一種降低菸草中有毒有害物質的裝置及處理方法
2023-05-23 06:47:01
一種降低菸草中有毒有害物質的裝置及處理方法
【專利摘要】本發明公開了一種降低菸草中有毒有害物質的裝置及處理方法，其中方法包括如下步驟：輻射照射、照射劑量以及時間控制、照射冷卻、後處理貯存、檢測封裝等處理步驟。本發明利用γ、X射線或電子束等電離輻射產生的高能射線對菸草進行輻照加工。當菸草中的有害物質吸收輻射能量後，產生一系列物理和化學效應，使物質原子受到激發或電離，毒素化學結構被破壞，最終導致物質組成結構、性質上的改變。這樣既可以殺蟲防黴，減少損失，又可以加速菸葉醇化，改善吸食品質，更重要的是可以降解菸草中的焦油、農藥殘留等有毒有害物質。
【專利說明】一種降低菸草中有毒有害物質的裝置及處理方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於菸草加工【技術領域】，具體涉及一種降低菸草中有毒有害物質的裝置及處理方法。
【背景技術】
[0002]近年來隨著生活水平的不斷提高，人們的健康保健意識在逐漸增強。其中:菸草燃燒後產生的氣體混合物稱為菸草煙霧。菸草煙霧中已發現7000餘種化學成分，至少有69種已知的致癌物，200多種有害物。提高菸草的安全性，減低菸草煙氣中有害成分的釋放量，是國際菸草技術的發展方向，也是發展我國菸草技術的必然需求。
[0003]然而如何殺死菸草中的腐敗菌，降解菸草中的有毒有害物質和農藥化肥殘留，從而達到降解菸草對人們健康的危害就尤為重要了。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種降低菸草中有毒有害物質的裝置及處理方法。
[0005]本發明提供了一種降低菸草中有毒有害物質的裝置，包括用於放射Y射線的輻射源或產生能量在5Mev以下的X射線或產生能量在IOMev以下的電子束的輻射設備；
[0006]所述輻射設備包括電子加速器是利用電磁場作用，使電子獲得較高能量，產生高能電子速或X射線的裝置；
[0007]所述電子加速器可以作為電子速和X射線的兩用輻射源。
[0008]相應地，本發明還提供了一種降低菸草中有毒有害物質的處理方法，包括如下步驟:
[0009]S100、輻射照射:將用於放射Y射線的輻射源或用於放射X射線或電子束的輻射設備對已經預包裝處理的菸草進行照射；
[0010]S200、照射吸收劑量以控制:實時檢測當前輻射吸收劑量值，待菸草達到預定的輻射吸收劑量；
[0011]S300、照射冷卻:將照射處理後的菸草進行冷卻15?25min,溫度低於18?30°C;
[0012]S400、後處理貯存:關閉電子速加速器；或者將輻照Y射線的輻射源貯存在深水池中；
[0013]S500、檢測封裝:檢測菸草的輻射吸收劑量，將輻射吸收劑量低於安全劑量閾值的菸草轉存、密封。
[0014]與現有技術相比，本發明實施例的優點在於:
[0015]本發明提供的降低菸草中有毒有害物質的裝置及處理方法，可以解決上述問題。由於輻射工藝(也稱輻照加工)能對菸草中的有毒有害物質進行降低處理。因此本發明實施例的處理方法就是利用Y射線、X射線或電子束等電離輻射產生的高能射線對菸草進行輻照加工。其中:高能電離輻射與物質的相互作用過程主要有:光電效應，康普頓效應和電子對效應。當物質吸收輻射能量後，產生一系列化學效應，使物質原子受到激發或電離，毒素化學結構被破壞，最終導致物質組成結構、性質上的改變。這樣既可以殺蟲防黴，減少損失，又可以加速菸葉醇化，改善吸食品質，更重要的是可以降解菸草中的焦油、農藥殘留等有毒有害物質。
[0016]需要說明的是，菸草在接受輻照時，不直接與放射源接觸，只接觸Y射線、X射線或電子束帶來的能量對菸草進行處理。因此，不存在菸草因輻照帶有放射性的問題。也不會產生有害物殘留等不安全性問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明實施例一種降低菸草中有毒有害物質的處理方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0018]下面通過具體的實施例子對本發明做進一步的詳細描述。
