臭氧對蜂蜜生產(chǎn)設(shè)備殺菌效果的驗(yàn)證

我國是養(yǎng)蜂大國、蜂蜜生產(chǎn)大國，同時(shí)也是蜂蜜出口大國，受國際外部環(huán)境的影響，蜂蜜出口前景良好。國內(nèi)蜂產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)不斷加大生產(chǎn)設(shè)備的投入，引進(jìn)自動(dòng)化蜂產(chǎn)品生產(chǎn)線，擴(kuò)大蜂產(chǎn)品消費(fèi)市場。但隨著大型生產(chǎn)線的投入使用，蜂蜜生產(chǎn)管道、設(shè)備受到微生物污染等問題也屢見報(bào)端。蜂蜜微生物分兩部分。①蜂箱內(nèi)未成熟蜂蜜的污染，主要源于微小顆粒的蜂花粉及蜂箱內(nèi)殘?jiān)?、塵埃、潮濕的空氣和水源等。②蜂蜜收獲后貯藏運(yùn)輸和生產(chǎn)階段，其污染來源包括加工設(shè)備、操作人員、加工環(huán)境和不潔包裝容器等。

一般成熟蜂蜜不易污染，成熟蜂蜜是糖的過飽和溶液，具有較高的滲透壓，蜂蜜的pH值較低，酸性較大且含有抑菌物質(zhì)，大多數(shù)微生物難以在此環(huán)境中生存。但蜂蜜中的含水量未達(dá)到要求時(shí)，果糖、葡萄糖及多糖類溶解，蜂蜜為不飽和溶液時(shí)（波美度≤39°Bé），易受到微生物污染。蜂蜜中的微生物主要為嗜滲酵母和耐高糖酵母、真菌等。國家市場監(jiān)督管理總局就部分生產(chǎn)企業(yè)銷售的蜂產(chǎn)品微生物不符合質(zhì)量要求進(jìn)行了通告。因此，企業(yè)應(yīng)對蜂蜜在生產(chǎn)過程中受設(shè)備管道微生物污染問題予以高度重視。

生產(chǎn)設(shè)備可采用物理或化學(xué)方法殺滅微生物。臭氧在常溫、常態(tài)、常壓下無色，有腥臭氣味。臭氧在常溫常壓下分子結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，很快會(huì)自行分解為氧和單個(gè)氧原子，單個(gè)氧原子具有很強(qiáng)的活性，對細(xì)菌有極強(qiáng)的氧化作用，臭氧能氧化分解細(xì)菌內(nèi)部葡萄糖所需的酶，從而破壞其細(xì)胞膜，起到殺菌作用[1]。多余的氧原子會(huì)自行重新結(jié)合為氧分子，不存在有害殘留物，故被稱為無污染消毒劑。臭氧不但對各種細(xì)菌有極強(qiáng)的殺滅能力，而且對霉菌也有殺滅效果。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

平板計(jì)數(shù)瓊脂（PCA）、結(jié)晶紫中性紅膽鹽瓊脂、孟加拉紅（虎紅）瓊脂，廣州環(huán)凱微生物科技有限公司；氯硝胺18%甘油（DG18）瓊脂；7.5%氯化鈉肉湯、腦心浸出液肉湯（BHI），廣州環(huán)凱微生物科技有限公司；革蘭氏染色液，廣州環(huán)凱微生物科技有限公司；磷酸鹽緩沖液，廣州環(huán)凱微生物科技有限公司；無菌生理鹽水，自制。

1.2 儀器與設(shè)備

臭氧發(fā)生器，廣州百豐環(huán)?？萍加邢薰?，型號：BF-YE-920，臭氧量20 g·h-1，功率：2.0 kW，冷卻方式：風(fēng)冷；蜂蜜真空濃縮設(shè)備生產(chǎn)線；蜂蜜流體灌裝機(jī)；恒溫培養(yǎng)箱：（36±1）℃，（25±1）～（28±1）℃；冰箱：2～5 ℃；恒溫水浴箱：（46±1）℃；天平：感量為0.1 g；pH計(jì)；臭氧測試盒：碘化鉀試紙（B），廣東環(huán)凱生物技術(shù)有限公司；放大鏡；菌落計(jì)數(shù)器。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 蜂蜜生產(chǎn)設(shè)備消毒效果的驗(yàn)證

