1、本科毕业论文系列开题报告生物工程初探脉冲强光冷杀菌仪器设备一、选题的背景与意义由于考虑到消费安全及消费者心理的需求，现代食品加工工艺与技术要求最大限度地保留食品的色、香、味及其营养成分。然而，传统食品热力杀菌方法已远远不能满足这种要求。近年来，国内外研究出一些新型的冷杀菌技术，如超高压杀菌、超高压脉冲电场杀菌、脉冲强光杀菌、放射线杀菌、紫外杀菌等冷杀菌技术，引起食品科学研究工作者的高度关注。脉冲强光杀菌是一种新型冷杀菌技术,因使用高强度的短时宽光谱带白光对食品杀菌,所以在杀菌和对食品进行保鲜的同时能很好地保持食品的营养成分和口味不发生变化,且无有害物质残留。脉冲强光杀菌技术在处理食品时,还具有
2、杀菌时间短、经济可行等特点。脉冲强光杀菌是一种表面杀菌技术,它在杀菌和对食品进行保鲜的同时能很好地保持食品的营养成分和风味不发生变化,且无有害物质残留。同时,脉冲强光杀菌技术在处理食品时所需要的费用也不高。由于这些优点,再加上科学技术的发展,脉冲强光杀菌技术将具有广泛的发展前景。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题研究的基本内容1脉冲强光冷杀菌设备的研制。2脉冲强光冷杀菌的实际杀菌效果。3脉冲强光冷杀菌设备能否应用于实际生产拟解决的问题脉冲强光设备的设计原理，脉冲强光杀菌的实际效果与影响因素。三、研究的方法与技术路线（一）研究方法1脉冲强光杀菌设备的设计与制造。2验证试验（1）加菌自来水的脉冲
3、强光杀菌（2）黄酒的脉冲强光杀菌（3）两次杀菌实验的结果分析与比较（二）技术路线五、主要参考文献1周万龙,任赛玉等脉冲强光杀菌对食品成分的影响及保鲜研究J深圳大学学报,1997,20481842宋纪蓉,徐抗震,曹炜等高等学校教材食品工程技术原理J化学工业出版社,2005,21991003殷涌光刘静波林松毅食品无菌加工技术与设备J化学工业出版社,2006,111561574李树和果蔬花卉最新深加工技术与实例J化学工业出版社,2008,3217185马凤鸣,张佰清,徐江宁等脉冲强光杀菌装置设计的初步研究J食品与机械,2005,10617186周万龙,高大维,等脉冲强光杀菌技术的研究J食品科学,19
4、98,911619设计脉冲强光杀菌设备脉冲强光杀菌设备的测试脉冲强光杀菌实验数据整理，论文撰写加菌自来水黄酒加菌自来水杀菌结果分析黄酒杀菌结果分析对比杀菌效果杀菌效果分析7钱存柔微生物学试验J北京大学出版社,1985,176225308夏文水,钟秋平食品冷杀菌技术研究进展J中国食品卫生杂志,2003,1565395449周万龙,高大维,任赛玉等自控脉冲强光杀菌装置的试验研究J华南理工大学学报自然科学版,1998,267697210赵南京,余吟山,朱桂霞一种新型脉冲氙灯预燃电源J量子电子学报,2002,19321421611石季英,倪文俊,沈宇震等一种新型脉冲氙灯预燃电路J中国激光,1996,2
5、3213213412马凤鸣,张佰清,徐江宁脉冲强光杀菌装置设计的初步研究J包装与食品机械,2005,234101113周万龙,高大维脉冲强光杀菌技术的研究J食品科学,19981161914梅从笑,方远超新兴的冷杀菌技术在食品工业中的应用研究J江苏食品与发酵,200123115DRALEXWEKHOFPULSEDUVDISINTEGRATIONPUVDANEWSTERILISATIONMECHANISMFORPACKAGINGANDBROADMEDICALHOSPITALAPPLICATIONSJTHEFIRSTINTERNATIONALCONFERENCEONULTRAVIOLETTECHNO
6、LOGIES,2001141616钱存柔微生物学实验M北京；北京大学出版社，1985161121517力奔食品防霉保鲜手段的新突破J中国食品，1993（7）404318MVICIC,ETALFASTPULSEDUVLIGHTSOURCEANDCALIBRATIONOFNONLINEARPHOTOMULTIPLIERRESPONSEJNUCLEARINSTRUMENTSANDMETHODSINPHYSICSRESEARCHA,2003,50763664219陆蒸食品冷杀菌技术脉冲强光杀菌浙江农村机电,2005,22171920江天宝,曹玉兰等脉冲强光对烤鳗的杀菌效果及感官品质的影响农业工程报,2
