紫外線具有殺菌消毒作用主要是因為紫外輻射對微生物的核酸產生光化學危害，當微生物被紫外線照射時，細胞的核酸生物活性因吸收紫外線而改變，從而引起菌體內蛋白質和酶的合成障礙，導致結構發(fā)生變異，使微生物死亡。

 

　　研究表明，紫外線能有效殺滅水中常見細菌、病菌、霉菌、孢子甚至原生動物。

 

　　在食品工業(yè)中，主要用于生產用水、固體表面、包裝材料、食品加工車間、設備器具、工作臺的殺菌及對污水的處理，但對霉菌和細菌芽孢的殺菌效果較差，常需配合消毒方式來加強殺菌效果。

 

　　二、紫外光的基本知識

 

　　波長在200～400nm的電磁輻射稱為紫外（UV）輻射或紫外線。從實際應用的角度可分為3個區(qū)域：

 

　　短波紫外光（UVC）：波長200～280nm;

 

　　中波紫外光（UVB）：波長280～320nm;

 

　　長波紫外光（UVA）：波長320～400nm。

 

　　三、紫外燈消毒的時間

 

　　利用紫外線進行空間滅菌是一種常用的消毒方法。紫外線波長在2000-3000?時具有殺菌作用。波長在2650-2660?時殺菌力最強。

 

　　紫外線殺菌燈現已廣泛應用于房間和物體表面的消毒。紫外線的殺菌力與照射時間，距離，和強度有關。一支30W的紫外燈掛在離地面2.5米高度，照射時間30-60分鐘，可消毒30-60立方米的空間。殺死不同細菌所需要的照射量也不同：革蘭氏陰性無芽孢細菌最容易被殺死；葡萄球菌，鏈球菌及芽孢等，則需要5-10倍的照射量；真菌孢子則需50倍的照射量。

 

　　一般我們普通的房間常規(guī)照射時間大約掌握在40-60分鐘，如果客觀環(huán)境和消度目的有專門規(guī)定的話，請參照上述標準。

 

　　四、關于紫外線消毒

 

　　（一）適用范圍

 

　　用于室內空氣、物體表面和水及其它液體的消毒。

 

　　（二）紫外線消毒燈和紫外線消毒器

 

　　1、消毒使用的紫外線是C波紫外線，其波長范圍是 200nm～275nm，殺菌作用最強的波段是 250nm～270nm，消毒用的紫外線光源必須能夠產生輻照值達到國家標準的殺菌紫外線燈。

 

　　2、制備紫外線消毒燈，應采用等級品的石英玻璃管，以期得到滿意的紫外線輻照強度。

 

　　3、紫外線消毒燈可以配用對紫外線反射系數高的材料（如拋光鋁板）制成的反射罩。

 

　　4、要求用于消毒的紫外線燈在電壓為220V、環(huán)境相對濕度為60%、溫度為20℃時，輻射的253.7nm 紫外線強度（使用中的強度）不得低于 70μW/cm2（普通30W直管紫外線燈在距燈管1m處測定，特殊紫外線燈在使用距離處測定，使用的紫外線測強儀必須經過標定，且在有效期內；使用的紫外線強度監(jiān)測指示卡，應取得衛(wèi)生許可批件，并在有效期內使用）。

 

　　5、紫外線燈使用過程中其輻照強度逐漸降低，故應定期測定消毒紫外線的強度，一旦降到要求的強度以下時，應及時更換。

 

　　6.紫外線消毒燈的使用壽命，即由新燈的強度降低到70μW/cm2的時間（功率≥30W），或降低到原來新燈強度的70%（功率<30Ｗ）的時間，應不低于1000h。紫外燈生產單位應提供實際使用壽命。

 

　　7.目前我國使用的紫外線消毒燈有下述幾種 ：

 

　　① 普通直管熱陰極低壓汞紫外線消毒燈：燈管采用石英玻璃或其它對紫外線透過率高的玻璃制成，功率為40Ｗ、30Ｗ、20Ｗ、15Ｗ等。要求出廠新燈輻射253.7nm紫外線的強度（在距離1m處測定，不加反光罩）為 ：功率>30W燈，≥90μW/cm2；功率>20W燈，≥60μW/cm2；功率15W 燈，≥20μW/cm2。由于這種燈在輻射253.7nm紫外線的同時，也輻射一部分 184.9nm紫外線，故可產生臭氧。

 

　　②高強度紫外線消毒燈：要求輻射253.7nm 紫外線的強度（在燈管中心垂直距離1m處測定）為：功率30W燈，>170μW/cm2；11W燈，>40μW/cm2。

 

　　③低臭氧紫外線消毒燈：也是熱陰極低壓汞燈，可為直管型或H型，由于采用了特殊工藝和燈管材料，故臭氧產量很低，要求臭氧產量<1mg/h。

 

　　④高臭氧紫外線消毒燈：由于采取了特殊工藝，這種燈產生較大比例的波長184.9nm的紫外線，故臭氧產量較大。

 

