核技术应用及进展(辐射工艺、辐射消毒、灭菌)课件.ppt

辐射工艺辐射消毒、灭菌,1,辐射工艺辐射消毒、灭菌1,主要内容： 食品的辐射保藏医疗卫生用品等的辐射消毒,2,主要内容：2,食品的辐射保藏,食品辐射(照)的意义及特点食品辐射的基本原理食品的辐照装置食品的辐射应用食品辐照的卫生与安全食品辐照应用现状及展望,3,食品的辐射保藏食品辐射(照)的意义及特点3,第一节 食品辐射(照)的意义及特点,食品的辐射保藏?是利用射线照射食品，灭菌、杀虫，抑制鲜活食品的生命活动，从而达到防霉、防腐、延长食品货架期目的的一种食品保藏方法。,第一节 食品辐射(照)的意义及特点食品的辐射保藏?,一、原子辐射研究的历史发展1896年，亨利贝克勒尔在研究各种物质的磷光现象时，发现了放射性。1896年，伦琴发现了X射线，并对这种射线的特性做了完整而准确的计算。,5,一、原子辐射研究的历史发展5,一、原子辐射研究的历史发展1898年斯密特和居里夫妇独立地观察到钍化合物发射类似的射线。同时居里夫妇从铀盐中分离出了一个新元素，取名镭(由拉丁词radius而来，意为射线)。1921年,美国出现了利用X 射线杀死肉类中螺旋线虫的专利。,6,一、原子辐射研究的历史发展6,一、原子辐射研究的历史发展美国最早于上世纪四十年代开始进行辐射(照)保藏食品的研究，当时主要是用于军事上。1943年发表了对汉堡包进行辐照杀菌的论文后，美国由此解决了海军食品保存问题。尔后研究遍及美国90多所大学及科研单位。五十年代初前苏联、欧洲和日本也相继进行了广泛的研究。,7,一、原子辐射研究的历史发展7,一、原子辐射研究的历史发展我国食品辐射(照)的研究则最早于1958年开始，70年代中在四川、河南、天津、北京、上海、东北地区、湖南、广东等地相继开展了食品辐照的研究。,8,一、原子辐射研究的历史发展8,一、原子辐射研究的历史发展在国际原子能机构(IAEA)、联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)的倡议下，1970年在巴黎成立了“食品辐射(照)国际计划”(IFIP)，先后共有24个国家参加该计划，分工协作进行研究。,9,一、原子辐射研究的历史发展9,“冷杀菌”不会对食品的品质造成损伤,可以保持其原有的色、香、味和外观品质；具有良好的保鲜效果；辐照处理食品能耗低；对环境的污染小。,二、食品辐射的特点,10,“冷杀菌”不会对食品的品质造成损伤,可以保持其原有的色、,第二节 食品辐射的基本原理,食品辐照时，射线把能量或电荷传递给食品以及食品上的微生物和昆虫，引起的各种效应会造成它们体内的酶钝化和各种损伤会迅速影响其整个生命过程，导致代谢、生长异常、损伤扩大直至生命死亡。而食品则不同，除了鲜活食品之外均不存在着生命活动，鲜活食品的新陈代谢也处在缓慢的阶段，辐射所产生的影响是进一步延缓了它们后熟的进程，符合储藏的需要。,11,第二节 食品辐射的基本原理 食品辐照时，射线把能量或电荷传,第三节 食品的辐照装置,一、食品辐射加工的计量单位 1. 放射性强度的单位(量度放射性同位素的) 放射性强度是度量放射性强弱的物理量，常用的单位有居里(Ci)、贝克(Bq)和克镭当量,12,第三节 食品的辐照装置 一、食品辐射加工的计量单位,一、食品辐射加工的计量单位2. 照射量及其单位 (量度放射性同位素放射出的射线的),照射量(Exposure)是用来量度X射线或射线在空气中电离能力的物理量，其单位为伦琴(R),13,一、食品辐射加工的计量单位照射量(Exposure)是,一、食品辐射加工的计量单位3. 吸收剂量、剂量率及其单位 (量度被辐射物体吸收量的)被照射物质所吸收的射线的能量称为吸收剂量，其单位为拉德(rad)或戈瑞(Gy),14,一、食品辐射加工的计量单位14,一、食品辐射加工的计量单位4. 