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启达臭氧发生器在食品行业中的应用
一:臭氧灭菌
臭氧(O3)是一种强氧化剂、消毒剂、精制剂、催化剂。自本世纪初法国用臭氧对饮用水杀菌处理以来,它
的杀菌应用越来越广泛。在食品杀菌方面,最早在 1909 年法国的科隆市用于冷冻肉的保存。
1 臭氧灭菌机理
臭氧是氧的同素异性体,常温下是一种不稳定的淡紫色气体,有刺激腥味,微量时具有一种“清新”气味。
臭氧具有极强的氧化能力,在水中的氧化还原电位 2.07V ,仅次于氟电位 2.87V ,居第二位,它的氧化能力高
于氯( 1.36V )、二氧化氯( 1.5V )。正因为臭氧具有强烈的氧化性,所以它对细菌、霉菌、病毒具有强烈的
杀灭性,这种作用通常是物理、化学、生物学方面的综合效果。
其机理可以是以下几个方面:
⑴臭氧很容易同细菌的细胞壁中的脂蛋白或细胞膜中的磷脂质、蛋白质发生化学反应,从而使细菌的细胞壁和细
胞受到破坏(即所谓的溶菌作用),细胞膜的通透性增加,细胞内物质外流,使其失去活性。
⑵臭氧破坏或分解细胞壁,迅速扩散进入细胞里,氧化了细胞内酶或 RNA、DNA,从而致死菌原体。在高压强电场
作用下,气体在电介质表面产生脉冲电晕放电,产生高浓度等离子体,电子和离子被强大电场力作用加速与气体
分子碰撞,在10S内使氧分子分解成单原子氧,在数10S内原子氧和分子氧结合成臭氧:
O2 +e →2O+2O2 → 2O3
臭氧在水中是不稳定的,时刻发生还原反应,产生十分活泼的、具有强烈氧化作用的单元子氧( O),在产
生瞬时,对水中细菌、微生物有机物质进行分解作用。
O3 → O2+ (O) (O)+H2O → 2HO
臭氧在水中的“半衰期”为20min(PH7.6时41min,PH10.4时为0.5min)。人们把含有臭氧的水叫做臭氧水。
臭氧水对各种致病微生物均有极强的灭菌作用,臭氧在水中不稳定,发生强烈氧化还原反应,产生极活泼、具有
强烈的氧化作用的单元子氧(O)、羟基(OH)。羟基氧化还原电位为2.8V,相当于氟的氧化能力。
2 臭氧杀菌的影响因素
臭氧杀菌的效果主要受其浓度、微生物种类、作用时间、温度、 PH值、水的理化性质、杂质等因素影响。
⑴臭氧对各种微生物杀灭效果不同。实验表明,臭氧对人和动物的致病菌和病毒如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、
乙肝病毒、沙门式菌等具有很强的杀灭性,即使对化学消毒剂有着较强耐受力的霉菌也有较强的杀灭性;
⑵温度、湿度也影响其杀菌灭毒效果。通常,温度低、湿度大杀菌效果好。实验证明:当环境相对湿度小于45%
,臭氧对空气中的悬浮物几乎没有杀灭性,在同样温度下,相对湿度超过60%时,杀灭效果逐渐增强,在相对湿
度为90%时,达到最佳灭菌效果;
⑶臭氧的浓度也影响其灭菌能力,浓度在0.2mg/L以下,几乎没有杀灭作用。
3 臭氧杀菌的特点
3.1 高效、快速
臭氧仅在 1min内就可以100%杀死细菌、酵母和黑曲霉菌。臭氧水灭菌消毒不同于一般灭菌、消毒剂,如次
氯酸(HOCl 2 )、二氧化氯( ClO 2 )的灭菌、消毒是进行性、累积性的,臭氧水灭菌消毒则急速性的,当臭
氧的浓度超过阀值,消毒、杀菌就会瞬时发生。如清净水中臭氧浓度达 0.4-0.5ppm时,在0.5~5min内就可以致
死细菌。
3.2 安全、可靠
臭氧的分解产物是氧气,不会产生残留污染。另一方面,它作为气体,扩散性好,浓度均匀,尤其在高湿度环
境中,比紫外灯更实用,而且操作方便,安全可靠。臭氧对人体毫无影响。
3.3 价格便宜
生产1吨0.5~1.5ppm浓度的臭氧水仅需0.8元。是世界上最廉价的消毒灭菌剂。
4、臭氧发生器在食品工业中的应用
臭氧杀菌在食品工业的应用,许多方面作用独特。由于臭氧对酵母有较好的杀伤作用,在食品新式包装的采用
上意义重要。最近,由于气体置换包装、真空包装、封入脱氧剂包装和封入粉末酒精剂包装的普及,出现了新的
变质现象-由酵母菌引起的食品腐败变质的问题,其中最有代表性的问题是产生醋酸乙烯而变质。由于臭氧对酵
