臭氧在食品工业的应用技术资料

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臭氧O₃，以其*的气味而得名。其英文名称OZONE就是按希腊文“臭气”音译的。臭氧有腥臭味，作为气体时是淡蓝色，作为液体时是暗蓝色，且易溶于水。臭氧具有杀菌力强，不产生二次污染的*性，它是氧气O₂的同素异形体，组成元素相同，构成形态相异性质差异很大。
     臭氧的化学性质是它的氧化能力很强，其氧化还原电位仅次于F₂。这可从表2看出。

表1 氧化还原电位比较

 

三、臭氧消毒的特点：

臭氧是氧的同素异性体，常温下是一种不稳定的淡蓝色气体，有刺激腥味，微量时具有一种“清新”气味。臭氧具有*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。

（1）广普性 臭氧几乎对所有病菌、病毒、霉菌、真菌及原虫、卵囊都具有明显的灭活效果，且灭菌时间来说，迅速无比，是氯的300-600倍，紫外线的3000倍。臭氧的灭菌机理，Roy等研究报告，臭氧可破坏病毒衣壳蛋白的四条多肽链并使RNA受到损伤；Kim等报告，臭氧作用过程中，可使噬菌体中RNA被释放，电镜观察可见噬菌体被断裂成小的碎片。还有人认为，臭氧可与细菌细胞壁脂类双键反应，穿入菌体内部，作用于脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，从而导致细菌溶解和死亡。

（2）性  臭氧消毒是以空气为媒质，不需要其它任何辅助材料和添加剂。消毒进行时臭氧发生器产生一定量臭氧，在相对密封的环境下，扩散均匀，包容性好，克服了紫外线杀菌存在的诸多死角的特点，可达到快速的消毒灭菌目的。另外，它的灭菌谱广，既可杀灭细菌繁殖体、芽胞、甲乙型肝炎病毒、真菌和原虫胞体等多种病毒，还可以破坏肉毒杆菌和毒素及立克次氏体等，同时还具有很强的除霉、腥、臭等异味的功能。
    （3）高洁净性  臭氧快速自然分解为氧的特性，是臭氧作消毒灭菌剂的*优点。臭氧是利用空气中氧气产生的，消毒氧化过程中，多余氧（O）在30min后又结合成氧分子（O2），不存在任何残留物，解决了消毒剂消毒方法产生的二次污染问题，同时省去了消毒结束后的再次清洁。 
    （4）方便性  臭氧灭菌器一般安装在洁净室内或空气净化系统中或灭菌设备内（如臭氧灭菌柜、传递窗等）。根据调试验证的灭菌浓度及时间，设置灭菌器的按时间开启及运行时间，操作使用方便。而用甲醛熏蒸消毒时间长，而臭氧消毒可以天天定时开启使用。  
    （5）经济性  通过臭氧消毒灭菌在诸多制药行业及医疗卫生单位的使用及运行比较，臭氧消毒方法与其它方法相比具有很大的经济效益和社会效益。在当今工业快速发展中，环保问题特别重要，而臭氧消毒却避免了其它消毒方法产生的二次污染。

传统的消毒方法主要是三种：一是紫外线消毒，二是试剂消毒，三是加热消毒。这些方法已被大多数人们习惯使用，其安全性、可靠性已被长期的实践所确认，人们对它们放心。但是，任何事物都有一分为二的，它们也有各自的缺陷。

紫外线消毒的主要问题在于：它穿透到力小，在紫外线照射不到的地方，消毒效果不好；其杀菌能力随着使用时间的增加而减小，而且，灯管寿命短，更换过于频繁，运行费用高。

化学试剂消毒，如甲醛熏蒸,操作麻烦，熏蒸时间长，有二次污染物，对人体有一定的危害，做一次甲醛重蒸需要8个小时，残留物附着洁净室的墙壁上，和设备的表面上，需要擦除。在消毒后的几天内，其悬浮粒子数会增加。

加热消毒包括干热和湿热，其缺点是温度高，能耗大，有的物品如某些原材料，仪器仪表，塑料制品等就不宜加热。

以上三种传统消毒方法的弊端是客观存在,但在没有更好的方法替代之前，人们还只好用它。如果能够做到充分发挥臭氧的优点，弥补上述方法的缺点，就为臭氧消毒进入药品生产开辟了通道。

事实上，臭氧消毒确实有它许多*的优点。如和紫外线消毒相比,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，消毒时间短，没有二次污染，对人体没有危害,不会在被消毒物上造成污物，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品消毒也很方便。

