Tradiciškai maisto pramonėje valymas ir dezinfekavimas atliekamas naudojant ploviklius ir skystą vandenį. Ant paviršių esančios bakterijos sudaro bioplėveles ir labai stipriai prilimpa prie paviršiaus [1 nuoroda].
Tyrimai parodė, kad šios bioplėvelės nėra lengvai pašalinamos ploviklio tirpalais, nes jos yra lipnios. Bakterijas lengviau pašalinti iš skystų tirpalų nei nuo kietų paviršių, pavyzdžiui, nerūdijančio plieno.
Bioplėveles dažnai sunku pašalinti mechaninėmis ir cheminėmis priemonėmis. Reikia ieškoti alternatyvių dezinfekavimo būdų, kurie pakeistų mechaninius dryželius ir cheminius metodus. 1 paveiksle parodytas bakterijų užkrėstas nerūdijančio plieno paviršius.
Bakterijų užkrėstų paviršių valymas lazeriu yra labai efektyvus būdas, nes lazerio išskiriama šiluma panaudojama paviršiui dezinfekuoti. 2 paveiksle parodytas užteršto padėklo valymas lazeriu.
Buvo atlikti tyrimai, siekiant suprasti skirtingų tipų lazerių naudojimo efektyvumą valant bakterijų užkrėstus paviršius. Dažniausiai naudojami impulsiniai lazeriai, tačiau bangos ilgio, impulso energijos ir pasikartojimo dažnio pasirinkimas yra labai svarbus. Viename tyrime [2 nuoroda] buvo naudojami septyni skirtingų tipų lazeriai, pradedant ultravioletiniais (355 nm) ir baigiant tolimaisiais infraraudonaisiais spinduliais (118 μm), siekiant ištirti jų efektyvumą naikinant Escherichia coli (E-Coli) bakterijas. Tarp šių lazerių buvo naudojamas 10, 6 μm CO2 impulsinis lazeris ir keli Nd: YAG lazeriai, veikiantys vardiniu, antruoju ir trečiuoju harmoninių bangų ilgiais.
Tyrimai rodo, kad viršijant tam tikrą energijos tankį, CO2 impulsinis lazeris efektyviausiai pašalina bakterijas, o po to seka Nd:YAG lazeris. UV spindulių efektyvumas naikinant bakterijas yra gerai žinomas, o trečiasis efektyvus lazeris yra trigubo dažnio Nd:YAG lazeris (355 nm emisija). Tyrimo tikslais E. coli buvo auginami keliose lėkštelėse ir lėkštelės buvo veikiamos lazerio šviesa. Po ekspozicijos plokštelės buvo inkubuojamos 37 laipsnių temperatūroje 24 valandas. Jei sterilizacija lazeriu veikia, po augimo bus stebimos vietos be bakterijų. 1 lentelėje parodyti skirtingi lazerio parametrai ir plotai be bakterijų, pastebėti po tokių lazerių poveikio.
Kaip matyti iš aukščiau pateiktos lentelės, Lumonics Nd:YAG lazerio energijos tankis (10 msek impulsai su 10 džaulių energija esant 20 Hz) buvo 246 kartus didesnis nei CO2 lazerio, o ekspozicijos laikas taip pat buvo 533 kartus ilgesnis. Šis skirtumas gali būti siejamas su tuo, kad vanduo sugeria vidutinę IR spinduliuotę (esant 10,6 μm) daug stipriau nei artimasis IR (1,06 μm), o kadangi E-Coli bakterijos gyvena vandenyje, jos lengviau žūva.
355 nm UV bangos ilgiai taip pat gerai reagavo į sterilizavimą, kaip parodyta lentelėje. Trigubai padidinto dažnio lazeriai veikė 1 0 Hz pasikartojimo dažniu ir jų impulso trukmė buvo apie 5 ns. Palyginus „Surlite“ dažnio trigubą lazerį su „Lumonics Nd:YAG“ lazeriu, matyti, kad vidutinė galia yra 200 kartų mažesnė ir ekspozicijos laikas beveik 5 kartus trumpesnis (energijos tankis buvo beveik 20 kartų mažesnis), Surlite lazeris pasiekė tokio paties dydžio valymo plotą, lyginant su Nd: YAG (0,123 cm2, palyginti su 0,715 cm2).
Be lazerių, kurie veiksmingai naikino E-Coli bakterijas, buvo ir kitų lazerių, kurie buvo neveiksmingi. Kai kuriuose iš šių lazerių buvo 118 μm IR lazeris, 0,81 μm diodinis lazeris ir 0,488 μm argono jonų lazeris. Šiems lazeriams buvo naudojami keli skirtingi energijos tankiai, tačiau buvo nustatyta, kad jie neveiksmingi naikinant bakterijas ant paviršių.
„Allied Scientific Pro“.sukūrė pluošto pagrindu veikiančią lazerinio valymo sistemą, kuri jau buvo naudojama ir pasitvirtino veikianti įvairiose srityse, tokiose kaip ruožo šalinimas aviacijos pramonėje, istorinių paminklų valymas ir branduolinio objekto nukenksminimas. Šios lazerinio valymo sistemos turi lazerio galvutę, optiką ir galvo veidrodžius, kurie gali sudaryti įvairių formų spindulius. Paprastai naudojamas linijinis spindulys, tačiau norint išplėsti šių lazerinių valymo sistemų taikymą valant bakterijomis užkrėstus paviršius ir padidinti spindulio energijos tankį, galima sukurti apskrito taško dydį. Kalbant apie pasikartojimo dažnį ir vidutinę galią, specifikacijos yra suderinamos su Nd:YAG lazerio iš Lumonics parametrais, nurodytais 1 lentelėje.
4 paveiksle parodyta „Allied Scientific pro“ lazerinio valymo sistema. Tai 100 vatų sistema, veikianti 1030 nm bangos ilgiu, vadinama Laser Blast 100.
Valant užterštus metalinius paviršius maisto pramonėje gali būti labai naudingos aukščiau aprašytos lazerinio valymo sistemos. Tai greičiau ir efektyviau nei tradiciniai metodai naudojant mechanines ir chemines priemones.
