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世界最先进、最常用的杀菌技术及解决方案

  食品杀菌就是以食品原料、加工品为对象,通过对引起食品变质的主要因素---微生物的杀菌及除菌,达到食品品质的稳定化,有效延长食品的保质期,并因此降低食品中有害细菌在存活数量,避免活菌的摄入引起人体(通常是肠道)感染或预先在食品中产生的细菌毒素导致人类中毒。

  1、食品杀菌食品安全是一个系统工程,需要一一列出分析解决,即使种类多而杂,但受污染途径却一样,主要为外界污染及自身污染。

  食品安全(food safety)指食品无毒、无害,符合应当有的营养要求,对人体健康不造成任何急性、亚急性或者慢性危害。

  2、外界污染外界污染食品在加工过程中受到除自身原料、半成品以外的微生物污染,如水中细菌污染,空气中细菌二次污染,员工手部、设备、容器、工具、周转箱等二次交叉感染,包装材料被污染等。

  紫外线nm的紫外线照射微生物,可以使其分子内部产生化学反应而致死。这一技术不仅可以用于各种食品容器的杀菌,还可以用于畜肉、清凉饮料、啤酒制造用水、蔬菜、鱼贝类及其制成品、冷却水、冰冻鱼的解冻水等的杀菌。

  臭氧消毒臭氧的分子量为48,是由三个氧原子以共振结构存在,是一种强氧化剂及强力的消毒杀菌剂,其氧化力为自然界物质中仅次氟的强烈氧化剂,臭氧对水的溶解度为氧的13倍,能在短时间内大量融入水中,杀菌力可达氯的3000倍,使水中重生菌数显著降低,澄清水质,故臭氧可用来净化水质。

  食品动态消毒机独立的空气净化消毒装置,有柜式、壁挂式、顶棚式等多种形式。一台2000风量的空气动态消毒机在空间的室内开启60min,可以达到消毒要求。这种消毒器本身无毒无害,可以在有人情况下连续使用,有效避免空气中细菌二次污染食品。

  等离子体弥漫技术采用将等离子体弥漫到空气中的方式,分解空气中的气态污染物、有害细菌、病毒等,对处理异味效果也非常明显。主要是配到新风系统或层流净化管道配套使用,控制管道系统自身的二次污染,杀灭新回风中的微生物。

  手部消毒流程,首先湿手,滴上皂液,两手反复搓洗,然后在感应水龙头下冲洗干净;顺势将放置在自动干手器的出风口,热风会自动吹出将手吹干;最后采用75%乙酸加至自动感应手消毒器内,消毒液会自动喷出对手部消毒,这样就可以直接进入车间。

  3、内在污染内在污染即食品原料、半成品内自含的细菌。分为烘焙、饮料、水产品、休闲食品、方便食品、啤酒、豆制品、营养品等,需要不同的杀菌设备及技术。

  这是一种由相应电源的微小发生器、波导管理连接器和处理室组成的微波混合系统,它能够以极其微小的温度差异,对巴氏菌进行处理。采用这种混合系统,可以使微波的能量均匀地分布在被处理食品上,加热到72~85℃,并保持数分钟,然后放入温度只有15℃的贮藏室。该技术适用于已经包装的面包片、果酱、香肠和锅饼等食品,经处理的食品保质期可达6个月以上。

  这是一种杀灭假单铜绿菌的方法,其原理是通过设法从该细菌中分离出一种基因,这种基因专门制造一种物质,负责在细菌中传递信息,阻止细菌形成生物膜集合体,使其毒性降低,且易被清洗掉。

  电子射线源或白热丝在真空下加热,阴极产生电子,由于电子通过真空电场时速度加快,能量高,穿透力强,可达到杀菌的效果。这种技术具有杀菌效率高、杀菌速度快、无需附属设备等优点。

  采用0.6特的磁力强度,将食品置于磁场的南、北两极之间,通过摇动来不断改变磁力的方向,可达到100%的杀菌效果,并对食品的风味和营养不产生破坏。

  利用电阻加热装置,让电流通过食品,由电阻产生热量进行杀菌。这一技术适用于水果类的杀菌及大部分食品加工。食品经此杀菌后,可在常温下存放1年。

  灭菌条件为61 摄氏度~63 摄氏度/30 分钟,或72 摄氏度~75摄氏度/15 分钟~20 分钟。巴氏灭菌技术是将食品充填并密封于包装容器后,在一定时间内保持100 摄氏度以下的温度,杀灭包装容器内的细菌。巴氏灭菌可以杀灭多数致病菌,而对于非致病的腐败菌及其芽孢的杀灭能力就显得不足,如果巴氏灭菌与其他储藏手段相结合,如冷藏、冷冻、脱氧、包装配合,可达到一定的保存期的要求。

