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四、臭氧在食品行業的應用領域
臭氧以其特有的氣味而得名，它是一種氣體強氧化劑，具有殺菌力強，不產生任何殘留污染，可直接對食品使用等優點。作為一種廣譜高效殺菌劑，其殺菌速度較氯快300—600倍，可以快速殺滅各種細菌繁殖體和芽孢、病毒和真菌，如大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、枯草桿菌黑色變種芽孢、黑曲霉、乙型肝炎表面抗原等。臭氧極不穩定，可自行分解成氧，不產生任何殘留。臭氧用作殺菌劑的最早試驗是1886年由梅利坦斯在法國進行的，最早的實例是1909年法國科隆冷凍廠利用臭氧對冷藏牛肉表面殺菌以提高貯藏期。近年來，臭氧在食品行業的應用得到快速發展，1995-1996年間，日本、法國、澳大利亞相繼立法，允許臭氧在食品行業中廣泛使用。1997年4月，美國食品與醫藥管理局（FDA）放棄對食品加工使用臭氧的限制政策，承認臭氧應用于食品過程符合GRAS（通用安全標準）要求。1928年，英國人在我國的天津建立“合記蛋廠”，其打蛋車間就利用臭氧消毒。20世紀30年代末，美國80%的冷藏蛋庫都裝有臭氧發生器，提高了雞蛋的儲藏期。到了20世紀90年代中期，我國不少中外合資食品企業，在車間的殺菌凈化、易腐食品的保鮮、儲存倉庫及食品船艙等環節都安裝了臭氧發生器，后又推廣到食品集裝箱、食品冷藏車內。
隨著人們對化學消毒劑殘留造成食品污染的重視，臭氧將成為食品行業的新興消毒劑得到迅速的推廣和使用。
盡管在我國的藥品生產GMP驗證中早已推薦了臭氧滅菌方法，但臭氧在食品生的
應用是在近兩年才得到一個蓬勃發展的機會。使用成功的主要有以下幾個方面：
（一）加工車間（庫）與加工設備的消毒滅菌
在食品廠，臭氧氣體用于食品加工間、貯藏室與加工設備消毒是非常方便、有效的。傳統的消毒方法是用甲醛等化學試劑熏蒸，眾所周知，甲醛熏蒸的弊病較多，國外近期研究證明，在控制空氣微生物方面，臭氧是甲醛和其他化學熏劑的替代物。通過化學霧化、紫外線與臭氧作消毒劑的對照試驗，結論是臭氧既有效又無殘留，臭氧“大大抑制”了加工設備中大腸桿菌群小球菌和酵母菌的生長。
其方法是將臭氧發生器直接放在空調凈化系統的風道中，稱為內置臭氧發生器。臭氧隨著風道的氣流，送入各潔凈區，對潔凈區進行消毒滅菌，剩余臭氧吸入回風口，由中央空調帶走。也可以將臭氧發生器放在中央空調風口的外面，將臭氧打入中央空調的風道中，然后被送入各潔凈區，稱為外置式臭氧發生器。外置式臭氧發生器安裝檢修方便，但制造成本要高一點。兩種方法消毒效果都是一樣的。按照衛生部消毒技術規范的要求，對空氣消毒的臭氧濃度是5ppm，但事實上，潔凈區的消毒不僅是對空氣的消毒，實際上還包括了對物體表面的消毒，所以，設計時的濃度一般應大于10ppm。每天上班前開機1.5～2.0小時，下班后開機1小時，就可以保證一天內潔凈區的浮游菌和沉降菌達到SSOP的要求。
從使用臭氧進行滅菌的食品廠的檢測報告可看到，菌檢全部合格，完全替代了令人頭痛的甲醛熏蒸大消毒。同時，使非生產作業減少，能耗減少，取得了滿意的效果。
對于沒有通風口或只有進風口，沒有回風口的潔凈區、實驗檢驗區等，公司專門為此設計的FSY-K系列產品，能迅速將臭氧傳送到空間內的各個地方，電腦定時控制，無死角，易移動使用，可達到百級潔凈度。
（二）空間的消毒滅菌
