試論應(yīng)用在食品工業(yè)中的臭氧消毒滅菌技術(shù)

周 芹

（沂源縣大張莊中心衛(wèi)生院，山東淄博 256100）

在食品工業(yè)中，常見的殺菌方式包括超高壓殺菌、低溫殺菌、巴氏殺菌、臭氧殺菌、微波殺菌和紫外線殺菌等多種殺菌形式。由于作用原理不同，這些殺菌方式都存在著各自的優(yōu)勢及缺陷。臭氧殺菌以其高效、成本低廉以及安全性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，快速成為食品工業(yè)中的研究重點(diǎn)。但是要保障臭氧消毒滅菌的效果，不僅需要了解臭氧殺菌的優(yōu)勢，還需要結(jié)合其作用原理，掌握其應(yīng)用的要點(diǎn)以及注意事項(xiàng)。

1 臭氧消毒滅菌技術(shù)概述

1.1 臭氧消毒滅菌技術(shù)原理

臭氧屬于強(qiáng)氧化劑，在細(xì)菌遇到臭氧時(shí)會(huì)發(fā)生生物化學(xué)氧化反應(yīng)，通過破壞細(xì)菌的組織、DNA、RNA 等，引發(fā)細(xì)菌的畸變、代謝受損等，最終導(dǎo)致細(xì)菌的死亡，達(dá)到滅菌效果。臭氧對(duì)霉菌、細(xì)菌、病毒等都具有較強(qiáng)的消殺能力。在使用臭氧進(jìn)行殺菌時(shí)，不僅能使用臭氧氣體直接進(jìn)行殺菌，還能將其融入水中，形成臭氧水，用臭氧水進(jìn)行消毒滅菌。在使用臭氧水進(jìn)行殺毒滅菌時(shí)，細(xì)菌不僅會(huì)與臭氧反應(yīng)，還會(huì)與化學(xué)反應(yīng)下生成的羥基發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)一步加快消毒滅菌的速度[1]。

1.2 臭氧消毒滅菌技術(shù)的優(yōu)勢

臭氧消毒滅菌技術(shù)相較于其他消毒滅菌技術(shù)具有一定的優(yōu)勢，包括經(jīng)濟(jì)性、高潔凈性、便攜性以及高效性等。其中經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在臭氧不僅制造工藝簡單，而且臭氧的制造原料也相對(duì)簡單，應(yīng)用成本較低，能夠大范圍推廣使用。臭氧的高潔凈性體現(xiàn)在臭氧在作用的過程中，會(huì)最終分解成氧，且不會(huì)釋放其他有害氣體，不會(huì)引發(fā)二次污染，因此被稱為高潔凈消毒技術(shù)。臭氧的便攜性體現(xiàn)在消毒方式很便攜，無論是臭氧水的浸泡，還是封閉空間內(nèi)的臭氧熏蒸，操作都極其簡單。尤其是隨著技術(shù)的發(fā)展，智能控制等技術(shù)已被應(yīng)用于臭氧消毒滅菌技術(shù)上，進(jìn)一步提高了臭氧的便攜性。臭氧的高效性是指臭氧的消毒殺菌效果極好，殺菌率高，消毒殺菌的速度也相對(duì)較快。這4 個(gè)特性促使臭氧消毒滅菌技術(shù)受到食品工業(yè)的普遍歡迎。

1.3 臭氧消毒滅菌技術(shù)效果的影響因素

在應(yīng)用臭氧消毒滅菌技術(shù)時(shí)，許多因素都會(huì)對(duì)消毒滅菌效果產(chǎn)生影響，包括臭氧濃度、pH 值、溫度以及微生物種類等。例如，在相對(duì)濕度上，要保證臭氧消毒滅菌技術(shù)的效果，相對(duì)濕度需要≥45%，而在溫度恒定的情況下，在60%≤相對(duì)濕度≤90%時(shí)，消毒滅菌效果與濕度成正比關(guān)系，會(huì)隨著濕度的上升消毒滅菌能力逐漸增強(qiáng)。臭氧消毒對(duì)濃度的要求較高，在濃度≤0.2 mg·L-1的情況下，幾乎無消毒殺菌效果。而對(duì)于不同的細(xì)菌，在消毒殺菌上，溫度以及濃度需求又存在著顯著的差異性。

1.4 臭氧消毒滅菌技術(shù)對(duì)人體的影響

通常情況下，臭氧消毒都會(huì)在無人的情況下進(jìn)行，這是因?yàn)槌粞鯐?huì)對(duì)人體產(chǎn)生一定的影響，會(huì)刺激呼吸道。尤其是在臭氧濃度較高，在濃度≥0.5 mg·L-1的情況下，可能引起人咳嗽；在濃度過高時(shí)，可能導(dǎo)致人呼吸困難，甚至對(duì)人的生命安全產(chǎn)生嚴(yán)重影響[2]。