  巴氏灭菌技术主要用语柑橘、苹果汁饮料食品的灭菌,因为果汁食品的pH 值在4.5 以下,没有微生物生长,灭菌的对象是酵母、霉菌和乳酸杆菌等。此外,巴氏灭菌还用于果酱、糖水水果罐头、啤酒、酸渍蔬菜类罐头、酱菜等的灭菌。巴氏灭菌对于密封的酸性食品具有可靠的耐酸性,对于那些不耐高湿处理的低酸性食品,只要不影响消费习惯,常利用加酸或借助于微生物发酵产酸的手段,使pH 值降至酸性食品的范围,可以利用低温灭菌达到保存食品品质和耐贮藏的目的。此法所需时间较长,对热敏性食品不宜采用。

  灭菌条件为85 摄氏度~90 摄氏度/3 分钟~5 分钟,或95 摄氏度/12 分液料加热到接近100 摄氏度,然后速冷至室温。此方法需时较短,效果较好,有利于产品保质。主要可杀灭酵母菌、霉菌、乳酸菌等。这两种方法具有灭菌效果稳定,操作简单,设备投资小,应用历史悠久等特点,如今还广泛用于各类罐藏食品、饮料、酒类、药品、乳品包装的灭菌。

  于1949 年随着斯托克(Stork)装置的出现而问世,其后国际上出现了多种类型的超高温灭菌装置。超高温短时灭菌是将食品在瞬间加热到高温(130 摄氏度以上)而达到灭菌目的,可分为直接加热和间接加热两种方法。直接加热法是用高压蒸汽直接向食品喷射,使食品以最快速度升温,几秒钟内达到140 摄氏度~160 摄氏度,维持数秒钟,再在真空室内除去水分,然后用无菌冷却机冷却到室温。

  间接加热法是根据食品的粘度和颗粒大小,选用板式换热器、管式换热器、刮板式换热器。板式换热器适用于果肉含量不超过1%~3%的液体食品。管式换热器对产品的适应范围较广,可加工果肉含量高的浓缩果蔬汁等液体食品。凡用板式换热器会产生结焦或阻塞,而粘度又不足以用刮板式换热器的产品,都可采用管式换热器。刮板式换热器装有带叶片的旋转器,在加热面上刮动而使高粘度食品向前推送,达到加热灭菌之目的。

  超高温瞬时灭菌的效果非常好,几乎可达到或接近完全灭菌的要求,而且灭菌时间短,物料中营养物质破坏少,食品质量几乎不变,营养成分保存率达92%以上,生产效率很高,比其他两种热力灭菌法效果更优异,配合食品无菌包装技术的超高温式灭菌装置在国内外发展很快,如今已发展为一种高新食品灭菌技术。目前这种灭菌技术已广泛用于牛奶、豆乳、酒、果汁及各种饮料等产品的灭菌,也可将食品装袋后,浸渍于此温度的热水中灭菌。

  也称干热灭菌。是采用高温过热蒸汽来灭菌,即利用温度为130 摄氏度~160 摄氏度的过热蒸汽喷射于需灭菌的物品上,数秒钟即可完成灭菌操作,目前过热蒸汽灭菌技术仅适用于耐热食品包装容器(如金属制品、玻璃制品等)的灭菌。金属罐是无菌包装使用最早的包装材料之一,主要分马口铁罐和铝罐两种,目前世界上金属罐无菌包装最先进的典型代表——是美国的多尔无菌装罐系统就是采用这种灭菌技术。

  其方法是当空罐在输送链上通过杀菌室时,过热蒸汽从上下喷射45 秒,这时罐温上升到221 摄氏度~224 摄氏度,罐盖也采用287 摄氏度~316 摄氏度的过热蒸汽杀菌75 秒~90 秒,这样的高温足以杀灭全部的耐热细菌。由于所有容器和设备均采用过热蒸汽杀菌,因此无菌程度高,罐头内部顶隙残留空气极少,且处于高真空状态,产品的质量安全可靠。

  自从原子能和平利用以来,经过40 多年的研究开发,人们成功地利用原子辐射技术进行食品灭菌保鲜。辐照就是利用χ、β、γ射线或加速电子射线 的γ射线)对食品的穿透力以达到杀死食品中微生物和虫害的一种冷灭菌消毒方法。