剂量当量、剂量当量率及其单位剂量当量就是用来量度不同类型的辐射所引起的不同的生物学效应，其单位为雷姆(rem)或希弗(Sv)。单位时间内的剂量当量称为剂量当量率，其单位用rems-1或remh-1等表示。,15,一、食品辐射加工的计量单位15,二、食品辐射装置,食品的辐射装置包括辐射源、防护设备、输送系统和自动控制与安全系统。,16,二、食品辐射装置 食品的辐射装置包括辐射源、防护设备、,1. 辐射源,辐射源是食品辐射加工的核心部分，它可以分为放射性同位素和电子加速器两大类。(1) 放射性同位素 60Co辐射源、 137Cs辐射源(2) 电子加速器 电子射线、X射线,二、食品辐射装置,17,1. 辐射源 辐射源是食品辐射加工的核心部分，它可以分,电子射线 电子射线射程短，密度大，穿透力差，一般适用于食品表面的照射。如对易腐食品辐射时，选定适当的“加速能”，就可使射线不穿透食品内部，只进行表面杀菌。,辐射源 (2) 电子加速器,二、食品辐射装置,18,电子射线辐射源 二、食品辐射装置 18,X射线 X射线具有高穿透能力，可以用于食品辐射加工。但是由于电子加速器作X射线源效率低，而且能量中包含大量低能部分，难以均匀照射大块样品，故没有得到广泛的应用。,辐射源 (2) 电子加速器,二、食品辐射装置,19,X射线辐射源 二、食品辐射装置 19,2. 防护设备3. 输送与安全系统,二、食品辐射装置,20,2. 防护设备二、食品辐射装置 20,辐射源钴60被置于无缝的不锈钢钢管内,我们称之为源棒。这些源棒都安装在一个可移动的源架上。平时，源架置于源井内，浸泡在纯净水中。当产品需要辐照时，源架就从井里被升起。,21,辐射源钴60被置于无缝的不锈钢钢管内,我们称之为源棒。这些源,辐照装置的操作系统是全自动的。所有的货物都装在吊篮内，由电脑遥控，通过输送链送入辐照室进行辐照。辐照时，所有的吊篮以源架为中心运转，并由电脑控制运转圈数。这样就能保证被辐照产品在控制好的辐照剂量值内均匀的接受辐照。,22,辐照装置的操作系统是全自动的。所有的货物都装在吊篮内，由电脑,辐照室的各面都有2米多厚的水泥墙覆盖。这样，射线就完全被屏蔽在辐照室内，不会对现场人员有任何伤害。,23,辐照室的各面都有2米多厚的水泥墙覆盖。这样，射线就完全被屏,24,24,由加拿大MDS-Nordion公司提供，设计容量为148PBq（400万居里），由控制系统、传动系统、升降源装置和辅助设备四大部分构成,25,由加拿大MDS-Nordion公司提供，设计容量为148PB,第四节 食品的辐射应用,1.抑制发芽适用于球茎和块茎,如马铃薯、大蒜以及洋葱等。,抑制发芽所需要的最大辐射剂量因品种不同而有所区别,马铃薯为0.2kGy, 洋葱为0.15kGy, 大蒜为0.1kGy。,26,第四节 食品的辐射应用 1.抑制发芽适用于球茎和块茎,2. 推迟成熟对于一些新鲜的蔬菜水果来说，利用辐射对果实进行处理，可以有效地抑制呼吸，将果实的新陈代谢保持在一个较低的水平，从而推迟果实的成熟期，以利于运输过程中的保存。但是有一点需要特别注意，就是辐射剂量一定要适当，否则有可能适得其反。,第四节 食品的辐射应用,27,2. 推迟成熟对于一些新鲜的蔬菜水果来说，利用辐射对果实进,2. 推迟成熟,用0.30.45kGy 的剂量可以在常温下使香蕉的成熟期推迟510 天。1kGy的剂量对芒果进行辐射处理,可以使芒果的成熟期推迟12天左右。对番茄用4kGy的剂量进行辐射处理，可以把成熟期推迟8天。要改善菠萝的性能，剂量应该控制在0.3 0.6kGy 之间。,第四节 食品的辐射应用,28,2. 推迟成熟用0.30.45kGy 的剂量可以在常温下,3. 灭菌在食品的保藏期内，蔬果和肉类很容易因为细菌和霉菌的作用而很快腐败。