臭氧杀菌在食品企业中的应用
臭氧灭菌或抑菌作用，通常是物理的、化学的及生物学等方面的综合结果。而杀灭细菌、霉菌类微生物则是臭氧首先作用与细胞膜，使细胞膜的构成收到损伤，导致新陈代谢障碍并抑制其生长，臭氧继续渗透破坏膜内脂蛋白和脂多糖，改变细胞通透性，导致细胞溶解、死亡。
臭氧在空气中杀菌常用的浓度及使用方法应用范围浓度参考表
|
应用范围 |
浓度（PPM） |
使用方法 |
|
冷库 |
6.0~10.0 |
根据库容和污染程度，连续开机，主要杀灭霉菌 |
|
食品车间 |
1.0~1.5 |
每天下班后开机送 O₃气体 |
|
鸡蛋 |
2.0~2.5 |
间断供 O₃气体，每天开机 2~3h |
|
苹果 |
2.0 |
间断供 O₃气体，每天开机 2~3h |
|
叶绿素少的蔬菜 |
1.0~1.5 |
间断供O₃气体，每天开机 2~3h |
|
鱼、干酪 |
0.5~1.0 |
间断供 O₃气体，每天开机 2~3h |
|
工作服消毒 |
10-20 |
相对湿度90%左右，衣服用衣架挂起 |
|
鱼类加工厂 |
3 |
在管道内投入O₃气体氧化除臭 |
注：上表来源于《臭氧技术及应用》（化学工业出版社,2003.3）
空间灭菌的效果与臭氧的达到浓度有关，因此在考虑使用多大产量的臭氧发生器是否合适，以下有个公式可以参考：
W=C×V×10-3/D
注：W-臭氧发生器产量 单位：g/h
C-单位体积臭氧投加量 单位：mg/m3（空气中臭氧浓度 1ppm=2.14mg/m3）
V-实际臭氧消毒体积单位: m3 【V包括V1洁净区空间体积、V2空气净化系统体积 （可以忽略）、V3循环时空气损失体积（实际计算过程中V3等于循环系统总风量的1.2%）】
D-臭氧衰退系数0.42
例如：若设计臭氧浓度按空间1.5ppm，消毒空间体积10000 m3，送风流量100000 m3/h
W=1.5×2.14×10-3×(10000 100000×1.2%)/0.42=85.6g/h
根据计算结果一般选用臭氧发生器产量为90g/h
因为臭氧在湿度越高环境下，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。但是有些企业会将臭氧发生器放置在室内，这就存在安全隐患，因为在高湿度环境下，臭氧会腐蚀臭氧发生器本身一些零部件，缩短设备寿命，还有可能造成短路、故障、甚至起火。所以建议一般臭氧发生器安装在室外，室内采用布管式。
a.杀菌水对物体表面的杀菌效果
|
消毒物品 |
处理前细菌总数cfu/g |
杀菌剂 Mg/kg |
作用时间 Min |
平均杀菌率 % |
|
不锈钢台面 |
3800 |
CLO2水（100） |
1 |
1.2 |
|
O3水（1.5） |
1 |
1.5 |
||
|
聚酯瓶 |
56 |
CLO2水（100） |
2 |
100 |
|
O3水（1.5） |
2 |
100 |
||
|
玻璃瓶 |
320 |
CLO2水（100） |
2 |
1.7 |
|
O3水（1.5） |
2 |
100 |
b.臭氧水喷淋对虾及其它鱼类5min，经感官评定对色泽、风味等品质均无影响
|
消毒物品 |
处理前细菌总数 cfu/g |
杀菌剂 mg/kg |
处理前细菌总数 cfu/g |
平均杀菌率 % |
|
有壳虾 |
36000 |
CLO2水（100） |
650 |
1.2 |
|
O3水（0.7） |
290 |
1.5 |
||
|
自来水 |
27000 |
1.0 |
||
|
虾仁 |
28000 |
CLO2水（100） |
200 |
1.8 |
|
O3水（0.7） |
140 |
1.1 |
||
|
