Tradicionalment, a la indústria alimentària, la neteja i desinfecció es realitza amb detergents i aigua líquida. Els bacteris de les superfícies formen biofilms i s'adhereixen molt fortament a la superfície [Referència 1].
Els estudis han demostrat que aquests biofilms no s'eliminen fàcilment amb solucions detergents perquè són enganxosos. Els bacteris són més fàcils d'eliminar de solucions líquides que de superfícies sòlides com l'acer inoxidable.
Els biofilms sovint són difícils d'eliminar per mitjans mecànics i químics. S'han d'explorar mètodes alternatius de desinfecció per substituir els mètodes químics i els mètodes químics. La figura 1 mostra una superfície d'acer inoxidable infectada per bacteris.
La neteja amb làser de superfícies infectades bacterianament és un mètode molt eficaç perquè la calor produïda pel làser s'utilitza per desinfectar la superfície. La figura 2 mostra la neteja amb làser d'un palet contaminat.
S'han realitzat investigacions per entendre l'efectivitat de l'ús de diferents tipus de làsers per netejar superfícies infectades per bacteris. Els làsers que s'utilitzen habitualment són làsers polsats, però l'elecció de la longitud d'ona, l'energia del pols i la freqüència de repetició és molt important. En un estudi [Referència 2], es van utilitzar set tipus diferents de làsers, que van des de l'ultraviolat (355 nm) fins a l'infraroig llunyà (118 μm), per estudiar la seva eficàcia per matar els bacteris Escherichia coli (E-Coli). Entre aquests làsers, es va utilitzar un làser polsat de CO2 de 10,6 μm i múltiples làsers Nd:YAG que funcionaven a longituds d'ona harmòniques nominals, segona i tercera.
La investigació mostra que per sobre d'una certa densitat d'energia, el làser de pols de CO2 és el més eficaç per eliminar els bacteris, seguit del làser Nd:YAG. L'efectivitat dels raigs UV per matar bacteris és ben coneguda, i un tercer làser efectiu és el làser Nd:YAG de triple freqüència (emissió de 355 nm). Amb finalitats de prova, E. coli es va cultivar en diverses plaques i les plaques es van exposar a la llum làser. Després de l'exposició, les plaques es van incubar a 37 graus durant 24 h. Si l'esterilització làser funciona, s'observaran zones lliures de bacteris després del creixement. La taula 1 mostra els diferents paràmetres làser i les àrees lliures de bacteris observades després de l'exposició a aquests làsers.
Com es pot veure a la taula anterior, la densitat d'energia del làser Lumonics Nd:YAG (polsos de 10 ms amb 10 joules d'energia a 20 Hz) era 246 vegades la del làser de CO2 i el temps d'exposició també era 533 vegades més llarg. Aquesta diferència es pot atribuir al fet que l'aigua absorbeix la radiació IR mitjà (a 10,6 μm) molt més forta que l'IR proper (1,06 μm) i com que els bacteris E-Coli resideixen a l'aigua, es maten més fàcilment.
Les longituds d'ona UV a 355 nm també van respondre bé a l'esterilització tal com es mostra a la taula. Els làsers de freqüència triplicada funcionaven a una freqüència de repetició d'10 Hz i tenien una durada del pols d'uns 5 ns. Comparant el làser triplicat de freqüència Surlite amb el làser Lumonics Nd:YAG, es pot veure que amb una potència mitjana 200 vegades més petita i un temps d'exposició gairebé 5 vegades més curt (la densitat d'energia era gairebé 20 vegades menor), el làser Surlite va aconseguir el mateix ordre de magnitud d'àrea de neteja en comparació amb Nd: YAG (0,123 cm2 en comparació amb 0,715 cm2).
A part dels làsers que eren efectius per matar els bacteris E-Coli, hi havia altres làsers que eren ineficaços. Alguns d'aquests làsers incloïen un làser IR llunyà a 118 μm, làser de díode a 0,81 μm i làser d'ions d'argó a 0,488 μm. Es van utilitzar diverses densitats d'energia diferents per a aquests làsers, però es va trobar que eren ineficaços per matar els bacteris de les superfícies.
Allied Scientific Proha desenvolupat un sistema de neteja làser basat en fibra que ja s'ha utilitzat i ha demostrat funcionar en molts camps diferents, com ara l'eliminació de rucs a la indústria aeronàutica, la neteja de monuments històrics i la descontaminació d'una instal·lació nuclear. Aquests sistemes de neteja làser disposen d'un capçal làser, òptica i miralls galvo que poden fer feixos de diferents formes. Normalment, s'utilitza un feix lineal però per estendre l'aplicació d'aquests sistemes de neteja làser a la neteja de superfícies infectades amb bacteris, i per augmentar la densitat d'energia del feix, es pot generar una mida de punt circular. Pel que fa a la velocitat de repetició i la potència mitjana, les especificacions són compatibles amb els paràmetres del làser Nd:YAG de Lumonics, esmentats a la taula 1.
La figura 4 mostra el sistema de neteja làser d'Allied Scientific pro. Aquest és un sistema de 100 watts que funciona a una longitud d'ona de 1030 nm anomenat Laser Blast 100.
Les operacions de neteja de superfícies metàl·liques contaminades a la indústria alimentària poden beneficiar-se enormement dels sistemes de neteja làser descrits anteriorment. És més ràpid i eficaç que els mètodes tradicionals que utilitzen mitjans mecànics i químics.
