CN105311652B - 常温粉末颗粒灭菌机 - Google Patents

Abstract

常温粉末颗粒灭菌机。包括上、下二层的屏蔽室，屏蔽室上层固定有2MeV直线加速器，屏蔽室下层设有粉末辐照传输装置，粉末输入装置两端分别设有粉末输入装置和粉末吸料机构组成。与现有技术相比，突破了常规灭菌中有效成分发生变化，食品、药品的功效下降的缺陷，实现常温下对食品、药品进行辐照灭菌，使病菌细胞内的水分子被射线辐照后生产自由基，造成细胞死亡而达到灭菌的效果，由于穿透力强，灭菌彻底，效率高，因此有效防止食品、药品成分发生变化，满足制药、食品行业灭菌工艺的要求。

Description

常温粉末颗粒灭菌机

技术领域

本发明常温粉末颗粒灭菌机，涉及的是加速器辐照技术领域，应用于食品、药品粉末颗粒的灭菌。

背景技术

我国制药食品行业的灭菌问题始终是人们十分关注和期待解决的课题，目前通常采用的是蒸汽熏蒸、乙醇灭菌、臭氧灭菌、湿热灭菌、微波灭菌、环氧乙烷灭菌、钴60灭菌等都有一定的效果，但普遍存在着粉末颗粒容易结块、灭菌不彻底、化学残留、成分含量降低、效率低下、成本高、不安全等的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于解决传统灭菌过程的一些缺陷，旨在采用加速器产生高能电子束在常温下对颗粒粉末中所有细菌的灭杀，同时又不改变原料中有效成分的常温粉末颗粒灭菌机。

其技术是这样实现的：包括粉末输入装置、2MeV直线加速器、粉末辐照传输装置、粉末吸料装置、屏蔽室在内，其特征在于：整个装置按上、下二层固定在屏蔽室内，屏蔽室上层固定有2MeV直线加速器，2MeV直线加速器末端产生的屏蔽放射线垂直于粉末辐照传输装置的初始端，粉末输入装置的进料储料筒设在屏蔽室外，粉末输入装置的出料口设有的粉末下料铺平机构与粉末辐照传输装置初始端衔接，粉末辐照传输装置的末端下方与粉末吸料装置的真空吸粉末机构衔接；粉末吸料装置的真空吸粉末机构与通过管道与设在屏蔽室外的储料筒连接；

所述的2MeV直线加速器包括热阴极的二极枪、微波系统、磁铁系统、电源系统、真空系统、脉冲调制器系统、恒温水系统组合而成：

一把热阴极的二极枪，电子枪的枪体工作电压为60KV，电子枪工作在空间电荷限制状态，电子枪峰值脉冲流强在0.5-1.5安培；

微波系统的工作频率为2998MHZ，我们采用BJ32波导进行传输，磁控管额定输出功率2.6MW，传输系统中的隔离器衰减量＜0.4dB，隔离窗的损耗在0.2dB，整个波导传输系统长度控制在2米以内，考虑连接法兰的波导损耗约0.5dB，这样当微波功率送到加速管入口时功率大于1.9MW，在磁控管出口一段波导采用充SF6气体来提高耐压，加速管内为高真空；

磁铁系统，磁铁系统包括5个为了不让电子束发散，安装在加速管上的聚焦线圈以及扫描磁铁，其作用是让加速器输出的电子束经过一横向交变磁场，电子束受Lorentz力的作用，在垂直于束流和磁场的方向上作来回扫描，辐照物品放置在输送线上，垂直于扫描方向向前运动；

电源系统，聚焦线圈电源是采用直流稳压电源，电压稳定度和纹波都好于千分之一，扫描电源采用三角波电流源，5-15Hz，峰值连续可调，正负对称，最大峰值正负12A；

真空系统，2MeV直线加速器2的真空系统包括下列部件：电子枪、加速管(包括输入、输出耦合器)、束流输出系统(包括输出X、Y导向，束流感应圈，漂移管)，扫描真空盒，两台溅射离子泵及与之联接的软波导，抽空管道和超高真空阀门，其工作真空度高于5E-7托；