7、006,221220020421DRALEXWEKHOFPULSEDUVDISINTEGRATIONPUVDANEWSTERILISATIONMECHANISMFORPACKAGINGANDBROADMEDICALHOSPITALAPPLICATIONSTHEFIRSTINTERNATIONALCONFERENCEONULTRAVIOLETTECHNOLOGIES,2001141622陈小娥,方旭波杀菌技术在食品加工中的应用进展J浙江海洋学院学报,20021626523吴岗,郑成,宁正祥高压脉冲电场灭菌机理J食品科学,1998,47924梅从笑,方远超新兴的冷杀菌技术在食品工业中的应用研究J江
8、苏食品与发酵,20012313325一平抽样对食品杀菌彻底无残留J中国保健食品,2002,1511L416毕业论文文献综述生物工程脉冲强光杀菌研究概述摘要脉冲强光技术是一种利用瞬间放电的脉冲工程技术和特殊的惰性气体灯管，以脉冲形式激发强烈的白光，光谱分布近似太阳光，光强度相当于到达地球表面太阳光强度的数千乃至数万倍的一种世界领先的光源技术。脉冲强光冷杀菌技术利用脉冲产生的强光照射待杀菌食品等物质以达到低温杀菌的效果。关键词冷杀菌；脉冲；白酒杀菌；强光脉冲强光杀菌是一种新型冷杀菌技术,因使用高强度的短时宽光谱带白光对食品杀菌,所以在杀菌和对食品进行保鲜的同时能很好地保持食品的营养成分和口味不发生
9、变化,且无有害物质残留。脉冲强光杀菌技术在处理食品时,还具有杀菌时间短、经济可行等特点。目前,我国对脉冲强光杀菌装置的研究还处于实验室阶段,已进行的试验表明该项技术具有良好的杀菌效果,但是有关脉冲强光杀菌的影响因素和使用范围的研究还不是十分明确。1脉冲强光技术的研究现状20世纪90年代初，美国圣地亚哥纯脉冲技术研究所推出了一项有望取代传统的物理和化学杀菌手段的专利新技术，它利用瞬时、高强度的脉冲光能量，可有效杀灭暴露在食品和包装材料表面的微生物以及食品中的内源酶。其中包括细菌、霉菌、孢子、病毒、原生质、休眠孢子等。这种商品名为“纯亮”PUREBRIGHTTM的脉冲强光杀菌新技术在食品、医药及包
10、装材料上的应用已获得美国FDA的批准。脉冲强光可以钝化无菌加工过程中使用的包装材料、流态食品、固态食品上的微生物，如鱼、肉制品和焙烤食品等。PUREBRIGHTTM系统可以减少微生物数量达9个对数。美国肉协组织声明，PUREBRIGHTTM可以作为一种处理系统，与醋酸喷淋或热水烫等方法联合使用，来减少动物鲜肉上的病原体。把商业制作干酪用的凝乳接种上假单胞菌，置于强度16JCM2、脉冲周期为05MS的强光下。闪光两次后，可生长发育的微生物数减少了15个对数。凝乳表面最靠近光源的部分，温度上升5。专业晶评人员进行感官指标鉴定，发现用此方法处理，不影响奶酪的口味。食品脉冲强光杀菌技术，可以和其他卫生
11、保护方法结合起来使用。如高压水冲洗与脉冲强光杀菌结合，能够减少鱼体组织表面的适冷细菌和大肠杆菌，减少量为3个对数。经此处理的鱼冷藏15天后，感官指标仍然符合标准。草莓涂上蜡膜，置于能量强度05JCM2、周期03MS、重复率为每秒1个脉冲的脉冲强光下，处理4个脉冲或闪光。常温常压下保存2周后，草莓表面没有出现霉菌生长现象。此方法首先在食品表面加上一层透光的固态可食膜，之后用光照射，钝化其表面的微生物，以提高易腐固态食品货架期。这种方法已经获得专利。物质表面或允许光通过的透明介质，比如水中的微生物细菌、孢子和病毒可以被脉冲强光大量钝化。这种技术，已经被人们验证。其应用包括城市用水的处理，废水处理、
12、带包装的饮用水包装线、包装中和包装后的处理。2脉冲强光技术原理脉冲强光技术及特点脉冲强光是一种高强度、宽光谱的白色闪光，是利用广谱“白”光的密集、短周期脉冲进行处理产生的。目前主要用于包装材料表面、包装和加工设备、食品、医疗器械以及其他物质表面杀菌或用来减少微生物数目，可显著延长产品货架期，是一种有效、经济和安全的杀菌新技术。该技术很适合可用于食品无菌加工中的包装材料表面、包装和加工设备、食品、医疗器械以及其他物质表面的无菌加工。脉冲强光处理产生的热量很少，光化学和光热力学机制共同作用下，钝化微生物。脉冲强光对食品中的营养成分几乎没有影响，脉冲强光必需的能量，与热力和其他非热加工方法所需能量比
