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1、中压多谱段紫外线消毒中压多谱段紫外线消毒在啤酒行业中的应用在啤酒行业中的应用英国海诺威中国代表处英国海诺威中国代表处 王王 涛涛1.什么是紫外线及特点2.紫外线技术种类、光谱特征及术语介绍3.紫外线剂量的计算及不同计算方式的区别4.紫外线设备的关键组件5.紫外线在水处理中的应用范围6.紫外线杀菌机理及不同紫外线技术杀菌特点7.紫外线设备选型要点8.啤酒行业使用前瞻1、目、目 录录2.1什么是紫外线（什么是紫外线（1/2）UV电磁波的一种电磁波的一种电磁波的一种电磁波的一种介于介于介于介于X X射线和可见光之间射线和可见光之间射线和可见光之间射线和可见光之间波长范围波长范围5到到400nm之间之
2、间电磁波谱电磁波谱g g g g Rays RaysX X- - - -RaysRaysUltravioletUltravioletVisibleVisibleInfraredInfrared10-1310-1110-910-710-610-310-121010-10105RadioRadioFrequenciesFrequencies波长波长(m) 穿透能力增强穿透能力增强能量增加能量增加 VUVVUVUVCUVCUVBUVBUVAUVA100 nm100 nm200200280280315315400 nm400 nm2.2 不同波长紫外线特征（不同波长紫外线特征（2/2）3.1紫外线如何
3、产生紫外线如何产生l低压紫外灯管低压紫外灯管 气压气压103pa, ,单色紫外光谱输出，单只灯单色紫外光谱输出，单只灯 管功率小于管功率小于100Wl中压紫外灯管中压紫外灯管 气压气压104106pa, ,多谱段连续紫外光谱输出多谱段连续紫外光谱输出 单只灯管功率高达单只灯管功率高达7000Wl汞齐灯管汞齐灯管 基于汞合金，单色紫外光谱输出，单只灯基于汞合金，单色紫外光谱输出，单只灯 管功率可达管功率可达500W3.2 不同紫外科技的光谱特征不同紫外科技的光谱特征3.3 石英材质对紫外线透光率的影响石英材质对紫外线透光率的影响溶解性溶解性溶解性溶解性物质物质物质物质悬浮物悬浮物悬浮物悬浮物10
4、mm10mm20mm20mm30mm30mm40mm40mm50mm50mm90%90%81%81%73%73%65%65%60%60%100%100%100%100%100%100%100%100%100%100%60%60%100%100%100%100%100%100%4 术语解释术语解释UV穿透率穿透率T10（1/3）D10：杀灭90%（即1Log）微生物所需要的紫外线剂量.e.g-Ecoli5.4mJ/cm-2=90%kill10.8mJ/cm-2=99%16.2mJ/cm-2=99.9%etc.4 术语解释术语解释微生物微生物D10值（值（2/3）细菌细菌 BacteriaD10
5、DoseBacillus Subtilis (spores)12Clostridium Tetani4.9Clostridium Botulinum12Dysentery Bacilli2.2 (1)Escherichia Coli 5.4Leptospira SPP (Jaundice)3Legionella Pneumophila2.04Listeria Monocytogenes3.4Pseudomonas Aeruginosa5.5Salmonella Enteritidis7.6Shigella Dysenteriae (Dysentery)4.2Shigella Paradysen
6、teriae1.68Staphylococcus Albus1.84Staphlococcus Haemolyticus (A)6.7Streptococcus Salivarius2Streptococcus Faecalis4.5Tuberculose Bacillus10Vibrio Comma3.1Vibrio Cholerae6.5病毒病毒 VirusesD10 DoseAdenovirus 31.5Bacteriophage (E Coli Virus)3Hepatitus B Virus11Infectious Hepatitus Virus5.8/8Influenza3.4Po
