包裝飲用水中銅綠假單胞菌控制

包裝飲用水中銅綠假單胞菌控制

銅綠假單胞菌能否在灌裝前被徹底殺滅——是保證成品在保質(zhì)期內(nèi)不出現(xiàn)增殖的重要保障，也是衡量消毒工藝消毒效果的重要標準。

銅綠假單胞菌又名綠膿桿菌，在自然界分布廣泛。飲用水行業(yè)必須嚴格控制銅綠假單胞菌的主要原因是其具有嚴重的危害性，國內(nèi)外皆有因銅綠假單胞菌污染飲用水而導致中毒的事件發(fā)生。研究證實，銅綠假單胞菌可產(chǎn)生多種外毒素、內(nèi)毒素等致病因子，是導致急性腸道疾病和皮膚炎癥的完全致病菌。

鑒于銅綠假單胞菌的致病性，我國最新飲用水標準GB19298-2014《包裝飲用水》中明確規(guī)定每250 mL水樣中銅綠假單胞菌不得檢出，GB8537-2008《飲用天然礦泉水》中也明確規(guī)定每250 mL水樣中銅綠假單胞菌不檢出。然而，在近期國家和省市組織的包裝飲用水監(jiān)督抽檢中，銅綠假單胞菌不合格率較高；一般剛出廠的產(chǎn)品中銅綠假單胞菌數(shù)較少，在抽樣檢測中也未檢出，但包裝水消費周期較長，即使是5加侖產(chǎn)品也有l(wèi)5～3l天的保存期，對有機營養(yǎng)要求較低的銅綠假單胞菌可生長繁殖達到104CFU/mL。銅綠假單胞菌能否在灌裝前被徹底殺滅，是保證成品在保質(zhì)期內(nèi)不出現(xiàn)增殖的重要保障，也是衡量消毒工藝消毒效果的重要標準。國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)水處理工藝流程如圖1所示。

圖1 國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)水處理工藝流程圖

通過調(diào)研國內(nèi)大多數(shù)主要包裝水企業(yè)，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)一線企業(yè)銅綠假單胞菌及微生物控制水平較好，個別一線企業(yè)及較多二線企業(yè)在微生物控制和溴酸鹽控制上仍然沒有找到很好的平衡點，這是銅綠及微生物超標的主要原因。在國家發(fā)布包裝水溴酸鹽（臭氧消毒副產(chǎn)物）控制標準后，所有企業(yè)均降低了臭氧的投加濃度和接觸時間。而根據(jù)WTO規(guī)定，臭氧處理CT值不小于1.6，CT值為臭氧濃度C和持續(xù)時間T的乘積，一般要求為0.4 mg/ L的臭氧溶解度值，保持4 min，即CT值為1.6。但國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)，特別是天然礦泉水生產(chǎn)企業(yè)，臭氧濃度控制0.2×10-6以下，沿海地區(qū)因為水體溴離子濃度較高為控制溴酸鹽生成臭氧添加濃度更低，這勢必要求我們生產(chǎn)企業(yè)采取除臭氧之外其他有效在線消毒控制手段。HACCP體系評價臭氧和二氧化氯作為消毒劑對礦泉水生產(chǎn)加工中的消毒效果（目標微生物包括銅綠假單胞菌）的結(jié)果表明，當利用臭氧消毒時，最佳消毒條件為：臭氧濃度為0.6 mg/L、持續(xù)通入臭氧時間為12 min，水樣微生物合格率方能達到99%，而此時的溴酸鹽已遠遠超標。然而根據(jù)一些工廠運行情況來看，紫外線是銅綠假單胞菌控制非常有效的手段。因為銅綠滅活的紫外線D10值僅為5.6 mJ/cm2，紫外線D10值反映的是特定微生物對紫外線的敏感度，即微生物被滅活90%時所需要的紫外線劑量，銅綠D10值低于大多數(shù)常見微生物。可見紫外線是銅綠控制非常有效方式，但是紫外線照射劑量一定要正確選擇。銅綠及微生物控制水平較好的一線企業(yè)，主要在水源保護、水處理車間環(huán)境控制、管路CIP（原位清洗）及SIP（原位滅菌）、高劑量紫外線消毒四個方面體現(xiàn)出來。