[0019]本發明實施例提供了一種降低菸草中有毒有害物質的裝置，包括用於放射Y射線的輻射源或產生能量在5Mev以下的X射線或產生能量在IOMev以下的電子束的輻射設備;
[0020]所述輻射設備包括電子加速器是利用電磁場作用，使電子獲得較高能量，產生高能電子速或X射線的裝置；
[0021 ] 所述電子加速器可以作為電子速和X射線的兩用輻射源。
[0022]較佳地，
[0023]所述電子加速器包括靜電加速器、(範德格拉夫電子加速器)、高頻高壓加速器(地那米加速器)、微波電子直線加速器、迴旋電子加速器等。
[0024]需要說明的是:所述Y射線源常處於兩種位置，即對產品進行照射的工作狀態位置和貯存位置；所述貯存位置為深水池中。電子加速器與Y射線源不同，工作或停工不必移動位置，因為只要關閉電源，即無輻射。
[0025]在對菸草輻照加工時，相比較Y射線的輻射源，採用電子束加工較好，電子束是由電子加速產生。根據每日要加工的數量來選購電子加速器設備大小。
[0026]其中:電子加速器(簡稱加速器)是利用電磁場作用，使電子獲得較高能量，產生高能電子速(射線)或X射線的裝置。電子加速器可以作為電子速和X射線的兩用輻射源。用於菸草輻照加工的電子加速器主要有靜電加速器(範德格拉夫電子加速器)高頻高壓加速器(地那米加速器)、微波電子直線加速器、迴旋電子加速器等。
[0027]下面介紹一下電子加速器的輻射技術原理
[0028]電子束輻照的原理是由電子加速器產生的高能電子束(射線)(通常電子束能量為lOMev、速流功率為數十千瓦以上)通過高能電子束直接作用破壞活體生物細胞內DNA或通過問接作用使水和小分子物質輻解，產生-H、-OH等活性自由基，與核內物質作用，發生交聯反應。較低劑量的電子束能夠在不顯著影響菸草品質的前提下，殺滅蟲害，殺死腐敗菌，並通過其射線的直接和間接作用，使生物大分子或化學汙染物分子發生斷裂、交聯等一系列反應，從而改變分子原有的生物學、物理學、化學特性，使得菸草中有毒有害物質降解，達到降低其致敏性和毒害性等。
[0029]無論是Y射線，X射線或電子束射線輻射對物質來說都是一個能量傳遞和沉積的過程，其結果都能使物質發生電離和激發，在此過程中會形成一系列的產物如電子、離子、激發分子、自由基和分子碎片，這些產物亦稱為化學原初產生物(活性粒子)。
[0030]上述裝置還包括產品傳遞系統；
[0031]所述產品傳遞系統用於在輻射源或輻射設備的照射下傳送菸草；所述產品傳送系統包括傳送帶式傳送裝置和單軌懸輸送式傳送裝置；
[0032]需要說明的是:這兩種傳送系統都是變速的，輻射處理時，不同產品要求不同的輻照時間，所以要求調整傳送系統的速度，以使產品獲得要求的劑量。
[0033]上述裝置還包括安全系統；
[0034]所述安全系統用於檢測傳送裝置、輻射源或輻射設備的故障，並在監測到故障後發出警報。
[0035]需要說明的是:所有的輻照器都必須有連鎖性故障安全系統，這種系統，在任何一個環節出現故障或不安全動作時，都會發出警報並同時自動做出安全處理，而且在故障未消除或不安全動作終止以前，系統仍處於警報狀態。
[0036]上述裝置還包括排風系統；
[0037]所述排風系統用於將輻射源或輻射設備產生的臭氧和氮氧化合物排出。
[0038]輻射處理時，源周圍的空氣一直受到照射，會產生大量的有害臭氧和氮氧化合物。因此輻照器都配備通風系統，以降低室內空氣中過高的臭氧和氮氧化合物濃度，保障工作人員的健康。
[0039]另外，輻照器的建築與普通廠房不同，因為它裝有穿透能力很強的射線源。為了使輻照器外的放射性保持在足夠安全的低水平，要將輻射源用很厚的混泥土牆屏蔽起來。
