紫外杀菌原理及应用

导读：
1. 254纳米波长对微生物的破坏性最大，180纳米的波长可以在空气中形成臭氧；
2. 紫外杀菌的主要运用在表面杀菌、空气杀菌和液体杀菌；
3. 紫外灯的安装应该离地1.8-2m 左右,一般可以每7～10m 2安装一支30W 的杀菌灯。

4. 紫外灯的使用是有寿命的，应记录和定期监测。

认识紫外线
紫外杀菌原理及应用技术：
20 世纪70 年代开始， 紫外杀菌技术逐步应用于污水处理、工业消毒等领域。

紫外杀菌技术具有杀菌效率高， 不产生有毒害的副产物， 系统运行安全， 设备维修简单， 投资及运行维修费用低等特点。

紫外杀菌属于纯物理消毒方法， 无二次污染。

在食品工业中， 我们紫外杀菌也普遍用于空气， 包装材料， 食品接触面等。

然而， 紫外杀菌也有很大的局限性， 本文就将给大家详细介绍紫外杀菌的原理、应用和常见的问题， 希望能帮助到大家。

波长在100 ～ 400 nm 的电磁辐射称为紫外( UV) 辐射或紫外线。

从实际应用的角度可分为3 个区域: 真空紫外线( UVD): 波长100 ～ 200 nm;
短波紫外线( UVC): 波长200 ～ 280 nm;
中波紫外线( UVB): 波长280 ～ 320 nm;
长波紫外线( UVA ) : 波长320 ～ 400 nm 。

太阳辐射的紫外光通过地球大气层时, UVC 完全被臭氧层吸收, UVB 也有很大的衰减, UVA 几乎不受影响, 所以环境中的紫外线波长在290 ～ 400 nm 。

工业应用的紫外线杀菌是紫外线波长在 240 ~ 280 nm 范围。

其中， 254nm 的紫外线很容易被生物吸收 （ 严格来说 253 . 7 纳米） ， 杀菌效果最好。

而185 nm 的紫外线与空气作用可产生有强氧化作用的臭氧， 也能有
效杀灭细菌。

紫外杀菌的原理
紫外线具有杀菌消毒作用主要是因为紫外辐射对微生物的核酸产生光化学危害，当微生物被紫外线照射时，细胞的核酸生物活性因吸收紫外线而改变，从而引起菌体内蛋白质和酶的合成障碍，导致结构发生变异，使微生物死亡。

研究表明，紫外线能有效杀灭水中常见细菌、病菌、霉菌、孢子甚至原生动物。

在食品工业中，主要用于生产用水、固体表面、包装材料、食品加工车间、设备器具、工作台的杀菌及对污水的处理，但对霉菌和细菌芽孢的杀菌效果较差，常需配合消毒方式来加强杀菌效果。

图2 .紫外杀菌原理图
紫外线杀菌所需剂量多以辐射强度( μW/c m 2 ) 与时间( S) 的乘积表示。

一般认为剂量越大, 杀菌效果愈好。

而紫外灯辐射强度受多种因素的影响, 常见的影响因素有电压、温度、湿度以及紫外灯与受照物之间的距离等。

紫外杀菌技术在食品工业中的应用
在食品工业中, 紫外线杀菌主要用于三个领域: 表面杀菌、空气杀菌和液体杀菌。

1.表面杀菌
紫外常用于包装材料( 容器、包装纸或瓶盖) 的消毒: 在包装材料运输通道上用适宜的紫外灯照射可起到杀菌作用。

紫外消毒要求材料表面干净无垢, 否则这些脏物会吸收紫外线而对微生物起到保护作用。

2.空气杀菌
在食品加工中处理易被微生物污染的物料时, 建议对工作场所的空气进行处理: 层流空气通过过滤器除去> 0 . 1 μm的粒子, 然后用UV辐射杀灭残存的活的微生物。

3.液体杀菌
用UVC处理是杀灭水中大部分微生物和减少环境污染的有效方法之一。

已被用于饮用水、污水和游泳池水的消毒处理, UV和臭氧联合使用有非常强的氧化作用可将水中有机物含量降到极低的水平。

常见的紫外杀菌工具—紫外灯
1.安装
紫外光的强度随着光源距离的平方而降低, 由于穿透能力很弱, 所以必须靠近被处理的物质。

因此, 紫外光对于大的开放区域的空气消毒是无效的, 它只适用于局部或用于区域消毒。

紫外线灭菌效果与照射时间和距离有关, 时间长而距离近者效果好。

一般工作人员高度大多在1 . 8 m以下, 紫外灯的安装应该离地1.8- 2m 左右, 以略高于工作人员的头顶较好。

目前, 由杀菌率来精确计算生产车间所需的紫外线灯数还比较困难, 因为涉及到房间的换气次数, 生产车间的高度、地面材料、墙壁房顶的反射效率, 以及车间的工作人员数量等等, 一般生产车间内紫外灯照射强度不低于70 μW/c m 2 ，为了确保灯管有足够的数量, 根据目前使用的经验, 一般可以每7～10m 2 安装一支30W的杀菌灯。

2.使用
一般根据习惯, 车间的紫外线灯是在上班前提前半小时到一小时或下班后由值班人员打开, 上班时工作人员应在关闭紫外线灯的情况下洗手更衣进入车间, 如果光线不足时, 可开启日光灯进行工作。

所以, 在电源设计时紫外线灯和日光灯的开关要分开电路, 最好用不同颜色或标识来区分电源开关。

现在, 不少企业安装的紫外灯开关往往和日光灯的开关一起, 安置在安装有灯管房间内。

这种电源开关的安置方式是不对的。

3.其它注意事项
3 . 1 紫外杀菌灯灯管表面的污垢会影响紫外线的穿透力，从而影响杀菌效果。

要保持灯管的清洁, 至少每周用95 %的乙醇擦拭1 次。

3 . 2 目前国产紫外灯的有效寿命一般为1000~3000h ，而进口的低压高能灯管使用时间可达8000 ～ 12000 h，中压灯管可达5000 ～ 6000 h。

所以，紫外灯的寿命是有限的, 因此, 必须
建立记录和监测制度。

3 . 3 但由于紫外线的穿透能力差, 紫外灯不能添加加防护装置，可以通过玻璃管控的制度进行异物管理。

参考资料
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