第四讲 辐射加工技术
食品辐射加工技术
（三）食品辐射效应 原理 利用钴-60辐射源或电子加速器分别 产生的γ 射线或电子流辐照食品时,可产生 4种效应：①生物学效应，②生理学效应 ③物理学效应 ④化学效应
①生物学效应
生物学效应 使附着在食品中的昆虫、幼虫、卵、致病菌、食 品腐败微生物失去繁殖能力或致死。 食品辐照的生物学效应与生物机体内的化学变化 有关，不同物质达到各种生物效应所必需的剂量 各有不同。
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 收量，其单位为拉德(rad)或戈瑞 或戈瑞(Gy)。 收量，其单位为拉德(rad)或戈瑞(Gy)。 1Gy＝100rad ＝
4.剂量当量、剂量当量率及其单位
剂量当量是国际辐射单位与测量委员会 (ICRU)使用的一个量。组织中某点处的剂量当量 使用的一个量。 使用的一个量 是该点处的吸收剂量、 是该点处的吸收剂量、辐射品质因数和其他修正 因数的乘积。 因数的乘积。 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，其单位是希沃特(Sv)。 起的不同的生物学效应，其单位是希沃特 。 单位时间内的剂量当量称为剂量当量率， 单位时间内的剂量当量称为剂量当量率，其单 位用Sv·s-1或Sv·h-1等表示。 等表示。 位用 或 等表示
四、食品的辐照效应
（一）食品辐射加工的计量单位 1.照射量及其单位 (量度放射性同位素放射出的射线的) x或γ辐射在单位质量空气中产生一种 符号离子总电荷的绝对值。单位为库/千克 （c/kg）。曾用单位为伦琴(R)。
2.放射性强度的单位(量度放射性同位素的) 物质的放射性强度的单位,一居里以一 克镭衰变成氡的放射强度为定义，其符号 为居里（Ci）。这个单位是为了纪念波兰科 学家居里夫人而定的 • 在国际单位制（SI）中，放射性强度单 位用贝柯勒尔（becquerel）表示，简称贝 可，为1秒钟内发生一次核衰变，符号为贝 克（Bq）。 • 1 Ci =3.7×1010 Bq， •
放射化学 第10章 辐射化学与辐射加工技术.ppt
随着扩散的进行，会出现如下反应（在10－9s内
完成）
H3O+＋eaq－→H2O＋H. OH.+ OH.→H2O2 H.+ H.→H2 H.+ OH.→H2O eaq－＋eaq－＋2H2O→H2＋2OH－ eaq－＋H.＋H2O→H2＋OH－ eaq－＋OH.→OH－
电子若在极性溶剂中，则称为溶剂化电子 e－＋nH2O→eaq－ 称为水合电子
三．水与水溶液的辐解
1.纯水的辐解：
H2O→H2O+、e－、H2O* 水在辐射作用下发生 电离和激发生成离子、电子和激发分子。
这些次级粒子首先集中在径迹附近，在向周围
介质扩散前会相互作用或被水复合。
H2O+＋H2O→H3O+＋OH. 在10－13s内完成 H3O+＋nH2O→H3Oaq+（水合离子）在10－11s内 完成
双分子衰变：能量转移，形成激发复合核或络 合物，电子转移、其他化学反应。
抽氢反应A*+RH→AH.+R. 加成反应 A*+B→AB 猝灭反应 A*+C→A+C(或E+D)
2.离子及其反应过程
离子由辐射直接产生或由次级粒子产生，具有
带电和激发两种性质。
离子与分子的作用包括电子、质子、氢原子、氢化物 离子的转移，通式为：
A++B→C++D 电子转移 H2++ H2O→H2O++ H2 氢原子转移 H2O++ H2O→H3O++OH. 质子转移 C2H5++NH3→NH4++ C2H4 氢化合物离子转移 C2H5++ C3H8→C2H6+ C3H7+(H-转移)
工学食品的辐照加工技术PPT课件
国际辐照单位和测定委员会将辐照剂量定义为：电离辐 照某一体积源物质的平均能量与该体积元物质的质量之比， 即：
D d dm
辐照吸收剂量是指任意介质吸收电离辐射的物理量， 它与辐射效应相关，而与电离辐射的种类及能量无关。
国际单位为戈瑞（Gy）：
1Gy = 1J/kg = 100Rad
② 应用范围广，有利于辐照装置的综合利用。由于射线的 穿透力强可杀灭大小包装、散装、液体、固体干货、鲜果内 部的病菌和害虫，对于一些难于进行加热、熏蒸、湿蒸杀菌 的食品、药品尤其适用。
③ 辐照加工属于冷加工，不会引起食品内部温度的明显升 高，因而，易于保持食品的色香味和外观品质。例如：辐照 马铃薯不仅可抑制发芽，而且辐照产品饱满不发皱，硬度好， 养分也没有明显的损失，与冷藏或化学保藏的马铃薯比较有 较强的竞争力。
蛋粉 牛肉（N2） 猪肉（O2） 猪肉（O2）
辐照食品中维生素E的损失
射线种类
γ
剂量 /kGy
1.5
γ
2.4
γ
4.8
β
1.0
γ
16.8
β
1.0
β
1.0
β
1.0
