浅谈常规食品检测实验室的设计要点

2018-02-14吴丽娟曾逸凡陈子凡

现代食品 2018年10期

◎ 吴丽娟，曾逸凡，陈子凡

（河源市食品检验所，广东河源 517000）

食品检测实验室主要从事各类食品、农产品、肉制品等产品的检测，涵盖了化学检测、微生物检测、植物检疫、动物检疫和基因扩增领域。随着新版《食品安全法》的落实，各地建立了食品检测实验室，特别是经济发达的沿海地区，投入了大量的资源，保证人民的食品安全。从目前的实验室建设情况看，国家级、省级的大型综合食品检测实验室数量不多，大多集中在大城市的食品药品监督部门、出入境部门、质量监督部门，而分布较广、数量多的是各地市建立的常规实验室。

常规实验室一专多能，仪器设备侧重于更快捷、经济投入小；检测人员少，需要同时负责几个不同领域的实验；实验室管理需要对各领域的要求进行整合，形成统一的执行文件。本文结合中国合格评定国家认可委员会的规范和指导准则[1-4]以及国家住建部JGJ 91-1993《科学实验室建筑设计规范》[5]，对常规食品检测实验室的设计进行了研究和探讨。实验室的设计既需要考虑工程质量等建筑方面的问题，也要考虑食品的专业特点及认证认可的要求，只有综合以上各种因素，食品常规检测实验室才能建设成一个真正合规的实验室。

1 设计要素

食品实验室规划设计首先要考虑保护人身和财产的安全，控制风险在可容许的范围内，需要注意人员、仪器设备、测试样品、测试环境和测试过程等方面。

1.1 人员

所有进入实验室的人员都需要控制及管理，并针对不同的领域提供专业性的保护，如防微生物感染、防化学危害、防质谱仪器辐射等。

1.2 仪器设备

食品检测用的大型仪器设备，如色谱仪器、光谱仪需要在规定要求的电源供电下才可以保证结果准确性，还需要考虑仪器的接地和干扰。

1.3 检测环境

检测环境会诱发操作人员的失误或仪器故障发生，因此设计时需要关注实验室内部的照明、通风，温度、湿度等。

1.4 检测过程

食品检测过程以及实验过程中，会产生的伤害及有毒有害物质，如进行液相色谱检测时，流动相会产生致癌的废液及挥发到实验室空气中。

食品常规检测实验室按上述分析可以在工程建设规划中的空间设计、照明要求、安全防护、通风制冷、接地措施、防雷设施和电源特性7个方面进行合理设计和采取符合要求的建设措施。

2 设计要点

2.1 空间设计

（1）实验室的面积不仅应满足检测工作的需要，还应为工作设备和所有必要的辅助设备和仪器保留存储空间，以及为测试人员和管理人员预留工作空间。

（2）在实际工程设计中，实验室设计应满足使用要求，还要考虑到通风柜、实验台及实验仪器设备的布置、结构选型以及管道空间布置紧密结合。例如，检测室标准单元房间应由操作台宽度、间距及布置方式决定。实验台平行布置的标准单元房间，其房间应不小于标准要求，这也是在日常工作中最为科学的设计。以天平室设计为例，天平室一般设于低楼层的向北房间，远离粉碎机、离心机、超生洗涤器等震动发生源，远离强电磁辐射源，靠近化学实验室，以保证天平的正常使用和管理[6]。

（3）一般常规食品检测实验室如无大型落地仪器，建议设计一个岛式或半岛式中央式实验台，并且与外窗垂直布置。必须与外窗平行布置时，台与外墙之间应留有足够的空间。实际证明，贴靠有窗外墙布置边操作台不仅易遭遇雷击，在实际使用中也不能合理利用空间，尤其在仪器背板维护时，工作人员操作不方便。

2.2 照明要求

（1）检测室的检测操作区域应设计有足够照明，按照国家设计标准，照明度设计应不低于250 lx，对于实验室还必须关注照明的均匀度，当检测区域灯光达不到要求时，必须设计成一般照明加局部照明，而且局部照明不应低于50 lx。

（2）实验室应采用分区照明、分段照明，分区设置灯控开关。实验区和走道的灯光分开布置，照明负荷设计成单独配电装置或单独回路供电，并且是单独开关和保护电器。照明配电箱应分楼层或分功能区设置，在故障情况下，才可以维持安全需要的照明，保障工作人员的安全。

（3）实验室不得采用镜面有反射或眩光的工作台面，实验室内装修表面也应为无光泽表面。为达到适合工作的采光环境，实验室应采用光扩散性能好、亮度低、发光表面积大的灯具，如果实验室采用玻璃墙间隔，则需要采用比白色墙体间隔更强的照明，而且需要考虑反射眩光问题。实验室宜采用开启或带格栅直配光型灯具，实验室灯具格栅、反射器不能采用普通装修用的全镜面反射材料，并且采用散光型的灯罩。在实践中，采用不锈钢的桌面和不锈钢格栅镜面的灯具，在长时间工作下，检验工作人员会有视觉模糊，无法观察被测样品表面的情况，甚至对明显的菌落观察都比较吃力，易造成检验工作人员产生结果误判。

