beskyttelse for en fremgangsmåte for sterilisering av spiselig, bedervelig materiale på vanndig basis ved å utsette dette, mens det holdes tett. omsluttet av et materiale som er gjennomtreng-bart for infrarød stråling, for infrarød stråling gjennom en atmosfære av damp under overatmosfærisk damptrykk.

Hovedformålet med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en ny og forbedret fremgangsmåte for å regulere mikroorganismer og enzymer i materialer som inneholder disse ved anvendelse.av mikrobølge-energi og infrarød stråling.

Det er et annet hovedformål med oppfinnelsen å tilveiebringe en ny og forbedret fremgangsmåte for sterilisering.

Et spesielt formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en ny fremgangsmåte for sterilisering av tørre materialer.

Andre formål og særlige trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse og av patentkravene.

Denne oppfinnelse tar således utgangspunkt i en fremgangsmåte for behandling av et materiale for å ødelegge eller stoppe veksten av mikroorganismer eller for å avaktivere enzymer som finnes i materialet, ved hvilken fremgangsmåte materialet blir utsatt for elektromagnetisk energi gjennom en atmosfære av damp under overatmosfærisk trykk mens materialet holdes i et. lukket rom med i det minste én vegg som er gjennomtrengelig for den nevnte energi, hvilken dampatmosfære er i direkte berøring med veggene i det lukkede rom, men uten direkte berøring med det materiale som undergår behandling. Det nye og særegne ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består i første rekke i at materialet samtidig utsettes for mikrobølgestråling og infrarød stråling.

Oppfinnelsen kan benyttes bare for å stoppe veksten av mikroorganismer eller for å redusere deres antall uten å forårsake fullstendig destruksjon, i det etterfølgende omtalt som pasteurisering eller partiell sterilisering; eller for å ødelegge samtlige mikroorganismer, i det etterfølgende benevnt sterilisering; eller bare for å deaktivere enzymer i et materiale som er i det vesentlige fri for mikroorganismer. Deaktivering av enzymer kan finne sted sammen med pasteurisering eller sterilisering. Den foreliggende oppfinnelse er spesielt tilpasset for sterilisering av tørre, faste stoffer hvor mikro-organismene er i tørr tilstand, slik som kirurgiske instrumenter og tilbehør, glasstøy, komponenter for romfartøy o.l.

Den foreliggende oppfinnelse er basert på er-kjennelsen av at mikrobølge-energi og infrarød stråling sam-virker synergistisk gjennom den superhetede dampatmosfære, hvorved det tilveiebringes et vesentlig kraftigere middel for å regulere mikroorganismer enn ved hjelp av de to energiformer hver for seg i en dampatmosfære, eller ved hjelp av damp alene. Dette illustreres ved hjelp av de etterfølgende prøve-eksempler, hvor åtte forskjellige bakterie-spore-system ble utsatt for en rekke behandlinger. Bacillus globigii og Bacillus stearothermophilus ble valgt da de er generelt anerkjent for å være de mest varmeresistente av de kjente mikrobelivsformer, idet de krever inntil 30 minutters behandling med damp ved et trykk på 1.054 kg/cm^ (15 psi) trykk (121°C) for fullstendig avlivning. De åtte systemer var følgende: 1. Bacillus globigii sporer suspendert i destillert vann. 2. Bacillus globigii sporer uttørket fra en suspensjon i destillert vann. 3. Bacillus globigii sporer suspendert i 10% salt-oppløsning. 4. Bacillus globigii sporer uttørket fra en 10% salt-oppløsning. 5. Bacillus stearothermophilus sporer suspendert i destillert vann. 6. Bacillus stearothermophilus sporer uttørket fra en suspensjon i destillert vann. 7. Bacillus stearothermophilus sporer suspendert i en 10% saltoppløsning. 8. Bacillus stearothermophilus sporer uttørket fra en 10% saltoppløsning.