  受辐照的食品或生物体会形成离子、激发态分子或分子碎片,进而这些产物间又相互作用,生成与原始物质不同的化合物,在化学效应的基础上,受辐照物料或生物体还会发生一系列生物学效应,从而导致害虫、虫卵、微生物体内的蛋白质、核酸及促进生化反应的酶受到破坏、失去活力,进而终止农产品、食品被侵蚀和生长老化的过程,维持品质稳定。

  辐照保鲜食品具有杀虫、灭菌等防腐作用,既不产生热量,又不破坏食品外形,既能保持食品原有的色、香、味及营养成分,又能在常温下长期保存,所以是一种发展很快的食品高新技术,在发达国家应用很普遍,我国辐照装置已达60 余个(装源10 万居里以上)。用于辐照包装的射线具有穿透力强、杀伤力大的特点,通过这种射线的辐照,寄生在食品中的病原菌、微生物及昆虫等都被杀死。同时,食品经辐照处理后还能抑制食品自身的新陈代谢过程,因而可以防止食品的变质与霉烂。

  近年来,日本研制出一种新型的食品加工保藏技术,这就是超高压灭菌技术。超高压处理具有热处理及其它加工处理方法所没有的一些优点,可保持食品(如肉类等)原有的风味成分、营养价值和色泽,并杀死食品中常见的酵母菌、大肠杆菌、葡萄球菌等而达到灭菌目的。

  所谓高静压技术(HHP)就是将食品密封于弹性容器或置于无菌压力系统中(常以水或其他流体介质作为传递压力的媒介物),在高静压(一般100MPa 以上)下处理一段时间,以达到加工保藏的目的。在高压下,会使蛋白质和酶发生变性,微生物细胞核膜被压成许多小碎片和原生质等一起变成糊状,这种不可逆的变化即可造成微生物死亡。微生物的死亡遵循一级反应动力学。

  对于大多数非芽孢微生物,在室温、450MPa 压力下的灭菌效果良好。芽孢菌孢子耐压,灭菌时需要更高的压力,而且往往要结合加热等其他处理才更有效。温度、介质等对食品超高压灭菌的模式和效果影响很大。间歇性重复高压处理是杀死耐压芽孢的良好方法。日本最新开发出的超高压灭菌机,操作压力达304MPa~507MPa。超高压灭菌的最大优越性在于它对食品中的风味物质、维生素C、色索等没有影响,营养成分损失很少,特别适用于果汁、果酱类、肉类等食品的灭菌,此外,采用300MPa~400MPa 的超高压对肉类灭菌时还可使肌纤维断裂而提高肉类食品的嫩度。

  超声波是频率大于10kHz 的声波。超声波同普通声波一样属于纵波。超声波与传声媒质相互作用蕴藏着巨大的能量,当遇到物料时就对其产生快速交替的压缩和膨胀作用,这种能量在极短的时间内足以起到杀灭和破坏微生物的作用,而且还能够对食品产生诸如均质、催陈、裂解大分子物质等多种作用,具有其他物理灭菌方法难以取得的多重效果,从而能够更好地提高食品品质,保证食品安全。技术人员采用超声波发生仪作为灭菌设备,以酱油为灭菌对象,取得了良好的效果。

  双氧水是一种灭菌能力很强的灭菌剂,对微生物具广谱灭菌作用。其灭菌力与双氧水的浓度和温度有关,浓度越高、温度越高,其灭菌效力就越好。而在常温下,双氧水的灭菌作用较弱。过氧化氢通常用于包装容器和辅助器具等灭菌,在使用过氧化氢灭菌时,其浓度一般控制在25%~30%,温度为60℃~65℃。

  使用方法有浸渍法(即把包装材料或容器浸渍于双氧水中)、喷雾法(即把双氧水喷雾喷射于包装物品上),使包装材料表面有一层均匀的双氧水液,然后对其进行热辐射,完全蒸发分解成无害的水蒸气和氧,同时增强灭菌效果。但在灭菌中双氧水很少单独使用,多与其他灭菌技术配合使用。例如,双氧水+热,这是应用广泛的方法,几乎所有包装材料都可用此方法处理。

