臭氧對蜂蜜生產設備殺菌效果的驗證

我國是養蜂大國、蜂蜜生產大國，同時也是蜂蜜出口大國，受國際外部環境的影響，蜂蜜出口前景良好。國內蜂產品生產企業不斷加大生產設備的投入，引進自動化蜂產品生產線，擴大蜂產品消費市場。但隨著大型生產線的投入使用，蜂蜜生產管道、設備受到微生物污染等問題也屢見報端。蜂蜜微生物分兩部分。①蜂箱內未成熟蜂蜜的污染，主要源于微小顆粒的蜂花粉及蜂箱內殘渣、塵埃、潮濕的空氣和水源等。②蜂蜜收獲后貯藏運輸和生產階段，其污染來源包括加工設備、操作人員、加工環境和不潔包裝容器等。

一般成熟蜂蜜不易污染，成熟蜂蜜是糖的過飽和溶液，具有較高的滲透壓，蜂蜜的pH值較低，酸性較大且含有抑菌物質，大多數微生物難以在此環境中生存。但蜂蜜中的含水量未達到要求時，果糖、葡萄糖及多糖類溶解，蜂蜜為不飽和溶液時（波美度≤39°Bé），易受到微生物污染。蜂蜜中的微生物主要為嗜滲酵母和耐高糖酵母、真菌等。國家市場監督管理總局就部分生產企業銷售的蜂產品微生物不符合質量要求進行了通告。因此，企業應對蜂蜜在生產過程中受設備管道微生物污染問題予以高度重視。

生產設備可采用物理或化學方法殺滅微生物。臭氧在常溫、常態、常壓下無色，有腥臭氣味。臭氧在常溫常壓下分子結構不穩定，很快會自行分解為氧和單個氧原子，單個氧原子具有很強的活性，對細菌有極強的氧化作用，臭氧能氧化分解細菌內部葡萄糖所需的酶，從而破壞其細胞膜，起到殺菌作用[1]。多余的氧原子會自行重新結合為氧分子，不存在有害殘留物，故被稱為無污染消毒劑。臭氧不但對各種細菌有極強的殺滅能力，而且對霉菌也有殺滅效果。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

平板計數瓊脂（PCA）、結晶紫中性紅膽鹽瓊脂、孟加拉紅（虎紅）瓊脂，廣州環凱微生物科技有限公司；氯硝胺18%甘油（DG18）瓊脂；7.5%氯化鈉肉湯、腦心浸出液肉湯（BHI），廣州環凱微生物科技有限公司；革蘭氏染色液，廣州環凱微生物科技有限公司；磷酸鹽緩沖液，廣州環凱微生物科技有限公司；無菌生理鹽水，自制。

1.2 儀器與設備

臭氧發生器，廣州百豐環?？萍加邢薰?，型號：BF-YE-920，臭氧量20 g·h-1，功率：2.0 kW，冷卻方式：風冷；蜂蜜真空濃縮設備生產線；蜂蜜流體灌裝機；恒溫培養箱：（36±1）℃，（25±1）～（28±1）℃；冰箱：2～5 ℃；恒溫水浴箱：（46±1）℃；天平：感量為0.1 g；pH計；臭氧測試盒：碘化鉀試紙（B），廣東環凱生物技術有限公司；放大鏡；菌落計數器。

1.3 實驗方法

1.3.1 蜂蜜生產設備消毒效果的驗證

按蜂蜜加工流程使用的生產設備包括原料投料罐、雙聯過濾機、濃縮貯蜜缸、真空蒸發器、濃縮成品罐、貯蜜缸和灌裝機等，分別對其進行工藝水清洗消毒、熱水清洗消毒、臭氧水清洗消毒，通過對樣品進行菌落總數、大腸菌群、嗜滲酵母、霉菌和金黃色葡萄球菌檢測，驗證幾種清洗消毒方法的消毒效果[2]。

1.3.2 檢測方法

菌落總數按GB 4789.2—2016進行檢驗；大腸菌群按GB 4789.3—2016進行檢驗；霉菌計數按GB 4789.15—2016進行檢驗；嗜滲酵母計數按GB 14963—2011進行檢驗；金黃色葡萄球菌按GB 4789.10—2016進行檢驗。

