Yn draddodiadol, yn y diwydiant bwyd, mae glanhau a diheintio yn cael eu perfformio gan ddefnyddio glanedyddion a dŵr hylif. Mae bacteria ar arwynebau yn ffurfio bioffilmiau ac yn glynu'n gryf iawn i'r wyneb [Cyfeiriad 1].
Mae astudiaethau wedi dangos nad yw'n hawdd tynnu'r bioffilmiau hyn â thoddiannau glanedydd oherwydd eu bod yn gludiog. Mae'n haws tynnu bacteria o doddiannau hylif nag o arwynebau solet fel dur di-staen.
Yn aml mae'n anodd tynnu bioffilmiau trwy ddulliau mecanyddol a chemegol. Mae angen archwilio dulliau diheintio amgen i ddisodli dulliau streicio mecanyddol a chemegol. Mae Ffigur 1 yn dangos arwyneb dur di-staen wedi'i heintio â bacteriol.
Mae glanhau arwynebau sydd wedi'u heintio â bacteriol â laser yn ddull effeithiol iawn oherwydd bod y gwres a gynhyrchir gan y laser yn cael ei ddefnyddio i ddiheintio'r wyneb. Mae Ffigur 2 yn dangos glanhau laser paled halogedig.
Mae ymchwil wedi'i gynnal i ddeall effeithiolrwydd defnyddio gwahanol fathau o laserau i lanhau arwynebau sydd wedi'u heintio â bacteria. Mae'r laserau a ddefnyddir yn gyffredin yn laserau pwls, ond mae'r dewis o donfedd, egni pwls a chyfradd ailadrodd yn bwysig iawn. Mewn un astudiaeth [Cyfeiriad 2], defnyddiwyd saith math gwahanol o laserau, yn amrywio o uwchfioled (355 nm) i isgoch pell (118 μm ), i astudio eu heffeithiolrwydd wrth ladd bacteria Escherichia coli (E-Coli). Ymhlith y laserau hyn, defnyddiwyd laser pwls CO2 10.6 μm a laserau Nd:YAG lluosog yn gweithredu ar donfeddi harmonig enwol, ail a thrydydd.
Mae ymchwil yn dangos, uwchlaw dwysedd ynni penodol, mai laser pwls CO2 yw'r mwyaf effeithiol wrth gael gwared ar facteria, ac yna laser Nd:YAG. Mae effeithiolrwydd pelydrau UV wrth ladd bacteria yn hysbys iawn, a thrydydd laser effeithiol yw'r laser amledd triphlyg Nd:YAG (allyriad 355 nm). At ddibenion profi, tyfwyd E. coli ar sawl plât ac roedd y platiau'n agored i olau laser. Ar ôl dod i gysylltiad, deorwyd y platiau ar 37 gradd am 24 h. Os bydd sterileiddio laser yn gweithio, bydd ardaloedd di-bacteria yn cael eu harsylwi ar ôl twf. Mae Tabl 1 yn dangos y paramedrau laser gwahanol a'r ardaloedd di-bacteria a welwyd ar ôl dod i gysylltiad â laserau o'r fath.
Fel y gwelir o'r tabl uchod, roedd dwysedd ynni'r laser Lumonics Nd:YAG (10 msec corbys gyda 10 Joule o egni ar 20 Hz) 246 gwaith yn fwy na'r laser CO2 ac roedd yr amser datguddio 533 gwaith yn hirach hefyd. Gellid priodoli'r gwahaniaeth hwn i'r ffaith bod dŵr yn amsugno'r ymbelydredd canol-IR (ar 10.6 μm) yn llawer cryfach na'r IR agos (1.06 μm) a chan fod y bacteria E-Coli yn byw mewn dŵr, maent yn cael eu lladd yn haws.
Roedd y tonfeddi UV ar 355 nm hefyd yn ymateb yn dda i sterileiddio fel y dangosir yn y tabl. Roedd y laserau treblu amledd yn gweithredu ar gyfradd ailadrodd 10 Hz ac roedd ganddynt hyd curiad y galon o tua 5 nsec. Wrth gymharu'r laser triphlyg amledd Surlite â'r laser Lumonics Nd:YAG, gellir gweld, gyda phŵer cymedrig 200 amser yn llai ac amser datguddio bron i 5 amser yn fyrrach (roedd dwysedd ynni bron i 20 gwaith yn llai), cyflawnodd y laser Surlite yr un ardal maint glanhau o'i gymharu ag Nd: YAG (0.123 cm2 o'i gymharu â 0.715 cm2).
Ar wahân i laserau a oedd yn effeithiol wrth ladd y Bacteria E-Coli, roedd laserau eraill a oedd yn aneffeithiol. Roedd rhai o'r laserau hyn yn cynnwys laser IR pell ar 118 μm, laser deuod ar 0.81 μm a laser ïon Argon ar 0.488 μm. Defnyddiwyd sawl dwysedd egni gwahanol ar gyfer y laserau hyn ond canfuwyd eu bod yn aneffeithiol wrth ladd y bacteria ar yr arwynebau.
Allied Scientific Prowedi datblygu system glanhau laser ffibr sydd eisoes wedi'i defnyddio ac sydd wedi profi ei hun yn gweithio mewn llawer o feysydd gwahanol fel cael gwared ar rych yn y diwydiant hedfan, glanhau henebion hanesyddol a dadheintio cyfleuster niwclear. Mae gan y systemau glanhau laser hyn ben laser, opteg a drychau galvo a all wneud trawstiau siâp gwahanol. Fel rheol, defnyddir trawst llinol ond i ymestyn cymhwysiad y systemau glanhau laser hyn i lanhau arwynebau sydd wedi'u heintio â bacteria, ac i gynyddu dwysedd ynni'r trawst, gellir cynhyrchu maint sbot crwn. O ran y gyfradd ailadrodd a'r pŵer cymedrig, mae'r manylebau'n gydnaws â pharamedrau laser Nd:YAG o Lumonics, a grybwyllir yn nhabl 1.
Mae Ffigur 4 yn dangos y system glanhau laser gan Allied Scientific pro. Mae hon yn system 100 Watt sy'n gweithredu ar donfedd 1030 nm o'r enw Laser Blast 100.
Gall gweithrediadau glanhau ar arwynebau metel halogedig yn y diwydiant bwyd elwa'n fawr o'r systemau glanhau laser a ddisgrifir uchod. Mae'n gyflymach ac yn fwy effeithiol na dulliau traddodiadol gan ddefnyddio dulliau mecanyddol a chemegol.