Disse systemer ble plassert i glassreagensrør som ble lukket med plasthetter og forseglet ved hjelp av autoklav tape.

Væskesystemene i hvert reagensrør var omtrent 10 cm , 6 7 3

med 10 - 10 sporer pr. cm . De uttørkede systemer i hvert

3 6 7 reagensrør var tatt fra 10 cm væske inneholdende 10 - 10

3

sporer pr. cm .

Hvert system ble utsatt for tre forskjellige behandlinger i tidsrom på 1, 2, 3, 4 og 5 minutter slik som følger: A. Infrarød stråling (fra tre 500 watts infra-røde lamper anbragt rundt reagensrøret i 120° avstand fra hverandre) samt damp ved et trykk på fra 0,63 - 0,70 kg/cm2 (9-10 psi).

B. Mikrobølge-energi (fra en 1 Kw's magnetron for-bundet med en vekselstrømkildé på 220 volt, og som avgir mikrobølge-energi ved 2450 - 25 megacykler med en bølgelengde på omtrent 12,1 cm) samt damp ved 0,63 - 0,70 kg/cm <2>. C. Infrarød stråling (som i A) pluss mikrobølge-energi (som i B) samt damp ved 0,63 - 0,70 kg/cm 2.

Resultatene ble følgende:

Behandling A: Ingen av systemene ble sterile etter ett eller to minutter. Etter tre minutter ble to av systemene (nummer 3 og 4) sterile. De gjenværende systemer var ikke sterile etter fem minutter.

Behandling B: Ingen av systemene ble sterile etter ett minutt. Etter to minutter var ett av systemene (nummer 5) sterilt. Etter tre minutter var to systemer til (nummer 1 og 8) sterile. Etter fire minutter ble et annet system (nummer 3) sterilt. Etter fem minutter ble tre eller flere systemer (nummer 2, 4 og 6) sterile. Ved system 7 ble ikke oppnådd noe resultat på grunn av en feil ved prøven.

Behandling C: ingen av systemene var sterile etter ett minutt. Etter to minutter var ett system (nummer 1) sterilt. Etter tre minutter ble fire flere systemer (nummer 2, 3, 4 og 8) sterile. Etter fire minutter ble enda et system (nummer 6) sterilt. Ingen resultater ble oppnådd med system

5 og 7 på grunn av feil ved prøvene.

Som vel kjent er mikrobølge-energi en elektromagnetisk bølge-energi med en bølgelengde innenfor mikrobølge-området i det elektromagnetiske spektrum. Den offisielle Federai Communications Comruieisioii har r.å reservert ':robøige-energiområder for mikrobølge-behandling som ligger innenfor et område på omtrent 400 og omtrent 20.000 megacykler pr. sekund med en bølgelengde som varierer på fra- omtrent 32,5 cm for de nedre frekvenser til omtrent 1,7 cm for de "høyeste frekvenser, eller mere spesielt: ved frekvenser på omtrent 890 - 940 med en bølgelengde på omtrent 32,5 cm, frekvenser på omtrent 2400 - 2500 med en bølgelengde på omtrent 10 - 12,5 cm, samt frekvenser på fra 17.850 - 18.000 med en bølgelengde på omtrent 1,7 cm. Den for tiden foretrukne mikrobølge-energi for an-vendelse ifølge den foreliggende oppfinnelse ligger i et mellom-område med en frekvens på fra omtrent 1000 til omtrent 5000, mer spesielt fra omtrent 2000 til omtrent 3000 megacykler pr. sekund. Mikrobølge-energi genereres fra en passende høy-frekvenskilde slik som en magnetron. Generering og bruk av mikrobølge-energi er i seg selv vel kjent, da dette er blitt benyttet i mange år for koking eller steking av matvarer.

