家用消毒柜光波消毒技術(shù)的研究與應(yīng)用

王濤　馬少云　姜艷青　韓震

青島海爾洗碗機(jī)有限公司　山東青島　266000

1　家用消毒柜消毒方式

1.1　消毒柜的概念

消毒柜產(chǎn)品經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，相應(yīng)的技術(shù)越來(lái)越成熟，已被越來(lái)越多的家庭所接受，隨著整體廚房時(shí)代的來(lái)臨，消毒柜也隨新房裝修，成為整體廚房的一個(gè)重要單元。國(guó)標(biāo)對(duì)消毒柜有嚴(yán)格的定義：消毒柜就是有適當(dāng)?shù)娜莘e和裝備，用物理、化學(xué)或兩者結(jié)合的原理來(lái)消毒的器具。而且，消毒柜的抽屜比普通碗柜密封性強(qiáng)，可以有效避免蟲(chóng)蟻的打擾，也隔絕了消毒之后的二次污染，因此，家用食具消毒柜逐漸步入現(xiàn)代家庭。

1.2　消毒柜的種類(lèi)

市場(chǎng)上銷(xiāo)售的消毒柜品種多樣。

按消毒方式分，有單一方式和組合方式消毒兩種。單一方式消毒柜通常采用紅外線、臭氧、紫外線等單一功能進(jìn)行消毒；組合方式消毒柜多采用光波巴氏、紅外線+臭氧、臭氧+紫外線等不同組合方式來(lái)消毒。

按消毒室容積大小分，目前市場(chǎng)上主要有30升、50升、80升、100升、150升、250升、350升等系列。

按安裝方式分，有立式、臥式、壁掛式、嵌入式、落地式、臺(tái)式、開(kāi)門(mén)式和抽屜式等。

目前市場(chǎng)上新房裝修較流行與整體廚房配套的嵌入式消毒柜，三四級(jí)市場(chǎng)及酒店用品渠道比較流行立式消毒產(chǎn)品，無(wú)論哪一種情況，這種集食具消毒、烘干、存放于一體的消毒產(chǎn)品，已逐漸打開(kāi)市場(chǎng)，走入萬(wàn)千家庭。

1.3　常見(jiàn)消毒方式

1.3.1 紅外線消毒原理及優(yōu)缺點(diǎn)

紅外線消毒是電發(fā)熱元件通過(guò)加熱空氣或產(chǎn)生輻射熱，對(duì)食具進(jìn)行直接或間接的加熱，使食具表面溫度達(dá)到一定的高溫值，高溫能使微生物的蛋白質(zhì)和酶變性或凝固(結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致功能喪失)而死亡，從而達(dá)到消毒的目的。消毒柜上所用的電發(fā)熱元件絕大部分為遠(yuǎn)紅外石英發(fā)熱管，它所發(fā)出的紅外線輻射熱易于被水分子吸收，所以消毒效果較好。當(dāng)然，紅外消毒柜也有對(duì)應(yīng)的弊端，消毒時(shí)需要較高的溫度，普通耐溫的餐具不適用，同時(shí)，消毒過(guò)后餐具也不能立即取出，避免燙傷

1.3.2 臭氧消毒原理及優(yōu)缺點(diǎn)

臭氧消毒是通過(guò)電化學(xué)方法，使空氣中的氧分子獲得能量而結(jié)合生成臭氧(O3)。臭氧在常溫、常壓下分子結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，很快自行分解成氧氣和單個(gè)氧原子；后者具有很強(qiáng)的活性，對(duì)細(xì)菌有極強(qiáng)的氧化作用，臭氧氧化分解了細(xì)菌內(nèi)部氧化葡萄糖所必須的酶，從而破壞其細(xì)胞膜，將它殺死，多余的氧原子則會(huì)自行重新結(jié)合成為普通氧原子，從原理上看，臭氧是一種比較好的消毒方案，整個(gè)消毒過(guò)程中溫度不高，對(duì)消毒物品溫度損傷小，但同時(shí)這也是它的弊端，消毒過(guò)程中不能烘干，消毒效果與臭氧濃度和消毒時(shí)間長(zhǎng)短，消毒過(guò)程中產(chǎn)生的臭氧殘留時(shí)間較長(zhǎng)，有關(guān)臭氧的泄露對(duì)人體也維護(hù)極大。[1]

