2015-01-15
作者：通威報
一、通威電化水技術
通威電化水項目在主席及總部、分子公司各級領導關心支持下，現(xiàn)已通過諸多權威機構對設備性能的檢測，并出具產品合格報告，同時通過四川省質量技術監(jiān)督局評審備案兩項企業(yè)標準(附圖1)。2014年12月1日，四川省科技廳組織行業(yè)專家對通威股份有限公司《電化水成套設備研發(fā)與漁業(yè)產業(yè)化應用》成果進行鑒定，確定該成果總體處于國際先進水平。
1.技術創(chuàng)新性、先進性
目前通威電化水技術已在水產產業(yè)鏈中的種苗繁育、鮮活魚凈養(yǎng)運輸、水產食品加工及相關廠房、車間消毒領域、環(huán)節(jié)進行應用示范，取得五項科技創(chuàng)新成果專利技術：
(1)首創(chuàng)應用水產產業(yè)鏈的一種電化水集成綜合水處理設備：專利成果 ZL 201320807298.8
ZL 201310664463.3
ZL 201420679792.5;
(2)應用高效環(huán)保電化水于名優(yōu)魚卵孵化、魚苗運輸，代替化學藥品提高孵化率和運輸成活率
ZL 201310483428.1
ZL 201410599461.5;
(3)應用高效環(huán)保電化水于鮮活魚凈養(yǎng)、運輸，抑菌、降藥殘、透析去腥，提高活魚品質與活力，保障通威魚賣相
ZL 201410598765.X
ZL 201410599461.5;
(4)應用高效環(huán)保電化水于水產品加工滅菌保鮮、鍍冰衣，提高魚片品質，延長產品貨架期
ZL 201310483213.X;
(5)應用高效環(huán)保電化水在種苗繁育、水產品加工等空間環(huán)境干霧殺菌。
2.水質機理初探
根據劉主席關于電化水水質機理探討的指示，電化水室于2014年12月在四川大學分析測試中心開展了電化水水質機理初探，包括粘度、密度、折光率、紫外光譜、紅外光譜、核磁共振等指標的檢測，明晰了部分機理，為下一步深入機理探討及理論體系建立提供依據。水體經電化水成套處理設備處理后：
水體粘度減小，核磁共振1H-NMR自旋晶格弛豫時間增大：水分子間氫鍵斷裂，形成小分子團，擴散系數增強，證書電化水可應用于鮮活魚凈養(yǎng)，達到保存粘液和透析去腥的目的;
紫外光譜圖顯示200-400nm范圍內吸光強度顯著增強：水分子團變小，水分子團數目增多，驗證上述粘度變化，證實電化水應用于鮮活魚凈養(yǎng)的可實用性。
紅外光譜圖顯示O-H、C≡C、C-H等鍵的彎曲振動波峰峰值顯著變大，C≡C鍵波峰位置發(fā)生偏移：水體中有機物、微生物被降解、滅殺，證實電化水技術可凈化、消毒水體。
三、通威電化水設備研發(fā)及應用
2007-2012年，項目組積極響應劉主席指示，引進一臺河南大學電化水小型設備，先后與四川農業(yè)大學、電子科技大學合作開展通威電化水設備研發(fā)，并進行了相關應用研究。2012年以來，項目組總結前階段研究經驗，創(chuàng)新研發(fā)一種生態(tài)電化水綜合水處理設備體系，該體系以電氣浮、電催化、電子轟擊、高壓脈沖電場處理、電化學反應、超聲霧化和超聲空化等技術為核心，以物理方式代替化學藥品實現(xiàn)殺菌、滅藻、除蟲、增氧、改良水質、節(jié)能減排，不產生二次污染。國內首創(chuàng)生態(tài)電化水成套裝備及技術應用于水產養(yǎng)殖產業(yè)鏈，為水產品質量安全提供保障。