　　8. 紫外線消毒器：

 

　　①紫外線空氣消毒器：采用低臭氧紫外線殺菌燈制造，可用于有人條件下的室內空氣消毒。

 

　　②紫外線表面消毒器：采用低臭氧高強度紫外線殺菌燈制造，以使其能快速達到滿意的消毒效果。

 

　　③紫外線消毒箱：采用高臭氧高強度紫外線殺菌燈或直管高臭氧紫外線燈制造，一方面利用紫外線和臭氧的協同殺菌作用，另一方面利用臭氧對紫外線照射不到的部位進行消毒。

 

　　（三）適用范圍及條件

 

　　1、紫外線可以殺滅各種微生物，包括細菌繁殖體、芽孢、分枝桿菌、病毒、真菌、立克次體和支原體等，凡被上述微生物污染的表面，水和空氣均可采用紫外線消毒。

 

　　2、紫外線輻照能量低，穿透力弱，僅能殺滅直接照射到的微生物，因此消毒時必須使消毒部位充分暴露于紫外線。

 

　　3、用紫外線消毒紙張、織物等粗糙表面時，要適當延長照射時間，且兩面均應受到照射。

 

　　4、紫外線消毒的適宜溫度范圍是20℃～40℃，溫度過高過低均會影響消毒效果，可適當延長消毒時間，用于空氣消毒時，消毒環(huán)境的相對濕度低于80% 為好，否則應適當延長照射時間。

 

　　5、用紫外線殺滅被有機物保護的微生物時，應加大照射劑量。空氣和水中的懸浮粒子也可影響消毒效果。

 

　　（四）使用方法

 

　　1、對物品表面的消毒：

 

　　①照射方式：最好使用便攜式紫外線消毒器近距離移動照射，也可采取紫外燈懸吊式照射。對小件物品可放紫外線消毒箱內照射。

 

　　②照射劑量和時間：不同種類的微生物對紫外線的敏感性不同，用紫外線消毒時必須使用照射劑量達到殺滅目標微生物所需的照射劑量。

 

　　殺滅一般細菌繁殖體時，應使照射劑量達到10 000μW.s/cm2；殺滅細菌芽孢時應達到100 000μW.s/cm2；病毒對紫外線的抵抗力介于細菌繁殖體和芽胞之間；真菌孢子的抵抗力比細菌芽孢更強，有時需要照射到600 000μW.s/cm2，但一般致病性真菌對紫外線的抵抗力比細菌芽胞弱；在消毒的目標微生物不詳時，照射劑量不應低于100 000μW.s/cm2。輻照劑量是所用紫外線燈在照射物品表面處的輻照強度和照射時間的乘積。因此，根據紫外線光源的輻照強度，可以計算出需要照射的時間。例如，用輻照強度為 70μW/cm2的紫外線表面消毒器近距離照射物品表面，選擇的輻照劑量是 100 000μW.s/cm2，則需照射的時間是：

 

　　100 000μW.s/cm2÷ 70μW/cm2 = 1429s ÷ 60s ≌ 24min。

 

　　2.對室內空氣的消毒：

 

　　①間接照射法：首選高強度紫外線空氣消毒器，不僅消毒效果可靠，而且可在室內有人活動時使用，一般開機消毒30min即可達到消毒合格。

 

　　②直接照射法：在室內無人條件下，可采取紫外線燈懸吊式或移動式直接照射。采用室內懸吊式紫外線消毒時，室內安裝紫外線消毒燈（30Ｗ紫外燈，在1.0m處的強度>70μW/cm2）的數量為平均每m3不少于 1.5W，照射時間不少于30min。

 

　　③對水和其他液體的消毒，可采用水內照射或水外照射，采用水內照射法時，紫外光源應裝有石英玻璃保護罩，無論采取何種方法，水層厚度均應小于2cm，根據紫外光源的強度確定水流速度。消毒后水必須達到國家規(guī)定標準。

 

　　（五）注意事項

 

　　1、在使用過程中，應保持紫外線燈表面的清潔，一般每兩周用酒精棉球擦拭一次，發(fā)現燈管表面有灰塵、油污時，應隨時擦拭。

 

　　2、用紫外線燈消毒室內空氣時，房間內應保持清潔干燥，減少塵埃和水霧，溫度低于20℃或高于40℃，相對濕度大于60%時應適當延長照射時間。

 

　　3、用紫外線消毒物品表面時，應使照射表面受到紫外線的直接照射，且應達到足夠的照射劑量。

 

　　4、紫外線強度計至少1年標定1次。

 

　　五、常見的紫外殺菌工具—紫外燈

 

　　1. 安裝

 

　　紫外光的強度隨著光源距離的平方而降低，由于穿透能力很弱，所以必須靠近被處理的物質。因此，紫外光對于大的開放區(qū)域的空氣消毒是無效的，它只適用于局部或用于區(qū)域消毒。紫外線滅菌效果與照射時間和距離有關，時間長而距離近者效果好。一般工作人員高度大多在1.8m以下，紫外燈的安裝應該離地1.8-2m 左右，以略高于工作人員的頭頂較好。