2.3 安全防护

（1）建立并实施安全措施。化学实验区域、贮存危险化学品等有潜在危险的区域应施加有安全隔离措施，并给出明显、醒目的警示标志，例如进入化学实验室的门应是自动闭合反锁的，并标示黄色危险标示及文字。

（2）安装紧急冲淋洗设备、急冲淋洗眼器、万向抽气罩等，应与实验室共同设计并同时投入使用，并为工作人员配备进行相关的安全防护的培训。

2.4 通风制冷

（1）常规食品实验室如需要设计排风系统，应考虑排风及送风两个方面。需要连续使用排风系统的检测室应设计有送风系统，送风量约为排风量的70%，并且对送风系统设计有空气净化处理功能。对于我国南方有温度控制要求的实验室，也应有送风加热的设计，这样能保持实验室在冬天的温度不会波动太大。

（2）实验室在空调系统的制冷方式和制冷装置的选择，应根据现场的热源、电源、水源以及空气调节所需制冷量、工艺需求与特点等情况，再衡量技术与经济两个因素后确定。在不影响检测质量的条件下，可以设计局部控温措施或局部区域的空气调节替代全室性的空气调节，以符合现在环保要求。

2.5 接地措施

（1）实验室应具备各种适当的接地措施，并予以维护，如果需要，还应提供到每个大型仪器或设备的接地。如果所用的检测设备对背景电磁辐射敏感，应安装适当的电磁屏蔽、吸收、接地、隔离或滤波类设施并予以监控和维护。按照此要求，实验室一般用电及辅助用电，采用和整个实验大楼共用接地，接地电阻设计为4 Ω。

（2）考虑到常规实验室资金投入少，防雷接地各种接地可共用一组接地装置，从而分散雷击造成的雷击电磁场强度和感应效应，如果按这样设计的接地电阻值应为1 Ω。如建设资金允许，实验室可以设计需单独设置防雷接地，并且安装防止反击的防雷设备，这样防雷效果更好。

（3）实验室的工作接地与接地装置应使用单点连接的方式，这样可以使线路在接受冲击时的接地电阻更小。按国家标准要求，由接地装置引入室内的接地干线应采用绝缘导线（电缆）穿钢管敷设，这样可以保持接地线的长期有效[7]。

2.6 防雷设施

（1）一般实验室设计时，均采取避雷针等传统的防雷方法，这样可以防止直接雷击，而且经济和有效。然而，避雷针不能防止感应雷击过电压、操作过电压以及雷击电波过电压，这些过电压是破坏实验室仪器设备的潜在危险。因此，仪器设备防雷不可能依靠传统防雷措施就能完全消除雷电过电压的影响，应采用加装防雷保护产品，将雷害减少到最低限度[8]。

（2）电源系统的防雷分按国家标准要求应分别安装防雷保护产品，这样能通过泄放的方法，减少雷击能量的危害。检测用的大型仪器等电位连接，可以采用S型敷设的铜编织带，如果实验室使用的大型仪器可采用M型敷设的铜编织带。铜编织带采用机械式连接，以防连接处长时间使用后发生氧化，导致阻值升高。精密设备的金属外壳及不应带电金属检测设备部件，应进行有效接地，并使用等电位连接盒进行连接，以提高检测性能和安全系数。

（3）实验室的精密电子设备应放置在建筑物内的中间位置。按JAG 91-1993《科学实验室建筑设计规范》，实验室不宜贴靠有窗外墙布置边实验台，可以与外窗平行布置，台面与外墙之间的净距不应小于1.30 m，这样才能减少雷击引起的损坏。

2.7 电源特性

（1）常规食品实验室还应配备足够的电源容量，并确保仪器供电电源特性，如电压额定值、频率额定值、电压稳定度等参数，保证检测结果的不确定度在预计的范围内[9]。实验室所使用的色谱、光谱类仪器，在安装手册上会标明所需的电源特性。用电负载和空载之间转换时会造成电压跌落，影响检测仪器设备的准确性，因此在实验室设计时，应考虑比实际使用负载更大的电源容量。常规实验室日常检测，同时启动大型用电设备的情况比较少，所以设计可按实验室全部设备同时用电的功率基础上增加1倍为最优的方案[10]，这样既考虑了实用性及以后的扩展使用，也考虑到投资费用问题。

（2）对电源供电质量敏感的设备，应提供的稳压电源，对于大型设备可采用带有净化功能的稳压电源，这样可以获得较稳定的电压额定值、频率额定值，还可以减小电压波动，对于色谱仪等昂贵设备可以使用不间断电源，进行保护，防止实验中突然断电导致的仪器损坏。