在食品工業(yè)用水的滅菌方式中，傳統(tǒng)的方法是使用含氯殺菌劑和熱殺菌。此外，還采用了臭氧處理、紫外線照射、膜(UF/MF)處理等工藝。這些方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，對它們的性質(zhì)、適用范圍及注意事項(xiàng)等進(jìn)行研究后，再根據(jù)具體情況靈活使用。
一、臭氧滅菌法
1.臭氧消毒機(jī)理及消毒特性。
臭氧氣分解產(chǎn)生新的生態(tài)氧氣和氧氣。新生態(tài)氧氣可以作用于細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，如細(xì)菌和病毒，與脂質(zhì)(脂類化合物)的雙鍵反應(yīng)。在此過程中，細(xì)胞膜會被破壞，酵素也會被破壞，從而產(chǎn)生殺菌作用。
采用濃度為0.3~0.5mg/L的臭氧殺菌劑，對芽孢桿菌的孢子進(jìn)行殺菌處理。乳酸菌對臭氧的抵抗力較弱。報道顯示最初2.3~5.6×109/mL，經(jīng)過臭氧處理的30秒內(nèi)的細(xì)菌，大部分死亡。
臭氧的殺菌效果，因細(xì)胞壁或細(xì)胞膜的不同，因微生物種類的不同而有很大的差別。
用臭氧處理芽桿菌的孢子和酵母，耗時較長，但若增加臭氧濃度，可適當(dāng)縮短反應(yīng)時間。事實(shí)上，臭氧濃度和接觸反應(yīng)時間可根據(jù)菌種來確定，也可適當(dāng)選擇。
按飲用水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行臭氧滅菌，接觸反應(yīng)時間可達(dá)5~8分種，臭氧發(fā)生器出口臭氧濃度在0.4mg/L以上(注入率2~3mg/L)，大多數(shù)情況下都是以上述條件作為運(yùn)行管理指標(biāo)。在同一個系統(tǒng)中，臭氧注入速率應(yīng)該提高到5mg/L，而在這樣處理的水中，細(xì)菌通常無法存活。
2、水中臭氧滅菌方法，不僅僅是滅菌設(shè)備，而是滅菌系統(tǒng)。
為了建立這個系統(tǒng)，應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)。
(a)選擇能夠產(chǎn)生穩(wěn)定臭氧的臭氧源，使之充滿活力。近年來，臭氧生物活性研究的進(jìn)展和技術(shù)水平有了顯著提高。市場上有臭氧發(fā)生器，各種型號都有，如無聲放電式、同極板式、陶瓷表面放電式等。從15g/h的小型機(jī)到40kg/h的大型機(jī)，都可以用PSA氧合機(jī)來組裝成一個系列。
(b)臭氧原料的精制：除用于制造臭氧或冷庫的小型臭氧設(shè)備外，還必須對工業(yè)規(guī)模臭氧生物質(zhì)進(jìn)行空氣凈化處理，將其用作臭氧原料，從而實(shí)現(xiàn)除塵和除濕。一般而言，使用靜電放電的臭氧產(chǎn)生的臭氧濃度，以空氣為原料時為1~3%，以氧氣為原料時為2~6%，如果該凈化處理工藝不完善，那么，不僅臭氧的生產(chǎn)效率低，而且原料中的不純物未經(jīng)凈化部分進(jìn)入臭氧處理水系統(tǒng)，成為氮氧化物。
在食品生產(chǎn)用水中采用臭氧殺菌法，臭氧原料應(yīng)采用純氧或PSA制氧機(jī)。
(c)水與臭氧的接觸反應(yīng)時間：臭氧的噴入量和接觸反應(yīng)時間，由作為殺菌對象的微生物種類和目標(biāo)殺菌率來確定。這些因素包括建設(shè)成本。
(d)臭氧濃度管理：為使臭氧滅菌工作可靠進(jìn)行，必須監(jiān)測臭氧噴射濃度和臭氧溶解度，并將其控制在適當(dāng)范圍內(nèi)。除了高精度的連續(xù)式臭氧濃度測定器之外，目前還開發(fā)了廉價的手持式臭氧濃度測定器，因此需要對臭氧濃度進(jìn)行定期檢測，并對其進(jìn)行補(bǔ)救。在消毒過程中，水中的臭氧將不可避免地被排出系統(tǒng)外，因此必須對其進(jìn)行除害處理，使臭氧排放量低于允許的濃度。
二、紫外線照射消毒方法。
UV殺菌機(jī)理及殺菌工藝特點(diǎn)。
在200~290mm波長的紫外線照可以射下，穿過細(xì)菌或病毒的細(xì)胞膜，對控制基因現(xiàn)象和生物功能核酸(DNA)造成破壞，使之失去繁殖能力，從而實(shí)現(xiàn)殺菌。
核酸(DNA)在250~260mm波長的紫外線照射下特別容易吸收。所以這個波長的紫外線有很強(qiáng)的殺菌作用。以待殺滅微生物所需的紫外線照射量為依據(jù)進(jìn)行殺菌處理，不使水質(zhì)發(fā)生任何變化，在極短的時間內(nèi)進(jìn)行瞬間殺菌，效果良好。此外，處理過程在直管式循環(huán)機(jī)上完成。
至于紫外線消毒，消毒容量的大小與處理水中的紫外線輻射量之比為mw·s/cm^2(紫外線消毒強(qiáng)度[mw/cm^2×?xí)r間])。紫外輻射量的大小與殺菌率的大小有關(guān)。
各種微生物對紫外線的敏感程度，因種類而異。根據(jù)芽孢桿菌屬(含B.subtlis)的工廠試驗(yàn)結(jié)果表明，在D10=12.5mw·s/cm^2的照射下，可以達(dá)到99.5%的殺菌效果。所以，實(shí)際裝置的設(shè)計(jì)照明功率等于D10×4，即50mw·s/cm^2。
紫外線殺菌的使用場合和注意事項(xiàng)
1紫外線消毒設(shè)備的選擇：選擇紫外線消毒設(shè)備時，應(yīng)以臭氧產(chǎn)生量為標(biāo)準(zhǔn)，選擇紫外線消毒設(shè)備時，應(yīng)以處理水量為標(biāo)準(zhǔn)。消毒燈具的照明強(qiáng)度，隨著使用時間的延長而衰減，因此，選擇所需的紫外線輻射量，應(yīng)以燈具的使用壽命為標(biāo)準(zhǔn)。
2.待處理水的特性：采用紫外線殺菌法，根據(jù)菌種對所處理水中所需紫外線的照射量，可初步發(fā)揮其作用。所以用紫外光處理水中的透射率是個難題。特別是含有混合物的水或糖液，在選擇需要的紫外線輻射量時，要考慮到被處理水(溶液)的紫外線衰減因子。
3.溫度特性：一般使用低壓汞燈，40~50℃環(huán)境溫度下，紫外線燈的照射率最高，水溫較低時，殺菌效果較差，應(yīng)加以考慮。
