脉冲光杀菌技术介绍
关于污水流速对强光脉冲杀菌效果的研究
关于污水流速对强光脉冲杀菌效果的研究摘要：随着中国城镇化的快速发展和人民生活水平的提高，中国的年废水排放量日益增长，人们对废水净化处理的需求不断增长。
同时国家提出“绿水青山就是金山银山”的发展理念，进一步推进废水处理业的快速建设于发展，在废水处理行业中，如何更快速，更高效，更环保的处理废水是现阶段需要讨论和研究解决的一个重要问题。
关键词：废水消毒、脉冲强光废水处理就是利用物理、化学和生物的方法对废水进行处理，使废水净化，减少污染，以至达到废水回收、复用，充分利用水资源。
其在经济发展，改善人民生活水平，改善生态环境以及保护工业建筑方面有着重要意义。
目前废水的前端净化处理已经有成熟的技术和工作流程，但在末端排放前进行消毒处理的紫外线消毒法效率低，功耗大，仍有很大的改进空间。
（一）脉冲光杀菌技术脉冲氙灯杀菌技术是一种高效的新型冷杀菌技术，其通过光化作用、光热作用和连续脉冲效应的相互叠加对细菌进行杀灭，可以彻底破坏微生物的细胞壁及核酸等结构。
脉冲氙灯装置能量转换效率高，在使用中无需预热，可随时开启。
1.从杀菌原理上看，臭氧杀菌、光催化氧化技术、负离子杀菌技术均是通过不同方式产生强氧化物，使细菌被氧化，而脉冲氙灯技术则基于光辐照杀菌及高强度频闪，彻底破坏细菌的细胞壁、细胞膜及核酸结构。
2.从杀菌效果上看，脉冲氙灯技术不仅杀菌迅速且效率高，且可对繁殖型细菌有效杀灭，而同样基于光辐射杀菌机理的紫外照射法则有光致复合作用存在。
3.从使用安全性上看，脉冲氙灯技术在杀菌同时，可控制臭氧的产生，且尚未发现其它有害副产物生成，相比之下，臭氧杀菌法、紫外线照射等在杀菌时存在臭氧的问题；负离子杀菌在杀菌同时除尘除菌，但有二次扬尘带来的二次污染问题；光催化氧化杀菌可能产生有害的有机副产物。
（二）脉冲光参数的选择1.脉冲光杀菌实验设计用菌液和灭菌蒸馏水配置试验样品，控制样品含菌量于CFU/mL左右。
试验通过两个并行样品对比培养分析，将配置好的样品倒入2个同规格的器皿中，每份器皿均含15 ml样品。
脉冲强光技术在果蔬储藏及微生物安全中的应用
492023.5经济产业增收增产的发展目标。
重点扶持一批有规模和实力的林下经济龙头企业，带动林下经济产业实现现代化发展。
充分发挥种植养殖大户和龙头企业的资金、技术和管理优势，建立示范基地，为林农选定适宜的林下经济种植模式，确保林农增收，实现区域化的产业脱贫。
6.2 加强基础设施建设林下经济产业对森林资源十分依赖，经营地基本都位于偏僻、交通闭塞的林区山区，基础设施薄弱是限制林下经济发展的重要因素。
因此，相关部门应加大当地的基础设施建设投入专项资金，用于道路交通、水电和通讯配套设施的建设，这不仅有利于当地的林下经济产业的发展，对当地的教育、医疗等方面也发挥着重要作用。
通过不断改善林下经济发展的配套基础设施与环境，将会为当地林下经济产业提供更加便捷的发展条件。
6.3 不断完善管理机制 林下经济产业要想取得长远的发展，对林下经济产业的科学管理和监督十分重要。
因此，要不断完善和健全林下经济的管理机制。
在禁摘期进行封山等措施，防止乱采乱摘行为的发生。
严厉打击私自采摘、搜猎等不法行为，促使林下经营工作有序开展。
只有不断加强林下环境保护工作，落实好领导责任制，才能实现林下经济产业的科学可持续发展。
6.4 加强技术培训由于基层技术人员、林场工作人员和林农的专业基础知识及实践操作经验十分匮乏，定期对以上人员进行技术培训显得尤为重要。
在培训授课过程中，要注重对于一些实际问题和关键技术的重点指导。
采取现场教学方式解决生产中的技术难题。
通过开展相应的技术培训与科技示范，提高解决实际问题的能力，提高工作水平和生产效率。
7 结语国家政策的支持与落实是发展林下经济产业的重要保障。
