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臭氧(O3)是一種強(qiáng)氧化劑、消毒劑、精制劑、催化劑。自本世紀(jì)初法國(guó)用臭氧對(duì)飲用水殺菌處理以來(lái),它的殺菌應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在食品殺菌方面,早在 1909 年法國(guó)的科隆市用于冷凍肉的保存。
1臭氧發(fā)生器原理 臭氧是氧的同素異性體,常溫下是一種不穩(wěn)定的淡紫色氣體,有刺激腥味,微量時(shí)具有一種“清新”氣味。
臭氧具有極強(qiáng)的氧化能力,在水中的氧化還原電位 2.07V ,僅次于氟電位 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?yàn)?b>臭氧具有強(qiáng)烈的氧化性,所以它對(duì)細(xì)菌、霉菌、病毒具有強(qiáng)烈的殺滅性,這種作用通常是物理、化學(xué)、生物學(xué)方面的綜合效果。
其機(jī)理可以是以下幾個(gè)方面:
⑴
臭氧很容易同細(xì)菌的細(xì)胞壁中的脂蛋白或細(xì)胞膜中的磷脂質(zhì)、蛋白質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而使細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞受到破壞(即所謂的溶菌作用),細(xì)胞膜的通透性增加,細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)外流,使其失去活性。
⑵
臭氧破壞或分解細(xì)胞壁,迅速擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞里,氧化了細(xì)胞內(nèi)酶或 RNA、DNA,從而致死菌原體。在高壓強(qiáng)電場(chǎng)作用下,氣體在電介質(zhì)表面產(chǎn)生脈沖電暈放電,產(chǎn)生高濃度等離子體,電子和離子被強(qiáng)大電場(chǎng)力作用加速與氣體分子碰撞,在10S內(nèi)使氧分子分解成單原子氧,在數(shù)10S內(nèi)原子氧和分子氧結(jié)合成
臭氧:
O2 +e →2O+2O2 → 2O3
臭氧在水中是不穩(wěn)定的,時(shí)刻發(fā)生還原反應(yīng),產(chǎn)生十分活潑的、具有強(qiáng)烈氧化作用的單元子氧( O),在產(chǎn)生瞬時(shí),對(duì)水中細(xì)菌、微生物有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行分解作用。
O3 → O2+ (O) (O)+H2O → 2HO
臭氧在水中的“半衰期”為20min(PH7.6時(shí)41min,PH10.4時(shí)為0.5min)。人們把含有臭氧的水叫做臭氧水。臭氧水對(duì)各種致病微生物均有極強(qiáng)的滅菌作用,臭氧在水中不穩(wěn)定,發(fā)生強(qiáng)烈氧化還原反應(yīng),產(chǎn)生極活潑、具有強(qiáng)烈的氧化作用的單元子氧(O)、羥基(OH)。羥基氧化還原電位為2.8V,相當(dāng)于氟的氧化能力。
2 臭氧殺菌的影響因素 臭氧殺菌的效果主要受其濃度、微生物種類、作用時(shí)間、溫度、 PH值、水的理化性質(zhì)、雜質(zhì)等因素影響。
⑴臭氧對(duì)各種微生物殺滅效果不同。實(shí)驗(yàn)表明,臭氧對(duì)人和動(dòng)物的致病菌和病毒如金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、乙肝病毒、沙門(mén)式菌等具有很強(qiáng)的殺滅性,即使對(duì)化學(xué)消毒劑有著較強(qiáng)耐受力的霉菌也有較強(qiáng)的殺滅性;
⑵溫度、濕度也影響其殺菌滅毒效果。通常,溫度低、濕度大殺菌效果好。實(shí)驗(yàn)證明:當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度小于45%,臭氧對(duì)空氣中的懸浮物幾乎沒(méi)有殺滅性,在同樣溫度下,相對(duì)濕度超過(guò)60%時(shí),殺滅效果逐漸增強(qiáng),在相對(duì)濕度為90%時(shí),達(dá)到滅菌效果;
⑶臭氧的濃度也影響其滅菌能力,濃度在0.2mg/L以下,幾乎沒(méi)有殺滅作用。
3 臭氧殺菌的特點(diǎn)3.1 高效、快速
臭氧僅在 1min內(nèi)就可以100%殺死細(xì)菌、酵母和黑曲霉菌。臭氧水滅菌消毒不同于一般滅菌、消毒劑,如次氯酸(HOCl 2 )、二氧化氯( ClO 2 )的滅菌、消毒是進(jìn)行性、累積性的,臭氧水滅菌消毒則急速性的,當(dāng)臭氧的濃度超過(guò)閥值,消毒、殺菌就會(huì)瞬時(shí)發(fā)生。如清凈水中臭氧濃度達(dá) 0.4-0.5ppm時(shí),在0.5~5min內(nèi)就可以致死細(xì)菌。
3.2 安全、可靠
臭氧的分解產(chǎn)物是氧氣,不會(huì)產(chǎn)生殘留污染。另一方面,它作為氣體,擴(kuò)散性好,濃度均勻,尤其在高濕度環(huán)境中,比紫外燈更實(shí)用,而且操作方便,安全可靠。臭氧對(duì)人體毫無(wú)影響。
3.3 價(jià)格便宜
生產(chǎn)1噸0.5~1.5ppm濃度的臭氧水僅需0.8元。是世界上廉價(jià)的消毒滅菌劑。
4 在食品工業(yè)中的應(yīng)用 臭氧自1785年發(fā)現(xiàn)以來(lái),作為一種氣體殺菌劑廣泛應(yīng)用在食品加工、運(yùn)輸、貯存、自來(lái)水生產(chǎn)等領(lǐng)域,因?yàn)樗坏軐?duì)空間消毒滅菌,而且也能作用于物體表面和內(nèi)部,特別是近年來(lái)由于人們對(duì)臭氧利用技術(shù)了解的深入,臭氧殺菌在食品工業(yè)中越來(lái)越受到人們的重視,利用的范圍也越來(lái)越廣,不僅是殺菌,在脫臭、脫色方面也展示了可觀的應(yīng)用前景。
在日、美等國(guó),臭氧的殺菌手段已廣泛使用于食品加工的各個(gè)方面。臭氧殺菌在食品工業(yè)的應(yīng)用,許多方面作用獨(dú)特。由于臭氧對(duì)酵母有較好的殺傷作用,在食品新式包裝的采用上意義重要。近,由于氣體置換包裝、真空包裝、封入脫氧劑包裝和封入粉末酒精劑包裝的普及,出現(xiàn)了新的變質(zhì)現(xiàn)象-由酵母菌引起的食品腐敗變質(zhì)的問(wèn)題,其中有代表性的問(wèn)題是產(chǎn)生醋酸乙烯而變質(zhì)。由于臭氧對(duì)酵母菌有較好的殺傷作用,因此,在采用以上新式包裝時(shí)充填臭氧殺滅酵母成了解決這一問(wèn)題的重要手段。臭氧在解決固體食品生產(chǎn)過(guò)程中細(xì)菌的二次污染,也有著其他殺菌方法所不及的特殊作用。因此在生切面條、包子、豆沙、咸菜、豆腐等包裝食品加工時(shí),車間殺菌、包裝內(nèi)封入臭氧殺菌和原料殺菌成了非常有效的食品衛(wèi)生手段。在礦泉水、汽水、果汁液等生產(chǎn)過(guò)程中用的盛裝容器、管路、設(shè)備以及裝產(chǎn)品的玻璃瓶和塑料桶等的滅菌消毒應(yīng)用方面,也取得了令人滿意的效果。
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