水源保護：在以地下水為水源的企業(yè)，水源保護和打井過程中的保護整體比較規(guī)范科學。由于地下水本身處在一個缺氧環(huán)境，不利于微生物生長，大多數(shù)原水中的微生物來源于取水過程本身的二次污染。在采用地表水作為水源的天然水生產(chǎn)企業(yè)，在取水源頭即采用紫外線作為源頭在線控制手段，降低后端沙濾、活性炭微生物附著生長的壓力。

水處理車間環(huán)境控制：基本能做到車間地面干燥無積水，水處理過程整體密閉。在南方某水廠調(diào)研時就發(fā)現(xiàn)，該客戶水處理車間積水較多，而且沙濾敞開式設(shè)計，原本各項微生物指標為零的地下水經(jīng)過沙濾、活性炭后微生不可計數(shù)，銅綠假單胞菌也達到每百毫升數(shù)百個，原本用來提升水質(zhì)口感的過程變成了一個二次污染重災(zāi)區(qū)。

圖2 不同紫外線技術(shù)的光譜輸出特征

管路CIP（原位清洗）及SIP（原位滅菌）：盡管絕大多數(shù)新建水處理線采用了密閉系統(tǒng)，理論上只要水源沒有二次污染，后端水處理過程，特別是已經(jīng)采用熱水或蒸汽原位滅菌的企業(yè)，可以很好杜絕微生物的生長繁殖；可實際上水處理系統(tǒng)是不可能絕對密閉的，很多水罐、沙罐和活性炭罐都是通過呼吸器與大氣連通避免氣阻，這個就是微生物侵入系統(tǒng)很好通道，因此間歇性熱水或蒸汽消毒時非常必要的，也能同時提升活性炭的吸附容量。

高劑量紫外線消毒作為主要消毒手段：大多數(shù)企業(yè)由于溴酸鹽控制壓力，及最大程度降低化學品使用的企業(yè)理念，允許的臭氧投加濃度非常低，均采用物理的紫外線殺菌手段，而且根據(jù)不同控制點的風險采用了不同的紫外線照射劑量。

上述一至三條比較直接易懂，第四條紫外線技術(shù)這一看似傳統(tǒng)古老的技術(shù)往往是大多數(shù)二線企業(yè)及少數(shù)一線企業(yè)的技術(shù)盲區(qū)。紫外線照射劑量如同臭氧消毒時的藥劑濃度，這是決定殺菌效果好壞的唯一參數(shù)。

現(xiàn)行的紫外線消毒技術(shù)主要分為低壓紫外線技術(shù)和中壓紫外線技術(shù)。低壓紫外線能輸出具有消毒效力的253.7 nm單波光譜，但只能破壞微生物DNA的堿基對，在滅活微生物后容易產(chǎn)生光復活及暗修復的問題。與低壓紫外線技術(shù)不同，中壓多譜段紫外線的輸出波長范圍為240 nm～280 nm，更具殺菌廣譜性，且輸出強度也遠高于低壓紫外線，見圖2。因此，中壓紫外線不僅能破壞微生物的DNA結(jié)構(gòu)，而且能破壞細胞內(nèi)的酶及蛋白質(zhì)，對微生物組織結(jié)構(gòu)造成全面的、不可逆的傷害，有效克服微生物的復活問題，殺菌更為徹底。除此之外，中壓多譜段紫外線的殺菌環(huán)境適應(yīng)性和監(jiān)測準確性上也優(yōu)于低壓紫外線。

此工藝充分考量了不同水處理環(huán)節(jié)的具體需求，并結(jié)合了兩種不同紫外線技術(shù)的優(yōu)勢特點。原水或炭后微生物因負荷較高，而選擇殺菌更為廣譜徹底的中壓紫外線。灌裝前微生負荷低且設(shè)備運行會出現(xiàn)不連續(xù)的情況，因而選擇適合頻繁起停的PQ汞齊系列。因為不同微生物耐受紫外線能力不同，中壓和低壓紫外線照射劑量的選擇是決定設(shè)備使用成敗的另一關(guān)鍵控制參數(shù)，具體建議向紫外線專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)咨詢。

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