同时，通过林业信息系统的监测和运行，实现科学化、现代化的林下经济发展模式，为林下经济的高效发展提供强大的技术支持。
我国林下经济的发展取得了显著的成效，拓宽了农民增收渠道，也极大地促进了经济社会的发展。
作者简介：李强（1978-），男，高级工程师。
研究方向：森林经营。
脉冲强光技术科普性介绍
脉冲强光技术介绍脉冲强光技术是一种利用瞬间放电的脉冲工程技术和特殊的惰性气体灯管，以脉冲形式激发强烈的白光，光谱分布近似太阳光，光强度相当于到达地球表面太阳光强度的数千乃至数万倍的一种世界领先的光源技术。
它利用瞬时、高强度的脉冲光能量杀灭各类微生物，从而弥补了传统热杀菌、化学杀菌的缺点。
一、脉冲强光的原理脉冲强光的最基本结构是由一个动力单元和一个惰性气体灯单元组成。
动力单元是向惰性气体灯单元提供高电压高电流脉冲的部件，为惰性气体灯提供所需的能量；惰性气体灯是在动力单元提供能量的基础上，发出由紫外线至近红外线区域的光线，紫外线波段尤为丰富，其光谱与太阳光光谱相近，但强度要超出数千倍至数万倍。
脉冲强光的产生需要两部分装臵完成，其一是具有功率放大作用的能量贮存器，它能够在相对较长的时间内（几分之一秒）积蓄能量，而后在短时间内（微秒或毫秒级）将该能量释放出来做功，这样在每一工作循环内就会产生相当高的峰值功率；其二是光电转换系统，它将产生的脉冲能量贮存在惰性气体灯中，由电离作用即可产生高强度的瞬时脉冲强光。
其杀菌的过程如图2所示。
图2 脉冲强光杀菌系统组成二、脉冲强光的杀菌原理脉冲强光是可见光、红外线和紫外线协同作用于微生物，能破坏微生物的细胞壁和核酸结构，从而杀死微生物。
脉冲强光对霉菌、革兰氏阳性致病菌、革兰氏阴性致病菌、需氧细菌芽孢和真菌分生孢子、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、酵母菌等都有明显的杀菌效果，下表为一些验证结果：菌种处理方式杀灭效果验证来源大肠杆菌辐照强度0.5J/cm2；闪照16次 6个数量级东北林业大学林学院沈阳农业大学食品学院枯草芽孢杆菌输入能量700J；闪照30次5个数量级华南理工大学单核细胞增生李斯特菌单次输入3J；闪照200次4个数量级苏格兰斯特拉斯克莱德大学沙门氏菌单次输入3J；闪照200次4个数量级苏格兰斯特拉斯克莱德大学金黄色球菌辐照强度5.6J/cm2；闪照5S 8个数量级美国宾夕法尼亚州立大学酿酒酵母菌输入能量700J；闪照30次7个数量级华南理工大学生物工程学院啤酒酵母菌单次输入7J；闪照50次6-8个数量级比利时根特大学黑曲霉菌输入能量700J；闪照40次4个数量级华南理工大学生物工程学院疱疹病毒HSV-1 1.0 J/cm2的总剂量5个数量级英国赫特福特郡生物食品研究所牛疹病毒 2.0 J/cm2的总剂量4-8个数量级英国赫特福特郡生物食品研究所甲型肝炎病毒 2.0 J/cm2的总剂量5个数量级英国赫特福特郡生物食品研究所脉冲强光的杀菌机理主要有以下两点：1.光化作用由于细菌的细胞中含有细菌的遗传信息核酸，当核酸被脉冲强光照射时会大量吸收紫外光，从而在体内形成一部分的间二氮杂苯和间二氮杂苯的异构体。
高压脉冲电场杀菌 PPT课件
提取
❖ 韩玉珠等人通过试验优化了用高压脉冲电场提取中国林蛙多糖的试验条件， 并与碱提取法、酶提取法以及复合酶提取法进行了比较。结果显示用0. 5％K 0 H 提取液，在电场强度为20K v/cm 和脉冲数6 s的条件下用高压脉冲电场提取林蛙 多糖的提取率最大为55．59%。比较高压脉冲电场提取法与碱法、酶法以及复合 酶法在林蛙多糖提取率、总糖含量方面的差异，高压脉冲电场提取的林蛙多糖提 取率和总糖含量均高于其他三种方法，其提取率是复合酶法的1．77倍，总糖含 量高于复合酶法6. 34%，且提取物中杂质少。 ❖ 文献来源：韩玉珠，殷涌光，李风伟等．高压脉冲电场提取中国林蛙多糖的研 究 食品科学， 2005 (9)： 337～339．