13、较也是较少的。利用短周期脉冲强光技术对包装材料和透明膜包装的食品灭菌，是一种极具有吸引力的处理方法。脉冲光中起杀菌作用的波段可能是紫外光,其它波段起协同作用。由于细菌、酵母菌等微生物都是由水、蛋白质、碳水化合物、脂肪和无机物等复杂化合物构成的一种凝聚态物质。脉冲强光有一定的穿透性,当闪照时,脉冲强光作用于其活性结构上,使蛋白质发生变性,从而使细胞失去生物活性,达到杀菌的目的。3脉冲强光设备31脉冲强光设备结构脉冲强光杀菌装置主要由动力单元、惰性气体灯单元及单片机控制单元三部分组成。输入的市电经升压变压器,变为数千伏特的高压,经整流给电容器充电,施加在惰性气体灯的两端,当灯两端的电压达到预定的电
14、压后,高压脉冲发生器产生一个仅持续数微秒的高压脉冲,使灯内的惰性气体导通,而放电闪光。随着灯的闪光,原来加在灯两端的高压也随之迅速下降,此时,电容器又开始充电为灯的下一次闪光积蓄能量,周而复始,直到达到所要求的闪光次数为止。可以改变的参数包括输入电压、闪光间隔、闪照次数、高压脉冲触发宽度、受照射物体离光源的距离等参数。通过改变输入电压或闪光间隔即可改变灯两端的放电电压。其中,输入电压、闪光间隔、闪照次数、高压脉冲宽度等参数皆可按实验要求输入单片机,让其自动调节、控制完成。另外单片机还可按要求控制测量闪光脉冲的宽度、杀菌室内的温度等参数。32影响杀菌效果的组要参数影响因素影响脉冲强光杀菌效果的主
15、要因素有闪照次数、食品包装材料透光性、菌液原始浓度及输入电压等，其中闪光次数影响最大，闪光间隔影响较小。一般来说，食品或包装材料处理L一20个高强度、短周期脉冲强光。每次脉冲的短周期性使得脉冲强光带来的致命效应仅仅达到物质表面的一薄层。灯数量、闪光布局格式以及脉冲率，取决于产品种类和处理要求。如果光强度或脉冲数量、周期较大，产品温度的升高量会比人们期望的值高。光强度应该达到能把产品上厚度小于10M的表层至少加热到50100。而且，加热位置应限于表层，而不会显著提高内部温度。脉冲数量和总能量应该有个极限，使得光脉冲处理后10S内，产品表面温度低于50一100。虽然脉冲强光处理的产品会产生热量，但
16、是与热处理所需热量相比，它要少得多。食品放于具有足够透明度的包装材料中后，采用合适的光谱进行脉冲强光杀菌。在一个预设的低于320NM的波长范围内的光能量，至少有10一50可以被包装材料传播。33现有脉冲强光杀菌设备图表1是一个无菌包装设备，此设备包括用一系列辊轮支撑的包装材料，且包装材料从增吸收剂溶液中通过。包装材料包含一个或多个内层膜，其外封层浸入增吸收剂中。被处理物质表面不透明或光吸收系数很小时，人们就得使用增吸收剂。增吸收剂使用方法包括把含试剂粉喷涂到材料表面，或把试剂溶解成液态再蒸发试剂到包装材料表面。一种恰当的增吸收剂会在期望光谱波长处，显示出很大的光吸收系数。虽然处理过程中，增吸收
17、剂可以被完全清理掉，但是食品和医疗器械在加工时，要求使用可食用增吸收剂。增吸收剂在细胞表面是选择性吸收的光敏性指示剂，如染色剂、对PH敏感或氧化势能敏感的物质。脉冲强光处理过程中，一些染色剂的吸收系数发生变化。美国FDA认同的颜色，如洋红、3红色染料、灰绿、黑红以及它们的混合物，可以用作增吸收剂。天然油或烹调油也可以用作增吸收剂。2种或3种具有不同最大吸收值的组分组成的混合物，可以增加对期望光谱的吸收性。使用增吸收剂，也可以增加脉冲强光周期。长周期脉冲强光杀菌效果和短周期脉冲强光一样，只不过光中紫外光所占成分略小。紫外光的量的减少，可以提高闪光灯寿命。辊轮会除去包装材料表面多余的吸收剂。最后，
18、封口装置把这层包装薄膜封成径向封门的管状包装。图表一图表二描述的是一种可以用泵输送的食品，如水、果汁的灭菌装置。装置包含一个具有反射特性的圆柱状封闭套，它被称作处理室。液体食品从这个环绕一个脉冲强光源的处理室内通过一个流体泵，根据脉冲重复率，控制食品通过处理室的流速，使得食品能处于选定脉冲量下。处理室可以设计成带有1个反射器组合成的内壁或外壁，把照射光反射回来，再次通过食品。水、空气等流体相对容易透光，造成光流强度衰减极小甚至无衰减。但是，具有很强吸收能力的流体，会大大减缩光流强度。因此，必须使整个处理区的光强密度，至少保持加工所需最小光强密度，而且需要混合物料，确保所有流体都能处于恰当的光强
19、密度下。图表二4展望PUREPULSE研究所等食品公司与一些国际性食品包装和机械公司曾合作检验PUREBRIGHTTM的可靠性，得到的结果是令人满意的，脉冲强光有望取代过氧化氢成为包装材料的主要杀菌手段。1993年PUREBRIGHTTM在欧洲进行了二级试验，已经有食品公司在无菌牛奶、饮料生产线上应用这一杀菌工艺。就啤酒而言，长期以来，由于啤酒中含有各种酶以及微生物，生产过程中不可避免的使用热力技术以达到杀菌灭酶的作用，传统制取高度生物稳定性啤酒均采取巴氏杀菌的方法，这种灭菌方法效果好，保存期长，适合远距离运输。但经过巴氏杀菌后，啤酒将丧失新鲜的口感，对其营养成分破坏较大，耗能也较大。因此，针
