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我国用于食品辐照加工的高能加速器的发展现状

  我国在食品辐照灭菌、医疗用品的辐射消毒等辐照加工领域已经形成产业化规模。粮食辐照也处于初步的产业化,中国的辐照加工产业正在成为我国国民经济新的增长点。我国在电子加速器技术设备及辐射加工方面取得了可喜的进展,在广州已新建成了一座由两台电子加速器组成的年处理能力达到300万吨以上的大型粮食辐照处理设施。但我国在辐射加工领域,辐照新装置新技术新工艺的研究仍面临着一些问题。

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高能加速器电子束与钴60-γ射线经济成本的比较

  辐照加工企业的成本大致分为:设备投资及折旧、设施的维护及运行成本、辐照加工成本、人力成本等。企业在计划建设辐射装置时,首选考虑的应是一次性的设备投资、辐照加工及设备的运行维护。如果以目前国产的10MeV高能加速器与50万居里的钴源设施为例,一次性设备及建筑投入两者约在2000~2400万元人民币左右(进口加速器的投资成本另当别论),钴源装置的投入加上了辐射源的首次购买费用,因此加速器的投入与钴源装置投入基本相当。

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高能加速器电子束与钴60-γ射线食品安全性的比较

  食品辐照技术是一种安全有效的食品灭菌处理方法已得到了公认,1983年国际食品法典委员会(CAC)公布“以贮存为目的,任何食品受到10kGy以下的辐照,没有毒理学危险,在营养学和微生物学上也是安全的”。2003年CAC又批准在必要时可以采用10kGy以上的辐照剂量。(CAC)对电子束食品辐照的安全性做了特别的标注“10MeV以下的电子束辐照食品是安全的”。因为超过这一阈值,会对食品产生通常用次生放射性。因此对于电子加速器来说,特别要注意对电子束能量进行准确的标定。

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高能加速器电子束与钴60-γ射线技术特点的比较

  电子加速器与钴60-γ射线在食品加工、消毒灭菌中同属于非热杀菌技术,具有常温常压、无损伤、无残毒、环保、低能耗、运行操作简便、自动化程度高、适宜于大规模工业化生产等共同特点。与钴源相比,加速器的优点主要包括:产生的电子束是定向发射,辐照束流集中定向,能源利用更充分;处理效率高;调节改变辐射剂量更方便;电子加速器是机械源,可通过关闭电源停止射线的产生,更环保安全节能。

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高能加速器电子束与钴60-γ射线辐照原理及方式的比较

  钴60-γ射线和加速器产生的电子束都是通过与被加工物质作用,在物质中产生电离或激发效应,把辐射能量传给被加工物质,从而使物质产生物理、化学和生物学效应。如食品中的细菌和害虫受到辐射后吸收射线中的能量,细胞成分发生化学反应,引起化学键的断裂,导致菌体的死亡或失去繁殖能力,从而达到辐照保鲜、延长货架期和安全食用的目的。钴60-γ射线是不带电荷的高能光子,加速器产生的电子束是高能电子。

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高能加速器电子束与钴60-γ射线发展水平的比较

  在我国食品辐照领域,钴60-γ射线与高能电子加速器发展水平比较,以钴60-γ射线为辐照源的研究最为成熟,应用最为广泛。过去由于受能量和束下装置的限制,电子加速器多为能量在2MeV上下,研究及产业应用主要集中在电线电缆、热缩材料的辐照改性;在食品辐照方面的研究仅为低剂量的谷物杀虫。随着近年来国内高能大功率10MeV电子加速器的研制生产成功,使加速器电子束具备了较强的穿透力,具有有效杀灭病菌、病毒的功能,为其在食品、药品、化妆品灭菌保鲜及医疗卫生用品的灭菌消毒等方面的应用提供了有效的硬件支撑。

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高能电子加速器在食品辐照加工中的应用

  高能电子加速器在食品辐照加工中的应用与钴60-γ射线基本相同,主要有以下几方面:1、抑制生理生长,延长货架期。如大批量辐照大蒜,抑制其生理生长,达到保鲜目的。辐照新鲜水果、蔬菜,抑制酶活动,推迟成熟、延长货架期。2、杀虫灭菌作用。如杀灭谷类中的害虫,调味品、脱水蔬菜中的细菌,食品中的食源性致病菌等。3、冷冻畜禽肉类海产品的保鲜。高能加速器电子束的能量高,处理速度快,适宜于需及时辐照处理的冷冻食品。4、降解和破坏食品中的有害残留物及食品过敏原。5、进出口的辐照检疫处理。

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用于食品辐照的高能电子加速器的类型

  用于辐照加工的电子加速器主要有两大类,即电子直线加速器和高压型电子加速器,过去大多数的辐照加速器属于高频高压型加速器,能量多在5MeV以下。目前,直接用于辐照食品、药品及医疗器械的高能加速器主要为微波直线加速器和花瓣型加速器,直线加速器的最大输出功率已达到15-25KW,输出/输入比约为10%-20%。我国生产的高能加速器多为直线加速器。花瓣型电子加速器是IBA独家专利技术、独家生产销售的加速器,其输出/输入比高达30%以上。

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我国食品辐照技术发展简介

  国内过去由于设备技术因素的限制,加速器在辐照食品方面的研究工作一直落后于Co60γ射线。随着近年来高能加速器辐照装置在技术上的突破,尤其是10MeV高能大功率加速器的研制成功,使加速器在食品辐照等领域中的广泛应用成为可能。过去发展相对滞后的高能电子加速器凭借其凸显的性能特点,近年来在食品辐照加工、药品、医疗器械的消毒灭菌领域中受到了广泛地关注。

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