レーザー灭菌

メカニズムのレーザー灭菌はレーザーと物质の相互作用に基づいています。 レーザーは杀菌および消毒に使用することができます。 用量と波長が異なると、さまざまな細菌、ウイルス、さまざまな寄生虫を殺す可能性があります。 250との间の任意の単色光800 nm殺菌能力があり、256nmの光は最も吸収されやすく、600nmの光の30,000倍です。 レーザー滅菌は、その熱効果またはその他の非熱効果を使用できます。 さらに、レーザーの消毒および杀菌の効率は高く、速度は速く、効果はよいです。 しかし、レーザービームが非常に薄いため、照射面積が小さく、レーザー装置が高価であり、使用や保守が面倒であり、生産の実践で食品を殺菌するためにレーザーを直接使用することはまれです。

レーザーの殺菌効果に影響を与える要因

単一レーザーを滅菌に使用する場合、レーザーの滅菌効果に影響を与える主な要因は次のとおりです。レーザーの動作モード。 前述のレーザーの働くモードは主に含んでいます: 連続出力; パルス出力; 巨大なパルス出力。一般に、連続出力レーザーパワーは比較的大きく、安定しており、効率的であり、一般に滅菌レーザーのマルチパルス出力として使用されます。 パティオ-时间的パラメータ。 時空パラメータは、連続レーザーのレーザー照射時間を指します。 照射時間が長いほど、つまり、照射された物体に対するレーザーの作用時間が長くなり、レーザーのさまざまな生物学的効果の持続時間が長く、照射された物体によって得られるレーザーエネルギーが大きくなります。 レーザーエネルギーパラメータ。 レーザーエネルギーパラメータは、CWレーザーのレーザーパワーPとパルスレーザーのパルスエネルギーWmを指します。 光学パラメータ。 レーザーには3つの主要な光学パラメータがあります。レーザー波長 λ。共振キャビティの出力端での発散角 θ とビーム直径d。 灭菌する材料の特性。 滅菌される材料の吸収バンド、pH、色、透明性、およびそれに含まれる不純物の種類、特性、および粒子サイズも、レーザーの滅菌効果に大きく影響します。

レーザー灭菌の応用

现在、食品灭菌におけるレーザーの直接使用は、国内外ではめったに使用されません。 これは主に、レーザー滅菌の単一使用に大きな欠陥があるためです。つまり、レーザーから放出されるレーザービームは大きな放射線領域を持つことができません。大きい放射区域および減少した力密度が殺菌の効果に影響を与えるので。 パワー密度を向上させるためには、レーザパワーを増加させる必要がある。 これは、コストの増加をもたらす。 もちろん、いくつかの特別な措置を取ることができます。 例えば、特殊な光ファイバーは集中されたレーザービームを特定の領域に分散させることができますが、結局それは限られています。したがって、レーザーを超音波付きレーザー、パルス放電付きレーザーなど、他の技術と組み合わせることが約束されており、工業用食品滅菌におけるレーザーの応用に幅広い展望が開かれます。

1) 超音波レーザー組み合わせ殺菌。

私たち全員が知っているように、液体では、超音波強度が特定のキャビテーション閾値を超えると、キャビテーション効果が発生します。 この時点で、閉じて壊れた泡は衝撃波を生成し、そのピーク値は108N/m ² に達します。 このような高い爆発圧は液体中のいくつかのバクテリアを殺しますが、雑多なバクテリアの中の一種の頑固なバクテリアにとって、それはしばしばキャビテーションの微小閾値の分散によるものです、攻撃からの脱出をもたらします。 しかし、超音波とレーザーを一緒に使用する場合、超音波は機械波であり、振動の伝播は縦波であり、レーザーは電波であり、波のプロセスは横波である。 音と光の組み合わせの適用、つまり縦波と横波の重ね合わせは、2種類のエネルギーの重ね合わせを形成する新しい音と光の特性を生み出します。より高いエネルギーをもたらす。 灭菌効果はより明白です。 レーザーと超音波の投与量が十分に制御されている限り、理想的な滅菌効果を達成することができます。 コンビ音響光学滅菌はまた、無菌包装技術の新しい方法を開きます。

2) パルス放電-レーザー組み合わせ滅菌。

レーザーは一種の横波であり、パルス放電は縦波を生成します。 レーザーとパルス放電の組み合わせは、横波と縦波の重ね合わせを生み出し、新しい光電特性をもたらします。強い指向性と薄いビームを持つ元のレーザーが電気パルス放電の縦波フィールドを通過するとき、それは反射を強化するパルス放電の縦波によって干渉され、 レーザー光の散乱と屈折は、レーザー光の強い発散を引き起こし、レーザー作用の範囲を大幅に拡大し、コンテナ全体を作ります。