按蜂蜜加工流程使用的生產(chǎn)設(shè)備包括原料投料罐、雙聯(lián)過濾機(jī)、濃縮貯蜜缸、真空蒸發(fā)器、濃縮成品罐、貯蜜缸和灌裝機(jī)等，分別對其進(jìn)行工藝水清洗消毒、熱水清洗消毒、臭氧水清洗消毒，通過對樣品進(jìn)行菌落總數(shù)、大腸菌群、嗜滲酵母、霉菌和金黃色葡萄球菌檢測，驗(yàn)證幾種清洗消毒方法的消毒效果[2]。

1.3.2 檢測方法

菌落總數(shù)按GB 4789.2—2016進(jìn)行檢驗(yàn)；大腸菌群按GB 4789.3—2016進(jìn)行檢驗(yàn)；霉菌計(jì)數(shù)按GB 4789.15—2016進(jìn)行檢驗(yàn)；嗜滲酵母計(jì)數(shù)按GB 14963—2011進(jìn)行檢驗(yàn)；金黃色葡萄球菌按GB 4789.10—2016進(jìn)行檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 蜂蜜生產(chǎn)設(shè)備常規(guī)清洗消毒效果

蜂蜜收割是指每只蜂箱搖出蜂蜜后采用小包裝桶盛裝，因采收天氣的變化，同一蜜種不同批次蜂蜜原料的水分含量、色澤、滋氣味存在差異。加工廠收購后需攪拌混合均勻，保持同一批次物料的色澤、花香及濃度一致。因此定制加工生產(chǎn)設(shè)備的后段貯蜜容器較前段投料缸體積稍大，與其他食品類設(shè)備選型配套存在明顯差異，特別是體量大的飲料生產(chǎn)線是一次性配料（大罐）逐步灌裝，易進(jìn)行CIP清洗。蜂產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)量低，大多數(shù)生產(chǎn)線無CIP系統(tǒng)，普遍采用工藝水對蜂蜜濃縮設(shè)備、蜂蜜灌裝機(jī)進(jìn)行清洗后，再進(jìn)行熱水消毒。其清洗流程為工藝水注入原料投料罐→雙聯(lián)過濾機(jī)→貯蜜缸→真空蒸發(fā)罐→濃縮成品罐→貯蜜缸→灌裝機(jī)（清洗30 min）。

本試驗(yàn)按生產(chǎn)企業(yè)的常規(guī)流程進(jìn)行清洗[3]。取樣方法為常規(guī)清洗后當(dāng)工藝水臨近排放完畢時(shí)，關(guān)閉各開口閥門，24 h后（室溫28 ℃）用無菌瓶進(jìn)行取樣，蜂蜜灌裝機(jī)貯蜜缸內(nèi)側(cè)面及底板采用涂抹法進(jìn)行取樣，檢測結(jié)果見表1。蜂蜜生產(chǎn)設(shè)備常溫清洗后，因蜂蜜黏度大，常溫工藝水難以徹底清除設(shè)備及管道的殘留物。24 h后，蜂蜜中殘留物與水混合后微生物迅速生長，污染生產(chǎn)設(shè)備。

表1 蜂蜜生產(chǎn)線常規(guī)清洗24 h后微生物指標(biāo)表

2.2 蜂蜜濃縮生產(chǎn)設(shè)備熱水清洗消毒效果

將原料投料缸注滿工藝水并加熱至（92±1）℃，開啟輸送泵通過雙聯(lián)過濾機(jī)（含濾袋），泵入蜂蜜濃縮生產(chǎn)線的高位貯蜜罐中（滿罐），啟動(dòng)高位貯蜜罐攪拌5 min后，打開高位貯蜜罐底閥，開啟真空泵使真空蒸發(fā)罐處負(fù)壓狀態(tài)，形成水力噴射，使熱水自動(dòng)流入濃縮蒸發(fā)罐中，當(dāng)液面處于高位時(shí)關(guān)停真空泵。同時(shí)確保熱水清洗各部位30 min[3]。當(dāng)熱水排放完畢時(shí)，24 h后用無菌瓶進(jìn)行取樣，檢測結(jié)果見表2。從投料罐加熱工藝水，經(jīng)過濾機(jī)、貯蜜缸、濃縮蒸發(fā)器到成品罐，熱量散發(fā)快，到濃縮成品罐工藝水降至55 ℃左右。蜂蜜生產(chǎn)設(shè)備與管道隨著熱水溫度的降低，滅菌效果不徹底，仍有部分微生物未能滅活。