母菌有较好的杀伤作用,因此,在采用以上新式包装时充填臭氧杀灭酵母成了解决这一问题的重要手段。臭氧在
解决固体食品生产过程中细菌的二次污染,也有着其他杀菌方法所不及的特殊作用。因此在生切面条、包子、豆
沙、咸菜、豆腐等包装食品加工时,车间杀菌、包装内封入臭氧杀菌和原料杀菌成了非常有效的食品卫生手段。
在矿泉水、汽水、果汁液等生产过程中用的盛装容器、管路、设备以及装产品的玻璃瓶和塑料桶等的灭菌消毒应
用方面,也取得了令人满意的效果。
表 1 臭氧在空气中杀菌常用的浓度及使用方法应用范围浓度(ppm)
食品名称 所需臭氧 备注
肥肉、奶制品、脂肪多的鱼 1.0~2.0
英国食品冷藏船,其冷藏仓的设计为100m3的容积安装10g/h的臭氧发生器
冷藏蛋 1.5~3.0
瘦肉 3.0~5.0
蔬菜、水果(连续使用) 2.0
5、食品加工车间杀菌净化
速冻食品、冷冻食品、肉蛋奶制品加工车间与包装间,都有比较高的卫生要求,特别是生鲜食品由于最终没有
加热消毒工序,生产车间的微生物污染是影响产品质量的极重要因素。目前我国大都采用紫外灯消毒,由于前述
紫外法杀菌天然的缺点,食品微生物指标很难控制,在夏季尤其严重。都采用紫外灯消毒,由于前述杀菌天然的
缺点,食品微生物指标很难控制,在夏季尤其严重。臭氧用于食品加工车间效果很好,浓度也比冷库消毒要求低
得多,一般0.5~1.0ppm即可达到80%以上的空气杀菌率,并可去除车间异味。蛋口加工厂生产蛋黄酱、冷冻厂生产
冰淇淋、雪糕,都有搅拌、膨化工序,产品与空气强烈接触,使用臭氧后车间微生物降低90%,产品质量达到合格
标准,而一旦停止使用臭氧,产品中细菌会计师逐日快速增加。
车间工具、包装物杀菌要求臭氧浓度高一些,应达到5~6ppm。
加工肠衣、皮革、海产品等气味污染严重的车间使用臭氧除味也很有效、实用,是很好的劳动保护手段。
食品加工间杀菌净化的一个重要问题,是确定发生器的开机时间,原则是使上班时加工间内细菌数处于最低水平
。一般是下班后开机,如上班前能开机更好。要留有停机臭氧分解时间,待上班时嗅不到新鲜的臭氧气味即可。
要求更高的无菌操作室可以在闭路空气循环中进行杀菌而又使工作人员不接触臭氧,该项应用技术已成熟。
目前北京、天津、山东等地一批食品出口企业使用“开式”发生器在食品加工间应用,提高了产品合格率,取得
了良好的经济、社会效益。
6、蔬菜水果贮藏防霉保鲜
蔬菜水果贮藏保鲜是一项复杂困难的工作,臭氧可在杀菌防霉与减缓新陈代谢两个方面发挥作用,同包装、冷藏
、气调等手段一起配合提高保鲜效果。
臭氧杀菌防霉分三个阶段应用:空库消毒、入库杀菌和日常防霉,目的是减少霉菌、酵母菌等微生物造成腐烂。
臭氧快速分解乙烯以实现减缓新陈代谢过程,推迟后熟和老化。
蔬菜水果的包装码放在有利于臭氧接触、扩散,纸箱侧面的孔要捅开,不要码成大垛。气调库与气调大帐要用管
道送入臭氧,自然气调塑料袋包装有硅窗的臭氧可以渗入,全塑袋可在换气前后应用臭氧。
蒜苔是目前贮量最大、差价增值很大的蔬菜,臭氧应用相对成熟一些,一批国营和个体贮户取得了防止霉变腐烂
的经验。空库消毒特别是旧库、地下库消毒要高度重视,臭氧消毒效果只要达到浓度要求即可保证。
入库预冷杀菌由于冷风机一直开动难以建立起臭氧浓度。这是应该将臭氧发生器放在库内距冷风机最远端,此时
产生的臭氧借助冷风机抽风空气流动而与蒜苔表面接触,起到部分杀菌作用。在装袋前可一直开臭氧,由于贮量
大、空气流动,不会达到2.5ppm的伤害浓度。
日常防霉对于气调库与气调大帐要在调节补充空气时同时通入臭氧,这时应选用有压力、臭氧浓度适中的臭氧源
,发生器可通过管路输入臭氧。小包装袋可通过硅窗或开袋换气前后开臭氧杀菌净化空气,去除蒜味。此时注意
应将发生器放在开袋区域以增强杀菌净化效果。
实际应用证明,臭氧可强烈抑制蒜苔苔苞腐烂扩展,如有霉料发生,可使其直接暴露在臭氧下杀菌抑制其扩展。
苹果、梨及葡萄等水果应用臭氧效果很好,间断应用浓度不超过2.0ppm没有任何伤害。
臭氧防霉保鲜的蔬菜水果出库后一段时间仍保持保鲜作用。
7、启达臭氧公司生产的QD型系列臭氧发生器均可使用到食品行业中。
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