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1、中国照明电器28CHINALIGHT&LIGHTING2005年第4期紫外线杀菌的原理和最新应用12KiyoshiYoshino姜伟译(11日本岩崎电气株式会社;21北京电光源研究所北京100022)1紫外线杀菌的原理介绍111紫外线杀菌原理紫外线用于消毒、杀菌已经很多年了,细菌的细胞中含有细菌的遗传信息核酸DNA和RNA,当核酸被紫外线照射时会大量地吸收紫外光,从而就会在体内形成一部分的间二氮杂苯(主要构成为蛋白酶)和间二氮杂苯的异构体。这种物质会使细菌自身的新陈代谢机能出现障碍,并且会导致细菌
2、的遗传性出现问题,而持续的紫外线照射,最后就会导致因为上述原因所造成的细菌群体的死亡。此外,紫外光除了杀菌的用途外,也可用于让微生物降低自身的/活动性0,有些细菌在可见光的照射下是比较活跃的,我们称之为/光恢复0特性,也就是说,在波长为300~500nm的可见光下,细菌自身有一种光恢复酶素会让细菌种群变得很活跃,自身会大量繁殖。所以,当需要控制这种细菌的数量及种群时,则可以考虑用微弱的紫外线进行照射,将细菌的数量控制在一定范围之内。112紫外光对细菌的影响紫外光杀菌根据光波长的不同而有不同的效果。
3、图1为紫外光对细菌DNA的影响以及杀菌效果的光图1紫外线的杀菌效果分布和波分布图,当光的波长在300nm以下时,会有杀菌的对细菌DNA影响效果,而在260nm附近时对细菌的杀灭效果会更加明显。但对细菌的杀灭效果也和细菌存在的环境和细2E:有效的紫外线照射量(mWPcm)菌是否存在变异体有着直接的关系,例如在对枯草芽t:照射的时间(s)孢杆菌的紫外线照射杀菌中,对一般的枯草杆菌要达Q:当细菌的残存率S在1Pe=3618%时所需要2到9919%的杀菌效果只需要2116mJPcm,而对搀杂变的紫外光照射
4、量。2异体的枯草芽孢杆菌就需要3313mJPcm。紫外线杀菌设备在实际使用中的标准单位照射用紫外线照射后的细菌的残存率可以用下面的量和照度,是以紫外线在杀灭抗紫外光能力较强的菌公式表示出来:种时所需要的紫外线照射量为标准参考的。而对比-EtPQS=PPPO=e较特殊的菌种如黑曲霉(Asp.niger)和枯草芽孢杆菌S:细菌的残存率(Bac.subtilisspores)则需要更高杀菌标准的紫外线杀PO:紫外线照射前细菌数量菌设备。P:紫外线照射后细菌数量113杀菌用的光源KiyoshiYoshin
5、o:紫外线杀菌的原理和最新应用29由于紫外线的波长在260nm(25317nm)附近的杀下几点:菌效果比较好,所以杀菌用的光源一般使用低压汞灯和特殊的紫外线用玻璃管和石英玻璃管。而最近也已经出现了用高压汞灯和氙灯进行杀菌的设备。下文将对紫外线在实际生活中的应用进行介绍。2杀菌的实际应用211食品领域21111表面杀菌食品领域应用的紫外线杀菌多为对食品的表面的消毒,这样食物的保质期就会更长,也有对饮料的包装材料的杀菌消毒,所使用的紫外线光源主要是低压汞灯。而图2所示的表面杀菌设备为最新研发的高输出流
6、水线作业的消毒装置。图3流水杀菌应用¹要杀菌消毒的流量º要杀灭的细菌菌种»紫外线对要杀菌消毒液体的穿透率¼液体的温度(对光源有影响)图2表面杀菌应用(对食品外包装的杀菌)½要消毒液体中的浮游生物(影响杀菌效果)¾紫外线是否会令液体变质它的一个窗面的紫外线照射量可为25、50和除此之外,在使用中还要考虑灯的寿命问题(经2100mWPcm,因此可以根据要杀菌消毒的物品的不同常使用会造成光输出降低)和灯罩上面可能会附着污而选择不同的处理速度。本杀菌设备可应用在空间垢等。小,要求高速、短时间的杀菌的场合,
7、并且使用的光源21113空气杀菌为高压汞灯。在对食物表面杀菌时应注意是否对食空气中的细菌一般会依附在灰尘与空气中的小物的品质、色泽、口感等产生了不良的影响。水滴上,也会依附在人们的衣服上、毛发上等。而在21112液体杀菌食品加工厂等场所是需要非常洁净的环境的,如果在用紫外线对液体进行消毒,消毒杀菌装置如图3加工的过程中有细菌落到了食物上,经过一段时间就所示。对液体的照射方式一般分为外照方式和内照会使食物腐烂坏掉。为了预防这种情况的发生就需方式。为了保证对液体的杀菌效果,应采用内照的方要使用空气杀菌
8、消毒设备。现在主流的设备是悬于式。液体杀菌设备的水与紫外灯是隔离的,灯罩里面生产车间顶端的中间有通风槽的空气杀菌消毒器,利为紫外光源,然后将灯镶入杀菌槽中,再接上电源构用空气的自然对流进行消毒。考虑到紫外线对人体成一个整体。而最近的几年,多灯组合方式的高输出的影响,所以将光源内置于消毒器盒内,并将消毒设光源设备的出现使杀菌能力大大提升,例如在杀菌槽备放置在通道旁边,用风扇使空气循环,如图4所示。3中对枯草芽孢杆菌的杀灭能力已经达到了200mPh,紫外线照射空气杀菌要想达到完全无菌的