早在19世纪，人们就认识到了臭氧的强氧化作用，发现臭氧对木材、稻草、淀粉、植物色素、天然橡胶、脂肪、动植物油与酒精等物质都有氧化作用。1868年，德·格贝斯（de·Gebeth）获得了臭氧应用技术的*项，用臭氧将煤焦油混合物氧化为适于涂料、油漆使用的产品。1873年，欧洲将臭氧在食糖精制和亚麻漂白方面投入使用。一百多年来臭氧应用已深入到多个领域，对人类的生产技术发展做出了重大贡献。臭氧应用按用途分为水质处理、化学氧化、食品加工保鲜和医疗四个领域，各个领域的应用研究与设备开发都已达到相当高的水平。世界已经形成了独立的臭氧技术产业和部门，1973年建立的臭氧协会（IOA）设在加拿大。该协会每两年一次举办会议，交流各国发展臭氧技术的论文、报告，发达国家都普遍建立了IOA地区性组织，进行学术交流。

二战以后，臭氧应用技术在上获得了长足发展。首先，1902年，德国帕德博恩建立了*座用臭氧处理水质的大规模水厂，开创了臭氧水处理的先河，现在世界上已有数千座臭氧水厂，欧美、日本、加拿大等国家的自来水厂应用臭氧已达到普及程度。矿泉水、纯净水厂家几乎都装备了臭氧设备。美国七十年代初开始利用臭氧处理生活污水，主要是为了灭菌消毒、去除污染物、脱色等达到排放标准。日本则在缺水地区将污水用臭氧处理后作为中水使用。美、日、德、法等国家近年来都建立了大规模的臭氧污水处理厂。其次，工业应用臭氧也已非常普遍，主要用于化工、石油、造纸、纺织和制药、香料工业。食品行业的应用更为普及，1904年欧洲就利用臭氧对保存牛奶、肉制品、奶酪、蛋白等食品进行保鲜处理，三十年代末，美国80%的冷藏蛋库都安装了臭氧发生器。二战后，欧美、日在食品果品、蔬菜保鲜中将臭氧运用到储存、制造、运输等各个环节。在医疗方面，二战时日本就利用臭氧进行人体理疗。目前，上臭氧在医疗方面已有多种用途：如病房、手术室、大型实验室的空气消毒，利用臭氧水进行医用器械消毒，采用臭氧进行牙科疾病治疗（口腔手术及保持口腔无菌），采用臭氧与放射理疗结合治疗癌症，喝臭氧水治疗妇女病，注射臭氧气体治疗瘘痔、静脉曲张等。在保健方面，日本、中国台湾流行吸强气（含低浓度臭氧的空气）以强身，用臭氧水淋浴身体杀体菌和美容。现在流行的高科技美容，事实上应用的就是臭氧。

在制药、生物制品、遗传工程等行业可以利用臭氧对无菌生产环境消毒灭菌、净化空气；可以对生产用水、饮用水、污水消毒灭菌；可以对生产设备、模具、工具、容器、反应釜贮罐和输液、输料、输气管道进行消毒；也可以对生产原辅材料、包装材料、工作服等进行消毒。协助制药生产企业通过制药行业的GMP认定。

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；蔬菜水果贮藏及防霉保鲜；矿泉水杀菌保质以及生产用水、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认定及HCCP体系的认证。

在农业中可以根据绿色农业、有机农业的发展需要对病虫害防治采用传统的化学药以外的技术和手段，应用臭氧对食用菌培育的研究表明用臭氧对食用菌的生长环境的净化可大大提高食用菌的生长速度和品质，显示出臭氧在潮湿、较封闭的农业温室环境中有良好净化消毒作用，使其可应用于各种农业大棚。

在水产养殖业中可以用臭氧对水体进行强化处理，在保证鱼体正常生长、预防病害、提高成活率和品质等方面发挥重要作用。

表2杀灭效果对比

 

 

生产工艺
　　臭氧水的生产，就是将大功率的臭氧发生器产生出来的臭氧溶解于水中，对水进行消毒并制成具有杀菌效力的杀菌水。以臭氧杀菌为核心，确定臭氧水生产工艺，其设备流程见图1。

表3海水处理站水样检验表

6、在水产品加工中的应用
    在冷冻水产品的冻前处理中，通过臭氧水喷淋杀菌对水产制品的卫生指标起到了很好的控制作用。在出口冻虾仁加工生产中，其改造后的新工艺流程如下：
        原料虾→冰水清洗→去壳、分级→低温漂洗→消毒浸泡→臭氧水喷淋杀菌
        →单体速冻→包冰→包装→冻藏
    由表3可以看出，臭氧水对虾制品的杀菌效果是明显的。另外，用浓度为0.7mg/kg臭氧水喷淋的虾及其它鱼类制品5min，经感官评定对色泽、风味等品质均无影响。

表4不同杀菌剂处理虾制品2min杀菌效果比较

+ 试验重复三次分别得到的杀菌率的平均值
杀菌率=（处理前细菌总数-处理后细菌总数）/处理前细菌总数×100%

从臭氧的操作简便、灭菌效果好、安全系数高、且节省了大量的人力、物力、财力等诸多特点来看。臭氧属于一次性投资的产品．从长远来看臭氧是zui为经济．且臭氧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置疑的从人类使用臭氧历史来看从未发生过一起因臭氧而发生的事故，所以使用臭氧消毒是安全的。没有任何隐患可言。

