Cette note technique vise à comparer l'efficacité de la désinfection bactérienne des lampes UV-DEL avec les lampes à décharge UV, en particulier les lampes au mercure.
UV discharge lamps have been widely used for disinfecting fruit, vegetables, processed food, and equipment surfaces. The UVC region of the spectrum (200-280 nm) is the most effective for killing bacteria considering that the bacteria’s DNA peak absorption lies at 265 nm. The most commonly used UV discharge lamp is the Mercury Discharge Lamp which has a high-intensity UVC radiation at 254 nm. Although the peak emission of mercury lamp does not exactly coincide with the peak absorption of the DNA of the bacteria, it is sufficiently close that it could inflict severe damage to the bacteria and destroy it. However, there are some limitations for the mercury lamp which are listed as follows:
L'ampoule de la lampe au mercure est fragile et pourrait se briser en cas de choc. Dans ce cas, le mercure toxique serait libéré dans l'environnement.
· La lampe au mercure n'émet pas bien dans des conditions de température froide et par conséquent l'irradiance diminue à des températures plus basses.
· La lampe au mercure prend beaucoup de temps à chauffer et n'atteint pas immédiatement sa puissance maximale dès qu'elle est allumée.
· Tel que mentionné précédemment, la longueur d’onde d’émission est limitée à 254 nm, ce qui ne correspond pas au pic d’absorption de l’ADN des bactéries tel que déterminé par la courbe d’efficacité germicide.
La DEL UV constitue une alternative intéressante à la lampe à décharge au mercure pour la désinfection germicide. La DEL UV est constituée d'une jonction p-n et la recombinaison des porteurs électron-trou à cette jonction crée des photons. Selon la conception de la jonction p-n, différentes longueurs d'onde peuvent être émises. La DEL UV présente les avantages suivants par rapport à la lampe à décharge au mercure :
Les DEL UV pourraient être conçues pour avoir un pic d'émission plus proche du pic d'absorption germicide. Elles seraient plus efficaces à des fins de désinfection.
· La puissance des DEL UV ne dépend pas de la température
· Les DEL UV ont de très petites tailles et ne sont pas fragiles.
· Les DEL UV ne contiennent pas de mercure toxique
· Les DEL UV émettent dès qu’elles s’allument et n’ont pas de temps de préchauffage.
· For equal power, the UV LED produces more irradiance at the same distance as compared to a Mercury lamp.
In one research study1 three different types of bacteria, namely E-Coli, Salmonella and Listeria were grown in agar media and were subjected to the illumination by four UV LEDs at different wavelengths and one mercury discharge lamp at fluence levels of 0.1, 0.2, 0.5 and 0.7 mJ/cm2. The irradiance of the UV LED was 4.5 mW/cm2, so the intense mercury lamp needed to be attenuated using 52 polypropylene thin sheets by a factor of nearly 200 to bring the mercury lamp irradiance down to nearly 4 mW/cm2. The three different bacteria cultures which were grown in petri dish agar media were illuminated by these LEDs and the mercury lamp at four different fluences (mentioned above) and the reduction in bacterial concentration were measured in log scale.
E. coli et Salmonella présentent tous deux une réduction de la DO6 à 0,7 mJ/cm², tandis que Listeria présente une réduction de la DO5 au même dosage, comme observé sur les graphiques. Dans les deux cas, la lampe à mercure atténué présente une réduction beaucoup plus faible. E. coli et Salmonella sont des bactéries Gram-négatives, tandis que Listeria est une bactérie Gram-positive. Des études ont montré que les bactéries Gram-positives nécessitent une dose plus importante pour être éliminées, car elles sont plus résistantes aux UV. La principale raison pour laquelle la lampe au mercure n'offre pas la même efficacité en matière de désinfection germicide est l'atténuation inversement proportionnelle au carré du rayonnement, contrairement à une DEL UV qui, contrairement à la DEL, se concentre davantage sur la zone cible.
Français Les mêmes travaux de recherche ont également été menés sur du fromage en tranches de dimensions 85 mm x 85 mm x 2 mm. Il a été constaté qu'à une dose de 3 mJ/cm², E. coli et Salmonella présentaient une réduction de 4 à 5 log, et Listeria une réduction de 3 à 4 log. Une comparaison a également été effectuée entre la DEL 266 nm et la DEL 279 nm et il a été constaté que pour les trois espèces de bactéries, la destruction logarithmique était légèrement supérieure pour la DEL UV 266 nm (E. coli : 4,88, Salmonella : 4,72, Listeria 3,52) que pour la LED 279 nm (E. coli : 4,04, Salmonella : 3,91, Listeria 3,24).
Allied Scientific Pro is on the quest to use photonics technology to battle the pandemic and offers various disinfection lamps on its product line.
Plusieurs longueurs d'onde de crête sont disponibles : 222 nm, 230 nm, 254 nm, 265 nm, 275 nm et 280 nm. Pour plus d'informations, consultez le lien suivant :
Références :
1- Utilisation de diodes électroluminescentes UVC à des longueurs d'onde de 266 à 279 nanomètres pour inactiver les agents pathogènes d'origine alimentaire et pasteuriser le fromage en tranches, S.J.Kim et.al, Applied and Environmental Microbiology, Volume 82, Numéro 1, 2016.
2- Résistance du génome d'Escherichia coli et de Listeria monocytogenes à l'irradiation évaluée par l'induction de dimères de cyclo-butane pyrimidine et de photoproduits 6-4 à l'aide de rayonnements gamma et UVC, S Beauchamp et.al, Radiat Physics Chem 81 : 1193-1197, 2012