速凍食品、冷飲食品、肉蛋奶制品加工車間與包裝車間利用臭氧消毒效果好。同時可去除異味污染。一般（0.5～1.0）×10-6臭氧即可達到80%以上的空氣殺菌率。在150m3的車間內，臭氧消毒2h（估計臭氧濃度4×10-6左右）前后對照數據：
空氣中細菌總數（個/
m3）
消毒前/消毒后
冷卻間
105/26
包裝間
1325/0
對于中央空調凈化系統以外的潔凈區，或需要滅菌的其他房間則需單獨進行滅菌處理。方法是選用臭氧發生器，直接安裝在該房間內。根據需要設定消毒時間，消毒結束便自動關機，所以使用非常方便。按房間空間體積的大小選型使用。只要滿足臭氧濃度的要求，就可以達到消毒滅菌的目的。比用化學試劑對房間的熏蒸要省事得多，可完全代替化學熏蒸，縮短消毒時間，避免二次污染。
（三）物品的表面消毒滅菌
在食品生產過程中，常常要對原材料、工具器材、包裝物、生產場所等進行物體表面消毒。傳統的方法是用紫外線消毒，但消毒不徹底，存在消毒死角，衰減快，對于特定環境中的某些細菌無法殺死等種種弊端。《消毒技術規范》中介紹，對于浸沒在臭氧氣體中的物體表面，接觸一段時間，可將表面細菌殺死。
附：空氣凈化滅菌系列產品簡介
公司研制生產的兩大系列的臭氧類產品符合衛生部《消毒技術規范》標準。其中空氣凈化系列采用多項獨家專利技術研制和開發的產品，完全可滿足食品行業“SSOP”認證對消毒滅菌的要求。HTH、LANHUA、84三個系列機，采用相對低電壓（3000V）在特定條件下電容“雪崩”放電原理產生臭氧裝置，不會產生氮氧化合物而使得空氣成份復雜化。該系列機具有使用壽命長、整機結構簡潔、重量輕、安裝和操作極為方便等特點。
適用范圍：
1、配合空調凈化通風（HVAC）系統的HTH系列
：該系列臭氧產量大，為分體設計，作空氣消毒滅菌和加工車間大消毒；
2、臺式可移動的LANHUA系列：用于局部及單間滅菌（空氣和表面），包括控制區包裝車間設施等消毒滅菌。
3、HTH系列：配合車間頂部不銹鋼管曝氣系統，對整個車間進行消毒。
4、LH-G滅菌消毒柜系列：用于工作服、包裝材料，各種物料、器皿等消毒滅菌。
（四）水的消毒滅菌
在食品廠用水的地方較多，有原料用水，消毒用水，清洗用水及飲用水等區別。
據不同的水質要求，采用不同的工藝流程，消毒工藝則用一般的臭氧水處理方法即可達
到滿意的效果。
（五）食品設備、容器、工具、生產過程的消毒滅菌
在飲料、果汁等生產過程中，臭氧水可用于管路、生產設備及盛裝容器的浸泡和沖洗，從而達到消毒滅菌的目的。采用這種浸泡、沖洗的操作方法，一是管路、設備及盛裝容器表面上的細菌、病毒大量被沖淋掉；二是殘留在表面上的未被沖走的細菌、病毒被臭氧殺死，非常簡單省事，而且在生產中不會產生死角，還完全避免了生產中使用化學消毒劑帶來的化學毒害物質排放及殘留等問題。另外，利用臭氧水對生產設備等的消毒滅菌技術結合膜分離工藝、無菌灌裝系統等，在釀造工業中用于醬油、醋及酒類的生產，可提高產品的質量和檔次。
在蔬菜加工中的應用，如小包裝蔬菜如傳統的榨菜、蘿卜、小黃瓜等食品加工中，很多企業為延長產品的保質期，往往采用包裝后高溫殺菌的工藝，這樣不僅對產品的色澤、質地等帶來了不利的影響，而且還消耗了大量的能源。利用臭氧水冷殺菌新技術可避免傳統加工工藝對產品質量帶來的不利影響，并且可提高產品質量，降低生產成本。
在水產制品加工中的應用，在冷凍水產品的凍前處理中，通過臭氧水噴淋殺菌對水制產品的衛生指標可以起到很好的控制作用。
在冷庫中的應用主要有三個方面：一是殺滅微生物—消毒殺菌；二是使各種有臭味的無機物或有機物氧化—除臭；三是使新陳代謝產物氧化，從而抑制新陳代謝過程。
