食品企业使用X射线检测技术来确保产品的安全和质量。X射线检测在黑色金属、有色金属和不锈钢检测方面具有自己的优势。该技术还能检测其他物理污染物,如玻璃、矿物石、钙化骨、高密度塑料和橡胶化合物。此外,X射线系统可以同时进行大范围的生产线内质量检查,例如测量质量、计数组件、识别缺失或损坏的产品、监控填充水平、测量顶部空间,检查密封完整性,以及检查损坏的产品和包装。
1、辐射是什么?
来自特定源的能量通常被称为“辐射”,科学上已利用各种形式的辐射,用于日常生活中已习以为常的各种类型的设备。存在两种主要的辐射源:天然和人造辐射。
天然辐射包括来自太阳的天然光和热、来自地面的辐射以及来自放射性元素的伽马射线等。人造辐射包括来自烘箱的微波和来自X射线管的X射线。X射线是不可见的,因为它们是电磁辐射的形式,例如光或无线电波。所有类型的电磁辐射是单个连续体的一部分,称为电磁波谱(如图1)。光谱从一端的长波无线电通往另一端的伽马射线。大部分的电磁光谱在科学中被用于光谱及其它探测过程,其中可以通过使用辐射来研究和描述物质。
X射线可用于许多目的,从医学检查到鉴定食品和其他材料中的污染物。
X射线的波长使得它们能够在某种程度上穿过阻挡可见光的材料。材料对X射线的透明度与其密度明显相关,这就是为什么X射线检查在食品工业中如此有价值:材料越密致,可穿过的X射线越少。在X射线检查下,隐藏的污染物,如玻璃和金属将会显示,因为它们比周围食物反射更多的X射线。
食品企业中使用的X射线不应涉及到放射性物质,如铀。放射性物质是物理辐射源,它们会发射α粒子,β粒子和伽马射线形式的辐射。这些放射性物质不断发出辐射,无法使其停止。控制来自放射性物质辐射的唯一方法是将其封装在吸收辐射的物质中,例如铅。
食品检验中使用的X射线则不同,像灯泡的光,它们可以随意打开和关闭。关闭对X射线系统的电力供应,X射线的流动就会立即停止。
2、辐射剂量、数量和单位
辐射剂量的单位是西韦特(Sv),这是以研究辐射生物效应的医学物理学家西韦特的名字来命名。由于职业辐射水平通常较低,更常用的是更小的单位—毫西弗特(mSv,即千分之一的西韦特)或微西弗特(μSv,即百万分之一的西韦特)。辐射剂量率即吸收辐射的速率。这可以表示为μSv/ h。剂量率=剂量(μSv)÷时间(小时)。
为了理解辐射水平,需要比较日常生活中一些自然和人工辐射源的剂量率,这很重要。每年,世界人口人均暴露于天然电离辐射平均约为2400μSv。通常,这远远超过了从正确安装和维护的X射线检查系统所接收的辐射量。例如,一个人每天吃一根约150克的香蕉,则其一年将接收36.5μSv的电离辐射。频繁飞机乘客每年比一般人多吸收约8%的辐射(200μSv),而航空公司飞行员和客舱机组每年吸收的辐射量大约2000μSv。
3、X射线在食品企业中的应用
食品企业主要将X射线用于以下两种方式:
(1)检查食品的污染物或进行质量控制;
(2)对食品进行辐照(即灭菌的过程)。
4、辐照食品
食品辐照不会致使食品带有放射性,就像在进行胸部X射线照射后,人体不会带有放射性一样。
由美国食药局(FDA)和世界卫生组织(WHO)规定,食品辐照即将食品暴露于辐射源。食品辐照的益处包括延长食品的保质期、改进产品质量和减少存在的微生物数量。世卫组织1997年的一项研究也证实,食品辐射水平高达1万Gy时,不会影响食品的安全或营养价值。
Gy是辐射吸收剂量的量度,其定义为一千克物质吸收一焦耳的辐射能量,1Gy相当于1Sv。
FDA不将剂量低于1000 Gy的辐射认为辐照过程。例如,杀死新鲜鸡肉中的沙门氏菌需要高达4500Gy的剂量,这大约为单次胸部X射线辐射的700万倍。接收X射线系统扫描的辐射剂量通常为200μGy或更低,这样的辐射水平太低不会影响食物的安全性或营养价值。那些担心辐照将影响的生产者应放心,这种低水平剂量辐射低于背景辐射,对食品绝对没有影响。
5、X射线检测效果的相关因素
时间
对于暴露在超过自然背景辐射的辐射的食品,剂量率与在特定位置花费的时间量成正比。
剂量率(μSv/小时)=剂量÷时间
距离