β
1.0
γ
5.0
γ
20.0
γ
80.0
βLeabharlann 1.0γ2.0γ
3.0
β
2.0
第17页/共31页
损失 /%
很大 40 60 36 82～83 56 19 32 56 5 15 46 17 无损失 37 有些损失
它们共同特点是波长很短一般在10-8～10-12m 范围内，具有足够的破坏共价键的 能量而对生物体造成影响，并且将高能量转移到靶物时，无明显的升温现象，可保持 原有食品的特性，具有较强的穿透力。三种射线穿透力比较，其中γ射线穿透力最强， 能穿透较大较厚食品，且辐照剂量各部位均匀，适用于完整食品及各种包装食品的内 部处理。X射线与电子射线穿透力较弱，可用于食品表面处理，及片状食品的处理， 对内部不宜辐照的食品更为适用。
辐照加工简介
接受度有限
由于消费者对辐照加工的认知不足，以及 对食品和医疗用品安全的担忧，导致辐照 加工的应用受到一定限制。
04
辐照加工的未来发展
技术创新与改进
01
02
03
高效能辐射源
研发更强大、更稳定的辐 射源，提高辐照加工的效 率和均匀性。
智能化控制
利用物联网、大数据和人 工智能技术，实现辐照加 工过程的智能监控和自动 控制。
需要专业的设备和操作人员，且γ射线的稳定性有待提高。
X射线辐照技术
定义
X射线辐照技术是一种利 用高能X射线对物质进行 照射，引发物质分子或原 子激发或电离，从而实现 对物质加工处理的技术。
应用领域
广泛应用于医疗、工业检 测等领域，如医学影像、 无损检测等。
优点
具有高穿透力、高分辨率 和高加工效率等优点，且 加工过程中不会产生有害 物质。
辐照加工的原理
辐射与物质的相互作用
辐射与物质相互作用时，会产生各种物理、化学效应，如电离、激发、化学键 断裂等，这些效应会对材料产生影响。
辐射剂量与效应的关系
辐射剂量是影响辐照加工效果的关键因素，不同剂量下，材料会表现出不同的 性质变化。
辐照加工的应用领域
01
02
03
04
食品工业
辐照加工可用于延长食品保质 期、杀菌消毒等，如脱水蔬菜
详细描述
通过辐照技术对医疗用品进行消毒，可以杀死各种微生物，包括细菌、病毒、真 菌和寄生虫等，且处理时间短，无化学残留，对医疗用品无损伤。
食品的辐照保鲜与杀菌
总结词
延长保质期，减少防腐剂使用。
详细描述
通过辐照技术对食品进行保鲜与杀菌，可以有效延长食品的保质期，并减少防腐剂的使用量。处理后的食品在贮 存期间品质稳定，营养成分损失少。
第四讲辐射加工技术
辐射保藏得实例
• 鲜肉块辐照5天后,除对照组颜色 开始变深,辐照组基本完好。
• 15天后,对照组开始变黑。低剂 量试样A1-1,A2-1(0、4,0、8kGy) 开始变坏。
• 37天后,除2 kGy辐照剂量得鲜肉 (A-5-1)仍保持完好外,其余鲜肉 均已变质。
20
辐射保藏得实例
• 受不同吸收剂 量得香菇,在 辐照15天后得 保鲜效果
28
辐射杀虫
• 辐射杀虫即就是利用电离辐射防治虫害,其辐射效应与剂 量大小有关,其生物效应在适当剂量时导致昆虫生殖细胞 染色体易位,受到损害,使当代受辐射得昆虫部分丧失延续 后代得能力并可遗传到下一代,使下一代比当代更不育,这 种剂量称为半不育剂量。
• 高于这种剂量,使昆虫当代完全不育,称为不育剂量。 • 当辐射剂量再提高时,害虫就不能完成世代交替,而慢慢地
不少国家得政府也立法承认了这一结论, 为辐照食品商业化推广扫清了障碍。
14
• 在北京举办亚运会期间,北京咏竹玛雅克辐射新技 术有限公司辐照泡菜,为运动员提供合格得食品。 随着人民生活水平得提高,辐照消毒在食品加工中 得作用将得到越来越广泛认识。辐照就是冷消毒, 不会改变食品风味;辐照没有残留,不会给消费者 带来危害;辐照就是整箱消毒,不须拆包装,造成二 次污染。
射育种得一个重要得过程。
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a
bc
de
ab
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c i
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e
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a bc a bc fg hi
de defg h ia bc f g h i
a
bcd
h d
i
g
f
ee
(a) 简单易位
微波辐射加工技术的研究及其应用
微波辐射加工技术的研究及其应用微波辐射技术是一种先进的加工技术，其独特的加热方式和多功能性使其广泛应用于工业生产、农业生产和医疗领域等。
本文将介绍微波辐射加工技术的研究现状和应用前景。
