2015-01-15
作者：通威報
一、通威電化水技術(shù)
通威電化水項目在主席及總部、分子公司各級領(lǐng)導關(guān)心支持下，現已通過(guò)諸多權威機構對設備性能的檢測，并出具產(chǎn)品合格報告，同時(shí)通過(guò)四川省質(zhì)量技術(shù)監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(zhuān)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(chǎn)業(yè)化應用》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(yú)凈養運輸、水產(chǎn)食品加工及相關(guān)廠(chǎng)房、車(chē)間消毒領(lǐng)域、環(huán)節進(jìn)行應用示范，取得五項科技創(chuàng )新成果專(zhuān)利技術(shù)：
(1)首創(chuàng )應用水產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈的一種電化水集成綜合水處理設備：專(zhuān)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(yú)卵孵化、魚(yú)苗運輸，代替化學(xué)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(yú)凈養、運輸，抑菌、降藥殘、透析去腥，提高活魚(yú)品質(zhì)與活力，保障通威魚(yú)賣(mài)相
ZL 201410598765.X
ZL 201410599461.5;
(4)應用高效環(huán)保電化水于水產(chǎn)品加工滅菌保鮮、鍍冰衣，提高魚(yú)片品質(zhì)，延長(cháng)產(chǎn)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(chǎn)品加工等空間環(huán)境干霧殺菌。
2.水質(zhì)機理初探
根據劉主席關(guān)于電化水水質(zhì)機理探討的指示，電化水室于2014年12月在四川大學(xué)分析測試中心開(kāi)展了電化水水質(zhì)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(jīng)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(shí)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(shū)電化水可應用于鮮活魚(yú)凈養，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(zhù)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(shí)電化水應用于鮮活魚(yú)凈養的可實(shí)用性。
紅外光譜圖顯示O-H、C≡C、C-H等鍵的彎曲振動(dòng)波峰峰值顯著(zhù)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(shí)電化水技術(shù)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(jìn)一臺河南大學(xué)電化水小型設備，先后與四川農業(yè)大學(xué)、電子科技大學(xué)合作開(kāi)展通威電化水設備研發(fā)，并進(jìn)行了相關(guān)應用研究。2012年以來(lái)，項目組總結前階段研究經(jīng)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(chǎng)處理、電化學(xué)反應、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)現殺菌、滅藻、除蟲(chóng)、增氧、改良水質(zhì)、節能減排，不產(chǎn)生二次污染。國內首創(chuàng )生態(tài)電化水成套裝備及技術(shù)應用于水產(chǎn)養殖產(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(guò)濾處理、四級紫外線(xiàn)殺菌處理，對水體進(jìn)行綜合處理及水質(zhì)在線(xiàn)監測。該設備已通過(guò)成都市質(zhì)檢院機械檢測中心現場(chǎng)檢驗，并出具合格報告。
應用領(lǐng)域：
種苗繁育：提高魚(yú)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，保障養殖效益
案例：100%濃度電化水模擬極端條件運輸大規格(6.20cm長(cháng))羅非魚(yú)魚(yú)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(yú)魚(yú)苗25h后，同比提高存活率21.14%，達87.56%以上。
鮮活魚(yú)凈養：透析去腥、滅菌、降藥殘，提高凈養存活率和活魚(yú)品質(zhì)，擴大通威魚(yú)知名度
案例：100%濃度電化水凈養鯽魚(yú)120h后，存活率同比提高28.41個(gè)百分點(diǎn)，體表細菌殺滅率可達91.7%，且水體細菌降低兩個(gè)數量級，達99.6%，同時(shí)藥殘(孔雀石綠)去除率同比提高15%;凈養烏鯽，顯著(zhù)降低活魚(yú)腥味，保存體表黏液，提高品質(zhì)，節約成本。