高能射线能破坏微生物细胞核内的DNA，生成的活性粒子也会对细菌造成杀伤，所以辐射法可以有效地对这类食品进行灭菌处理，延长它们的保存期。,第四节 食品的辐射应用,29,3. 灭菌在食品的保藏期内，蔬果和肉类很容易因为细菌和霉菌,辐射灭菌：辐射消毒灭菌，剂量一般控制在110kGy 辐射完全灭菌，剂量范围则是2550kGy,第四节 食品的辐射应用,3. 灭菌,30,辐射灭菌：辐射消毒灭菌，剂量一般控制在110kGy 辐,辐射消毒灭菌选择性辐射灭菌 剂量一般在1kGy-5kGy，主要用于水产品的运输和储藏。经过辐射处理，能有效抑制致病性微生物的生长和繁殖,增加冷冻储藏的期限。针对性辐射灭菌 用8kGy的剂量对冻鸡进行处理，可以使其在-30的温度下保存两年，而且色香味方面不会发生很明显的变化。,第四节 食品的辐射应用,3. 灭菌,31,辐射消毒灭菌第四节 食品的辐射应用 3. 灭菌31,第五节 食品辐照的卫生与安全,辐射照射食品的标志,32,第五节 食品辐照的卫生与安全 辐射照射食品的标志32,国际原子能机构(IAEA)、联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO) 联合专家委员会于1980年10月27日至11月3日在日内瓦召开了关于辐照食品卫生会议。依据以前各届专家委员会的建议和这些机构组织的其他技术或法律专家会议所作出的结论，允许食品辐照的最大能量水平是：电子射线为10MeV；g射线和X射线为5MeV。,第五节 食品辐照的卫生与安全,33,国际原子能机构(IAEA)、联合国粮农组织(FAO)和,另外，通过以下五个方面的研究： 1.食品的辐照剂量 2.食品的包装方法和包装材料 3.辐射化学 4.动物或家畜喂养实验 5.辐照食品的毒理学研究,第五节 食品辐照的卫生与安全,34,另外，通过以下五个方面的研究：第五节 食品辐照的卫生,FAO、IAEA和WHO联合专家委员会得出结论，任何商品食物辐照总平均剂量达10kGy水平时，不具有毒理学上的危害性，这样处理的食品毋需进行毒理学检查。用10kGy剂量辐照过的食品，不会引起特殊的营养或微生物问题。,第五节 食品辐照的卫生与安全,35,第五节 食品辐照的卫生与安全 35,第六节 食品辐照应用现状及展望,一、食品辐射（照）应用的现状,目前,全世界有38个国家批准了至少200多种辐照食品,其中南非82种,墨西哥49种,法国35种,克罗地亚34种,巴西24种,泰国23种,韩国19种。年处理食品量达50万吨。,36,第六节 食品辐照应用现状及展望一、食品辐射（照）应用的现状,1. 我国的现状 我国已经有200多种食品处于研究之中,其中100多种经过了鉴定。我国在19841994年共批准了18 种辐照食品，1996年又正式颁布了“辐照食品卫生管理办法”，1997年公布了“辐照食品类型卫生标准”，进一步鼓励食品辐射。目前还有50多种辐照食品已被批准或者正待批准。,37,1. 我国的现状 37,2. 美国的现状美国佛罗里达和中部几个州的市场上都出现了大量辐射加工食品，每年大概有4.40万吨的食品经过辐射加工，其中调味品和干菜占了绝大多数，大约为4.31万吨；水果蔬菜约700吨；家禽肉类约200吨。目前市场上辐照食品所占的比重仍较低,辐照过的调味品和干菜占其总销售量的9.5%,其他种类的辐照食品只占各自总销售量的0. 002%左右。但是,辐照食品的产量在美国正呈逐年上升趋势。,38,2. 美国的现状38,美国批准的辐照食品,39,美国批准的辐照食品39,二、食品辐射（照）应用的展望,目前,发展食品辐射技术的最大障碍不是在于技术,而是在于消费者对于这种技术的认可。辐照食品在现阶段仍是一个概念很新、不为消费者所了解的产品,再加上对于辐射的恐惧更是影响了消费者的购物态度。