1.3.3紫外線原理及優(yōu)缺點(diǎn)

紫外線，英文名Ultraviolet ray或(Ultraviolet radiation)，簡(jiǎn)稱(chēng)UV，由德國(guó)科學(xué)家里特發(fā)現(xiàn)的，紫外線是電磁波譜中波長(zhǎng)從100～400nm(納米)輻射的總稱(chēng)。

依據(jù)不同的波長(zhǎng)范圍，被割分為A、B、C三種波段，其中的C波段紫外線波長(zhǎng)在240～260nm之間，為最有效的殺菌波段，波段中之波長(zhǎng)最強(qiáng)點(diǎn)是253.7nm，一種醫(yī)用級(jí)的消毒殺菌波長(zhǎng)。

紫外線殺菌具有高效、廣譜的特點(diǎn)，當(dāng)然因?yàn)楣馐侵本€傳播的，因此紫外線殺菌也有致命的缺點(diǎn)，它的消毒效果和照射劑量、時(shí)間成正比關(guān)系，所以一般UVC消毒方式會(huì)配合臭氧及烘干一起工作。

2　光波巴氏技術(shù)在消毒柜中的應(yīng)用

本文重點(diǎn)介紹光波巴氏消毒方式，這種消毒柜方案從名字上就可以看出來(lái)，這是一種由“光波”+“巴氏”，雙因子組合的消毒方式。光波波長(zhǎng)主要取自250nm～780nm波段，介于紫外線和近紅外線之間，UV能量占總能量的比重＞15%。如圖1所示。

2.1　通過(guò)研究表明光波的殺菌機(jī)理主要有兩種形式

2.1.1 紫外線殺菌

微生物(細(xì)菌、真菌、病毒及各類(lèi)孢子等)核酸物質(zhì)(DNA、RNA)的吸收光譜在220～280nm之間，當(dāng)光波的紫外線照射微生物時(shí)，這些物質(zhì)之間將會(huì)發(fā)生以下光化學(xué)反應(yīng)，生成CPD或PP二聚物，使微生物核酸物質(zhì)受損，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物滅活，達(dá)到消毒殺菌的目的。

2.1.2 光熱學(xué)殺菌

微生物被光波瞬間加熱，物體表面微生物將被加熱到＞120℃以上,因時(shí)間極短，微生物無(wú)法正常降溫，將導(dǎo)致細(xì)胞壁破裂、融解而死亡。如圖2所示。

2.2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

從圖表中可以得出結(jié)論：

光波巴氏的消毒方案，依靠紫外線殺菌和光熱學(xué)殺菌兩種的殺菌機(jī)理協(xié)同，消毒時(shí)間很短。光波10min大腸桿菌消毒效果，殺滅對(duì)數(shù)值各點(diǎn)≥3.00，而紅外線消毒15min大腸桿菌消毒效果，殺滅對(duì)數(shù)值各點(diǎn)≥3.00，臭氧消毒長(zhǎng)達(dá)30min大腸桿菌消毒效果，殺滅對(duì)數(shù)值各點(diǎn)≥3.00；光波10min脊髓灰質(zhì)炎病毒消毒效果，滅活對(duì)數(shù)值≥4.00；從消毒時(shí)間、消毒效果對(duì)比光波巴氏消毒方式明顯優(yōu)于紅外線、臭氧消毒方式。[2]

紫外線的穿透力很弱，濾除紫外線的普通紫外線是沒(méi)有殺菌能力的，而光波巴氏殺菌與普通紫外殺菌的也不完全相同，光波在紫外殺菌機(jī)理中，紫外比例、峰值能量高于普通紫外，而同時(shí)具備的光熱殺菌則是UVC消毒過(guò)程中所沒(méi)有的，因此，光波巴氏這種雙因子消毒的殺菌效果強(qiáng)于UVC消毒。

2.3　光波巴氏消毒柜

“光波巴氏消毒技術(shù)”在消毒柜上的應(yīng)用主要是由一個(gè)光波聚焦器、導(dǎo)光板和反光板組成，聚焦器把光波管的能量集中起來(lái)，通過(guò)導(dǎo)光板把光熱能導(dǎo)向需要消毒的餐具，而不向外散失，反光板則把能通過(guò)門(mén)襯的熱能反射到餐具上，加速了餐具的光熱強(qiáng)度提升。而普通消毒柜消毒時(shí)間長(zhǎng)，溫升慢，整體溫度高，熱量損失嚴(yán)重。