2 結果與分析

2.1 蜂蜜生產設備常規清洗消毒效果

蜂蜜收割是指每只蜂箱搖出蜂蜜后采用小包裝桶盛裝，因采收天氣的變化，同一蜜種不同批次蜂蜜原料的水分含量、色澤、滋氣味存在差異。加工廠收購后需攪拌混合均勻，保持同一批次物料的色澤、花香及濃度一致。因此定制加工生產設備的后段貯蜜容器較前段投料缸體積稍大，與其他食品類設備選型配套存在明顯差異，特別是體量大的飲料生產線是一次性配料（大罐）逐步灌裝，易進行CIP清洗。蜂產品生產企業產量低，大多數生產線無CIP系統，普遍采用工藝水對蜂蜜濃縮設備、蜂蜜灌裝機進行清洗后，再進行熱水消毒。其清洗流程為工藝水注入原料投料罐→雙聯過濾機→貯蜜缸→真空蒸發罐→濃縮成品罐→貯蜜缸→灌裝機（清洗30 min）。

本試驗按生產企業的常規流程進行清洗[3]。取樣方法為常規清洗后當工藝水臨近排放完畢時，關閉各開口閥門，24 h后（室溫28 ℃）用無菌瓶進行取樣，蜂蜜灌裝機貯蜜缸內側面及底板采用涂抹法進行取樣，檢測結果見表1。蜂蜜生產設備常溫清洗后，因蜂蜜黏度大，常溫工藝水難以徹底清除設備及管道的殘留物。24 h后，蜂蜜中殘留物與水混合后微生物迅速生長，污染生產設備。

表1 蜂蜜生產線常規清洗24 h后微生物指標表

2.2 蜂蜜濃縮生產設備熱水清洗消毒效果

將原料投料缸注滿工藝水并加熱至（92±1）℃，開啟輸送泵通過雙聯過濾機（含濾袋），泵入蜂蜜濃縮生產線的高位貯蜜罐中（滿罐），啟動高位貯蜜罐攪拌5 min后，打開高位貯蜜罐底閥，開啟真空泵使真空蒸發罐處負壓狀態，形成水力噴射，使熱水自動流入濃縮蒸發罐中，當液面處于高位時關停真空泵。同時確保熱水清洗各部位30 min[3]。當熱水排放完畢時，24 h后用無菌瓶進行取樣，檢測結果見表2。從投料罐加熱工藝水，經過濾機、貯蜜缸、濃縮蒸發器到成品罐，熱量散發快，到濃縮成品罐工藝水降至55 ℃左右。蜂蜜生產設備與管道隨著熱水溫度的降低，滅菌效果不徹底，仍有部分微生物未能滅活。

表2 蜂蜜生產線熱水清洗消毒24 h后微生物指標表

2.3 熱水對蜂蜜灌裝設備的消毒效果

將蜂蜜滅菌缸注滿工藝水并加熱至（92±1）℃，開啟輸送泵通過雙聯過濾機（含濾袋），泵入蜂蜜灌裝機上方貯蜜缸（泵入量為滿罐），開啟蜂蜜灌裝機，同時確保熱水清洗各部位30 min。且每隔5 min，從底部排放一次清洗用水。當熱水臨近各排放口完畢時，關閉開關。取樣方法為灌裝機貯蜜缸側壁及底板按涂沫法進行取樣，灌裝機貯蜜缸底部排水口清洗完畢時，關閉開關，24 h后用無菌瓶進行取樣[3]。連續檢測3個周期，檢測結果計算平均值，結果見表3。

表3 熱水對蜂蜜灌裝設備消毒24 h后微生物指標表

因蜂蜜灌裝機一般布局在潔凈車間，熱水清洗罐布局在非潔凈作業區，設備連接管道過長，熱量消耗大。92 ℃工藝水從熱水缸輸送到灌裝機上方貯蜜缸時，水溫已降至71 ℃左右。由表3可知，通過熱水清洗，貯料缸四周、貯料缸底板、灌裝機排水口消毒效果不理想，特別是灌裝頭殘存的嗜滲酵母數量較大，不符合企業內控指標要求。其主要原因是蜂蜜屬酸性食品（其pH值在4.2左右），酸性食品中腐敗菌主要為嗜滲酵母、霉菌、耐高溫細菌等[3]。同時灌裝機活塞缸及管道死角殘留少量蜂蜜，采用常規熱水清洗設備，仍殘留微量的蜂蜜，稀釋后的蜂蜜殘留物細菌迅速大量繁殖。使用57～71 ℃熱水清洗，殺菌效果并不理想。如繼續生產會造成蜂蜜的二次污染。

