第四章食品辐射保藏.ppt

第四章食品的辐射保藏食品技术食品技术食品技术食品技术原理原理原理原理.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理1 1、概念：辐照保藏技术、概念：辐照保藏技术是利用原子能射线的辐射能量对食是利用原子能射线的辐射能量对食品进行杀菌、杀虫、抑制发芽、延迟后熟等处理，使食品的品进行杀菌、杀虫、抑制发芽、延迟后熟等处理，使食品的保藏期延长的技术。保藏期延长的技术。一、概念及特点一、概念及特点2、食品辐照杀菌的特点及意义、食品辐照杀菌的特点及意义升温极微，可保持原有的新鲜感官特征；升温极微，可保持原有的新鲜感官特征；射线穿透力强射线穿透力强；经安全剂量射线照射的食品无任何残留，射线不与产品结经安全剂量射线照射的食品无任何残留，射线不与产品结合。合。第一节第一节 辐射保藏特点及进展辐射保藏特点及进展.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理节约能源。节约能源。操作适应范围广。操作适应范围广。加工效率高，射线的穿透度高、均匀。加工效率高，射线的穿透度高、均匀。缺点：辐射灭菌效果与微生物种类有关；用辐射方法钝化食缺点：辐射灭菌效果与微生物种类有关；用辐射方法钝化食品中的酶比较困难；敏感性强和经高剂量照射的食品有可能品中的酶比较困难；敏感性强和经高剂量照射的食品有可能产生不愉快的感官变化；对操作人员的安全防护要求相当高。产生不愉快的感官变化；对操作人员的安全防护要求相当高。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理二、食品辐照技术的发展二、食品辐照技术的发展 1、开创阶段（、开创阶段（1895年年1949年）年）l1895年，伦琴发现年，伦琴发现X-射线。射线。l1896年，法国贝可勒尔（年，法国贝可勒尔（H.Becguerel）发现铀的）发现铀的放射性。放射性。l1898年，发现年，发现X-射线对病原菌的致死作用。射线对病原菌的致死作用。l1899年，证实年，证实X-射线对寄生虫有致死作用。射线对寄生虫有致死作用。20世纪世纪50年代以前，主要用于军事目的，加上年代以前，主要用于军事目的，加上人力、财力不足及缺乏大功率的人力、财力不足及缺乏大功率的X-射线机和大的辐射线机和大的辐射源，研究处于初级阶段，不够深入。射源，研究处于初级阶段，不够深入。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理二、食品辐照技术的发展二、食品辐照技术的发展 2、研究和开发阶段（、研究和开发阶段（1950年年1969年）年）l1953年，美国总统艾森豪威尔向联合国提出和平利年，美国总统艾森豪威尔向联合国提出和平利用原子能计划。用原子能计划。l1955年，在日内瓦召开了第一届世界和平利用原子年，在日内瓦召开了第一届世界和平利用原子能大会。能大会。l1957年，成立了国际原子能机构（年，成立了国际原子能机构（IAEA）。）。这阶段，公众对食品辐照持积极态度，主要开这阶段，公众对食品辐照持积极态度，主要开展了辐照杀虫、杀菌、抑制发芽、延长食品货架期展了辐照杀虫、杀菌、抑制发芽、延长食品货架期的条件（辐照剂量、产品成熟度、包装材料、温度、的条件（辐照剂量、产品成熟度、包装材料、温度、气体等）的研究。气体等）的研究。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理二、食品辐照技术的发展二、食品辐照技术的发展 3、辐照食品卫生安全性和技术可行性研究阶段、辐照食品卫生安全性和技术可行性研究阶段（1970年年1988年）年）l20世纪世纪70年代，国际上掀起了反核运动，存在公众偏见、年代，国际上掀起了反核运动，存在公众偏见、媒体信息误导，食品卫生部门严格控制，食品加工、贸易媒体信息误导，食品卫生部门严格控制，食品加工、贸易部门持观望和消极态度。部门持观望和消极态度。l1976年，年，FAO/IAEA/WHO辐照食品联合专家委员会辐照食品联合专家委员会（JECFI）首次阐明食品辐照同热加工和冷藏一样，是一）首次阐明食品辐照同热加工和冷藏一样，是一种物理过程，辐照食品卫生安全性评价应与食品添加剂与种物理过程，辐照食品卫生安全性评价应与食品添加剂与食品污染区别开来。同年，有食品污染区别开来。同年，有25种辐射处理的食品在种辐射处理的食品在18个国家得到无条件批准或暂定批准，允许作为商品供一般个国家得到无条件批准或暂定批准，允许作为商品供一般食用。食用。