7、liovirus (Poliomyelltis)3.1/6.5酵母菌酵母菌 YeastsD10 DoseBakers3.9Brewers10藻类藻类 AlgaeD10 DoseBlue-Green300-600其他致病菌其他致病菌 Other PathogensNematode Eggs51Paramecium110Protoza60-100霉菌孢子霉菌孢子 Mould SporesD10 DoseAspergillus Niger132Penicillium Chrysogenum30-50Penicillium Roqueforti13Rhizopus Nigricans110Scopul
8、ariopsis Breicaulis (Cheese)50-4 术语解释术语解释UV剂量（剂量（3/3） UV UV 剂量剂量剂量剂量 = UV = UV 强度强度强度强度 X X 停留时间停留时间停留时间停留时间(mJ/cm(mJ/cm2 2 or mWs/cmor mWs/cm2 2 ) ) (mW/cm(mW/cm2 2) )(s)(s)灯管输出功率灯管输出功率灯管输出功率灯管输出功率(W)(W)水质水质水质水质 (T(T1010) )处理量处理量处理量处理量(m(m3 3/h)/h)反应器尺寸反应器尺寸反应器尺寸反应器尺寸5.1 UV剂量剂量计算模式计算模式数学平均计量模式CFD（计
9、算机流体力学软件）平均计量模式CFDRED计算模式RED-ReductionEquivalentDose等效剂量模式生物验证剂量灯管半径灯管半径 19mm腔体半径腔体半径 79mm8897912906918925927944942963965982910010019IntensitymW/cm2RadiusmmT10 65%T1098%透光率透光率5.2 CFD剂量计算（剂量计算（1/4） -紫外线在腔体内分布紫外线在腔体内分布$c$C$L$d$r$B$b$D$R$H$H$la$angle$pcd$pcr5.3 CFD剂量计算（剂量计算（2/4） -水在腔体内分布水在腔体内分布S性腔体性腔体L
10、性腔体性腔体5.3 CFD剂量计算（剂量计算（2/4） -水在不同形状腔体内分布图水在不同形状腔体内分布图5.4 CFD剂量计算（剂量计算（3/4） -平均剂量和平均剂量和RED剂量计算剂量计算5.5 CFD剂量计算（剂量计算（4/4） -平均剂量和平均剂量和RED剂量差异剂量差异5.6 生物验证剂量生物验证剂量1.选定目标微生物2.制定该微生物的不同紫外剂量的杀菌效率曲线.3.设定待测试系统流量.4.测定水的紫外透光率.5.待测系统进口注入目标微生物.6.进出口同时取样并测试微生物数量7.计算该系统在设定流量下的实际杀菌效率8.根据系统实际杀菌效率逆向推算系统的紫外照射剂量BugsIn.Bu
11、gsOut.Log kill = log10* input/output5.7 生物验证剂量实例分析生物验证剂量实例分析MS2对不同UV剂量的反应Theresultsofthecollimatedbeamtestmustfallbetweenthetworedlines.ThesearetheNWRIlimits.Soinourpreviousexamplewehadalogreductionof0.8.Givingadoseof12mJ/生物认证结果Avg.&RED剂量选型效果对比剂量选型效果对比SoldusingnumericalAverageDosemathsandIntensitypr
12、ofilesoftware.DoseTablePrediction.Bioassayresult5MGDT1088%Dose40.35MGD T1088% Dose 11.6Re-designedusingCFD REDmodellingDoseTablePrediction.Bioassayresult5MGDT1088%Dose45.05.07MGD T1088% Dose 6 紫外线设备主要部件紫外线设备主要部件 紫外线紫外线强度监测强度监测石英套管石英套管自动清洗自动清洗系统系统316L不锈不锈钢腔体钢腔体控制系统控制系统6.1 紫外线在线监测紫外线在线监测7 紫外线在水处理中应用紫外
13、线在水处理中应用UV消毒消毒光化学分解光化学分解 TOC 降降 解解 臭臭 氧氧 分分 解解 脱脱 除除 余余 氯氯 氯氯 胺胺 分分 解解 水水 消消 毒毒 糖糖 浆浆 消消 毒毒 灌灌 顶顶 消消 毒毒 空空 气气 消消 毒毒二、消毒典型细菌结构典型细菌结构典型细菌结构典型细菌结构DNADNACellCellmembranemembraneNuclearNuclearmaterialmaterialCapsuleCapsuleCell wallCell wallAdenineAdenineThymineThymineCytosineCytosineGuanineGuanine1、中压、中压
