臭氧在食品行業(yè)的應(yīng)用 一:概述 臭氧以其特有的氣味而得名，它是一種氣體強氧化劑，具有殺菌力強，不產(chǎn)生任何殘留污染，可直接對食品使用等優(yōu)點。作為一種廣譜高效殺菌劑，其殺菌速度較氯快300—600倍，可以快速殺滅各種細菌繁殖體和芽孢、病毒和真菌，如大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、枯草桿菌黑色變種芽孢、黑曲霉、乙型肝炎表面抗原等。臭氧極不穩(wěn)定，可自行分解成氧，不產(chǎn)生任何殘留。臭氧用作殺菌劑的最早試驗是1886年由梅利坦斯在法國進行的，最早的實例是1909年法國科隆冷凍廠利用臭氧對冷藏牛肉表面殺菌以提高貯藏期。近年來，臭氧在食品行業(yè)的應(yīng)用得到快速發(fā)展，1995-1996年間，日本、法國、澳大利亞相繼立法，允許臭氧在食品行業(yè)中廣泛使用。1997年4月，美國食品與醫(yī)藥管理局（FDA）放棄對食品加工使用臭氧的限制政策，承認臭氧應(yīng)用于食品過程符合GRAS（通用安全標準）要求。1928年，英國人在我國的天津建立“合記蛋廠”，其打蛋車間就利用臭氧消毒。20世紀30年代末，美國80%的冷藏蛋庫都裝有臭氧發(fā)生器，提高了雞蛋的儲藏期。到了20世紀90年代中期，我國不少中外合資食品企業(yè)，在車間的殺菌凈化、易腐食品的保鮮、儲存?zhèn)}庫及食品船艙等環(huán)節(jié)都安裝了臭氧發(fā)生器，后又推廣到食品集裝箱、食品冷藏車間。隨著人們對化學消毒劑殘留造成食品污染的重視，臭氧將成為食品行業(yè)的新興消毒劑得到迅速的推廣和使用。盡管在我國的藥品生產(chǎn)GMP驗證中早已推薦了臭氧滅菌方法，但臭氧在食品生的應(yīng)用是在近兩年才得到一個蓬勃發(fā)展的機會。 二:臭氧在食品行業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域 1.冷庫的消毒與除味 冷庫的生物污染源主要是霉菌，因其在低溫條件下存活，對消毒劑有較強的耐受力。甘肅商業(yè)科技所和蘭州大學合作對蘭州地區(qū)冷庫的青霉菌作消費劑篩選試驗，在甲醛、過氧乙酸、蒼爾子油和臭氧消毒最終效果的對比中，優(yōu)選出臭氧。在臭氧12ppm作用下3-4小時，包括抵抗力極強的未萌動孢子皆被殺死。廠家實際應(yīng)用中也證明了臭氧在冷庫消毒中的優(yōu)良效果，冷庫除味應(yīng)用臭氧效果極好。短時即可奏效。廣州一廠家用臭氧去除魚變質(zhì)臭味，一小時即完成。成都一家冷庫用臭氧去除魚庫的腥臭味后貯藏冰激凌，質(zhì)量很好，其他化學消毒劑的味道會污染冰激凌。 2.食品加工車間殺菌凈化 速凍食品、冷飲食品、肉蛋奶制品加工車間與包裝間，都有比較高的衛(wèi)生要求，特別是生鮮食品由于最終沒有加熱消毒工序，生產(chǎn)車間的微生物污染是影響產(chǎn)品質(zhì)量的極重要因素。目前我國大都采用紫外燈消毒，由于前述紫外法殺菌天然的缺點，食品微生物指標很難控制，在夏季尤其嚴重。臭氧用于食品加工車間消毒效果很好，濃度也比冷庫消毒要求低的多，一般0.5－1.0ppm即可達到80％以上的空氣殺菌率，并可去除車間異味。蛋品加工廠生產(chǎn)蛋黃醬、冷飲廠生產(chǎn)冰激凌、雪糕，都有攪拌、膨化工序，產(chǎn)品與空氣強烈接觸，試用臭氧后車間微生物降低90％，產(chǎn)品質(zhì)量達到合格標準，而一旦停止使用臭氧，產(chǎn)品中細菌含量逐日快速增加。車間工具、包裝物殺菌要求臭氧濃度高一些，應(yīng)達到5-6ppm。