專(zhuān)利名稱(chēng)：處理基質(zhì)的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理基質(zhì)的方法，其目的是減少與基質(zhì)有關(guān)的有機(jī)體污染的程度;本發(fā)明特別涉及對(duì)用于獸醫(yī)和醫(yī)學(xué)上的食料及物品的處理。
對(duì)植物材料如水果、蔬菜和谷物進(jìn)行的廣泛的殺菌和殺蟲(chóng)處理是為了消除不需要的污染。這些處理通常對(duì)環(huán)境是不合適的，對(duì)產(chǎn)品的消費(fèi)者存有潛在的危險(xiǎn)，而且在根除某些寄生體生長(zhǎng)特別是真菌生長(zhǎng)方面，這種處理的效果較差。類(lèi)似地，許多動(dòng)物制品必須在銷(xiāo)售之前預(yù)先處理以減少污染微生物到最后使用時(shí)可以接受的水平，例如雞蛋和家禽制品通常浸泡在殺菌溶液里以消滅細(xì)菌，如沙門(mén)氏菌和李氏桿菌。
進(jìn)一步地對(duì)于這些化學(xué)處理，物理消毒處理常規(guī)地應(yīng)用在供消費(fèi)者、獸醫(yī)或醫(yī)學(xué)上使用的制品中。例如，應(yīng)用微波消毒處理蘑菇菌類(lèi)植物，而高壓蒸汽處理則構(gòu)成了在高壓滅菌器中對(duì)醫(yī)療器械處理的基礎(chǔ)。這些處理都有潛在的危險(xiǎn)和/或能量強(qiáng)度和/或需要足夠的時(shí)間以達(dá)到最適宜的效果。而且，最終制品是食料或化學(xué)個(gè)體，其結(jié)構(gòu)可能改變?yōu)橛袚p于所希望的特性如風(fēng)味和/或效力。
本發(fā)明提供了一個(gè)新的方法，該方法能應(yīng)用于上面所提到的所有基質(zhì)等等。使用該方法可使污染的有機(jī)體在短時(shí)間內(nèi)得到無(wú)生存力的處理，而沒(méi)有以前方法的不利影響，不影響最終制品要求的品質(zhì)或者留下對(duì)環(huán)境或生理學(xué)損害的殘余物。而且，在某些應(yīng)用中，例如在抑制一些寄生體生長(zhǎng)，如真菌生長(zhǎng)方面，該方法比現(xiàn)有的方法更有效。
該方法依賴(lài)于這樣的事實(shí)，當(dāng)將污染有機(jī)體的溫度升高到一臨界溫度之上并維持足夠的時(shí)間時(shí)，該有機(jī)體會(huì)不再有生存力。此溫度將隨有機(jī)體的不同而不同，但對(duì)于很多細(xì)菌和真菌來(lái)說(shuō)，此溫度大約為45℃。然而，通過(guò)使用如過(guò)熱蒸汽一樣的熱介質(zhì)或使用如微波一樣的輻射，基質(zhì)的溫度也將上升到一定值，而該溫度值對(duì)最終制品的使用是完全不適當(dāng)?shù)?。在本方法中，?dāng)基質(zhì)表面的或以懸浮在基質(zhì)中的液態(tài)形式存在的有機(jī)體被加熱到失去如前所述的生存力時(shí)，基質(zhì)(不是其表面)仍不受所述處理的影響。
從最大的方面來(lái)說(shuō)，本發(fā)明提供了一個(gè)處理基質(zhì)的方法，以減少污染有機(jī)體的水平。該方法包括在基質(zhì)上直接激光輻射，激光輻射的型式和數(shù)量是可以選擇的，只要使其能夠處理與無(wú)生存力基質(zhì)有關(guān)的有機(jī)體，而基質(zhì)本身的性質(zhì)實(shí)際上保持不變。
在本發(fā)明第一方面的優(yōu)選方法中，基質(zhì)和激光輻射線(xiàn)彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)以保證基質(zhì)表面基本上暴露在輻射線(xiàn)中。優(yōu)選地，基質(zhì)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)包含基質(zhì)如食物單元相對(duì)于激光輻射線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)，翻滾為更優(yōu)選。因此，例如在常規(guī)的滾筒式傳送帶上實(shí)現(xiàn)的食物單元的連續(xù)滾動(dòng)可以應(yīng)用，其它方便的運(yùn)動(dòng)將會(huì)在本發(fā)明下面所描述的裝置中舉例說(shuō)明。