1. 微波辐射加工技术的原理微波辐射加工技术是利用微波作为加热媒介，通过微波的频率、功率、加热时间等参数的调节来实现加热、干燥、杀菌等多种功能。
微波辐射技术的原理是微波在物质中传播时，物质分子会与微波电磁场发生相互作用，并转换为热能。
2. 微波辐射加工技术在工业生产中的应用微波辐射加工技术在工业生产中的应用主要包括加热、干燥、成型、焊接等方面。
其中，在化学工业中，微波辐射加工技术应用最为广泛。
在一些粘合剂、聚合物、环氧树脂等的生产中，微波辐射技术能够实现高效的加热和混合，使得反应时间大大缩短。
此外，在食品加工中，微波辐射加工技术也有广泛应用，如可食用菌的加工、豆类的干燥、果蔬的杀菌等方面。
3. 微波辐射加工技术在农业生产中的应用微波辐射加工技术在农业生产中应用较为广泛，主要包括土壤改良、种子杀菌、动物饲料等方面。
其中，在土壤改良中，微波辐射技术可以有效地消毒土壤，并使土壤中的肥料充分被植物吸收利用。
此外，在动物饲料的加工中，微波辐射技术能够杀灭饲料中的细菌和寄生虫，保证了动物的健康和生产效益。
4. 微波辐射加工技术在医疗领域中的应用微波辐射加工技术在医疗领域中也有广泛的应用，主要包括诊断、治疗和康复等方面。
其中，微波诊断技术主要是通过测量组织对微波的吸收程度来判断组织的情况。
在治疗方面，微波辐射技术主要用于热疗和冷冻疗法，可以有效地杀灭肿瘤细胞和疾病细胞。
同时，在康复方面，微波辐射技术也能够促进骨骼和肌肉的生长和恢复，有利于身体的康复。
5. 微波辐射加工技术的发展前景微波辐射加工技术的发展前景十分广阔，其可以替代传统的加工技术，并能够为各行各业带来巨大的经济效益。
随着微波技术和自动化技术的不断发展，微波辐射加工技术将会变得愈加智能化、高效化。
辐射加工
什么是辐射加工辐射加工是一门利用电离辐射作用使材料或其组份的物理性能发生有用变化的技术。
这种辐射具有相当高的能量，足以引发原子或分子电离。
这种作用使化学键断裂生成自由基。
自由基具有很高的活性，是辐射诱发的许多所需变化的根源。
有好几种因素促使辐射在工业上应用的范围扩展和辐射装置激增。
其中有：已经具备功率大而单位辐射成本低的电子加速器；有很强的T辐射源可资利用；对所涉及的化学原理有了更透彻的了解；与其相竞争的加工操作所需能源费用增加。
过程在各种塑料、弹性体或其他大分子中，可以同时或有竞争地发生交联和降解这两种作用。
发生交联时，分子结合在一起，降低了其通常的移动性，即不会失去形状，不再具有真熔点。
降解过程发生时则分子链断裂。
两种过程都引起材料发生重大变化；二者之中常有一过程占主导地位（但也可能并非如此）。
根据二过程的相对动力学，材料可以是“交联性”的，也可以是“降解性”的，依总体上占优势的那个过程而定。
此外，如常见于芳烃（苯环）含量高的材料那样，我们还称之为“有耐力”材料。
交联或降解可以由几种作用所引起。
通常采用电离辐射辐照或化学方法。
化学方法的优点是只需要少量的物质。
辐照的优点是快速而经济.辐射源工业用电离辐射一般有两类，即来自钻-60一类放射性物质的y射线和来自加速器的高能电子束。
γ射线穿透力强，可以处理很厚的物体，但通常加工速率慢。
电子束的穿透力低得多，但电子发生机可以具备很大的功率，高达数百千瓦，因此产品的产量可以等于或超过涉及应用辐射装置的其他工业操作的产量。
目前工业电子发生机已具有更高电子伏（达5百万伏）的产品，因此穿透性极限的条件有所松动。
但是，小型低压系统（200—500kV）也有产品，占地面积小至819 cm2，却能发生数十千瓦的电子功率。
现有设备的多功用性，使得工业辐射加工的应用由电子加速器独领风骚，因为电子加速器经济、有效、生产速率高、经加工的产品质量高。
辐射加工参数电子加速器产生的辐射用加速器电子伏数（决定穿透能力的参数）和电子束电流或每秒所释发的电子数来表征。
食品辐射加工技术的研究与应用
食品辐射加工技术的研究与应用近年来，随着人们对食品质量与安全的关注度不断增加，食品辐射加工技术作为一种新型食品处理技术，引起了广泛的关注与研究。
食品辐射加工技术可以通过利用电子束、X射线或γ射线等辐射源对食品进行辐照处理，从而改善食品的质量、延长食品的保鲜期、杀灭微生物、除去有害物质等，为食品行业带来了许多新的机遇和挑战。
一、食品辐射加工技术的原理和分类食品辐射加工技术主要利用辐射能量对食品进行处理，其原理依赖于辐射的电离作用和破坏作用。
具体而言，电子束、X射线或γ射线通过与食品中的分子相互作用，破坏细胞结构，破坏微生物的DNA和RNA分子，从而杀灭细菌、病毒、真菌等微生物，使食品长时间保持新鲜。
根据辐射源的不同，食品辐射加工技术主要分为电子束辐照技术、X射线辐照技术和γ射线辐照技术。
电子束辐照技术是利用高能电子直接照射食品，不会在食品中残留任何辐射性物质，因此被广泛应用于食品杀菌、灭虫等方面。
