- 一般信息
1877年，英國科學家 Thomas P. Blount和Arthur Downes發現，如果陽光照射，微生物的繁殖就會停止[1]。 進一步的研究表明，這種影響來自 320 nm以下的太陽光的不可見部分[2]。 這意味著通過使用人工輻射，也必須對細菌進行消毒。今天，我們知道這種輻射具有很強的殺菌作用，是由稱為 UVC的短波紫外線光譜提供的，它會在 240至 270 nm之間進行消毒：
a）250 … 270 nm之間的最佳殺菌效果
b）DNA的吸收曲線
c）紫外線低壓燈的輻射幾乎完全由 254 nm的光譜線組成，該光譜線接近殺菌作用的最大值。
與光波或無線電波一樣，紫外線輻射是電磁波輻射（光子輻射），其波長與其他規定的輻射僅不同。
UVC是紫外線輻射光譜的短波部分，不是地球上自然發生的。因此，必須人工生產。 UVC是介於 100和 280 nm之間 的波長[3]。波長越短，輻射的能量就越高（E = h x）1）。
輻射是電離的還是不電離的取決於能量。如果能量 > 34 eV，則會發生電離，而 UVC則無法達到（約 4.9 eV）。
作為 UVC的光源，可以使用紫外線低壓燈和紫外線中壓燈。
圖3 展示了DNA是如何被破壞和復制受到抑制的。
通過比較負責細胞結構的不同底物的吸收曲線，脫氧核糖核酸（DNA）可以構成一種染色體，從而獲得最高的相似性。通過 UVC輻射，DNA被修飾，不再發生復制。
圖 3顯示了典型的 DNA吸收曲線。 DNA的最大吸收接近 260 nm。在 300 nm處，吸收率降至零。微生物對 260 nm附近的殺菌波長最敏感。
圖 4說明了不同的微生物如何具有不同的 uv吸收率。原因是每種微生物都有不同的細胞結構。通過 UVC輻射，DNA被修飾，不再發生進一步的繁殖。
2. 消毒滅菌的定義
為了簡單地闡明定義，消毒是指使用物理或化學方法去除或殺死病原性微生物。
滅菌是指釋放生物或死亡微生物的基質。
因此，如果存在被細菌污染且經過UVC處理的材料，則應使用術語消毒。在口語中，兩者的含義相同。
微生物分為：
-細菌
-模具
-酵母
-病毒
-孢子
許多類型的微生物對 UVC的有效抵抗力相差很大。
重要的是要知道，殺菌作用是在照射開始後立即開始的，並且與UVC劑量成線性關係。 此後達到平穩狀態（圖6）。
![Fig. 6: UV disinfection of a polystyrol film with the disinfection kinetic of bacillus subtilis spores. The measurements have been made at the Fraunhofer Institut in Freising [6].](https://www.cheerbright.com.tw/wp-content/uploads/2020/04/1f92605d34976f55432df2b975b51977.png)
3. 如何計算必要的紫外線劑量
要進行計算，了解波輻射單位很重要：
Name | Symbol | SI-Unit |
Power of the radiation | P | W |
Irradiance | E | W/cm² |
Dose | H | J/cm² = Ws/cm² |
劑量增加到輻照度，如公式所示：
H = E • t
H: Dose in mJ/cm²
E: Irradiance in mW/cm² t: Irradiation time
對於微生物的滅活，重要的是要知道所需的輻照時間是根據劑量 H和輻照度 E計算得出的。因此，可以在更長的時間 t和更低的輻照度下達到相同的劑量，反之亦然，因為產品的兩者仍然相同。 另一方面，照射時間只能在特定範圍內改變。 輻照度太低會導致過程開始時微生物的增加。 因此，消毒速度將比該方程式所示的慢。
另外，對消毒的巨大影響還在於：
– 濕度增加了（通常 以60％的相對濕度來計算）。
– 由於紫外線燈的使用壽命，紫外線輸出減少。
（取決於燈的類型，通常在 8.000小時後，介於 20％到 35％之間。）
4. 多種應用的消毒系統
表面消毒
表面消毒的成功與否取決於待消毒材料的類型。 這不僅涉及細菌的類型（例如大腸菌及其污漬），而且還涉及表面的質地。 僅當細菌看到 UVC時才可以進行消毒。 這意味著表面的整體紋理不能太粗糙。 如果太粗糙，微陰影可以減少殺菌反應。 由於紫外線暴露的限制，處於陰影中的細菌不會得到處理。
可以通過將必要的 UVC劑量（請參見附表）乘以 uv燈與材料的距離以及該距離下的輻照度乘以得出輻照時間：
t = H / E H: Dose in mJ/cm²
E: Irradiance in mW/cm²
The length of the irradiated zone is: L = v x t
t: Irradiation time in s v: Feed speed in m/min
L: Length of irradiation in mm
在計算出照射長度 L之後，可以計算出紫外線燈的數量。 燈之間的空間應與 uv燈到被污染材料的距離大致相同。
如果機器以循環操作的方式運行（這是包裝材料機器的典型操作），則應並排安裝多個消毒單元，並在必要時將它們並在一起。
為了確定消毒裝置的數量，必須考慮週期數（每分鐘的時鐘脈衝），產生的周期和進料長度（要輻射的長度）：
It is::
tl = 60s / x x: Number of cycles (in a minute) tl: Cycle in s
It must be valid that:
tl £ B / AL AL: Feed length per working tact in mm B: Radiated width of the disinfection unit
in feed direction in mm
表面消毒系統 Surface disinfection systems
用UVC燈儲存工具的系統 Systems to store tools with UVC light