激光輻射線(xiàn)可以由任何有能力達(dá)到要求加熱有機(jī)體至無(wú)生存力而不永久改變基質(zhì)所需性質(zhì)的激光源來(lái)供給。典型的例子是熱的激光，例如二氧化碳(CO2)和釔鋁石榴石(YAG)激光源。這樣的激光源有能力在功率輸出約為30至50瓦特下方便地產(chǎn)生激光輻射線(xiàn)，但其它功率輸出也是可應(yīng)用的，特別是在比食料有更大恢復(fù)活力的成分的基質(zhì)上。這將由熟練的技術(shù)人員來(lái)評(píng)價(jià)。
用于下面描述的例子和裝置中的方便的YAG激光源是攙雜過(guò)釔鋁石榴石的釹(Nd∶YAG)。CO2和YAG激光以不同的波長(zhǎng)放射出光。CO2為10.6微米，YAG為1.06微米。由于被照射物體不同的吸收水平，所使用的激光型式需要就各個(gè)物體進(jìn)行選擇。例如，對(duì)塊莖處理，優(yōu)選的激光為Nd∶YAG，而對(duì)雞蛋則為CO2。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這兩種均便于在連續(xù)波CW方式下進(jìn)行操作，但在適宜的激光源下，脈沖式也可以應(yīng)用。
對(duì)于CW方式合適的激光例子有CO2激光和Nd∶YAG激光，其中CO2激光可從美國(guó)加利福尼亞Synrad公司買(mǎi)到，型號(hào)為D48/5(60瓦)，Nd∶YAG激光可從英國(guó)Rugby的Spectron激光系統(tǒng)買(mǎi)到，型號(hào)為SL901(90瓦)。這些激光的功率密度近似為50瓦/厘米2。
激光輻射線(xiàn)的形狀是可變的，但可便利地采用扇形發(fā)散光束或由一個(gè)或多個(gè)激光源提供的光束。這些光束方便地向著橫過(guò)基質(zhì)運(yùn)輸?shù)穆肪€(xiàn)，但基質(zhì)可以安放成一個(gè)或多個(gè)激光源提供對(duì)整個(gè)表面進(jìn)行輻照而不必使基質(zhì)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)處理激光照射的液體時(shí)，激光輻射可安放成橫過(guò)整個(gè)截面通過(guò)液體流。
激光束可以通過(guò)各種方法來(lái)使其成扇形，明顯的是使用掃描鏡或通過(guò)使用圓筒鏡片。掃描鏡是用來(lái)反射光束的。為了舉例說(shuō)明，激光為直徑大約為5至6毫米平行光，它們繞中心軸旋轉(zhuǎn)。這種操作可以由計(jì)算機(jī)控制以給出預(yù)先確定的掃描角度和速度。圓筒鏡片的方法是在照射物體之前，放置一鏡片在射線(xiàn)束中。因而引起射線(xiàn)束偏轉(zhuǎn)以產(chǎn)生在一定角度下的扇形光，該角度通過(guò)鏡片幾何形狀來(lái)控制。
激光源與被處理基質(zhì)之間的放置距離是可以改變的，此距離是由兩部分路線(xiàn)組成(ⅰ)從激光源至扇形機(jī)構(gòu)的距離及(ⅱ)扇形機(jī)構(gòu)至物體的距離。對(duì)于(ⅰ)，光束是平行的且可通過(guò)反射到扇形機(jī)構(gòu)的遠(yuǎn)距離傳送，這個(gè)距離可以從幾厘米到數(shù)十米，但在本實(shí)施例中，此距離約為50厘米。對(duì)于(ⅱ)，從扇形機(jī)構(gòu)的距離以及所提供的扇形角確定了被扇形光束覆蓋的范圍，需要將基質(zhì)完全暴露在激光之中。便利的距離和組成扇形的角度分別約為50厘米及20°。
處理裝置的零件的結(jié)構(gòu)用來(lái)安裝基質(zhì)，所有能夠被激光照射到的支持零件均由能避免熱產(chǎn)生的材料構(gòu)成。因此，與合適的散熱裝置系統(tǒng)相連的部件建議使用金屬，這樣可避免通過(guò)運(yùn)送和裝配結(jié)構(gòu)對(duì)基質(zhì)的間接加熱。否則，在所有可能的步驟中，除基質(zhì)表面或有機(jī)體之外的任何物體都應(yīng)避免加熱。