表2 蜂蜜生產(chǎn)線熱水清洗消毒24 h后微生物指標(biāo)表

2.3 熱水對蜂蜜灌裝設(shè)備的消毒效果

將蜂蜜滅菌缸注滿工藝水并加熱至（92±1）℃，開啟輸送泵通過雙聯(lián)過濾機(jī)（含濾袋），泵入蜂蜜灌裝機(jī)上方貯蜜缸（泵入量為滿罐），開啟蜂蜜灌裝機(jī)，同時(shí)確保熱水清洗各部位30 min。且每隔5 min，從底部排放一次清洗用水。當(dāng)熱水臨近各排放口完畢時(shí)，關(guān)閉開關(guān)。取樣方法為灌裝機(jī)貯蜜缸側(cè)壁及底板按涂沫法進(jìn)行取樣，灌裝機(jī)貯蜜缸底部排水口清洗完畢時(shí)，關(guān)閉開關(guān)，24 h后用無菌瓶進(jìn)行取樣[3]。連續(xù)檢測3個(gè)周期，檢測結(jié)果計(jì)算平均值，結(jié)果見表3。

表3 熱水對蜂蜜灌裝設(shè)備消毒24 h后微生物指標(biāo)表

因蜂蜜灌裝機(jī)一般布局在潔凈車間，熱水清洗罐布局在非潔凈作業(yè)區(qū)，設(shè)備連接管道過長，熱量消耗大。92 ℃工藝水從熱水缸輸送到灌裝機(jī)上方貯蜜缸時(shí)，水溫已降至71 ℃左右。由表3可知，通過熱水清洗，貯料缸四周、貯料缸底板、灌裝機(jī)排水口消毒效果不理想，特別是灌裝頭殘存的嗜滲酵母數(shù)量較大，不符合企業(yè)內(nèi)控指標(biāo)要求。其主要原因是蜂蜜屬酸性食品（其pH值在4.2左右），酸性食品中腐敗菌主要為嗜滲酵母、霉菌、耐高溫細(xì)菌等[3]。同時(shí)灌裝機(jī)活塞缸及管道死角殘留少量蜂蜜，采用常規(guī)熱水清洗設(shè)備，仍殘留微量的蜂蜜，稀釋后的蜂蜜殘留物細(xì)菌迅速大量繁殖。使用57～71 ℃熱水清洗，殺菌效果并不理想。如繼續(xù)生產(chǎn)會(huì)造成蜂蜜的二次污染。

2.4 臭氧水對蜂蜜生產(chǎn)設(shè)備清洗消毒試驗(yàn)

2.4.1 臭氧制取

制水間開啟制水系統(tǒng)使純凈水至成品罐中液位，接通臭氧發(fā)生器電源，打開壓縮空氣進(jìn)氣閥，調(diào)節(jié)氧氣流量閥為1.5～2.0 L·min-1，打開臭氧發(fā)生器，調(diào)節(jié)電流為0.8～1.0 A，啟動(dòng)純化水輸送泵連續(xù)循環(huán)。

2.4.2 蜂蜜濃縮設(shè)備臭氧消毒效果

將臭氧機(jī)制備的臭氧水濃度調(diào)節(jié)到1.5 mg·L-1（過高的臭氧水濃度會(huì)引起生產(chǎn)操作人員身體不適），分別從蜂蜜原材料投料罐、濃縮前貯蜜缸閥門、濃縮成品罐頂部口注入臭氧水，打開雙聯(lián)過濾機(jī)后端所有閥門及真空蒸發(fā)器機(jī)組，把臭氧水輸送到設(shè)備的每一個(gè)物料接觸面[4]。且每隔5 min，從底部排放一次臭氧水。浸泡20 min臨近清洗完畢時(shí)關(guān)閉開關(guān)，24 h后用無菌瓶進(jìn)行取樣[3]。連續(xù)檢測3個(gè)周期，檢測結(jié)果計(jì)算平均值。

