臭氧发生器在食品行业的应用

一、臭氧简述
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，可自行分解成氧，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。
二、臭氧消毒的优点
臭氧消毒消毒有许多优点，如和传统的紫外线消毒相比，臭氧消毒穿透力很强，且没有死角，不存在因其杀菌能力随着使用时间的增加而减小；和化学试剂消毒相比操作简单，消毒时间段，没有二次污染，对人体没有危害，不会在被消毒物上造成污染，且不会使空气中悬浮粒子数会增加；和加热消毒相比，臭氧能耗低，可在常温下消毒，对有的物品如某些原材料，仪器仪表，塑料制品等不宜加热的物流消毒也很方便，是不可多得的冷消毒。
三、臭氧应用在食品行业的发展历史
臭氧在食品行业中可以用于生产加工过程中的原料及成品贮存、保鲜、消毒的工艺过程，例如：冷库消毒；生产车间空气净化；蔬菜水果储藏及防腐保鲜；矿泉水、纯净水杀菌保质及生产用水、生产工具、容器等的消毒。协助食品生产企业通过食品行业的GMP及HCCP体系的认证。
臭氧在食品行业的应用可以追溯到1909年，在法国Cologne的一家冷冻厂，首次把臭氧用于冷藏肉表面杀菌，防腐保鲜，之后在欧洲的一些大型冷冻厂相继应用臭氧技术对于肉类、水果、鸡蛋的贮藏以及酿酒工业。
到1940年，美国80%的鸡蛋冷藏库都装备了臭氧发生器，用以灭菌提高鸡蛋的贮藏期。解放前，英国人在天津建立的“和记蛋厂”也装备了臭氧发生器，以保证打蛋车间的卫生。
随着臭氧应用技术的发展，臭氧发生器的应用越来越广泛，在食品生产车间消毒与气体除味净化、生产原料、生产用水消毒净化，蔬菜水果贮藏防腐保鲜等方面的应用，在食品行业取得了良好的效果，解决了食品出口切微生物难以控制的难题，臭氧应用技术在食品行业推广普及。
四、臭氧在食品行业中的具体应用
（一）冷库消毒
冷库的生物污染源主要是霉菌，因其在低温条件下存活，对消毒剂有较强的耐受力。甘肃商业科研所和兰州大学合作对兰州地区冷库的青霉菌做消毒剂筛选，在甲醛、过氧乙酸、苍耳子油和臭氧消毒效果对比中，选出臭氧。在臭氧122ppm浓度作用下3-4小时，包括抵抗力未萌动孢子皆被杀死。厂家实际应用效果也证明了臭氧在冷库消毒中的优良效果。
我国贮藏蛋果蔬的高温冷库对空库消毒比较重视。冷库消毒要求臭氧浓度6-10ppm，使用我公司LCF-K系列产品停机后封库24小时以上，细菌杀灭率90%左右，霉菌杀灭率80%左右。现场测定停机48小时后，微生物数量还在不断下降，因此，要求臭氧消毒时间在进货前一周安排。
（二）食品车间杀菌净化
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。之前，我国食品企业大多采用紫外灯消毒，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1-5ppm即可，达到80%以上的空气杀菌率，并可去除车间异味。蛋奶加工厂生产蛋黄酱、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5-10ppm。天津一分割包装煮鸭车间（约50m³）用LCF-KB-3g/h臭氧发生器消毒2小时后，经区卫生防疫站检测，结果如下：
空气细菌总数：
消毒前:冷却间105个/m³，包装间1325个/m³
消毒后：冷却间26个/m³，包装间0个/m³
食品操作间内消毒后物品表面细菌情况：
①工作台、菜刀、彩板：无菌落生长、无大肠杆菌。