這將會(huì)被評(píng)價(jià)，接觸基質(zhì)的所有表面的合適的溫度控制將允許相對(duì)高的表面積收集有機(jī)體，特別是微生物;當(dāng)允許基質(zhì)具有相對(duì)低的表面積與體積之比時(shí)，有機(jī)體被處理為無(wú)生存力，基質(zhì)維持該溫度下，其所需性質(zhì)大體上不會(huì)持久地受到影響。對(duì)那些控制溫度的熟練技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將會(huì)產(chǎn)生適宜的冷卻機(jī)構(gòu)。
任何基質(zhì)均可通過(guò)本發(fā)明的方法處理其表面，但處理的大多數(shù)基質(zhì)若用別的方法處理則會(huì)有不利的影響。為此，對(duì)某些消毒后還要使用的熱塑性且化學(xué)敏感的材料的處理將是有利的。然而，大多數(shù)合適的基質(zhì)將是任何可消費(fèi)的材料，它們可以通過(guò)已知的處理影響其味道或質(zhì)地或其它所需性質(zhì)。凡是能結(jié)合的作物(種子和谷類(lèi))、蔬菜、根塊作物、水果、飼料、觀賞植物、葉和豆(茶、煙草、咖啡)和牛奶廠及用激光傳送液體產(chǎn)品的地方都可以進(jìn)行處理，包括種植/播種之前或收獲之后。
有機(jī)體被處理成無(wú)生存力或被消滅，典型的和最有效的是微生物，例如細(xì)菌、真菌、水藻和病毒。例如雞蛋的基質(zhì)易受細(xì)菌如沙門(mén)氏菌的影響，它能成功地被處理。
通過(guò)本發(fā)明的方法，本發(fā)明進(jìn)一步提供了用于基質(zhì)激光處理的裝置，包括(a)一激光輻射源;(b)用于操作基質(zhì)即物品和單元的裝置，通過(guò)處理裝置，激光輻射線(xiàn)可照射在被處理的基質(zhì)上，污染有機(jī)體處理為無(wú)生存力而基質(zhì)所需的性質(zhì)保持不變。
優(yōu)選的裝置包括一用于影響基質(zhì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的設(shè)備及用于照射每個(gè)單元表面主要部位的激光射線(xiàn)。
基質(zhì)優(yōu)選地作為物品如植物材料的單元被傳輸，沿著一條處理路徑運(yùn)動(dòng)，典型地是在滾筒傳送帶上實(shí)現(xiàn)單元的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和激光輻射，并能將其運(yùn)輸?shù)竭B續(xù)處理區(qū)域。其它的路徑也可以被提供，例如由通過(guò)激光照射的激光傳送壁那部分所確定的流體路徑;或者由一系列反射裝置所確定的路徑，這樣，基質(zhì)就會(huì)在激光輻射路徑垂直方向上保證其主要面積暴露在激光的合適水平上，從而達(dá)到希望的效果。如果安裝成這樣，使一個(gè)或多個(gè)激光束能基本上覆蓋其整個(gè)外部表面，那么單獨(dú)的物品可以在沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)下進(jìn)行處理。
優(yōu)選的是一系列激光束沿著傳送帶在各自接收點(diǎn)直線(xiàn)放射，典型的是如上面所描述的扇形光束。
因此，本發(fā)明的裝置對(duì)處理基質(zhì)是合適的。由于大多數(shù)基質(zhì)僅僅需要處理其外表面，不允許激光照射貫穿，因此很多不同產(chǎn)品能用相同的裝置進(jìn)行處理，只要激光型式(CO2或YAG)、曝光時(shí)間及功率水平調(diào)整到處理污染物合適的數(shù)值，既要使污染有機(jī)體失去存活力，又不損傷基質(zhì)。
冷卻裝置表面的機(jī)構(gòu)與基質(zhì)是相聯(lián)系的，這是那些熟練的技術(shù)人員想得到的，但對(duì)特殊裝置的最后使用需要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)。
下面將通過(guò)例子和附圖對(duì)本發(fā)明的方法和裝置進(jìn)行說(shuō)明，其它的實(shí)施例對(duì)熟練的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是想得到的。