20、对啤酒发酵液灭菌常用方法中所存在的技术问题特提出啤酒发酵液的低温灭菌方法。采用脉冲强光杀菌技术对啤酒进行杀菌，具有灭菌效果好、营养保持更充分、口感更佳、能量消耗更低的特点，是优质高效的技术工艺。啤酒有比较高的透光率，如果可以将脉冲强光冷杀菌技术应用于啤酒白酒工业，将会极大的降低成本节约能源。脉冲强光杀菌是一种表面杀菌技术,它在杀菌和对食品进行保鲜的同时能很好地保持食品的营养成分和风味不发生变化,且无有害物质残留。同时,脉冲强光杀菌技术在处理食品时所需要的费用也不高。由于这些优点,再加上科学技术的发展,脉冲强光杀菌技术将具有广泛的发展前景。参考文献1周万龙,任赛玉等脉冲强光杀菌对食品成分的影响及
21、保鲜研究J深圳大学学报,1997,20481842宋纪蓉,徐抗震,曹炜等高等学校教材食品工程技术原理J化学工业出版社,2005,21991003殷涌光刘静波林松毅食品无菌加工技术与设备J化学工业出版社,2006,111561574李树和果蔬花卉最新深加工技术与实例J化学工业出版社,2008,3217185马凤鸣,张佰清,徐江宁等脉冲强光杀菌装置设计的初步研究J食品与机械,2005,10617186周万龙,高大维,等脉冲强光杀菌技术的研究J食品科学,1998,9116197钱存柔微生物学试验J北京大学出版社,1985,176225308夏文水,钟秋平食品冷杀菌技术研究进展J中国食品卫生杂志,20
22、03,1565395449周万龙,高大维,任赛玉等自控脉冲强光杀菌装置的试验研究J华南理工大学学报自然科学版,1998,267697210赵南京,余吟山,朱桂霞一种新型脉冲氙灯预燃电源J量子电子学报,2002,19321421611石季英,倪文俊,沈宇震等一种新型脉冲氙灯预燃电路J中国激光,1996,23213213412马凤鸣,张佰清,徐江宁脉冲强光杀菌装置设计的初步研究J包装与食品机械,2005,234101113周万龙,高大维脉冲强光杀菌技术的研究J食品科学,19981161914梅从笑,方远超新兴的冷杀菌技术在食品工业中的应用研究J江苏食品与发酵,200123115DRALEXWEKH
23、OFPULSEDUVDISINTEGRATIONPUVDANEWSTERILISATIONMECHANISMFORPACKAGINGANDBROADMEDICALHOSPITALAPPLICATIONSJTHEFIRSTINTERNATIONALCONFERENCEONULTRAVIOLETTECHNOLOGIES,2001141616钱存柔微生物学实验M北京；北京大学出版社，1985161121517力奔食品防霉保鲜手段的新突破J中国食品，1993（7）404318MVICIC,ETALFASTPULSEDUVLIGHTSOURCEANDCALIBRATIONOFNONLINEARPHOTO
24、MULTIPLIERRESPONSEJNUCLEARINSTRUMENTSANDMETHODSINPHYSICSRESEARCHA,2003,50763664219陆蒸食品冷杀菌技术脉冲强光杀菌浙江农村机电,2005,22171920江天宝,曹玉兰等脉冲强光对烤鳗的杀菌效果及感官品质的影响农业工程报,2006,221220020421DRALEXWEKHOFPULSEDUVDISINTEGRATIONPUVDANEWSTERILISATIONMECHANISMFORPACKAGINGANDBROADMEDICALHOSPITALAPPLICATIONSTHEFIRSTINTERNATIONAL
25、CONFERENCEONULTRAVIOLETTECHNOLOGIES,2001141622陈小娥,方旭波杀菌技术在食品加工中的应用进展J浙江海洋学院学报,20021626523吴岗,郑成,宁正祥高压脉冲电场灭菌机理J食品科学,1998,47924梅从笑,方远超新兴的冷杀菌技术在食品工业中的应用研究J江苏食品与发酵,20012313325一平抽样对食品杀菌彻底无残留J中国保健食品,2002,1511L416本科毕业设计（20_届）初探脉冲强光冷杀菌设备目录中英文摘要1前言132材料与方法1321脉冲强光冷杀菌仪器的设计13211脉冲强光设备设计原理13212脉冲光源的选择14212动力单元的设
