臭氧在食品工业中的应用

臭氧的基本特性：臭氧（O 3）是一种强氧化剂和高效杀菌消毒剂。它是氧气的同素异形体，其分子有三个氧原子组成，分子量为48，密度为2.14g/L(NTP)。在正常温度下，臭氧为淡兰色气体，具有特殊的刺激性嗅味。臭氧在水中的溶解度比氧气高出10倍以上，其标准氧化还原电位仅次于氟，达2.07V。臭氧的化学稳定性差，在温度为（20℃）纯水中的饱和度近似为30mg/L，半衰期为20分钟，水质越纯净，其半衰期越长。而在空气中其半衰期约为16分钟，然后变成氧回归自然。臭氧以其特有的气味而得名，它是一种气体强氧化剂，具有杀菌力强，不产生任何残留污染，可直接对食品使用等优点。作为一种广谱高效杀菌剂，其杀菌速度较氯快300—600倍，可以快速杀灭各种细菌繁殖体和芽孢、病毒和真菌，如大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌黑色变种芽孢、黑曲霉、乙型肝炎表面抗原等。臭氧极不稳定，可自行分解成氧，不产生任何残留。臭氧用作杀菌剂的最早试验是1886年由梅利坦斯在法国进行的。近年来，臭氧在食品行业的应用得到快速发展，1995-1996年间，日本、法国、澳大利亚相继立法，允许臭氧在食品行业中广泛使用。1997年，美国食品与医药管理局（FDA）放弃对食品加工使用臭氧的限制政策，承认臭氧应用于食品过程符合GRAS（通用安全标准）要求。随着人们对化学消毒剂残留造成食品污染的重视，臭氧将成为食品行业的新兴消毒剂得到迅速的推广和使用。

臭氧杀菌消毒机理：臭氧杀菌过程为强氧化作用使微生物细胞中的多种成分产生化学反应，从而导致不可逆转的变化而死亡。一般认为，臭氧灭活病毒是通过直接破坏核糖核酸（

RNA）或脱氧核糖核酸（DNA）物质完成的，而杀灭细菌、霉菌类微生物则是臭氧首先作用于细胞膜并将膜破坏，进而破坏膜内组织，直到杀死。

由于臭氧的强氧化性和广谱性，具有消毒、杀菌、除臭、除味等作用，在许多领域得以广泛应用。

臭氧产品与食品行业常用消毒剂相比具有特殊的优越性：

（1）杀菌能力与过氧乙酸相当，高于甲醛、二氧化氯、高锰酸钾及氯制剂等化学消毒剂

（2）杀菌后剩余的臭氧会自行分解为氧气，不产生残留造成污染，这一点是任何化学消毒剂所无法比拟的。

臭氧与食品行业常用消毒剂相比具有特殊的优越性：

（1）紫外线只有照射到物体表面且达到一定的照射强度标准才有杀菌效果。食品车间一般比较高大，致使紫外线照射强度远远不够，特别是距离远，照射产生很大死角，如加工案板下部等。臭氧为气体，渗透性强，扩散性好，浓度均匀，没有死角；

（2）紫外线照射杀菌需要较长的作用时间，一般要照射6小时以上，而符合标准浓度的臭氧只需开机1小时以上；

    （3）紫外线照射杀菌在环境相对湿度达到60%以上时，消毒效果急剧下降，湿度达到80%以上时，反而可诱使细菌复活。臭氧则相反，湿度越高，杀菌效果越好。这是由于高湿度下细胞膜膨胀变薄，其组织容易被臭氧破坏，这一特性对于食品行业中普遍存在的高湿环境特别适合；

（4）紫外线照射时生产人员必须离开现场，照射完成后无法用低功率的紫外线照射保洁；臭氧消毒时生产人员必须离开现场，消毒完成后可以调低臭氧发生量，用符合国家卫生标准的低浓度臭氧继续保持生产车间的空气清洁。

臭氧在食品行业的应用主要有几个方面：一是生产车间空气及设备、器具表面和工作服的杀菌消毒；二是生产加工用水的杀菌净化和制备高浓度的臭氧消毒液；三是冷库消毒和食品保鲜。生产车间空气杀菌消毒：生产车间的微生物污染是影响产品质量的极重要因素，臭氧不但可以有效地杀灭它们，并可有效祛除车间异味。通过我公司对椰树矿泉水食品有限公司、加多宝食品有限公司、水产品和肉类生产企业的应用实例证明，使用臭氧消毒能使生产车间的空气、地面、操作台、器具等物体表面细菌指标达标合格，而且一些肉禽类屠宰车间中的异味也有明显降低。

工作服消毒：生产车间的大部分细菌，都能通过加工人员的工作服带入生产车间。严重时会导致大面积传播，应引起足够重视。食品加工企业大多采用紫外线照射消毒，因紫外线照射的天然缺陷，消毒效果较差，而臭氧气体可渗透服装各个部位，故利用臭氧对工作服进行消毒是高效、简便的方法。

