摘 要：臭氧在食品工業(yè)凍干機中的應用。本文闡述了臭氧的滅菌特點，凍干機在使用過程中如何控制臭氧氣體的分布均勻性，防止臭氧濃度的衰退，及達到滅菌的時間控制。 關鍵詞：臭氧濃度，衰退期，滅菌時間

　　

　　Summary: Alication of ozone in food industry freeze-dryer. This article described the sterilization characters of ozone and how to control distributing uniformity of ozone gas during the using of freeze-dryer and to prevent the decline of concentration of ozone as well as to reached the time control of sterilization. Key Words: concentration of ozone, decline period, sterilization time

　　

　　眾所周知目前國內使用的食品工業(yè)用真空冷凍干燥機，不管是從國外進口的，還是國內生產的都不具備有在線清洗（CIP）和在線滅菌（SIP）的功能。但是隨著中國凍干產品出口的幅度不斷增大，食品安全問題越來越受到世界各國的重視，并已成為影響食品工業(yè)競爭力的關鍵問題。近來隨著歐盟和美國的食品工業(yè)標準規(guī)范的頒布，對中國的食品加工企業(yè)和食品設備制造企業(yè)是一個嚴峻的挑戰(zhàn)。真空冷凍干燥機是食品生產加工流水線過程中的一個重要設備，它的無菌標準要求直接關系到加工后食品的安全性。我們知道滅菌的方法有多種，選用何種滅菌方法，既要達到效果，又不會產生對產品、人體、設備等影響。這是作者在本文中所要論述的一個新的技術問題。

　　

　　1 滅菌原理

　　

　　1.1 食品腐壞的原因 　　引起食品腐壞的原因是微生物在食品中的繁殖，微生物一般包括：病毒、細菌、真菌、霉菌等及小型藻類和原生物。要消滅和抑制這些微生物，就是要控制或剝奪這些微生物賴依生存和繁殖的環(huán)境，即空氣、水份和溫度。食品經過真空冷凍機（簡稱凍干機）脫水干燥，去除了95%以上的水份，這樣就控制了微生物生存及繁殖所必需8%水分的條件，為食品長期保存提供了條件，但是凍干機往往不是凍干某一種產品，并且在運轉操作中不免有少量產品殘留在干燥庫的某一角落，這些殘留的產品長期滯留，就會產生各種細菌、芽飽、霉菌等，就會產生污染食品的現(xiàn)象。雖然國外有凍干機制造商利用輻射板加熱來進行滅菌，但是干燥庫面積大、有死角，溫度的傳遞均勻性差，達不到徹底滅菌的效果。本公司在國內s*創(chuàng)開發(fā)了臭氧氣體進行工業(yè)食品凍干機的滅菌技術，解決了以上所存在的滅菌缺陷，為工業(yè)食品凍干的滅菌打開了一個嶄新的思路。

　　

　　1.2 臭氧滅菌的機理

　　

　　臭氧又名三分子氧，是由3 個氧原子組成的氧的同位體，由于臭氧的第三個氧原子的結合較弱而且非常不穩(wěn)定，常溫下容易分解產生具有強氧化能力的原子氧。正因為如此強氧化性的臭氧，對各種細菌病毒有強烈的殺滅性。它的滅菌機理是臭氧先作用于殺滅對象的細胞膜，使膜構成份受損傷而導致新陳代謝障礙。臭氧繼續(xù)滲透穿過膜而破壞膜內脂蛋白和脂多糖，改變細胞的通透性導致細胞溶解、死亡，同時臭氧還能使細胞活動所必要的酶失去活性，而影響其正常的生理功能，所以臭氧是一種廣譜高效殺菌劑，其殺菌速度較氯快300～600 倍，可以快速殺滅各種細菌繁殖休和芽孢、病毒及真菌。

　　

　　2 臭氧滅菌在凍干機上的應用

　　

　　2.1 臭氧滅菌的影響因素

　　

　　臭氧對微生物的殺滅效果受到微生物種類、溫度、濕度、PH 值、濃度值、作用時間的因素影響，在應用研究時表明各種微生物對臭氧受力的強弱順序依次是芽孢菌＞沙門氏菌＞綠膿桿菌＞金黃色葡萄球菌＞霉菌和酵母菌。同時被殺滅環(huán)境溫度越低濕度越大，則效果越好，并且在酸性條件下，殺滅能力強，堿性條件下殺滅能力差，特別對殺滅的容積、面積的大小，確定的濃度和作用時間（也稱D值）極為重要。人們對臭氧滅菌、消毒的研究已有許多報導，臭氧殺滅微生物的效果、作用我們在此不再作一介紹。

　　

　　在凍干機中應用臭氧滅菌的關鍵是怎樣來確定臭氧輸入的濃度，及怎樣保持在滅菌過程中保持濃度的不衰退性和D 值的確定。 臭氧的殺菌作用

　　

　　2.2 臭氧滅菌的效果

　　

　　凍干機在干燥運轉時，干燥倉和捕水器是一個圓形的密閉容器，是在真空低溫下工作的，相對來說自然產生微生物的可能性較小。但是在干燥多品種，特別是凍干肉類、水產類含脂肪和蛋白質較高的產品時，比較容易產生各種細菌和芽孢，再者干燥倉和捕水器中有輻射板和蒸發(fā)管及其它部件和管路，即使是安裝了CIP 清洗也不能保證每一個部位及角落都能徹底清洗到位。用化學法滅菌含有化學殘留劑污染食品的可能。也不能用像藥品凍干機那樣采用蒸汽滅菌。那么采用了臭氧消毒徹底解決了問題。從我們制造的凍干設備使用情況來看，經過臭氧氣體消毒的干燥倉和捕水器倉輻射板上及蒸發(fā)管取樣檢測，滅菌的效果極其理想。另外在CIP 清洗管道中我們也通了臭氧，使其溶解在清洗水中，徹底殺滅了管路及倉內噴口的細菌，解決了CIP 管路中二次污染的難題。在使用中我們得出的結論是只要容器內保持臭氧濃度30m 以上（即60mg/m3），相對濕度≥70%，溫度＜25℃，D 值控制在≥90min 即可達到殺滅一切微生物的目標。