26、计14213电容式强光脉冲电路15214脉冲强光杀菌仪灯管的结构图1522验证试验17221样品与试剂17222仪器设备17223实验步骤183结果与讨论1931验证实验结果与分析19311自来水的杀菌实验19312黄酒的杀菌实验2032脉冲杀菌设备的分析224结论22致谢错误未定义书签。参考文献24附录错误未定义书签。摘要脉冲强光技术是一种利用瞬间放电的脉冲工程技术和特殊的惰性气体灯管，以脉冲形式激发强烈的白光，光谱分布近似太阳光，光强度相当于到达地球表面太阳光强度的数千乃至数万倍的一种世界领先的光源技术。脉冲强光冷杀菌技术利用脉冲产生的强光照射待杀菌食品等物质以达到低温杀菌的效果。使用该装
27、置对加菌自来水和黄酒中的酵母进行杀菌实验，对脉冲光的杀菌影响因素进行研究。并测试该设备的杀菌效果，通过PDA培养基对不同杀菌次数的样本和原样培养，用倾注法培养计数，计算细菌残留率，对比杀菌效果。结果表明，脉冲强光对加菌自来水和黄酒中酵母菌的杀菌效果显着。在脉冲强度、闪照次数、流速等因素不变的情况下，灭菌时间越长，杀菌越显着。关键词脉冲强光；冷杀菌；设备ABSTRACTTHEPULSEDLIGHTTECHNOLOGYUSESATRANSIENTDISCHARGEPULSEENGINEERINGANDSPECIALINERTGASLAMP,INORDERTOSTIMULATEASTRONGWHIT
28、ELIGHTPULSES,SPECTRALDISTRIBUTIONSIMILARTOSUNLIGHT,THELIGHTINTENSITYISTHOUSANDSOFTIMESTHEINTENSITYOFSUNLIGHTREACHINGTHEEARTHSSURFACE,ANDITISAWORLDLEADERINLIGHTINGTECHNOLOGYCOLDSTERILIZATIONPULSEDLIGHTPULSETOBEGENERATEDBYSTRONGLIGHTINORDERTOACHIEVESTERILIZATIONOFFOODANDOTHERMATERIALTHEEFFECTOFLOWTEMP
29、ERATURESTERILIZATIONWHITERICEWINEUSINGTHEDEVICEFORSTERILIZATIONINTHEYEASTEXPERIMENTS,THEBACTERICIDALEFFECTOFPULSEDLIGHTOFTHEFACTORSANDTESTTHEEQUIPMENT,STERILIZATION,STERILIZATIONBYPDAMEDIUMNUMBEROFDIFFERENTSAMPLESANDINTACTCULTUREDWITHCULTURECOUNTINGMETHODDEVOTEDTOCALCULATERESIDUALRATEOFBACTERIA,COMP
30、AREDTOSTERILIZATIONTHERESULTSSHOWEDTHATTHEPULSEDLIGHTONTHEWATERANDADDRICEWINEYEASTSTRAINSTHEBACTERICIDALEFFECTISREMARKABLEPULSEINTENSITY,THENUMBEROFLIGHTFLASHES,THEFLOWRATEANDOTHERFACTORSREMAINUNCHANGED,THELONGERTHESTERILIZATION,STERILIZATIONBECAMEMORESIGNIFICANTKEYWORDSPULSEDLIGHTNONTHERMALSTERILIZ
31、ATIONDEVICE1前言由于考虑到消费安全及消费者心理的需求，现代食品加工工艺与技术要求最大限度地保留食品的色、香、味及其营养成分1。然而，传统食品热力杀菌方法已远远不能满足这种要求。近年来，国内外研究出一些新型的冷杀菌技术，如超高压杀菌、超高压脉冲电场杀菌、脉冲强光杀菌、放射线杀菌、紫外杀菌等冷杀菌技术，引起食品科学研究工作者的高度关注。冷杀菌是指在杀菌过程中食品温度不升高或升高很低的一种安全、高效杀菌方法2。冷杀菌不仅有利于保持食品功能成分的生理活性，且有利于保持食品色、香、味及营养成分。脉冲强光杀菌是采用脉冲的强烈白光闪照方法进行灭菌。过惰性气体发出与太阳光谱相反，但强度更强的紫外线