X射线辐照技术可以通过控制剂量和时间，实现不同目的，如延长食品的保质期、杀灭害虫等。
γ射线辐照技术是最常用的食品辐照技术，经过认真的剂量控制和严格的质量检测，可安全地应用于食品处理，具有高效杀菌、去除有害物质等优点。
二、食品辐射加工技术的研究与应用进展近年来，食品辐射加工技术在我国迅速发展，取得了诸多成果。
其中，最具代表性的是草莓辐照技术的研究与应用。
通过对草莓进行辐照处理，可以有效杀灭草莓上的细菌、真菌等微生物，延长草莓的保鲜期，提高草莓的质量和品质。
同时，在食品辐照技术的研究与应用过程中，还取得了一系列不同类型食品的辐照处理效果，如肉类、蔬菜、水产品等。
不仅如此，食品辐射加工技术的研究也推动了相关产业的发展。
例如，激光技术、核技术、电子技术等在食品辐照领域的应用方案，使食品加工产业进一步发展壮大。
同时，相关研究成果也被逐渐应用于产品质量安全监测、食品包装材料的研发等领域，促进了食品行业的改革与升级。
三、食品辐射加工技术的优点和挑战食品辐射加工技术相比传统加工技术具有诸多优点。
微波辐射加工技术的优势与发展
微波辐射加工技术的优势与发展一、引言微波辐射加工技术是近年来兴起的一种新型加工技术，它利用微波辐射产生的热效应对物料进行快速加热、蒸发、灭菌等处理。
由于其高效、节能、环保等特点，在食品、化工、制药等领域得到广泛应用。
本文旨在探讨微波辐射加工技术的优势与发展。
二、微波辐射加工技术的优势1.高效微波辐射加工技术是一种非常高效的加工方式。
微波能够在物料内部产生能量的局部加热效应，使得物料快速升温。
与传统加热方式相比，微波加热速度更快，在相同的时间内能够对物料进行更充分的加热处理，提高了加工效率。
2.节能微波辐射加工技术具有很好的节能效果。
由于微波能够直接对物料进行加热，能量得到更加有效的利用，相比传统加热方式，节能效果显著。
此外，由于微波的加热方式可以控制加热范围和时间，可以精确地对物料进行加热控制，减少无效加热和热损失。
3.保持原味与品质微波辐射加工技术能够有效保持物料的原始口感、营养和色泽，保证了物料的品质和营养成分不受影响。
由于非接触式的加热方式，避免了物料由于加热导致的变形等问题。
4.环保微波辐射加工技术没有使用任何化学添加剂，也无需排放有害气体和废水废物，不会对环境造成污染，符合环保要求。
三、微波辐射加工技术的发展目前，微波辐射加工技术已经在多个领域得到应用。
以下是几个典型的领域：1.食品加工微波辐射加工技术在食品加工上的应用非常广泛，例如对蔬菜、水果进行杀菌、干燥、加热等处理，可以保持原料的口感和营养成分，同时还能够提高加工效率。
2.制药领域微波辐射加工技术在制药领域的应用主要是药物的快速干燥和杀菌。
相比传统的加工方式，微波加热的干燥速度更快，更加精确，可以有效保留药物的有效成分和活性。
3.化工领域微波辐射加工技术在化工领域的应用主要是在催化反应、合成等方面。
此外，微波加热还可以用于溶剂回收，降低化工生产的成本。
4.纤维领域微波辐射加工技术在纤维领域主要应用在纤维的干燥、预处理等方面。
相比传统的纤维加工方式，微波辐射加工技术干燥速度更快，能够提高生产效率。
食品辐射加工技术
食品辐射加工技术辐射加工是利用电离辐射与物质相互作用的物理效应、化学效应和生物效应，对物质或材料进行加工处理的过程。
辐射加工技术是一种高效加工手段，具有穿透性强，可在常温下进行，节能、无残毒、少污染等独特优势。
它已广泛向许多行业渗透，是对传统产业进行技术改造的有力武器。
它在工业、农业、医疗卫生、环境保护等方面的应用已产生了巨大的经济和社会效益。
我国辐射加工技术大体上经历了50年代的开创、60—70年代的应用开发和80年代以来全面发展的三个历史阶段。
90年代，我国辐射加工步入了产业化进程。
1997年5月在美国召开的第10届国际辐射加工会议上，我国被评估为世界上这一领域发展最快的国家，并认为在今后若干年内，中国仍将保持这一优势。
电离辐射作用于物质所产生的化学效应，能够用来实现辐射交联、辐射聚合、辐射接枝共聚、辐射降解、辐射固化等化学反应。
不少辐射化学反应具有可在常温、常压、无催化剂的条件下进行，反应速度快，反应过程容易控制，有利于简化工艺过程，适宜于多品种、性能特异的产品生产。
目前辐射化工领域发展最快的是生产热收缩材料，又称高分子“形状记忆材料”，即这种被辐射照过的材料，在受热后，会“记忆”起扩张前原来的形态并重新收缩恢复原样。
其特点是加热收缩后紧紧包在物体外表面，能起到绝缘、防潮、密封、保护和接续等作用。
食品辐照保藏技术是将电离辐射对物质的作用用于延缓呼吸、抑制发芽、延长货架期、杀虫灭菌、检疫处理等。
截止到1995年9月，国际上已有38个国家批准了224种辐射食品。
