食品工廠空氣殺菌方式的正確選擇和正確使用,對食品生產(chǎn)環(huán)境的衛(wèi)生、安全及工作人員健康至關(guān)重要。介紹幾種食品工廠常用的空氣殺菌方式,包括紫外燈殺菌、臭氧殺菌、循環(huán)風紫外線空氣消毒、等離子體殺菌,重點介紹它們的殺菌原理、特性、注意事項及應用場景。

 

　　研究結(jié)果表明:

 

　　紫外燈殺菌對病毒和細菌效果顯著,但穿透能力有限；

 

　　臭氧殺菌廣譜高效,但需注意其強氧化性；

 

　　循環(huán)風紫外線空氣消毒可實現(xiàn)人機共存,適合動態(tài)消毒；

 

　　等離子體殺菌高效且臭氧泄漏量低,適合高潔凈度需求場所。

 

　　四種方式各有優(yōu)缺點,食品工廠應根據(jù)實際生產(chǎn)環(huán)境、污染類型、人員安全和經(jīng)濟預算等因素綜合選擇殺菌方式。該研究為食品工廠空氣殺菌方式的選擇提供參考。

 

一、食品工廠對車間環(huán)境的要求

 

　　GB 14881—2013《食品安全國家標準 食品生產(chǎn)通用衛(wèi)生規(guī)范》明確規(guī)定：

 

　　生產(chǎn)、包裝、貯存等設備及工器具、生產(chǎn)用管道、裸露食品接觸表面等應定期清潔消毒；

 

　　進入食品生產(chǎn)場所前應整理個人衛(wèi)生，防止污染食品；

 

　　進入作業(yè)區(qū)域應規(guī)范穿著潔凈的工作服，并按要求洗手、消毒；

 

　　根據(jù)產(chǎn)品特點確定關(guān)鍵控制環(huán) 節(jié)進行微生物監(jiān)控；

 

　　必要時應建立食品加工過程的微生物監(jiān)控程序，包括生產(chǎn)環(huán)境的微生物監(jiān)控和過程產(chǎn)品的微生物監(jiān)控。

 

二、食品工廠常用的空氣殺菌技術(shù)

 

　　食品企業(yè)通常可采用四種方式對生產(chǎn)車間的空氣進行微生物控制：紫外燈殺菌、臭氧殺菌、循環(huán)風紫外線空氣消毒、等離子體殺菌。在選擇殺菌方式時，應綜合考慮車間的生產(chǎn)環(huán)境、安全性、經(jīng)濟性等因素，并在遵循食品安全法規(guī)以及地方標準的前提下，確保生產(chǎn)環(huán)境的衛(wèi)生及產(chǎn)品的質(zhì)量。

 

　　2.1紫外燈殺菌

 

　　2.1.1殺菌原理

 

　　紫外線照射是一種電磁輻射，其殺菌機制是通過引起微生物DNA或RNA的光化學變化，以此破壞其 繁殖和生存能力[2]。GB 28235—2020《紫外線消毒器衛(wèi)生要求》對以C波段紫外線為殺菌因子的紫外線 消毒器進行規(guī)定。

 

　　2.1.2特性

 

　　紫外線照射殺菌是最古老的殺菌方式，紫外線殺菌不會在殺菌對象中留下有害的化學殘留物，同時對多種病毒、細菌、真菌有較高的殺滅能力，此外其在短時間內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)較高的殺菌效率。紫外線殺菌設備結(jié)構(gòu)相對簡單、易于獲取，操作過程簡便易學，維護成本較低。憑借高性價比和廣譜殺菌效果，紫外線殺菌已成為食品加工廠最常用的殺菌方式之一。

 

　　2.1.3注意事項

 

　　紫外線穿透能力差，僅適用于表面殺菌，對照射范圍外的區(qū)域，其滅菌效果會大打折扣。如遠距離器具、有遮擋的器具、操作臺背面等區(qū)域，紫外線難以有效覆蓋，因此不適合用于對有遮擋或包裹的物品進行滅菌。此外，紫外燈應定期清理，避免積灰而影響滅菌效果。紫外線滅菌效果與照射時間有關(guān)，照射時間越長，滅菌效果越好。由于紫外燈有使用壽命，因此在使用時，需要進行定時滅菌。

 

　　微生物種類、微生物濃度、環(huán)境溫度及相對濕度均可影響紫外線的滅菌效果。紫外線的作用效果：病毒＞細菌＞真菌[7-8]，低溫環(huán)境＞高溫環(huán)境[9]，低濕度＞高濕度[10]。微生物經(jīng)紫外線照射后，可能通過光復活、切除修復、重組修復和誘導修復的方式復活[11]。紫外線會使人的皮膚曬黑，若作用在眼睛上，則 會引起角膜炎或結(jié)膜炎[12]，通常情況下，紫外燈需要在房間內(nèi)沒有操作人員時才能開啟，并且紫外燈的開關(guān)宜設置在車間外，以避免對人員造成危害。現(xiàn)有國內(nèi)外的研究表明，222nm紫外線不僅保留傳統(tǒng)紫外線殺菌的良好效果，且對人體具有極高的安全性[13-14]。然而，222nm紫外線是否可以大范圍應用，在我國仍處于研究階段。