2.4 臭氧水對蜂蜜生產設備清洗消毒試驗

2.4.1 臭氧制取

制水間開啟制水系統使純凈水至成品罐中液位，接通臭氧發生器電源，打開壓縮空氣進氣閥，調節氧氣流量閥為1.5～2.0 L·min-1，打開臭氧發生器，調節電流為0.8～1.0 A，啟動純化水輸送泵連續循環。

2.4.2 蜂蜜濃縮設備臭氧消毒效果

將臭氧機制備的臭氧水濃度調節到1.5 mg·L-1（過高的臭氧水濃度會引起生產操作人員身體不適），分別從蜂蜜原材料投料罐、濃縮前貯蜜缸閥門、濃縮成品罐頂部口注入臭氧水，打開雙聯過濾機后端所有閥門及真空蒸發器機組，把臭氧水輸送到設備的每一個物料接觸面[4]。且每隔5 min，從底部排放一次臭氧水。浸泡20 min臨近清洗完畢時關閉開關，24 h后用無菌瓶進行取樣[3]。連續檢測3個周期，檢測結果計算平均值。

由表4可知，采用臭氧水（1.0 mg·L-1）浸泡方式對原料投料罐、雙聯過濾機、濃縮貯蜜缸進行消毒以及采用噴淋方式對蒸發器、濃縮成品罐進行20 min密閉消毒能有效殺滅細菌。

表4 臭氧水對蜂蜜濃縮設備消毒24 h后微生物指標表

2.4.3 蜂蜜灌裝設備臭氧消毒效果

將臭氧機制備臭氧水濃度調節到1.5 mg·L-1，從蜂蜜灌裝機上方貯蜜缸輸送臭氧水，待貯蜜缸充滿臭氧水后，不間斷開啟底部排水閥門，從底部排放3次臭氧水，每次2 min。同時開啟灌裝機使臭氧水經活塞氣缸，到灌裝機灌裝頭出口排出，消毒時間為20 min。結束后24 h開始取樣。灌裝機貯蜜缸箱體側壁及底板按涂沫法進行取樣，灌裝機貯蜜缸底部排水口和灌裝頭出口采用無菌瓶進行取樣[3,5-6]。

由表5可知，臭氧水（1.0 mg·L-1）采用浸泡方式對貯蜜缸消毒，經20 min作用時間，能有效殺滅貯蜜缸內的微生物。但灌裝機底部排水口和灌裝頭出口因臭氧被分解，出口臭氧濃度較低，且作用時間只有20 min，無法進行有效消毒。特別是灌裝活塞缸及管道死角殘留少量蜂蜜的有機物，對微生物起保護作用，無法完全殺滅細菌。

表5 臭氧水對蜂蜜灌裝消毒24 h后微生物指標表

2.4.4 增加臭氧沖洗消毒對灌裝機的消毒效果

在原臭氧水浸泡貯蜜缸清洗消毒后，進行1次臭氧水直接沖洗[5]。操作方法為在原貯蜜缸浸泡消毒完成后，保持臭氧水濃度不變，從灌裝機上方貯蜜缸下料口直接輸送臭氧水進入活塞氣缸，開啟灌裝機邊注入臭氧水邊進入灌裝機生產模式，消毒時間為20 min和30 min。臨近結束關閉各排放口閥門，24 h后用無菌瓶進行取樣[7]。

由表6可知，采用臭氧水直接對接灌裝機貯蜜缸下料口接入臭氧水，邊排放臭氧水邊開啟灌裝機，確保貯蜜缸入口的臭氧水濃度與灌裝頭出口濃度相差0.5 mg·L-1。通過20 min和30 min兩種消毒時間驗證，發現其能有效對蜂蜜灌裝機進行消毒。

表6 臭氧水對蜂蜜灌裝設備消毒處理表

3 結語

臭氧作為一種強氧化劑，具有廣譜殺菌作用。臭氧能快速分解成氧氣和單原子氧，在半敞開的蜂蜜投料缸、貯蜜缸設備和半封閉的管道中極易揮發，臭氧濃度快速降低。蜂蜜因物料黏度大，附著力強，生產設備清洗消毒困難，臭氧作用時間需延長。特別是蜂蜜灌裝機殘留部分物料富含有機物質、揮發油等，影響臭氧水消毒效果。因此，在保證臭氧水濃度的前提下，加大臭氧水沖洗和消毒時間，才能有效對蜂蜜加工設備進行消毒。