我国在1984年至1994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“辐照食品类别卫生标准”，进一步鼓励对进口食物、食品原料以及国内的六大类食品进行辐照处理。
目前应用的主要范围是：辐照大蒜（抑制发芽），其次是脱水蔬菜、调味品、小包装食品等（杀虫灭菌）。
据北京、上海的抽样调查，我国食品卫生状况并不乐观，而一些食品是不宜采用常规高温高压灭菌的。
核辐射加工
核辐射加工
核辐射加工是指利用核能放射性射线对物质进行加工和改性的技术。
这种技术主要利用了两种类型的射线：电子束辐照和离子束辐照。
电子束辐照是利用电子束的高能量和较强透射能力对物质进行加工。
电子束可以穿透和改变物质的表面和体积特性，从而改善或调整物质的性能。
一些常见的电子束辐照应用包括：食品辐照杀菌、医疗器械无菌化、塑料射出成型和固化、材料表面改性等。
离子束辐照是利用离子束的高能量和较强穿透力对物质进行加工。
离子束会与物质内部原子发生相互作用，从而改变物质的结构和性质。
离子束辐照常用于材料表面改性、硬化和纳米颗粒的合成等应用。
它在半导体制造、薄膜涂层、材料硬化等领域具有广泛的应用。
核辐射加工的优点包括高效、环保和无污染。
它可以在不使用化学药品的情况下对物质进行加工，避免了传统加工过程中的污染和废弃物产生。
此外，核辐射加工还可以提高材料的性能，增加其硬度、耐热性和抗腐蚀性等特性。
然而，核辐射加工也存在一些挑战和风险。
首先，辐射源的安全和稳定性是关键问题，需要保证辐照过程的安全性。
其次，辐射加工设备的成本较高，需要大量的投资和维护费用。
此外，对辐射加工的产品需要进行辐射剂量的监测和控制，以确保符合安全标准。
总的来说，核辐射加工是一种应用核能射线进行材料加工和改性的技术。
它具有许多优点，但也需要面对一些挑战和风险。
随着科学技术的不断发展，核辐射加工有望在更广泛的领域得到应用。
辐射加工技术
辐射加工技术
辐射加工技术是利用高能辐射源对材料进行加工或改性的一种技术。
常见的辐射源包括电子加速器、X射线机和离子源等。
辐射加工技术具有以下特点：
1. 高能辐射能量强，能够穿透材料并与其相互作用，从而使材料发生化学、物理上的变化。
2. 辐射加工不需要接触材料，因此能够对复杂形状、不易加工的材料进行处理。
3. 辐射加工过程中，可以实现对材料的局部改性，例如在材料表面形成硬化层、改善材料的疲劳性能等。
4. 辐射加工技术对材料的热影响较小，因此可以对热敏感材料进行加工。
辐射加工技术广泛应用于材料加工、环境治理、食品安全和医疗健康等领域。
在材料加工方面，辐射加工可以用于改善材料的机械性能、耐腐蚀性能和耐磨性能等；在环境治理方面，辐射加工可以用于处理有害废物、水处理和空气净化等；在食品安全方面，辐射加工可以用于杀死食品中的细菌和真菌等；在医疗健康方面，辐射加工可以用于放射治疗和放射性药物制备等。
但同时也需要注意辐射加工技术对环境和人体健康的潜在危害，因此需要严格控制辐射源的使用和辐射剂量的监测。
食品辐射加工工艺及质量控制教材PPT(共 56张)
20
芝麻面包
2009.10.12 不合格
菌落总数(cfu/g):1700
≤1500
21
松仁枣泥麻饼 2009.10.4 不合格
菌落总数(cfu/g):2500
≤1500
22
芝麻薄饼
2009.10.4 不合格
菌落总数(cfu/g):2000
≤1500
23
苏州糕点
2009.10.1 不合格
菌落总数(cfu/g):3000
水芹
/
不合格
镉(mg/kd):0.111
≤0.05
15
银耳
2009.10.13 不合格
二氧化硫残留量 (g/kg):0.255
≤0.05
16
银耳
2009.10.14 不合格
二氧化硫残留量 (g/kg):0.126
≤0.05
17
蓝莓芝士
2009.10.13 不合格
菌落总数(cfu/g):21000 霉菌(cfu/g):200
⑵重金属超标 重金属是指比重大于4或5的金
属，约有45种，如铜、铅、锌、铁、 钴、镍、钒、铌、钽、钛、锰、镉、 汞、钨、钼、金、银等，它们以天然 深度广泛存在于自然中。但由于人类 对重金属矿的开采、冶炼、废气排放、
污水灌溉及使用重金属制品等人为因 素。使其以各种化学形态进入大气、 水、土壤及食物链中，从而造成危害、 ⑶添加剂被非法或不正确地使用 食品添加剂是指为改善食品品质和色、 香、味，以及为防腐和加工工艺的需 要而加入食品中的化学合成物或天然
笔者从11月11日苏州城市商 报获悉：苏州食品药品监管局、农林 局、
质监局、工商局和卫生局联合发布9、 10月食品监测抽样结果，23个品种 共抽检714批次，经检测，合格 691批次，不合格23批次，总体合 格率为96.78%，其中不合格批次 见表1。
核技术辐射加工
