基于电晕放电等离子体灭菌的实验研究

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1、广东工业大学硕士学位论文电晕放电等离子体灭菌的实验研究姓名：刘芳申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：黄海涛20070501摘要社会的不断进步，特别是医疗、制药、食品等行业的快速发展，新的器材及生产设备的不断涌现，人们对食品质量要求的提高，环境中各种病毒的传播，都对灭菌技术提出了新的要求。传统的灭菌方法主要有物理灭菌、化学灭菌、生物灭菌等。物理灭菌易焚毁物品，灭菌时间长，使用范围有限：化学药剂灭菌能较大批量的灭菌，且较彻底，但工艺参数多、有化学物质残留，对人类健康造成威胁；生物灭菌法因受环境的诸多限制，使用范围有限。生活中迫切需要安全、简便、低温、快速且无残留毒性的灭菌方法。正在研究发

2、展的等离子体消毒灭菌技术，能克服现有灭菌方法的一些局限性和不足之处，提高消毒灭菌效果。采用该技术，能在低温下很好地达到灭菌的效果，不会对被处理物品造成损坏，不会破坏食品的营养成分和色泽；不产生副产物，不产生有毒残留物，对环境和操作人员安全。而产生等离子体的多种方法中，电晕放电等离子体可以在常温常压下产生，并且放电时的温度更低。因此在本课题的研究中，设计并建立了一套电晕放电等离子体装置，采用线对网式放电反应器。本文首先对电晕放电等离子体的性质进行了研究，包括电晕放电的基本理论，电晕放电的产生条件、放电过程、放电机理；并对电晕放电等离子体的放电现象进行观察，发现正负电晕有明显不同的放电现象；研

3、究了电晕放电等离子体的放电特性及电晕放电等离子体性质。实验选择大肠杆菌(Escherichiacofi)8099和枯草芽孢杆菌(Bacillussubfilisspores)ATCC9372为实验用菌株，研究电晕放电等离子体灭菌的效果。首先对比了正负电晕灭菌效果的差异，在其它放电条件相同时，正电晕的灭菌效果优于负电晕。但负电晕拥有更大的电晕放电的电压范围，因此选用负电晕进行放电参数对灭菌效果的影响研究。在负电晕条件下，灭菌率随放电电压的升高而升高，其中异极距为2cm、放电时问为4rain时，大肠杆菌、枯草芽孢杆菌在18．5kV时的灭菌率分别为93％、78％；电压升高到23kV时，两种细菌的

4、灭菌率分别达到了100％、95．2％．另外电晕放电等离子体灭菌与其它灭菌法一样，受时间的影响很大，在18．5kV电压下处理2min，大肠杆菌、枯草芽孢杆菌的灭菌广东工业大学工学硕士学位论文率分别为90．6％、73％；处理时间为6min时，两种细菌的灭菌率分别达到了100％、90％。在对异极距对灭菌效果的影响研究中发现，相同电压下异极距越小，灭菌率越高。另外探讨了菌种对灭菌效果的影响。对灭菌机理的研究，目前还没有公认的理论。我们在实验中借助扫描电镜照片和对比性实验对灭菌机理进行了探讨。发现电场及高能电子的轰击作用对灭菌起到重要作用；03及其它氧化性物质破坏细菌的细胞壁、核糖核酸，从而杀灭细菌

5、，也对灭菌起到重要作用；反应器中温度的升高很小，对灭菌不起主要作用；对于紫外线的辐射作用，由于实验条件的限制没有做具体研究；另外还提到离子、自由基的轰击作用等。关键词；等离子体；电晕放电；大肠杆菌；枯草芽孢杆菌IIAbstractThereisaneedfornewsterilizationmethod，asthesocietyconstantlymakesprogress，especiallyinmedicaltreatment,inpharmacyandinfoodindustry．Anumberofproblemssuchasthatnewequipmentappearinmedic

6、altreatment，peopleneedhighqualityfoodstugtheprevalenceofvirusesinenvironment，allneedneWsterilizationmethod．Thetraditionalsterilizationmethodsincludephysicalsterilization,chemicalsterilizationandbiologicalsterilization,etc．Thephysicalsterilizationtendtobumoutgoods,cost吨alongtime，andhaVillganan'owap

7、plicationrange；Chemicalsterilizationcanbeusedforalotofgoodsandhaveagoodsterilizationresult，butithasalotofsterilizationparametersandchemicalsubstancewillremainwhichisathreattopeople’Shealth．Biologicalsterilization