基本介紹
- 中文名：感應電子殺菌
- 外文名：Inductive electronic sterilization
- 原理：電離輻射可導致細胞內物質電離
- 優勢：殺菌能力強、不影響品質
- 限量：10 MeV以下
- 儀器：電子加速器
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定義
感應電子殺菌技術是以電為能源的線性感應電子加速器所產生的電離輻射，導致微生物的DNA和細胞發生變化，進而鈍化和殺死有害微生物。美國加利福尼亞州帕羅奧托電子能研究所進行首次研究並定名為電子滅菌。日本農林省國立食品研究所開發一種電子束滅菌技術，對穀物和香料等食品表面進行殺菌，殺菌效果達到100%，對產品質量、風味無影響。
軟電子束也是利用電子加速器產生的低於0．3 MeV的低能電子束，來達到殺滅食品表面上的細菌。因為電子束的能量過大有可能產生誘感放射性問題，所以用於輻射食品的電子束能量被限制在10 MeV以下。
軟電子束，是低於30萬電子伏特的低能級電子束，在距離電子束髮生器出口處約17cm的地方，其電子能量較低，約6一20萬電子伏特，其殺菌機理在於此電子柬穿透力弱，只穿透食品表面50一100μm深，其主要作用在於軟電子束的輻射作用，使微生物膜電荷分布不均。影響微生物的物質交換。其次產生電離作用，誘發產生過氧化物，破壞細胞的蛋白質及核酸、酶的結構，迅速殺菌。
該法因穿透力不強，只進行表面50一100μm的深入殺菌。故適應於穀物等糧食及香料的殺菌，殺菌效果100%，使表層無菌．不能深入食品內部對食品質量無任何影響。
優勢
以電為能源的線性感應電子加速器產生的電離輻射，可導致細胞內物質電離，破壞細胞結構，進而殺死微生物。該法是將電子加速，去撞擊重金屬鉛板，鉛板發出具有寬頻光子能量頻譜的強射線，穿透力強，具有較高能量殺死微生物。該法用於肉類、果蔬及果醬，飲料等食品殺菌。
據FAO及WHO宣布，經平均劑量為10 kGy以下輻射處理的任何食品都是安全的，不存在毒理學或營養學方面的任何問題。同時由於它的穿透性低，一般在50～100/μm，因此用軟電子束不僅可使被處理表面呈無菌狀態，且射線不會深入內部影響食品的品質。此外，用軟電子束殺滅未脫殼的小麥、未脫殼大米等食物上的微生物，輻射部分會在去殼時去掉，從而使大米、小麥與未輻射處理時一樣。
雖然電子加速器產生電子束設備造價較高，但日本在1989年來建造的輻射設備全是電子束設備，因為它具有處理能力大、能量利用率高、設備不工作即沒有污染源等優點。而且由於軟電子子束穿透深度小，其防輻射牆只要用金屬板就可遮蓋輻射對周圍環境的污染，所以，設備可以安裝在食品廠內部，便於多品種套用。
電子束具有與y射線、X射線相同的殺菌效果。與γ射線相比，電子束具有輸出強度更強的特點，但γ射線的穿透力較好，對處於包裝狀態的醫療器具，殺菌更為容易。電子束用於殺菌是較新的技術，雖然穿透力較小，但在殺菌過程中，可根據對象的情況靈活掌握，或者可把電子束變換為穿透力更強的X射線而加以利用。
感應電子殺菌器
提起"輻射”二字，許多人就會想到放射源。確實，傳統放射殺菌器為丫或X射線用於封裝後的產品。不過，人們都知道它們是有缺陷的，其設備要求由混凝上禁止牆隔出輻照區域，工作環境又要恆定檢測，由於這些設備的規模和費用相當大，因此這種技術使許多想要使用的單位望塵莫及。
大功率電子束殺菌器經十年來的發展，為這些使用者找到了機會，電子束殺菌器並不用丁射線，因此不需要那些費用昂貴的禁止，最好是用在食品生產線的巴氏殺菌和滅菌(Sterilization) 。