附1表示了本發(fā)明提供的裝置的平面圖，它適合于處理相對(duì)大的基質(zhì)物品如馬鈴薯或雞蛋。
圖2表示了

圖1裝置的激光處理單元內(nèi)部透視圖。表示了激光源的布置，縱向延伸的傳遞滾筒及基質(zhì)物品。圖2A表示了滾筒端部和基質(zhì)物品的橫截面。
圖3表示了圖2內(nèi)部的不同情況，滾筒對(duì)物品運(yùn)行方向橫切，圖3A表示了滾筒和基質(zhì)物品的橫截面。
圖4表示了與用于處理馬鈴薯的外形圖的圖1裝置不同的平面圖，圖4A表示了該裝置的激光處理單元的內(nèi)部透視圖。
圖5表示了由本發(fā)明提供的裝置的橫截面，對(duì)于流體的處理是合適的，尤其是液體。圖5A表示了該裝置的激光處理單元的操作元件透視圖。
圖6表示了本發(fā)明的裝置的橫截面，對(duì)處理可流動(dòng)的基質(zhì)是合適的，例如顆粒狀物料如全部谷類(lèi)。
例1使用各種不同激光能的蛋殼的滅菌人工地用沙門(mén)氏菌腸炎細(xì)菌和真菌曲霉屬煙曲霉的孢子去污染母雞雞蛋，使其經(jīng)受來(lái)自?xún)蓚€(gè)單獨(dú)的光源的不同能量水平的激光照射，激光的消毒作用可以通過(guò)比較處理后污染的剩余水平來(lái)確定。
用沙門(mén)氏菌腸炎的懸浮液和真菌曲霉屬煙曲霉的孢子去污染700個(gè)母雞雞蛋鈍端的4平方厘米的面積。在緩沖胨水中制備沙門(mén)氏菌腸炎的過(guò)夜肉湯，在麥芽瓊脂培養(yǎng)基培養(yǎng)皿上生長(zhǎng)煙曲霉，直到多育的孢子形成。孢子的懸浮液是通過(guò)用最大恢復(fù)稀釋劑(MRD)清洗盤(pán)而制備的。使用一種移植環(huán)狀物和2×2厘米模板將10微升體積的懸浮液連續(xù)地涂敷在每個(gè)雞蛋鈍端的4厘米2上，在室溫下貯藏雞蛋一夜。
100個(gè)被污染的雞蛋的6批經(jīng)受消毒處理，在整個(gè)污染范圍掃描激光束。掃描之前，用手給每個(gè)雞蛋定位。每種激光(CO2源和YAG源)用三個(gè)能量水平。把能量傳遞給雞蛋表面是通過(guò)改變激光功率和掃描速度兩者來(lái)控制的。幸存的沙門(mén)氏菌腸炎和曲霉屬煙曲霉孢子的數(shù)目在已處理的雞蛋上及在100個(gè)未處理控制的雞蛋被確定了。
通過(guò)在每個(gè)雞蛋安放帶有10毫升MRM的無(wú)菌的塑料袋以及通過(guò)袋逐漸摩擦被污染的表面兩分鐘，則細(xì)菌和真菌就從雞蛋表面除去。十倍連續(xù)稀釋液由洗滌液組成，為計(jì)數(shù)沙門(mén)氏菌，將適量的稀釋液敷在瓊脂培養(yǎng)基上，以及為計(jì)數(shù)曲霉屬煙曲霉真菌，將適量的稀釋液敷在OAES瓊脂培養(yǎng)基上。XLD培養(yǎng)皿在37℃下經(jīng)4天被孵化，計(jì)數(shù)兩種有機(jī)體的可見(jiàn)菌落，計(jì)算每個(gè)雞蛋中能存活的有機(jī)體數(shù)量。對(duì)平均值進(jìn)行計(jì)算并用MINITAB計(jì)算機(jī)軟件資料對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，如下面表1和表2所示。
表1
經(jīng)C3處理過(guò)的100個(gè)雞蛋之中有57個(gè)不能回收到沙門(mén)氏菌。在類(lèi)似能量水平下，二氧化碳(CO2)激光源證明比釔鋁石榴石激光源更有效。在最高能量時(shí)，CO2激光減少沙門(mén)氏菌污染的平均數(shù)為99.7%，更大的曲霉屬煙曲霉孢子抵抗力為86.9%。
表2<
>不同數(shù)據(jù)分析表明，每種處理平均值的差別為5%，此差異不是由于每個(gè)樣品內(nèi)的變化，因此，證明了激光可以用于有效地減少基質(zhì)尤其是蛋殼上的細(xì)菌和真菌。
例2激光對(duì)雞蛋內(nèi)部的滅菌作用采用激光對(duì)雞蛋表面滅菌的適用性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，通過(guò)對(duì)小雞胚胎早期生長(zhǎng)影響的監(jiān)控確定這種處理對(duì)雞蛋內(nèi)部的作用。為了這個(gè)評(píng)價(jià)，在5毫米寬的CO2源激光束的路徑內(nèi)使用了一個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，使雞蛋的鈍端安放在上面。