脉冲调制器系统，其作用为磁控管提供脉冲功率和灯丝电源，同时也提供电子枪脉冲功率和电子枪灯丝电源；整个直线加速器控制系统集成于此；

恒温水系统恒温2MeV直线加速器的加速管，使2MeV直线加速器的加速管的工作温度恒定在45℃±0.5℃；

所述的粉末输入装置在屏蔽室外的进料储料筒通过真空管道与真空储料罐连接，真空储料罐的下端与喂料机构连接，喂料机构的另一端与粉末下料铺平机构连接；

所述的粉末辐照传输装置设在高度可调的支架上，支架两端分别设有主动轮、被动轮，主动轮、被动轮外设有传输不锈钢带，主动轮连有减速机构；

所述的粉末吸料装置4的真空吸粉末机构通过粉末输送管连接粉末储存罐。

实施该技术后的明显优点和效果是：与现有技术相比，彻底解决了因传统灭菌工艺所产生的灭菌不彻底、有残留、温度高、影响有效成分、成本高、不安全等问题。该发明实现在常温条件下对食品、药品原料实施常温灭菌，使病菌细胞内的水分子被射线辐照后产生自由基，造成细胞死亡而达到灭菌的效果，满足制药、食品行业灭菌工艺的要求。

附图说明

图1是本发明布局后的主视结构示意图；

其中，1-粉末输入装置、2-2MeV直线加速器、3-粉末辐照传输装置、4-粉末吸料装置、5-屏蔽室。

具体实施方式

下面结合附图，用实施例对本发明作进一步描述：

见附图1，整个装置按上、下二层固定在屏蔽室5内，屏蔽室5上层固定有2MeV直线加速器2，2MeV直线加速器2末端产生的屏蔽放射线垂直于粉末辐照传输装置3的初始端，粉末输入装置1的进料储料筒设在屏蔽室5外，粉末输入装置1的出料口设有的粉末下料铺平机构与粉末辐照传输装置3初始端衔接，粉末辐照传输装置3的末端下方与粉末吸料装置4的真空吸粉末机构衔接；粉末吸料装置4的真空吸粉末机构与通过管道与设在屏蔽室5外的储料筒连接；

所述的2MeV直线加速器：包括热阴极的二极枪、微波系统、磁铁系统、电源系统、真空系统、脉冲调制器系统、恒温水系统组合而成：

一把热阴极的二极枪，电子枪的枪体工作电压为60KV，电子枪工作在空间电荷限制状态，电子枪峰值脉冲流强在1安培左右；

微波系统的工作频率为2998MHZ，我们采用BJ32波导进行传输，磁控管额定输出功率2.6MW，传输系统中的隔离器衰减量＜0.4dB，隔离窗的损耗在0.2dB左右，整个波导传输系统长度控制在2米以内，考虑连接法兰的波导损耗约0.5dB，这样当微波功率送到加速管入口时功率大于1.9MW，若功率高于设计要求，可以适当降低磁控管的工作电压以降低输出功率，以波导损耗1dB考虑，当磁控管工作在2.4MW输出功率时，加速管入口处功率可达1.9MW，考虑波导所传输的微波功率水平，在磁控管出口一段波导采用充SF6气体来提高耐压，加速管内为高真空；

磁铁系统，磁铁系统包括5个为了不让电子束发散安装在加速管上的聚焦线圈，以及扫描磁铁，其作用是让加速器输出的电子束经过一横向交变磁场，电子束受Lorentz力的作用。在垂直于束流和磁场的方向上作来回扫描，辐照物品放置在输送线上，垂直于扫描方向向前运动；

