碳酸次氯酸水對食品與制造設備的殺菌效果

廣義別府

（日本Econos株式會社，日本，999001）

日本Econos株式會社是一家研究開發(fā)型企業(yè)，企業(yè)的基本方針是“采用的環(huán)境對策是對自然和人沒有不良影響（殘留性）的方法，經(jīng)濟性地為社會做貢獻。”該公司以微生物控制（殺菌）為中心的環(huán)境總工程見長，為食品、醫(yī)藥領域提供專業(yè)的殺菌、滅菌系統(tǒng)，已經(jīng)取得了許多驕人的實際業(yè)績。

為了向客戶提供穩(wěn)定的殺菌水準，日本Econos株式會社可以在衛(wèi)生的第一階段為用戶提供各種清潔系統(tǒng)和制品。目前，日本Econos株式會社在基本的4種殺菌方式方面已經(jīng)實現(xiàn)了裝置化。

(1) 光殺菌

利用獨自開發(fā)的氙燈，采用近紅外線（熱線）和相當于通常的定壓紫外線燈（UV）約20000倍發(fā)光強度的瞬間裝置 ? 脈沖束進行殺菌。

(2) 在大氣壓下，利用100℃以上的過熱水蒸氣進行短時間殺菌的方法。

(3) 利用瑞士COMET公司的高真空電子管發(fā)出的電子束進行殺菌滅菌的新裝置，主要用于包裝材料。自TPP協(xié)定簽署后，隨著食品進口的增加，在海外食品領域?qū)嵭械碾娮邮鴼⒕绞?，也必將在日本的各個領域得到推廣。

(4) 利用臭氧水 ? 臭氧氣體、雙氧水等藥劑，使細菌不活性化的方法。

(1)～(4)不論是哪種殺菌方式各有利弊。通過這些基礎技術，根據(jù)客戶要求提出適合的系統(tǒng)提案，以及針對客戶的課題能夠綜合性地做出反應，是日本Econos株式會社的長項。日本Econos株式會社能夠根據(jù)客戶要求的殺菌水準和投資額，通過考慮設置環(huán)境和條件，從前述的4種殺菌方式中選擇最佳的殺菌方式，而且還能組合各種殺菌方式，為客戶提供更高效的復合殺菌系統(tǒng)。

1 食品制造裝置的藥液殺菌方法

前述的4種殺菌方式是主要的殺菌方法，不需要大的設備投資、第一簡易的殺菌方式是用藥物殺菌，以食品添加物次氯酸鈉為主要殺菌劑的方法，是食品業(yè)界大量使用的殺菌方法。次氯酸鈉是用氫氧化鈉吸收氯氣得到的藥液，由于次氯酸鈉在堿性環(huán)境中穩(wěn)定，因而以pH8～9的制劑形式提供。因此，使用次氯酸鈉殺菌的食品、器具器械和輸送帶等必須有很好的堿耐受性。殺菌的有效成分——次氯酸鈉溶液中的次氯酸（HClO）作為殺菌劑、消毒劑、外用殺菌劑、漂白劑使用。

根據(jù)日本厚生勞動省的指導和《食品衛(wèi)生法》、《食品衛(wèi)生管理手冊》等的規(guī)定，針對不同的對象和工藝，把次氯酸鈉稀釋成100～200mg/L的濃度使用。

2 碳酸次氯酸水

圖1顯示：pH不同造成了殺菌有效成分次氯酸的比率差異。次氯酸是氯的一種含氧酸，組成式以HClO表示。H原子與氯原子結(jié)合在氧原子上，形成了HClO的構造。由于是不穩(wěn)定的化合物，水溶液中的HClO會慢慢分解。

圖1 不同pH導致次氯酸比率出現(xiàn)差異

圖2是水中的次氯酸根離子（ClO-）和HClO分子的殺菌圖。細菌在水中帶負電，與同樣帶負電的ClO-相斥，因而殺菌效果差。相反，HClO分子容易與細菌接觸，反應速度非?？?，而且HClO分子比ClO-的氧化力強。在圖1所示的次氯酸鈉溶液中，在pH9左右殺菌力弱的ClO-多，殺菌力強的HClO分子少，約90%的有效氯沒有發(fā)揮殺菌作用就隨廢水排掉了。pH下降，HClO分子的比例增加，pH4～6.5時的HClO分子約為90%，相當于pH9時HClO分子含量的約5倍。換言之，同樣的次氯酸鈉濃度，pH4～6.5時的殺菌力為pH9時的4～5倍。