➢ 上个世纪 60 年代，Sale 和 Hamilton 等学者率先对 PEF 灭菌技术进行了研究，并通过实验证明了 PEF 的非热效应。
➢ 80 年代以后，Hulsheger、Zimmermann 等学者对 PEF灭菌机理做了进一步探讨，并研制出了小型试验 设备。
➢ 90 年代后，华盛顿州立大学研制出了较为成熟的 设备，并获得了专利。Zimmermann 等人还对指数衰 减脉冲波、振荡脉冲波和矩形脉冲波的灭菌效果做了 对比研究，发现矩形脉冲波的作用效果最好。
❖ 文献来源：殷涌光，赫桂丹，石晶．高电压脉冲电场催陈白酒的试验研 究 酿酒科技， 2005(12)：47 ~50
灭酶
❖ 1999年Yeom 在10℃环境下用PEF 连续作用于木瓜蛋白酶 后经24h，4℃冷藏，其活 性发生不可逆降低。Giner研究PEF对番茄中果胶甲基酯酶的抑制作用，在400 ×20 S、 24K v/cm 条件下，酶活性减少93．8％。H o、M ittal、C ross通过对食品中8种酶用带 极性的指数型高压脉冲处理，结果表明，α-淀粉酶、脂肪酶、葡萄糖氧化酶的失活率分 别为85％、85％、75％，而过氧化物酶、多酚氧化酶、碱性磷酸酶的失活率分别为30％、 40％、5％。此外， 还有多位学者研究了PEF 对牛奶中蛋白酶活性的影响。在国内，中 国农业大学的学者研究T PEF对辣根过氧化物酶以及果胶酯酶的活性及酶构象的影响效 果。
脉冲强光对大肠杆菌的杀菌作用研究
0.61 mm,
菌液透光率:18.87。经证实，在此种情况下，杀菌率可达 100%。
光照强度和闪照次数两个影响因素之间相互作用，低电压多闪照、 高电压少 闪照都可以达到相同的杀菌效果，但电压不可过低，低于 0.2 J/cm 则不具有杀 菌的能力。菌液厚度和菌液透光率两个影响因素相互作用，在透光率为 100，菌 液厚度为 1 cm 左右的情况下，菌液厚度对杀菌效果几乎没有影响，只有和菌液 透光率相互作用才能对杀菌效果产生影响。反之， 菌液透光率在一定范围也是如 此。 另外，根据对牛奶中加入大肠杆菌所做的一些试验表明，在 0.75 J/cm2、
2
每年由于微生物和酶作用引起的食品腐败变质都造成了很大损失,因此，食 品杀菌技术一直是人们研究的热点。 脉冲强光杀菌技术是近来开发的一种新型冷 杀菌技术， 利用强烈白光闪照进行杀菌。 它主要由一个动力单元和一个惰性气体 灯单元组成。 动力单元是用来提供高电压高电流脉冲的部件， 为惰性气体灯提供
所需的能量。脉冲光由增加能量许多倍的工程技术产生。以相对长的时间（几分 之一秒） 用能量贮存电容器积累电能并且在很短的时间 （百万分之一或千分之一 秒）内释放这些贮存的能量去工作，扩大能量的使用。结果在有效循环期间有一 个非常高的能量，而只有中等能量消耗的费用[1，2，3]。 自行研制了脉冲强光杀菌装置开展研究。通过脉冲氙灯产生脉冲强光， 对实 验菌种进行脉冲强光闪照处理。本文主要研究脉冲强光对大肠杆菌的致死作用。
2 结果分析
2.1 光照强度对杀菌效果的影响 光照强度指直接对灯两端提供的能量。 在闪照次数为 4 次， 菌液厚度 3.4 mm， 菌液透光率为 100 的情况下，采用不同的光照强度进行处理。
图 2 光照强度对杀菌效果的影响 由图 2 表明:光照强度与杀菌率成正比，杀菌率随光照强度增大而增加， 当 光照强度为 0.75 J/cm 时大肠杆菌完全致死。 2.2 闪照次数对杀菌效果的影响 闪照次数指灯对处理物处理所闪照的次数。在光照强度为 0.5 J/cm ，菌液 厚度 3.4 mm，菌液透光率为 100 的情况下，采用不同的闪照次数进行处理。
