低场强脉冲电场杀灭水中大肠杆菌的实验研究

采用高频低场强脉冲电场系统对水中的大肠杆菌进行灭菌研究,探索反应器结构、电气参数及水质参数等对脉冲电场灭菌效率和能量效率的影响.圆筒式反应器体积为500mL,平均脉冲场强为3~12kV/cm,脉冲频率可以高达20kHz.最佳高压电极结构为6层均匀分布的直径为40mm的网电极.脉冲电场的杀菌效率和能量效率随着脉宽和场强的增大而提高,水的电导率影响波形和单脉冲能量的变化,从而影响杀菌效果,当初始细菌密度降低时有利于彻底杀光.脉冲频率对杀菌无明显影响,但高频率能够大幅缩短处理时间.当脉冲电压为6kV,脉宽为30μs,水的电导率为2.5μS/cm,细胞初始密度为103~106 cfu/mL时,在消耗能量<200J/mL,水温<40℃的前提下,脉冲电场处理后细菌密度下降了1、2个对数.当细菌初始密度低于1 250cfu/mL时,细菌被全部杀光,实现了非热低温灭菌.     

正、负电晕对大肠杆菌气溶胶收集的影响

为开发出新型有效的微生物气溶胶静电采样系统,考察了线筒式正、负电晕放电对大肠杆菌气溶胶带电荷情况的影响及收集作用。通过TK-3微生物气溶胶发生器产生大肠杆菌气溶胶,利用在线气溶胶分析装置ELPI(electrical low pressure impactor)研究了大肠杆菌气溶胶的带电荷情况。实验结果显示:大肠杆菌气溶胶空气动力学直径主要集中在0.8μm,不加电场时单个大肠杆菌气溶胶携带约9个正电荷;随着外加电场强度的改变,大肠杆菌微粒所带的电荷数也随之改变。单个大肠杆菌气溶胶在负电晕条件下最高可带26个负电荷,在正电晕条件下,最高可带14个正电荷。负电晕对微生物的收集作用要比正电晕高,最高可达到97%的收集效率,而正电晕最高可达到82%。     

脉冲等离子体射流杀灭表面和水中的细菌

利用双极性高频脉冲电源和自制等离子体反应器,形成了直径为6 mm、长3～5 cm的氩气等离子体射流.当脉冲电压为2～5 kV,脉冲频率为1～3 kHz,氩气体积流量为33 L/min时,等离子体射流的功率为1～6 W.等离子体处理琼脂平板表面的大肠杆菌1~3 min后,产生直径为2～5 cm的杀菌斑.用来处理酶标板小孔内的250 μL大肠杆菌菌液时,05～20 min内可将大肠杆菌细胞密度下降6个对数.等离子体射流的灭菌效率随着处理间距的减小、脉冲电压和频率的增大而提高,但本质上取决于等离子体功率和能量密度.     

低温等离子体灭菌及生物医药技术研究进展

低温等离子体的生物学效应包括对微生物的致死作用和对动物细胞的刺激作用,分别造就了一批灭菌技术和临床医药技术。本文介绍了等离子体灭菌技术在医疗器械、水和空气净化、食品和包装材料处理等方面的应用。其中已商业化的医疗器械灭菌器主要分低气压和常压两种,低气压等离子体灭菌器的灭菌体积较大,常压等离子体灭菌器的优点则是结构简单和便于操作。等离子体灭菌技术用于水、空气、食品等领域由于能耗、效率、化学残留等问题尚未商业化。在医药技术方面,近十年来开发的等离子体技术和装备成功运用于龋齿、皮肤、伤口、癌症等的处理,部分已进入临床应用。将来的研究重点在于明确等离子体与细胞之间的相互作用机理,并开发出更高效、实用的用于各相关行业的等离子体技术和装备。