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理二、食品辐照技术的发展二、食品辐照技术的发展 3、辐照食品卫生安全性和技术可行性研究阶段、辐照食品卫生安全性和技术可行性研究阶段（1970年年1988年）年）l19801980年年1010月月2727日举行的第四届专门委员会会议作出的日举行的第四届专门委员会会议作出的结论是：结论是：“用用10kGy10kGy以下的平均最大剂量照射任何食以下的平均最大剂量照射任何食品，在毒理学、营养学及微生物学上都丝毫不存在问品，在毒理学、营养学及微生物学上都丝毫不存在问题，而且今后无须再对经低于此剂量辐照的各种食品题，而且今后无须再对经低于此剂量辐照的各种食品进行毒性试验。进行毒性试验。”此结论推动了世界各国对辐照食品此结论推动了世界各国对辐照食品研究的热潮。研究的热潮。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理二、食品辐照技术的发展二、食品辐照技术的发展 4、食品辐照法规的协调和商业化阶段、食品辐照法规的协调和商业化阶段（1988年）年）l20032003年，国际食品法典委员会（年，国际食品法典委员会（CACCAC）在罗马召开第）在罗马召开第2626届大会，通过了修订后的辐照食品国际通用标准届大会，通过了修订后的辐照食品国际通用标准，食品辐照加工工艺国际推荐准则。突破了食，食品辐照加工工艺国际推荐准则。突破了食品辐照加工中品辐照加工中10kGy10kGy的最大吸收剂量的限制，允许在的最大吸收剂量的限制，允许在不对食品结构的完整性、功能性和感官品质发生负面不对食品结构的完整性、功能性和感官品质发生负面作用，不影响消费者健康安全的情况下，食品辐照剂作用，不影响消费者健康安全的情况下，食品辐照剂量可高于量可高于10kGy10kGy。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理二、国外食品辐照技术的进展二、国外食品辐照技术的进展.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理美国食品辐照简介美国食品辐照简介l美国是世界上最大的食品和农产品市场，也是世界上对辐照食品研究最深入的国家之一l辐照作为提高食品安全性和作为一种检疫处理方法方面的研究和法规建设，并成功地进行了商业化应用。l在食品辐照标准制定方面，美国政府早在1963年就批准了小麦及其制品的辐照，而后又批准了香辛料、猪肉防旋毛虫、粮食杀虫和新鲜水果蔬菜延长货架期的辐照处理，影响较大的是1997年批准的红肉制品的辐照处理。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理美国主要批准食品辐照的历程如下：l1963年，FDA批准了小麦和小麦粉的辐照以用于病虫的控制，由于当时美国没有使用辐照，每年400，000吨小麦在乌克兰进行辐照。l1964年，首次在美国本土使用辐照技术。FDA批准了白马铃薯的辐照以延长其货架期。l20世纪70年代，美国宇航局NASA采用辐照方式对宇航员在太空使用的肉进行灭菌。至现在，美国宇航局仍然在使用辐照。l1997年，FDA批准红肉的辐照。l2000年，美国农业部USDA的食品安全监督机构FSIS批准了牛肉的辐照。FDA批准了新鲜鸡蛋和易发芽种子的辐照。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理l2002年，美国农业部USDA就已经接受采用辐照方式对进口水果、蔬菜进行检疫处理。l2005年，FDA批准了软体贝壳类的辐照以用于控制新鲜的或者冰冻软体贝壳类中的病原体（如弧菌类和其他食源性病原体）。l2007年，美国农业部USDA批准了进口泰国、印度、巴基斯坦等国采用辐照方式检疫后的热带水果进入美国市场。l2008年，FDA批准了对新鲜卷心莴苣和菠菜进行辐照以控制食源性致病菌如大肠杆菌和沙门氏菌。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理美国批准的食品辐照的清单产品目的允许剂量（KGy）批准日期小麦及面粉杀虫0.2-0.51963.8.21白马铃薯延长货架寿命0.05-0.11964.6.30白马铃薯延长货架寿命0.05-0.151965.11.1香料和调味用干菜（38种）干的或脱水灭菌，杀虫301983.7.5酶制剂（包括固定化酶制剂）控制昆虫和微生物101985.6.10白条猪或新鲜的未经热杀菌的分割肉扇控制旋毛虫0.3-1.01985.7.22新鲜水果推迟成熟11986.4.18食品杀虫11986.4.18干的或脱水酶制剂灭菌101986.4.18干的或脱水的芳香植物灭菌301986.4.18家禽灭菌31990.5.11.