电源系统，聚焦线圈电源是采用直流稳压电源，电压稳定度和纹波都好于千分之一，扫描电源采用三角波电流源，5-15Hz，峰值连续可调，正负对称，最大峰值正负12A；

真空系统，加速器真空系统包括下列部件：电子枪、加速管(包括输入、输出耦合器)、束流输出系统(包括输出X、Y导向，束流感应圈，漂移管)，扫描真空盒，两台溅射离子泵及与之联接的软波导，抽空管道和超高真空阀门，其工作真空度应高于5E-7托；

脉冲调制器系统，其作用为磁控管提供脉冲功率和灯丝电源，同时也提供电子枪脉冲功率和电子枪灯丝电源，整个机器的控制也集成在此；

恒温水系统恒温2MeV直线加速器的加速管，使2MeV直线加速器的加速管的工作温度恒定在45℃±0.5℃；

所述的粉末输入装置1在屏蔽室5外的进料储料筒通过真空管道与真空储料罐连接，真空储料罐的下端与喂料机构连接，喂药机构的另一端与粉末下料铺平机构连接；

所述的粉末辐照传输装置3设在高度可调的支架上，支架两端分别设有主动轮、被动轮，主动轮、被动轮外设有传输不锈钢带，主动轮连有减速机构；

所述的粉末吸料装置4的真空吸粉末机构通过粉末输送管连接粉末储存罐；

所述的上、下二层的屏蔽室5分为隧道、迷宫、辐照室三个功能区域，隧道内放置2MeV直线加速器，进入屏蔽室5至直线加速器位置设有迷宫，屏蔽室5下层设为辐照室；

所述的粉末输入装置1在屏蔽室外的进料储料筒通过真空管道与真空储料罐连接，真空储料罐的下端与喂料机构连接，喂料机构的另一端与粉末下料铺平机构连接。

见附图1，药品灭菌时，首先工作人员要进入屏蔽室5进行人员安全搜索，清场处理，安下搜索按钮，声和光同时开启，确保屏蔽室5内每个角落里没有人员在内。屏蔽门锁的钥匙只有一把，并且此把钥匙作为2MeV直线加速器2启动钥匙，2MeV直线加速器2开启并且预热，在常温下，药品通过粉末输入装置1的粉末下料铺平机构在粉末辐照传输装置3的传输带上连续铺设成5mm厚度，宽度在400mm，并向粉末吸料装置4传输，此时，2MeV直线加速器2一直工作着，产生高能电子束，高能电子束使DNA分子本身受损伤导致细胞死亡，或者细胞内的各种物质，特别是作为溶剂而大量存在的于细胞内的水分子被射线辐照后生产自由基，造成细胞死亡。这样到达粉末吸料装置里的药品的细菌几乎全部死亡，起到药品灭菌的作用。

屏蔽室5的功能是屏蔽高能电子束对工作场所环境以及工作人员身体健康的影响。在加速器最大功率输出时，屏蔽间外面工作人员能够走动的地方剂量为本地剂量。

在本实施例中，2MeV直线加速器2与屏蔽室5的门、粉末辐照传输装置3、粉末输入装置1、粉末吸料装置4和屏蔽室5内的剂量计都有连锁装置。2MeV直线加速器2工作输出的电子束功率从200瓦到1000瓦可以任意调节，电子束的功率与需要灭菌药品在传送带的移动速度有关。高能电子束使DNA分子本身受损伤导致细胞死亡，或者细胞内的各种物质，特别是作为溶剂而大量存在的于细胞内的水分子被射线辐照后生产自由基，造成细胞死亡，这样药品中的细菌全部死亡。

Claims (8)

1.常温颗粒粉末灭菌机，包括粉末输入装置、2MeV直线加速器、粉末辐照传输装置、粉末吸料装置、屏蔽室在内，其特征在于：所述屏蔽室包括上、下二层，屏蔽室上层固定有2MeV直线加速器，2MeV直线加速器末端产生的屏蔽放射线垂直于粉末辐照传输装置的初始端，粉末输入装置的进料储料筒设在屏蔽室外，粉末输入装置的出料口设有的粉末下料铺平机构与粉末辐照传输装置初始端衔接，粉末辐照传输装置的末端下方与粉末吸料装置的真空吸粉末机构衔接；粉末吸料装置的真空吸粉末机通过管道与设在屏蔽室外的储料筒连接；