s s1/2 D p0 D1/2 1
q0
q0u1
张万喜-孙家珍-钱保功公式：u1重均或数均分子量
S S1/2 D p0' D 1
q0
q0u1
两个公式考虑了高聚物的裂解不与辐射剂量成正比，同时， 一些分子结构参数对凝胶的形成具有相当的影响，如高分 子的柔顺性、结晶度、内聚能密度、横截面积和内旋转因 子等。
自由基大分子非常活跃，自由电子在链上转移和传递，有时 会发生湮灭、歧化、重排和接枝；有时遇到薄弱位置的碳氢 键时，脱去氢，在主链上形成双键，双键与饱和碳链高分子 在多种因素作用下可发生加成反应，同样可产生交联产物。
CC HH
HHH
+
CCC
HHH
γ射线或EB
H2 H
H2
CCC
H2
H2
CCC
H
2021/7/23
HHHHH
HCCCCCCCC
1
2
3
4
5
6
7
8
335.2 326.5 335.2 335.2 326.5 326.5 335.2
H CH3 H H H H H H
聚乙烯分子链各个化学键的平均键能
HHH CCC
γ 或 EB
· H
H
CCC
(kJ)
· + H
HHH
HHH
2021/7/23
核技术应用概论——辐射加工
核技术应用概论——辐射加工
17
Charlesby-Pinner假定
根据辐射化学的基本理论，自由基、次级电子、正负离子 对等有利于辐射交联的因子随辐照剂量的增加而增加，但过 高的剂量反而对交联有害，其作用的结果是大的高分子链在 过量辐照剂量的作用下，发生降解，形成小分子，得不到通 过辐照提高材料综合性能的目的。
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Co γ 射线辐射源
60 27
Cs γ 射线辐射源
137 55
Co
Cs
1.17、1.33Mev；平均 1.25Mev ＞99％ 金属 Co Co 在反应堆中照射 18 个月以上 5.27 年
E 0.661MeV
85.1 CsCl 反应堆元件后处理得到 29.99 年
2.5×1012Bq
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辐射源
可分为三种类型 （1）放射性核素源，如60Co、137Csγ源； （2）机器源，如电子或粒子加速器； （3）反应堆中子源。
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设备--钴源、加速器
表 5-1 放射性核素 元素符号 γ 射线能量 强度％ 存在形态 制备方法 半衰期（ T1 / 2 ） 衰变类型 每瓦功率活度
59 60 60
Co、137Cs 放射源的基本特性
回顾
1、加速器三根系：高压型、感应型、谐振型； 2、三个里程碑：自动稳相原理、强聚焦原理、 对撞机； 3、同步辐射原理、优势及应用； 4、低能加速器应用。
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第四讲 辐射加工
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什么是辐射加工？
• 广义的辐射加工就是利用粒子束辐照物质，物质发生各种 效应。 • 原理和核心是辐射化学、利用的是辐射效应 • 辐射化学：研究射线与物质相互作用引起物质分子发生电 离、激发等效应所导致物质结构（电离效应）或状态（激 发）发生变化的科学。 • 产生粒子束的设备：加速器、反应堆、离子注入机、 放射源（钴源）、紫外光设备、激光器 • 粒子束种类：电子束、中子、γ射线、UV、激光、 X射线及μ子（μ+，μ-） 等
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生物体辐照
1980年这个专家委员会在对辐照食品广 泛考查的基础上发表了一个全球性的标准。 认为“在平均吸收剂量上限为10kGy情况下， 辐照食品无毒，也不会引起营养学和微生 物学上的任何问题”这一建议和结论在 1983年已被联合国食品法规委员会（CAC） 批准。 不少国家的政府也立法承认了这一结论， 为辐照食品商业化推广扫清了障碍。
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小剂量刺激农作物生产
小剂量刺激作用的方法： （1）播种前照射种子（或块茎等） （2）直接照射作物 （3）用放射性矿物作为微量元素施入土壤 三种方法中，播种前照射种子在生产上应用方便， 种子适合大规模的连续处理，并且容易掌握各种处 理参数（剂量，剂量分布均匀度，处理种子的纯度、 品质和生理状况等）。
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辐射育种