 

　　2.1.4適用區(qū)域

 

　　紫外線殺菌可適用于整個車間，如更衣室、原料處理區(qū)、熱加工區(qū)、灌裝區(qū)、化驗室等。

 

　　2.2臭氧殺菌

 

　　2.2.1殺菌原理

 

　　臭氧（O3）是一種具有刺激性氣味的氣體，有強氧化性，殺菌能力強，其殺菌機制主要是通過與細胞壁脂類雙鍵反應，穿透細胞壁，作用于細菌細胞膜上的脂蛋白和脂多糖，改變細胞膜通透性，從而使菌體發(fā)生破裂、溶解、死亡[15]。此外，其還可直接破壞細胞質(zhì)內(nèi)遺傳物質(zhì)（DNA或RNA），從而殺滅病毒。

 

　　2.2.2特性

 

　　臭氧產(chǎn)生方法主要有3種。

 

　　1）紫外線法是利用 紫外線分解空氣中的氧氣（O2），并聚合生成臭氧（O3）的一種方法，在大氣中，臭氧層的形成便是基 于類似的光化學反應機制。科學家發(fā)現(xiàn)，波長185nm下紫外線產(chǎn)臭氧的效率最高，但是較其他方式獲取臭氧的方式，存在效率低、能耗大的特點，因此不適用于工業(yè)使用。

 

　　2）電解法是利用直流電電解含氧電解質(zhì)產(chǎn)生臭氧，該方式通常是電解純水，獲得高濃度臭氧水，并對食材或器具表面進行消毒殺菌作用[16]。

 

　　3）電暈放電法是利用交變高壓電場使含氧氣體產(chǎn)生電暈放電，從而生成臭氧的制備方法。其原理是利用自由高能電子離解氧氣，再碰撞聚合成臭氧。該方法是當前應用最廣、能耗較低、市場占有率最高的臭氧獲取方式。

 

　　臭氧消毒方式由于其廣譜殺菌、無殘留等優(yōu)勢，自上世紀初就開始應用于食品工業(yè)，其特性主要有4點。

 

　　1）廣譜、高效性。臭氧對細菌、真菌、病毒、芽孢、真菌孢子及原生動物均有較強的殺滅性。同時，臭氧由于其氣體性質(zhì)，在以空氣為媒介的加持下，擴散性好，可均勻擴散到整個房間；通過對房間各個角落進行消毒殺菌，克服紫外線穿透力差的缺 點。高濃度的臭氧，幾分鐘即可完成對細菌的殺菌過程[17-18]。

 

　　2）易得、清潔性。臭氧一般采用臭氧發(fā)生器獲取，利用空氣中的氧氣生成臭氧，簡單易得。臭氧（O3）在空氣中極不穩(wěn)定，易分解成氧氣（O2），整個過程不添加其他化學殺菌劑，也不會在殺菌后殘留任何化學殺菌劑，避免殺菌后的二次清洗過程。

 

　　3）方便、經(jīng)濟性。臭氧發(fā)生器可采用遙控器控制其開始及作用時間，操作簡單方便。雖然其購買價格貴于紫外燈，但是由于臭氧發(fā)生器沒有使用壽命的限制，長遠來看，臭氧發(fā)生器的性價比高于紫外燈。

 

　　4）除臭。在殺菌功效以外，臭氧由于其強氧化性，可與空氣中大部分異味分子作用，改變異味分子結(jié)構(gòu)，以此達到除異味的目的。

 

　　2.2.3注意事項

 

　　臭氧作業(yè)期間，人員亦不可在車間內(nèi)，GB 28232—2020《臭氧消毒器衛(wèi)生要求》規(guī)定：空氣消毒應在封閉空間和室內(nèi)無人條件下進行。臭氧濃度一般為5 mg/m3，相對濕度≥70%，作用時間30~120 min。臭氧消毒后至少通風30 min后，人員才能進入室內(nèi)。

 

　　由于臭氧的強氧化性，對多種物品均有損壞作用，其損壞效果隨濃度的增大而增加。比較常見的如銅片出現(xiàn)綠色銹斑、橡膠老化變色、紡織品漂白褪色等。

 

　　2.2.4適用區(qū)域

 

　　臭氧殺菌機有3種形式：移動式臭氧發(fā)生器、車間壁掛式臭氧發(fā)生器、集中式臭氧發(fā)生器。

 

　　移動式臭氧發(fā)生器適用于分階段工作的生產(chǎn)車間，該裝置具有靈活性強，整體投資小的特點。

 

　　車間壁掛式臭氧發(fā)生器適用于所有需要殺菌的車間，根據(jù)房間的大小，可選擇不同臭氧產(chǎn)生量的設備，或在大房間內(nèi)增加臭氧發(fā)生器的臺數(shù)。

 