1994年9月，天津一分割、包裝煮制鴨車間（約150m3），用3g/h臭氧發(fā)生器消毒2小時后，經(jīng)區(qū)衛(wèi)生防疫站檢測，結(jié)果如下： 空氣細菌總數(shù)：消毒前：冷卻間105個/m3，包裝間1325個/m3。消毒后：冷卻間26個/m3,包裝間0個/m3。 食品操作間內(nèi)消毒后物品表面細菌情況： a.工作臺、菜刀、菜板；無菌落生長，無大腸菌。 b.門把、地面、手套、真空機、成品箱、細菌總數(shù)均小于1個/cm3，無大腸菌。 食品加工間殺菌凈化的一個重要問題，是確定發(fā)生器的開機時間，原則是使上班時加工間內(nèi)細菌數(shù)處于最低水平。一般是下班后開機，如上班前能開機更好。要留有停機臭氧分解時間，（大約半小時）待上班時嗅不到明顯的臭氧氣味即可。要求更高的無菌操作室可以在閉路空氣循環(huán)中進行殺菌而又使工作人員不接觸臭氧，該項應(yīng)用技術(shù)已成熟。目前北京、天津、山東等地一大批食品出口企業(yè)在食品加工間中使用了臭氧發(fā)生器，提高了產(chǎn)品合格率，取得了良好的經(jīng)濟、社會效益。 3.蔬菜水果貯藏防霉保鮮 蔬菜水果貯藏保鮮是一項復雜困難的工作，臭氧可在殺菌防霉與減緩新陳代謝兩個方面發(fā)揮作用，同包裝、冷藏、氣調(diào)等手段一起配合提高保鮮效果。臭氧殺菌防霉分三個階段應(yīng)用：空氣消毒、人庫殺菌和日常防霉，目的是減少霉菌、酵母菌等微生物造成的腐爛。臭氧快速分解乙烯以實現(xiàn)減緩新陳代謝過程，推遲后熟和老化。 蒜苔是目前貯存量最大、差價增值很大的蔬菜，臭氧應(yīng)用相對成熟一些，一批國營和個體貯戶取得了防止其霉變腐爛，將臭氧發(fā)生器放在庫內(nèi)距冷風機最遠端，此時產(chǎn)生的臭氧借助冷風機抽風空氣流動而與蒜苔表面接觸，起到部分殺菌作用。在裝袋前可一直開臭氧，由于貯量大、空氣流動，不會達到2.5ppm的傷害濃度。小包裝袋可通過硅窗或開袋換氣前后開臭氧殺菌凈化空氣，去除蒜味。此時注意應(yīng)將發(fā)生器放在開袋區(qū)域以增強殺菌凈化效果。實際應(yīng)用證明，臭氧可強烈抑制蒜苔苔苞腐爛擴展，如有霉爛發(fā)生，可使其直接暴露在臭氧下殺菌抑制其擴展。 蘋果、梨及葡萄等水果應(yīng)用臭氧效果很好，間斷應(yīng)用濃度不超過2.0ppm沒有任何傷害。 4.礦泉水殺菌保質(zhì) 飲用水殺菌凈化是臭氧應(yīng)用歷史最長、應(yīng)用規(guī)模最大的一個領(lǐng)域。目前世界臭氧產(chǎn)業(yè)的主要市場仍是飲水處理，在歐美、日本等發(fā)達國家臭氧化處理飲用水已占主導地位。原因在于臭氧處理可達到無微生物污染、無殘余化學污染的高水平。 礦泉水已是大量消費的瓶裝飲料，其保質(zhì)期取決于微生物的徹底殺滅。常用的超濾加紫外消毒的方法難以達到質(zhì)量標準，臭氧殺菌成為首選方法，即可以完全殺滅活微生物，達到雙零指標，又可去除水中鐵錳可溶性鹽類而保存有益的碳氧化合物。 礦泉水灌裝間安裝臭氧設(shè)備對空氣殺菌凈化，防止落下菌污染，對于沒有空氣過濾凈化設(shè)備的廠家是非常有益的。采用臭氧化工藝的礦泉水廠經(jīng)常利用臭氧對貯水灌（池）、管道、過濾器消毒也是非常有效的，在國外的資料里作為經(jīng)驗推薦。 5.生產(chǎn)用水殺菌凈化 食品生產(chǎn)需要大量潔凈水，在生產(chǎn)成本中是一項較大開支。目前食品生產(chǎn)廠家有兩種需求：一是水源不合格，如用海水代替淡水加工水產(chǎn)品或自來水存在污染；另一個是加工用水回用或延長使用時間。臭氧處理是完全可以滿足這些需求的。 