附：LH型系列消毒康衛設備
用于制消毒用水的LH型系列康衛消毒設備，水中臭氧濃度可達12mg/l以上，每小時可處理1噸的消毒水，功耗卻只有1.2kw。（根據實際需要定做2g/h—500g/h,處理水能力從500公斤到80噸每小時）
該品我公司最新研發的高濃度臭氧消毒設備系列產品之一，該產品通過新型高效的臭氧發生器產生高濃度的臭氧，采用二次混合和二次吸收使之與水混合，生成高濃度的臭氧水（消毒液），可在10分鐘內殺滅大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等細菌繁殖體和破壞乙肝（HbsAg）抗原，清除異味，快速分解農藥、化肥等有害物質。產品獲得國家衛生部消毒產品衛生批件，經衛生部權威部門檢測，該設備生成的臭氧消毒液對物體表面的細菌殺滅率可達99.99%。對未溶入水中而殘留在尾氣中的臭氧，則通過有效裝置去除，使呼吸帶臭氧濃度符合國家公共場所衛生標準，該設備可應用于設備、工作臺、管道、器皿、工具等用水清洗和消毒的場所，具有無殘留、無二次污染、殺菌速度快，無死角、效果好、設備體積小、能耗低、穩定可靠、易于操作等特點。
設計依據和原則
設計依據
1、對方企業提供的相關數據；
2、國家醫藥管理局《GMP驗證指南》；
3、衛生部《消毒技術規范》；
4、《食品生產企業HACCP體系咨詢與審核》；
5、《HACCP實用指南》；
6、《食品生產企業HACCP體系實施指南》。
設計原則
1、方案嚴格執行國家和當地的衛生、安全等法規，經本方案處理的空間，其微生物各項指標均能達到甲方所要求的標準。
2、設計中堅持科學態度，以體現技術先進、經濟合理、安全可靠、操作簡單、運行方便的特點。
潔凈空間、物體表面臭氧滅菌及選型
一、臭氧滅菌在藥品生產上的應用
1、傳統滅菌方法的缺陷和臭氧滅菌的特點
傳統的滅菌方法主要有三種：一是紫外線滅菌，二是試劑滅菌，三是加熱滅菌。這些方法已被人們習慣使用，其安全性可靠性已被長期的實踐所確認，人們對它們放心。但是任何事情都有一分為二的它們也有各自的缺陷。
紫外線以光波輻射作用殺菌，光波為直線傳播，其照射強度與距離平方成反比，只有照射到的位置且達到照射標準才有殺菌效果。并且所有紫外燈的殺菌能力隨使用時間的增加而減弱。紫外線滅菌的主要問題在于：它穿透能力小，在紫外線照射不到的地方，消毒效果不好；其殺菌能力隨著使用時間的增加而減小，而且燈管壽命短，更換過于頻繁，運行費用高。
化學試劑滅菌，藥味大，不能自然排出，需要空調長時間置換新風，從而增加了能耗。同時也存在二次污染的問題,剩余的藥物直接排入大氣，造成對周圍環境的污染.如甲醛熏蒸，操作麻煩，熏蒸時間長，有二次污染物，對人體有一定的危害。做一次甲熏蒸需8個小時，殘留物附著潔凈的墻壁上和設備的表面上，需要擦除。在消毒后的幾天內，其懸浮粒子數會增加。而且要求風管為不銹鋼管,這也增加了一次性投資費用。
加熱滅菌包括干熱和濕熱，其缺點是溫度高，能耗大，有的物品如原材料，儀器儀表，塑料制品等就不宜加熱。
以上三種滅菌方法的弊端是客觀存在，但在沒有更好的方法替代之前，人們還只好用它。如果能夠做到充分發揮臭氧的優點，彌補上述方法的缺點，就為臭氧滅菌進入藥品生產開辟了通道。
臭氧消毒滅菌有它許多獨特的優點：
較高的擴散性：臭氧為氣體，擴散性好，無死角，濃度分布均勻。
殺菌能力強：臭氧殺菌能力與過氧乙酸相當，高于其它消毒劑。