自来水 |
22000 |
1.4 |
c.喷淋榨菜丝、萝卜片、黄瓜片2min，不同处理方式的产品细菌总数 cfu/g
|
产品 |
CLO2水 100 mg/kg |
O3水 1.0mg/kg |
自来水 |
|
榨菜丝 |
12 |
5 |
1200 |
|
萝卜片 |
25 |
7 |
4300 |
|
黄瓜片 |
8 |
0 |
750 |
臭氧自1785年发现以来，作为一种气体杀菌剂广泛应用在食品加工、运输、贮存、自来水生产等领域，因为它不但能对空间消毒灭菌，而且也能作用于物体表面和内部，特别是近年来由于人们对臭氧利用技术了解的深入，臭氧杀菌在食品工业中越来越受到人们的重视，利用的范围也越来越广，例如，可用于冷库消毒；生产车间空气的灭菌净化；蔬菜水果加工、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、包装物等的消毒；有助于食品生产企业通过食品行业的GMP及HACCP体系的认证。
如表 2 所示 ，在日、美等国，臭氧的杀菌手段已广泛使用于食品加工的各个方面。
表2 臭氧在食品企业中应用的领域
|
应用目的 |
应用领域 |
应用方法举例 |
|
食品杀菌 |
食品原料（谷类、豆类和其他粉体类）、蔬菜、水果、生鲜点心，鲜鱼、食肉、生贝、熟菜类 |
小麦粉、精白米、糙米、荞麦面、香辛料杀菌、清蒸罐头、盐渍罐头内充填O₃，面包粉、饺子皮、混沌皮、切面、荞麦面、熏肉杀菌，草莓、苹果、豆芽等果蔬包装内封入O₃ |
|
环境空气杀菌 |
糕点车间、水产畜产加工车间、冷库、食堂、厨房、烤鸡烤鸭间、豆腐加工车间、冷冻食品加工车间 |
车间空气消毒，果蔬、蛋、肉、干酷的贮藏 |
|
水杀菌 |
食品加工用水、洗净用水、排水处理、食品喷雾水 |
鲜鱼、精肉、水果蔬菜、焙烤用具的盐水、洗净，冻鱼、冻肉解冻水杀菌，饮料水、洗净水杀菌 |
|
脱臭及脱色 |
肉食加工间、厨房操作间、食品原料的脱色和漂白 |
鱼贝类、鲜肉及大蒜的脱臭 |
|
氧化及其他作用 |
有毒气体分解，食品原料的催熟化、促进植物生长、新鲜度的保持 |
我国卫生部1979年制定的《工业卫生标准》中规定，臭氧的安全标准为0.15ppm；美国标准规定，人员可在0.1ppm浓度下工作8小时。引起人员一定反应的浓度为0.5-1ppm，允许接触的时间是1.5小时，时间长了会感到口干等不适。浓度在1-4ppm会引起人员咳嗽，允许接触时间为1小时。浓度在4-10ppm会引起强烈咳嗽，允许接触时间为20分钟。因此臭氧空间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。
表一1 臭氧的暴露对于人体安全的影响
|
臭氧浓度（ppm） |
影响及反应 |
|
0.01-0.02 |
感觉有一些臭气（过一会儿就习惯了）。 |
|
0.1 |
有明显地臭气味，对于鼻子，喉头有刺激感。 |
|
0.2-0.5 |
在3～6小时的暴露下，视觉就降低。 |
|
0.5 |
在上呼吸道里有明显地刺激感。 |
|
1-2 |
在2小时的暴露下，有头痛胸疼，进而引起上呼吸道口渴及咳嗽，在反复暴露下就陷入慢性中毒。 |
|
5-10 |
出现脉搏数增加，体疼，麻酸状等，继续暴露就招致肺部水肿。 |
|
15-20 |
小动物在两周就死亡。 |
|
50 |
活体人在1小时下就陷入生命危险状态。 |
1. 表一2 臭氧容许浓度的基准限制值
|
容许值 |
美国 |
日本 |
东欧各国 |
|
容许浓度 |
0.1ppm |
0.1ppm |
0.05 |
从食品安全的角度，由于臭氧杀菌的浓度很低，并且易于分解，食品表面无残留污染，因此不会对食品品质产生不良的影响。