圖2 次氯酸水殺菌圖解

在pH5以下的領域繼續(xù)降低pH值，會有有害的Cl2的產(chǎn)生。經(jīng)?？吹健安荒芑旌稀钡臉俗R，指的就是這種狀態(tài)。對于碳酸次氯酸水，由于碳酸氣的緩釋效果，即使pH下調(diào)至5.5以下，也很難有Cl2的生成。也就是說，在水中溶解了碳酸氣的碳酸水，能將次氯酸鈉調(diào)整成pH6左右的中性殺菌水，這就是所謂的碳酸次氯酸水。

3 殺菌水的種類及制造方法

圖3是殺菌水的生產(chǎn)方法及化學式。殺菌水的生產(chǎn)方法大致分為三種，不論是哪種方式，只要HClO分子的濃度相同，殺菌效果就相同。

(1) 次氯酸鈉與碳酸氣反應

(2) 次氯酸鈉與鹽酸等酸性液體反應

(3) 電解鹽酸和食鹽水溶液

從圖3的化學式來看：(2)和(3)的生產(chǎn)方式，殺菌水中存在Cl2成分和HCl成分。Cl2生成的化學式：HClO+HCl→H2O+ Cl2，鹽酸的投入進一步加速了Cl2的生成。毋庸置疑，各殺菌水制造商生產(chǎn)的裝置都配備了安全機構，不需要考慮Cl2發(fā)生的問題。最近，在日本食品工廠的現(xiàn)場增加了很多外國的工人，他們接受的教育和對作業(yè)書的理解并不充分，時有人為造成的失誤發(fā)生。在日本東京大地震期間，曾發(fā)生了兩次殺菌水制造罐翻倒的現(xiàn)象，這也是對殺菌水裝置的安全性擔心之處。

另一方面，(1) 碳酸次氯酸水的生產(chǎn)方式則不存在這種問題，日本Econos株式會社生產(chǎn)的殺菌水生產(chǎn)裝置及其周邊的機器很少發(fā)生生銹，就是很好的佐證。在配管的使用試驗中，SUS316在200ppm不會生銹，SUS304用于CIP，Cl2的濃度達到40ppm不會生銹。

4 碳酸次氯酸水的殺菌效果

日本Econos株式會社有專門供專業(yè)人員進行細菌培養(yǎng)的實驗室，因而能夠迅速開展殺菌試驗，并能應對客戶的新需求，為客戶迅捷提出殺菌提案。如果客戶有官方機關的試驗評價要求，日本Econos株式會社會與本縣的檢查中心一起，為客戶提供所需的數(shù)據(jù)。

圖3 殺菌水（碳酸次氯酸水、次氯酸水）的生成方法與化學式

表1是碳酸次氯酸水及其他殺菌劑的殺菌試驗結(jié)果。對于表中的試驗菌和霉菌，碳酸次氯酸水只需次氯酸鈉濃度的1/4，就能達到不低于次氯酸鈉殺菌力的水平。

表2是對芽孢菌的殺菌試驗結(jié)果。從表2看到：碳酸次氯酸水對飲料界指標菌之一的芽孢菌是有效的。在日本Econos株式會社的試驗中，同樣證實了碳酸次氯酸水對耐熱霉菌和耐熱芽孢菌的殺菌效果。該試驗的試驗時間為2min，更短的時間具有同樣的殺菌效果。對于大腸菌群和一般生菌，碳酸次氯酸水能在數(shù)秒內(nèi)減少細菌數(shù)。

表1 殺菌效果試驗（in vitro試驗）

表2 殺菌試驗數(shù)據(jù)

殺菌水的溫度在50～65℃的高溫場合，比在常溫的使用效果好，短時間就能確認碳酸次氯酸水的殺菌效果。在對雞蛋表面殺菌的場合，在隨后的控干水分、干燥過程提供的是65℃的水，這時就能生成高溫的殺菌水。在對蔬菜應用碳酸次氯酸水的場合，即使是5～15℃的低水溫環(huán)境，碳酸次氯酸水的殺菌效果也與常溫時相同。