活魚(yú)運輸：提高載魚(yú)量、存活率及活魚(yú)賣(mài)相，降低失重，節能環(huán)保
案例：100%濃度電化水短途運輸草魚(yú)，同比提高載魚(yú)量45.1%～48.5%，降低失重率達14.28%～21.44%，低至1.346%，活魚(yú)賣(mài)相、水質(zhì)顯著(zhù)優(yōu)于井水組;短途運輸鯽魚(yú)，同比提高載魚(yú)量12.8%-13.3%，降低失重率達0.796～1.195個(gè)百分點(diǎn);長(cháng)途運輸草魚(yú)(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(cháng)。
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(xué)技術(shù)為核心，集成強磁水處理技術(shù)、微孔曝氣技術(shù)、鹽度自動(dòng)控制技術(shù)。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(dòng)控制確保電化學(xué)反應NaCl濃度保持在1‰，并且自動(dòng)補水加鹽功能。實(shí)現自動(dòng)控制、狀態(tài)反饋、故障顯示和自動(dòng)報警，達到裝備工程化、現代化與自動(dòng)化。利用外加特殊電能強行改變溶質(zhì)溶劑的結合形式，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，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持續殺菌，抑制水中微生物繁殖。該設備已通過(guò)四川省食品藥品檢驗所和中國醫科院成都輸血所對產(chǎn)品進(jìn)行的檢驗，證實(shí)1mL殺菌電化水作用1min可滅殺100%的食品加工常見(jiàn)菌和水產(chǎn)常見(jiàn)菌。
應用領(lǐng)域：(調整)種苗、水質(zhì)。食品
(1)種苗繁育：凈化水體、滅菌消毒，實(shí)現無(wú)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(zhù)優(yōu)于傳統工藝高錳酸鉀，同比提高38.8%，達93.75%。
(2)水質(zhì)改良：改善養殖水質(zhì)(藻類(lèi)、pH、ORP)，實(shí)現健康養殖
案例：殺菌電化水通入池塘水可滅90%以上藻類(lèi)，抑制富營(yíng)養化;pH可在2.5-8之間調節，解決水體酸堿度問(wèn)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、養塘。
(3)食品加工：提高消毒效果，減少成本，延長(cháng)貨架期，增強持水性，保證通威食品質(zhì)量安全
案例：應用殺菌電化水于羅非魚(yú)魚(yú)片清洗、浸泡、鍍冰衣、凍結保鮮等環(huán)節，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(cháng)貨架期達3個(gè)月以上，持水性同比自來(lái)水組提高4.5%以上，;用于豬肉白條過(guò)磅、沖淋環(huán)節，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(lái)水組最大提高47.4和56.85個(gè)百分點(diǎn)，且電化水與自來(lái)水聯(lián)用效果更顯著(zhù);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(gè)百分點(diǎn)。
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(guò)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(guò)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(fēng)機風(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，當液滴的平均直徑小于10微米時(shí)，噴出霧可以被稱(chēng)作是“干”的;小的液滴會(huì )從墻面上彈開(kāi)并且不會(huì )破裂附著(zhù)使表面潮濕。而所有的條件的建立都是為了滿(mǎn)足殺孢子劑以氣化的形式有效地移動(dòng)到指定的區域，這種形式的特性決定了它們可以移動(dòng)到平時(shí)難以達到的區域。
設備通過(guò)PLC+觸摸屏自動(dòng)控制，實(shí)現自動(dòng)加水，自動(dòng)噴霧，自動(dòng)清洗，故障報警，運行狀態(tài)反饋，全自動(dòng)控制，安全可靠。
應用領(lǐng)域：空間殺菌
案例：應用于孵化場(chǎng)、養殖場(chǎng)、食品加工車(chē)間及辦公室等滅菌，根據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(xué)技術(shù)融為一體，由超聲波發(fā)射器和電化學(xué)反應器組成。電化學(xué)反應器內電解電極組由陽(yáng)極和陰極組成。陽(yáng)極和陰極交替排列，置于反應器內，電極間產(chǎn)生電化學(xué)反應。反應器兩側設有多個(gè)超聲波換能器，換能器通過(guò)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(chǎn)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(chǎn)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(shí)，利用超聲波振動(dòng)，可實(shí)現超聲波清洗反應器，完全實(shí)現設備的免維護。
