食品工廠空氣殺菌方式的正確選擇和正確使用,對(duì)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(fēng)紫外線空氣消毒、等離子體殺菌,重點(diǎn)介紹它們的殺菌原理、特性、注意事項(xiàng)及應(yīng)用場(chǎng)景。

 

　　研究結(jié)果表明:

 

　　紫外燈殺菌對(duì)病毒和細(xì)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(qiáng)氧化性；

 

　　循環(huán)風(fēng)紫外線空氣消毒可實(shí)現(xiàn)人機(jī)共存,適合動(dòng)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(chǎng)所。

 

　　四種方式各有優(yōu)缺點(diǎn),食品工廠應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境、污染類型、人員安全和經(jīng)濟(jì)預(yù)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(duì)車間環(huán)境的要求

 

　　GB 14881—2013《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 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(shè)備及工器具、生產(chǎn)用管道、裸露食品接觸表面等應(yīng)定期清潔消毒；

 

　　進(jìn)入食品生產(chǎn)場(chǎng)所前應(yīng)整理個(gè)人衛(wèi)生，防止污染食品；

 

　　進(jìn)入作業(yè)區(qū)域應(yīng)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(diǎn)確定關(guān)鍵控制環(huán) 節(jié)進(jìn)行微生物監(jiān)控；

 

　　必要時(shí)應(yīng)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�？刹捎盟姆N方式對(duì)生產(chǎn)車間的空氣進(jìn)行微生物控制：紫外燈殺菌、臭氧殺菌、循環(huán)風(fēng)紫外線空氣消毒、等離子體殺菌。在選擇殺菌方式時(shí)，應(yīng)綜合考慮車間的生產(chǎn)環(huán)境、安全性、經(jīng)濟(jì)性等因素，并在遵循食品安全法規(guī)以及地方標(biāo)準(zhǔn)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(jī)制是通過引起微生物DNA或RNA的光化學(xué)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(duì)以C波段紫外線為殺菌因子的紫外線 消毒器進(jìn)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(huì)在殺菌對(duì)象中留下有害的化學(xué)殘留物，同時(shí)對(duì)多種病毒、細(xì)菌、真菌有較高的殺滅能力，此外其在短時(shí)間內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)較高的殺菌效率。紫外線殺菌設(shè)備結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單、易于獲取，操作過程簡便易學(xué)，維護(hù)成本較低。憑借高性價(jià)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(xiàng)

 

　　紫外線穿透能力差，僅適用于表面殺菌，對(duì)照射范圍外的區(qū)域，其滅菌效果會(huì)大打折扣。如遠(yuǎn)距離器具、有遮擋的器具、操作臺(tái)背面等區(qū)域，紫外線難以有效覆蓋，因此不適合用于對(duì)有遮擋或包裹的物品進(jìn)行滅菌。此外，紫外燈應(yīng)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(shí)間有關(guān)，照射時(shí)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(shí)，需要進(jìn)行定時(shí)滅菌。

 

　　微生物種類、微生物濃度、環(huán)境溫度及相對(duì)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(xì)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(fù)活、切除修復(fù)、重組修復(fù)和誘導(dǎo)修復(fù)的方式復(fù)活[11]。紫外線會(huì)使人的皮膚曬黑，若作用在眼睛上，則 會(huì)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(shí)才能開啟，并且紫外燈的開關(guān)宜設(shè)置在車間外，以避免對(duì)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(duì)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(yīng)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(gè)車間，如更衣室、原料處理區(qū)、熱加工區(qū)、灌裝區(qū)、化驗(yàn)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(qiáng)氧化性，殺菌能力強(qiáng)，其殺菌機(jī)制主要是通過與細(xì)胞壁脂類雙鍵反應(yīng)，穿透細(xì)胞壁，作用于細(xì)菌細(xì)胞膜上的脂蛋白和脂多糖，改變細(xì)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(xì)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(xué)反應(yīng)機(jī)制。科學(xué)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(diǎn)，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(duì)食材或器具表面進(jìn)行消毒殺菌作用[16]。

 

　　3）電暈放電法是利用交變高壓電場(chǎng)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(dāng)前應(yīng)用最廣、能耗較低、市場(chǎng)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(shì)，自上世紀(jì)初就開始應(yīng)用于食品工業(yè)，其特性主要有4點(diǎn)。

 

　　1）廣譜、高效性。臭氧對(duì)細(xì)菌、真菌、病毒、芽孢、真菌孢子及原生動(dòng)物均有較強(qiáng)的殺滅性。同時(shí)，臭氧由于其氣體性質(zhì)，在以空氣為媒介的加持下，擴(kuò)散性好，可均勻擴(kuò)散到整個(gè)房間；通過對(duì)房間各個(gè)角落進(jìn)行消毒殺菌，克服紫外線穿透力差的缺 點(diǎn)。高濃度的臭氧，幾分鐘即可完成對(duì)細(xì)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(gè)過程不添加其他化學(xué)殺菌劑，也不會(huì)在殺菌后殘留任何化學(xué)殺菌劑，避免殺菌后的二次清洗過程。