雞蛋是從來(lái)自烤焙師傅、飼養(yǎng)員、庫(kù)存品的450只母雞中獲得。150個(gè)雞蛋的兩批通過(guò)掃描其表面使其暴露到激光滅菌的步驟中。5毫米的光束連續(xù)地輻射，結(jié)果在每個(gè)雞蛋旋轉(zhuǎn)之后，光束下移，引起蛋殼在其圓周連續(xù)處理。激光的能量水平是表面經(jīng)受相應(yīng)的C2和C3處理的水平，這是在上面的實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)下進(jìn)行的。表3列出了掃描的參數(shù)。
表3
在“西方”孵卵器內(nèi)孵化前，處理過(guò)的雞蛋和150個(gè)未處理控制的雞蛋過(guò)夜貯存。同等數(shù)量的未處理控制的雞蛋及來(lái)自?xún)膳幚淼碾u蛋隨便的安放在5個(gè)孵卵器淺盤(pán)中的每一個(gè)內(nèi)。孵卵5天之后，打開(kāi)所有的雞蛋并熟練地對(duì)胚胎的生長(zhǎng)狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，這些評(píng)價(jià)的結(jié)果在下面表4中給出。
表4
因此，處理C2和C3顯示出在該方法下，由被處理雞蛋產(chǎn)生的活胚胎數(shù)無(wú)重大的不利影響。
例3用于雞蛋表面滅菌處理的裝置如圖1所示，沿著裝置的運(yùn)送方向彼此平行地安排了若干傳送滾筒(1)，螺旋形的夾緊元件(2)安排在滾筒的表面，這樣就使位于鄰近滾筒之間凹處的物品(3)旋轉(zhuǎn)并向前推進(jìn)。這些凹處(4)指的是在其中形成狹路，它們沿著傳送路徑延伸到進(jìn)料口(5)、激光處理單元(6)及傳送到分級(jí)和包裝的出料口(7)。滾筒或至少是夾緊元件由彈性材料做成，例如橡膠。當(dāng)物品向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，物品繞橫切于行進(jìn)方向的軸旋轉(zhuǎn)。
在采用基質(zhì)物品如雞蛋放在狹路時(shí)，滾筒被驅(qū)動(dòng)繞其縱向軸旋轉(zhuǎn)，這樣，將物品向前推進(jìn)，旋轉(zhuǎn)著通過(guò)激光處理單元到達(dá)分級(jí)和包裝區(qū)。
如圖2所示，激光處理單元的內(nèi)部有兩個(gè)YAG或CO2激光源扇形裝置(8)，安裝成向著相應(yīng)狹路作激光輻射，激光照射外形為扇形(9)、(10)，其平面平行于滾筒。這樣，當(dāng)它們旋轉(zhuǎn)并向前運(yùn)動(dòng)通過(guò)該區(qū)域時(shí)，激光照射在物品上并被處理，但實(shí)際上不會(huì)照射到滾筒的任何部位。任何通過(guò)狹路的輻射都被滾筒下的散熱片所抵消，例如，吸光材料的光束制動(dòng)器放置在某一位置的對(duì)面，光束從該位置發(fā)射出去，能夠捕捉住任何無(wú)用的激光。
傳送機(jī)構(gòu)的變化示于圖3，若干動(dòng)力滾筒(11)安排為橫切于物品如雞蛋行進(jìn)的方向，保持在相鄰滾筒上表面之間的凹處。當(dāng)滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)它們引起雞蛋旋轉(zhuǎn)，將早先的不暴露表面暴露到激光扇(9)、(10)中。滾筒本身被引起去行進(jìn)通過(guò)激光處理單元，如滾筒攜帶物品通過(guò)激光處理單元。在這種情況，滾筒本身沒(méi)有逗留在處理單元處，因此避免了過(guò)熱的危險(xiǎn)。在這兩者情況下，激光扇形角均近似為20°、離物品大約50厘米。