廣譜性：適合多種致病微生物，對大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌及甲乙型肝炎病毒、真菌等多種微生物均有很好的殺滅作用。
原料易得：臭氧制備是利用我們周圍的大氣制取，不需儲藏設施，節省原料儲儲所需的占地面積。
環保性：臭氧能快速分解成氧氣和單原子氧，單原子氧又可自身結合成氧分子，故沒有二次污染的問題。被公認為是綠色消毒劑。
附：在我國的GMP驗證中，對臭氧有一段全面的介紹：
“科學研究表明，臭氧具有強烈的殺菌作用”。
“臭氧（O3）的消毒原理是：臭氧在常溫、常壓下分子結構不穩定，很快自行分解成氧氣（O2）和單個氧原子（O）；后者具有很強的活性，對細菌有極強的氧化作用，臭氧氧化分解了細菌內部氧化葡萄糖所必須的酶，從而破壞其細胞膜，將它殺死，多余的氧原子則會自行重新結合成為普通氧原子（O2），不存在任何有毒殘留物，故稱無污染消毒劑，它不但對各種細菌（包括肝炎病毒，大腸桿菌，綠濃桿菌及雜菌等）有極強的殺滅能力，而且對殺死霉素也很有效。”
另外在我國衛生部1991年頒布的“消毒技術規范”中。對臭氧的殺菌作用，使用范圍及使用方法都有明確的規定。其中對臭氧的殺菌作用作了明確的肯定：“4.12.2殺菌作用：臭氧是一種廣譜殺菌劑，可殺滅細菌霉體和芽胞，病毒、真菌等，可破壞肉毒桿菌毒素。臭氧在水中的殺菌速度比氯快。”
以上這些都是我們國家的法規，充分說明了臭氧滅菌的原理和特點，它既是制藥廠選用臭氧滅菌工藝的依據，也是臭氧發生器制造工廠制造臭氧發生器的強大推動力。
2、藥品生產中應用范圍
盡管在我國的GMP驗證中早已推薦了臭氧滅菌方法，但臭氧在藥品生產中的應用是在近二年才開始熱起來。用得比較成功的有以下幾個方面：
（一）容器的消毒滅菌
在藥品生產中，壇壇罐罐用得很多，分別用管道閥門，儀表連接起來，組成一個生產單元。對它的消毒，傳統方法中比較好的是用酒精浸泡。反應罐，貯存罐小的一噸半噸，大的十噸幾十噸，都要灌滿酒精，酒精用量之多可想而知。消毒完畢后，再將酒精放掉，但在轉彎抹角處，儀表閥門的接頭處，還會有酒精的殘留，去除這些殘留酒精，要用氮氣吹，直到吹干為止。酒精用量多，消毒時間長，操作過程復雜。用高壓蒸汽也存在同樣的問題，都很費力。
現在用臭氧消毒技術來代替，相對來說要省事得多。具體方法是：將高濃度的臭氧直接打入管道容器，保持臭氧尾氣有一定的濃度，就可以達到消毒滅菌的要求。因為是對管道容器進行內表層的消毒，所以臭氧濃度用的高一點，我們的設計濃度大于50ppm。
用臭氧對管道容器做消毒滅菌的優點非常明顯，臭氧發生器可以流動使用，對不同的罐進行消毒，每個生產單元在每次換料前，都可以及時得到消毒，使用效率很高，很方便，不要用那么多的酒精，不要用氮氣，也不要用高壓蒸汽。所以在制藥廠就能夠得到推廣。
（二）中央空調凈化系統對潔凈區的消毒滅菌
在制藥廠，一般來說，潔凈區面積較大，多用中央空調凈化系統完成對各潔凈區的凈化消毒。傳統的消毒方法是用甲醛熏蒸，如上所述，甲醛熏蒸的弊病不少，用臭氧消毒來代替是一個好方法。其方法是將臭氧發生器直接放在空調凈化系統的風道中，稱為內置臭氧發生器。臭氧隨著風道的氣流，送入各潔凈區，對潔凈區進行消毒滅菌，剩余臭氧吸入回風口，由中央空調帶走。也可以將臭氧發生器放在中央空調風口的外面，將臭氧打入中央空調的風道中，然后被送入各潔凈室，稱為外置式臭氧發生器。外置式臭氧發生器安裝檢修方便，但制造成本要高一點。兩種方法消毒效果都是一樣的。按照衛生部消毒規范的要求，對空氣消毒的臭氧濃度是5ppm，但事實上，潔凈區的消毒不僅是對空氣的消毒，實際上還包括了對物體表面的消毒，所以，我們設計的濃度為10ppm。每天上班前開機二小時，下班時關機，就可以保證一天內潔凈區的浮游菌和沉降菌達到GMP的要求。
