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Fraunhofer研发项目:德国研究人员使用UV LED实现更卫生的啤酒酿造

发布:HPLlaser    |    2019-08-20 12:23    阅读:586
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紫外线能灭活饮用水中的细菌。到目前为止,这种消毒过程通常依赖于汞蒸汽灯,它在紫外光谱中发光。然而,汞是一种有毒的重金属,可以破坏人类健康和环境。为了确保使用足够清洁的水酿造高质量啤酒,酿造公司经常在其酿造设备的上游安装紫外线系统,以保持饮用水不含细菌。使用紫外线是因为它有效杀死细菌,病毒和细菌;他们的遗传物质被紫外线破坏了。

现在,位于德国伊尔默瑙的Fraunhofer光电子学,系统技术和图像开发研究所(IOSB)的研究人员正在研究一种更环保,更有效的替代方案,该方案使用紫外线LED来破坏细菌DNA。该技术还适用于冲洗水的消毒以及在灌装过程中对瓶装啤酒,软饮料和矿泉水的瓶盖进行消毒。

啤酒纯度保证:UV-C LED的测试设置。

净水

通过将酿造水泵入装有UV灯的不锈钢管进行消毒,对其进行消毒。波长为265nm的紫外光特别适合完成这项任务。到目前为止,这种紫外线灯是使用汞蒸汽灯产生的,汞灯发出254nm的光。IOSB高级系统技术AST分支的研究人员与项目合作伙伴Purion合作,正在努力用紫外发光二极管取代含汞的传统灯。该公司位于德国Zella-Mehlis镇,生产用于净化水的紫外线消毒系统。例如,该技术用于水冷却器,但也用于保持诸如桶,瓶和罐之类的饮料容器不含细菌。

“传统的汞蒸汽灯发出254纳米的光。由于这低于265 nm的最佳波长,因此消毒性能并不理想,“IOSB-AST的科学家Thomas Westerhoff说。这些灯的进一步缺点是它们的长时间预热阶段,它们的使用寿命短以及由于其庞大的体积而不能灵活地部署它们。“出于这些原因,我们更倾向于使用紫外LED,它们的最大波长为265纳米。特别是UV-C LED,因为它们的辐射更有效地破坏了病原体的DNA。紫外线会在DNA的核酸中产生共振,并打破分子的键。这会改变微生物的细胞核,禁止细胞分裂过程。因此,病原体不再繁殖。

无汞紫外线

与有问题的汞蒸汽灯相比,UV LED不需要任何预热阶段——它们能立即达到全功率。此外,它们具有高机械稳定性,无毒且可在低电压下运行。另一个优点是这些LED是聚光灯。凭借其辐射模式,它们提供了广泛的设计可能性。 Westerhoff和他在IOSB-AST的团队负责LED模块的设计,并回答了以下问题:“如何构造几何结构?”,“特定用例的阵列的最佳布局是什么? “,”需要多少个LED?“和”如何在模块上安排不同波长的点源?“

经过多次实际测试,研究人员现在能够直接在水中操作UV LED,而无需使用管子来封装它们。因此,它们消除了反射,从而进一步提高了辐射源的性能。 对于工业合作伙伴Purion,Fraunhofer IOSB-AST的专家开发了一种特殊模块,可以在瓶子装满啤酒之前在生产过程中对啤酒瓶盖内部进行消毒。这确保了在生产过程中没有细菌进入瓶子。

“该方案能够以4瓦的紫外线功率照射帽子的内表面。在如此小的表面上用汞蒸汽灯这样做几乎是不可能的。 新技术是多功能的,由于其小尺寸和高辐射强度,UV-C LED也可用于医疗设备,以便有针对性地对液体,表面和难以到达的区域进行消毒。

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