 

　　目前，由殺菌率來精確計算生產車間所需的紫外線燈數還比較困難，因為涉及到房間的換氣次數，生產車間的高度、地面材料、墻壁房頂的反射效率，以及車間的工作人員數量等等，一般生產車間內紫外燈照射強度不低于70μW/cm2，為了確保燈管有足夠的數量，根據目前使用的經驗，一般可以每7～10m2安裝一支30W的殺菌燈。

 

　　2. 使用

 

　　一般根據習慣，車間的紫外線燈是在上班前提前半小時到一小時或下班后由值班人員打開，上班時工作人員應在關閉紫外線燈的情況下洗手更衣進入車間，如果光線不足時，可開啟日光燈進行工作。所以，在電源設計時紫外線燈和日光燈的開關要分開電路，最好用不同顏色或標識來區(qū)分電源開關。現在，不少企業(yè)安裝的紫外燈開關往往和日光燈的開關一起，安置在安裝有燈管房間內。這種電源開關的安置方式是不對的。

 

　　3. 其它注意事項

 

　　3.1 紫外殺菌燈燈管表面的污垢會影響紫外線的穿透力，從而影響殺菌效果。要保持燈管的清潔，至少每周用95%的乙醇擦拭1次。

 

　　3.2 目前國產紫外燈的有效壽命一般為1000~3000h，而進口的低壓高能燈管使用時間可達8000～12000h，中壓燈管可達5000～6000h。所以，紫外燈的壽命是有限的，因此，必須建立記錄和監(jiān)測制度。

 

　　3.3 但由于紫外線的穿透能力差，紫外燈不能添加加防護裝置，可以通過玻璃管控的制度進行異物管理。

 

　　3.4 254納米波長對微生物的破壞性最大，180納米的波長可以在空氣中形成臭氧；

 

　　3.5  紫外殺菌的主要運用在表面殺菌、空氣殺菌和液體殺菌；

 

　　3.6 紫外燈的安裝應該離地1.8-2m左右，一般可以每7～10m2安裝一支30W的殺菌燈。

 

　　3.7 紫外燈的使用是有壽命的，應記錄和定期監(jiān)測。

 

　　六、紫外殺菌技術在食品工業(yè)中的應用

 

　　在食品工業(yè)中，紫外線殺菌主要用于三個領域：表面殺菌、空氣殺菌和液體殺菌。

 

　　1. 表面殺菌

 

　　紫外常用于包裝材料（容器、包裝紙或瓶蓋）的消毒：在包裝材料運輸通道上用適宜的紫外燈照射可起到殺菌作用。紫外消毒要求材料表面干凈無垢，否則這些臟物會吸收紫外線而對微生物起到保護作用。例如， 在UHT乳生產中， 用25317nm的UVC燈， 輻射強度100～200mW/cm2, 對HDPE瓶的鋁箔蓋和紙板箱進行消毒處理， 用紫外滅菌容器包裝的果味酸奶， 貨架期可延長到約2周。在食品加工中工作臺面的消毒也是很重要的， 可用紫外照射消毒， 但要求臺面必須清潔， 否則異物的存在會保護微生物。

 

　　短波紫外光（UVC） 還可以被用于處理食品表面， 控制腐敗微生物的生長。如存在于白糖表面的熱解糖芽孢桿菌和肉表面的假單孢菌都可以用UVC來殺滅。但是， 肉類直接被UV照射會產生氧化味， 乳類食品受紫外照射也有同樣的問題。這些異味的產生是由于食品吸收了紫外產生的臭氧和氮氧化物而使肉和乳中的脂肪發(fā)生了光化學反應所致， 雖然到目前為止還沒有證據表明這些產物對人體有害， 但給風味帶來的影響是該技術在肉、乳中應用的一大障礙。研究認為， 這種光化學反應可通過濾去較短波長的紫外光或照射前在產品上覆蓋一層惰性氣體來防止。

 

　　2. 空氣殺菌

 

　　在食品加工中處理易被微生物污染的物料時，建議對工作場所的空氣進行處理：層流空氣通過過濾器除去>0.1μm的粒子，然后用UV輻射殺滅殘存的活的微生物。在果蔬的去皮操作中， 若紫外處理過的空氣逆流流過去皮單元時， 產品的微生物學質量會顯著提高。冷藏室空氣的微生物學質量也可以通過空氣殺菌裝置來提高。同樣的技術也已經被用于孵化室的空氣凈化中。

 

　　3. 液體殺菌

 

　　用UVC處理是殺滅水中大部分微生物和減少環(huán)境污染的有效方法之一。已被用于飲用水、污水和游泳池水的消毒處理，UV和臭氧聯合使用有非常強的氧化作用可將水中有機物含量降到極低的水平。

 

　　參考資料

 

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