14、/低压紫外消毒机理（低压紫外消毒机理（1/4）紫外线紫外线完整完整DNA破坏后破坏后DNA1、中压、中压/低压紫外消毒机理（低压紫外消毒机理（2/4）低压单色光谱低压单色光谱DNADNAenzymeenzymeproteineproteine仅破坏仅破坏DNA仅仅作用于微生物仅仅作用于微生物DNA结构结构1、中压、中压/低压紫外消毒机理（低压紫外消毒机理（3/4）多谱段紫外线多谱段紫外线多谱段紫外线DNADNAenzymeenzymeproteineproteineOHOHOHOH全面破坏全面破坏全面破坏微生物组织结构全面破坏微生物组织结构1、中压、中压/低压紫外消毒机理（低压紫外消毒机理（4
15、/4）1.PREBindstoDimerisedSite2.LightpromotesEnzymaticaction3.DamagedDNAisrepairedfullyUVA2、 紫外杀菌光复活紫外杀菌光复活/暗修复问题分析（暗修复问题分析（1/2）20022002年加拿大科学家曾经在实验室做过这样一个对比试验，试验在完年加拿大科学家曾经在实验室做过这样一个对比试验，试验在完全相同的设计实验条件下进行，试验结果有效（全相同的设计实验条件下进行，试验结果有效（Zimmar,2002Zimmar,2002）研究表明，中压多谱段杀菌消毒过程中对微生物组织研究表明，中压多谱段杀菌消毒过程中对微生物组
16、织结构的全面破坏能有效克服细菌光复活结构的全面破坏能有效克服细菌光复活2、 紫外杀菌光复活紫外杀菌光复活/暗修复问题分析（暗修复问题分析（2/2）3、 紫外杀菌效率影响因子（紫外杀菌效率影响因子（1/2）紫外线最佳杀菌波长为紫外线最佳杀菌波长为265nm不同波长紫外线的杀菌能力有所不同不同波长紫外线的杀菌能力有所不同不同微生物对不同波长紫外线敏感性不同不同微生物对不同波长紫外线敏感性不同UV(%) UVC Relative output 介质温度 (C)01020304050607080901000510152025303540455055606570758085Medium Pressure
17、Low Pressure 消毒介质温度（消毒介质温度（）3、 紫外杀菌效率影响因子（紫外杀菌效率影响因子（2/2）4、 中压多谱段紫外消毒对比优势中压多谱段紫外消毒对比优势单只灯管功率高，减少灯管和系统数量，降低安装成本和占地单只灯管功率高，减少灯管和系统数量，降低安装成本和占地降低首期投资成本及系统运行维护成本降低首期投资成本及系统运行维护成本杀菌更为有效、彻底，有效克服细菌光复活问题杀菌更为有效、彻底，有效克服细菌光复活问题杀菌效率不受消毒介质温度影响杀菌效率不受消毒介质温度影响5.1 紫外线选型技术要点（紫外线选型技术要点（1/2）1：要了解微生物污染的种类，不同微生物对紫外线敏感性不同
18、，进而选：要了解微生物污染的种类，不同微生物对紫外线敏感性不同，进而选择紫外线照射剂量。择紫外线照射剂量。2：紫外线设备使用过程中应具备完整的监控检测功能，能够监测灯管及：紫外线设备使用过程中应具备完整的监控检测功能，能够监测灯管及石英套管的的老化、污染状况；紫外线灯管的发光效率降低至石英套管的的老化、污染状况；紫外线灯管的发光效率降低至70%时就时就应予以更换。应予以更换。5.1 紫外线选型技术要点（紫外线选型技术要点（2/2）6、 啤酒行业使用前瞻啤酒行业使用前瞻自来水、地表水自来水、地表水 酵母繁殖用水酵母繁殖用水 活性炭出水活性炭出水 RO产水产水 RO 产品水箱顶部罐体空间消毒产品水
19、箱顶部罐体空间消毒 压缩空气消毒（麦汁充氧、酵母扩排）压缩空气消毒（麦汁充氧、酵母扩排） 脱氧水脱氧水 CIP无菌冲洗水无菌冲洗水 击沫排氧水击沫排氧水 无菌洗瓶水无菌洗瓶水建议水处理紫外安装点建议水处理紫外安装点离子交换海诺威海诺威1924年在英国伦敦成立，从事紫外系统研发近百年历史；年在英国伦敦成立，从事紫外系统研发近百年历史；完美整合中压和低压紫外科技，提供最优化紫外解决方案；完美整合中压和低压紫外科技，提供最优化紫外解决方案；全球唯一一个自己生产中压灯管的紫外系统供应商；全球唯一一个自己生产中压灯管的紫外系统供应商；遍布全球一百多个国家服务网络；数十万套系统的稳定运行。遍布全球一百多个国家服务网络；数十万套系统的稳定运行。UV.Pure and S国内食品饮料行业国内食品饮料行业中压多谱段紫外部分尊贵用户中压多谱段紫外部分尊贵用户Thank you! 欢迎讨论欢迎讨论海诺威中国代表处海诺威中国代表处:上海闵行区金都路上海闵行区金都路1165弄弄123号南方都市工业园号南方都市工业园1号楼号楼王王 涛涛E-mail: GMP: 136 6163 5256