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理新鲜食品抑制生长和成熟1食品节肢动物消毒1干的或脱水香料/调味品微生物消毒30新鲜或冷冻未加工家禽制品控制病菌441970s冷藏未加工肉制品控制病菌4.51997冷冻未加工肉制品控制病菌71997新鲜鸡蛋控制沙门氏菌3.02000育种控制微生物致病体8.02000新鲜或冷冻软体贝壳类控制弧菌类和其他食源性病原体5.52005新鲜卷心莴苣和菠菜控制食源性病原体，延长货架期4.02008.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理英国和欧盟食品辐照的发展现状英国和欧盟食品辐照的发展现状l欧盟议会决定2000年9月20日起允许出售和使用辐照草药，调味品和脱水蔬菜最大剂量为10kGy。l此前，欧盟中比利时，丹麦，芬兰，法国，意大利，荷兰,西班牙已经立法允许专项辐照食品上市，l此后，欧盟其他成员国奥地利，德国，希腊，卢森堡，葡萄牙，爱尔兰和瑞典也已经允许辐照食品上市。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理l根据英国（英格兰）2009年7月实施的新的食品辐照条例来看，批准的食品辐照包括水果、蔬菜、谷物、球茎和块茎类食物、干草药、香料和调味品、鱼和贝类以及家禽肉等7类。l总体而言，欧盟对辐照食品持相当严格和谨慎的态度，尤其是对用于食品辐照的装置具有非常严格的审批程序，下表是经欧盟批准的用于食品辐照的装置情况。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理l欧盟欧盟共有10个国家个国家的21座辐照装置座辐照装置获得欧盟的食品辐照的批准；l欧盟之外欧盟之外共有4个国家个国家的7座辐照装置座辐照装置获得了欧盟的食品辐照的批准；l中国也已经有几家单位向欧盟提出了申请，但目前尚未获得批准。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理经欧盟批准的食品辐照装置清单国家名称法国德国西斑牙荷兰比利时、捷克、匈牙利、意大利、波兰、英国装置数量7421国家名称南非南非泰国泰国瑞士、土耳其装置数量321欧盟成员国非欧盟成员国.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理日本食品辐照的发展现状日本食品辐照的发展现状l日本北海道的土豆辐照设施是世界上较早的商业化运行的辐照设施，其在1974年就开始运营主要应用于土豆的抑制发芽；l2007年日本政府拨出资金列入专题，对国际辐照食品进行专项调查，以推动日本国内辐照食品的发展。l调味品的辐照正在审批阶段。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理澳洲食品辐照的发展现状澳洲食品辐照的发展现状l近年，澳大利亚和新西兰取消了1989年以来对食品辐照的禁令。l1999年下半年澳大利亚新西兰食品标准委员会(ANZFSC)核准了澳新食品主管局(ANZFA)标准AI7食品辐照。l该标准规定，对食品、食品配料或成分进行辐照或再次辐照要得到根据逐项审核原则作出的许可，并对有关的辐照剂量、包装材料及认可的场所和设施实施严格的条件限制。该标准要求辐照食品进行标识。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理其他国家l南非：批准了绝大多数食品的辐照处理；主要辐照产品：调味品、蜂蜜等。辐照食品总量很大；l以色列：辐照食品的发展速度较快。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理水果辐照检疫的发展现状水果辐照检疫的发展现状l辐照作为检疫的一种方法已经在全世界范围内进行了大量的科学研究积累，实验结果表明采用低剂量的射线、电子束或者X射线对水果害虫进行辐照处理，能引致害虫的不育或者延缓死亡，同时辐照检疫方法具有杀虫时间短，杀虫彻底，处理不需拆包、不受温度影响、对寄主安全，没有残留和环境污染问题。l联合国粮农组织（FAO）发布的国际植物检疫措施标准（ISPN）第18号出版物（2003）植物检疫措施的准则辐照处理，又为各国采用辐照作为检疫方法提供了共同的准则，截至2008年底，全世界范围内已经有多个国家批准了多种水果的辐照检疫.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理辐照检疫处理水果及国家清单出口国家或地区水果种类进口国家最低剂量（Gy）澳大利亚芒果、木瓜新西兰150或250美国夏威夷荔枝、香蕉、面包果、杨桃、柑橘、火龙果、菠萝蜜、荔枝、龙眼、芒果、莽吉柿、甜瓜、番石榴、菠萝、人心果等美国本土150或400印度芒果美国400印度芒果澳大利亚400墨西哥番石榴美国400泰国荔枝、龙眼、芒果、莽吉柿、菠萝和红毛丹美国400越南火龙果美国400.