Hefð er fyrir því að í matvælaiðnaði er hreinsun og sótthreinsun framkvæmd með þvottaefnum og fljótandi vatni. Bakteríur á yfirborði mynda líffilmur og festast mjög sterkt við yfirborðið [Tilvísun 1].
Rannsóknir hafa sýnt að ekki er auðvelt að fjarlægja þessar líffilmur með þvottaefnislausnum vegna þess að þær eru klístraðar. Auðveldara er að fjarlægja bakteríur úr fljótandi lausnum en úr föstu yfirborði eins og ryðfríu stáli.
Oft er erfitt að fjarlægja líffilmur með vélrænum og efnafræðilegum hætti. Kanna þarf aðrar sótthreinsunaraðferðir til að koma í stað vélrænna ráka og efnafræðilegra aðferða. Mynd 1 sýnir bakteríusýkt yfirborð úr ryðfríu stáli.
Laserhreinsun á bakteríusýktum flötum er mjög áhrifarík aðferð því hitinn sem leysirinn framleiðir er notaður til að sótthreinsa yfirborðið. Mynd 2 sýnir laserhreinsun á menguðu bretti.
Rannsóknir hafa verið gerðar til að skilja skilvirkni þess að nota mismunandi gerðir leysira til að hreinsa bakteríusýkt yfirborð. Þeir leysir sem almennt eru notaðir eru púlsleysir, en val á bylgjulengd, púlsorku og endurtekningartíðni er mjög mikilvægt. Í einni rannsókn [Tilvísun 2] voru sjö mismunandi gerðir leysigeisla, allt frá útfjólubláum (355 nm) til langt innrauðra (118 μm ), notaðir til að rannsaka virkni þeirra við að drepa Escherichia coli (E-Coli) bakteríur. Meðal þessara leysira voru notaðir 10,6 μm CO2 púlsleysir og margir Nd:YAG leysir sem starfa á nafn-, annarri og þriðju harmónísku bylgjulengdum.
Rannsóknir sýna að fyrir ofan ákveðinn orkuþéttleika er CO2 púls leysir áhrifaríkastur til að fjarlægja bakteríur, síðan Nd:YAG leysir. Virkni UV geisla við að drepa bakteríur er vel þekkt og þriðji áhrifaríkur leysirinn er þrítíðni Nd:YAG leysirinn (355 nm útstreymi). Í tilraunaskyni var E. coli ræktað á nokkrum plötum og plöturnar voru útsettar fyrir laserljósi. Eftir útsetningu voru plöturnar ræktaðar við 37 gráður í 24 klst. Ef dauðhreinsun með laser virkar, sjást bakteríulaus svæði eftir vöxt. Tafla 1 sýnir mismunandi leysistærðir og bakteríulausu svæðin sem sjást eftir útsetningu fyrir slíkum leysigeislum.
Eins og sjá má af töflunni hér að ofan var orkuþéttleiki Lumonics Nd:YAG leysisins (10 msek púlsar með 10 Joules af orku við 20 Hz) 246 sinnum meiri en CO2 leysisins og útsetningartíminn var líka 533 sinnum lengri. Þennan mun mætti rekja til þess að vatn gleypir mið-IR geislun (við 10,6 μm) mun sterkari en nærri IR (1,06 μm) og þar sem E-Coli bakteríurnar búa í vatni drepast þær auðveldara.
UV-bylgjulengdirnar við 355 nm svöruðu einnig vel við dauðhreinsun eins og sýnt er í töflunni. Tíðni þrefaldaðir leysirnir virkuðu á 10 Hz endurtekningarhraða og voru með púlslengd um það bil 5 nsec. Þegar Surlite tíðni þrefaldur leysirinn er borinn saman við Lumonics Nd:YAG leysirinn má sjá að með meðalafli 200 sinnum minni og lýsingartíma næstum 5 sinnum styttri (orkuþéttleiki var næstum 20 sinnum minni), Surlite leysirinn náði sömu stærðargráðu hreinsunarsvæðis miðað við Nd: YAG (0,123 cm2 samanborið við 0,715 cm2).
Fyrir utan leysir sem voru áhrifaríkir við að drepa E-Coli bakteríurnar, voru aðrir leysir sem voru árangurslausir. Sumir þessara leysira innihéldu fjarlægan IR leysir við 118 μm, díóða leysir við 0.81 μm og Argon jóna leysir við 0.488 μm. Nokkrir mismunandi orkuþéttleikar voru notaðir fyrir þessa leysigeisla en þeir reyndust óvirkir við að drepa bakteríurnar á yfirborðinu.
Allied Scientific Prohefur þróað leysirhreinsikerfi sem byggir á trefjum sem þegar hefur verið notað og hefur sýnt sig að virka á mörgum mismunandi sviðum eins og t.d. að fjarlægja rjóma í flugiðnaði, hreinsa sögulegar minjar og afmengun kjarnorkuvera. Þessi laserhreinsikerfi eru með laserhaus, ljósfræði og galvo spegla sem geta búið til mismunandi lögun geisla. Venjulega er línulegur geisli notaður en til að lengja beitingu þessara leysihreinsikerfa til að þrífa fleti sem eru sýkt af bakteríum og til að auka orkuþéttleika geislans er hægt að mynda hringlaga blettstærð. Hvað endurtekningarhraðann og meðalaflið varðar, eru forskriftirnar samhæfðar við breytur Nd:YAG leysis frá Lumonics, sem getið er um í töflu 1.
Mynd 4 sýnir leysihreinsunarkerfið frá Allied Scientific pro. Þetta er 100 Watta kerfi sem starfar við 1030 nm bylgjulengd sem kallast Laser Blast 100.
Hreinsunaraðgerðir á menguðum málmflötum í matvælaiðnaði geta haft mikinn hag af leysihreinsikerfin sem lýst er hér að ofan. Það er hraðari og skilvirkara en hefðbundnar aðferðir með vélrænum og efnafræðilegum aðferðum.