 

　　3）方便、經(jīng)濟(jì)性。臭氧發(fā)生器可采用遙控器控制其開始及作用時(shí)間，操作簡單方便。雖然其購買價(jià)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(yuǎn)來看，臭氧發(fā)生器的性價(jià)比高于紫外燈。

 

　　4）除臭。在殺菌功效以外，臭氧由于其強(qiáng)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(dá)到除異味的目的。

 

　　2.2.3注意事項(xiàng)

 

　　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(yīng)在封閉空間和室內(nèi)無人條件下進(jìn)行。臭氧濃度一般為5 mg/m3，相對(duì)濕度≥70%，作用時(shí)間30~120 min。臭氧消毒后至少通風(fēng)30 min后，人員才能進(jìn)入室內(nèi)。

 

　　由于臭氧的強(qiáng)氧化性，對(duì)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(jī)有3種形式：移動(dòng)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(dòng)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(qiáng)，整體投資小的特點(diǎn)。

 

　　車間壁掛式臭氧發(fā)生器適用于所有需要?dú)⒕�的車間，根據(jù)房間的大小，可選擇不同臭氧產(chǎn)生量的設(shè)備，或在大房間內(nèi)增加臭氧發(fā)生器的臺(tái)數(shù)。

 

　　集中式臭氧發(fā)生器同樣適用于所有需要?dú)⒕�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�？拷�設(shè)備的房間臭氧濃度較高，遠(yuǎn)離設(shè)備房間臭氧濃度低。實(shí)際使用安裝過程中，可采用增加風(fēng)送動(dòng)力加末端閥門的形式控制臭氧濃度。此形式投資價(jià)格最高，除設(shè)備的采購價(jià)格外，氣體輸送的管道及管道的安裝費(fèi)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(jī)物組成。

 

　　2.3循環(huán)風(fēng)紫外線空氣消毒

 

　　2.3.1殺菌原理

 

　　循環(huán)風(fēng)紫外線空氣消毒方式由紫外線空氣消毒機(jī)完成，一般由紫外線殺菌燈、空氣過濾器和循環(huán)風(fēng)機(jī)為主要元器件，其殺菌原理是通過紫外線完全密閉于機(jī)器內(nèi)部，通過循環(huán)風(fēng)將殺菌后的空氣過濾或不過濾后送至車間，以達(dá)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(jìn)行，人體不會(huì)直接被紫外線照射，所以該方式可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)共存。

 

　　2.3.2注意事項(xiàng)

 

　　循環(huán)風(fēng)紫外線消毒方式僅對(duì)空氣中微生物具有殺菌作用。若要對(duì)車間墻體和其他器具物表面進(jìn)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(fēng)紫外線消毒可適用于整個(gè)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(diǎn)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(fù)壓風(fēng)機(jī)作用下，車間內(nèi)不潔凈的空氣被負(fù)壓風(fēng)機(jī)抽送至機(jī)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(dá)到空 氣消毒的效果。研究表明，活性氧（ROS）和活性氮 （RNS）是促進(jìn)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(jī)內(nèi)部進(jìn)行，且張亞迪等[28]對(duì)市面上等離子放電消毒機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究表明，設(shè)備在運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)》的要求：1 h平均最高容許濃度0.1 mg/m3。李曄等[29]對(duì)市面上一款移動(dòng)式等離子體空氣消毒機(jī)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明該設(shè)備可有效消除空氣中的細(xì)菌，同時(shí)在有人員的情況下也能使用。

 

　　2.4.3注意事項(xiàng)

 

　　等離子體殺菌技術(shù)同樣僅對(duì)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(shè)備價(jià)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(jìn)行選用。使用過程中，設(shè)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(fēng)紫外線消毒，食品企業(yè)可根據(jù)投資強(qiáng)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(fèi)者對(duì)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(yīng)用愈發(fā)重要。

 

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

 

　　當(dāng)前殺菌設(shè)備的價(jià)格也會(huì)越來越便宜。同時(shí)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(huì)成為一大應(yīng)用重點(diǎn)，既能保證車間環(huán)境的潔凈的同時(shí)，又不會(huì)對(duì)人體造成損傷，同時(shí)性價(jià)比較高。

 

　　車間的殺菌過程和生產(chǎn)環(huán)境中的實(shí)時(shí)空氣潔凈度聯(lián)動(dòng)，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(yīng)用的重點(diǎn)方向。

 

　　參考文獻(xiàn)：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(yīng)用