2 臭氧消毒滅菌技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 臭氧消毒滅菌技術(shù)在食品工業(yè)中的主要應(yīng)用路徑

當(dāng)前，臭氧消毒滅菌技術(shù)已經(jīng)在食品工業(yè)中得到了普遍應(yīng)用，包括對(duì)器具的消毒滅菌、對(duì)食品的消毒滅菌、對(duì)環(huán)境的消毒滅菌等。臭氧消毒滅菌技術(shù)在這些方面的應(yīng)用充分體現(xiàn)了臭氧消毒滅菌技術(shù)的優(yōu)勢。

2.1.1 器具消毒滅菌

臭氧滅菌消毒技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)的器具消毒上。器具大到食品加工的設(shè)施設(shè)備，如食品加工車間、食品存放冷庫、食品加工器械，小到食品調(diào)料、水傳送管道、容器、保障以及操作工具等。在對(duì)大型設(shè)備進(jìn)行消毒時(shí)，多數(shù)會(huì)以臭氧的形式進(jìn)行封閉式消毒殺菌，通過調(diào)控溫度、濕度等保障消殺效果。而對(duì)于小型的器具，部分食品加工工廠會(huì)采用臭氧水的方式，以沖刷、浸泡的方式進(jìn)行消毒。尤其是對(duì)于管道類設(shè)備，由于內(nèi)部洗刷難度很大，通過用臭氧水進(jìn)行沖刷，能夠有效殺滅殘留的細(xì)菌病毒，保障消毒殺菌效果。在南方地區(qū)，食品包裝袋很容易在潮濕的環(huán)境中滋生細(xì)菌，因此也會(huì)采用臭氧，以熏蒸的方式進(jìn)行消毒，避免由于食品包裝袋存在細(xì)菌，對(duì)食品本身產(chǎn)生影響[3]。

2.1.2 食品消毒滅菌

臭氧消毒滅菌技術(shù)在食品消毒上也已經(jīng)得到了普遍應(yīng)用，其包括對(duì)生食材的消毒、對(duì)加工過的熟制食材的消毒。據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)于食材的消毒，臭氧消毒及殺菌率能夠達(dá)到90%以上，殺菌效果極好，而在使用臭氧水浸泡，或通過調(diào)整溫度及濕度進(jìn)行系統(tǒng)消毒殺菌的情況下，細(xì)菌的殺滅率能夠達(dá)到99%以上。另外，在食品保鮮方面，臭氧消毒滅菌技術(shù)也得到了一定的應(yīng)用。研究表明，細(xì)菌等微生物大量繁殖會(huì)加快水果蔬菜等的腐敗速度，影響食品的品質(zhì)。通過應(yīng)用臭氧消毒滅菌技術(shù)，在不具有新細(xì)菌侵襲的情況下，蔬菜水果等的腐敗變質(zhì)速度會(huì)隨之下降。臭氧對(duì)水果蔬菜保鮮的作用原理不止于此，臭氧還能與水果釋放的乙烯作用，影響水果蔬菜的新陳代謝，從而減慢水果蔬菜的腐敗速度。飲料果汁等直接用到飲用水的食品產(chǎn)業(yè)，一旦水受到污染，就會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的食品安全問題。因此在食品加工工廠，會(huì)采用臭氧進(jìn)行殺菌，而臭氧對(duì)金黃色葡萄球菌等一系列病原菌有很好的滅活作用，其殺菌效果能夠達(dá)到99.99%以上[4]。

2.1.3 環(huán)境消毒滅菌

部分產(chǎn)品對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的要求極高，一旦發(fā)生消毒殺菌不徹底的情況，就會(huì)對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生極大的影響，如酸奶的加工、牛奶的加工等。許多生產(chǎn)工藝甚至需要在完全無菌的條件下進(jìn)行，因此對(duì)環(huán)境進(jìn)行消毒也十分重要。傳統(tǒng)的消毒方式存在一定的弊端，如紫外線在消毒的過程中可能存在一定的死角，造成消毒殺菌不徹底。因此臭氧的優(yōu)勢又在環(huán)境消毒中得到了體現(xiàn)，臭氧能夠保障消毒的全面性，從而保障消毒效果。另外，臭氧對(duì)環(huán)境的消毒并不限于加工環(huán)境的消毒，對(duì)于水產(chǎn)類食品加工產(chǎn)業(yè)，臭氧也能夠起到殺菌保鮮的效果。如用臭氧冰保存蝦類水產(chǎn)品，相較于普通冰的保鮮效果更好，能夠延長保鮮期，保證海鮮產(chǎn)品的口感，并且能殺死部分海產(chǎn)品攜帶的細(xì)菌，避免對(duì)人體造成傷害[5]。

