Fraunhofer研发项目：德国研究人员使用UV LED实现更卫生的啤酒酿造

紫外线能灭活饮用水中的细菌。到目前为止，这种消毒过程通常依赖于汞蒸汽灯，它在紫外光谱中发光。然而，汞是一种有毒的重金属，可以破坏人类健康和环境。为了确保使用足够清洁的水酿造高质量啤酒，酿造公司经常在其酿造设备的上游安装紫外线系统，以保持饮用水不含细菌。使用紫外线是因为它有效杀死细菌，病毒和细菌;他们的遗传物质被紫外线破坏了。

现在，位于德国伊尔默瑙的Fraunhofer光电子学，系统技术和图像开发研究所（IOSB）的研究人员正在研究一种更环保，更有效的替代方案，该方案使用紫外线LED来破坏细菌DNA。该技术还适用于冲洗水的消毒以及在灌装过程中对瓶装啤酒，软饮料和矿泉水的瓶盖进行消毒。

啤酒纯度保证：UV-C LED的测试设置。

净水

通过将酿造水泵入装有UV灯的不锈钢管进行消毒，对其进行消毒。波长为265nm的紫外光特别适合完成这项任务。到目前为止，这种紫外线灯是使用汞蒸汽灯产生的，汞灯发出254nm的光。IOSB高级系统技术AST分支的研究人员与项目合作伙伴Purion合作，正在努力用紫外发光二极管取代含汞的传统灯。该公司位于德国Zella-Mehlis镇，生产用于净化水的紫外线消毒系统。例如，该技术用于水冷却器，但也用于保持诸如桶，瓶和罐之类的饮料容器不含细菌。

“传统的汞蒸汽灯发出254纳米的光。由于这低于265 nm的最佳波长，因此消毒性能并不理想，“IOSB-AST的科学家Thomas Westerhoff说。这些灯的进一步缺点是它们的长时间预热阶段，它们的使用寿命短以及由于其庞大的体积而不能灵活地部署它们。“出于这些原因，我们更倾向于使用紫外LED，它们的最大波长为265纳米。特别是UV-C LED，因为它们的辐射更有效地破坏了病原体的DNA。紫外线会在DNA的核酸中产生共振，并打破分子的键。这会改变微生物的细胞核，禁止细胞分裂过程。因此，病原体不再繁殖。

无汞紫外线

与有问题的汞蒸汽灯相比，UV LED不需要任何预热阶段——它们能立即达到全功率。此外，它们具有高机械稳定性，无毒且可在低电压下运行。另一个优点是这些LED是聚光灯。凭借其辐射模式，它们提供了广泛的设计可能性。 Westerhoff和他在IOSB-AST的团队负责LED模块的设计，并回答了以下问题：“如何构造几何结构？”，“特定用例的阵列的最佳布局是什么？ “，”需要多少个LED？“和”如何在模块上安排不同波长的点源？“

经过多次实际测试，研究人员现在能够直接在水中操作UV LED，而无需使用管子来封装它们。因此，它们消除了反射，从而进一步提高了辐射源的性能。 对于工业合作伙伴Purion，Fraunhofer IOSB-AST的专家开发了一种特殊模块，可以在瓶子装满啤酒之前在生产过程中对啤酒瓶盖内部进行消毒。这确保了在生产过程中没有细菌进入瓶子。

“该方案能够以4瓦的紫外线功率照射帽子的内表面。在如此小的表面上用汞蒸汽灯这样做几乎是不可能的。 新技术是多功能的，由于其小尺寸和高辐射强度，UV-C LED也可用于医疗设备，以便有针对性地对液体，表面和难以到达的区域进行消毒。