32、至红外线区进行杀菌。使用高强度白光的极短脉冲，杀死食品表面的微生物。该高强度的白光类似阳光，但仅以几分之一秒钟的速度反射出来，比阳光更强，能迅速杀死细菌3。脉冲强光下使微生物致死作用明显，可进行彻底杀菌。在操作时对不同食品、不同菌种，需控制不同光照强度与时间。可用于延长以透明物料包装的食品保鲜期。脉冲强光杀菌是一种表面杀菌技术，它在杀菌和对食品进行保鲜的同时能很好地保持食品的营养成分和风味不发生变化,且无有害物质残留。同时，脉冲强光杀菌技术在处理食品时所需要的费用也不高4。由于这些优点,再加上科学技术的发展,脉冲强光杀菌技术将具有广泛的发展前景。本文通过研制脉冲强光杀菌设备，并通过对加菌自来水
33、和黄酒进行杀菌实验检测脉冲强光杀菌设备的性能及杀菌效果。2材料与方法21脉冲强光冷杀菌仪器的设计211脉冲强光设备设计原理脉冲强光的最基本结构是由一个动力单元和一个惰性气体灯单元组成。动力单元是向惰性气体灯单元提供高电压高电流脉冲的部件，为惰性气体灯提供所需的能量；惰性气体灯在动力单元提供能量的基础上，发出由紫外线至近红外线区域的光线，紫外线波段尤为丰富，其光谱与太阳光光谱十分相近，但强度要超出数千倍至数万倍5。升压变压器电容充电器市电工作参数测定系统高压脉冲发生器计算机控制系统惰性气体灯图1脉冲强光设备原理图脉冲强光的产生需要两部分装置完成，其一是具有功率放大作用的能量贮存器，它能够在相对较
34、长的时间内（几分之一秒）积蓄能量，而后在短时间内（微秒或毫秒级）将该能量释放出来做功，这样在每一工作循环内就会产生相当高的功率（而实际消耗平均功率并不高），从而起到功率放大的作用；其二是光电转换系统，它将产生的脉冲能量贮存在惰性气体灯中，由电离作用即可产生高强度的瞬时脉冲强光。212脉冲光源的选择脉冲强光杀菌装置要求亮度很高的脉冲光源，满足脉冲强光杀菌的亮度要求。光源的大小不能超过处理物太多，如此光源发出的光能可以最大限度地被利用，并且使处理室的大小达最小，使到达处理物表面的光强最大6。另外，考虑灯的费用，使成本达最小，脉冲光源从类型上应具有普遍性。根据以上的要求，本试验拟选择脉冲氙灯。氙灯放
35、电与日光最为接近，且当电流、氙气气压在很大范围内变动时，光谱能量分布变化很小，所以常用氖灯作为照明光源和白光的标准。高压氙灯的线光谱较弱，而具有很强的连续光谱，从光谱能量分布看出，氙在紫外区200400NM的辐射谱线也是连续的，是很好的连续紫外辐射源。而且光谱比较稳定7。而且由于氙灯的灯管尺寸和负载能量变化范围很大，所以适用性很强。与金属蒸汽放电灯相比，氙灯有如下的一些特点1金属蒸汽放电灯的工作状态与制灯工艺、工作环境和冷却条件等有很大关系，光、电参数的一致性较差，而氙灯的工作状态受这些条件的影响比较小；2金属蒸汽放电灯点燃时有一个比较长的启动过程，而氙灯在点燃的瞬间就可有80的光输出。212
36、动力单元的设计动力单元为脉冲氙灯的点亮提供能量，并按设计方案操作控制。动力单元的要求是，产生一个脉冲持续时问为20S的电脉冲，且能量为600J左右，7S左右产生一次，电源为市电8。现在常用对脉冲氙灯提供能量的基本电路为电容放电回路，根据资料其基本电路如图所示图2基本电路图根据这个原理图，结合考虑影响脉冲强光杀菌的主要因素闪照次数、输入电压、闪光间隔，受照射物离光源的距离、触发脉冲宽度。根据脉冲强光杀菌的以上影响因素，设计出了脉冲强光发生电路，对光源提供能量。213电容式强光脉冲电路图3脉冲强光发生电路图脉冲强光发生电路如上图所示，根据脉冲氙灯点亮的要求，电路必须输出两个电压触发电压和工作电压。
37、所以设计上图3所示的电路，电路有主回路即工作回路和触发回路组成，与常用脉冲电路不同，在这里主回路与触发回路的充电电源是分开独立的9。对于主回路，直流电源电源电压为VO通过充电电阻胄将贮能电容器C1充电到工作电压VCVC一般低于灯的自击穿电压VB，而高于其着火电压VZ。对于触发电路，设一独立直流电源对贮能电容器C2充电，用高压包将电容器C2的电压放大几十倍，产生足够大的触发电压，将灯击穿。在脉冲氙灯管上绕有触发丝，灯工作时在触发丝上施以高压脉冲，使灯内产生电离火花线。火花线大大减少了灯的内阻，使电容C1贮存的大量能量能够在极短时间内通过脉冲氙灯放出，产生极为强烈的闪光10214脉冲强光杀菌仪灯管