例4使用激光對(duì)馬鈴薯病原體的控制馬鈴薯種子塊莖是幾種重要疾病的接種體的根源，這些疾病包括絲菌核病(Rhizoctonia Solani)、炭疽病(Colletotrichum coccodes)、銀痂病(Helminthosporium Solani)、粉痂病(Spongospora subterranea)、表皮斑點(diǎn)病(Polyscytalum pustulans)、壞疽病(Phoma foveata)、干腐病(Fusarium caeruleum)以及黑脛病(Erwinia carotovora ssp atroseptica)。作物病原體塊莖中疾病的控制主要依賴(lài)于抑制或殺死滯留在種子根株內(nèi)的病原體。這是一個(gè)廣闊的市場(chǎng)，為了生產(chǎn)健康作物，可將殺真菌劑應(yīng)用于種子塊莖，但是，大多數(shù)產(chǎn)品沒(méi)有很寬闊范圍的活性，通常需要應(yīng)用更多的殺真菌劑。此外，對(duì)殺真菌劑的耐藥性進(jìn)一步變成了一個(gè)不好的問(wèn)題，所有新藥必定是已登記注冊(cè)且在合法使用之前已在英國(guó)得到批準(zhǔn)。減少對(duì)馬鈴薯作物使用農(nóng)業(yè)化肥的用量和數(shù)量并使用可能的方法以減少這些疾病是一個(gè)不斷發(fā)展的壓力。
為了對(duì)激光處理進(jìn)行評(píng)價(jià)，選擇了表皮具有天然疾病的塊莖。研究了通過(guò)適用于這種特定疾病的各種方法確定有機(jī)體的生存力的問(wèn)題。研究塊莖的這些變化，在暴露到激光之后改變了疾病造成的損害或改變了有機(jī)體。
在試驗(yàn)中，為了探測(cè)激光的能量，我們?cè)诤軐挿秶鷥?nèi)改變穿過(guò)塊莖表面的激光行進(jìn)速度，而這種能量可能對(duì)表皮是有害的，那么那些能量是無(wú)效的。使用激光行進(jìn)速度較小確定范圍內(nèi)的三個(gè)功率水平確定了這些激光參數(shù)的相互作用關(guān)系，結(jié)果表明30瓦是一個(gè)合適的功率水平。
在使用炭疽病作為指定病原體的最初試驗(yàn)中，馬鈴薯與光束之間的相對(duì)行進(jìn)速度為612mm/sec，光束功率為30瓦，結(jié)果造成了將近50%的損傷片從塊莖表皮中分離出來(lái)，當(dāng)轉(zhuǎn)移到瓊脂培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿中時(shí)，產(chǎn)生了真菌的生長(zhǎng)。在相對(duì)速度為214毫米/秒時(shí)，控制是100%，當(dāng)速度大于612毫米/秒(例如1010毫米/秒及以上)時(shí)得到不良的控制。
用不同的功率水平作試驗(yàn)，表明了用絲核菌病作為指定病原體時(shí)，其生存力沒(méi)有差別。這些控制在較長(zhǎng)的照射時(shí)間下是好的。值得重視的是孵卵以后，青霉屬病生長(zhǎng)的控制也作了記錄。旋轉(zhuǎn)臺(tái)以各種轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)離掃描鏡片50厘米，掃描鏡片在馬鈴薯的側(cè)面中心線(xiàn)上，常常以垂直運(yùn)動(dòng)進(jìn)行掃描。在表5中，掃描速度是以行進(jìn)速度給定的，激光功率密度近似為50瓦/厘米2。
表5
<p>表5(續(xù))
持續(xù)時(shí)間/行進(jìn)速度。0＝零，5＝最長(zhǎng)，1＝最短。5＝106.7毫米/秒，4＝133.3毫米/秒，3＝160.0毫米/秒，2＝186.7毫米/秒，1大于186.7毫米/秒。
激光能量在不同有機(jī)體上應(yīng)用的結(jié)果示于表6。
表5
此試驗(yàn)證明了控制Erwinia Carotovora ssp atroseptica以及上述疾病的有效性。使用這些試驗(yàn)條件證明易于使被處理的表皮面積壞死，但沒(méi)有第二次腐爛發(fā)生，表明了貯藏和消費(fèi)使用時(shí)可以保持所需的性質(zhì)。然而，至少用YAG實(shí)驗(yàn)表明可以調(diào)節(jié)參數(shù)，當(dāng)控制有機(jī)體時(shí)，可以避免這種影響。玫瑰花塊莖眼狀物的不活動(dòng)狀態(tài)和新芽籽苗的生長(zhǎng)率不會(huì)受到影響而保持化合物的數(shù)量。