脉冲强光杀菌
脉冲强光杀菌脉冲强光杀菌一种安全（无汞）、强效、节能的新型冷杀菌技术。
为一种新加工工艺，采用宽一光谱“白光”的强烈闪光，以杀灭食品与包装上的微生物。
新方法用太阳光一样光的一种强力闪光的杀细菌力，藉以延长食品的货架寿命和杀灭包装材料上的微生物。
1 脉冲的光脉冲光系用工程工艺产生，使力增大许多倍数。
在一能量贮存电容器内，经相对长时间(一秒的分数)使积蓄的电力被放大，并释放此种贮存的能于极短时间内(一秒的千分之一或百万分之一)，以奏其工作。
结果是功用周期的极高力(功率)，且具有仅是不过分的平均力消费的消耗量。
对在食品及包装上应用，贮存的能脉冲为一惰性气灯，它能产生仅持续儿百微秒（百万分之一秒)的强烈闪光。
虽然脉冲光谱的幅度、期间及强度对处理食品与包装极有用，目前创制的脉冲光集中于广域谱上，“白”光闪光所含波长从紫外线的200nm到约近红外线的.lmm。
该光谱性分布似太阳光，具有400及500nm之间的峰发射，然而每一脉冲光闪光为约在海平面日光经地球大气层滤过效应后，其紫外线波长强度的20，000倍。
由于脉冲光的彼长太长，不能使小分子离子化，而是在电磁光谱的“非离子化”部分。
在表面上的光能能量密度(Fiuenc)可以检测之，或每单位面积的入射光能，即每平方厘米上的焦耳(Joule;略词J)。
l焦耳为少于1/4卡，因此将lg水升高l℃需4焦耳以上的能量。
2抗微生物效应在脉冲光光谱中所含紫外线波长的生物学效应业已有纪实。
这些波长的抗微生物效应系原通过被在蛋白质与核酸高度结合的碳一对一碳双键系统吸收而中介。
这方面许多研究者业经广泛讨论。
从一到几个脉冲闪光便有令入注目的抗微生物效应。
于2个含标准琼脂的陪氏皿上，滴注以7滴(每滴扩散成1cm2)，每滴各含有功倍系列稀释度的金凳葡萄球菌ATCC2761和TSB培养物，一个平板行脉冲光处理。
即在孵育前暴光。
2个0.75J/cm2注量脉冲闪光，即总共注量为1.5J/cm2。
脉冲氙光灭菌
脉冲氙光灭菌全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：脉冲氙光灭菌技术是一种高效的无菌处理技术，广泛应用于医疗、食品、化妆品等领域。
这种技术利用脉冲氙光的能量，以短波长的紫外光照射消毒对象，有效灭活病菌和微生物，达到杀菌消毒的目的。
脉冲氙光灭菌技术是一种绿色环保的消毒方法，与传统的化学消毒方法相比，它不会产生有毒废物，不会对环境造成污染。
而且，这种技术操作简单，灭菌速度快，可以灭活各种类型的病菌和微生物，包括细菌、病毒、真菌等，具有广泛的应用范围。
脉冲氙光灭菌技术在医疗领域的应用尤为广泛。
在手术室、医院病房、急诊室等场所，脉冲氙光灭菌技术可以有效灭活空气中的病菌，保障医疗人员和患者的健康安全。
在医疗设备、器械的消毒灭菌过程中，脉冲氙光灭菌技术也可以取代传统的高温、高压消毒方法，更加方便、快捷、安全，保障医疗设备的无菌状态。
除了医疗领域，脉冲氙光灭菌技术还广泛应用于食品加工和保鲜领域。
在食品生产加工过程中，脉冲氙光灭菌技术可以有效灭活食品表面的细菌、霉菌等病原微生物，保障食品的卫生安全。
在食品保鲜领域，脉冲氙光灭菌技术可以延长食品的保鲜期，减少食品的损耗，提高食品的品质和市场竞争力。
第二篇示例：脉冲氙光灭菌是一种新型的灭菌技术，通过利用氙光灯发出的脉冲光束，能够有效地杀灭细菌、病毒、真菌等微生物，从而达到灭菌的目的。
相比传统的高温高压灭菌方法，脉冲氙光灭菌具有速度快、能耗低、无化学残留等优点，因此在医疗卫生、食品加工、环境卫生等领域得到了广泛的应用。
脉冲氙光灭菌技术的原理是利用氙光灯发出的高能脉冲光束，照射到被灭菌物体表面上的微生物，通过光束的能量瞬间灭杀细菌、病毒等微生物。