38、的结构图本实验实际的脉冲强光冷杀菌仪器的主体部分设计为一个灯管结构，其结构图如下脉冲强光灯管待杀菌液体液体进出口处图4脉冲强光杀菌仪内部结构此设计可以使光源照射距离最大限度的缩短，而且菌液厚度不至于过后，保证脉冲光可以穿透处理液，达到杀菌效果，将结构图还有电路设计图交给宁波纯亮杀菌设备有限公司，与之合作制造出了本实验的杀菌设备，图5为本设备的外观图片图5脉冲杀菌设备外观图22验证试验221样品与试剂黄酒（黄酒是从酒厂直接拿过来的未经杀菌的黄酒，菌体含量为260CFU/ML）加酵母菌的自来水（自来水中添加酵母菌使得酵母菌初始浓度为500CFU/ML）马铃薯葡萄糖琼脂（PDA）培养基222仪器设备
39、自制脉冲强光杀菌仪宁波纯亮杀菌设备有限公司（定做）；ZHJH1109型超净工作台；LDZX40BI立式自动电热压力蒸汽灭菌器；LRH190S恒温培养箱；WH861型恒温振荡器；DHG914AS烘箱；SB4200D超声波清洗机；电冰箱。脉冲强光杀菌仪脉冲闪照功率18J/次223实验步骤2231高压灭菌A试管和培养皿的灭菌（1）选取适当培养皿和试管；有些试管须加9ML）蒸馏水包好（2）高压灭菌锅121摄氏度灭菌30MIN；（3）之后将培养皿在烘箱下烘干，试管在常温下待冷却（4）取出放置无菌台使用。B设备的灭菌和清洗（1）将设备的4根不锈钢管取下；（2）管口的橡皮圈拿下先用自来水清洗，再放置废水中煮
40、沸10分钟；（3）将4根不锈钢管放入高压灭菌锅121摄氏度灭菌30MIN；（4）灭菌结束后，取出，冷却数分钟后将橡皮圈放入管口，对设备进行连接，用保险膜对出口和进口进行密封；（5）取2个物料罐，先用自来水进行冲洗，后用蒸馏水进行润洗；（6）加入4L蒸馏水，用油皮纸包好出口和进口，高压灭菌锅115摄氏度灭菌20MIN（为了防止物料罐变形）；（7）灭菌结束后，取出，进料罐先与高压泵再与设备连接；（8）将设备中的灭菌装置与电压装置连接，插上电源；（9）按下灭菌按钮和高压泵开关，先用2次/秒的闪照频率让装置稳定运行，再用5次/秒的闪照频率对灭菌装置进行灭菌5分钟，然后用灭菌水先对装置进行冲洗，流速控制
41、在6升/分，继续用5次/秒的闪照频率灭菌；（10）冲洗一次完毕后，再用出料罐中的灭菌水进行第二次冲洗，冲洗完毕后，将出料罐连接至装置出料口，关掉高压泵和灭菌装置，等待实验。2232马铃薯葡萄糖琼脂（PDA）培养基的配制A培养基成分马铃薯100G、葡萄糖10G、琼脂89G、水500ML、自然PH。B配置方法（1）配制20马铃薯浸汁取去皮马铃薯100G，切成小块，加水500ML。煮沸20分钟，用纱布过滤，然后补足失水至所需体积。（2）配制时，按每500ML马铃薯浸汁加入10G葡萄糖，加热煮沸后加入89G琼脂，继续加热融2补足失水。（3）分装、加塞、包扎（4）高压蒸汽灭菌115摄氏度灭菌20MIN。
42、2233脉冲强光灭菌（1）开启灭菌装置和高压泵，流速控制在3升/分，闪照次数分别控制在3次/秒、4次/秒、5次/秒，让进料罐中的加了酵母菌的自来水（或黄酒）全部通过灭菌装置后，关闭灭菌装置和高压泵，为一次动态灭菌进程；将加了酵母菌的自来水（或黄酒）在灯管装置内部静止接受一定时间的照射为静态试验。（2）重复以上操作数次，第一次先做静态杀菌，分别取灭菌0，3，6，9分钟后的样液进行细菌计数；（3）灭菌完毕后，将处理液处取出，再用自来水对装置冲洗数次，待出液澄清为止，关闭灭菌装置和高压泵，拔掉电源开关，断开灭菌装置与电压装置的连接，用保鲜膜对出口和进口密封，等待下次实验前的灭菌和清洗2234平板菌落
43、计数（1）用移液枪取1ML原液，沿管壁徐徐注入含有9ML无菌水的试管内，振摇试管混合均匀，制成110的稀释液，做好标记；（2）稀释到102就可以了,每个稀释度做三个培养皿（注意不要染菌）；（3）将凉至40的PDA培养基（不烫手即可）注入培养皿约1315ML，并转动平皿，混合均匀同时将PDA培养基倾入加有1ML稀释液的灭菌平皿内作空白对照；（4）待琼脂凝固后,翻转平板,置371温箱内培养48小时；（5）培养到时间后，计数每个平板上的菌落数。可用肉眼观察，不要遗漏。在记下各平板的菌落总数后，求出同稀释度的各平板平均菌落数，计算出原始样品中每毫升中的菌落数，进行分析报告。3结果与讨论31验证实验结果
44、与分析311自来水的杀菌实验表1闪照频率为3次/S的杀菌结果杀菌时间TMIN0123初始菌量CFU/ML500500500500剩余菌量CFU/ML500135698表2闪照频率为4次/S的杀菌结果杀菌时间TMIN0123初始菌量CFU/ML500500500500剩余菌量CFU/ML500118425表3闪照频率为5次/S的杀菌结果杀菌时间TMIN0123初始菌量CFU/ML500500500500剩余菌量CFU/ML50097353致死率（初始菌量剩余菌量）/初始菌量100由此公式计算出不同闪照频率下脉冲设备的杀菌效果图如下加菌自来水杀菌效果图0020406081120123杀菌时间（MI
