3.6.5 Инфракрасные излучения

Подавляющее большинство производственных процессов на пищевых предприятиях сопровождается выделением инфракрасного (теплового) излучения (ИКИ) как оборудованием, так и материалами и готовой продукцией. ИКИ – это невидимое электромагнитное излучение с длиной волны от 0,76 мкм до 420 мкм и обладающее волновыми и световыми (квантовыми) свойствами. Энергия кванта лежит в пределах 0,0125 – 1,25 эВ.

В зависимости от длины волны инфракрасные лучи делятся на коротковолновую область ИКИ-А с длиной волны до 1400 нм, средневолновую ИКИ-В с длиной волны 1400-3000 нм, длинноволновую ИКИ-С область с длиной волны 3000 нм – 1000 мкм. В производственных условиях гигиеническое значение имеет более узкий диапазон от 0,76 до 70 мкм.

Источником инфракрасного излучения является любое нагретое тело. По закону Стефана-Больцмана излучение (Е, Вт/м²) абсолютно черного тела пропорционально четвертой степени его абсолютной температуры.

Е = ₀ Т ⁴= С₀  (Т / 100)⁴, (71)

где ₀ = 5,6703210^-8 Вт м^-2 К^{- 4} – константа излучения абсолютного черного тела (постоянная Стефана-Больцмана);

С₀ = 5,67 Вт м^-2 К^{- 4} – коэффициент излучения абсолютно черного тела; Т – абсолютная температура излучаемого тела, К.

Интенсивность излучения различных материалов описывается уравнением

Е =   С₀ (Т / 100)⁴, (72)

где  - степень черноты материала (принимается по справочным данным).

В практических условиях нагретые тела излучают одновременно различные длины волн. С увеличением температуры излучающей поверхности длина волны (, мкм) уменьшается (закон Вина).

_max = C / T, (73)

где C – 2880; Т – абсолютная температура нагретого тела, К.

При температуре твердого тела 400-500^С излучение происходит главным образом в области длинных волн.

Расчет интенсивности облучения (излучения), Вт/м², от нагретой поверхности или через отверстия в печи производят по выражению

при (74)

при

где F – площадь излучающей поверхности, м²; Т – температура излучаемой поверхности, К; Т_доп – допустимая температура на поверхности оборудования, К; r – расстояние от источника излучения, м.

Биологическое действие инфракрасного излучения. Лучистое тепло имеет ряд особенностей. Инфракрасное излучение, помимо усиления теплового воздействия на организм работающего, обладает и специфическим влиянием, зависящим от интенсивности излучения отдельных участков его спектра. Существенное влияние на теплообмен организма оказывают оптические свойства кожного покрова с его избирательной характеристикой коэффициентов отражения, поглощения и пропускания инфракрасной радиации.

В зависимости от длины волны изменяется проникающая способность инфракрасного излучения. Наибольшую проникающую способность имеет коротковолновое инфракрасное излучение (0,76-1,4 мкм); инфракрасные лучи длинноволнового диапазона задерживаются в поверхностных слоях кожи.

Под влиянием ИКИ в организме человека возникают биохимические сдвиги и изменения функционального состояния центральной нервной системы: образуются специфические биологически активные вещества типа гистамина, холина, повышается уровень фосфора и натрия в крови, усиливается секреторная функция желудка, поджелудочной и слюнной желез, в центральной нервной системе развиваются тормозные процессы, уменьшается нервно-мышечная возбудимость, понижается общий обмен веществ.

Большая проникающая способность коротковолнового излучения вызывает непосредственное воздействие на жизненно важные органы человека (мозговые оболочки, мозговую ткань). Патофизиологические эффекты воздействия ИК-излучений на человека приведены в табл. 16.

Таблица 16 Патофизиологические изменения под воздействием ИК-излучения

Нормирование ИК-излучения осуществляется по интенсивности допустимых интегральных потоков излучения с учётом спектрального состава, размера облучаемой площади, защитных свойств спецодежды для продолжительности действия более 50% смены в соответствии с ГОСТ 12.1.005-ХХ и СанПиН 2.2.4.548-96.

Измерение интенсивности интегрального теплового излучения осуществляется актинометрами, болометрами, приборами Аргус-03; спектральный состав – инфракрасными спектрометрами типа ИКС-10,12, 14.

Защита от ИК-излучения. Основные мероприятия, направленные на снижение опасности воздействия инфракрасного излучения, состоят в следующем: снижение интенсивности источника, защитное экранирование источника или рабочего места, использование СИЗ, лечебно-профилактические мероприятия.

Снижение интенсивности инфракрасного излучения источника достигается выбором технологического оборудования, обеспечивающего минимальные излучения, заменой устаревших технологических схем современными, рациональной компоновкой оборудования, с помощью которой обеспечивается минимум нагретых поверхностей.

Наиболее распространенные средства защиты от инфракрасного излучения классифицируются согласно ГОСТ 12.4.123-83 на оградительные, герметизирующие, теплоизолирующие, средства вентиляции, а также средства автоматического контроля и сигнализации. В качестве оградительных устройств используют конструкции, состоящие из одной или нескольких полированных отражающих пластин, охлаждаемых естественным или принудительным способом. Наиболее распространённый и эффективный способ защиты от излучения – экранирование источников излучений. Экраны применяют как для экранирования источников излучения, так и для защиты рабочих мест от инфракрасного излучения. По принципу действия экраны подразделяются на теплоотражающие, теплопоглощающие и теплопроводящие. Также используют герметизацию источников с помощью укрывающего набора труб, по которым под напором движется вода; сварных заслонок, футерованных огнеупорными материалами (асбест, перлитовые плиты и др.). Для защиты глаз и лица используются очки со светофильтрами и щитки. Защита поверхности тела от переоблучения инфракрасными электромагнитными волнами осуществляется с помощью спецодежды, вид которой зависит от специфики выполняемых работ.

Лечебно-профилактические мероприятия предусматривают организацию рационального режима труда и отдыха и организацию регулярных периодических медосмотров. Длительность и частота перерывов определяется с учётом интенсивности излучения и тяжести работ.