湖北食品公司專用殺菌器臭氧殺菌機(jī)食品公司常用殺菌利器

摘要：臭氧由于其強(qiáng)氧化性而成為一種新的優(yōu)良?xì)⒕鷦�，臭氧殺菌作為一種新的殺菌技術(shù)在食品工業(yè)中也日益受到重視。本文介紹了臭氧殺菌技術(shù)的發(fā)展、原理和特點(diǎn)，臭氧殺茵設(shè)備的工作原理、使用安全、以及在食品工業(yè)中的運(yùn)用和前景。

關(guān)鍵詞：臭氧    機(jī)理    結(jié)構(gòu)   應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，為了更大限度地保持食品的天然色、香、味和一些生理活性成分，滿足現(xiàn)代人對(duì)于食品的食用安全、質(zhì)量穩(wěn)定、不加添加劑的要求，國(guó)際上一些新型的非熱殺菌技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。臭氧殺菌技術(shù)就是近年來發(fā)展起來的一種非熱殺菌技術(shù)，具有殺菌能力強(qiáng)、速度快、范圍廣、安全性好、操作簡(jiǎn)便、生產(chǎn)成本低等突出特點(diǎn)，已經(jīng)成為食品安全技術(shù)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

1、臭氧簡(jiǎn)介

臭氧（Ozone ）又名三分子氧，是由3個(gè)氧原子組成的氧的同位體，具有獨(dú)特的刺激性氣味，高濃度臭氧呈微青色的氣體，通常使用濃度在0-2%以下時(shí)無顏色。由于臭氧的第三個(gè)氧原子的結(jié)合較弱而非常不穩(wěn)定，常溫下容易分解產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的原子氧，因此具有很強(qiáng)的消毒殺菌功能。［1］

2、臭氧殺菌的發(fā)展簡(jiǎn)史

1839年，Schonbein發(fā)現(xiàn)了臭氧的殺菌作用；1907年，法國(guó)的Nice市首先在飲用水中使用了臭氧殺菌，此后，歐洲飲用水的殺菌都用臭氧；1904年，有利用臭氧保存牛奶、肉制品、奶酪、蛋白等食品的報(bào)導(dǎo)；1909年，法國(guó)德波涅冷凍工廠正式使用臭氧對(duì)冷卻肉表面殺菌，取得了微生物數(shù)量顯著減少的效果；1940年，美國(guó)幾乎所有的冷藏蛋庫都利用臭氧提高了貯藏期，以后在歐洲的一些大型冷凍廠應(yīng)用臭氧于肉類、水果、雞蛋、水產(chǎn)品的貯藏和釀酒工業(yè)。1953年人們發(fā)現(xiàn)對(duì)于食品容器的殺菌，一定壓力含有臭氧的空氣比二氧化硫更為有效；1956年在瑞士人們利用此原理對(duì)玻璃瓶進(jìn)行消毒。［1］

1997年4月美國(guó)食品與醫(yī)藥管理局（FDA）修改了一直把臭氧作為“食品添加劑”限制使用的規(guī)定，允許不必申請(qǐng)即可在食品加工、貯藏中使用臭氧處理；［2］2001年FDA又將其列入可直接與食品接觸的添加劑范圍，這是臭氧殺菌技術(shù)發(fā)展的里程碑，對(duì)于食品加工技術(shù)的進(jìn)步和食品質(zhì)量的提高有著重大作用。

3、臭氧殺菌的機(jī)理

臭氧有很強(qiáng)的氧化性，因此對(duì)細(xì)菌、霉菌、病毒具有強(qiáng)烈的殺滅性。臭氧首先作用于細(xì)胞膜，使膜構(gòu)成成分受損傷而導(dǎo)致新陳代謝障礙，臭氧繼續(xù)滲透穿過膜而破壞膜內(nèi)脂蛋白和脂多糖，改變細(xì)胞的通透性，導(dǎo)致細(xì)胞溶解、死亡；同時(shí)，臭氧還能使細(xì)胞活動(dòng)所必要的酶失去活性，而影響其正常的生理功能。［3.4］

