国际辐照食品与食品辐照装置的发展与趋势分析.ppt

国际辐照食品与食品辐照装置的发展与趋势分析王传祯张赫瑚彭伟 北京三强核力辐射工程技术有限公司 全国辐照食品技术创新与商业化研讨会 桂林 2009 主要内容 国际辐照食品的发展历程世界各国食品辐照情况简介食品辐照装置食品辐照的质量保证辐照食品及食品辐照装置的发展趋势 国际辐照食品的发展历程 什么是辐照食品 利用射线如 射线 x射线或电子束对食品进行照射 以达到抑制发芽 杀虫灭菌 改善品质 保鲜耐贮等目的 这种工艺过程叫食品辐照加工 经过辐照加工的食品叫辐照食品 1896年人类发现射线 也叫辐射 很快就让它造福人类 用于食品加工 早在1905年英国就授予了食品辐照方面的专利 1921年美国农业部官员就建议采用X射线对猪肉进行辐照 1930年德国公司被授予采用X射线处理包装食品的专利 钴源辐照装置应用于食品辐照较早 1974年世界第一个商业化食品辐照日本仕幌土豆辐照装置 1994年美国第一座食品辐照装置运行 2000年第一座用于食品辐照的商用X射线装置投入运行 2000年前后美国发布了一系列法规批准了多种食品的辐照 食品辐照在全世界范围内得到了更加迅速的发展 到目前为止 全世界已经有57个国家和地区的政府或国际组织 批准了二百三十多种辐照食品可以上市 世界各国食品辐照情况简介 美国食品辐照简介 美国是世界上最大的食品和农产品市场 也是世界上对辐照食品研究最深入的国家之一辐照作为提高食品安全性和作为一种检疫处理方法方面的研究和法规建设 并成功地进行了商业化应用 在食品辐照标准制定方面 美国政府早在1963年就批准了小麦及其制品的辐照 而后又批准了香辛料 猪肉防旋毛虫 粮食杀虫和新鲜水果蔬菜延长货架期的辐照处理 影响较大的是1997年批准的红肉制品的辐照处理 美国主要批准食品辐照的历程如下 1963年 FDA批准了小麦和小麦粉的辐照以用于病虫的控制 由于当时美国没有使用辐照 每年400 000吨小麦在乌克兰进行辐照 1964年 首次在美国本土使用辐照技术 FDA批准了白马铃薯的辐照以延长其货架期 20世纪70年代 美国宇航局NASA采用辐照方式对宇航员在太空使用的肉进行灭菌 至现在 美国宇航局仍然在使用辐照 1997年 FDA批准红肉的辐照 2000年 美国农业部USDA的食品安全监督机构FSIS批准了牛肉的辐照 FDA批准了新鲜鸡蛋和易发芽种子的辐照 2002年 美国农业部USDA就已经接受采用辐照方式对进口水果 蔬菜进行检疫处理 2005年 FDA批准了软体贝壳类的辐照以用于控制新鲜的或者冰冻软体贝壳类中的病原体 如弧菌类和其他食源性病原体 2007年 美国农业部USDA批准了进口泰国 印度 巴基斯坦等国采用辐照方式检疫后的热带水果进入美国市场 2008年 FDA批准了对新鲜卷心莴苣和菠菜进行辐照以控制食源性致病菌如大肠杆菌和沙门氏菌 美国批准的食品辐照的清单 英国和欧盟食品辐照的发展现状 欧盟议会决定2000年9月20日起允许出售和使用辐照草药 调味品和脱水蔬菜最大剂量为10kGy 此前 欧盟中比利时 丹麦 芬兰 法国 意大利 荷兰 西班牙已经立法允许专项辐照食品上市 此后 欧盟其他成员国奥地利 德国 希腊 卢森堡 葡萄牙 爱尔兰和瑞典也已经允许辐照食品上市 根据英国 英格兰 2009年7月实施的新的食品辐照条例来看 批准的食品辐照包括水果 蔬菜 谷物 球茎和块茎类食物 干草药 香料和调味品 鱼和贝类以及家禽肉等7类 总体而言 欧盟对辐照食品持相当严格和谨慎的态度 尤其是对用于食品辐照的装置具有非常严格的审批程序 下表是经欧盟批准的用于食品辐照的装置情况 欧盟共有10个国家的21座辐照装置获得欧盟的食品辐照的批准 欧盟之外共有4个国家的7座辐照装置获得了欧盟的食品辐照的批准 中国也已经有几家单位向欧盟提出了申请 但目前尚未获得批准 经欧盟批准的食品辐照装置清单 欧盟成员国 非欧盟成员国 日本食品辐照的发展现状 日本北海道的土豆辐照设施是世界上较早的商业化运行的辐照设施 其在1974年就开始运营主要应用于土豆的抑制发芽 2007年日本政府拨出资金列入专题 对国际辐照食品进行专项调查 以推动日本国内辐照食品的发展 调味品的辐照正在审批阶段 澳洲食品辐照的发展现状 近年 澳大利亚和新西兰取消了1989年以来对食品辐照的禁令 1999年下半年澳大利亚新西兰食品标准委员会 