电子束和X射线辐照装置食品加工剂量学标准规范

电子束和X射线辐照装置食品加工剂量学标准规范

4 意义和用途

4.1 应用加速器产生的辐射（电子和X-射线）处理食物产品的主要目的是控制寄生虫和病源微生物、杀灭昆虫、抑制生长和成熟以及延长货架期。食品辐照几乎总是明确规定了吸收剂量的最小或最大限值，有时是规定了吸收剂量的最小和最大限值。规定吸收剂量的最小限值是保证获得预期所需要的有益效应，规定吸收剂量的最大限值的目的是避免产品或包装降解。对于指定的应用，其限值可以是基于（科学）研究的结果（资料）由政府法规规定的，因此，在食品辐照加工前必须确定辐照装置授予规定限值内吸收剂量的能力。同样，有必要监测和证明每次加工运行期间的吸收剂量的变化符合预期规定置信水平的加工标准。

注3：国际食品规典（规）委员会（CAC）已经颁布了国际通用标准和从事电离辐射处理食品应用的标准规范，为确保严格履行，辐照非常强调剂量测量的作用。

4.2 不同的食品辐射加工的详细论述见 ASTM F1355、F1356、F1736和F1885以及参考文献（1-11）。

4.3 加速器产生的辐射可以是由电子产生的电子或X-射线的形式。辐射进入需要实现预期效应的产品中的穿透能力是决定使用电子或X-射线的主要因素之一。

4.4 为确保在指定的吸收剂量范围对产品照射，需要对常规生产控制进行日常生产剂量测量。必须建立产品辐照前、后与辐照期间处理程序的书面文件，存档备查。其内容包括：辐照期间产品几何学条件、关键加工参数以及相应活动和职责的全部文件。

5 辐射源特性

5.1 电子束装置：本标准中考虑的电子能量大于300keV的辐射源是既可以是直接作用（直流高压），也可以是间接作用（微波功率器或射频功率）型加速器。发射场依赖于加速器的性能和设计。束特性包括电子束参数（如：电子能谱、平均电子束流、脉冲宽度、电子束截面）和在产品表面上的束流分布。更多详细的论述参见ISO/ASTM 51649.

5.2 X-射线装置

5.2.1 高能X-射线发生器放射出短波电磁辐射（光子），它于辐照材料的作用通常相似于来自放射性核素的γ辐射。但是，该辐射在能谱、角分布和剂量率等方面与γ辐射不同。

5.2.2 X-射线的性能依赖于X-射线转换器的设计和电子束撞击靶的参数，即：电子能谱、平均束流、和靶上的束流分布。

5.2.3 X-射线源的物理性能和它对辐射加工的适应性将在ISO/ASTM 51608中论述。

5.3 国际食品法典（规）委员会（1）也同现在有些国家的规定一样限制食品辐照的最大的电子和X-射线能量。

6 辐照装置

6.1 因为辐照装置的类别（design）影响着授予产品中的吸收剂量，因此，在按照10-12要求进行吸收剂量测量时应该考虑辐照装置的类别。

6.2 装置的组成：电子和X-射线辐照装置包括电子加速器、产品传输系统，辐射屏蔽人员安全系统，规定要求的产品装卸和储存区域，供电、冷却、通风等辅助设备，控制室，剂量测量和产品检验实验室，人员办公室。X-射线装置还包括X-射线靶转换器（见ISO/ASTM 51608）。

6.3 电子加速器：电子束加速器系统是有辐射源、产品上的束扩展设备、以及一些其它的相关设备组成的。有关内容的进一步论述见ISO/ASTM 51649.

6.4 产品传输系统

6.4.1 产品传输系统的模式会影响被辐照的食物产品中的吸收剂量分布。

6.4.2 X-射线装置：高能光子的穿透能力允许采用大容器或食物产品堆积的方式处理。对于最适宜的光子功率利用率和剂量均匀性而言，容器的尺寸取决于最大能量和产品的密度。为提高剂量均匀性，窄角分布的辐射更适宜使用连续移动的传输系统而不是步进系统。

6.4.3 电子装置：对于最适宜的束功率利用率和剂量均匀性而言，加工负荷的尺寸取决于束能量和产品的密度。通常使用如下两种不同模式：

6.4.3.1 传送带或传输车：装有食物产品的加工负荷被放置在传送带（或车）上通过电子束。其传输速度的控制与电子束流和电子束宽度相匹配，以使被照射的产品接受到规定剂量。也可见注13.