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理泰国-美国l在泰国，有两家美国农业部认可的辐照装置：一家为政府拥有的泰国辐照中心，另一家为Isotron的伽马辐照装置，这两座辐照装置都靠近泰国曼谷l2008年，泰国有大约1700吨吨的水果辐照后出口到美国，大部分是龙眼（占总数2/3）和山竹，少量为红毛丹果和芒果。l估计，2009年出口总量基本不变。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理印度-美国l2007年，在芒果销售的三四个月中，大约有170吨的芒果辐照后出口到美国；l2008年，出口量为275吨；l2009年，预计为300吨。l印度生产的芒果占世界总产量的一半，但由于基础设施不完善和检疫的限制，其出口量还不足世界芒果交易的1%。l预计未来芒果辐照的数量将继续扩大。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理越南-美国l美国允许从越南中部省份BinhThuan进口辐照后的火龙果火龙果；l主要有两家单位：越南VINAGAMMA的钴源辐照装置和SonSon的电子加速器装置用于水果辐照；l从2008年10月开始，每周大约运输7吨.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理澳大利亚-新西兰l芒果、番木瓜果和荔枝已经获批进行辐照处理；l2008年辐照水果总量为800m3；l2009年的处理量为660m3，辐照总量减少是由于运输受阻的原因。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理我国第一所核应用技术研究所于我国第一所核应用技术研究所于1962年在成都建成，开始了年在成都建成，开始了食品辐射研究工作。食品辐射研究工作。7070年代的研究工作取得了一定的成效。年代的研究工作取得了一定的成效。8080年代国家卫生部批准部分（马铃薯、洋葱、大蒜、花生、年代国家卫生部批准部分（马铃薯、洋葱、大蒜、花生、蘑菇、香肠）辐照食品允许消费。一些省市建立了一起容量较蘑菇、香肠）辐照食品允许消费。一些省市建立了一起容量较大的辐射应用试验基地，如北京、上海、天津、湖南、四川、大的辐射应用试验基地，如北京、上海、天津、湖南、四川、广东等地。广东等地。9090年代至今，我国已有近年代至今，我国已有近2020项农产品辐照标准获得批准。项农产品辐照标准获得批准。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理第二节第二节 辐照的基本原理辐照的基本原理辐射指辐射指能量传递能量传递能量传递能量传递的一种方式，的一种方式，在电磁波谱中，根据能量相在电磁波谱中，根据能量相应的大小，可使电磁波分成应的大小，可使电磁波分成无线电波、微波、红外、可见光、无线电波、微波、红外、可见光、紫外线，紫外线，和和射线射线。频率频率 =C105Hz 1010 1015 1018 1020 低频辐射区低频辐射区 10 10 101515HzHz微波微波 红外红外 紫外紫外 X X射线和射线和射线射线.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理一、放射性同位素与辐射一、放射性同位素与辐射1 1、放射性同位素、放射性同位素同位素：质子数相同，中同位素：质子数相同，中子数不同的一类原子总称；子数不同的一类原子总称；放射性同位素：当原子序放射性同位素：当原子序数在数在8484以上的同位素，原子以上的同位素，原子核是不稳定的，能以一定的核是不稳定的，能以一定的速率放出射线，由这种原子速率放出射线，由这种原子组成的元素。组成的元素。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理2 2、放射性衰变、放射性衰变放射性同位素的原子核很不稳定，会不间断地、自发地放射性同位素的原子核很不稳定，会不间断地、自发地放射出射线，直至变成另一种稳定同位素，从不稳定的元放射出射线，直至变成另一种稳定同位素，从不稳定的元素变成稳定同位素，原子核的转变过程称为素变成稳定同位素，原子核的转变过程称为放射性衰变放射性衰变。这就是所谓这就是所谓“核衰变核衰变”。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理半衰期：放射性强度因衰变降低到原来一半所需半衰期：放射性强度因衰变降低到原来一半所需的时间，或原子数衰变至一半时所需的时间。的时间，或原子数衰变至一半时所需的时间。3 3、半衰期、半衰期.