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臭氧发生器在食品工业中的杀菌应用

发布时间:2017-12-28

臭氧(O3)是一种强氧化剂、消毒剂、精制剂、催化剂。自本世纪初法国用臭氧对饮用水杀菌处理以来,它的杀菌应用越来越广泛。在食品杀菌方面,最早在 1909 年法国的科隆市用于冷冻肉的保存。 

 

1 臭氧灭菌机理

 

臭氧是氧的同素异性体,常温下是一种不稳定的淡紫色气体,有刺激腥味,微量时具有一种“清新”气味。臭氧具有极强的氧化能力,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。

 

其机理可以是以下几个方面:

 

⑴臭氧很容易同细菌的细胞壁中的脂蛋白或细胞膜中的磷脂质、蛋白质发生化学反应,从而使细菌的细胞壁和细胞受到破坏(即所谓的溶菌作用),细胞膜的通透性增加,细胞内物质外流,使其失去活性。

 

⑵臭氧破坏或分解细胞壁,迅速扩散进入细胞里,氧化了细胞内酶或 RNA、DNA,从而致死菌原体。在高压强电场作用下,气体在电介质表面产生脉冲电晕放电,产生高浓度等离子体,电子和离子被强大电场力作用加速与气体分子碰撞,在10S内使氧分子分解成单原子氧,在数10S内原子氧和分子氧结合成臭氧:

 

O2 +e →2O+2O2 → 2O3

 

臭氧在水中是不稳定的,时刻发生还原反应,产生十分活泼的、具有强烈氧化作用的单元子氧( O),在产生瞬时,对水中细菌、微生物有机物质进行分解作用。

 

O3 → O2+ (O) (O)+H2O → 2HO

 

臭氧在水中的“半衰期”为20min(PH7.6时41min,PH10.4时为0.5min)。人们把含有臭氧的水叫做臭氧水。臭氧水对各种致病微生物均有极强的灭菌作用,臭氧在水中不稳定,发生强烈氧化还原反应,产生极活泼、具有强烈的氧化作用的单元子氧(O)、羟基(OH)。羟基氧化还原电位为2.8V,相当于氟的氧化能力。

 

2 臭氧杀菌的影响因素

 

臭氧杀菌的效果主要受其浓度、微生物种类、作用时间、温度、PH值、水的理化性质、杂质等因素影响。

 

⑴臭氧对各种微生物杀灭效果不同。实验表明,臭氧对人和动物的致病菌和病毒如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、乙肝病毒、沙门式菌等具有很强的杀灭性,即使对化学消毒剂有着较强耐受力的霉菌也有较强的杀灭性;

 

⑵温度、湿度也影响其杀菌灭毒效果。通常,温度低、湿度大杀菌效果好。实验证明:当环境相对湿度小于45%,臭氧对空气中的悬浮物几乎没有杀灭性,在同样温度下,相对湿度超过60%时,杀灭效果逐渐增强,在相对湿度为90%时,达到最佳灭菌效果;

 

⑶臭氧的浓度也影响其灭菌能力,浓度在0.2mg/L以下,几乎没有杀灭作用。

 

3 臭氧杀菌的特点  

 

3。1 高效、快速

 

臭氧仅在 1min内就可以100%杀死细菌、酵母和黑曲霉菌。臭氧水灭菌消毒不同于一般灭菌、消毒剂,如次氯酸(HOCl 2 )、二氧化氯( ClO 2 )的灭菌、消毒是进行性、累积性的,臭氧水灭菌消毒则急速性的,当臭氧的浓度超过阀值,消毒、杀菌就会瞬时发生。如清净水中臭氧浓度达 0.4-0.5ppm时,在0.5~5min内就可以致死细菌。

 

3。2 安全、可靠

 

臭氧的分解产物是氧气,不会产生残留污染。另一方面,它作为气体,扩散性好,浓度均匀,尤其在高湿度环境中,比紫外灯更实用,而且操作方便,安全可靠。臭氧对人体毫无影响。

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