2015-01-15
作者：通威報(bào)
一、通威電化水技術(shù)
通威電化水項(xiàng)目在主席及總部、分子公司各級領(lǐng)導(dǎo)關(guān)心支持下，現(xiàn)已通過諸多權(quán)威機(jī)構(gòu)對設(shè)備性能的檢測，并出具產(chǎn)品合格報(bào)告，同時(shí)通過四川省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局評審備案兩項(xiàng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(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(shè)備研發(fā)與漁業(yè)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用》成果進(jìn)行鑒定，確定該成果總體處于國際先進(jìn)水平。
1.技術(shù)創(chuàng)新性、先進(jìn)性
目前通威電化水技術(shù)已在水產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈中的種苗繁育、鮮活魚凈養(yǎng)運(yùn)輸、水產(chǎn)食品加工及相關(guān)廠房、車間消毒領(lǐng)域、環(huán)節(jié)進(jìn)行應(yīng)用示范，取得五項(xiàng)科技創(chuàng)新成果專利技術(shù)：
(1)首創(chuàng)應(yīng)用水產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈的一種電化水集成綜合水處理設(shè)備：專利成果 ZL 201320807298.8
ZL 201310664463.3
ZL 201420679792.5;
(2)應(yīng)用高效環(huán)保電化水于名優(yōu)魚卵孵化、魚苗運(yùn)輸，代替化學(xué)藥品提高孵化率和運(yùn)輸成活率
ZL 201310483428.1
ZL 201410599461.5;
(3)應(yīng)用高效環(huán)保電化水于鮮活魚凈養(yǎng)、運(yùn)輸，抑菌、降藥殘、透析去腥，提高活魚品質(zhì)與活力，保障通威魚賣相
ZL 201410598765.X
ZL 201410599461.5;
(4)應(yīng)用高效環(huán)保電化水于水產(chǎn)品加工滅菌保鮮、鍍冰衣，提高魚片品質(zhì)，延長產(chǎn)品貨架期
ZL 201310483213.X;
(5)應(yīng)用高效環(huán)保電化水在種苗繁育、水產(chǎn)品加工等空間環(huán)境干霧殺菌。
2.水質(zhì)機(jī)理初探
根據(jù)劉主席關(guān)于電化水水質(zhì)機(jī)理探討的指示，電化水室于2014年12月在四川大學(xué)分析測試中心開展了電化水水質(zhì)機(jī)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(biāo)的檢測，明晰了部分機(jī)理，為下一步深入機(jī)理探討及理論體系建立提供依據(jù)。水體經(jīng)電化水成套處理設(shè)備處理后：
水體粘度減小，核磁共振1H-NMR自旋晶格弛豫時(shí)間增大：水分子間氫鍵斷裂，形成小分子團(tuán)，擴(kuò)散系數(shù)增強(qiáng)，證書電化水可應(yīng)用于鮮活魚凈養(yǎng)，達(dá)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(nèi)吸光強(qiáng)度顯著增強(qiáng)：水分子團(tuán)變小，水分子團(tuán)數(shù)目增多，驗(yàn)證上述粘度變化，證實(shí)電化水應(yīng)用于鮮活魚凈養(yǎng)的可實(shí)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(jī)物、微生物被降解、滅殺，證實(shí)電化水技術(shù)可凈化、消毒水體。
三、通威電化水設(shè)備研發(fā)及應(yīng)用
2007-2012年，項(xiàng)目組積極響應(yīng)劉主席指示，引進(jìn)一臺河南大學(xué)電化水小型設(shè)備，先后與四川農(nóng)業(yè)大學(xué)、電子科技大學(xué)合作開展通威電化水設(shè)備研發(fā)，并進(jìn)行了相關(guān)應(yīng)用研究。2012年以來，項(xiàng)目組總結(jié)前階段研究經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新研發(fā)一種生態(tài)電化水綜合水處理設(shè)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(xué)反應(yīng)、超聲霧化和超聲空化等技術(shù)為核心，以物理方式代替化學(xué)藥品實(shí)現(xiàn)殺菌、滅藻、除蟲、增氧、改良水質(zhì)、節(jié)能減排，不產(chǎn)生二次污染。國內(nèi)首創(chuàng)生態(tài)電化水成套裝備及技術(shù)應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)鏈，為水產(chǎn)品質(zhì)量安全提供保障。
1.漁用電化水處理成套設(shè)備(TW-FC-JY-4/2，圖2)
該設(shè)備采用多級水處理工藝，包括：一級強(qiáng)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(jìn)行綜合處理及水質(zhì)在線監(jiān)測。該設(shè)備已通過成都市質(zhì)檢院機(jī)械檢測中心現(xiàn)場檢驗(yàn)，并出具合格報(bào)告。
應(yīng)用領(lǐng)域：
種苗繁育：提高魚卵孵化率，助推通威種苗產(chǎn)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(dá)82.9%，且不影響胚胎發(fā)育。