从上述例子可见，臭氧的前期投入较高。但从长远来看，原材料消耗以空气为主，投入几乎为零，性价比十分*。由此可见，臭氧在食品行业的应用是大势所趋。也已成为世界潮流。

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近年来，我国的食品加工业取得了迅猛发展的良好业绩。但令人遗憾的是，我国食品出口业的发展却不尽人意，出口食品在欧美发达国家的关卡面前屡屡碰壁。
　　国内的臭氧技术专家认为，要提高我国食品的出口量，关键措施之一是在食品行业推行 HACCP 管理模式，大力提高食品质量。而在实施 HACCP 模式的过程中，臭氧技术可以发挥十分重要的作用。
　　我国加入 WTO 之后，政府修改和制定了许多卫生法规，为我国食品的出口奠定了法律基础。但是，我国的食品出口仍然经常遭遇来自发达国家名目繁多的限制和封杀。这些国家限制我国食品出口的主要理由是“中国食品的卫生质量不合格”。在我国食品被控不合格的项目中，包括农药、致病菌、抗生素、重金属、病毒、昆虫等。据悉，一些外国客商为从中国进口质优价廉的食品，曾到我国的一些食品企业进行考察。当他们到达这些食品企业的厂区、看到简陋的生产条件之后，便对这些企业的食品质量产生了不信任感。
　　因此，要破除外国的技术壁垒，我国的食品企业应该积极采取 HACCP 管理模式，改善生产条件，对生产全过程的卫生质量进行监控，将质量隐患消除在萌芽状态。*，臭氧是一种广谱杀菌剂，杀菌速度很快，且在发挥杀菌功效的同时，不会残留有毒有害物质，符合绿色、环保的发展方向。另外，臭氧杀菌*，臭氧对病毒和昆虫也有强烈的杀灭作用，还可有效地降解残留的农药，且具有运行费用低、有利于成本控制的优势。臭氧的这些特性，决定了臭氧在食品企业实施 HACCP 管理模式的过程中，具有十分重要的作用。
　　 目前，我国绝大多数的药品生产企业都采用了 GMP 管理模式，对提高药品质量和保障人民生命安全，起到了积极的作用。在实施 GMP 管理模式的药品企业之中，大多都安装了臭氧消毒设备。据嘉瑶公司的钱峰明总介绍，在该公司的客户中，凡是安装了臭氧消毒设备的药品生产企业，均已顺利通过了 GMP 认证。由此类推，在食品企业采用臭氧技术，肯定能够帮助食品企业通过 HACCP 认证和提高食品企业的管理水平。
　　按照 HACCP 的要求，食品企业必须提高员工、车间、设备、原料、仓库等要素的卫生质量，定期对这些要素进行科学的消毒。据臭氧技术专家介绍，在食品的生产过程中，臭氧至少在以下几方面可以发挥重要的作用：

１、员工消毒。包括对员工的工作服、工作帽、鞋子、双手的消毒。员工的双手是与食品接触zui多的部位，需要多次消毒，若以化学物品对员工双手进行消毒，既会对皮肤产生刺激，也会将化学残留物带到食品之中。若以适当浓度的臭氧水对双手进行消毒，则不存在伤手问题，也不会产生残留物质。

２、车间消毒。车间环境卫生条件差，会影响食品的卫生质量。为此，需对车间环境进行消毒。按照食品卫生要求，食品生产车间不可以用化学物质消毒，所以，有不少企业便采用紫外灯来消毒。但是，由于紫外灯消毒存在死角、杀菌距离过短等缺陷，不能起到理想的杀菌效果。而以臭氧杀菌，具有*、、快速的特点，可显著改善生产车间的卫生质量。对车间消毒，可以使用臭氧空气消毒机。

３、仓库消毒，包括对原料仓库和成品仓库的消毒。经常用臭氧对仓库进行循环消毒，可以抑制霉菌等微生物和害虫的生长，改善仓储条件。江南地区的黄梅季节，也是霉菌迅速生长的高峰期，以臭氧对仓库消毒，可以减少原料的损耗、降低生产成本、提高外包装的卫生质量。

４、内容物消毒。在食品包装环节，若在包装容器内充入一定数量的臭氧气体， 则可以进一步延长食品的保质期。如我国桶装水生产企业，在对桶装水密封之前，向桶内注入一定量的臭氧，目的也是为了利用臭氧的强效杀菌功能，来延长桶装水的保质期。
　　近年来，国内的一些臭氧研究机构，采用*的技术，开发了性能优良的高浓度臭氧空气消毒机和臭氧水处理器。这些臭氧设备已在国内多家食品和药品企业应用，有效地提高了这些企业的产品质量和经济效益。在这些食品企业之中，有不少是生产出口食品的企业。