  用热双氧水浸泡或喷雾,然后加热,使残留在包装材料表面的双氧水挥发和分解。加热本身亦有抑菌作用,不同的设备加热方式不同,但一般多为无菌热空气加热。典型的系统有瑞典利乐公司的利乐无菌填充系统、国际纸业的无菌填充系统、德国PKL公司的Combiloe无菌填充系统等,双氧水+紫外线,即采用低浓度双氧水(1%)溶液,加上高强度的紫外线辐射灭菌处理,从而取得良好的灭菌效果,它比用双氧水结合加热处理的灭菌效力更显著。这种灭菌方法只需在常温下施行就可产生立即的灭菌效果。用双氧水等药剂灭菌的要求,是保证物品药物残留应低于规定的要求。

  当有机污染物经过紫外线照射区域时,紫外线会穿透生物的细胞膜和细胞核,破坏DNA的分子键,使其失去复制能力或失去活性。因此细胞不能复制,微生物不久就会死亡。

  室内空气消毒机对经过其照射范围内的微生物产生累加的影响,也就是说,对第一次经过紫外线照射区域没有被杀死的微生物,在随后的循环中将会被杀死。紫外线会破坏生物的再生能力,这点是非常重要的。因为一个细菌在24小时内会繁殖成百上千甚至上百万细菌,这也意味着即使最有效的空气过滤器也不能完全去除微生物,所以利用紫外线灭菌是治本之道。

  一种微生物被紫外线杀灭所需要的剂量取决于紫外光强度和照射时间。紫外线(UV)消毒是一种高效、安全、环保、经济的技术,能够有效地灭活致病病毒、细菌和原生动物,而且几乎不产生任何消毒副产物。因此,在净水、污水、回用水和工业水处理的消毒中,UV逐渐发展成为一种最有效的消毒技术。由于紫外线具有对隐孢子虫的高效杀灭作用和不产生副产物等特点,使其在给水处理中显示了很好的市场潜力。过量的日光

  紫外线照射,可对人体的皮肤、眼睛以及免疫系统等造成伤害。紫外线能破坏人体皮肤细胞,使皮肤未老先衰。严重时产生日光性皮炎即晒伤或皮肤和粘膜的日光性角化症,引起癌变。眼睛是对紫外线最为敏感的部位,紫外线能对晶状体造成损伤,是老年性白内障的致病因素之一.

  臭氧在常温下为爆炸性气体,有特臭气味,为已知最强的氧化剂。臭氧在水中的溶解度较低(3%)。臭氧稳定性差,在常温下可自行分解为氧。所以臭氧不能瓶装贮备,只能现场生产,立即使用。臭氧的杀菌原理主要是靠强大的氧化作用,使酶失去活性导致微生物死亡。臭氧是一种广谱杀菌剂,可杀灭细菌繁殖体和芽胞、病毒、真菌等,并可破坏肉毒杆菌毒素。

  臭氧对空气中的微生物有明显地杀灭作用,采用30mg/m3浓度的臭氧,作用15分钟,对自然菌的杀灭率达到90%以上。用臭氧消毒空气,必须是在人不在的条件下,消毒后至少过30分钟才能进入。可用于手术室,病房,无菌室等场所的空气消毒。臭氧对表面上污染的微生物有杀灭作用,但作用缓慢,一般要求60mg/m3,相对湿度≥70%,作用60-120分钟才能达到消毒效果。臭氧对人有毒,国家规定大气中允许浓度为0.2mg/m3,故消毒必须在无人条件下进行。臭氧为强氧化剂,对多种物品有损坏,浓度越高对物品损坏越重,可使铜片出现绿色锈斑、橡胶老化,变色,弹性减低,以致变脆、断裂,使织物漂白褪色等。使用时应注意。

  臭氧作水的消毒时,0℃最好,温度越高,越有利于臭氧的分解,故杀菌效果越差加湿有利于臭氧的杀菌作用、要求湿度60%,湿度越大杀菌效果越好。臭氧对人体呼吸道粘膜有刺激,空气中臭氧浓度达1mg/L时,即可嗅出,达2.5-5mg/L时,可引起脉搏加速、疲倦、头痛,人若停留1小时以上,可发生肺气肿,以致死亡。

  故在无人条件下进行消毒,消毒后停30-50分钟进入便无影响。消毒后30-60分钟臭氧自行分解为氧气,其分解时间内仍有杀菌功效,故消毒后,若房间密闭仍可保持30-60分钟。臭氧可与食品直接接触,用于食品消毒、保鲜,对食品不产生残余污染,不影响营养成份。高浓度的臭氧可以老化橡胶,使铜片锈蚀,但臭氧作空气消毒时,并非使用纯臭氧,又具有极易分解的特点,况且一般为间断使用,故不易产生对环境设备的损害。同时臭氧还可以除异味,净化环境,使空气清新。

