Nguồn chiếu xạ dùng cho thực phẩm

Thực phẩm được chiếu xạ như thế nào?

Thực phẩm với số lượng lớn hoặc đã được đóng gói đi qua buồng phóng xạ trên một băng chuyền. Những thực phẩm này không tiếp xúc trực tiếp với các vật liệu phóng xạ, nhưng sẽ đi qua một chùm tia bức xạ, giống như một đèn pin khổng lồ.

Tùy theo loại thực phẩm và mục đích chiếu xạ mà xác định liều lượng chiếu xạ – tổng lượng bức xạ thực phẩm nhận được – cần thiết cho một sản phẩm cụ thể. Tốc độ của băng tải giúp kiểm soát liều lượng chiếu xạ bằng cách kiểm soát thời gian thực phẩm được chiếu sáng. Liều lượng chiếu xạ thực tế được kiểm tra bằng máy đo liều lượng bức xạ  đặt trong thùng chứa thực phẩm.

Cobalt-60 là đồng vị phóng xạ thường được sử dụng nhất cho chiếu xạ thực phẩm. Tuy nhiên, máy phát tia bức xạ lớn sử dụng cesium-137 cũng được sử dụng cho chiếu xạ và quân đội Hoa Kỳ dùng nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng làm nguồn chiếu xạ.

Các nguồn bức xạ được sử dụng là gì?

Nguồn tia gamma từ đồng vị cobalt 60

Cobalt-60 là nguồn đồng vị phóng xạ phát ra tia bức xạ gamma. Các nguồn này được lưu trữ trong viên nang thép không gỉ hình trụ (như dạng bút chì của cobalt-60) trong các bồn chứa dưới nước. Cobalt-60 có nhiều ưu điểm như:

• Có thể sử dụng đến 95% năng lượng mà nó phát ra
• Xuyên thấu sâu
• Đạt được liều lượng khá đồng đều trong sản phẩm thực phẩm
• Phân rã thành niken không có tính phóng xạ
• Được xem là có nguy cơ ảnh hưởng đến môi trường thấp

Tuy nhiên, với chu kỳ bán rã là 5,3 năm, cobalt-60 có các nhược điểm sau:

• Phải bổ sung thường xuyên cobalt-60 “dạng bút chì”
• Tác dụng lên thực phẩm tương đối chậm

Cesium-137 là một nguồn bức xạ gamma khác cũng được sử dụng cho chiếu xạ. Cesium-137 phát ra chùm tia gamma có tính xuyên thấu kém hơn và chu kỳ bán rã lâu hơn, nên trong những trường hợp nhất định, nó phù hợp dùng làm nguồn bức xạ hơn cobalt-60.

Thiết bị chiếu xạ chùm tia điện tử (electron)

Máy phát tia điện tử tạo ra chùm tia này từ một máy gia tốc chùm tia điện tử hoạt động trên nguyên tắc tương tự như ống phóng điện tử trong tivi. Các electron được hội tụ và tăng tốc đến 99% tốc độ của ánh sáng, đồng thời năng lượng lên đến 10 MeV.

Bởi vì chùm electron được tạo ra bằng điện , nguồn bức xạ này có một số lợi thế như:

• Chỉ cần mở lên khi sử dụng
• Không yêu cầu bổ sung nguồn phóng xạ như cobalt-60
• Không tạo ra chất thải phóng xạ

Công nghệ chùm tia điện tử cũng có nhược điểm:

• Độ xuyên thấu thấp
• Chùm điện tử phải được chuyển đổi sang tia X để xuyên thấu qua các sản phẩm thực phẩm lớn như cơ thể động vật.
• Tiêu thụ điện năng cao
• Phức tạp, và có thể cần bảo trì nhiều

Tia X

Tia X được tạo ra trong máy gia tốc chùm tia điện tử khi các tia electron được tăng tốc đập vào một tấm kim loại. Một số năng lượng bị hấp thụ, phần còn lại sẽ chuyển sang tia X. Giống như tia gamma, tia X có khả năng xuyên thấu, và có thể được sử dụng cho hộp thực phẩm dày 15 inch (~38 cm) trở lên. Nhờ vậy, thực phẩm có thể được chiếu xạ khi nằm trong một container hàng hóa.Tia X có ưu điểm là tính xuyên thấu cao nhưng có cùng nhược điểm của các công nghệ dùng tia điện tử khác.

Liều lượng chiếu xạ cho từng loại thực phẩm

Các loại thực phẩm khác nhau sẽ cần liều lượng chiếu xạ khác nhau. Đối với phần lớn các loại thực phẩm, giới hạn này là ít hơn 10 kiloGray. Cục quản lý Thực Phẩm và Dược Phẩm Hoa Kỳ (Food and Drug Administration – FDA) đưa giới hạn liều lượng chiếu xạ đối với các loại thực phẩm cụ thể như sau:

Giới hạn liều lượng chiếu xạ đối với các loại gia vị cao hơn các sản phẩm khác bởi vì chúng được tiêu thụ với số lượng rất nhỏ.

Chiếu xạ diệt khuẩn như thế nào?

Khi bức xạ ion hóa tấn công vi khuẩn và các vi sinh vật khác, nguồn năng lượng cao của chúng sẽ phá vỡ liên kết hóa học trong phân tử ADN vốn có vai trò rất quan trọng cho sự phát triển của vi sinh vật. Kết quả là các vi khuẩn tiêu diệt, hoặc không còn có khả năng phân chia gây bệnh hoặc làm hư hỏng thực phẩm.Sự phá vỡ liên kết hóa học bằng tia bức xạ được gọi là phân huỷ bởi chiếu xạ (radiolysis).

Tài liệu tham khảo:

 http://www.epa.gov/radiation/sources/food_irrad.html