臭氧殺菌時(shí)除可直接利用臭氧氣體對(duì)物質(zhì)進(jìn)行處理外，還可將其溶解于水，形成臭氧水進(jìn)行殺菌。臭氧水殺菌作用有些不同，其氧化反應(yīng)有兩種，微生物菌體既與溶解于水中的臭氧直接反應(yīng)，又與臭氧分解生成的羥基間接反應(yīng)，由于羥基為極具氧化性的氧化劑，因此臭氧水的殺菌速度極快。

4、臭氧殺菌設(shè)備與特點(diǎn)

4.1臭氧殺菌設(shè)備的工作原理

人工生成臭氧的主要方法主要有：電化學(xué)法、光化學(xué)法及電暈放電法等幾種。在臭氧工業(yè)常用的是電暈放電法。電暈放電法的工作原理就是在常壓下使含氧氣體在交變高壓電場(chǎng)作用下產(chǎn)生電暈放電，生成臭氧的過程。電暈放電法臭氧發(fā)生器是相對(duì)能耗較低、單機(jī)臭氧產(chǎn)量最大、市場(chǎng)占有率最高、應(yīng)用最廣的臭氧發(fā)生裝置。相比電化學(xué)法、光化學(xué)法，電暈放電法具有臭氧產(chǎn)量高，生成臭氧的成本低等優(yōu)點(diǎn)。［3］

4.2結(jié)構(gòu)及控制設(shè)計(jì)

4.2.1結(jié)構(gòu)

臭氧發(fā)生器主要由四部分組成，即臭氧管、高頻電源、風(fēng)機(jī)和控制系統(tǒng)。

臭氧管是臭氧發(fā)生器的核心部件，電極間隙對(duì)產(chǎn)生的臭氧濃度有很大影響，間隙越小，臭氧濃度越大。采用先進(jìn)的沿面間隙管狀電極設(shè)計(jì)制造臭氧管，電極間隙為l～2mm，在高壓電場(chǎng)的強(qiáng)電離作用下，高速運(yùn)動(dòng)的電子撞擊氧氣使之分解成氧原子，高速電子具有足夠的動(dòng)能，通過氧原子、氧分子及高速電子三體碰撞反應(yīng)形成臭氧。臭氧管結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖見圖l。外接電源使用220V交流電源，經(jīng)降壓整流變成直流電源，供高頻電源使用，高頻電源對(duì)臭氧管產(chǎn)生高頻電壓，使臭氧管工作，把氧氣轉(zhuǎn)變成臭氧氣體。風(fēng)機(jī)和高頻電源的工作狀態(tài)由控制系統(tǒng)控制，主要控制臭氧管的工作時(shí)間，起到調(diào)節(jié)臭氧產(chǎn)量的作用。風(fēng)機(jī)所用電源為AC220 V，其作用是供給臭氧管工作所需氣源，加速臭氧管產(chǎn)生的臭氧氣體向機(jī)器外排放，并及時(shí)散發(fā)電極工作產(chǎn)生的熱量，以保證電極的工作溫度在正常范圍內(nèi)。［5］

圖一   臭氧管結(jié)構(gòu)及殺菌原理示意圖

4.3 臭氧生產(chǎn)的成本低

臭氧生產(chǎn)可以直接用空氣為原料，利用臭氧發(fā)生器直接產(chǎn)生臭氧，操作簡(jiǎn)單方便，自動(dòng)化控制程度高，制造成本低。一臺(tái)80瓦的臭氧發(fā)生器只要運(yùn)行一小時(shí)，就可以滿足一個(gè)體積為300立方米的食品車間的消毒要求，而一臺(tái)這樣的臭氧發(fā)生器，售價(jià)只在4000～5000元之間。另外，生產(chǎn)0.5～1.5ppm濃度的臭氧水單價(jià)僅在O.8元，0.8元/噸左右。相比其他的殺菌技術(shù)，臭氧殺菌成本要相對(duì)低廉，是食品加工企業(yè)都能承受的殺菌技術(shù)，食品企業(yè)可以根據(jù)自己的生產(chǎn)要求選購(gòu)不同臭氧發(fā)生量的臭氧設(shè)備。