②门把、地面、手套、真空机、成品箱、细菌总数均小于1个/平方厘米，无大肠杆菌。
结论：臭氧消毒后空气细菌指标很好，达标合格：物品表面细菌指标达标合格。
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、使用，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，是确定臭氧发生器的开机时间，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。

（三）纯净水、矿泉水杀菌保质
饮用水杀菌净化是臭氧应用历史最长、应用规模最大的一个领域。目前世界臭氧产业的主要市场仍是饮水处理，在欧美、日本等发达国家臭氧化处理饮用水已占主导地位。原因在于臭氧处理可达到无微生物污染、无残余化学污染的高水平。
纯净水是大量消费的瓶装饮料，其安全性及保质期取决于微生物的杀灭。随着水源污染的日益严重以及水质检测标准的提高，传统工艺常用的紫外线消毒方法已经难以达到质量标准，而氯消毒又容易产生含有毒性的氯化物，因而臭氧杀菌成为首选方法，可以杀灭微生物，达到双零指标，又可去除水中铁锰可溶性盐类而保存有益的碳氧化合物。
纯净水臭氧溶解度在0.3-0.5mg/L时即可满足杀菌要求，合理的设计为臭氧投加量1.5-2.0g/m³，臭氧在水中的溶解度随温度的降低、压力的提高而提高。在实际生产条件下，保证臭氧出口浓度在12-15mg/L，臭氧与谁接触时间12分钟（详见GB28232-2011《臭氧发生器安全与卫生标准》6.2.4.2），气液混合接触良好的情况下即可达到要求。
目前一些厂家用50-100g/h产量的臭氧发生器处理纯净水（产水量在10m³/h以下）是不负责任的做法。
纯净水灌装间安装臭氧设备对空气进行杀菌净化，防止细菌微生物对水质污染也是十分有效的，同时还可以对储水罐（池）、管道、过滤器消毒，在国外的资料文献里作为经验推荐。
（四）生产用水杀菌净化
水是食品的重要原料，食品生产需要大量的结晶水，在生产成本中是一项较大开支。目前食品生产厂家有两种需求：一是水源不合格，如用海水替代淡水加工水产品或自采地下水存在污染；另一个是加工用水回用。臭氧处理是完全可以满足这些需求的。
辽宁某生产年糕的企业，由于年糕的保质短，并且生产用水是自采的地下井水，想通过水质的净化，延长年糕的保质期，采用我公司LCF-SH系列高浓度水机对生产用水进行消毒，按每吨水每小时2g臭氧的投加量，消毒前后大肠杆菌及菌落总数对比如下：
消毒前：大肠杆菌2.9×10CFU/100ml，菌落总数3.9×102CFU/100ml
消毒后：大肠杆菌0 CFU/100ml，菌落总数10 CFU/100ml
采用臭氧消毒处理后的水作为生产用水，提升了产品质量，延长了食品保质期，带来的品牌及经济效益是可观的。
加工蔬菜或禽类最后清洗用水会随时间的增长而污染，经常更换薪水成本负担重，利用臭氧有两种方案可以解决：循环处理或在蓄水池内处理均可达到要求，由于水处理臭氧系统一次性投资相对高一点，一些企业不愿意接受，其实按设备寿命计算成本并不高，水循环再利用节约的水费以及产品质量提高带来的经济效益远远超出设备投资。
（五）在水产品加工中的应用
我国传统的水产品生产工艺中，常采用次氯酸钠杀菌、消毒，此方法会产生氯残留污染，对人体危害极大，特别是水产品出口中，氯残留问题一直影响着企业的发展。世界上一些发达国家已经将臭氧广泛的应用到食品行业中。在我国，这项技术亦不断的发展成熟，应用到实际生产中来。高浓度臭氧水作为一种广谱、消毒机具有其他消毒剂所不具备的优点就是在短时间内还原成氧气，不会残留任何有害的二次污染物。高浓度臭氧水可以分解水产品表面的微生物病毒，杀灭大肠杆菌、细菌、霉菌、金黄色葡萄球菌等细菌，使水产品达到国家及出口监测标准，同时具有保鲜防腐延长保质期的功效。
