Traditsiooniliselt toimub toiduainetööstuses puhastamine ja desinfitseerimine puhastusvahendite ja vedela vee abil. Pindadel olevad bakterid moodustavad biokile ja kleepuvad pinnaga väga tugevalt [viide 1].
Uuringud on näidanud, et neid biokilesid ei ole pesuvahendite lahustega lihtne eemaldada, kuna need on kleepuvad. Baktereid on lihtsam eemaldada vedelatest lahustest kui tahketelt pindadelt, näiteks roostevabast terasest.
Biofilme on sageli raske mehaaniliste ja keemiliste vahenditega eemaldada. Mehaaniliste triipude ja keemiliste meetodite asendamiseks tuleb uurida alternatiivseid desinfitseerimismeetodeid. Joonisel 1 on kujutatud bakteritega nakatunud roostevabast terasest pind.
Bakteritega nakatunud pindade laserpuhastus on väga tõhus meetod, kuna laseri poolt toodetud soojust kasutatakse pinna desinfitseerimiseks. Joonisel 2 on kujutatud saastunud kaubaaluse laserpuhastust.
On tehtud uuringuid, et mõista erinevat tüüpi laserite kasutamise efektiivsust bakteritega nakatunud pindade puhastamiseks. Tavaliselt kasutatavad laserid on impulsslaserid, kuid lainepikkuse, impulsi energia ja kordussageduse valik on väga oluline. Ühes uuringus [viide 2] kasutati seitset erinevat tüüpi laserit, alates ultraviolettkiirgusest (355 nm) kuni infrapunani (118 μm), et uurida nende efektiivsust Escherichia coli (E-Coli) bakterite tapmisel. Nende laserite hulgas kasutati 10, 6 μm CO2 impulsslaserit ja mitut Nd: YAG laserit, mis töötasid nominaalsel, teisel ja kolmandal harmoonilisel lainepikkusel.
Uuringud näitavad, et teatud energiatiheduse korral on bakterite eemaldamisel kõige tõhusam CO2 impulsslaser, millele järgneb Nd:YAG laser. UV-kiirte efektiivsus bakterite hävitamisel on hästi teada ja kolmas efektiivne laser on kolmesageduslik Nd:YAG laser (355 nm emissioon). Testimise eesmärgil kasvatati E. coli't mitmel plaadil ja plaadid eksponeeriti laservalgusega. Pärast kokkupuudet inkubeeriti plaate 37 kraadi juures 24 tundi. Kui lasersteriliseerimine töötab, jälgitakse pärast kasvu bakterivabu piirkondi. Tabelis 1 on näidatud erinevad laseri parameetrid ja bakterivabad alad, mida täheldati pärast selliste laseritega kokkupuudet.
Nagu ülaltoodud tabelist näha, oli Lumonics Nd:YAG laseri energiatihedus (10 msek impulssi 10 džauli energiaga sagedusel 20 Hz) 246 korda suurem kui CO2 laseril ja säriaeg oli samuti 533 korda pikem. Selle erinevuse põhjuseks võib olla asjaolu, et vesi neelab keskmist IR-kiirgust (10, 6 μm juures) palju tugevamalt kui lähi-IR (1, 06 μm) ja kuna E-Coli bakterid elavad vees, hukkuvad nad kergemini.
UV-lainepikkused 355 nm juures reageerisid hästi ka steriliseerimisele, nagu on näidatud tabelis. Kolmekordse sagedusega laserid töötasid kordussagedusega 10 Hz ja nende impulsi kestus oli umbes 5 ns. Võrreldes Surlite'i sagedusega kolmekordset laserit Lumonics Nd:YAG laseriga, on näha, et 200 korda väiksema keskmise võimsusega ja peaaegu 5 korda lühema kokkupuuteajaga (energiatihedus oli peaaegu 20 korda väiksem), Surlite laser saavutas sama suurusjärgu puhastusala kui Nd: YAG (0,123 cm2 võrreldes 0,715 cm2).
Peale laserite, mis olid tõhusad E-Coli bakterite tapmisel, olid ka teised laserid, mis olid ebaefektiivsed. Mõned neist laseritest sisaldasid 118 μm kaug-IR laserit, 0,81 μm dioodlaserit ja 0,488 μm argooniioonlaserit. Nende laserite jaoks kasutati mitut erinevat energiatihedust, kuid leiti, et need ei olnud pindadel olevate bakterite tapmisel tõhusad.
Liitlased teaduslik Proon välja töötanud fiiberpõhise laserpuhastussüsteemi, mida on juba kasutatud ja mis on end tõestanud paljudes erinevates valdkondades, nagu rusika eemaldamine lennutööstuses, ajaloomälestiste puhastamine ja tuumarajatiste saastest puhastamine. Nendel laserpuhastussüsteemidel on laserpea, optika ja galvanopeeglid, millega saab teha erineva kujuga kiiri. Tavaliselt kasutatakse lineaarset kiirt, kuid nende laserpuhastussüsteemide laiendamiseks bakteritega nakatunud pindade puhastamiseks ja kiire energiatiheduse suurendamiseks saab luua ringikujulise täpi suuruse. Mis puudutab kordussagedust ja keskmist võimsust, siis spetsifikatsioonid ühilduvad tabelis 1 nimetatud Lumonicsi Nd:YAG laseri parameetritega.
Joonisel 4 on näidatud Allied Scientific pro laserpuhastussüsteem. See on 100-vatine süsteem, mis töötab 1030 nm lainepikkusel, mida nimetatakse Laser Blast 100-ks.
Toiduainetööstuse saastunud metallpindade puhastamisel on ülalkirjeldatud laserpuhastussüsteemidest palju kasu. See on kiirem ja tõhusam kui traditsioonilised meetodid, mis kasutavad mehaanilisi ja keemilisi vahendeid.