,40,二、食品辐射（照）应用的展望 目前,发展食品辐射技术的最大,新闻媒体对辐照食品的报道,41,新闻媒体对辐照食品的报道41,消费者对辐照食品的接受程度调查,42,消费者对辐照食品的接受程度调查42,据调查,消费者主要担心的问题是在辐照食品中是否有残留的辐射效应,处理过程中营养物质是否流失等。1990年以来,由于辐射食品时常出现于媒体报道(见Fig3) ,消费者对于辐照食品的购买意愿也将随之逐年增加(见Tab4) 。,二、食品辐射（照）应用的展望,43,据调查,消费者主要担心的问题是在辐照食品中是否有残留的辐射效,发展食品辐射技术同时还有经济上的障碍,如加工费用增加以及辐射食品的申请过程繁杂等。要解决这些问题,需要食品加工业、政府以及媒体等各方面的合作。,二、食品辐射（照）应用的展望,44,发展食品辐射技术同时还有经济上的障碍,如加工费用增加以及辐射,三、医疗卫生用品等的辐射消毒,辐射消毒灭菌主要是指在常温常压下对包装好的一次性医疗用品、卫生用品、中成药、化妆品等利用辐射加工装置进行辐照，从而达到消毒、灭菌的功效。,45,三、医疗卫生用品等的辐射消毒辐射消毒灭菌主要是指在常温常压下,三、医疗卫生用品等的辐射消毒,辐射消毒灭菌法有着明显的优势，可以在常温、常压下进行处理,节约能源，无污染，可以大批量处理，并且易于控制。由于其独特的高效、无残留、可在包装后进行等优越加工工艺，已越来越被人们认识并采纳。,46,三、医疗卫生用品等的辐射消毒辐射消毒灭菌法有着明显的优势，可,例如非典时期，作为天津市唯一指定的非典防护服消毒单位的天津市技术物理研究所，平均每天利用钴源装置为天津市辐照医用隔离服就达2000余套，医用口罩达4000 余只，同时进行辐照消毒的还有大量其他相关用品。,三、医疗卫生用品等的辐射消毒,47,例如非典时期，作为天津市唯一指定的非典防护服消毒单位的天津市,到1990年为止,全世界至少有120座辐射消毒装置,消毒的医疗用品种类达几十种,有注射器、橡胶手套、针头及导管等。,三、医疗卫生用品等的辐射消毒,48,到1990年为止,全世界至少有120座辐射消毒装置,消毒,1979年我国研制成功了第一台用于辐射加工、辐射消毒的电子加速器BF-5。中国科学院长春应用化学研究所和白求恩医科大学进行了60Co源射线的灭菌研究,得到了比较系统的数据。,三、医疗卫生用品等的辐射消毒,49,1979年我国研制成功了第一台用于辐射加工、辐射消毒的电,吉林省已经采用辐射消毒法对自制的J-8 型塑料人工肺进行处理。在我国现阶段，辐射消毒法已经基本不存在技术上的问题,应该有很好的发展前景。,三、医疗卫生用品等的辐射消毒,50,吉林省已经采用辐射消毒法对自制的J-8 型塑料人工肺进行,辐射消毒法采用的射线源主要有两种:60Co辐射源和电子加速器。,由于射线的穿透力很强，60Co辐射源比较适用于处理大尺寸包装的物体。,三、医疗卫生用品等的辐射消毒,51,辐射消毒法采用的射线源主要有两种:60Co辐射源和电子加速,三、医疗卫生用品等的辐射消毒,同60Co辐射源相比电子加速器进行消毒处理的费用要比辐射源便宜外,电子加速器的加工效率比较高,电子加速器的速度是它的千百倍。用电子束消毒存在着一个问题,就是电子束的穿透能力相对来说要弱一些,适合处理形体较小的物体。,52,三、医疗卫生用品等的辐射消毒同60Co辐射源相比电子加速器,综合考虑,不论是在经济、安全还是使用范围方面,加速器都有着一定的优势,今后加速器在辐射消毒法上的应用将会有很好的前景。,三、医疗卫生用品等的辐射消毒,53,综合考虑,不论是在经济、安全还是使用范围方面,加速器都有着一,自屏蔽式电子束灭菌加速器,54,自屏蔽式电子束灭菌加速器 54,钴Co-60 射线辐照装置,55,钴Co-60 射线辐照装置 55,思考题：,食品辐射的特点？食品辐射的基本原理？食品辐射装置？食品的辐射应用（举例）？,56,思考题：食品辐射的特点？56,