臭氧在食品生产及包装等各环节中的应用
一、臭氧消毒应用食品安全的重要性日渐受到重视是不争的事实。食品生产企业是食物供应链中最重要的一环，政府执法部门和消费者将更多的目光关注到食品安全。这一趋势向各类食品加工企业提出了挑战。严格的卫生要求，高度的卫生水准，是食品加工企业成功发展的基本保障。食品生产、加工、储存、销售等环节中的消毒灭菌是企业必须解决好的问题。随着社会的发展和科技的不断进步，传统的紫外消毒和化学消毒方法逐渐暴露出绪多弊端。此时，臭氧消毒技术因其特有的优势受到人们越来越多的关注。臭氧消毒技术是近年才引入食品加工业的一项卫生消毒新技术。臭氧气体和臭氧水的杀菌消毒特点，使其具备了在食品生产环节替代现行紫外线和化学消毒方法的优势。还能解决某些食品不能采用热消毒办法的问题，同时大大减少了能源的消耗。
二、国内外臭氧消毒技术应用现状1904年国外就有利用臭氧保存牛奶、肉制品、奶酪、蛋白等食品的报道， 1909年法国德彼涅冷冻厂正式使用臭氧对冷冻肉表面杀菌。二战后，欧洲国家发展了用于远洋运输船舶食品冷藏仓消毒、防霉、保鲜的臭氧发生器.到八十年代中期，包括我国在内的食品船舱都装备了臭氧设备，现已推广到食品集装箱、食品冷藏车内。臭氧具有杀菌力强，不产生二次污染的优越性，在发达国家被广泛应用于食品工业、医药工业、饮料生产、日化工业、远洋运输及餐饮业等。臭氧在我国的应用在90年代初期起步，经历了十多年 的历程，正在不断的成熟和完善中。
三、臭氧应用的机理臭氧是一种在室温和冷冻温度下存在的淡蓝色的、有特殊鱼腥味的气体，它在水中部分溶解，且随着温度的降低而溶解度增加，在常温下能自行降解产生大量的自由基，最显著的是氢氧根自由基，因而具有强氧化性的特点。臭氧是一种潜在的氧化剂，其氧化能力仅次于氟、氯、三氟化合物和氢氧根自由基，位于第五位，实际应用中呈现出奇特的消毒、灭菌等作用。一旦与水混合，可与水中的酸类、亚硝酸盐、氰化合物等还原性无机物发生反应。其次，臭氧还能与一些有机物反应，使有机物发生不同程度的降解，变成简单的中间体，再进一步彻底氧化生成CO2，这一性质使之成为水处理中最具有潜力的氧化剂和消毒剂。臭氧在消毒、灭菌过程中仅产生无毒的氧化物，多余的臭氧最终还原成为氧，不存在残留物，没有任何遗留污染的问题，可直接用于食品的消毒、灭菌。这是其他任何的化学消毒方法所无法比拟的，是食品生产中不可多得的冷消毒。在食品生产企业中，臭氧可起到以下几种作用：1、杀菌消毒—杀灭微生物；臭氧为气体消毒剂，可杀灭细菌繁殖体和芽孢、病毒、真菌等，并可破坏肉毒杆菌素。杀菌能力强。2、除臭净化-氧化分解有机物或无机物污染；臭氧去除异味性能极好。依赖其强氧化性能可快速分解产生臭味及其他气味的有机或无机物质。臭味的主要成分是胺、硫化氢、甲硫醇等。臭氧对其氧化分解，生成物没有气味。3、保鲜-分解果蔬代谢产物；臭氧在食品贮藏中的应用除了具有杀灭或抑制霉菌生长防止腐烂作用之外，还具有防止老化保鲜作用，其机理是臭氧可以氧化分解果蔬生理代谢作用呼吸出的熟剂--乙烯气体，乙烯中间产物，也具有对霉菌等微生物的抑制作用。4、降解农残；臭氧具有的强氧化性，能有效分解残留在农作物上的农药，降低其对人体的危害性。
四、臭氧消毒方法的优越性1、优于化学消毒方法：臭氧作为高效广谱无残留污染的气体消毒剂比食品行业常用的消毒剂具有特殊的优越性。与过氧乙酸、高锰酸钾、甲醛（福尔马林）、二氧化硫等化学消毒剂相比，其杀菌能力与过氧乙酸相当，高于其他消毒剂。臭氧会自行分解为氧气，不产生残留污染，消毒后不需通风换气。常规消毒均需通风换气或化学中和，麻烦而又降低消毒效果。臭氧可直接对食品使用作杀菌或防霉保鲜，为干法消毒，简单易行。臭氧杀菌浓度对食品是极微弱的氧化浓度，对食品无害。2、优于紫外线照射(1) 臭氧到处渗透，没有死角。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) 杀菌速度快。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) 高湿度下杀菌效果更好。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) 有低浓度保洁功能。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。3、除臭净化效果极好臭氧依靠其强氧化性能可快速分解产生臭味及其其它气味的有机或无机物质后达到脱臭效果，将臭味根源物质分解成无害物质。例如：将氨氧化成二氧化碳和水。
五、臭氧在食品生产过程中的具体应用臭氧在食品行业的具体应用主要有以下几个方面：1、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，并可有效去除车间异味。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。2、更衣室和工作服消毒——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。食品加工企业大多数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、简单的方法。3、生产用水的杀菌净化——臭氧在水中对细菌、病毒、微生物等杀灭率更高、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。通常生产用水采用氯制剂进行消毒，由于水源受到有机化学产物污染日趋严重，氯制剂消毒后会产生氯仿、二氯乙烷、四氯化碳等氯化有机物，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。4、制备高浓度的臭氧水做为新型消毒剂——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。5、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。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。
水中应用浓度
◎水应用中臭氧溶解度在0.1mg/L～10mg/L之间。低值作为水消毒净化要求的浓度，高值作为“臭氧水消毒剂” 可达到的浓度值。
◎自来水臭氧净化，国际常规标准为0.4mg/L的溶解度值，保持4分钟，即CT值为1.6。
◎水中余臭氧浓度保持在0.1～0.5mg/L作用5～10min可达消毒目的。
◎臭氧水消毒灭菌是急速的，消毒作用在瞬间发生。清水中臭氧浓度一旦达到，在0.5～1分钟内就杀死细菌，在浓度达4mg/L，在1分钟内乙肝病毒灭活率为100%。
◎Hebold报道：20℃条件下，水中臭氧浓度达0.43mg/L时，可将大肠杆菌100%杀灭，10℃时仅需0.36mg/L即可全部杀灭。
◎臭氧浓度为0.25～38mg/L时，仅需几秒或几分钟完全灭活甲型肝炎病毒（HAV）。
◎矿泉水中臭氧溶解度在0.4～0.5mg/L时，即可满足杀菌保质要求。合理的臭氧投放量为1.5～2.0mg/L。
◎瓶装水处理应达0.3～0.5mg/L的臭氧溶解度值，要求投加臭氧应满足 1m3水2g O₃的发生量。根据实践经验，臭氧发生浓度高于8mg/L时容易达到浓度。
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