　　

　　3 臭氧在凍干設備中的滅菌條件

　　

　　3.1 臭氧氣體的輸入控制

　　

　　要使凍干機的干燥倉和冷凝倉能徹底消毒，臭氧氣體的輸入濃度、輸入時間是十分重要的。實踐證明：1%濃度以下的臭氧在空氣中（常溫常壓）中的半衰退期為30min，溫度越高，分解速度越快，并且臭氧濃度低于0.2mg/m3，就無殺菌作用。臭氧是靠氧分子攜帶的活性氧原子的氧化作用起到殺菌作用，并且臭氧在常壓常溫下是及不穩(wěn)定的，所以輸入容器時的氣體走向、溫度、壓力對臭氧的衰退有很大的影響。再者臭氧的比重比空氣大（臭氧密度為1.68，空氣為1），根據以上臭氧的特點，我們在輸入臭氧氣體消毒時，盡量降低容器的溫度，增加容器的濕度，減低容器中的壓強。要滿足這些條件，在控制中要設計成自動的程序控制。在要進行消毒的生產批次時，因捕水冷凝器中溫度已達－40℃左右，所以就可不必化霜。取出干燥后的制品，先進行擱板的降溫至常溫，然后進行干燥倉和捕水倉的CIP 清洗，再打開水環(huán)泵將容器倉抽空到8000Pa左右，這樣整個容器就保持了濕度和低壓。臭氧的輸入口從捕水冷凝倉上部處輸入，這樣輸入的臭氧氣體在途經捕水倉時，是處在低溫狀態(tài)下彌漫至干燥倉，再加上干燥倉上部的臭氧輸入補償口的打開，使臭氧氣體符合低溫、低壓、高濕的狀態(tài)條件，同時控制好D值（作用時間），就能有效地快速地達到滅菌的目的。

　　

　　3.2 臭氧滅菌的控制

　　

　　以上的滅菌條件滿足后，關鍵是多少濃度的臭氧及多少作用時間才能殺滅容器中的細菌，這是凍干機臭氧滅菌的關鍵控制。上文提到臭氧的輸入先從捕水倉處輸入，然后向干燥倉彌漫，那么在干燥倉出制品的倉門上部是臭氧氣體z*后到達的部位，也稱為低值點。如果這部位上的點所測到的臭氧濃度達到滅菌所需濃度值，那么整個倉里的各部位濃度肯定達到規(guī)定值，所以測量臭氧濃度的傳感器應安置在這低值點的位置進行測量較為精確。這是其一。其二，濃度衰退期的控制，臭氧濃度在事先消菌時針對生產過程中令產生的微生物的種類及容器倉的容積事先設定。然后根據殺滅微生物數量達90%所需的時間（稱為D 值，單位為min）進行設定。那么在整個作用時間內，只要保證所設定輸入的臭氧濃度不衰退，那么滅菌目標就能保證。所以在低值點的臭氧傳感器在作用時間內只要測到低于設定值就會馬上反饋至臭氧氣體輸入閥打開進行補充，保持所需濃度。在計算機自動控制下，濃度的曲線在始終控制的范圍內，無需手工操作，這樣即方便控制，又達到了精度。這在本公司出廠的設備在滅菌操作中采用以上控制，無一發(fā)生不合格現(xiàn)象。

　　

　　3.3 滅菌之后的臭氧還原性

　　

　　用化學滅菌后有殘余化學物滯留而污染食品，那么臭氧滅菌后對食品凍干是否有影響呢？前文已提到臭氧是一個極不穩(wěn)定的氣體，在常溫下即可自行分解，衰退期又快，在消毒結束后只要超過30min 即進入半衰退期，如果溫度越高分解速度越快，如達到80℃即分解＞80%，成為氧氣和水，所以消毒后，進行干燥庫的輻射板加熱循環(huán)，加快臭氧的分解，不會留下任何殘留物，決不會對食品產生危害，這就是臭氧消毒的z*大優(yōu)點，也成為安全食品所對應的優(yōu)選消毒方法的原因。

　　

　　3.4 臭氧滅菌時凍干設備的特殊性

　　

　　正因為臭氧氣體具有強氧化性，特別是高濃度的臭氧，對凍干機的干燥倉和捕水倉所用的橡膠密封件有腐蝕作用。一般的丁晴橡膠不耐臭氧氣體。實際使用證明，只要在1m濃度的臭氧環(huán)境中連續(xù)放置50小時就會發(fā)生密封圈的腐蝕性損害，導致真空泄漏。所以密封圈、片、條都要采用耐臭氧的硅或氟橡膠材料，確保長期使用不發(fā)生泄漏。

　　

　　4 結論

　　

　　目前，國內的臭氧滅菌技術已廣泛地應用于各個領域，在食品工業(yè)的應用也已有很長時間了，人們已總結出了臭氧滅菌的規(guī)律和采用的手段，取得了顯著的經濟和社會效益。臭氧滅菌用在真空冷凍干燥上還是初始階段。通過不斷的摸索和總結及提高后，臭氧滅菌在凍干領域有著更為廣闊的應用空間。

　　

　　參考資料

　　

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　?。?］ Hultmark D,Engstrom A,Beich H,et al. Eur.J.Biochem.1980,106:7-16

　　

　　［8］ 上海玉成干燥設備有限公司《YRD100S 凍干機操作手冊》