生产用水的杀菌净化：臭氧在水中对细菌、病毒等微生物的杀灭率更高、速度更快，对水中有机化合物等污染物质去除彻底，而又不产生二次污染。这对食品加工用水有特殊意义。通常生产用水采用氟制剂进行消毒，由于水源受有机化学产物污染日趋严重，氟制剂消毒后会产生氯仿、二氯乙烷、四氯化碳等氯化有机物（THM），这些物质具有致癌性，因而欧盟国家已禁止使用氯系列长效消毒药剂，日本也将逐步禁止使用。而臭氧消毒处理后不产生二次污染化合物，且臭氧对细菌的杀灭率比氯制剂更高，杀灭速度大约是氯制剂的300-600倍。特别在预冷池消毒中，克服了次氯酸钠消毒后氯残留的缺点，可以高效、经济、简便的杀灭细菌。

    制备高浓度的臭氧水作为新型消毒剂：把高浓度的臭氧溶解于水中。制成的臭氧水具有极强的广谱杀菌效果，同时对各种农药、有机毒物、重金属离子都有极强的降解作用。高浓度的臭氧水在完成杀菌消毒及降解其它有害物质时，臭氧重新变成氧气，在水中不留下残留物，无二次污染和任何副作用。该产品通过国家卫生部检测并监制及推广的S环保型臭氧水机（国卫“消”字号：0008，至目前，也是我们国家最早得到“消”字号认证的臭氧水生成装置），流量1000L/H，水中O 3浓度≥12mg/L（能耗低，每小时用电不足1度）。对人工污染的大肠杆菌在臭氧水中5—15分钟，平均灭菌率达99.98%---99.99%，其臭氧水反复冲洗、擦洗消毒对象有利于增强消毒效果，脱落于臭氧水中的大肠杆菌0.5分钟后已检测不出。用其臭氧水进行果蔬的农药降解，5---30分钟，其降解率达98%

     食品冷库和保鲜冷库消毒：冷库的生物污染源主要是霉菌，它们对化学消毒剂有很强的耐受力，而且在低温条件下存活。实验证明：使用浓度为6-12PPM的臭氧连续3-4小时消毒，可以将包括抵抗力极强的未萌动孢子杀死。停机后封库24小时以上，细菌杀灭率达90%左右，霉菌杀灭率可达80%左右，现场测定停机48小时后，虽然臭氧早已分解完，但微生物数量还在不断下降，因此冷库的消毒最好安排在进货前3天左右进行。在食品保鲜中应用臭氧可以起到杀菌防霉与减缓新陈代谢的作用，同冷藏、空调、包装协同使用，更能提高食品的保鲜效果。

   中央空调净化系统对生产区的消毒灭菌

   在食品厂，一般来说，生产区面积较大，可利用中央空调系统完成对生产区的净化消毒。传统的消毒方法是用甲醛等化学试剂熏蒸，众所周知，甲醛熏蒸的弊病较多，用臭氧消毒取替是一个很好的方法。其方法是将臭氧发生器直接放在空调净化系统的风道中，称为内置臭氧发生器。臭氧随着风道的气流，送入生产区，对洁净区进行消毒灭菌，剩余臭氧吸入回风口，由中央空调带走。也可以将臭氧发生器放在中央空调风口的外面，将臭氧打入中央空调的风道中，然后被送入各洁净室，称为外置式臭氧发生器。外置式臭氧发生器安装检修方便，但制造成本要高一点。两种方法消毒效果都是一样的。按照卫生部消毒技术规范的要求，对空气消毒的臭氧浓度是5ppm，但事实上，生产区的消毒不仅是对空气的消毒，实际上还包括了对物体表面的消毒，所以，设计时的浓度一般应大于10ppm。每天上班前开机二小时，下班时关机，就可以保证一天内生产区的浮游菌和沉降菌达到消毒的要求。

  从使用臭氧进行灭菌的制药厂的检测报告可看到，菌检全部合格。完全替代了令人头痛的甲醛熏蒸大消毒。同时，使非生产作业减少，能耗减少，取得了满意的效果。对于没有通风口或只有进风口，没有回风口的生产区、包装检验区等，公司专门为此设计的3S系列产品，能迅速将臭氧传送到空间内的各个地方，电脑定时控制，无死角，易移动使用，可达到百级洁净度。

   空间的消毒灭菌

   对于中央空调净化系统以外的生产室，或需要灭菌的其他房间则需单独进行灭菌处理。方法是选用臭氧发生器，直接安装在该房间内。根据需要设定消毒时间，消毒结束便自动关机，所以使用非常方便。按房间空间体积的大小选型使用。只要满足臭氧浓度的要求，就可以达到消毒灭菌的目的。比用化学试剂对房间的熏蒸要省事得多，可完全代替化学熏蒸，缩短消毒时间，避免二次污染。

物品的表面消毒灭菌

   在食品生产过程中，常常要对原材料、工具器材、包装物、生产场所等进行物体表面消毒。传统的方法是用紫外线消毒，但消毒不彻底，存在消毒死角，衰减快，对于特定环境中的某些细菌无法杀死等种种弊端。《消毒技术规范》中介绍，对于浸没在臭氧气体中的物体表面，接触一段时间，可将表面细菌杀死。