脉冲光杀菌技术介绍

上海秉铂科技有限公司
Shanghai Beam Expert Science-Tech Co., Ltd.
三 脉冲光杀菌技术优点
1. 无汞
• • 所有的连续紫外技术都有汞 汞的危害正日渐受到人们的关注，在技术上减少或不使用汞是发展趋势
2. 无有害副产品产生
• • • • 无VOC产生 无辐射残留物 无高频电磁波影响 对人体基本无危害
沙门氏
133 W cm-2，每秒1-5个脉冲
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精耕核心技术，珍视合作共赢！ 精耕核心技术，珍视合作共赢！
谢谢!
您所见的不仅是刹那间的光芒 ！ What will catch your sight is not just a shining !
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脉 冲 光杀菌消毒 技 术 介 绍
2010年12月10日
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二 脉冲光技术实现
脉冲光属于气体放电光源，需要气体介质和电离气体介质使之发光的电源。 脉冲光使用的气体介质是氙气。
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上图是脉冲光放电模块图，对放电过程描述如下：触发器①对氙气②施加 高电压(一般>10KV)，触发氙气电离；通过储能电容③在相对较长时间(百ms 级)的充电后，在极短的时间内(数十到数百µs级)放电，放电电压V，引起灯管 内氙气雪崩式电离，氙气以高强度光辐射的形式将所充电能转化并释放，这 个放电过程即是一个光脉冲。
4. 技术灵活性高
• • • • 无需预热，可即开即停 冷处理技术，处理物品范围广，可处理对温度敏感的物品 可灵活调节脉冲峰值、脉冲频率、脉冲间隔、光谱分布等参数 灯管可做成任意形状，易于模块化设计
5. 全光谱
• • 从180nm到5000nm 可适当调节光谱分布状况
6. 节约能源，经济性比较好
• • 比连续紫外节约40~80%能量 占用场地小，无需高昂的辐射防护 脉冲光技术以其绿色、节能、高效的特点，与当今社会日益强调 的工业化发展“3E”潮流（Energy能源、Ecology生态、Economy经济） 相一致
1,000,000 W
ຫໍສະໝຸດ Baidu
紫外线UV照射微生物时，核酸物质 (DNA、RNA)中的胸腺嘧啶、胞嘧啶之 间将会发生以下光化学反应，生成CPD 或PP二聚物，使微生物核酸物质受损
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0.1 J 0.01 J 0.001
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J
0
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脉冲光杀菌技术机理一 1 00 J 紫外杀菌 > 40% UV
6.2
同上
同上
1995,俄罗斯 Rowan et al,1999 Rowan et al,1999 Rowan et al,1999 Z. Luksiene等2007
0.3J/cm2,7%,25%-估计值
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微生物细胞壁的破裂在一定程度上是因短时间受到强烈 冲击引起的，因此，认为脉冲光杀菌机理中，物理杀菌也是 一个重要的机理。同时也有研究认为，脉冲光对微生物的蛋 白质也能产生破坏作用，抑制或破坏酶的活性。
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1,000,000 W
系统平均功率 100J/1S=100W
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微生物 大肠杆菌 大肠杆菌 枯草芽孢杆菌 葡萄球菌属 黑曲霉孢子 黑曲霉孢子 枯草芽孢杆菌 孢子 水生隐孢子虫 脊髓灰质炎病 毒 1 型 大肠杆菌 李斯特菌 绿脓杆菌 金黄色葡萄球 菌 3-估计 ~6 log10 ~6 log10 ~6 log10 7 log 1个脉冲杀灭对数值 2 12 9 12 12 1 1 4.6 杀菌值 测试条件 UV水反应器，1升 表面试样 同上 同上 同上 表面试样 表面试样 UV水反应器，饮用 水 同上 UV水反应器，工业 水 200个脉冲，脉宽 100ns? 200个脉冲，脉宽 100ns? 200个脉冲，脉宽 100ns? 100个脉冲，脉宽 112 微秒 相关信息（时间、地点等） 1989－1990，UVERG，Ca. 1986-1987Maxwells,Ca. 同上 同上 同上 1999,Purebright,Ca. 1999,Purebright,Ca. 1999,Purebright,Ca. E(f),UVC%,UV% 0.2J/cm2,15%,40% 10J/cm2,40%,70%,30微秒脉冲 同上 同上 同上 0.12J/cm2,13%,40%-估计值 0.28J/cm2,13%,40%-估计值 0.25J/cm2,13%,40%-估计值
0
500mS 100µS
1S
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脉冲光杀菌技术机理二 光热学杀菌
1,000,000 W
>100℃ ℃
当每cm2面积上的峰值功率达到103W 以上时，在物体表面或水中的微生物 将被加热到>100℃,因时间极短，微 生物无法正常降温，将导致细胞壁破 裂、融解而死亡
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1 00 J 90 J 80 J 50 J 30 J 10 J 1 J
1,000,000 W 900,000 800,000 500,000 300,000 100,000 10,000 1,000 100 10 500mS 100µS W W W W W W W W W 1S
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四 脉冲光技术在消毒杀菌领域的应用—现状
国外情况 • 1990年代 — 开始用于环境杀菌消毒 • 1996年 — 美国食品药品管理局(FDA)批准脉冲光在食品消毒领域的应用 (条款 21CFR179.41) • 医学领域应用，例如对输液袋进行消毒 • 日本 已经在吹瓶-灌装-封口生产线的终端灭菌方面已使用脉冲光技术近8 年 • 欧盟 已鉴定的无菌隔离室设备可使用脉冲光技术 国内情况 • 已有一定数量的研究报告 • 实际应用报道较少，原因：技术原因，市场培育初期 • 有企业正投资进行市场化推广，预计未来三年内市场即可成熟
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一 什么是脉冲光（ Pulsed Light, PL）
脉冲光技术是一种能在极短时间内（数十至数百微秒），以光辐射形式 释放出高能量，由此产生极高峰值功率（最高可达兆瓦级，是到达地面的 太阳光强度的十万倍）的光能。 脉冲光技术特点：
0
500mS 100µS
499.9mS
1S
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脉冲光技术与传统紫外技术对比
上图是脉冲光与连续紫外工作模式对比： 连续式进灯能量500W，任意时刻功率也为500W, 平均功率500W 脉冲式进灯能量5个脉冲，100J/脉冲，平均功率500W，每个脉冲宽100µ s, 功率1,000,000W。 连续式电光转换效率：50~60% 您所见的不仅是刹那间的光芒 ！ What will catch your sight is not just a shining ! 脉冲光电光转换效率：70~90% 连续式系统功率：800~1000W, 脉冲光600~700W 脉冲峰值
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0
500mS 100µS
1S
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脉冲光杀菌技术机理三 物理学杀菌
• 工作在脉冲状态下：能量释放时间比储能时间短，光脉冲释放时瞬间功率
比系统平均功率高苦干个数量级
•使用无污染的惰性气体氙气。
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脉冲光技术在消毒杀菌领域的应用--杀菌实践
以下为国外所做微生物灭活测试，杀菌效果显著
3. 工作高效
• • • 更高穿透力，更强的杀菌机理 更快处理时间，大多数应用场合工作时间在1秒以内 紫外线辐射效率可达到40%左右
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