一、脉冲强光杀菌技术简介
1.1脉冲光技术概况
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乃至几十万倍）的光能。脉冲光工作在脉冲状态下：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若干个数量级。使用无污染的惰性气体氙气。由于惰性气体氙气的原因，发出的光呈现从180到1100nm的连续光谱，涵盖了紫外、可见光、近红外等波段。
脉冲强光可以用于光催化，例如：光催化制氢气技术；
脉冲强光可以用于杀菌是一种新型非热杀菌技术；
通过将蘑菇暴露在脉冲强光提供的全光谱中，引领了用脉冲强光快速增强蘑菇维生素D含量的新方法；
脉冲强光可以用于在柔性基板上烧结导电电路，例如在启动全新行业（例如可穿戴技术）方面。
1.2脉冲强光技术实现
脉冲光使用的气体介质是氙气。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。
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。
1.3脉冲强光杀菌
(1) 概况
脉冲强光用于杀菌是一种新型非热杀菌技术，脉冲强光技术侧重于表面杀菌，非常适合包装材料表面、物品及食品表面的杀菌，脉冲强光技术的技术原理是通过在极短时间内（数十至数百微秒）释放出极高的峰值功率和高能量的光辐射作用于目标微生物，在光热和光化学效应的共同作用下，可瞬时杀灭所照射物料表面上的各类细菌微生物。脉冲强光能量的大小由每单位照射面积上光的流量或入射光能量来衡量。脉冲强光杀菌技术的主要特点为广谱、高效、环保，对各类微生物的杀菌效果都非常明显。由于处理时间短，使得在有效杀菌延长食品货架期的同时能较好地保留食材原有的风味和营养成份。
(2) 光化作用
由于氙气的原因，发出的光呈现从180到1100nm的连续光谱。整个光谱由大约20%的紫外线（190至400纳米）、50%的可见光和30%的近红外线组成。紫外线是杀菌效果的主要参与者。
脉冲强光杀菌中紫外线具有重要的作用，同时紫外线不同光谱成分的分布会对杀菌效果产生一定程度的影响。紫外线光谱分为三个波段，UV-C：100nm~280nm，UV-B：280nm~315nm，UV-A：315nm~400nm。UV-C中200nm~280nm为杀菌线，特别是250nm~260nm具有很强的杀菌力。微生物受紫外线照射时最容易受影响的是其体内的蛋白质和核酸，尤其是可诱导中的胸腺嘧啶二聚体的形成，从而抑制的复制和细胞分裂，乃至使其受伤甚至死亡。除紫外光谱段，其他光谱段起到协同杀菌作用
(3) 光热作用
一部分光的波长在可见光和近红外波段，这一部分光传递热量到物体表面后立即将表面温度提高到50～150 ℃，细菌的细胞结构遭到破坏，细胞液流失，致使细菌死亡。这种瞬时升温只影响物体表面（大约10mm厚），不会显著提高受辐照物体的内部温度而影响食品品质。人们倾向于认为UVC光是杀菌的主要部分，但这不一定是真的。例如，芽孢杆菌一般对UVC非常敏感，而像巴西曲霉这样的霉菌对更大范围的紫外线（甚至可见光）敏感。最后是脉冲作用。脉冲强光的瞬时冲击导致微生物的细胞壁和其他细胞成分的损坏，可以破坏细胞结构，从而对细菌产生致死作用。 |