4.4臭氧具有安全可靠、高效的使用性能

臭氧殺菌不會(huì)改變食品原有的品質(zhì)特性，臭氧的分解產(chǎn)物是氧氣，不會(huì)產(chǎn)生殘留污染，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。不僅如此，中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院研究證明，在水處理過程中，臭氧不僅可以有效地殺滅天然水、礦泉水、純凈水中的細(xì)菌，消除有機(jī)物，凈化飲水，除去水中的異味、臭味，并且對(duì)水中的重金屬有分解作用。另外，美國(guó)華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)研究人員還發(fā)現(xiàn)臭氧可以抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。如今有些飲用水廠家還打出富氧水的廣告。

4.5臭氧殺菌設(shè)備使用的安全事項(xiàng)

作為優(yōu)質(zhì)環(huán)保的殺菌技術(shù)，人們往往會(huì)只看到了臭氧殺菌的優(yōu)點(diǎn)，而忽視了它可能對(duì)人體的傷害。由于臭氧具有極強(qiáng)的氧化力，空氣中的存有微量臭氧就能刺激人體中樞神經(jīng)，加速血液循環(huán)，令人產(chǎn)生爽快和振奮的感覺。當(dāng)臭氧濃度達(dá)到O.Olppm后，即對(duì)人體有輕微影響，譬如感覺到有一些臭氣。而當(dāng)臭氧濃度超過到0.1ppm時(shí)，就會(huì)對(duì)人體健康造成危害。因此，臭氧發(fā)生設(shè)備使用中，必須講求使用的安全問題。尤其是車間空氣殺菌時(shí)，要根據(jù)車間是否有人及處理目的，調(diào)節(jié)不同的濃度。有人時(shí)臭氧濃度控制要在0.01～0.05 ppm之間。由于空氣殺菌所需要的臭氧濃度較高，生產(chǎn)作業(yè)時(shí)一定要等濃度降低后進(jìn)人生產(chǎn)車間，而最直接的感覺就是車間已經(jīng)沒有臭氣了。因?yàn)橹灰�臭氧濃度超過0.01ppm就會(huì)讓人感到臭氣。因此，使用臭氧發(fā)生設(shè)備時(shí)，必須嚴(yán)格規(guī)定以保障安全的臭氧濃度限界或基準(zhǔn)。許多國(guó)家都已對(duì)臭氧使用環(huán)境規(guī)定了安全濃度標(biāo)準(zhǔn)。在美國(guó)，日本規(guī)定容許濃度值基準(zhǔn)限制值為0.1ppm，東歐各國(guó)為0.5ppm。

在我國(guó)雖然臭氧應(yīng)用技術(shù)還剛剛起步，可由于其優(yōu)良的使用特點(diǎn)，在近年來已經(jīng)得以迅速發(fā)展，已經(jīng)深入到了很多應(yīng)用領(lǐng)域�？捎嘘P(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)尚還在建立之中，故對(duì)臭氧的安全使用應(yīng)引起各方的關(guān)注，更應(yīng)該注意對(duì)臭氧濃度的使用控制，以免對(duì)人體造成傷害。［3］

5、臭氧殺菌在食品工業(yè)中的應(yīng)用

5.1在水處理中的應(yīng)用

5.1.1飲用水

飲用水殺菌是臭氧應(yīng)用歷史最長(zhǎng)、應(yīng)用規(guī)模最大的一個(gè)領(lǐng)域，在歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家臭氧處理飲用水已占主導(dǎo)地位。臭氧能殺滅飲用水中99.99%以上的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等病原菌；同時(shí)可去除水中的異味，改善濁度，減少有毒有害物質(zhì)，提高出水水質(zhì)。