Et apparat for utførelse av foreliggende fremgangsmåte kan være lik det som er beskrevet i norsk patentskrift 116.211, bortsett fra en anordning som er innsatt for også å generere infrarød stråling og å rette denne mot materialet i det lukkede rom. I forbindelse med foreliggende oppfinnelse omfatter apparatet også en anordning for innføring av damp under trykk til behandlingskammeret, mens det ifølge norsk patentskrift 116.211 brukes en avkjølt gass.

Det er et vesentlig trekk ved oppfinnelsen at det materialet som behandles blir holdt i en innesluttet sone under behandlingen. Veggene i den innesluttede sone kan være konvensjonelle, i det vesentlige gass-ugjennomtrengelige paknings-materialer som glass, metyImetacrylat, polystyren og polyetylen, slik som benyttes i flasker, krukker, glass og rør; folier, spesielt termoplastiske, varmeforseglbare filmer slik som poly-vinylidenklorid og vinylklorid, polyetylentereftalat, kopoly-merer av vinylidenklorid og vinylklorid, polyetylen, cellofan, plastbelagt papir og pappo.l. En del av beholderen kan være av et materiale som er ikke gjennomtrengelig av mikrobølge-energi, slik som aluminiumsfolie og stål,(slik som i en blikk-boks) så lenge som den vegg i beholderen som vender mot mikro-bølge-energikilden er gjennomtrengbar. Den materialbeholder som skal behandles, kan f.eks. være et brett av aluminiumsfolie med et deksel bestående av en film som er gjennomtrengbar av mikrobølger. Eller-når det dreier seg om sterilisering i forbindelse med hermetisering, kan beholderen være en boks hvis åpne ende er dekket med f.eks. en plate av polymetylacrylat eller glass, som mikrobølgene kan trenge gjennom. Den innesluttede sone vil være i det vesentlige gasstett. Beholderen kan være av hvilken som helst form, slik som flasker, glass, krukker, bokser, brett., poser o.l.

Damptrykket i behandlingssonen kan som angitt ovenfor, være overatmosfærisk. Det spesielle trykk som benyttes, avhenger av styrken av veggene i den innesluttede sone som inneholder det behandlede materialet, da en av dens funksjoner kan være å forhindre at veggene sprenges på grunn av en økning i indre gasstrykk. Trykk sa » lave som ned til 0,35 kg/cm<2>

(0,5 psig.) er blitt benyttet, og trykk så høye som 3,5 kg/cm<2 >(50 psig.) kan være ønskelig. Stort sett har trykk fra omtrent 0,14 til omtrent 2,8 kg/cm 2 (2 - 40 psig.) blitt funnet å være spesielt egnet.

Den nøyaktige varighet av behandlingen ifølge oppfinnelsen vil avhenge av den endelige temperatur som nås av det spesielle materialet som behandles, som igjen kan avhenge av den behandlingstype som er ønsket (f.eks., pasteurisering, sterilisering eller deaktivering av enzymer og typen av materialet samt de mikroorganismer og/eller enzymer som er i dette) såvel som av størrelsen og den opprinnelige temperatur av det materialet som skal behandles, samt andre variable faktorer som styrer varmestrømmen og oppvarmningen av et spesielt materiale fra en temperatur til en annen. Det er således åpenbart ikke mulig å angi et temperaturintervall samt de tidsrom som skal benyttes for samtlige materialer, behandlinger og utførelsesformer av apparatkonstruksjonene. I ethvert tilfelle vil behandlingstiden være slik at den gir den ønskelige kontroll av mikroorganismer og/eller enzymer i det spesielle materialet som behandles. Med andre ord er, når det dreier seg om sterilisering, minimumstiden bestemt av at antall mikroorganismer skal reduseres til zero. Når det dreier seg om pasteurisering, vil tiden bestemmes av at antall mikroorganismer skal reduseres til det ønskede nivå, og når det dreier seg om enzym-deaktivering blir tiden bestemt av hvor lang tid enzymets deaktivering krever. Dette kan fastlegges ved rutinetester for konvensjonelle mikroorganismer (bakterier og sopp) og ved hjelp av enzym-deaktiveringstester. Når det dreier seg om organiske materialer av naturlig opprinnelse,

som selv nedbrytes ved virkningen av slike mikroorganismer og/ eller enzymer, er det sannsynligvis mer tilfredsstillende i betraktning av de mange variabler som inngår, spesielt med henblikk på typen av de materialer som behandles', å utsette prøver av de. spesielle behandlede materialer for aksellererte inkubasjonstester for å komme frem til de nøyaktige betingelser som foretrekkes for dette materialet.