據檢測報告，應用臭氧發生器，各潔凈區在40分鐘內，臭氧濃度均達到10ppm以上，菌檢全部合格。而且每天都合格，完全替代了令人頭痛的甲醛熏蒸大消毒。同時，使非生產作業減少，能耗減少，取得了滿意的效果。
（三）空間的消毒滅菌
對于中央空調凈化系統以外的潔凈室，或需要滅菌的其他房間則需單獨進行滅菌處理。方法是選用臭氧發生器，直接安裝在該房間內。根據需要設定消毒時間，消毒結束便自動關機，所以使用非常方便。
對于有潔凈度要求的房間，機內裝有過濾器，使臭氧發生器具有自潔功能。臭氧濃度按10-20ppm設計。按房間空間體積的大小選型使用。只要滿足臭氧濃度的要求，就可以達到消毒滅菌的目的。比用化學試劑對房間的熏蒸要省事得多。
（四）物品的表面消毒滅菌
在藥品生產過程中，常常要對原材料，工器具，包裝物等進行表面消毒，常常使用消毒柜，傳遞窗等。傳統的方法是用紫外線消毒。問題主要是在消毒不徹底，所以，若使用在諸如傳遞窗等要求不高的場合是可以的。但遠不如臭氧的效果好。能用臭氧發生器做成的消毒柜在制藥廠是深受歡迎的。只要不怕臭氧腐蝕的東西都可以放在柜內進行消毒。臭氧濃度可以設計的高一點。可以取得100ppm以上。
（五）水的消毒滅菌
在制藥廠用水的地方較多，有醫藥用水，消毒用水，清洗用水及飲用水等區別。根據不同的水質要求，采用不同的工藝流程，消毒工藝則用一般的臭氧水處理方法即可達到滿意的效果。這里就不再詳細介紹了。
二、臭氧滅菌在HVAC系統應用方案
在醫藥生產工藝中，對于無菌生產、潔凈生產潔凈區域環境的微生物進行有效的控制，需要選擇適宜的消毒滅菌劑，殺滅潔凈環境內空氣中和浮在機械設備、模具、容器、建筑物表面上的雜菌，以保持“無菌藥品”生產所必須的相應潔凈度環境（無菌室）。
1、應用機理與優越性
利用HVAC系統的循環風作為臭氧的載體，即將臭氧發生器生產的臭氧化氣體由HVAC系統中凈化風機產生的壓力風源，擴散至所控制的整個潔凈區域，并且使空氣中臭氧濃度均勻，在潔凈區域的生產環境中不增加任何消毒設備，即可達到滅菌的目的，同時對HVAC系統起到殺滅雜菌和霉菌的效果，實踐發現，該消毒滅菌方式還能對高效過濾器起到溶菌疏導作用，延長其使用壽命。
2、臭氧發生器選型
如何選用臭氧發生器，就必須知道臭氧發生器的評價指標。一般評價一個臭氧發生器最基本的指標是：臭氧產量，臭氧濃度，可靠性、使用壽命，電耗等。用于藥廠的臭氧發生器功率比較小，電耗是一個次要條件。
臭氧濃度單位：國際通行用體積百分比濃度標稱臭氧濃度。1%空氣源臭氧濃度為12.9mg/L。1%氧氣源臭氧濃度為14.3mg/L。
衛生消毒界習慣用ppm做單位，即體積百萬分之一。對于空氣中的臭氧，1ppm=2.14mg/m3。
用HVAC系統集中投加時，臭氧發生器選用按以下方法計算：首先計算實際臭氧消毒體積，實行體積由三部分組成V=V1+V2+V3，V1潔凈區空間體積，V2空氣凈化系統體積，V3補充新風量造成臭氧損失的有效體積，實際計算過程中V3等于循環系統總風量的1.1%。根據《消毒技術規范》及實際應用經驗，三十萬級取C=2.55ppm=5mg/m3；十萬級取C=5ppm=10mg/m3；萬取C=15ppm=30mg/m3；百級取C=20ppm=40mg/m3。
W=C*V/S 其中