5.1.2礦泉水和純凈水

礦泉水、純凈水等經(jīng)處理后已達(dá)到或接近無菌要求，但在生產(chǎn)瓶、桶裝水的過程中，由于管道、泵、瓶、蓋的接觸，難免受到細(xì)菌污染，極易造成細(xì)菌總數(shù)超標(biāo)。在瓶、桶裝水的生產(chǎn)中，使用臭氧消毒殺菌，臭氧溶解度在時(shí)即可滿足殺菌保質(zhì)要求。溶解在水中的臭氧與水同時(shí)灌入瓶或桶中，封蓋后，桶內(nèi)的臭氧能將殘留的細(xì)菌全部殺滅，使細(xì)菌總數(shù)和大腸菌群數(shù)達(dá)到要求，而數(shù)小時(shí)后，由于臭氧自行分解成氧氣，便得到一瓶或一桶無菌且高含氧量的礦泉水。

此外，臭氧殺菌還可以應(yīng)用于食品加工用水和食品加工生產(chǎn)中廢水的循環(huán)再利用中，起到消毒殺菌、脫色、除臭、降低渾濁度以及減少?gòu)U水有機(jī)負(fù)荷等作用。

5.2在食品車間和冷庫消毒中的應(yīng)用

食品生產(chǎn)車間的微生物污染是影響產(chǎn)品質(zhì)量極重要的因素，臭氧用于食品加工車間消毒效果很好，一般0.5-1.0mg/kg臭氧即可達(dá)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，冷凍廠生產(chǎn)冰淇淋、雪糕，都有攪拌、膨化工序，產(chǎn)品會(huì)與空氣強(qiáng)烈接觸，使用臭氧后車間微生物降低90%，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。Tseng等研究發(fā)現(xiàn)，臭氧能殺滅環(huán)境中的病毒，隨著臭氧濃度的增加，病毒存活率呈指數(shù)減少。［3］

5.3在食品設(shè)備和容器消毒中的應(yīng)用

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(dá)到消毒殺菌的目的。采用這種浸泡、沖洗的操作方法，一是管路、設(shè)備及盛裝容器表面上的細(xì)菌、病毒被大量沖淋掉；二是殘留在表面上的未被沖掉的細(xì)菌、病毒被臭氧殺死，非常簡(jiǎn)單方便，而且在生產(chǎn)中不會(huì)產(chǎn)生死角，還避免了生產(chǎn)中使用化學(xué)消毒劑帶來的化學(xué)毒害物質(zhì)排放及殘留等問題。

5.4在果蔬保鮮中的應(yīng)用

霉菌是引起果蔬腐爛變質(zhì)的主要原因，它具有較強(qiáng)的耐受力，對(duì)殺菌劑也有較強(qiáng)的抵抗力。臭氧有較好的殺菌防霉能力，能延長(zhǎng)果蔬的貯藏期；同時(shí)，臭氧能快速氧化分解果蔬呼吸排出的乙xi氣體，降低果蔬的新陳代謝，減慢生理老化過程從而起到保鮮效果。用臭氧保鮮的水果出庫后，保鮮時(shí)間長(zhǎng)于一般冷庫保鮮的水果。此外，臭氧還能去除庫內(nèi)的異味。

劉國(guó)凌［6］等研究發(fā)現(xiàn)，用0.4mg/L臭氧處理枇杷10min結(jié)合4℃低溫貯藏，能顯著抑制其失水、可溶性固形物、總酸和Vc 含量下降，貯藏20d后還能保持果實(shí)新鮮外觀與酸甜適口的內(nèi)在品質(zhì)。

6結(jié)語

目前，隨著科技發(fā)達(dá)臭氧殺菌設(shè)備越來越先進(jìn)化、自動(dòng)化、節(jié)能化。與此同時(shí)，發(fā)達(dá)國(guó)家臭氧技術(shù)研究與應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟，被廣泛應(yīng)用于食品加工、水處理、化學(xué)氧化與醫(yī)療制藥等各個(gè)領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。而我國(guó)的臭氧殺菌技術(shù)還處于起步階段，存在著許多問題，相信隨著我國(guó)食品工業(yè)的發(fā)展，臭氧殺菌技術(shù)必將發(fā)揮更大的作用，有著更為廣闊的應(yīng)用空間。

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