加工蔬菜或禽類最后清洗用水會隨時間延長而污染，經(jīng)常換新水負擔不起。利用臭氧處理有兩種方案：循環(huán)處理或在池內(nèi)處理均可達到要求。由于水處理臭氧系統(tǒng)投資相對較高，一些企業(yè)不愿接受，其實按設(shè)備壽命計算水成本并不高，產(chǎn)品質(zhì)量提高則是最大的效益。 6.工作服消毒 食品加工、冷飲、生化制藥等部門一些工序?qū)ぷ鞣疽蠛芨?。工作服消毒?jīng)常采用高壓消毒法，這在食品行業(yè)是難以做到的。食品廠家多用紫外照射消毒工作服，因紫外線法的天然缺陷消毒效果很差。利用臭氧對工作服消毒，是高效、經(jīng)濟、簡便的方法。 衛(wèi)生部北京生物制品所利用臭氧對工作服進行了消毒試驗，在封閉房間內(nèi)將衣服用衣架掛起，溫度15～20℃溫度調(diào)整到RH80%～90％，臭氧濃度達到20ppm后停機封閉20小時細菌綜述殺滅率90％～95％。這個試驗一個月內(nèi)反復進行四次，結(jié)果重復性很高。 食品行業(yè)如每天班后消毒工作服，在20m2封閉房間內(nèi)掛上幾十件工作服，在地上灑些水。如利用3g/h發(fā)生器開機3-4小時即可達到8-10ppm臭氧濃度，確保殺滅率85％以上的消毒效果。（若選用臭氧產(chǎn)生量大的發(fā)生器則時間較短）把工作服掛在臭氧殺菌車間也有消毒作用，效果因濃度高底而產(chǎn)生少量偏差。 7. 食品設(shè)備、容器、工具、生產(chǎn)過程的消毒滅菌 在飲料、果汁等生產(chǎn)過程中，臭氧水可用于管路、生產(chǎn)設(shè)備及盛裝容器的浸泡和沖洗，從而達到消毒滅菌的目的。采用這種浸泡、沖洗的操用方法，一是管路、設(shè)備及盛裝容器表面上的細菌、病毒大量被沖淋掉；二是殘留在表面上的未被沖走的細菌、病毒被臭氧殺死，非常簡單省事，而且在生產(chǎn)中不會產(chǎn)生死角，還完全避免了生產(chǎn)中使用化學消毒劑帶來的化學毒害物質(zhì)排放及殘留等問題。另外，利用臭氧水對生產(chǎn)設(shè)備等的消毒滅菌技術(shù)結(jié)合膜分離工藝、無菌灌裝系統(tǒng)等，在釀造工業(yè)中用于醬油、醋及酒類的生產(chǎn)，可提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次。 現(xiàn)在用臭氧消毒技術(shù)來代替常用的老式消毒方式，如高溫消毒，紫外線消毒等，相對來說要省事的多。具體方法是：將高濃度的臭氧直接打入管道容器，保持臭氧尾氣有一定的濃度，就可以達到消毒滅菌的要求。因為是對管道容器進行內(nèi)表層的消毒，所以臭氧濃度用的高一點，我們的設(shè)計濃度大于50ppm。 用臭氧對管道容器做消毒滅菌的優(yōu)點非常明顯，臭氧發(fā)生器可以移動使用，對不同的罐進行消毒，每個生產(chǎn)單元在每次換料前，都可以及時得到消毒，使用效率很高，很方便，不要用那么多的酒精，不要用氮氣，也不要用高壓蒸氣。 三:食品行業(yè)傳統(tǒng)消毒滅菌方法的缺陷 1.紫外線燈照射 紫外線燈照射消毒的主要問題在于：它穿透能力弱，在紫外線照射不到的地方，消毒效果不好，其殺菌能力隨著使用時間的增加而減小。紫外線穿透能力極弱，一張紙、一層布都會擋住射線，而且有死角，滅菌作用隨菌種的不同而產(chǎn)生很大的差異，如殺霉菌的照射量要比殺桿菌增加40~50倍。同時，濕度對滅菌效果影響也很大。另外，紫外線燈管壽命短，更換過于頻繁，運行費用高，性能不夠穩(wěn)定。 2.