• 利用放射性射线诱发种子产生变异，从产生的各种各样的 变异中，筛选出有利用价值的突变体，培育出新品种。优 点是突变频率很高，分为外照射和内照射两种。剂量在 100到300戈瑞。 • 外照射：被处理的植物试材受到体外某种辐射源发出的射 线的照射。 • 内照射：指放射性元素引入到植物的组织细胞内进行照射。 • 我国用辐照育种技术已培育的良种有水稻“原丰早”， 小麦“山农辐63”，玉米“鲁原单4号”，大豆“铁丰18 号”、“黑龙26号”，高粱“晋杂1号”．花生“粤油 22号”等。其中，“鲁棉1号”棉花、“原丰早”水稻、 “铁丰18号”大豆等项目获国家发明一等奖。
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辐射不育治虫技术
原理
第一代以后若释放与第一代同等数量的不育性雄虫，则不育性 雄虫与正常雌虫比例急剧增大，即正常雄虫与正常雌虫之间的 交配概率急剧减小。第五代防治对象的种群就可以灭亡。
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抑制农作物在贮存过程中发芽
• 土豆、洋葱、大蒜贮存后，代谢作用仍进 行，过了休眠期，就会发芽、长根。长芽 的土豆有毒性，不能使用。长芽的洋葱、 大蒜变空也不能食用。用低的剂量照射时， 可抑制芽细胞的发育和长根，放到地窖贮 存到来年夏天，拿出来还跟收获时一样新 鲜。
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食品保鲜
食品辐照不加入化 学药物，常温下用射 线对食品做灭菌保鲜 处理，小于10千戈瑞 的剂量被认为是安全 的，不会产生放射性、 • • • 辐射装置：高能所研制的10MeV/15kW电子加速器的电子束 辐照地点：高能所I号厅，加速器调试现场—实验条件简陋 食品：是从市场购买的鲜肉和香菇 选用的是低剂量的保鲜剂量（0.4-2 kGy ）： –目的是降低食品中的微生物及其他细菌数量， –延长新鲜食品的后熟期及保藏期 • 方法：将鲜肉块切成半公分厚的薄片，用塑料薄膜包好分成 6组，分别用0.4-2.0 kGy的不同剂量进行电子束辐照，然后 与未经辐照的对比组同时放在冰箱的冷藏区（5C）储存 • 辐照后按3个时段：5，15，37天作保鲜观察
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• DNA结构发生变化后存在一系列修复工程．只有当 修复无效或修复发生误差时才能产生突变。 • 另外受电离辐射作用染色体断裂后的重排、导致 缺失、重复、易位、倒位等染色体畸变也是辐射 育种的一个重要的过程。
a a b b c c d d e e f g f g a a b b c d e a a f g f g (a) 简单易位 b c d e a a b c b c f g d h i d e e g h i f c d i h e h i b c h i h i d e
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辐射加工的研究对象和应用
由于辐射作用于物质可以诱发物理效应、化学 效应和生物效应，因此其应用范围十分广泛，主要 领域如下： • 辐射育种，食品辐射消毒、灭菌、保鲜； • 辐射改性聚烯烃绝缘材料，如电缆、热收缩材料 • 一次性医疗用品辐射消毒； • 涂层辐射固化，包括木塑复合材料的辐射制备； • 辐射技术在生物医学和生物工程中的应用； • 工业三废的辐射净化等。
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辐射聚合
• 定义：在辐射作用下，低分子化合物的不饱和分 子彼此连接形成具有高分子量的聚合物的化学过 程，称为辐射聚合。 • 主要用来制备木制聚合物材料和水泥聚合物材料。 • 制备的木制材料辐射剂量10—15戈瑞，可耐火、 防菌、防腐蚀。 • 制备的水泥辐射剂量10—15戈瑞，抗拉伸、扭曲、 强度增大、渗水性低，在冻结-解冻循环中的耐寒 性增强。
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辐射保藏的实例
由此看出： • 鲜肉的辐照保鲜随着剂量的逐步提高，保鲜效果 更加明显，本实验中2 kGy以上的剂量是合适的。 • 对香菇也有相似的保鲜效果。合适的辐照剂量约 为0.2kGy • 由于受目前实验条件的限制：传送系统比较简陋， 辐照剂量的控制与检测精度不够好等原因，辐照 保鲜的效果暂时难于定量描述，但初步的实验结 果已经可以看出：电子束食品辐照，保鲜效果明 显，货架寿命有大的提高，具有很大的应用前景 和社会效益。