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理-射线、射线、-射线、射线、X-X-射线、射线、-射线射线4、放射线的种类及其特征、放射线的种类及其特征（1 1）放射线的种类）放射线的种类（2 2）特征）特征-射线：射线：相对质量较大，电离能力很强，穿透能力很小；相对质量较大，电离能力很强，穿透能力很小；-射线：射线：为氢核质量的几千分之一，带电量为为氢核质量的几千分之一，带电量为-射线的射线的一半，电离能力比一半，电离能力比-射线小，穿透能力比射线小，穿透能力比-射线大；射线大；-射线：射线：电离能力比电离能力比、小，但穿透能力比小，但穿透能力比、大；大；X-X-射线：射线：电离能力小，穿透力很高电离能力小，穿透力很高 .食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理二、辐照量单位与吸收剂量二、辐照量单位与吸收剂量1 1、能量单位能量单位 电子伏特电子伏特ev表示辐射能量，单位普通用表示辐射能量，单位普通用eV，即相当于，即相当于个电子在真空中通过电位差为伏特的电场被加速所获得的个电子在真空中通过电位差为伏特的电场被加速所获得的动能。动能。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理2 2、放射性强度（放射性活度）放射性强度（放射性活度）指单位时间内发生核衰变的次数指单位时间内发生核衰变的次数。放射性同位素原子数目。放射性同位素原子数目的减少服从指数规律。随着时间的增加，放射性原子的数目的减少服从指数规律。随着时间的增加，放射性原子的数目按几何级数减少，放射性同位素不断地衰变，按几何级数减少，放射性同位素不断地衰变，它是衡量放射它是衡量放射它是衡量放射它是衡量放射性强弱程度的一个物理量性强弱程度的一个物理量性强弱程度的一个物理量性强弱程度的一个物理量。u居里（以前曾用），居里（以前曾用），1Ci=3.7*1010次衰变秒，即每秒中有次衰变秒，即每秒中有3.7*1010次原子核衰变。次原子核衰变。u现法定单位用贝可现法定单位用贝可Bq，即每秒中有一个原子核衰变为，即每秒中有一个原子核衰变为1贝可。贝可。即即1Bq=1s1，因此，因此，1Ci=3.71010Bq.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理3 3、辐射剂量辐射剂量用来度量用来度量射线或射线或射线在空气中电离能力的物理量。射线在空气中电离能力的物理量。以前曾用伦琴（以前曾用伦琴（R），国际单位为（），国际单位为（c/kg，SI，库仑，库仑/千克）。千克）。4 4、吸收剂量、吸收剂量被辐照物质所吸收的射线能量称为吸收剂量被辐照物质所吸收的射线能量称为吸收剂量(D)(D)。以前曾用拉。以前曾用拉德（德（RadRad），国际单位为戈瑞（），国际单位为戈瑞（GyGy）1 Gy=1J/kg=100Rad.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理5 5、辐射剂量与吸收剂量的关系辐射剂量与吸收剂量的关系在辐照场仪器测定的是辐射剂量，而食品保藏主要用吸在辐照场仪器测定的是辐射剂量，而食品保藏主要用吸收剂量来衡量。收剂量来衡量。吸收剂量辐射剂量吸收剂量辐射剂量 转换系数转换系数 空气转换系数空气转换系数0.83;0.83;食品的转换系数食品的转换系数0.920.920.97 0.97 由于不同食品具有不同的辐射吸收性质，故必须规定被由于不同食品具有不同的辐射吸收性质，故必须规定被辐照食品的吸收剂量，才能达到需要的要求。辐照食品的吸收剂量，才能达到需要的要求。辐照剂量辐照剂量根据达到加工目的最适宜的剂量范围以及食品根据达到加工目的最适宜的剂量范围以及食品所能耐受的最大剂量确定。所能耐受的最大剂量确定。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理三、辐射源与食品辐照装置三、辐射源与食品辐照装置1 1、人工放射性同位素、人工放射性同位素6060CoCo制备方法：将自然界中存在的稳定同位素制备方法：将自然界中存在的稳定同位素59Co金属制成棒形、金属制成棒形、长方形、薄片形、颗粒形、圆筒形或所需要的形状，置于反应长方形、薄片形、颗粒形、圆筒形或所需要的形状，置于反应堆活性区，经中子一定时间照射，少量堆活性区，经中子一定时间照射，少量59Co原子吸收一个中子原子吸收一个中子后即生成后即生成60Co辐射源。辐射源。6060CoCo经经-衰变后放出一个衰变后放出一个粒子和两个能量不同的粒子和两个能量不同的-光子光子（1.17Mev1.17Mev和和1.33Mev1.33Mev），最后变为），最后变为6060Ni(Ni(镍镍)。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理60Co辐射源的人工制备方法l将自然界存在的稳定同位素59Co金属根据使用需要制成不同形状（如棒形、长方形、薄片形、颗粒形、圆筒形），l置于反应堆活性区，经一定时间的中子照射，少量59Co原子吸收一个光子后即生成60Co辐射源，其核反应是：.