  NICOLER源自于希腊语,原是“胜利的人们”的意思,现是指人机同场同步作业一种消毒方式:针对空气消毒时人员无需离开消毒场所,消毒杀菌的同时对人体没有任何的伤害,此种消毒方式称之为“动态消毒”;由于是人类通过科学技术战胜自然生物的一次成功实践,所以也称为“NICOLER杀菌技术”。

  NICOLER杀菌技术是根据生产车间高湿、高温及高异味等实际特点,采用最新的NICOLER三级双向的等离子体静电场工作原理,消毒过程为:通过高压直流脉冲使等离子静电场产生逆电效应,生成大量的等离子体。在负压风机的作用下,污染空气通过等离子静电场时带负电细菌被杀灭分解,使受控环境保持在“无菌无尘”标准。由于在对车间消毒时,人可同时在车间内工作,所以,该种消毒机称作“NICOLER动态消毒机”。该机器是一种先进的消毒设备,对人体没有任何伤害,主要用于在有人工作的情况下同步动态杀菌消毒;近年来,这一设备也广泛用于一些大型食品、药品、化妆品等企业的包装、冷却及灌装环节。

  细菌超标是影响食品安全的主要因素之一,几乎所有企业采取都采取严格的控制措施,制订规范的工艺流程和消毒制度,但产品抽检时仍有细菌超标现象发生。基于此种情况,据专业从事食品杀菌技术研发和设备制造的上海康久环保科技有限公司周立法先生说:可能是企业品控主管在微生物控制方面,受到传统方式影响,进入了一个惯性管理误区。

  所谓惯性管理,即企业主们总以为保障食品不受微生物的污染,做到:1、原辅料控制,2、加工过程的控制,3、工艺流程设计,4、原料库、辅料库、成品库的三库控制,5、人员卫生控制,6、硬件环境改造。但结果呢,微生物超标的现象依然存在。问题出在:除了惯性管理,还需要学习更专业杀菌技术,多数企业忽略了生产时动态持续的空气消毒,传统的杀菌方式剖析如下:

  有很强的杀菌作用,安装简单,使用方便,在食品行业中应用广泛。由于紫外线灯对人体有害,所以只能在静态(无人)的情况下使用,实际生产时为细菌二次污染食品的提供机会。紫外线灯还有一个弊端,有效辐照距离为1.5米,开启时空气中大部分细菌、病毒只是暂时击晕(隐藏在0.6M以下或辐照距离外),并未完全杀死;关闭时,待人、物流动后被击晕的细菌、病毒会反弹,使空气浮游菌数量更高。

  如过氧乙酸、次氯酸钠等,对微生物有较强的灭杀作用,成本低廉。因强烈的气化作用,刺激性很强,只能在静态(无人)的情况下使用。多数出口食品企业也不再用喷洒方法灭菌,主要原因是极易造成二次污染。化学试剂易在食品中残留,对作业人员的皮肤、神经系统、肠胃及呼吸道也有影响,长期容易患毒害性职业病。

  对有害细菌杀灭有特效,可以减轻车间内的异味,使用面比较广,其杀菌效果取决于车间湿度及臭氧浓度大小。在静态(无人)的状态下使用,对器具、设备有氧化、腐蚀作用。由于臭氧会造成人的神经中毒、引发支气管炎和肺气肿等危害,建议消毒后将门窗敞开2-3小时臭氧散尽后,人员再进入车间;生产时,同样无杀菌设备在工作。

  洁净室,采用初中高效三级过滤方式滤尘,同时补充新风,但高效过滤及通风系统本身不具备杀菌功能,杀菌尚需配合臭氧装置。目前,洁净室无法在食品行业普及(保健食品除外),原因如下:1、洁净室造价高、耗电大、易损耗品更换频繁,运行成本大;2、现有食品企业多为老式厂房,改造成本大,搬迁或重建时则报废。因此,无尘洁净室对诸多企业而言成了一种摆设,一种形象工程,只有上级检查时才开启。

  通过以上常用方法比较,得出如下结论:传统的杀菌方式,不能实现在有人状态下的持续动态消毒,导致消毒的中断;保障食品不受微生物二次污染,需要人机同场作业的动态空气消毒方式,即人和消毒设备同处一个车间内,在工人操作的同时,使用消毒设备同步对空间进行消毒。而传统的在生产过程中,完全是靠人员的避免,特别是在易感染微生物的散热间及包装区域,无任何有效的动态杀菌保障措施。可能很多企业已经意识到动态同步杀菌的重要性,可是在技术上也无法去实现。

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