2.4　光波巴氏消毒技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

光波巴氏消毒與常用消毒技術(shù)的比較見(jiàn)表1～3。

瞬時(shí)優(yōu)勢(shì)：光波管所輻射出的UVC，5秒鐘瞬時(shí)達(dá)到10000μW?s/cm2的消毒照射劑量，達(dá)到一般細(xì)菌繁殖體（一星級(jí)）消毒；憑借光速對(duì)餐具進(jìn)行加熱，殺菌速度快，不留死角。如殺滅細(xì)菌芽孢病毒細(xì)菌繁殖體需要100 000μW?s/cm2，(100 000μW/cm2÷2000μW/C＝50s)光波照射時(shí)間需要50秒；殺滅細(xì)菌芽孢病毒需要1000 000μW?s/cm2，（1000 000μW?s/cm2÷2000μW/cm2＝500s÷60＝8.33min)光波照射時(shí)間需要8.33分鐘。從消毒時(shí)間對(duì)比分析光波消毒方式明顯優(yōu)于紅外線、臭氧消毒方式。

表1　常用消毒方式與光波消毒方式對(duì)大腸桿菌消毒效果現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)試驗(yàn)結(jié)果

表2　光波消毒方式對(duì)脊髓灰質(zhì)炎病毒消毒效果現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果

表3　光波巴氏消毒與常用消毒技術(shù)的比較

圖1　光波波段示意圖

圖2　微生物體在光波輻射下瞬間受熱(高于100℃)后破裂

健康優(yōu)勢(shì)：殺菌過(guò)程不產(chǎn)生有害氣體和射線、能殺死比細(xì)菌芽孢的抵抗力更強(qiáng)的真菌孢子，消毒強(qiáng)度大，消毒烘干同時(shí)完成前排氣設(shè)計(jì)水蒸氣直接排出柜外，餐具更干燥，細(xì)菌不易再生。相對(duì)于臭氧消毒屬于化學(xué)消毒方式，臭氧泄露會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害，因此臭氧消毒柜需要密封嚴(yán)密，水蒸氣排不出去，餐具潮濕，更易滋生病菌的缺點(diǎn)。從消毒因子對(duì)比分析光波消毒方式明顯優(yōu)于紅外線、臭氧消毒方式。

能耗優(yōu)勢(shì)：光波每個(gè)消毒—烘干周期耗電0.12kW/h，相對(duì)于臭氧每個(gè)消毒—烘干周期耗電0.3kW/h，紅外線每個(gè)消毒—烘干周期耗電0.25kW/h，比常用的臭氧、紅外線消毒省電40%～60%，從耗電量對(duì)比光波消毒方式耗電量明顯少于紅外線、臭氧消毒方式。

3　結(jié)論及展望

隨著越來(lái)越多的消費(fèi)者對(duì)消毒柜的認(rèn)知從原來(lái)的“實(shí)用的餐具消毒工具”轉(zhuǎn)變?yōu)椤罢w廚房不可缺少的一部分”，“是重要的廚房時(shí)尚產(chǎn)品、裝飾性產(chǎn)品”，消毒柜技術(shù)也隨著觀念的提高，不斷迭代升級(jí)，近幾年消毒柜市場(chǎng)容量逐年增加，雖然由于消費(fèi)者對(duì)消毒產(chǎn)品的使用觀念和使用習(xí)慣還不是太普及，但是隨著技術(shù)的升級(jí)帶來(lái)的良好體驗(yàn)，在未來(lái)幾年，國(guó)內(nèi)消毒柜市場(chǎng)將持續(xù)平穩(wěn)增長(zhǎng)，物理健康、無(wú)殘留的消毒方案是消費(fèi)者的剛性需求。

[1] 消毒技術(shù)規(guī)范.衛(wèi)生部，2002.

[2] 紫外線和熱力滅火脊髓灰質(zhì)炎病毒效果的試驗(yàn)觀察. 饒林，王太星等(軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院微生物流行病研究所).