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理 国际上的钴国际上的钴-60辐照装置绝大部分都辐照装置绝大部分都是由加拿大的是由加拿大的MDS Nordion提供，我国三提供，我国三强核力公司自主研发设计的强核力公司自主研发设计的SQ（H）型工）型工业钴源辐照装置已经于业钴源辐照装置已经于2006年在艾索创泰年在艾索创泰国公司投产，该装置除了用于医疗器械的国公司投产，该装置除了用于医疗器械的灭菌，还用于宠物饲料、冰冻鱼以及水果灭菌，还用于宠物饲料、冰冻鱼以及水果的辐照，并获得了美国农业部（的辐照，并获得了美国农业部（USDA）颁发的辐照许可。颁发的辐照许可。辐照装置辐照装置.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理辐照装置辐照装置l最近北京三强核力辐射工程技术有限公司已经完成了SQ（G）型工业辐照装置的开发并即已经安装在杭州；l该装置采用辊道和链条输送机，承重能力大大提升；l特别适合食品辐照。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理 137137CsCs137137CsCs辐射源主要是由核燃料的渣滓中抽提制得的。辐射源主要是由核燃料的渣滓中抽提制得的。137137CsCs经经-衰变后放出衰变后放出-光子最后变为光子最后变为137137BaBa（钡），所产（钡），所产生的生的-射线的能量为射线的能量为0.66Mev0.66Mev，比，比6060CoCo来得弱，所以放射性来得弱，所以放射性强度比强度比6060CoCo弱，要想达到和弱，要想达到和6060CoCo一样的辐射强度，要衰变次一样的辐射强度，要衰变次数就要多几次。数就要多几次。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理2 2、电子加速器、电子加速器电子加速器是利用电磁场的作电子加速器是利用电磁场的作用，使电子获得较高的能量，即用，使电子获得较高的能量，即将电能转变成辐射能，产生高能将电能转变成辐射能，产生高能电子束或电子束或X X射线的装置。射线的装置。u电子射线：电子射线：利用加速器产生的利用加速器产生的电子流与放射性同位素中的电子流与放射性同位素中的射射线具有相同的性质，故称为人工线具有相同的性质，故称为人工射线源。射线源。电子加速器产生的电子束穿电子加速器产生的电子束穿透性差，一般只用于食品表层的透性差，一般只用于食品表层的辐照。辐照。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理加速器辐照装置加速器辐照装置 最近几年由于最近几年由于钴钴-60源源市场紧缺，市场紧缺，辐辐照装置的照装置的环境问题环境问题，再加上，再加上工业加速器工业加速器本本身在能量、束流、功率及安全方面身在能量、束流、功率及安全方面技术技术有有重大重大突破突破，特别是，特别是束下装置的完善束下装置的完善，加速，加速器的辐照应用具有大发展趋势，特别是它器的辐照应用具有大发展趋势，特别是它在辐照消毒，辐照食品方面也能发挥在辐照消毒，辐照食品方面也能发挥能量能量高，功率大，处理量大高，功率大，处理量大的特点，下面简介的特点，下面简介几种近年来新发展起来的加速器。几种近年来新发展起来的加速器。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理l用于食品辐照处理的加速器l主要有1.静电加速器（范德格拉夫电子加速器）、2.高频高压加速器（地那米加速器）、3.绝缘磁芯变压器、4.微波电子直线加速器、5.高压倍加器、6.脉冲电子加速器等。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理（1）IBA公司的公司的RHODOTRON加速器加速器 该该加加速速器器1996年年研研制制成成功功，到到目目前前为为止止已已在在美美国国、日日本本、法法国国、瑞瑞典典、西西斑斑牙牙、丹丹麦麦、奥奥地地利利等等国国家家有有30多多台台生生产产线线已已经经或或即即将将投投入入运运行行，主主要要用用于于食食品品辐辐照照和和辐辐照照消消毒毒。目目前前已已有有一一台台TT-200的的IBA加速器在中国上海地区投入运行加速器在中国上海地区投入运行（2）IBA公司的公司的Betaline可移动自屏蔽式生产线可移动自屏蔽式生产线 该该生生产产线线可可用用于于小小包包装装食食品品，羊羊肉肉片片，牛牛排排等等食食品品加加工工，可可移移动动，可可在在普普通通厂厂房房内内作作为为生生产产线在线消毒装置。线在线消毒装置。