食品工厂饮用水杀菌方法大比拼 ,食品厂用水如何净化

1901人浏览 2024-10-06 提问网友:133****9372 IP归属地:鲁甸县

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  • 滕振师傅
    滕振师傅
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    食品制造工业是用水的大户。食品工厂中水广泛用于产品配方、清洗消毒、锅炉给水、消防、加热和冷却、就地清洗消毒(CIP)等,在生产工厂中发挥着重要作用。水的清洁程度,尤其是微生物控制是上述系统安全运行和保证其性能的重要因素。但小编在多年的管理和咨询过程中,经常发现食品工厂大消毒除菌方面存在一些问题,如:

    1) 对消毒杀菌方法不了解,长期使用一种杀菌方法,一些微生物可能对常规消毒剂产生耐药性或耐受性。这意味着即使使用了消毒剂,仍然有可能存在某些微生物存活或复发。这可能会导致微生物污染的问题,增加食品工厂的卫生风险。

    2) 消毒剂残留:使用化学消毒剂进行水消毒时,可能会导致消毒剂残留的问题。如果未正确控制消毒剂的浓度和接触时间,残留的消毒剂可能对食品造成污染,影响产品质量和安全性。

    3) 一些非生产用水,比如冷却水消毒不良造成微生物滋生,引起系统堵塞或结垢的问题。

    有许多处理方法可用于去除或杀灭水中的微生物。不同方法的选择将在很大程度上取决于具体的应用。下面列出了适用于饮用水的水处理方法。

    1、氯气

    多年来,氯化一直是控制饮用水和自来水中微生物的最常用方法。用于连续水氯化的系统非常简单、可靠,并且它的计量和监测可以做到高度自动化。

    氯具有广谱抗微生物活性。在pH值为5.5-8.0的情况下,接触至少30分钟后,游离氯的残留浓度应为0.5毫克/升,以达到有效消毒的目的。当处理非常高的微生物负荷,或者需要达到特定的质量标准时可能需要更高的末端浓度(高达2.0 mg/L)。它在使用中具有极高的成本效益,并且具有快速的杀伤作用。

    但加氯消毒也有它的缺点,包括:

    ● 在pH>7.5时,有效性逐渐降低。

    ● 与含氮化合物反应产生氯胺,氯胺是较差的生物杀灭剂,会产生令人不快的气味。

    ● 与其它有机材料反应,可能会产生有毒有害的产物,例如三氯甲烷、三溴甲烷等。

    ● 与天然存在的酚类化合物反应形成氯酚污染物质。

    ● 容易被水中的有机物消耗掉从而影响效果或需要增加用量。

    ● 腐蚀性很强,尤其是对于一般金属管道和设施。

    图1 真空加氯机示例

    2、二氧化氯

    第一次报道使用二氧化氯处理饮用水是在20世纪40年代的美国。ClO2常温下是一种黄绿色气体,具有刺激性,其溶解度是氯的5倍,极不稳定,气态和液态ClO2均易爆炸。故必须以水溶液的形式现场制取。

    在高使用量或高浓度的场合中,比如处理含菌量比较高的来水,必须安装二氧化氯发生器。对于相对低浓度的使用,例如食品工厂中的终端灭菌剂,可以购买稀溶液或现场使用药品制备:

    用亚氯酸钠和氯制取:

    Cl2 + H2O → HOCl + HCl

    HOCl + HCl +2NaClO2 → 2ClO2 + 2NaCl +H2O

    用酸与亚氯酸钠制取:

    5NaClO2 + 4HCl → 4ClO2 + 5NaCl + 2H2O

    与氯和溴相比,二氧化氯具有以下优点:

    在较低浓度下具有广谱抗微生物活性。

    在pH值为10时仍能保持其有效性。

    不与含氮化合物反应。

    不与有机物反应,不产生对环境不利的化合物。

    在有机物存在的情况下,它比氯和溴更有效。

    它被批准用于饮用水。

    它不太可能产生污染化合物。

    它也有一些缺点:

    ● 它比氯贵得多。

    ● 它必须在使用时制备。

    ● 在一些生产过程中,可能会产生大量的氯,这抵消了一些优点。

    ● 由于它是一种溶解在水中的气体,在涉及压力下喷雾或热水的高度搅拌的过程中,一些会损失到大气中。

    ● 二氧化氯的发生器的造价高,安装复杂,并且可能需要频繁维修。

    ● 腐蚀性-虽然比氯小。

    图2 二氧化氯消毒器示例

    3、臭氧

    臭氧是氧的三原子同素异形体,在氧化和消毒方面有许多潜在的应用。它必须通过无声放电的方式在现场产生。可以获得的浓度取决于来源(空气或氧气),一般在2-6%范围内。用于产生臭氧的空气需要干燥至-50°C的露点(HJ/T 264-2006),或进气湿度应该控制在相对湿度低于50%的范围内。这是因为高湿度的空气会影响臭氧发生器的性能和稳定性。当空气中的湿度过高时,水分分子会与臭氧反应,导致臭氧生成效率下降。