過氧乙酸、甲醛、環(huán)氧乙烷等化學藥劑熏蒸、消毒劑噴灑 化學藥劑熏蒸消毒，如過氧乙酸、甲醛、環(huán)氧乙烷等化學藥劑熏蒸，操作麻煩，熏蒸時間長，有二次污染物，對人體有一定的危害。做一次甲醛熏蒸需要8小時左右，用量為每立方10ml，殘留物附著在潔凈室的墻壁和設(shè)備的表面上，需要擦除。在消毒后的幾天內(nèi)，其懸浮粒子數(shù)有可能會增加，而且為避免細菌的抗藥性，還需要經(jīng)常更換化學藥劑或進行綜合性滅菌。采用消毒劑噴灑消毒不僅有上述缺陷，而且還存在疏漏之處，影響消毒效果。另外，還需定期進行驗證和定期進行環(huán)境污染情況監(jiān)測。 3.加熱消毒。 加熱消毒包括干熱和濕熱，其缺點是溫度高，能耗大，有的物品如某些原材料、儀器儀表、塑料制品等就不宜加熱。 四:臭氧消毒滅菌的優(yōu)點 1:消毒無死角 擴散性好 臭氧是一種氣體，因此，應(yīng)用臭氧消毒滅菌不存在死角，不受細菌種類、濕度等影響。 2:原料易得 環(huán)保.無污染無殘留 應(yīng)用臭氧滅菌是利用臭氧取之于自然，作用后又自行還原于自然，快速自然分解為氧的特性，經(jīng)濟安全、無二次污染。臭氧滅菌是一種常溫滅菌，能完全解決許多不能耐高溫物品的消毒問題。 3:消毒徹底殺菌能力強 廣譜性 臭氧在食品貯藏中的應(yīng)用除了具有殺滅或抑制霉菌生長防止腐爛作用之外，還具有防止老化保鮮作用，其機理是臭氧可以氧化分解果蔬生理代謝作用呼吸出的熟劑——乙烯氣體，乙烯中間產(chǎn)物，也具有對霉菌等微生物的抑制作用。 6:降解農(nóng)藥殘留 五：食品廠臭氧投加方法 食品加工包裝車間臭氧濃度要求相對較低，一般達到2.5-3.5mg/m3即可。對于不同的食品儲存間要根據(jù)所儲存的物質(zhì)不同設(shè)計不同的臭氧濃度，對于小車間可采用直接投加。 臭氧投加量計算： W=C*V/S 其中 W：實際選用臭氧發(fā)生器的產(chǎn)量，單位為g/h C：車間消毒需保持的臭氧濃度 V：實際臭氧消毒體積 S：臭氧衰退系數(shù)0.4208 三十萬級取C=2.55ppm=5mg/m3； 十萬級取C=5ppm=10mg/m3； 萬級取C=15ppm=30mg/m3； 百級取C=20ppm=40mg/m3。→無菌 六:臭氧投加方法 適用空間：空間相對較小對空間消毒時，首先密閉門窗，不得有人員在室內(nèi)，把臭氧放置在干燥通風的消毒室外邊接軟管到消毒室內(nèi)，軟管末端放置在接近于天花的位置，高處投放臭氧，并且要求盡量將臭氧投放到車間的每個角落，均勻，所以空間不能過大。 七:臭氧在食品行業(yè)使用中注意事項 臭氧發(fā)生器用于食品行業(yè)的加工車間和類似場所的空氣滅菌和物體表面滅菌。臭氧消毒機按安裝形式可分為：移動式、壁掛式、手提式、箱式等。臭氧消毒機在制藥廠GMP車間和HVAC系統(tǒng)配套使用時，通常分為內(nèi)置式和外置式兩種。使用臭氧發(fā)生器制取臭氧的機器稱為臭氧消毒機，這里臭氧作為消毒劑使用。那么在使用臭氧消毒機時應(yīng)該注意什么呢？ 1、 對人員的影響 理論研究把人員接觸臭氧的濃度和時間關(guān)系劃成幾個區(qū)，無癥狀刺激區(qū)、有癥狀區(qū)、暫時性損害區(qū)等。無癥狀區(qū)的研究比效成熟，有癥狀區(qū)和暫時性損害區(qū)研究較少，損害區(qū)僅為理論推導。無癥狀區(qū)是人員離開臭氧存在的地方，回到自然環(huán)境下，所產(chǎn)生的反應(yīng)會很快消失而沒有損害。 無癥狀區(qū)可歸納如下: a、 嗅覺靈敏的人在0.01ppm即可察覺，一般的人在0.02ppm可嗅到，嗅覺遲 鈍的人在0.1 ppm，時也會明顯感覺到。這種濃度對人員完全無害，且使人有所新鮮感。