種苗運(yùn)輸：提高運(yùn)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(yùn)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(dá)84.6%;100%濃度電化水在(21-22)℃水溫條件下運(yùn)輸黃顙魚魚苗25h后，同比提高存活率21.14%，達(dá)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(zhì)，擴(kuò)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(gè)百分點(diǎn)，體表細(xì)菌殺滅率可達(dá)91.7%，且水體細(xì)菌降低兩個(gè)數(shù)量級，達(dá)99.6%，同時(shí)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(zhì)，節(jié)約成本。
活魚運(yùn)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(yùn)輸草魚，同比提高載魚量45.1%～48.5%，降低失重率達(dá)14.28%～21.44%，低至1.346%，活魚賣相、水質(zhì)顯著優(yōu)于井水組;短途運(yùn)輸鯽魚，同比提高載魚量12.8%-13.3%，降低失重率達(dá)0.796～1.195個(gè)百分點(diǎn);長途運(yùn)輸草魚(400km，8h)，存活率同比提高20%以上，有效抑制水質(zhì)氨氮、亞硝酸鹽增長。
2.殺菌電化水處理成套設(shè)備(TW-FC-ZX-4/2，圖3)
該設(shè)備以電化學(xué)技術(shù)為核心，集成強(qiáng)磁水處理技術(shù)、微孔曝氣技術(shù)、鹽度自動控制技術(shù)。強(qiáng)磁化處理細(xì)化水體分子結(jié)構(gòu)，提高電化反應(yīng)效率。鹽度自動控制確保電化學(xué)反應(yīng)NaCl濃度保持在1‰，并且自動補(bǔ)水加鹽功能。實(shí)現(xiàn)自動控制、狀態(tài)反饋、故障顯示和自動報(bào)警，達(dá)到裝備工程化、現(xiàn)代化與自動化。利用外加特殊電能強(qiáng)行改變?nèi)苜|(zhì)溶劑的結(jié)合形式，配合電極釋放的高活性離子的電化學(xué)凈水作用。同時(shí)鈦基貴金屬電極上發(fā)生電解水反應(yīng)，生成具有高效殺菌效力的中性殺菌電化水。副產(chǎn)物臭氧O3持續(xù)殺菌，抑制水中微生物繁殖。該設(shè)備已通過四川省食品藥品檢驗(yàn)所和中國醫(yī)科院成都輸血所對產(chǎn)品進(jìn)行的檢驗(yàn)，證實(shí)1mL殺菌電化水作用1min可滅殺100%的食品加工常見菌和水產(chǎn)常見菌。
應(yīng)用領(lǐng)域：(調(diào)整)種苗、水質(zhì)。食品
(1)種苗繁育：凈化水體、滅菌消毒，實(shí)現(xiàn)無菌繁育
案例：應(yīng)用殺菌電化水成套處理設(shè)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(dá)93.75%。
(2)水質(zhì)改良：改善養(yǎng)殖水質(zhì)(藻類、pH、ORP)，實(shí)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(diào)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(qiáng)持水性，保證通威食品質(zhì)量安全
案例：應(yīng)用殺菌電化水于羅非魚魚片清洗、浸泡、鍍冰衣、凍結(jié)保鮮等環(huán)節(jié)，滅殺81.53%和68. 75%的細(xì)菌總數(shù)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(dá)3個(gè)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(xì)菌總數(shù)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(gè)百分點(diǎn)，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(dá)99%以上，同比提高24.81個(gè)百分點(diǎn)。
3.殺菌電化水干霧空間消毒一體設(shè)備(圖4)
該設(shè)備創(chuàng)新結(jié)合殺菌電化水設(shè)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(jìn)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(nèi)部風(fēng)機(jī)風(fēng)力將電化水干霧噴向空間，有效地對空間進(jìn)行消毒殺菌。
干霧具有明顯優(yōu)勢，當(dāng)液滴的平均直徑小于10微米時(shí)，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(shí)難以達(dá)到的區(qū)域。
設(shè)備通過PLC+觸摸屏自動控制，實(shí)現(xiàn)自動加水，自動噴霧，自動清洗，故障報(bào)警，運(yùn)行狀態(tài)反饋，全自動控制，安全可靠。
應(yīng)用領(lǐng)域：空間殺菌
案例：應(yīng)用于孵化場、養(yǎng)殖場、食品加工車間及辦公室等滅菌，根據(jù)空間大小確定殺菌時(shí)間、電化水濃度、噴霧粒徑等，滅菌率可達(dá)90%以上。
4.超聲協(xié)同電化水處理成套設(shè)備(圖5)
設(shè)備將超聲波和電化學(xué)技術(shù)融為一體，由超聲波發(fā)射器和電化學(xué)反應(yīng)器組成。電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)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(yīng)器內(nèi)，電極間產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)器兩側(cè)設(shè)有多個(gè)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(shè)備利用超聲波空化效應(yīng)，空化泡崩潰產(chǎn)生局部高溫、高壓和強(qiáng)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(chǎn)生大量的強(qiáng)氧化劑，除了殺菌消毒外，還能降解大分子有機(jī)物。同時(shí)，利用超聲波振動，可實(shí)現(xiàn)超聲波清洗反應(yīng)器，完全實(shí)現(xiàn)設(shè)備的免維護(hù)。