例5適用于對(duì)近似球形產(chǎn)品如馬鈴薯的激光處理裝置適用于對(duì)處理近似球形物體如馬鈴薯塊莖的處理裝置示于圖4。一臺(tái)滾筒輸送機(jī)(12)穿過(guò)進(jìn)料漏斗、分級(jí)網(wǎng)、挑選臺(tái)(14、15、16)和箱裝填物(17)之間的激光處理單元(13)。圖4A表示了激光處理單元的內(nèi)部安排，其中有激光源，激光源離輸送機(jī)上的物品約50厘米遠(yuǎn)，掃描鏡或鏡片到光束(9)、(10)裝有扇形角為20°的激光扇。扇形激光照射在滾筒和物品(18)上，滾筒(19)被安排在橫切行進(jìn)方向，當(dāng)它們通過(guò)處理單元時(shí)旋轉(zhuǎn)，這樣可引起物品旋轉(zhuǎn)，從而將物品的整個(gè)表面基本暴露在光束之中。滾筒是由金屬做的，因此，允許熱很快傳導(dǎo)，離開(kāi)凹處攜帶的物品，該物品是在鄰近上表面之間。滾筒的驅(qū)勸是被動(dòng)的，當(dāng)輸送機(jī)繞著其路徑被驅(qū)動(dòng)時(shí)，由支承件引起滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)或通過(guò)作用在每個(gè)單獨(dú)滾筒上的驅(qū)動(dòng)裝置而使?jié)L筒活動(dòng)。
例6適用于處理液體如水、酒精飲料和果汁的激光處理裝置適用于處理無(wú)生存力有機(jī)體的處理液體的裝置示于圖5，其中，一導(dǎo)管(20)帶著液體通過(guò)激光處理單元(21)，在圖5A中有更詳細(xì)的描述。在圖5A中，兩個(gè)激光扇形裝置近似離玻璃激光50厘米，傳送液體包括板(22)、(23)，如上所描述。產(chǎn)生激光(9)(10)的扇形角為20°。這些激光源的型式是上面所描述過(guò)的，可以是YAG或CO2型式，這取決于被處理液體的特性。液體在激光通過(guò)的板之間流動(dòng);與其激光扇維持不動(dòng)不如掃描橫過(guò)平板。在液體中存在的有機(jī)體通過(guò)激光處理變?yōu)闊o(wú)生存力，而液體可以很快地在和/或從有用的處理單元?dú)埩粑锏某隹谔幚鋮s到所需的溫度。
例7適用于可流動(dòng)物料如谷物的激光處理裝置適用于處理污染無(wú)生存力有機(jī)體、激光照射可流動(dòng)物料如谷物的處理裝置示于圖6。在圖6中谷物(24)由帶式輸送機(jī)(26)進(jìn)入垂直定向的管形室(25)，因此，灰塵和谷殼由提取裝置(26)使其向上分離，而谷料在重力作用下掉到下面的激光處理區(qū)。偏導(dǎo)管(27)由合適的材料制成，作為散熱片使谷粒連續(xù)地滾下和改變方向，而上面描述過(guò)的型式激光扇形(9)(10)從管形室的若干個(gè)點(diǎn)照射谷粒。扇形激光由遠(yuǎn)離谷粒路徑50厘米的扇形機(jī)構(gòu)通過(guò)槽(28)進(jìn)入管形室內(nèi)。在所有這些設(shè)備中，光源本身可以遠(yuǎn)離幾厘米到幾米的距離，但方便的是離扇形源50厘米。其它所有的參數(shù)如以前描述的一樣。
在這種情況下，能夠在整個(gè)安排的面積熟練地操作扇形激光束以便盡可能覆蓋更多的谷粒。為了保持有效的持續(xù)時(shí)間及基本上能覆蓋所有的谷粒平面，在谷粒從輸送機(jī)流出之前可使用幾個(gè)扇形激光。
權(quán)利要求
1.一種用于減少污染有機(jī)體、處理基質(zhì)的方法，包括把激光輻射線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)基質(zhì)，選擇激光輻射的型式和數(shù)量以處理與無(wú)生存力基質(zhì)有關(guān)的有機(jī)體，而基質(zhì)本身所需的性質(zhì)實(shí)際上保持不變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中基質(zhì)是一種消費(fèi)物料，污染的有機(jī)體是微生物真菌和/或水藻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中基質(zhì)和激光輻射彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)以保證基質(zhì)表面基本上暴露在激光輻射線(xiàn)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中基質(zhì)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)包含基質(zhì)相對(duì)于激光輻射線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任何一項(xiàng)所述的方法，其中激光輻射由CO2和YAG激光源提供。