一般森林地區(qū)即可達0.1ppm，海邊達0.05ppm。某些城市在夏天陽光充足時，濃度可達0.03-0.1ppm。我國衛(wèi)生部1979年制定的《工業(yè)衛(wèi)生標準》中規(guī)定，臭氧的安全標準為0.15ppm。美國標準規(guī)定，人員可在0.1ppm濃度下，工作8小時。國際臭氧協(xié)會標準規(guī)定。應(yīng)用臭氧的專業(yè)室內(nèi)，在0.1ppm濃度下，允許工作10小時。 b、引起人員一定反應(yīng)的濃度為0.5-1ppm，允許接觸時間在1.5小時以內(nèi)。時 間長了會感到口干等不適。 c、濃度在1-4ppm會引起人員咳嗽，允許接觸時間為1小時。 d、濃度在4-10ppm會引起強烈咳嗽，允許接觸時間為20分鐘。 另有一些資料指導，臭氧濃度在0.098-0.98ppm的環(huán)境下，人接觸1小時，會出現(xiàn)心悶、心痛、肺活量減少等癥狀。在5.13-9.70ppm下，人體會出現(xiàn)全身疼痛、麻痹，并導致肺水腫。 在冷庫中應(yīng)用臭氧，應(yīng)與人員隔絕。要安排好臭氧和生發(fā)器的開機時間與人 員入庫操作時間。不使人員在較高的濃度下，較長時間的接觸臭氧。 2、 對所貯食品的影響 前已述及，臭氧的半衰期為25-30分鐘，且最終的分解物是氧氣，所以臭氧對食品不會有殘留污染。另外，所使用的濃度很低，僅作用於食品表面，不足以影響食品的內(nèi)在品質(zhì)。我國食品營養(yǎng)分析部門，近年對經(jīng)臭氧防霉貯藏的雞蛋、蘋果、柿子椒的營養(yǎng)成分進行分析，與對照組比較，沒有明顯差別。 臭氧是強氧化劑，因此不要用於多脂肪食品的貯藏（例豬肉、魚、禽等）以免 脂肪氧化，造成食品變味。另外，臭氧也不宜用於菠菜，芹菜等葉綠素多的蔬菜，因為臭氧會使葉綠素氧化，使蔬菜脫色。 3、 對材料的影響 雖然臭氧是一強氧化劑，但在冷庫中所使用的濃度很低，實踐證明，應(yīng)用臭氧消毒防霉多年的冷庫，沒有發(fā)現(xiàn)設(shè)備、裝置受損明顯的情況 4.保證食品臭氧消毒機氣體的干燥 由于O2的電離是用高壓放電，因此必須絕對保證氣體的干燥，否則會燒毀放電管。每次停機時間超過一周，重新開機必須先吹掃系統(tǒng)1~2小時，絕對不可以使水回流到發(fā)生器、干燥機，亦不可使?jié)窨諝膺M入發(fā)生器。 7.食品消毒機日常注意事項 ①、機器設(shè)施務(wù)必放置在無油污、空氣清潔、干燥的地方職業(yè),以延伸機器設(shè)施應(yīng)用壽命。 ③、機器設(shè)施用于水處理，臭氧輸出口務(wù)必接上止回閥。，（注：止回閥分正反，在沒接止回閥前檢驗有臭氧輸出，再接上止回閥，如沒臭氧就證實止回閥接方向接反)；避免回水進去機內(nèi)，損壞機器。 ④、禁止將臭氧發(fā)生器放在消毒區(qū)內(nèi) ，為了機器的壽命安全，設(shè)施應(yīng)有獨自工作區(qū)，再用硅膠管將臭氧氣體輸送到消毒或化學反應(yīng)區(qū)。 ⑦、依據(jù)消毒環(huán)境、應(yīng)用請求，準確選購臭氧產(chǎn)生器。 ⑧、機器設(shè)施若長光陰無須務(wù)必將機內(nèi)、機外殼清理清潔，放置通風干燥的地方。避免受潮破壞。 ⑨、為了避免機器受潮和更好的保護設(shè)施，每星期打開《氣泵開關(guān)》或《氣控開關(guān)》；關(guān)掉《濃度調(diào)和》或《臭氧開關(guān)》工作三小時以上，以整潔機內(nèi)水氣。 ⑩、實踐證實，使用臭氧消毒防霉多年，不曾發(fā)覺設(shè)施、裝置資料受損的景況 |