1.漁用電化水處理成套設備(TW-FC-JY-4/2，圖2)
該設備采用多級水處理工藝，包括：一級強磁處理、二級電化處理、三級精密過濾處理、四級紫外線殺菌處理，對水體進行綜合處理及水質在線監(jiān)測。該設備已通過成都市質檢院機械檢測中心現(xiàn)場檢驗，并出具合格報告。
應用領域：
種苗繁育：提高魚卵孵化率，助推通威種苗產業(yè)發(fā)展
案例：24.27%濃度電化水同比提高泥鰍受精卵孵化率13.25%，達82.9%，且不影響胚胎發(fā)育。
種苗運輸：提高運輸存活率，保障養(yǎng)殖效益
案例：100%濃度電化水模擬極端條件運輸大規(guī)格(6.20cm長)羅非魚魚苗45h后，同比提高存活率26.27%，達84.6%;100%濃度電化水在(21-22)℃水溫條件下運輸黃顙魚魚苗25h后，同比提高存活率21.14%，達87.56%以上。
鮮活魚凈養(yǎng)：透析去腥、滅菌、降藥殘，提高凈養(yǎng)存活率和活魚品質，擴大通威魚知名度
案例：100%濃度電化水凈養(yǎng)鯽魚120h后，存活率同比提高28.41個百分點，體表細菌殺滅率可達91.7%，且水體細菌降低兩個數量級，達99.6%，同時藥殘(孔雀石綠)去除率同比提高15%;凈養(yǎng)烏鯽，顯著降低活魚腥味，保存體表黏液，提高品質，節(jié)約成本。
活魚運輸：提高載魚量、存活率及活魚賣相，降低失重，節(jié)能環(huán)保
案例：100%濃度電化水短途運輸草魚，同比提高載魚量45.1%～48.5%，降低失重率達14.28%～21.44%，低至1.346%，活魚賣相、水質顯著優(yōu)于井水組;短途運輸鯽魚，同比提高載魚量12.8%-13.3%，降低失重率達0.796～1.195個百分點;長途運輸草魚(400km，8h)，存活率同比提高20%以上，有效抑制水質氨氮、亞硝酸鹽增長。
2.殺菌電化水處理成套設備(TW-FC-ZX-4/2，圖3)
該設備以電化學技術為核心，集成強磁水處理技術、微孔曝氣技術、鹽度自動控制技術。強磁化處理細化水體分子結構，提高電化反應效率。鹽度自動控制確保電化學反應NaCl濃度保持在1‰，并且自動補水加鹽功能。實現(xiàn)自動控制、狀態(tài)反饋、故障顯示和自動報警，達到裝備工程化、現(xiàn)代化與自動化。利用外加特殊電能強行改變溶質溶劑的結合形式，配合電極釋放的高活性離子的電化學凈水作用。同時鈦基貴金屬電極上發(fā)生電解水反應，生成具有高效殺菌效力的中性殺菌電化水。副產物臭氧O3持續(xù)殺菌，抑制水中微生物繁殖。該設備已通過四川省食品藥品檢驗所和中國醫(yī)科院成都輸血所對產品進行的檢驗，證實1mL殺菌電化水作用1min可滅殺100%的食品加工常見菌和水產常見菌。
應用領域：(調整)種苗、水質。食品
(1)種苗繁育：凈化水體、滅菌消毒，實現(xiàn)無菌繁育
案例：應用殺菌電化水成套處理設備凈化孵化水體，有效改善孵化環(huán)境;用于蝦苗繁育器具消毒，對弧菌和總菌等有害菌的滅菌效果顯著優(yōu)于傳統(tǒng)工藝高錳酸鉀，同比提高38.8%，達93.75%。
(2)水質改良：改善養(yǎng)殖水質(藻類、pH、ORP)，實現(xiàn)健康養(yǎng)殖