[0040]基於同一發明構思，本發明實施例還提供了一種降低菸草中有毒有害物質的處理方法，由於此方法解決問題的原理與前述降低菸草中有毒有害物質的裝置的功能相似，因此該方法可以參見前述裝置的實施，重複之處不再贅述。
[0041]參見圖1，本發明實施例提供了一種降低菸草中有毒有害物質的處理方法，包括如下步驟:
[0042]S100、輻射照射:將用於放射Y射線的輻射源或用於放射X射線或電子束的輻射設備對已經預包裝處理的菸草進行照射；
[0043]S200、照射吸收劑量以控制:實時檢測當前輻射吸收劑量值，待菸草達到預定的輻射吸收劑量；
[0044]S300、照射冷卻:將照射處理後的菸草進行冷卻15?25min,溫度低於18?30°C;
[0045]S400、後處理貯存:關閉電子速加速器；或者將輻照Y射線的輻射源貯存在深水池中；
[0046]S500、檢測封裝:檢測菸草的輻射吸收劑量，將輻射吸收劑量低於安全劑量閾值的菸草轉存、密封。
[0047]較佳地，所述安全劑量閾值為IOkGy (即千戈瑞)。
[0048]較佳地，
[0049]所述Y射線的輻射源選取放射性核素鈷-60 (60Co)或銫_137(137Cs)；
[0050]所述輻射設備產生的能量在5Mev或以下的X射線；或者產生的能量在IOMev或以下的電子束。[0051]需要說明的是，對菸草輻照加工，是嚴格按照我國《輻照食品衛生管理辦法》等管理法規標準執行，吸收劑量在IOKGy以內，所以，不產生有害作用，也沒有放射性殘留，這一技術是成熟的。國際上關於食品輻照加工安全性論證和試驗早在上個世紀60年代就已開始，經過長期的動物試驗和人體試驗證明。在一定劑量(1-1OKGy)照射下的農副產品及其加工品不產生放射性和有毒物質，對營養價值沒有影響。聯合國糧農組織、世界衛生組織、國際原子能機構組織的輻射食品衛生安全聯合專家委員會，在上世紀80年代初就認定在IOKGy劑量以內輻射任何食品和加工品，不產生有害作用，安全可供食用。並通過對輻照食品和加工品的化學研究、毒理學研究、營養學研究、微生物學研究，事實已證明輻照食品及其加工品是安全的。因此，輻照加工的菸草既安全衛生，又毒害性低。
[0052]對菸葉、菸絲以及成品香菸皆可進行輻照加工。當輻照時菸草吸收輻照劑量越大，其有毒有害物質越少，當輻照劑量為IOKGy時，菸草中的有毒有害物質降低率達到68%左右。輻照加工後的菸草能保持原有的品質。能除去雜味，更能產生較好的口感。抽菸時口感綿柔，無辛辣、嗆刺激和苦澀感。使菸民吸菸後無過多的有害毒素，對健康危害小。
[0053]下面介紹一下輻射的劑量:
[0054]輻射的劑量是指物質被輻射時吸收的輻射能量。在國際單位制中，吸收劑量的單位是以戈瑞(Gy)表示。輻射時I千克(kg)物質吸收I焦耳(J)能量的劑量為lGy。菸草輻射的劑量常在IOKGy以下。單位質量被照射物質在單位時間內所吸收的能量稱為吸收劑量率，單位為戈瑞/秒。物質吸收輻射產生變化的類型與輻射的能量有關；產生變化的程度則取決於所吸收輻射劑量的多少。輻射源單位時間的能量輸出(功率)、吸收物質自輻射源接受輻射總的時間，以及輻射源與吸收物質之間的空間排列和吸收材料的吸收特性。
[0055]在菸草輻照的劑量範圍內，輻照產生的菸草溫度的變化很小，IOKGy的輻照相當於使水的溫度增加2.4°C。因此，菸草輻照可以作為一種加工的冷處理方法。
[0056]菸草輻照過程吸收劑量的測量:是將劑量計暴露於輻射線之下而測得的，然後從劑量計所吸收的劑量來計算出被菸草所吸收的劑量。常用的劑量測量體系有量熱計、液體或固體化學劑量計及目視劑量標籤。
[0057]菸草在輻照時先應測定樣品。根據菸草中有毒有害的含量和染菌量等以及想要的口感來確定輻照時給出菸草所需吸收的劑量，從而達到最理想的效果。
[0058]下面介紹一下電子束輻照加工技術特點
[0059]操作安全可控性強:
[0060]電子束輻照技術具有較好環保性能，輻照室通過合理設計，施工和嚴格使用管理，作業時完全可避免電子射線洩漏，電子加速器斷電即切斷射源，安全可靠。電子束輻照的產生和消失則完全可以通過電源開關來控制，操作簡單，不需要輻射源，不汙染環境，對操作人員無傷害，可直接應用於連續化生產。而Y射線輻照需要輻射源。需要有特殊的設施防止輻射洩漏，每次處理完得將輻射源放入水中來終止輻射。60Co射線半衰期5.7年，137Cs射線半衰期31年，因而還需要對廢棄的放射源進行處理，處理費用很昂貴。
[0061]操作簡單方便，可實現規模化生產:
[0062]電子束由電子加速器產生，它的產生和消失完全可以通過電子加速器的電源開關控制，電離輻射能量的大小也可以通過電子加速器來調節，系統操控比較方便，對已包裝好的菸葉、菸絲和成品煙可直接進行加工處理。電子束穿透距離較短，與被輻照物密度有關，電子束具有較快的劑量率，採用動態傳送裝置，其產品吸收劑量的不均勻度小於5%，適用於形狀規則，小厚度產品加工。也可翻箱兩面輻照加工，這樣能解決輻照產品的厚度問題。
[0063]總之，利用電子束輻照加工，定向性好，速率快，效率高，成本低，好防護，安全性好。但一次性投資較大。
[0064]綜上所述，本發明實施例利用Y射線、X射線或電子束等電離輻射產生的高能射線對菸草進行輻照加工。當菸草中的有害物質吸收輻射能量後，產生一系列物理和化學效應，使物質原子受到激發或電離，毒素化學結構被破壞，最終導致物質組成結構、性質上的改變。這樣既可以殺蟲防黴，減少損失，又可以加速菸葉醇化，改善吸食品質，更重要的是可以降解菸草中的焦油、農藥殘留等有毒有害物質。
【權利要求】
1.一種降低菸草中有毒有害物質的裝置，其特徵在於， 包括用於放射Y射線的輻射源或產生能量在5Mev以下的X射線或產生能量在IOMev以下的電子束的福射設備； 所述輻射設備包括電子加速器是利用電磁場作用，使電子獲得較高能量產生高能電子速或X射線的裝置； 所述電子加速器可以作為電子速和X射線的兩用輻射源。
2.如權利要求1所述的降低菸草中有毒有害物質的裝置，其特徵在於， 所述電子加速器包括靜電加速器、高頻高壓加速器、微波電子直線加速器、回旋加速器。
3.如權利要求1所述的降低菸草中有毒有害物質的裝置，其特徵在於， 還包括產品傳遞系統； 所述產品傳遞系統用於在輻射源或輻射設備的照射下傳送菸草；所述產品傳送系統包括傳送帶式傳送裝置和單軌懸輸送式傳送裝置。
4.如權利要求1所述的降低菸草中有毒有害物質的裝置，其特徵在於， 還包括安全系統； 所述安全系統用於檢測傳送裝置、輻射源或輻射設備的故障，並在監測到到故障後發出警報。
5.如權利要求1所述的降低菸草中有毒有害物質的裝置，其特徵在於， 還包括排風系統； 所述排風系統用於將輻射源或輻射設備產生的臭氧和氮氧化合物排出。
6.一種降低菸草中有毒有害物質的處理方法，其特徵在於，包括如下步驟: 輻射照射:將用於放射Y射線的輻射源或用於放射X射線或電子束的輻射設備對已經預包裝處理的菸草進行照射； 照射吸收劑量以控制:實時檢測當前輻射吸收劑量值，待菸草達到預定的輻射吸收劑量； 照射冷卻:將照射處理後的菸草進行冷卻15~25min，溫度低於18~30°C ； 後處理貯存:關閉電子速加速器；或者將輻照Y射線的輻射源貯存在深水池中； 檢測封裝:檢測菸草的輻射吸收劑量，將輻射吸收劑量低於安全劑量閾值的菸草轉存、密封。
7.如權利要求6所述的降低菸草中有毒有害物質的處理方法，其特徵在於， 所述安全劑量閾值為lOkGy。
8.如權利要求7所述的降低菸草中有毒有害物質的處理方法，其特徵在於， 所述Y射線的輻射源選取放射性核素鈷-60或銫-137 ； 所述輻射設備產生的能量在5Mev或以下的X射線；或者產生的能量在IOMev或以下的電子束。
【文檔編號】A24B15/22GK104013098SQ201310585968
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2013年11月21日 優先權日:2013年11月21日
【發明者】白雲 申請人:白雲