X射线源的辐射强度与离它的距离平方的倒数成比例地减小,即剂量率与1÷(距离)⊃2;成比例减小。这个原则通常被称为反平方律。例如,如果在A(来自x射线源/发生器的仪表)处测量的辐射剂量率为定值,则(图6)在B(距离射线源两米)处,它将是在A处的剂量率的四分之一。
屏蔽
X射线在穿过材料时会被吸收。X射线最有效的吸收剂是高致密材料,这就是为什么X射线系统通常由不锈钢制成的原因(图7)。一些X射线发生器的设计还包括用于额外容纳X射线的铜。
科学证据表明,X射线不会损害食品,世界卫生组织(WHO)在1997年所进行的研究证实,不超过10000Sv的食品辐射量不会对食品的安全性或营养价值构成影响,这意味着对食品的辐照强度约为X射线检测中所使用辐射强度的一千万倍,食品依旧可放心食用,并且不会损失其营养价值。
而X射线检测中所使用的辐射量不足WHO研究中所使用辐射量的千万分之一。通过X射线检测系统的食品在X射线束中大约停留250毫秒。在如此短的时间当中,它受到的辐射剂量约为200μSv(0.2mSv),辐射量相当低,因此有机食品在接受X射线检测之后一般不会减弱其有机状态,因此,可放心食用。
食品辐照相关标准(GB)
标准名称
发布日期实施日期
GB 14891.1-1997 辐照熟畜禽肉类卫生标准1997/6/161998/1/1
GB 14891.2-1994 辐照花粉卫生标准1994/2/231994/7/1
GB 14891.3-1997 辐照干果果脯类卫生标准1997/6/161998/1/1
GB 14891.4-1997 辐照香辛料类卫生标准1997/6/161998/1/1
GB 14891.5-1997 辐照新鲜水果、蔬菜类卫生标准1997/6/161998/1/1
GB 14891.6-1994 辐照猪肉卫生标准1994/2/231994/7/1
GB 14891.7-1997 辐照冷冻包装畜禽肉类卫生标准1997/6/161998/1/1
GB 14891.8-1997 辐照豆类、谷类及其制品卫生标准1997/6/161998/1/1
GBT 18524-2001 食品辐照通用技术要求2001/12/52002/3/1
GBT 18525.1-2001 豆类辐照杀虫工艺2001/12/52002/3/1
GBT 18525.2-2001 谷类制品辐照杀虫工艺2001/12/52002/3/1
GBT 18525.3-2001 红枣辐照杀虫工艺2001/12/52002/3/1
GBT 18525.4-2001 枸杞干、葡萄干辐照杀虫工艺2001/12/52002/3/1
GBT 18525.5-2001 干香菇辐照杀虫防霉工艺2001/12/52002/3/1
GBT 18525.6-2001 桂圆干辐照杀虫防霉工艺2001/12/52002/3/1
GBT 18525.7-2001 空心莲辐照杀虫工艺2001/12/52002/3/1
GBT 18526.1-2001 速溶茶辐照杀菌工艺2001/12/52002/3/1
GBT 18526.2-2001 花粉辐照杀菌工艺2001/12/52002/3/1
GBT 18526.3-2001 脱水蔬菜辐照杀菌工艺2001/12/52002/3/1
GBT 18526.4-2001 香料和调味品辐照杀菌工艺2001/12/52002/3/1
GBT 18526.5-2001 熟畜禽肉类辐照杀菌工艺2001/12/52002/3/1
GBT 18526.6-2001 糟制肉食品辐照杀菌工艺2001/12/52002/3/1
GBT 18526.7-2001 冷却包装分割猪肉辐照杀菌工艺2001/12/52002/3/1
GBT 18527.1-2001 苹果辐照保鲜工艺2001/12/52002/3/1
GBT 18527.2-2001 大蒜辐照抑制发芽工艺2001/12/52002/3/1
GBT 21659-2008 植物检疫措施准则 辐照处理2008/4/142008/7/15
GBT 23748-2009 辐照食品的鉴定 DNA彗星试验法 筛选法2009/5/132009/8/1
注:文章源自食品安全网
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