食品實(shí)驗室的設計建設是一個(gè)非常復雜的系統工程,作為實(shí)驗人員雖然不用我們親自動(dòng)手進(jìn)行設計建設,但是一些實(shí)驗室設計建設的基本知識還是必須掌握,掌握這些知識可以幫助我們更好地了解自己的實(shí)驗室,工作起來(lái)事半功倍。
食品檢測實(shí)驗室在專(zhuān)業(yè)上涉及到食品化學(xué)、物理學(xué)、微生物學(xué)、分子生物學(xué)和食品感官品評等多個(gè)學(xué)科,在功能上又涉及到給水、排水、通風(fēng)、排風(fēng)、強電、弱電、空調、消防、廢氣、廢液處理、集中供氣等復雜的工藝技術(shù),同時(shí)還要考慮到環(huán)保、安全、可持續性發(fā)展等諸多因素,因此是一個(gè)復雜的系統工程。
按照實(shí)驗室建筑的設計、建設要求不同,食品檢測實(shí)驗室分為通用實(shí)驗室和特殊實(shí)驗室。特殊實(shí)驗室一般包括:食品感官檢測實(shí)驗室、食品微生物檢測實(shí)驗室、食品分子生物學(xué)檢測實(shí)驗室、食品毒理學(xué)實(shí)驗室等。食品檢測實(shí)驗室按照下面要求設計就對了。
一是科學(xué)性原則??紤]到食品檢測實(shí)驗室的專(zhuān)業(yè)性,在食品檢測實(shí)驗室布局過(guò)程中,應該根據食品檢測實(shí)驗的特點(diǎn)。正確分析食品檢測實(shí)驗室的結構構成及組成部分,掌握科學(xué)性原則,在食品安全檢測實(shí)驗室的整體結構和具體功能區的劃分中,考慮到實(shí)際使用的因素,確保食品檢測實(shí)驗室整體布局能夠在科學(xué)性上達標,確保食品安全實(shí)驗室布局需要。
二是合理性原則?;趯κ称窓z測實(shí)驗室的了解,食品安檢測實(shí)驗室在建設過(guò)程中合理的布局,是提高食品安全檢測實(shí)驗室利用效果的關(guān)鍵。根據當前食品安全檢測實(shí)驗室的構建實(shí)際,在具體的布局過(guò)程中,掌握合理性原則是十分必要的。合理性原則主要是指食品安全檢測實(shí)驗室在布局中應保證每個(gè)設備和每個(gè)區域的布局都能夠做到科學(xué)合理,并提高功能區的作用,確保實(shí)驗設備能夠得到充分使用。
三是節約性原則?;诔杀究紤]和空間考慮,食品檢測實(shí)驗室的總體空間是有限的,如何在有限空間內實(shí)現各項功能區和實(shí)驗設備的優(yōu)化,對食品檢測實(shí)驗室的布局而言具有重要意義。
(1)實(shí)驗室應選擇在清潔安靜的場(chǎng)所,遠離生活區,鍋爐房與交通要道;
(2)實(shí)驗室應選擇在光線(xiàn)充足,通風(fēng)良好的場(chǎng)所,要與生產(chǎn)加工車(chē)間有一定距離;
(3)實(shí)驗室應選擇在方便扦樣與檢驗,距離車(chē)間較近的工作場(chǎng)所。
實(shí)驗室經(jīng)常由于實(shí)驗時(shí)間長(cháng),人員多和實(shí)驗過(guò)程中產(chǎn)生一些有害氣體,造成空氣污濁,對人體不利。為了防止實(shí)驗室工作人員吸入或咽入一些有毒的、可致病的或毒性不明的化學(xué)物質(zhì)和有機氣體,實(shí)驗室中應有良好的通風(fēng),必要時(shí)應設空調。
通風(fēng)設備:通風(fēng)柜、通風(fēng)罩或局部通風(fēng)裝置。
溫度和濕度:實(shí)驗室要求適宜的溫度和濕度。室內的小氣候,包括氣溫、濕度和氣流速度等,對在實(shí)驗室工作的人員和儀器設備有影響。夏季的適宜溫度應是18~28℃,冬季為16~20℃,濕度最好在30%(冬季)~70%(夏季)之間。
潔凈度:經(jīng)常保持實(shí)驗室的清潔是非常重要的。室外大氣中的塵埃,借通風(fēng)換氣過(guò)程會(huì )進(jìn)入實(shí)驗室,實(shí)驗內含塵量過(guò)高,空氣不凈,不但影響檢測結果,而且,其微粒落在儀器設備的元件表面上,可能構成障礙,甚至造成短路或其他潛在危險。