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在功率輸出約為30至50瓦時(shí)激光源有能力產(chǎn)生激光輻射。
7.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中激光源是以連續(xù)波方式工作的。
8.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中激光的功率密度近似為50瓦/厘米2。
9.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中激光輻射是由扇形發(fā)散光束或由來(lái)自一個(gè)或多個(gè)光源的光束提供的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中激光束可由多種方法而使其成為扇形，明顯的方法是使用掃描鏡或圓筒鏡片。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中激光束在形成扇形之前是直徑約為5至6毫米的平行光。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11任何一項(xiàng)所述的方法，其中扇形激光束到被處理基質(zhì)的距離大約為50厘米、扇形角約為20°。
13.一種基質(zhì)激光處理的裝置，包括(a)一激光輻射源;(b)一操作基質(zhì)的裝置，激光輻射在由操作裝置操作的基質(zhì)上污染的有機(jī)體被處理為無(wú)生存力而基質(zhì)所需的性質(zhì)不發(fā)生變化。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，包括用于影響基質(zhì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝置和用于照射各單元表面的主要部位的激光射線(xiàn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的裝置，包括一條通過(guò)連續(xù)處理區(qū)域的處理路徑。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中基質(zhì)在滾筒輸送帶上沿著處理路徑傳送輸送帶，輸送帶影響基質(zhì)和激光射線(xiàn)之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中路徑可通過(guò)一系列的折射裝置來(lái)確定，從而引起基質(zhì)在激光輻射路徑內(nèi)重新定向。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于減少與基質(zhì)有關(guān)的有機(jī)體污染程度的處理基質(zhì)的方法，特別是對(duì)用于獸醫(yī)和醫(yī)學(xué)上的食料及物品的處理。本方法對(duì)基質(zhì)進(jìn)行直接的激光輻射，激光輻射的形式和數(shù)量是可選擇的，從而處理與基質(zhì)無(wú)生存力有關(guān)的有機(jī)體，而基質(zhì)本身所需的性質(zhì)保持不變。本發(fā)明還公開(kāi)了一種適用于處理各種基質(zhì)的裝置。
文檔編號(hào)A23L3/005GK1079626SQ93106339
公開(kāi)日1993年12月22日 申請(qǐng)日期1993年4月27日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月27日
發(fā)明者M·F·福利, R·M·克萊芒特 申請(qǐng)人:英國(guó)農(nóng)漁業(yè)及食品部