ANZFSC 核准了澳新食品主管局 ANZFA 标准AI7 食品辐照 该标准规定 对食品 食品配料或成分进行辐照或再次辐照要得到根据逐项审核原则作出的许可 并对有关的辐照剂量 包装材料及认可的场所和设施实施严格的条件限制 该标准要求辐照食品进行标识 其他国家 南非 批准了绝大多数食品的辐照处理 主要辐照产品 调味品 蜂蜜等 辐照食品总量很大 以色列 辐照食品的发展速度较快 水果辐照检疫的发展现状 辐照作为检疫的一种方法已经在全世界范围内进行了大量的科学研究积累 实验结果表明采用低剂量的 射线 电子束或者X射线对水果害虫进行辐照处理 能引致害虫的不育或者延缓死亡 同时辐照检疫方法具有杀虫时间短 杀虫彻底 处理不需拆包 不受温度影响 对寄主安全 没有残留和环境污染问题 联合国粮农组织 FAO 发布的国际植物检疫措施标准 ISPN 第18号出版物 2003 植物检疫措施的准则辐照处理 又为各国采用辐照作为检疫方法提供了共同的准则 截至2008年底 全世界范围内已经有多个国家批准了多种水果的辐照检疫 辐照检疫处理水果及国家清单 泰国 美国 在泰国 有两家美国农业部认可的辐照装置 一家为政府拥有的泰国辐照中心 另一家为Isotron的伽马辐照装置 这两座辐照装置都靠近泰国曼谷2008年 泰国有大约1700吨的水果辐照后出口到美国 大部分是龙眼 占总数2 3 和山竹 少量为红毛丹果和芒果 估计 2009年出口总量基本不变 印度 美国 2007年 在芒果销售的三四个月中 大约有170吨的芒果辐照后出口到美国 2008年 出口量为275吨 2009年 预计为300吨 印度生产的芒果占世界总产量的一半 但由于基础设施不完善和检疫的限制 其出口量还不足世界芒果交易的1 预计未来芒果辐照的数量将继续扩大 越南 美国 美国允许从越南中部省份BinhThuan进口辐照后的火龙果 主要有两家单位 越南VINAGAMMA的钴源辐照装置和SonSon的电子加速器装置用于水果辐照 从2008年10月开始 每周大约运输7吨 澳大利亚 新西兰 芒果 番木瓜果和荔枝已经获批进行辐照处理 2008年辐照水果总量为800m3 2009年的处理量为660m3 辐照总量减少是由于运输受阻的原因 食品辐照装置 食品辐照装置的分类 用于食品加工的辐照装置有 辐照装置 电子束辐照装置和X射线辐照装置等三大类 为了保证食品辐照的安全 用于食品辐照的射线能量有所限制 加速器的电子束能量不大于10MeV X射线的能量不大于5MeV 辐射源采用钴 60和铯 137 装置本身还分为试验开发 可移动式和商业化辐照装置 食品辐照加工对辐照装置的要求 1 要求辐照食品的装置更加安全可靠当然凡是辐照装置都要求安全可靠 但食品辐照装置需要更加安全 首先它处理的是食品 在任何情况下食品都不能同放射源有任何的碰撞和接触 另一方面在辐照过程中发生事故 不仅仅有人身和设备的安全问题 还有辐照食品的安全问题 2 要保证食品经过辐照加工后不仅没有放射源的污染和残留 也不能产生感生放射性 这就要求 加速器电子束能量不大于10MeVX射线不大于5MeV 美国已在2005年批准IBA的RHODOTRON加速器7MeV的X射线用于食品辐照 辐射源采用钴 60 光子能量分别为1 33MeV和1 17MeV 铯 137 光子能量为0 66MeV 3 要求辐照装置能实现剂量范围比较宽的辐照工艺食品辐照加工有时需要总吸收剂量只有数十Gy 有的却要求高达数千Gy 相差数百甚至上千倍 在同一个辐照装置上 有时要求高剂量率 短时间辐照 如海产品 冷冻食品 肉食品的杀虫防腐处理 而有时则需要低剂量率 辐照时间相对要长一些 如水果 蔬菜的保鲜处理等 在同一台装置上能完成这样的辐照工艺 对辐照装置要求是非常高的 尤其是水果的辐照 最低剂量一般为150 400Gy 同时对最大剂量的要求比较严格 4 要求辐照装置能实现均匀辐照首先 食品其最大可忍受剂量和最低有效剂量之间相差不大 辐照装置在处理这类食品时必须保证达到最低有效剂量而不能超过最大可忍受剂量 其次 食品辐照加工的安全性要求尽量降低食品的总吸收剂量 只有在那些吸收剂量不均匀系数低的装置上进行辐照 才能更好的达到这一要求 第三 食品是关系到人类生活的大事 当然是加工成本越低越好 降低吸收剂量的不均匀系数 可以降低总吸收剂量 也可以降低加工成本 5 