　　集中式臭氧發(fā)生器同樣適用于所有需要殺菌的車間，由大型臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧后，通過管道輸送至車間，但是由于輸送力度有限，通常靠近設備的房間臭氧濃度較高，遠離設備房間臭氧濃度低。實際使用安裝過程中，可采用增加風送動力加末端閥門的形式控制臭氧濃度。此形式投資價格最高，除設備的采購價格外，氣體輸送的管道及管道的安裝費用均需額外支付。由于臭氧的除臭特性，特別適用于高蛋白質(zhì)產(chǎn)品的車間，如肉制品車間。在這些車間中，惡臭的來源主要由蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生的硫化氫、氨類物質(zhì)以及一些揮發(fā)性有機物組成。

 

　　2.3循環(huán)風紫外線空氣消毒

 

　　2.3.1殺菌原理

 

　　循環(huán)風紫外線空氣消毒方式由紫外線空氣消毒機完成，一般由紫外線殺菌燈、空氣過濾器和循環(huán)風機為主要元器件，其殺菌原理是通過紫外線完全密閉于機器內(nèi)部，通過循環(huán)風將殺菌后的空氣過濾或不過濾后送至車間，以達到車間環(huán)境消毒的效果。

 

　　由于紫外線殺菌過程是在密閉狀態(tài)下進行，人體不會直接被紫外線照射，所以該方式可以實現(xiàn)人機共存。

 

　　2.3.2注意事項

 

　　循環(huán)風紫外線消毒方式僅對空氣中微生物具有殺菌作用。若要對車間墻體和其他器具物表面進行殺菌，還需和其他殺菌方式結(jié)合，如消毒液噴灑、擦拭或臭氧殺菌。

 

　　2.3.3適用區(qū)域

 

　　循環(huán)風紫外線消毒可適用于整個車間，尤其適用于需要不斷保證車間空氣潔凈度的車間，如乳制品車間、熟肉制品包裝車間、糕點包裝車間等。

 

　　2.4等離子殺菌

 

　　2.4.1殺菌原理

 

　　等離子體殺菌技術(shù)是通過放電產(chǎn)生分子、原子、離子、電子、光子、中心離子等各種活性物質(zhì)組成的高能等離子體[23-25]。在負壓風機作用下，車間內(nèi)不潔凈的空氣被負壓風機抽送至機體內(nèi)，這些自由高能電子釋放足夠的能量，以電子的方式激發(fā)、解離和電離微生物，隨后潔凈的空氣再送至車間內(nèi)，從而達到空 氣消毒的效果。研究表明，活性氧（ROS）和活性氮 （RNS）是促進等離子滅菌的主要因素[26-27]。

 

　　2.4.2特性

 

　　等離子體殺菌技術(shù)是在殺菌機內(nèi)部進行，且張亞迪等[28]對市面上等離子放電消毒機進行實驗研究表明，設備在運行過程中臭氧泄漏量符合GB/T 18202—2000《室內(nèi)空氣中臭氧衛(wèi)生標準》的要求：1 h平均最高容許濃度0.1 mg/m3。李曄等[29]對市面上一款移動式等離子體空氣消毒機進行測試，結(jié)果表明該設備可有效消除空氣中的細菌，同時在有人員的情況下也能使用。

 

　　2.4.3注意事項

 

　　等離子體殺菌技術(shù)同樣僅對空氣中的微生物具有殺菌作用，是近些年才開始用作于食品工業(yè)生產(chǎn)中的殺菌技術(shù)，設備價格較臭氧發(fā)生器高，但是由于其特殊殺菌方式，食品生產(chǎn)企業(yè)可根據(jù)企業(yè)的投資額度進行選用。使用過程中，設備的臭氧泄漏量需符合國家規(guī)定。

 

　　2.4.4適用區(qū)域

 

　　等離子體殺菌適用區(qū)域同循環(huán)風紫外線消毒，食品企業(yè)可根據(jù)投資強度選擇適合自身的殺菌方式。

 

三、結(jié)語與展望

 

　　隨著食品工業(yè)的不斷發(fā)展以及消費者對食品安全與品質(zhì)要求的不斷提高，空氣殺菌技術(shù)在食品工廠中的應用愈發(fā)重要。

 

　　食品生產(chǎn)企業(yè)可根據(jù)每個車間的實際生產(chǎn)情況和企業(yè)的投資預算綜合考慮后，選擇最適合的殺菌方式。

 

　　當前殺菌設備的價格也會越來越便宜。同時在未來殺菌技術(shù)的不斷研究中，新型的殺菌技術(shù)可能會成為一大應用重點，既能保證車間環(huán)境的潔凈的同時，又不會對人體造成損傷，同時性價比較高。

 

　　車間的殺菌過程和生產(chǎn)環(huán)境中的實時空氣潔凈度聯(lián)動，保證車間空氣潔凈度在可視、可控的智能化系統(tǒng)，將是未來食品工廠應用的重點方向。

 

　　參考文獻：楊利珠,王沁峰,陳證繁,等.淺談四種殺菌方式在食品工廠空氣殺菌中的應用