Secara tradisinya, dalam industri makanan, pembersihan dan pembasmian kuman dilakukan menggunakan detergen dan air cecair. Bakteria pada permukaan membentuk biofilm dan melekat dengan kuat pada permukaan [Rujukan 1].
Kajian telah menunjukkan bahawa biofilm ini tidak mudah dikeluarkan dengan larutan detergen kerana ia melekit. Bakteria lebih mudah dikeluarkan daripada larutan cecair berbanding permukaan pepejal seperti keluli tahan karat.
Biofilem selalunya sukar untuk dikeluarkan dengan cara mekanikal dan kimia. Kaedah pembasmian kuman alternatif perlu diterokai untuk menggantikan coretan mekanikal dan kaedah kimia. Rajah 1 menunjukkan permukaan keluli tahan karat yang dijangkiti bakteria.
Pembersihan laser permukaan yang dijangkiti bakteria adalah kaedah yang sangat berkesan kerana haba yang dihasilkan oleh laser digunakan untuk membasmi kuman permukaan. Rajah 2 menunjukkan pembersihan laser bagi palet yang tercemar.
Penyelidikan telah dijalankan untuk memahami keberkesanan penggunaan pelbagai jenis laser untuk membersihkan permukaan yang dijangkiti bakteria. Laser yang biasa digunakan adalah laser berdenyut, tetapi pilihan panjang gelombang, tenaga nadi dan kadar pengulangan adalah sangat penting. Dalam satu kajian [Rujukan 2], tujuh jenis laser yang berbeza, dari ultraviolet (355 nm) hingga inframerah jauh (118 μm), digunakan untuk mengkaji keberkesanannya dalam membunuh bakteria Escherichia coli (E-Coli). Di antara laser ini, laser berdenyut CO2 10.6 μm dan pelbagai laser Nd:YAG yang beroperasi pada panjang gelombang harmonik nominal, kedua dan ketiga telah digunakan.
Penyelidikan menunjukkan bahawa di atas ketumpatan tenaga tertentu, laser nadi CO2 adalah yang paling berkesan dalam membuang bakteria, diikuti oleh laser Nd:YAG. Keberkesanan sinaran UV dalam membunuh bakteria terkenal, dan laser berkesan ketiga ialah laser frekuensi tiga kali ganda Nd:YAG (355 nm emisi). Untuk tujuan ujian, E. coli ditanam pada beberapa plat dan plat terdedah kepada cahaya laser. Selepas pendedahan, plat diinkubasi pada 37 darjah selama 24 jam. Jika pensterilan laser berfungsi, kawasan bebas bakteria akan diperhatikan selepas pertumbuhan. Jadual 1 menunjukkan parameter laser yang berbeza dan kawasan bebas bakteria yang diperhatikan selepas pendedahan kepada laser tersebut.
Seperti yang dapat dilihat daripada jadual di atas, ketumpatan tenaga laser Lumonics Nd:YAG (10 msec denyutan dengan 10 Joule tenaga pada 20 Hz) adalah 246 kali ganda daripada laser CO2 dan masa pendedahan adalah 533 kali lebih lama juga. Perbezaan ini boleh dikaitkan dengan fakta bahawa air menyerap sinaran IR pertengahan (pada 10.6 μm) jauh lebih kuat daripada IR berhampiran (1.06 μm) dan kerana bakteria E-Coli berada di dalam air, ia lebih mudah dibunuh.
Panjang gelombang UV pada 355 nm juga bertindak balas dengan baik kepada pensterilan seperti yang ditunjukkan dalam jadual. Laser tiga kali ganda frekuensi beroperasi pada kadar ulangan 10 Hz dan mempunyai tempoh nadi kira-kira 5 saat. Membandingkan laser tiga kali ganda frekuensi Surlite dengan laser Lumonics Nd:YAG, seseorang dapat melihat bahawa dengan kuasa min 200 kali lebih kecil dan masa pendedahan hampir 5 kali lebih pendek (Ketumpatan tenaga hampir 20 kali lebih sedikit), laser Surlite mencapai urutan kawasan pembersihan magnitud yang sama berbanding dengan Nd: YAG (0.123 cm2 berbanding 0.715 cm2).
Selain daripada laser yang berkesan dalam membunuh Bakteria E-Coli, terdapat laser lain yang tidak berkesan. Sebahagian daripada laser ini termasuk laser IR jauh pada 118 μm, laser diod pada 0.81 μm dan laser ion Argon pada 0.488 μm. Beberapa ketumpatan tenaga yang berbeza telah digunakan untuk laser ini tetapi ia didapati tidak berkesan dalam membunuh bakteria pada permukaan.
Bersekutu Saintifik Protelah membangunkan sistem pembersihan laser berasaskan gentian yang telah digunakan dan membuktikan dirinya berfungsi dalam pelbagai bidang seperti penyingkiran ruch dalam industri penerbangan, pembersihan monumen bersejarah dan penyahcemaran kemudahan nuklear. Sistem pembersihan laser ini mempunyai kepala laser, optik dan cermin galvo yang boleh membuat rasuk berbentuk berbeza. Biasanya, rasuk linear digunakan tetapi untuk memanjangkan penggunaan sistem pembersihan laser ini untuk membersihkan permukaan yang dijangkiti bakteria, dan untuk meningkatkan ketumpatan tenaga rasuk, saiz bintik bulat boleh dijana. Setakat kadar ulangan dan kuasa min, spesifikasi adalah serasi dengan parameter laser Nd:YAG daripada Lumonics, yang dinyatakan dalam jadual 1.
Rajah 4 menunjukkan sistem pembersihan laser oleh Allied Scientific pro. Ini adalah sistem 100 Watt yang beroperasi pada panjang gelombang 1030 nm yang dipanggil Laser Blast 100.
Operasi pembersihan pada permukaan logam yang tercemar dalam industri makanan boleh mendapat manfaat daripada sistem pembersihan laser yang diterangkan di atas. Ia lebih cepat dan lebih berkesan daripada kaedah tradisional menggunakan cara mekanikal dan kimia.