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理（3）俄俄罗罗斯斯科科学学院院新新西西伯伯利利亚亚分分院院核核物物理理研究所研究所 双双扫扫描描头头，可可转转为为X射射线线，转转换换效效率率超超过过8-10，既既可可用用于于辐辐照照食食品品，也也可可用用于于辐辐照照消消毒毒，已已有有两两台台于于2001年年在在美美国国投投入运行。入运行。（4）日新公司和三菱重工公司）日新公司和三菱重工公司 以上装置已在日本用于辐照食品和辐照以上装置已在日本用于辐照食品和辐照消毒并投入运行。消毒并投入运行。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理X射线：射线：用高能电子来轰击重用高能电子来轰击重金属靶，其能量的一小部分转金属靶，其能量的一小部分转变为短波长的电磁射线，即产变为短波长的电磁射线，即产生生X-射线。射线。而而紫外线，紫外线，尤其是尤其是波长在波长在200280nm范围内的，范围内的，可以用来使食品表面的微生物可以用来使食品表面的微生物钝化。钝化。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品辐照装置的发展趋势食品辐照装置的发展趋势l钴钴-60辐照装置辐照装置由于辐照工艺和各种条件越来越成熟，在未来一段时间内仍然是食品辐照的主要技术装备。在未来一段时间内仍然是食品辐照的主要技术装备。但是用于食品辐照的钴-60辐照装置将向专业化、大型专业化、大型化、标准化、高度自动化化、标准化、高度自动化方向发展。l专业化：专业化：由现在的大多数为多功能辐照装置向食品专用辐照装置发展；l大型化：大型化：单座设计装源能力和实际装源能力将继续扩大；l标准化标准化：形成更多更好的标准化系列产品，如诺迪安公司的JS系列以及三强核力的SQ系列；l高度自动化高度自动化：随着人力成本的提高，自动装卸料以及连接立体库的自动化程度将继续提高。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理加速器及X射线装置l由于技术上、经济上以及历史的因素，现在钴-60辐照装置仍然是食品辐照的主要装备，但最近几年由于钴钴-60源市场紧缺源市场紧缺、成本增加以及运输问题成本增加以及运输问题，钴-60辐照装置的潜在环境问题。潜在环境问题。l工业加速器本身在能量、束流、功率及安全方面技术有重大突破，特别是束下装置的完善，加速器的辐照应用具有大发展趋势，特别是它在辐照食品方面也能发挥能量高，功率大，处理量大的特点l美国国会美国国会批准的一个报告放射源的使用与替代放射源的使用与替代也建议逐步采用加速器替代放射源的应用。l加速器逐步取代钴加速器逐步取代钴-60辐照装置将是一个发展趋势。辐照装置将是一个发展趋势。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理 3、防护设备、防护设备辐射对人体的危害途径：外照射和内照射；辐射对人体的危害途径：外照射和内照射；电离辐射对人体的作用效应：物理、化学和生物；电离辐射对人体的作用效应：物理、化学和生物；防止措施：屏蔽辐射源和射线，屏蔽材料有铅、混凝土、防止措施：屏蔽辐射源和射线，屏蔽材料有铅、混凝土、铁和水。铁和水。：.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理l辐射源的防护措施l为了防止射线伤害辐射源附近的工作人员和其他生物，必须对辐射源和射线进行严格的屏蔽，如图7-2的各种安全结构。l铅的密度大（11.34g/cm3），屏蔽性能好，铅容器可以用来贮存辐射源。l钢材在加工较大的容器和设备中常需用作结构骨架。l铁用于制作防护门、铁钩和盖板等。l水屏蔽的优点是具有可见性和可入性，常用深水井贮存辐射源（如60Co、137Cs等）。l混凝土墙，既是建筑结构又是屏蔽物，混凝土中含有水可以较好地屏蔽中子。l各种屏蔽材料的厚度必须大于射线所能穿透的厚度，屏蔽材料在施工过程中要防止产生空洞及缝隙过大等问题，防止射线泄漏。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理l电离辐射对人体的作用n有物理、化学和生物三种效应有物理、化学和生物三种效应n短期受大剂量辐射会产生急性放射病短期受大剂量辐射会产生急性放射病n长期受小剂量辐射会产生慢性病长期受小剂量辐射会产生慢性病n人体对辐射有一定适应能力和抵御能力，规定的人体对辐射有一定适应能力和抵御能力，规定的允许值：允许值：510-2Sv（=J/kg）/（年全身）（年全身）（0.00lSv周）。周）。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理l辐射装置对人体的危害途径n辐射对人体危害的两种途径辐射对人体危害的两种途径u外照射，即辐射源在人体外部照射外照射，即辐射源在人体外部照射u内照射，放射性物质通过呼吸道、食道、皮肤或伤口内照射，放射性物质通过呼吸道、食道、皮肤或伤口侵入人体，射线在人体内照射。