實(shí)驗室都應有供排水裝置,排水裝置最好用聚氯乙烯管,接口用焊槍焊接?;瘜W(xué)檢驗實(shí)驗臺有可能都應安裝水管、水龍頭、水槽、緊急沖淋器、洗眼器等,一般實(shí)驗室的廢水無(wú)須處理就可排入城市下水網(wǎng)道,而實(shí)驗室的有害廢水必須凈化處理后才能排入下水網(wǎng)道。
供電:電力是實(shí)驗室重要動(dòng)力。為保障實(shí)驗室的正常工作,電源的質(zhì)量、安全可靠性及連續性必須保證。一般用電和實(shí)驗用電必須分開(kāi);對一些精密、貴重儀器設備,要求提供穩壓、恒流、穩頻、抗干擾的電源;必要時(shí)須建立不中斷供電系統,還要配備專(zhuān)用電源,如不間斷電源(UPS)等。
供氣與排氣:實(shí)驗室使用的壓縮氣體鋼瓶,應保持最少的數量,必須牢牢固定,或用金屬鏈栓牢,絕不能靠近火源,直接日曬,高溫房間等溫度可能升高的地方使用。實(shí)驗室的廢氣的處理,如量少,可直接排出室外;但排出管必須高出附近房頂3m左右,對毒性較大或數量多的廢氣,可參考工業(yè)廢氣處理方法如用吸附,吸收,氧化,分解等方法來(lái)處理。
1、若實(shí)驗用房包含不同性質(zhì)的實(shí)驗室,在實(shí)驗樓中自上而下應按毒理、理化、微生物依次布置,以便合理設置工程管網(wǎng),同時(shí)有利于有毒有害氣體的排放。
2、對于容易造成交叉干擾又難以有效隔離的實(shí)驗室不能設置在同一樓層內。
3、實(shí)驗室若要求潔凈、安靜,應盡量設置在高層。
4、大型儀器間應避免陽(yáng)光直射,需要供氣的儀器在滿(mǎn)足工作流程的情況下盡量集中擺放。用于滴定、比色等操作的化學(xué)分析間要求房屋的光線(xiàn)良好。
5、樣品處理間與儀器分析間分開(kāi)設置;有機前處理間與無(wú)機前處理間分開(kāi)設置。
6、氣瓶間盡量設在少人走動(dòng)的陰涼角落位置,可燃氣體和不可然氣體分開(kāi)放置,可燃氣體與助燃氣體分開(kāi)
化學(xué)實(shí)驗室室內空氣污染物種類(lèi)很多,成分復雜,排放具有間歇性,主要空氣污染物包括有機空氣和無(wú)機空氣兩大類(lèi)。有機氣體包括四氧化碳、甲烷、乙醚、乙硫醇、苯、醛類(lèi)等。無(wú)機氣體包括一氧化碳、二氧化碳、鹵化氫、硫化氫、二氧化碳等。
目前對氣態(tài)污染物的處理方法一般可分為濕法和干法兩大類(lèi),具體需要根據化學(xué)實(shí)驗室廢氣特點(diǎn)來(lái)選擇高效、低成本的方法。
濕法廢氣處理采用酸霧化塔進(jìn)行廢氣處理,適于凈化氯化氫氣體、氟化氫氣體、氨氣、硫酸霧、鉻酸霧、氰化氫氣體、硫化氫氣體、低濃度的NOx廢氣等水溶性氣體,具備凈化效果好、結構緊湊、占地面積小、耐腐蝕、抗老化性能好、安裝、運輸、維修管理方便、設備結構較為簡(jiǎn)單、一次性投資少等特點(diǎn),因而廣泛適用于對氣態(tài)污染物的處理。
酸霧凈化塔適用于高層建筑面上安裝,工作原理是酸霧廢氣有由風(fēng)機壓入凈化塔,經(jīng)過(guò)噴霧及填料層,廢氣與氫氧化鈉吸收中和液進(jìn)行氣液兩相充分接觸吸收中和反應,酸霧廢氣經(jīng)過(guò)凈化后,再經(jīng)脫液層脫液處理,然后排入大氣。凈化后的酸霧廢氣可低于國家排放標準。
干法廢氣處理是指氣體混合物與多孔性固體接觸時(shí),利用固體表面存在的未平衡的分子引力或者化學(xué)健力,把混合物種某一組分或某些組分吸附在固體表面上的過(guò)程。具有吸附作用的固體稱(chēng)為吸附劑,該方法的優(yōu)點(diǎn)是設備簡(jiǎn)單,操作方便,易于實(shí)現自動(dòng)化控制。但是因吸附劑的物化性質(zhì)不同,具有較強的針對性,所以處理含不同有害物質(zhì)的廢氣必須配置不同理化性能的吸附劑,才能起到良好的氣體凈化作用;如果廢氣通過(guò)吸附劑的時(shí)間較短,廢氣中有害物質(zhì)含量過(guò)高,廢氣凈化的效果就會(huì )不理想;在廢氣通過(guò)吸附介質(zhì)時(shí),由于氣流受固體介質(zhì)的阻擋作用,須增加風(fēng)機的功率才能保證通風(fēng)系統的正常風(fēng)速。吸附劑需要定期更換或作再生處理才能保證吸收裝置的正常運行。