由表4可知，采用臭氧水（1.0 mg·L-1）浸泡方式對原料投料罐、雙聯(lián)過濾機(jī)、濃縮貯蜜缸進(jìn)行消毒以及采用噴淋方式對蒸發(fā)器、濃縮成品罐進(jìn)行20 min密閉消毒能有效殺滅細(xì)菌。

表4 臭氧水對蜂蜜濃縮設(shè)備消毒24 h后微生物指標(biāo)表

2.4.3 蜂蜜灌裝設(shè)備臭氧消毒效果

將臭氧機(jī)制備臭氧水濃度調(diào)節(jié)到1.5 mg·L-1，從蜂蜜灌裝機(jī)上方貯蜜缸輸送臭氧水，待貯蜜缸充滿臭氧水后，不間斷開啟底部排水閥門，從底部排放3次臭氧水，每次2 min。同時(shí)開啟灌裝機(jī)使臭氧水經(jīng)活塞氣缸，到灌裝機(jī)灌裝頭出口排出，消毒時(shí)間為20 min。結(jié)束后24 h開始取樣。灌裝機(jī)貯蜜缸箱體側(cè)壁及底板按涂沫法進(jìn)行取樣，灌裝機(jī)貯蜜缸底部排水口和灌裝頭出口采用無菌瓶進(jìn)行取樣[3,5-6]。

由表5可知，臭氧水（1.0 mg·L-1）采用浸泡方式對貯蜜缸消毒，經(jīng)20 min作用時(shí)間，能有效殺滅貯蜜缸內(nèi)的微生物。但灌裝機(jī)底部排水口和灌裝頭出口因臭氧被分解，出口臭氧濃度較低，且作用時(shí)間只有20 min，無法進(jìn)行有效消毒。特別是灌裝活塞缸及管道死角殘留少量蜂蜜的有機(jī)物，對微生物起保護(hù)作用，無法完全殺滅細(xì)菌。

表5 臭氧水對蜂蜜灌裝消毒24 h后微生物指標(biāo)表

2.4.4 增加臭氧沖洗消毒對灌裝機(jī)的消毒效果

在原臭氧水浸泡貯蜜缸清洗消毒后，進(jìn)行1次臭氧水直接沖洗[5]。操作方法為在原貯蜜缸浸泡消毒完成后，保持臭氧水濃度不變，從灌裝機(jī)上方貯蜜缸下料口直接輸送臭氧水進(jìn)入活塞氣缸，開啟灌裝機(jī)邊注入臭氧水邊進(jìn)入灌裝機(jī)生產(chǎn)模式，消毒時(shí)間為20 min和30 min。臨近結(jié)束關(guān)閉各排放口閥門，24 h后用無菌瓶進(jìn)行取樣[7]。

由表6可知，采用臭氧水直接對接灌裝機(jī)貯蜜缸下料口接入臭氧水，邊排放臭氧水邊開啟灌裝機(jī)，確保貯蜜缸入口的臭氧水濃度與灌裝頭出口濃度相差0.5 mg·L-1。通過20 min和30 min兩種消毒時(shí)間驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)其能有效對蜂蜜灌裝機(jī)進(jìn)行消毒。

表6 臭氧水對蜂蜜灌裝設(shè)備消毒處理表

3 結(jié)語

臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑，具有廣譜殺菌作用。臭氧能快速分解成氧氣和單原子氧，在半敞開的蜂蜜投料缸、貯蜜缸設(shè)備和半封閉的管道中極易揮發(fā)，臭氧濃度快速降低。蜂蜜因物料黏度大，附著力強(qiáng)，生產(chǎn)設(shè)備清洗消毒困難，臭氧作用時(shí)間需延長。特別是蜂蜜灌裝機(jī)殘留部分物料富含有機(jī)物質(zhì)、揮發(fā)油等，影響臭氧水消毒效果。因此，在保證臭氧水濃度的前提下，加大臭氧水沖洗和消毒時(shí)間，才能有效對蜂蜜加工設(shè)備進(jìn)行消毒。