2.2 臭氧消毒滅菌技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用問題

2.2.1 用量控制嚴(yán)格

由于臭氧的作用機(jī)制，其在應(yīng)用于食品消毒滅菌時(shí)基本不會(huì)對(duì)食品產(chǎn)生影響，不會(huì)影響食品的安全性，但需要控制臭氧的用量，在用量超標(biāo)的情況下，如果臭氧與溴化物發(fā)生反應(yīng)，可能生成對(duì)人體有害的物質(zhì)。在應(yīng)用臭氧進(jìn)行消毒的過程中，也需要嚴(yán)格控制臭氧的使用量，臭氧對(duì)人體具有一定的刺激作用，在濃度過高時(shí)，不僅會(huì)引起呼吸系統(tǒng)的病癥，還可能導(dǎo)致人頭疼、心律過速等，威脅到人的生命安全。

2.2.2 廣泛應(yīng)用問題

以水消毒為例，我國普遍采用氯化消毒的方式，與氯化消毒相比，臭氧消毒的成本更高。臭氧在消毒的過程中會(huì)腐蝕水管，縮短水管使用壽命。因此在廣泛應(yīng)用上，使用者會(huì)考慮到如何降低臭氧對(duì)消毒設(shè)施的影響，而更換新材料、應(yīng)用新技術(shù)等又會(huì)導(dǎo)致臭氧消毒應(yīng)用難度增大、應(yīng)用成本上漲，進(jìn)而提升臭氧消毒滅菌技術(shù)廣泛應(yīng)用的難度[6]。

3 臭氧消毒滅菌技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用前景分析

3.1 臭氧消毒滅菌技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用體系逐漸完善

當(dāng)前，臭氧消毒滅菌技術(shù)已經(jīng)較為成熟，在食品工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，因此技術(shù)應(yīng)用體系逐漸完善，食品類企業(yè)逐漸形成了臭氧消毒滅菌技術(shù)應(yīng)用體系，能夠結(jié)合自身的產(chǎn)業(yè)形式、產(chǎn)品特點(diǎn)，快速找到臭氧的合適應(yīng)用方法以及應(yīng)用要點(diǎn)。隨著臭氧制造以及控制等相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步完善，臭氧消毒滅菌技術(shù)也將得到進(jìn)一步應(yīng)用[7-9]。

3.2 臭氧消毒滅菌技術(shù)在食品工業(yè)中將得到進(jìn)一步創(chuàng)新應(yīng)用

盡管臭氧消毒滅菌技術(shù)已經(jīng)在食品工業(yè)中得到了一定的應(yīng)用，但仍有巨大的創(chuàng)新應(yīng)用空間。近年來，臭氧蔬菜消毒柜、消毒機(jī)等在社會(huì)層面的應(yīng)用促使人們對(duì)臭氧消毒滅菌技術(shù)產(chǎn)生了更全面的認(rèn)識(shí)，并且也打開了臭氧消毒滅菌技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用新視野。在未來，通過將臭氧消毒滅菌技術(shù)與現(xiàn)代技術(shù)，如智能技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，將進(jìn)一步提高殺菌效果，豐富臭氧消毒滅菌技術(shù)功能。通過智能控制全方位自動(dòng)控溫、控濕、控量嚴(yán)格查殺，檢測查殺效果，多功能協(xié)作調(diào)控，系統(tǒng)了解臭氧殺菌情況，找出影響臭氧滅菌的因素，并進(jìn)行改進(jìn)等，能夠有效保障臭氧消毒滅菌效果，促進(jìn)臭氧消毒滅菌技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展[10-11]。

4 結(jié)語

綜上所述，臭氧消毒滅菌技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于促進(jìn)食品工業(yè)的發(fā)展具有重要意義，能夠應(yīng)用于食品生產(chǎn)加工的全流程，且制造成本、操作難度較低，具有極大的研究價(jià)值。但是隨著食品工業(yè)的快速發(fā)展，要進(jìn)一步發(fā)揮臭氧消毒滅菌技術(shù)的作用，還需要持續(xù)對(duì)臭氧消毒滅菌技術(shù)進(jìn)行研究，以解決其應(yīng)用過程中存在的問題，保障其應(yīng)用效果。