案例：殺菌電化水通入池塘水可滅90%以上藻類，抑制富營養(yǎng)化;pH可在2.5-8之間調節(jié)，解決水體酸堿度問題;氧化還原電位ORP在800-1200mv之間，協(xié)同臭氧提高水體ORP值，降氨氮、亞硝酸鹽，凈水、活水、養(yǎng)塘。
(3)食品加工：提高消毒效果，減少成本，延長貨架期，增強持水性，保證通威食品質量安全
案例：應用殺菌電化水于羅非魚魚片清洗、浸泡、鍍冰衣、凍結保鮮等環(huán)節(jié)，滅殺81.53%和68. 75%的細菌總數和大腸菌群，同比次氯酸鈉組提高9.81%和45.38%，延長貨架期達3個月以上，持水性同比自來水組提高4.5%以上，;用于豬肉白條過磅、沖淋環(huán)節(jié)，瞬間殺滅81.82%的細菌總數和91.63%的大腸菌群，5min后再次檢測殺菌率增至94.39%和99.79%，同比自來水組最大提高47.4和56.85個百分點，且電化水與自來水聯(lián)用效果更顯著;用于加工器具噴淋消毒，最大滅菌率達99%以上，同比提高24.81個百分點。
3.殺菌電化水干霧空間消毒一體設備(圖4)
該設備創(chuàng)新結合殺菌電化水設備與超聲波干霧噴霧器，殺菌電化水通過對1‰濃度NaCl溶液進行處理，生成具有高效、廣譜殺菌效果的殺菌電化水，超聲波干霧噴霧器通過超聲波換能器在超高頻電磁振蕩源的作用下，使水霧化，將水霧化成分子狀態(tài)，在常溫下能把殺菌電化水霧化成1μm到5μm的微小霧粒，借助內部風機風力將電化水干霧噴向空間，有效地對空間進行消毒殺菌。
干霧具有明顯優(yōu)勢，當液滴的平均直徑小于10微米時，噴出霧可以被稱作是“干”的;小的液滴會從墻面上彈開并且不會破裂附著使表面潮濕。而所有的條件的建立都是為了滿足殺孢子劑以氣化的形式有效地移動到指定的區(qū)域，這種形式的特性決定了它們可以移動到平時難以達到的區(qū)域。
設備通過PLC+觸摸屏自動控制，實現(xiàn)自動加水，自動噴霧，自動清洗，故障報警，運行狀態(tài)反饋，全自動控制，安全可靠。
應用領域：空間殺菌
案例：應用于孵化場、養(yǎng)殖場、食品加工車間及辦公室等滅菌，根據空間大小確定殺菌時間、電化水濃度、噴霧粒徑等，滅菌率可達90%以上。
4.超聲協(xié)同電化水處理成套設備(圖5)
設備將超聲波和電化學技術融為一體，由超聲波發(fā)射器和電化學反應器組成。電化學反應器內電解電極組由陽極和陰極組成。陽極和陰極交替排列，置于反應器內，電極間產生電化學反應。反應器兩側設有多個超聲波換能器，換能器通過探頭接口與超聲波發(fā)射器連接，超聲波發(fā)射器能發(fā)射20kHz~50kHz的超聲波，超聲波功率密度不低于2W/cm2。
設備利用超聲波空化效應，空化泡崩潰產生局部高溫、高壓和強烈的沖擊波及射流，瞬間殺死微生物。局部高溫高壓條件下在水中產生大量的強氧化劑，除了殺菌消毒外，還能降解大分子有機物。同時，利用超聲波振動，可實現(xiàn)超聲波清洗反應器，完全實現(xiàn)設備的免維護。
該設備擬應用于超市、賣場等活魚凈養(yǎng)滅菌，以及飲用水、畜禽用水等處理。
5.高壓脈電場殺菌裝置(圖6)
脈沖電場殺菌系統(tǒng)由四部分組成：高壓脈沖電源、水處理室、水泵和儲水罐等。其中高壓脈沖發(fā)生器和處理室是核心部件，高壓脈沖發(fā)生器是高壓脈沖電場殺菌裝置的核心部分。高壓脈沖發(fā)生器用來產生10kV以上的脈沖，該高壓脈沖被加到處理室電極的兩極板上，在處理室內產生l0kV/cm以上的強電場。處理室采用平行盤式動態(tài)連續(xù)式處理室，極板采用正負極交錯疊放方式，中間用聚四氟乙烯材料的墊片和螺桿連接，可以根據不同的需求調節(jié)極板間距和增減極板個數。采用平行板式處理室時，能夠保證極板間的電場分布均勻。