6.4.3.2 散装流动系统：适用于液体或粒状食物产品（如谷物）的辐照，采用流动通过辐照区域的方式。

7 剂量测量系统

7.1 使用剂量测量系统测量吸收剂量。系统包括剂量计、测量仪器以及相关的参考标准和系统使用的程序（见ASTM E 1026和E 2304和 ISO/ASTM 51205、51275、52310、51401、51540、51607、51650和51261）。

注4：适用于本标准中论述的辐射类型和能量的各种剂量测量方法的详细论述见ICRU第14、34和35号报告及参考文献（16）。

7.2 剂量计级别：按照剂量计所测量和应用领域，可将剂量计分成四个级别，即: 基准、参考标准、传递标准和工作剂量计。ISO ASTM 51261给出了有关不同用途选择剂量测量系统的规定。在使用前，除基准剂量计外，所有级别的剂量计均应进行计量校准。

7.2.1 基准剂量计：为了校准辐射场和其他级别的剂量计由国家标准实验室建立并维护。两个最常用的基准剂量计是电离室和量热计。

7.2.2 参考标准剂量计：使用参考标准剂量计校准辐照场和工作剂量计。也可以将参考标准剂量计用作工作剂量计。ISO ASTM 51261给出了不同应用范围所用的参考标准剂量计实例。

7.2.3 传递标准剂量计：传递标准剂量计是一种为建立辐照装置的溯源性、用于传递认可或国家标准实验室吸收剂量信息到辐照装置而特别选择的剂量计。这种剂量计应在标准实验室特别规定的条件下仔细使用。按照ISO ASTM 51261标

准的规定，传递剂量计既可在参考标准剂量计中选择，也可以在常规剂量计中选择。

7.2.4 常规剂量计：常规剂量计可用于辐射加工质量控制、剂量监测和测量剂量分布。应该正确掌握剂量测量技术（包括校准技术）确保测量数据的可靠和准确。ISO ASTM 51261给出了不同应用范围所用的工作剂量计示例。

7.3 剂量计系统的选择：应根据装置预期的辐射加工应用按照ISO ASTM 51261列出的选择标准选择适用的剂量测量系统。选择剂量计过程中，应该根据剂量测量系统性能和测量不确定度的影响因素等方面的要求来选择适用的剂量测量系统。加速器应用时，还要考虑吸收剂量率的变化（脉冲调制型加速器的平均和峰值剂量率）、脉冲速率和影响剂量计性能的脉冲宽度（如果适用）。某些剂量测量系统既可以适用于放射性核素（如C0-60）的γ辐射，也适用于X-射线（17）。

注5：通常剂量计的主要组成水或碳氢化合物材料对放射性核素γ辐射和X-射线是稳定的。某些含有大量对X-射线谱中低能光子高度灵敏的高原子序数材料的剂量计例外。 X-射线剂量率也会高于用于辐射加工的同位素γ-射线源，尤其是产品在转换靶附近通过时。在剂量计的校准程序中应该考虑剂量计的剂量率依赖性（18，19）。

7.4 剂量计系统的校准

7.4.1 剂量测量系统在使用前和随后的周期内应按照使用者文件程序中校准工作和质量保证要求的特别规定进行校准。该校准过程应该在规定的周期内重复，以确保所测吸收剂量的准确度保持在一个必须的限值内。ISO ASTM 51261规定了校准的方法。

7.4.2 校准辐照：辐照是校准剂量测量系统的关键组成。可接受的校准辐照方式取决于剂量计是用作参考标准、传递标准还是常规剂量计。

7.4.2.1 参考或传递标准剂量计的校准辐照：校准辐照应该按照ISO/ASTM 51400标准的规定在国家或认可的校准实验室装置上进行。

7.4.2.2 常规（工作）剂量计的校准辐照：剂量计的校准辐照可以在三种情况下进行：（a）按照ISO/ASTM 51400标准的规定在国家或认可的校准实验室装置上进行；（b）在证明吸收剂量（或吸收剂量率）已经测量溯源至国家或国际认可标准的自有校准装置上进行；或（3）将工作剂量计和已经溯源到国家或国际认可标准的参考标准或传递标准剂量计一起置于生产辐照装置内，在实际生产辐照条件下进行。采用（a）和（b）时，其校准结果曲线应对使用的实际条件进行验证。

7.4.3 测量仪器的校准和性能验证：仪器的校准和校准期间仪器的性能验证见ISO/ASTM 51261、ISO及ASTM有关剂量测量系统的相关标准、或仪器自备的操作手册。

8 加工参数

8.1 描述辐照装置、加工负荷、和辐照条件等特性的参数被称之为加工参数。这些参数的建立和控制将决定产品接受的吸收剂量。

8.2 使用加速器产生辐射（电子和X-射线）的辐照装置加工参数包括：

8.2.1 束特性（如：电子束能量、束流、脉冲频率、脉冲宽度、束截面和X-转换器的构造）。