由于碳酸次氯酸水對耐乙醇的細菌和病毒也有效，因而，碳酸次氯酸水也可用于器具和環(huán)境的殺菌。

5 碳酸次氯酸水的優(yōu)點

表3是各種殺菌水的特征。在表3的殺菌效果說明中，HClO分子的濃度相同。選擇哪種殺菌方式，要根據(jù)客戶的需求來定。一般地，少量生成殺菌水的電解方式，在需要多量高濃度殺菌水的場合，通常需要采用與其它殺菌水生成方式的混合措施。

近年來，隨著客戶對殺菌水特性了解的進一步加深，消費者表現(xiàn)出：追求包含維護在內(nèi)的運行費用和制造的記錄、作業(yè)者的安全性等適合的裝置的傾向。表4是運行費的比較結(jié)果。用碳酸次氯酸水替代次氯酸鈉的場合，作業(yè)者的作業(yè)時間縮短、更加合理化。該表中展示的是某客戶對作業(yè)進行時間單價換算的結(jié)果。

在蔬菜工廠，經(jīng)過約1年半的回收，換用碳酸次氯酸水，由于降低了藥劑濃度，因而，能夠消減后續(xù)工程的漂洗時間和漂洗水量。表5是制造1t殺菌水的必要費用。這只是一個計算的事例，由于使用濃度和藥劑購入成本因客戶而異，因而，真正的成本需要重新計算。

6 導入效果及導入事例

碳酸次氯酸水的優(yōu)點如下：

(1) 殺菌力約為次氯酸鈉的5倍，并且對芽孢菌、黑曲霉菌有效。

(2) 因為可以采用比次氯酸鈉低的濃度，因而可以更好地抑制氯臭，并且降低殺菌處理后漂洗水的量。

(3) 因為pH是中性，排水無需做中和處理，對作業(yè)者和蔬菜等素材溫和。

表3 各種殺菌水的特征

表4 運行費用比較（工時費）

表5 運行成本比較（原料）

(4) 能夠抑制次氯酸鈉的使用環(huán)境中對金屬的腐蝕。

(5) 不會因誤投入藥品而發(fā)生產(chǎn)生Cl2的事故。由于改用碳酸氣，作業(yè)者的負荷減少。

(6) 在對殺菌水的濃度、pH、流量、溫度等實施經(jīng)常監(jiān)測的同時，還有自動記錄數(shù)據(jù)的功能。

在HACCP規(guī)定的定時記錄，由于省去了作業(yè)者的測定 ? 記錄作業(yè)，就不會出現(xiàn)忘記殺菌水的制造數(shù)據(jù)記錄、出現(xiàn)數(shù)字記載錯誤、篡改數(shù)字的現(xiàn)象，即使出現(xiàn)意想不到的問題時，管理者也能放心追蹤整個殺菌水過程。

圖4是日本Econos株式會社導入碳酸次氯酸水的使用事例。碳酸次氯酸水具有速效性，因而在各種行業(yè)可以使用。對于雞蛋等的無機物和工業(yè)制品，只需要用低濃度的碳酸次氯酸水就能滿足殺菌要求，是使用性良好的領域。

圖4 碳酸次氯酸水殺菌事例

另一方面，對有機物多的蔬菜的殺菌，碳酸次氯酸水的殺菌效果的持續(xù)性弱。日本Econos株式會社進一步研究出來與碳酸次氯酸水組合的新藥劑“Econofresh”?，F(xiàn)在，日本Econos株式會社正在研究一項既能滿足蔬菜的新鮮度，又能在試驗開始第4天后的條件D+4下也能充分滿足殺菌的新方式，而且，該公司制造的瓶裝碳酸次氯酸水的替代裝已經(jīng)開始銷售。

在托兒所和喂養(yǎng)中心采取碳酸次氯酸水預防流行性感冒、除菌措施，從除菌和消臭效果層面來說，在養(yǎng)老院等地也可使用。使用少量殺菌水，甚至不引進殺菌裝置，可能會獲得顧客的好評。

在食品工廠，用碳酸次氯酸水取代次氯酸鈉的工作正在展開，從提供食品的安全、安心的課題出發(fā)，一定會有越來越多的碳酸次氯酸水導入食品工廠的殺菌 ? 洗凈中。同時，針對碳酸次氯酸水出現(xiàn)的新課題和制品開發(fā)，日本Econos株式會社正在積極的進行中。