氙光灯的光谱范围广，能够有效杀灭多种微生物，且不会产生二次污染。
脉冲光束的能量强度可调，能适应不同场合的需求。
脉冲氙光灭菌技术还具有温和、无化学残留、无辐射等优点，对环境和人体无害。
在医疗卫生领域，脉冲氙光灭菌技术被广泛应用于医疗器械的灭菌。
脉冲强光技术概述
脉冲强光技术概述脉冲强光技术是一种利用瞬间放电的脉冲工程技术和特殊的惰性气体灯管，以脉冲形式激发强烈的白光，光谱分布近似太阳光，光强度相当于到达地球表面太阳光强度的数千乃至数万倍的一种世界领先的光源技术。
它利用瞬时、高强度的脉冲光能量杀灭各类微生物，从而弥补了传统热杀菌、化学杀菌的缺点。
脉冲强光技术出现在80年代，发展至今已成为一项强大的工业技术，可应用到水处理、空气杀菌、食品加工、制药、农副产品等众多领域，该技术还可应用于光固化领域以及温室植物助长，其固化效果优于传统紫外线固化，温室中可增加植物光合作用，促进生长以及具有灭虫效果。
一、脉冲强光的原理脉冲强光的最基本结构是由一个动力单元和一个惰性气体灯单元组成。
动力单元是向惰性气体灯单元提供高电压高电流脉冲的部件，为惰性气体灯提供所需的能量；惰性气体灯是在动力单元提供能量的基础上，发出由紫外线至近红外线区域的光线，紫外线波段尤为丰富，其光谱与太阳光光谱十分相近，但强度要超出数千倍至数万倍，光谱分布如图：脉冲强光的产生需要两部分装置完成，其一是具有功率放大作用的能量贮存器，它能够在相对较长的时间内（几分之一秒）积蓄能量，而后在短时间内（微秒或毫秒级）将该能量释放出来做功，这样在每一工作循环内就会产生相当高的功率（而实际消耗平均功率并不高），从而起到功率放大的作用；其二是光电转换系统，它将产生的脉冲能量贮存在惰性气体灯中，由电离作用即可产生高强度的瞬时脉冲强光。
二、脉冲强光的杀菌原理脉冲强光是可见光、红外线和紫外线协同作用于微生物，能破坏微生物的细胞壁和核酸结构，从而杀死微生物。
脉冲强光对霉菌、革兰氏阳性致病菌、革兰氏阴性致病菌、需氧细菌芽孢和真菌分生孢子、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、酵母菌等都有明显的杀菌效果，杀菌机理主要有以下两点：1.光化作用由于细菌的细胞中含有细菌的遗传信息核酸，当核酸被脉冲强光照射时会大量吸收紫外光，从而在体内形成一部分的间二氮杂苯和间二氮杂苯的异构体。
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一 什么是脉冲光（ Pulsed Light, PL）
脉冲光技术是一种能在极短时间内（数十至数百微秒），以光辐射形式 释放出高能量，由此产生极高峰值功率（最高可达兆瓦级，是到达地面的 太阳光强度的十万倍）的光能。
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上图是脉冲光与连续紫外工作模式对比：
连续式进灯能量500W，任意时刻功率也为500W, 平均功率500W
脉冲式进灯能量5个脉冲，100J/脉冲，平均功率500W，每个脉冲宽100µs, 脉冲峰值 功率1,000,000W。 连续式电光转换效率：50~60% 脉冲光电光转换效率：70~90%
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1 00 J 90 J 80 J 50 J
30 J 10 J
1,000,000 W 900,000 W 800,000 W 500,000 W
300,000 W 100,000 W
1J
10,000 W
脉冲光杀菌技术机理一 1 00 J 紫外杀菌
> 40% UV
1,000,000 W
紫外线UV照射微生物时，核酸物质 (DNA、RNA)中的胸腺嘧啶、胞嘧啶之 间将会发生以下光化学反应，生成CPD 或PP二聚物，使微生物核酸物质受损