何為電子束殺菌器呢了其內部工作原理相當簡單，正如其名稱所指，殺菌力是電子而非射線。電子源或燈絲在真空中加熱，陰極發出電子且被真空。管內的電場加速，這時 加速電子具有很高的動能，因而穿透能力更強。加速電子經一個由箔片制的“柵”進入產品，達到高速殺菌的效果。如果必要，為殺滅代表性的微生物，有些例子可提高到500m/min。目前，可以預料將電子殺菌首先在生產線上實際套用的是半加工的食品，事實上，動物飼料和其他農產晶殺菌的現行方法正在導入這一途徑，嚴格使用的藥品和無菌產品之套用現處於"開拓階段"。這種無菌包裝液體食品很多數據之廣泛基礎(目前世界衛生組織和國際原子能機構正在認真研究之中)，消費品放射處理套用的謹慎性，亦將使電子技術廣泛套用。
對商業套用來說，電子束殺菌的最大好處是速度，電子照射劑量的速率是γ射線殺菌力的100000倍，所以處理時間減少到0．1s以下，而常規處理為10000s(3一4h)。
既然適量處理水平通常要求的是提供一個充分無菌的保證水平(即2Mrad或4．8cal/g)，那么適當功率水平需運用相對應的高通過量。例如，提供一個10kW功率的電子束殺菌。每小時能殺菌1t產品，而除蟲每小時為100t。
電子殺菌器可以找到廣泛用途，對於食品和芻產生表面污染材料(例如薄膜，或無菌包裝結構)的殺菌能提供通用，靈活和有效的設備。實際上，用於各種聚合物和薄膜的固化和交聯已有十餘年，大量用於包裝的改裝用途。目前，有關部門正就食品產品的殺蟲租殺菌進行認真評價。
不過，電子殺菌器不象丫射線裝置，只能提供非常有限穿透率，因此，最適用於顆粒或粉狀半加工要求的食品處理，例如，種子，可可粉，麵粉和穀類遭列細菌和昆蟲污染的滅除，就最近發展水平來看，電子束殺菌器並不適用於大包裝，但是對半加工食品的生產線處理還是體現良好的優點。
典型的大包裝γ照射設備結合高速電子殺菌，在延長的殺菌時間內，需用精確檢測技術。求保證產品質量。電子殺菌器所有重要參數是由電子學定義的，因此能實現數位化的效檢測，為了保證質量可記錄在磁帶上作為檔案。對於生產線上的殺菌來說，這是技術上的很好優點一這與常規，終端，帶檢測大包裝處理有顯著不同。
下面為兩種不同的電子殺菌器詳細說明，不過它們都能隨工作電壓的升高，其電子能級或穿透能力相應同步增加。
其一，電子殺菌器為自適應，低電壓殺菌器(如Electrocurtain)。這一特殊裝置可使商業上的殺菌機適用於生產線上的殺菌。Electrocurtain殺菌器發出的電子經箔片柵導入產品，由於其穿透能力不夠，僅限於表面殺菌。此殺菌器的電壓等級可達300kV，對緻密物質穿透深度為0．020in(0．05cm)。由氣動傳送，或運輸帶送入的碎物料或粉的表面處理是完全足夠了。
這種型號的殺菌器能在較多的場合安裝和使用，作為安全、能近距操作的單元，其年利用率很高。
其二，殺菌器為一個掃描器，通常要比Electrocurtain系統大些，掃描器是將點狀電子束分散覆蓋在殺菌的原料上。最大穿透深度可達0．1in(0．25cm)，因產品密度和電壓不同而異， 目前，將這些系統升高電壓(750kV)，可在有限範圍內用於大包裝食品的殺菌。
操作掃描器時，由於加速電子會產生X射線，須特別加以注意。一般來說，將機器放人鉛或混凝土禁止的地下室內，當然，對這些機器使用場合和其不受限制作用的要求，OSHA標準(1910．96電離輻射能)是有效的，亦即，工作人員靠近無需受到限制，標準是以世界所有開發中國家為這些機器明確定義的。
除有X射線外，電離輻射源都會產生臭氧，必須排出，這個問題往往是通過控制低壓環境來加以解決。