所以,該方法在實(shí)際應用中需要投入一定的費用和人力,此種方法一般用于廢氣中還物質(zhì)的種類(lèi)相對穩定且含量較低的廢氣處理,這樣便于采用一種有針對性的吸附劑。
干法廢氣處理一般采用有機氣體活性炭吸附裝置,其原理是活性炭具有很多微孔及很大的比表面積,依靠分子引力和毛細管作用,能夠使溶劑蒸汽和揮發(fā)性物質(zhì)吸附于其表面,有根據不同位置的的沸點(diǎn),用蒸汽將吸附物質(zhì)析出。當采用蒸汽為解除吸介質(zhì)時(shí),洗出的有機溶劑蒸汽與水蒸氣一起通過(guò)冷凝器凝結,進(jìn)入分離桶經(jīng)分離后回收有機溶劑。
實(shí)驗室產(chǎn)生的廢水包括多余的樣品、標準曲線(xiàn)及樣品分析殘液、失效的貯藏液和洗液、大量洗滌水等。幾乎所有的常規分析項目都不同程度存在著(zhù)廢水污染問(wèn)題。這些廢水中成分包羅萬(wàn)象,包括最常見(jiàn)的有機物、重金屬離子和有害微生物等及相對少見(jiàn)的氰化物、細菌、毒素、各種農藥殘留、藥物殘留等。
有超標重金屬的廢水一旦排到干凈的下游,就會(huì )污染大片水源。由于這種受重金屬污染的水在顏色、氣味等方面與正常水沒(méi)有差別,一旦用這些水源來(lái)灌溉,必然會(huì )讓土壤及農作物成為重金屬污染對象。人食用在重金屬污染的土壤上種出來(lái)的農作物,很容易受到重金屬的毒害。
一般有物理法、化學(xué)法、生物法。物理法主要利用物理作用一分離廢水中的懸浮物;化學(xué)法主要利用化學(xué)反應來(lái)處理廢水中的溶解物質(zhì)或膠體物質(zhì);生物法是去除廢水中的膠體和溶解中的有機物質(zhì)。上述三種基本處理方法各有其特點(diǎn)和適用條件。在廢水排入地面水中要按排放要求來(lái)確定處理程度,同時(shí)應結合水體的自?xún)裟芰?,通常根據有害物質(zhì)和溶解氧的指標來(lái)確定水體的容許負荷,即排入水體的容許濃度。
利用堿性廢水進(jìn)項中和,是廢水的pH接近中性;在酸性廢水中投入中和劑,酸性廢水通過(guò)堿性濾層過(guò)濾中和。
利用酸性廢水進(jìn)行中和,在堿性物質(zhì)中投放酸性中和劑;向堿性廢水中鼓入煙道廢氣(酸性氣體二氧化碳或二氧化硫);利用水中二氧化碳中和堿性廢水。
采用“水質(zhì)均化+中和過(guò)濾→中和混凝→置換內電解→生物吸附池→沉淀池和清水池“”工藝進(jìn)行處理。在廢水處理中,為了保護pH值的在線(xiàn)控制系統,采用中和過(guò)濾技術(shù),保證酸堿廢水能穩定達標,并節省了藥劑,采用了組合式填料實(shí)現泥污固定化;消毒處理工段采用先進(jìn)的臭氧發(fā)生器消毒;污泥消化采用脈沖布水器布實(shí)現污泥減量化。該工藝可以對復雜的有機物進(jìn)行分解,能穩定處理實(shí)驗廢水中產(chǎn)生藥劑對廢水的影響。并且該工藝運行費用低,管理方便,適應范圍廣。
通過(guò)合理布局,盡量減少占地面積;做好綠化設計,對污水站進(jìn)行合理的規劃,使之成為實(shí)驗室中心的一處景觀(guān)。
實(shí)驗室產(chǎn)生的固體廢物包括多余的樣品、分析產(chǎn)物、消耗或破損的實(shí)驗用品、殘留或失效的化學(xué)試劑等。這些固體廢物的成分復雜,涵蓋各類(lèi)化學(xué)、生物污染物,尤其是不少過(guò)期失效的化學(xué)試劑,處理稍有不慎,很容易導致嚴重的污染事故。