所述的2MeV直线加速器包括热阴极的二极枪、微波系统、磁铁系统、电源系统、真空系统、脉冲调制器系统、恒温水系统组合而成：

一把热阴极的二极枪，二极枪的枪体工作电压为60KV，二极枪工作在空间电荷限制状态，二极枪峰值脉冲流强在0.5-1.5安培；

微波系统的工作频率为2998MHz，我们采用BJ32波导进行传输，磁控管额定输出功率2.6MW，传输系统中的隔离器衰减量＜0.4dB，隔离窗的损耗在0.2dB，整个波导传输系统长度控制在2米以内，考虑连接法兰的波导损耗0.5dB，这样当微波功率送到加速管入口时功率大于1.9MW，在磁控管出口一段波导采用充SF6气体来提高耐压，加速管内为高真空；

磁铁系统，磁铁系统包括5个为了不让电子束发散，安装在加速管上的聚焦线圈以及扫描磁铁，其作用是让加速器输出的电子束经过一横向交变磁场，电子束受Lorentz力的作用，在垂直于束流和磁场的方向上作来回扫描，辐照物品放置在输送线上，垂直于扫描方向向前运动；

电源系统，聚焦线圈电源是采用直流稳压电源，电压稳定度和纹波都好于千分之一，扫描电源采用三角波电流源，5-15Hz，峰值连续可调，正负对称，最大峰值正负12A；

真空系统，2MeV直线加速器的真空系统包括下列部件：二极枪，包括输入、输出耦合器的加速管，包括输出X、Y向导、束流感应圈和漂移管的束流输出系统，扫描真空盒，两台溅射离子泵及与之联接的软波导，抽空管道和超高真空阀门，其工作真空度高于5E-7托；

脉冲调制器系统，其作用为磁控管提供脉冲功率和灯丝电源，同时也提供二极枪脉冲功率和二极枪灯丝电源；整个直线加速器控制系统集成于此；

恒温水系统恒温2MeV直线加速器的加速管，使2MeV直线加速器的加速管的工作温度恒定在45℃±0.5℃。

2.根据权利要求1所述的常温颗粒粉末灭菌机，其特征在于：所述的粉末输入装置在屏蔽室外的进料储料筒通过真空管道与真空储料罐连接，真空储料罐的下端与喂料机构连接，喂料机构的另一端与粉末下料铺平机构连接。

3.根据权利要求1所述的常温颗粒粉末灭菌机，其特征在于：所述粉末辐照传输装置设在高度可调的支架上，支架两端分别设有主动轮、被动轮，主动轮、被动轮外设有传输不锈钢带，主动轮连有减速机构。

4.根据权利要求1所述的常温颗粒粉末灭菌机，其特征在于：所述的粉末吸料装置的真空吸粉末机通过粉末输送管连接粉末储存罐。

5.根据权利要求1所述的常温颗粒粉末灭菌机，其特征在于：所述的上、下二层的屏蔽室分为隧道、迷宫、辐照室三个功能区域，隧道内放置2MeV直线加速器，进入屏蔽室至直线加速器位置设有迷宫，屏蔽室下层设为辐照室。

6.根据权利要求1所述的常温颗粒粉末灭菌机，其特征在于：所述的2MeV直线加速器的能量为2MeV，束流功率1KW。

7.根据权利要求1所述的常温颗粒粉末灭菌机，其特征在于：所述的2MeV直线加速器对粉末的辐照宽度在50-400mm范围内。

8.根据权利要求1所述的常温颗粒粉末灭菌机，其特征在于：所述的屏蔽室，四周的建筑墙体采用1.2米厚度混凝土钢结构。