在出口冻虾加工生产中，其改造后的新工艺流程如下：
①原料虾②冰水清洗③去壳、分级④低温漂洗⑤消毒浸泡⑥臭氧水喷淋杀菌⑦单体速冻⑧包冰⑨包装⑩冻藏

样品	杀菌剂 (mg/L)	处理前菌落总数 （/cuf.g-1）	处理后菌落总数 （/cuf.g-1）	平均杀菌率 （%）
有壳虾	CLO2水（100）	3.6×104	6.5×102	98.2
	O3水（0.7）		2.9×102	99.2
	自来水		2.7×104	25.0
虾仁	CLO2水（100）	2.8×104	2.0×102	92.8
	O3水（0.7）		1.4×102	95.1
	自来水		2.2×104	21.4

此表是不同杀菌剂处理虾制品2分钟的杀菌效果比较，实验重复三次分别得到的杀菌率的平均值。杀菌率=（处理前菌落总数-处理后菌落总数）/处理前菌落总是×100%。
由上表可看出，臭氧水对虾制品的杀菌效果是明显的。另外，用浓度为0.7mg/L臭氧水喷淋虾及其他鱼类制品5分钟，经感官评定对色泽、风味等品质均无影响。
（六）凤爪、豆芽等食品漂白
国家已经明令禁止使用过氧化氢（俗称“双氧水”）泡制凤爪，在豆芽生产中，同样面临不允许添加药物漂白、促生长的禁令，情节严重者已经获刑。高浓度臭氧水作为一种高效绿色无残留的杀菌剂，可替代过氧化氢对凤爪进行浸泡清洗，达到漂白、消毒灭菌的作用，同时可以延长保质期。
采用臭氧水泡制凤爪，对凤爪漂白、杀菌是一种先进的工艺，臭氧在灭菌消毒后产生的物质一般为水及氧气，没有任何有害物质残留。臭氧的杀菌效果与过氧乙酸相当，强于甲醛，杀菌力比氯高一倍，当臭氧溶于水中时，有更强、更快的杀菌消毒作用。对于凤爪中的大肠杆菌、霉菌、黄曲霉素和其他致病菌有很好的杀灭作用。臭氧水是食品生产中不可多得的冷消毒灭菌方法。
利用臭氧水泡制凤爪时需要注意的臭氧水的浓度，臭氧水浓度不能低于10ppm，在15ppm左右时效果最好。如果低于10ppm，就不能达到理想的效果。
（七）工作服消毒
食品加工、生化制药等部门一些工序对工作服消毒要求很高。工作服消毒经常采用高压蒸汽消毒法，这在食品行业是难以做到的。食品厂家多用紫外线照射消毒工作服，因紫外线法的照射消毒效果很差，利用臭氧对工作服消毒是经济、简便的方法。
卫生部在北京生物制品所利用臭氧对工作服进行了消毒试验，在封闭房间内将衣服用衣架挂起，温度15-20℃，湿度调整到RH80%-90%，臭氧浓度达到20ppm后，停机封闭20小时，菌落总数杀灭率90%-95%，这个试验一个月内反复进行四次，结果重复性很高。
食品行业如每天下班后消毒工作服，在20m³封闭封闭房间内挂上几十件工作服，在地上洒些水，如利用LCF-KB-3g/h臭氧发生器开机3-4小时即可达到8-10ppm臭氧浓度，取得杀灭率85%以上的消毒效果。把工作服挂在臭氧杀菌车间也有消毒作用，消毒因浓度较低，差一些。
结语：臭氧消毒具有操作简便、灭菌效果好、安全系数高、且节省了大量的人力、物力、财力等诸多特点，臭氧发生器产品是属于一次性投资的设备，从长远看，臭氧是最为经济有效的消毒方式，且臭氧发生器属于节能环保的产品，不会产生二次污染，它的安全性也是不容质疑的。从人类使用臭氧历史来看，从未发生过一起因为臭氧中毒而导致死亡的事故，所以臭氧消毒是安全的。