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1,000,000 W
系统平均功率 100J/1S=100W
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脉 冲 光杀菌消毒 技 术 介 绍
2010年12月10日
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0.1 J 0.01 J 0.001 J
1,000 W
100
W
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500mS
1S
100µS
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上图是脉冲光放电模块图，对放电过程描述如下：触发器①对氙气②施加 高电压(一般>10KV)，触发氙气电离；通过储能电容③在相对较长时间(百ms 级)的充电后，在极短的时间内(数十到数百μs级)放电，放电电压V，引起灯管 内氙气雪崩式电离，氙气以高强度光辐射的形式将所充电能转化并释放，这 个放电过程即是一个光脉冲。
连续式系统功率：800~1000W, 脉冲光600~700W
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三 脉冲光杀菌技术优点
1. 无汞
• 所有的连续紫外技术都有汞 • 汞的危害正日渐受到人们的关注，在技术上减少或不使用汞是发展趋势
2. 无有害副产品产生
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500mS
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S
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脉冲光杀菌技术机理三 物理学杀菌
微生物细胞壁的破裂在一定程度上是因短时间受到强烈 冲击引起的，因此，认为脉冲光杀菌机理中，物理杀菌也是 一个重要的机理。同时也有研究认为，脉冲光对微生物的蛋 白质也能产生破坏作用，抑制或破坏酶的活性。
脉冲光技术特点： • 工作在脉冲状态下：能量释放时间比储能时间短，光脉冲释放时瞬间功率 比系统平均功率高苦干个数量级 •使用无污染的惰性气体氙气。
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499.9mS 1S
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脉冲光技术与传统紫外技术对比
• 无VOC产生 • 无辐射残留物 • 无高频电磁波影响 • 对人体基本无危害
3. 工作高效
• 更高穿透力，更强的杀菌机理 • 更快处理时间，大多数应用场合工作时间在1秒以内 • 紫外线辐射效率可达到40%左右
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二 脉冲光技术实现
脉冲光属于气体放电光源，需要气体介质和电离气体介质使之发光的电源。 脉冲光使用的气体介质是氙气。
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脉冲光杀菌技术机理二 光热学杀菌
1,000,000 W
>100℃
当每cm2面积上的峰值功率达到103W 以上时，在物体表面或水中的微生物 将被加热到>100℃,因时间极短，微 生物无法正常降温，将导致细胞壁破 裂、融解而死亡