該設(shè)備擬應(yīng)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(chǎn)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(nèi)產(chǎn)生l0kV/cm以上的強(qiáng)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(fù)極交錯(cuò)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(jù)不同的需求調(diào)節(jié)極板間距和增減極板個(gè)數(shù)。采用平行板式處理室時(shí)，能夠保證極板間的電場分布均勻。
設(shè)備主要機(jī)理是電介質(zhì)擊穿理論和電穿孔理論，細(xì)胞膜和電場方向的角度隨著電場強(qiáng)度的增大或處理時(shí)間的延長,細(xì)胞膜極化加劇，跨膜電位不斷加大,引起細(xì)胞膜厚度的減小，細(xì)胞膜將被局部破壞。當(dāng)電場強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng)時(shí)，膜上就會形成更大更多數(shù)量的穿孔和不可逆的破裂,細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)就完全被破壞,從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。
該設(shè)備擬應(yīng)用于海水種苗繁育、運(yùn)輸，以及超市、賣場等活魚凈養(yǎng)滅菌。
6.小型化電化水設(shè)備(圖7)
為擴(kuò)大電化水技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，按照“設(shè)施精準(zhǔn)化、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、管理智能化”的理念研發(fā)小型化電化水設(shè)備，以適應(yīng)家庭、超市、賣場等所需。設(shè)備保留大型設(shè)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(shè)備保護(hù)裝置、水質(zhì)在線監(jiān)測裝置(溶氧、溫度、pH等指標(biāo))、西門子PLC+觸摸屏控制系統(tǒng)等，與原型設(shè)備相比，呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：水處理量降低到1m3/h;整機(jī)體積為原有設(shè)備1/3，重量為原有設(shè)備1/4;觸摸屏控制代替按鈕控制。該設(shè)備已應(yīng)用于鮮活魚凈養(yǎng)、運(yùn)輸，擬應(yīng)用于家庭、超聲、賣場等地。
三、技術(shù)應(yīng)用加工領(lǐng)域成本效益對比(見表1)。
四、技術(shù)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(xiàng)目研究推廣過程中發(fā)表或出版的專著(見表3)：
3.標(biāo)準(zhǔn)
(1)編寫了地方標(biāo)準(zhǔn)《漁用電化水凈養(yǎng)、運(yùn)輸鮮活魚技術(shù)規(guī)范》目前該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)入專家評審階段。
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電化水凈養(yǎng)、運(yùn)輸鮮活魚的術(shù)語定義、要求、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理等技術(shù)規(guī)范。本標(biāo)準(zhǔn)適用于鮮活魚的凈養(yǎng)過程。
(2)編制了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《漁用電化水處理成套設(shè)備》，經(jīng)成都市質(zhì)量監(jiān)督局備案批準(zhǔn)。于2013年8月19日發(fā)布，2013年9月19日實(shí)施。
(3)編制了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《殺菌電化水處理成套設(shè)備》，經(jīng)成都市質(zhì)量監(jiān)督局備案批準(zhǔn)。于2013年8月19日發(fā)布，2013年9月19日實(shí)施。
五、推廣應(yīng)用
目前，該技術(shù)已經(jīng)成功在整個(gè)水產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈中應(yīng)用和推廣，包括：
(1)魚卵孵化運(yùn)輸：泥鰍受精卵孵化，成都市雙流縣萬福水產(chǎn)品養(yǎng)殖場;羅非魚、黃顙魚等魚卵孵化，通威南海水產(chǎn)科技公司;種苗運(yùn)輸，成都市永興漁業(yè)合作社
(2)鮮活魚凈養(yǎng)、運(yùn)輸：成都通威魚公司、成都市永興漁業(yè)合作社、南京水產(chǎn)科技公司
(3)成魚養(yǎng)殖水質(zhì)調(diào)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(chǎn)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(jié)：電化水室將按照主席指示，進(jìn)一步加強(qiáng)設(shè)備機(jī)理研究，加快各領(lǐng)域應(yīng)用研究力度，拓寬通威產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)用，完善電化水成套設(shè)備優(yōu)化，創(chuàng)新小型化設(shè)備開發(fā)，總結(jié)通威技術(shù)應(yīng)用模式與操作規(guī)程。爭取在2015年建立通威電化水技術(shù)的理論、設(shè)備、應(yīng)用體系，助增通威科技實(shí)力，助推通威魚品牌建設(shè)、通威飼料銷售