侵入人体，射线在人体内照射。n食品辐照一般使用的是严格密封在不锈钢中的食品辐照一般使用的是严格密封在不锈钢中的60Co辐射源辐射源和电子加速器，辐照对人体的危害主要是外辐射造成的。和电子加速器，辐照对人体的危害主要是外辐射造成的。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理（三）输送与安全系统l工业用食品辐照装置是以辐射源为核心，并配有严格的安全防护设施和自动输送、排风系统。l食品辐照采用的设备应有权威管理部门审批，符合安全、卫生、有效的要求，符合国际操作规范（CAC/RCP19一106rev.l一1983）。l所有的运转设备、自动控制、报警与安全系统必须组合得极其严密联动系统。只有在完成这些安全操作手续，确保辐照室不再有任何射线时，工作人员才能进人辐照室。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理 一、食品辐照的化学效应一、食品辐照的化学效应是指被辐照物质中的分子所发生的化学变化。是指被辐照物质中的分子所发生的化学变化。由电离辐射使食品产生多种离子、粒子及质子的基本过由电离辐射使食品产生多种离子、粒子及质子的基本过程有：程有：初级辐射初级辐射即物质接受辐射能后，形成离子、激发态分即物质接受辐射能后，形成离子、激发态分子或分子碎片子或分子碎片-与辐射程度有关。与辐射程度有关。次级辐射次级辐射初级辐射的产物相互作用生成与原物质不同初级辐射的产物相互作用生成与原物质不同的化合物的化合物-与温度等其他条件有关。与温度等其他条件有关。第三节第三节 食品的辐照及辐照保藏原理食品的辐照及辐照保藏原理.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理1 1、水的辐射效应、水的辐射效应水分子对辐射很敏感，当它接受了射线的能量后，水分子水分子对辐射很敏感，当它接受了射线的能量后，水分子首先被激活，然后由激活了的水分子和食品中的其他成分发首先被激活，然后由激活了的水分子和食品中的其他成分发生反应。生反应。水接受辐射后的最后产物是水接受辐射后的最后产物是氢和过氧化氢氢和过氧化氢，形成的机制很，形成的机制很复杂。现已知的中间产物主要有三种：复杂。现已知的中间产物主要有三种：水合电子（水合电子（eaqeaq），），氢氧基（氢氧基（OHOH），氢基（），氢基（HH）。）。这些中间产物很重要，因为它们可以和其他有机体的分这些中间产物很重要，因为它们可以和其他有机体的分子接触而进行反应，特别是在子接触而进行反应，特别是在稀溶液中或含水的食品稀溶液中或含水的食品中，大中，大多由于水的辐射而产生了间接效应进行了氧化反应。多由于水的辐射而产生了间接效应进行了氧化反应。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理l水的辐射化学l水受辐射后可产生的总效应：.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理 2 2、氨基酸与蛋白质、氨基酸与蛋白质氨基酸经辐射后，会引起氨基酸脱氨等。氨基酸经辐射后，会引起氨基酸脱氨等。射线照射到食品蛋白质分子，很容易使它的二硫键、氢键、射线照射到食品蛋白质分子，很容易使它的二硫键、氢键、盐键、醚键断裂，破坏蛋白质分子的三级、二级结构，改变盐键、醚键断裂，破坏蛋白质分子的三级、二级结构，改变物理性质，导致蛋白质分子变性，发生凝聚、粘度下降和溶物理性质，导致蛋白质分子变性，发生凝聚、粘度下降和溶解度降低。解度降低。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理3 3、糖类、糖类一般来说相当稳定，只有大剂量照射下才引起氧化和分解。一般来说相当稳定，只有大剂量照射下才引起氧化和分解。在食品辐射保藏的剂量下，所引起的物质性质变化极小。在食品辐射保藏的剂量下，所引起的物质性质变化极小。4 4、脂类、脂类一般来说，饱和脂肪是稳定的，不饱和脂肪容易发生氧化。一般来说，饱和脂肪是稳定的，不饱和脂肪容易发生氧化。辐射脂类的主要作用是在脂肪酸长链中辐射脂类的主要作用是在脂肪酸长链中-C-C-键外断裂。键外断裂。辐照可促使脂类的自动氧化，有氧存在，其促进作用更明辐照可促使脂类的自动氧化，有氧存在，其促进作用更明显，从而促进游离基的生成，使氢过氧化物和抗氧化物质分显，从而促进游离基的生成，使氢过氧化物和抗氧化物质分解反应加快，生成醛、醛酯、含氧酸、乙醇、酮等十多种分解反应加快，生成醛、醛酯、含氧酸、乙醇、酮等十多种分解产物。解产物。.食品技术原理食品技术原理食品技术原理食品技术原理.