該設備擬應用于超市、賣(mài)場(chǎng)等活魚(yú)凈養滅菌，以及飲用水、畜禽用水等處理。
5.高壓脈電場(chǎng)殺菌裝置(圖6)
脈沖電場(chǎng)殺菌系統由四部分組成：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(chǎng)殺菌裝置的核心部分。高壓脈沖發(fā)生器用來(lái)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，在處理室內產(chǎn)生l0kV/cm以上的強電場(chǎng)。處理室采用平行盤(pán)式動(dòng)態(tài)連續式處理室，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極板間距和增減極板個(gè)數。采用平行板式處理室時(shí)，能夠保證極板間的電場(chǎng)分布均勻。
設備主要機理是電介質(zhì)擊穿理論和電穿孔理論，細胞膜和電場(chǎng)方向的角度隨著(zhù)電場(chǎng)強度的增大或處理時(shí)間的延長(cháng),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(chǎng)強度進(jìn)一步增強時(shí)，膜上就會(huì )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(mài)場(chǎng)等活魚(yú)凈養滅菌。
6.小型化電化水設備(圖7)
為擴大電化水技術(shù)應用領(lǐng)域，按照“設施精準化、技術(shù)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(mài)場(chǎng)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(jiǎn)、優(yōu)化布置，如添加溫控和液位設備保護裝置、水質(zhì)在線(xiàn)監測裝置(溶氧、溫度、pH等指標)、西門(mén)子PLC+觸摸屏控制系統等，與原型設備相比，呈現以下特點(diǎn)：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(yú)凈養、運輸，擬應用于家庭、超聲、賣(mài)場(chǎng)等地。
三、技術(shù)應用加工領(lǐng)域成本效益對比(見(jiàn)表1)。
四、技術(shù)成果
1.專(zhuān)利成果
研究和推廣過(guò)程中，申請和獲得的專(zhuān)利(見(jiàn)表2)：
2.論文論著(zhù)
項目研究推廣過(guò)程中發(fā)表或出版的專(zhuān)著(zhù)(見(jiàn)表3)：
3.標準
(1)編寫(xiě)了地方標準《漁用電化水凈養、運輸鮮活魚(yú)技術(shù)規范》目前該標準已經(jīng)入專(zhuān)家評審階段。
本標準規定了電化水凈養、運輸鮮活魚(yú)的術(shù)語(yǔ)定義、要求、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理等技術(shù)規范。本標準適用于鮮活魚(yú)的凈養過(guò)程。
(2)編制了企業(yè)標準《漁用電化水處理成套設備》，經(jīng)成都市質(zhì)量監督局備案批準。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)標準《殺菌電化水處理成套設備》，經(jīng)成都市質(zhì)量監督局備案批準。于2013年8月19日發(fā)布，2013年9月19日實(shí)施。
五、推廣應用
目前，該技術(shù)已經(jīng)成功在整個(gè)水產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈中應用和推廣，包括：
(1)魚(yú)卵孵化運輸：泥鰍受精卵孵化，成都市雙流縣萬(wàn)福水產(chǎn)品養殖場(chǎng);羅非魚(yú)、黃顙魚(yú)等魚(yú)卵孵化，通威南海水產(chǎn)科技公司;種苗運輸，成都市永興漁業(yè)合作社
(2)鮮活魚(yú)凈養、運輸：成都通威魚(yú)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(yú)養殖水質(zhì)調控：成都市永興漁業(yè)合作社
(4)魚(yú)片消毒滅菌：通威海南水產(chǎn)食品公司
(5)豬肉加工環(huán)節消毒滅菌：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(yú)公司、通威海壹苗種公司
小結：電化水室將按照主席指示，進(jìn)一步加強設備機理研究，加快各領(lǐng)域應用研究力度，拓寬通威產(chǎn)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(kāi)發(fā)，總結通威技術(shù)應用模式與操作規程。爭取在2015年建立通威電化水技術(shù)的理論、設備、應用體系，助增通威科技實(shí)力，助推通威魚(yú)品牌建設、通威飼料銷(xiāo)售