Den foreliggende oppfinnelse er anvendelig for pasteurisering, sterilisering eller enzym-deaktivering av alle typer materialer. Dette innbefatter matvarer som er bedervelige, dvs. som er utsatt for nedbrytende forandring ved virkning av mikroorganismer (bakterier og/eller sopp) eller enzymer, og som inneholder fuktighet. Matvarene kan variere i kosistens fra tynne væsker til faste stoffer. Eksempler på slike matvarer er melk (hel-melk, homogenisert melk, skummet melk, konsentrert melk og lignende melkeprodukter), frukt og grønnsaker (innbefattende saftkonsentrater), øl, vin og andre drikkevarer som leskedrikker, supper, korn slik som rå eller kokt mais og kokt ris, grønnsaker, frukt, stuinger, supper, kjøtt innbefattende fisk og fugl, egg, deiger, brød, smør-brød og lignende. Den mat som behandles kan være rå, kokt (innbefattende bakt) eller delvis kokt. Andre materialer som kan behandles er også materialer som, selv om de er organiske materialer av naturlig opprinnelse slik som de matvarer som er nevnt ovenfor, ikke normalt anses spiselige, slik som blod (helt, plasma eller serum), tobakk o.l., men som likevel utsettes for nedbrytning ved påvirkning av mikroorganismer og enzymer. Innbefattet er også slike materialer som farmasøytiske produkter som, enten de er i det vesentlige av organisk eller uorganisk opprinnelse, blir utsatt for slik nedbryting eller kan tjene som bærere av uønskede mikroorganismer. Med disse materialer, både spiselige og ikke spiselige, blir det prinsip-ielle resultat av behandlingen i henhold til oppfinnelsen at de kan preserveres i pakket form. Også innbefattet er materialer som, selv om deres nedbryting ikke er noe prinsipielt problem, likevel kan tjene som bærere av mikroorganismer som kan forurense andre materialer eller levende vesener, og som derfor hensiktsmessig bør steriliseres. Mest aktuelle i denne gruppe er materialer som benyttes i forbindelse med medisinsk praksis, slik som instrumenter, tekstiler, slik som legekitler, håndklær og sengetøy, operasjonshansker o.l. Det vil fremgå av det foregående at formålet ved behandlingen kan være sterilisering av innsiden av en tom forseglet beholder. Her er selv-sagt det materialet som blir behandlet, luft eller en annen gass inne i beholderen samt beholderens innvendige flater.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for behandling av et materiale for å ødelegge eller stoppe veksten av mikroorganismer eller for å avaktivere enzymer som finnes i materialet, ved hvilken fremgangsmåte materialet blir utsatt for elektromagnetisk energi gjennom en atmosfære av damp under overatmosfærisk trykk mens materialet holdes i et lukket rom med i det minste én vegg som er gjennomtrengelig for den nevnte energi, hvilken dampatmosfære er i direkte berøring med veggene i det lukkede rom, men uten direkte berøring med det materiale som undergår behandling, karakterisert ved at materialet samtidig utsettes for mikrobølgestråling og infrarød stråling.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det materiale som behandles, er et væske-formig eller halvt flytende, bedervelig materiale og det lukkede rom omfatter et rør gjennom hvilket materialet bringes til å strømme.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at mikrobølgestrålingen har en frekvens fra 1000 til 5000 MHz, fortrinnsvis fra 2000 til 3000 MHz.