要求辐照装置能提供综合处理的手段为了提高辐照食品的安全性 尽量降低吸收剂量 降低处理成本 现在食品处理工艺越来越倾向于综合处理的工艺 例如 辐照与冷冻 辐照与化学处理 辐照与密封真空包装等技术综合处理 这就要求我们的食品辐照装置能够提供综合处理的手段 越南要求带冷冻 6 要求能提供比较准确的吸收剂量测试手段因为食品辐照加工要求吸收剂量比较严格 因而需要比较准确的吸收剂量测试手段 辐照装置 辐照装置作为目前食品 农副产品辐照加工的主要技术装备得到越来越广泛的应用 国外工业 辐照装置正向大型化 专业化 标准化发展 美国的装置单座装源能力已超过4 44 1017Bq 1200万居里 而我国自己设计的工业 辐照装置大都是中小型综合多用途的装置 但是2000年以后新建的辐照装置大多均为大型工业化辐照装置 国际上的钴 60辐照装置绝大部分都是由加拿大的MDSNordion提供 我国三强核力公司自主研发设计的SQ H 型工业钴源辐照装置已经于2006年在艾索创泰国公司投产 该装置除了用于医疗器械的灭菌 还用于宠物饲料 冰冻鱼以及水果的辐照 并获得了美国农业部 USDA 颁发的辐照许可 辐照装置 辐照装置 最近北京三强核力辐射工程技术有限公司已经完成了SQ G 型工业辐照装置的开发并即已经安装在杭州 该装置采用辊道和链条输送机 承重能力大大提升 特别适合食品辐照 加速器辐照装置 最近几年由于钴 60源市场紧缺 辐照装置的环境问题 再加上工业加速器本身在能量 束流 功率及安全方面技术有重大突破 特别是束下装置的完善 加速器的辐照应用具有大发展趋势 特别是它在辐照消毒 辐照食品方面也能发挥能量高 功率大 处理量大的特点 下面简介几种近年来新发展起来的加速器 1 IBA公司的RHODOTRON加速器该加速器1996年研制成功 到目前为止已在美国 日本 法国 瑞典 西斑牙 丹麦 奥地利等国家有30多台生产线已经或即将投入运行 主要用于食品辐照和辐照消毒 目前已有一台TT 200的IBA加速器在中国上海地区投入运行 2 IBA公司的Betaline可移动自屏蔽式生产线该生产线可用于小包装食品 羊肉片 牛排等食品加工 可移动 可在普通厂房内作为生产线在线消毒装置 3 俄罗斯科学院新西伯利亚分院核物理研究所双扫描头 可转为X射线 转换效率超过8 10 既可用于辐照食品 也可用于辐照消毒 已有两台于2001年在美国投入运行 4 日新公司和三菱重工公司以上装置已在日本用于辐照食品和辐照消毒并投入运行 食品辐照装置的质量管理 质量管理的重要性 保证食品辐照的质量既要有好的硬件包括高水平的辐照装置和必要的仪器仪表 更需要有完善的软件系统 那就是良好的管理 辐照食品的质量控制最主要的是吸收剂量的准确和有效性的控制 装置的运行管理 1 保证装置在良好状态下运行 运行规程 人员素质 定期维修 2 放射源板的定位精度 3 辐照吊箱的中心位置 4 被辐照食品箱的装载位置 5 停留时间的修正 过源机械示意图 美国某加速器辐照中心采用塑料泡沫材料目的1 固定货物的位置以保证加工质量目的2 保护产品包装目的3 减缓输送过程中货物与容器的冲击 保护产品和装置的安全 吸收剂量测定与保证 1 采用准确度高 可比对 符合标准的计量计 2 计量实验室和菌检实验室 确定吸收剂量细菌 病原微生物 害虫有效的温度 压力 湿度等环境条件 3 如需要 则须对辐照室辐照环境进行测试监督 4 对辐照保鲜食品须确定有呼吸高峰或无呼吸高峰条件下剂量的有效性 质量管理体系的认证 ISO 9000 ISO 14000 ISO 11137 欧洲 NQABSI 英国 TUV 德国 EN 552 美国FDAUSDA 辐照食品及食品辐照装置的发展趋势 辐照食品的发展趋势 食品安全问题是一个全球性问题 随着人们物质生活的提高 对食品安全的要求越来越高 同时世界各国对食品添加剂的应用越来越严格 对食品辐照的发展是个利好 同时美国对于辐照食品的支持态度 将会对各国对辐照食品的态度产生持续的积极影响 总体而言 辐照食品将会被越来越多的国家和人们所接受 同时及应用范围和规模将会继续扩大 但是 辐照食品由于其特殊性 各国将会继续加大对辐照食品的监管力度 对辐照食品的批准仍然会比较谨慎 食品辐照装置的发展趋势 钴 60辐照装置由于辐照工艺和各种条件越来越成熟 在未来一段时间内仍然是食品辐照的主要技术装备 但是用