W：實際選用臭氧發生器的產量，單位為g/h
C：車間消毒需保持的臭氧濃度
V：實際臭氧消毒體積
S：臭氧衰退系數0.4208
如工廠為空氣滅菌，潔凈室所需臭氧濃度定為C=5ppm，但事實上，潔凈區的消毒不僅是對空氣的消毒，實際上還包括物體表面的消毒，所以，我們的設計濃度C為10ppm。
工程技術參數
消毒面積S=36*48=1728 m2 標高H=2.6 m 送風量為100000m3/h
根據工廠提供的工程參數
V1=S*H=1728*2.6=4492.8m3
V2忽略不計
V3=100000*1.1%=1100m3
實際臭氧消毒體積 V=V1+V2+V3=4492.8+1100=5593m3
所需臭氧投加量 W=C*V/S=10*2*5593/0.4208=266g/h
考慮管道及其它因素影響，選擇臭氧發生器的產量為280g/h
3、臭氧發生器安裝位置有以下幾種方法：
（1）分體或移動式放在單獨房間內
（2）組裝在空調機組中
（3）在總送風管道內
（4）在總回風管道內
（5）單獨設置，只將排氣口插入送（回）風管道內
現在都采用第五種方式，它由一套臭氧發生器產生臭氧可同時供多個車間使用。流程如下：
空壓機-富氧機-臭氧發生器-空調總送風管-各凈化區。
臭氧發生器把產生的臭氧用尼龍管直接引到送風主管道中，利用HVAC系統中凈化風機產生的壓力風源，擴散至所控制的整個潔凈區域，此安裝方法對新建、改建廠房均適用。
對沒有HVAC系統的房間，可以把臭氧直接通到房間內，利用內循環，把臭氧擴散至整個房間，同樣可以達到消毒滅菌目的。
4、臭氧滅菌經濟效益分析
（一）臭氧消毒代替化學試劑薰蒸滅菌，實現了潔凈室空調系統節能。
GMP實施指南要求潔凈度100級，10000級區域的空調宜連續運行，非連續運行的潔凈室，可根據工藝生產要求，在非生產班次時，空調系統宜作值班運行，使室內保持正壓。為保證潔凈度，一般空調是連續運轉的，只有這樣才能避免潔凈室受到懸浮粒子和微生物的污染。用臭氧對潔凈室進行消毒滅菌，就可以在無菌室不作業時，將空調機組全部停止運行，上班前2小時左右，開風機消毒滅菌換空氣即可，實現了潔凈室的節能。
如工廠空調系統送風量為100000m3/h，風機總功率按100kw，產品生產按12小時設計，采用臭氧消毒，每天至少減小風機運行時間10小時，以每月生產27天，這樣每年生產11個月計可節電：
100×10×27×11=297000 kw，如電價為0.6元/ kw，全年節約電費：297000×0.6=178200元
（二）節約消毒劑減輕勞動強度，同時解決了消毒劑易燃易爆問題。
（三）由于采用臭氧消毒，可以避免化學藥劑薰蒸產生的二次污染問題，而且對空氣過濾器有疏導作用，這樣就會延長過濾器尤其是高效過濾器的使用壽命，從而節約維護費用。
（四）取消每月二次的大消毒，可延長生產周期，提高產量。
臭氧消毒用于潔凈室消毒，不但能滿足生產要求，保持良好的工作環境，而且會產生可觀的經濟效益。
注：
食品廠在無HVAC系統的情況下，可設計頂部排管曝氣網方法，配合使用FSY-G系列臭氧發生器，使臭氧均勻分布在加工車間。對空氣中的浮游菌，臭氧滅菌濃度為
1—1.5ppm對物體表面的沉落菌落，濃度為2—3ppm，設計：應用臭氧滅菌60min時達到要求濃度后，繼續保持一段時間（1-1.5小時），臭氧發生器工作一個小時臭氧自然衰退率（S）一般為30—40%。
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