45、N）致死率闪照频率3次/S闪照频率4次/S闪照频率5次/S图6加菌自来水杀菌效果图对于自来水的杀菌可以达到我国对饮用天然矿泉水中菌落总数的要求（50CFU/ML,GB8537）,从图表可以得出结论，脉冲强光技术对加菌自来水有相当好的杀菌效果，能够达到商业无菌标准。因为加菌自来水粘度小，透光率高，脉冲光可以完全透过，达到杀菌的目的。从图还可以看出，杀菌频率对杀菌效果影响不大，为了节省能源和减少对仪器的损耗，可用闪照频率最小的值3次/秒。因而可以推断，对于透明液体，脉冲强光杀菌效果应用广泛。脉冲强光作为一种安全的食品杀菌保藏新技术，被认为具有很大发展潜力，在今后随着杀菌设备和技术的完善，脉冲强光杀
46、菌技术可能单独或与其它杀菌保藏技术联用得到推广，可使多种食品延长货架期和保藏期。312黄酒的杀菌实验表4闪照频率为3次/S的杀菌结果杀菌时间TMIN0246初始菌量CFU/ML260260260260剩余菌量CFU/ML260227201173表5闪照频率为4次/S的杀菌结果杀菌时间TMIN0246初始菌量CFU/ML260260260260剩余菌量CFU/ML260210182163表6闪照频率为5次/S的杀菌结果杀菌时间TMIN0246初始菌量CFU/ML260260260260剩余菌量CFU/ML260193169148致死率（初始菌量剩余菌量）/初始菌量100依据致死率公式，对黄酒的杀
47、菌实验结果进行处理得出黄酒在不同闪照频率下的杀菌效果图黄酒杀菌效果图000501015020250303504045050246杀菌时间（MIN）致死率闪照频率3次/S闪照频率4次/S闪照频率5次/S图7黄酒杀菌效果图由上表可知延长杀菌实际、提高闪照频率后，杀菌效果仍不是很明显，这可能是因为黄酒本身有颜色粘度大，对光的反射性强、透光率低，光线无法透过黄酒层，不能对其进行杀菌，这在以后的实验中要注意11，这也体现了脉冲强光杀菌的局限性，关于其局限性的深入分析了解还需要进行进一步的分析了解。32脉冲杀菌设备的分析根据脉冲强光杀菌技术的设计要求，从脉冲强光杀菌原理入手，以电容脉冲发生电路、光学技术等
48、为核心技术，自行研制了脉冲强光杀菌发生装置和检测装置。验证试验表明，本试验研制的脉冲强光杀菌装置，初步实现了杀菌操作，杀菌效果也非常理想。脉冲强光杀菌装置的设计是成功的，基本参数达到设计要求，通过试验证明自制脉冲强光杀菌装置满足杀菌要求，但也存在一些问题该装置控制还不是十分精确；脉冲宽度还不能改变；处理室的制造现在还比较粗糙；对于脉冲强光杀菌装置的自动控制部分工作还需要进一步完善；对于杀菌效果和机理方面，还需要对更多的菌种、酶和食品进行全方位的理论探讨和试验研究。实验还证明此设备存在一定的使用局限性，杀菌装置对参数的控制还不十分精确，输入电压、光照距离等因素不能调节，这些都可以在以后的实验中改
49、进，这还需要进一步的研究探索。4结论1本实验脉冲强光冷杀菌设备设计成功，有相当强的杀菌效果，脉冲强光杀菌作为一种冷杀菌技术，在杀菌处理过程中，热量的产生很少，灯在2900V下，闪照32次后，灯管管壁的温度比室温高出了不到2，处理物的温度基本没有任何变化。脉冲强光杀菌需要的时间很短。本实验处理过程只有6分钟，是一种十分快捷的杀菌方式。2本试验研制的脉冲强光杀菌装置，初步实现了杀菌操作，杀菌效果也非常理想。脉冲强光杀菌装置的设计是成功的，基本参数达到设计要求，通过试验证明自制脉冲强光杀菌装置满足杀菌要求。3脉冲强光杀菌的应用前景。脉冲强光杀菌是一种表面杀菌技术,它在杀菌和对食品进行保鲜的同时能很好地保持食品的营养成分和风味不发生变化,且无有害物质残留12。同时,脉冲强光杀菌技术在处理食品时所需要的费用也不高。由于这些优点,再加上科学技术的发展,脉冲强光杀菌技术将具有广泛的发展前景13。从现有的情况分析脉冲强光对以下行业产生深远的影响水处理脉冲强光技术应用在水处理领域，能有效杀灭水中细菌、病毒等微生物，经脉冲强光处理的饮用水完全达到国家饮用水标准。该技术还可应用在污水处理方面，由于其能效高，弥补了传统紫外线技术的功率小，能耗大的缺点，该技术在污水处理领域有非常大的发展潜力14。空气杀菌脉冲强光技术能有效地对空气中的微生物进行杀灭，空气中的