設備主要機理是電介質擊穿理論和電穿孔理論，細胞膜和電場方向的角度隨著電場強度的增大或處理時間的延長,細胞膜極化加劇，跨膜電位不斷加大,引起細胞膜厚度的減小，細胞膜將被局部破壞。當電場強度進一步增強時，膜上就會形成更大更多數量的穿孔和不可逆的破裂,細胞膜的結構就完全被破壞,從而導致細胞死亡。
該設備擬應用于海水種苗繁育、運輸，以及超市、賣場等活魚凈養(yǎng)滅菌。
6.小型化電化水設備(圖7)
為擴大電化水技術應用領域，按照“設施精準化、技術標準化、管理智能化”的理念研發(fā)小型化電化水設備，以適應家庭、超市、賣場等所需。設備保留大型設備四級處理工藝，但縮小了體積，精簡、優(yōu)化布置，如添加溫控和液位設備保護裝置、水質在線監(jiān)測裝置(溶氧、溫度、pH等指標)、西門子PLC+觸摸屏控制系統(tǒng)等，與原型設備相比，呈現(xiàn)以下特點：水處理量降低到1m3/h;整機體積為原有設備1/3，重量為原有設備1/4;觸摸屏控制代替按鈕控制。該設備已應用于鮮活魚凈養(yǎng)、運輸，擬應用于家庭、超聲、賣場等地。
三、技術應用加工領域成本效益對比(見表1)。
四、技術成果
1.專利成果
研究和推廣過程中，申請和獲得的專利(見表2)：
2.論文論著
項目研究推廣過程中發(fā)表或出版的專著(見表3)：
3.標準
(1)編寫了地方標準《漁用電化水凈養(yǎng)、運輸鮮活魚技術規(guī)范》目前該標準已經入專家評審階段。
本標準規(guī)定了電化水凈養(yǎng)、運輸鮮活魚的術語定義、要求、生產管理、質量管理等技術規(guī)范。本標準適用于鮮活魚的凈養(yǎng)過程。
(2)編制了企業(yè)標準《漁用電化水處理成套設備》，經成都市質量監(jiān)督局備案批準。于2013年8月19日發(fā)布，2013年9月19日實施。
(3)編制了企業(yè)標準《殺菌電化水處理成套設備》，經成都市質量監(jiān)督局備案批準。于2013年8月19日發(fā)布，2013年9月19日實施。
五、推廣應用
目前，該技術已經成功在整個水產產業(yè)鏈中應用和推廣，包括：
(1)魚卵孵化運輸：泥鰍受精卵孵化，成都市雙流縣萬福水產品養(yǎng)殖場;羅非魚、黃顙魚等魚卵孵化，通威南海水產科技公司;種苗運輸，成都市永興漁業(yè)合作社
(2)鮮活魚凈養(yǎng)、運輸：成都通威魚公司、成都市永興漁業(yè)合作社、南京水產科技公司
(3)成魚養(yǎng)殖水質調控：成都市永興漁業(yè)合作社
(4)魚片消毒滅菌：通威海南水產食品公司
(5)豬肉加工環(huán)節(jié)消毒滅菌：成都市春源食品公司
(6)空間消毒：成都市春源食品公司、成都市通威魚公司、通威海壹苗種公司
小結：電化水室將按照主席指示，進一步加強設備機理研究，加快各領域應用研究力度，拓寬通威產業(yè)鏈應用，完善電化水成套設備優(yōu)化，創(chuàng)新小型化設備開發(fā)，總結通威技術應用模式與操作規(guī)程。爭取在2015年建立通威電化水技術的理論、設備、應用體系，助增通威科技實力，助推通威魚品牌建設、通威飼料銷售