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• 在北京举办亚运会期间，北京咏竹玛雅克辐射新 技术有限公司辐照泡菜，为运动员提供合格的食 品。随着人民生活水平的提高，辐照消毒在食品 加工中的作用将得到越来越广泛认识。辐照是冷 消毒，不会改变食品风味；辐照没有残留，不会 给消费者带来危害；辐照是整箱消毒，不须拆包 装，造成二次污染。 • 80年代我国对蔬菜及水果的辐射研究表明，苹果， 柿子经辐照后可保存6个月，超过一般冷冻保存的 效果，同时也证明了辐射对延缓西红柿的后熟也 有一定的作用。
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辐射加工技术
辐射加工技术是用于工业、农业等部门的实用技 术。它基于辐射作用下物质的物理性质、化学性质或生 物性质发生暂时性或永久性的变化。涉及辐射物理、辐 射化学、辐射生物学等问题。 为了度量射线的电离作用，需要测定射线穿过物质 时所释放的能量。 ----吸收剂量：单位质量物质受辐射后吸收辐射的能 量，单位为戈（Gy）, 1戈瑞=1焦耳/公斤。 ---辐射化学产额：它反映辐射化学过程的效率。定 义为每吸收100eV能量所转换或产生的分子、原子、离 子的数目。
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辐射育种
世界主要国家人工诱变作物品种数目
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辐射育种
• 辐射育种归于诱变育种范畴．它可以定义为利用 电离辐射处理作物种子、花粉或植株等材料，诱 使遗传物质发生改变，导致有关性状的变异，然 后通过选择和培育使有益的变异遗传下去，达到 改良和创造新品种的目的。 • 基因突变是指电离辐射与生物体的主要遗传物质 一脱氧核糖核酸(DNA)发生直接作用或通过水辐解 产物而发生间接作用，导致DNA碱基对排列顺序的 改变或失去1个碱基。
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生物体辐照
电离辐射具有明显的生物效应，吸收不同剂量 在生物体内引起不同的效果。这些生物效应包括 促进生长、减缓生长、遗传变异、消毒、生命功 能终止等。对农产品可以起到抑制发芽、推迟成 熟期，延长贮藏寿命，杀灭致病微生物等，从而 构成食品辐照研究和实用化的主要内容。 国际原子能机构（IAEA）、联合国粮农组织 （FAO）和世界卫生组织（WHO）对推动食品辐照 起了促进作用，成立了关于辐照料食品健康问题 的联合专家委员会。
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• 用辐射的方法杀死昆虫和寄生虫使其丧失繁殖能 力。用加速器产生的辐射处理粮食，可以杀虫、 灭卵、不霉变、延长粮食保存期。例如，用100万 电子伏的加速器辐照谷物，一小时可辐照150吨， 害虫杀死率达100%。此外，调味香料、中草药、 保健食品、花生米、核桃等也可以辐照保存。
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害虫绝育断代
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辐射加工的优点
• 合成新材料：无需高温高压 、甚至低至-100℃、 无催化剂残留。固、液、气。 • 材料改性：实现材料交联、接枝、降解、固化 • 高度自动化：自动控制和传输 • 节能、环保（无有毒有害气体释放）、高效率高 • 工艺参数稳定可调 • 人员劳动强度低 • 工作环境优良
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辐射加工业
• 辐射加工业70年代兴起，80-90年开始代迅速发展， 从辐射育种，辐射刺激生长开始起步，逐渐扩展 到辐射保鲜，辐射高分子材料改性及合成，辐射 杀虫，辐射消毒灭菌，辐射治理三废及辐射治疗 疾病等。目前辐射加工业已形成全世界每年千亿 美元的产业。 • 辐射加工技术确有优点，但也不可过于夸大，因 为它也有一些缺陷，如：一次性投资较高；与常 规方法竞争激烈；多数人在心理上有排斥性。 • 综合而言，辐射加工业会得到较快发展，但消 极和过热都不是正确的态度。
1.11×1013Bq
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钴源辐照装置的组成
• • • • • • • 辐照源室 辐射源 水井和水 升降源设备 安全联锁系统、控制系统 传输系统 、剂量监测系统 、控制室 通风系统 、操作间 、原料库、成品库