    对于饮用水的消毒,在0.4 mg/L的浓度时应保持5分钟,如果需要让水中的孢子失去活性,需要2 mg/L的浓度。(联合利华GLOBAL UQG 1902 safe water usage)除水消毒外,臭氧越来越多地应用于冷却塔系统,并在沙滤或活性炭过滤之前,用于去除某些溶解的有机化合物,如苯酚、浊度、铁、锰和颜色。

    臭氧的主要优点包括:

    它可以在需要时很容易地生成。

    对环境安全,不会形成致癌的有机残留物。

    它具有广谱活性,是一种优良的杀病毒剂。

    它很容易分解成氧气,所以不太可能造成任何污染的风险。

    臭氧的主要缺点包括:

    ● 无残留活性, 不能长时间维持无菌水平。

    ● 容易被水中的有机物大量消耗。

    ● 臭氧发生器耗能较高。

    ● 发生器的价格和维护成本可能很高。

    ● 比氯气更贵

    图3 臭氧发生器示例

    4、紫外线消毒

    紫外线消毒广泛用于水净化。过去,紫外线处理用于对相对少量的水进行消毒,但现在越来越多地被大型市政自来水公司用于杀菌消毒流程。

    美国卫生部门要求水的最小剂量为16 mW·sec/cm2,在这个剂量下,大肠杆菌可以减少5个对数。通常,UV系统以35mW·sec/cm2的剂量率运行,以保证提供水处理的安全效果。

    正确的维护对于确保可靠运行至关重要。紫外线处理永远不会产生无菌水,但它能够显著减少微生物的数量。通常建议使用筒式过滤器进行预过滤,以去除>2微米的微粒,从而提高系统的效率。对于初始污染水平较高的水源,紫外线处理可能不足以有效地获得可饮用的优质水。

    一些细菌,特别是微球菌、原生动物、藻类和霉菌表现出不同程度的耐受性,可能需要更高的灭活剂量。

    安装紫外线系统的决定应基于对水源的彻底调查,因为紫外线的有效性在很大程度上取决于水的成分(浊度、颜色、有机物质的浓度)。此外,市场上有不同类型的紫外线系统(低压和高压紫外线灯,多波系统),其效率和成本各不相同,这将影响决策。

    主要优势包括:

    没有使用化学物质。

    一个干净的处理过程。

    可与臭氧协同使用,用于去除水中的臭氧残留。

    它具有广谱的杀菌能力。

    主要缺点包括:

    ● 它只在清澈/无色的水中有效。

    ● 微粒可以保护阴影中的生物。

    ● 所需的接触时间可能会限制流速。

    ● 灯具需要定期维护和频繁更换。

    ● 无残留活性。

    ● 灯具需要安装在靠近使用点的位置。

    图4 紫外消毒器示例

    5、巴氏灭菌/消毒

    巴氏灭菌对于消灭有害微生物非常有效。巴氏灭菌水处理设备相对简单,运行成本较低,同时巴氏灭菌水处理使用温度处理,不需要添加化学物质,因此可以保留水的一些特性,如味道、气味和某些营养成分,所以巴氏灭菌水常用于食品加工过程中,如调制饮料、制作果汁、罐头食品和酿造啤酒等;在酿酒和酿造过程中,巴氏灭菌水被用于调配原料、清洗设备和瓶装产品,以防止微生物污染和发酵异常。另外,巴氏消毒也用于临时需要消毒的场所。该工艺利用了将产品加热至受控温度并持续特定时间的概念,以消灭相关微生物。它不会导致所有微生物的完全死亡,例如,大多数细菌孢子会存活。通过巴氏灭菌减少活性微生物数量的程度不仅取决于最初存在的数量,还取决于微生物的类型及其耐热性。因此,对于水处理,所需的时间/温度组合将取决于存留的微生物。单独用于水的热处理往往局限于产品水的特定应用。传统上,巴氏灭菌器和消毒器单元具有非常高的能量消耗,但是现代设备可以实现超过95%的热再生效率,并且非常可靠。与其他方法相比,投资成本仍然很高。

    图5 巴氏消毒设施示例

    6、膜过滤

    过滤可用于去除微生物。过滤器类型的选择取决于微生物的类型。过滤是一种常见的饮用水处理方法,可以去除悬浮物、颗粒、细菌和一些病毒。特别是微孔滤器和纳滤器可以有效地过滤微生物,达到灭菌的效果。RO膜不光可以过滤掉所有的微生物,还能去除其它的杂质,达到纯净水的程度。此外,一些过滤器也可以与化学消毒方法结合使用,如过滤后使用臭氧或氯消毒,以增加消毒效果。这方面内容小编会有专门的文章进行介绍,这里不做多说。

    图6 过滤除菌装置示例

    在实际应用中,常常结合多种灭菌方法进行饮用水的处理,以确保更好的灭菌效果和水质安全。选择适当的灭菌方法应根据具体的水质特点、水源质量、需求和环境条件等因素进行综合考虑。同时,要遵循相关的法规和卫生标准,确保灭菌过程的安全和有效性。

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