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水的紫外線和臭氧滅菌技術(shù)
食品工業(yè)用水的滅菌，歷來使用以含氯為主的殺菌劑和熱殺菌方法，除此以外，臭氧處理法、紫外線照射法、膜（UF/MF）處理法等新的處理方法。這些方法各有優(yōu)缺點，必須仔細研究各種方法的性質(zhì)、適用范圍和注意事項之后，再根據(jù)具體條件靈活運用。
一、食品工業(yè)用水處理過程中的臭氧
所使用的水水質(zhì)必須符合飲用水標準。有的必須在水質(zhì)極限濃度標準備范轉(zhuǎn)之內(nèi)，甚至，根據(jù)用途的要求需達到無菌純水，由于食品工業(yè)最終成品的種類和工廠的規(guī)模不同，情況也是各種各樣的。如果不考慮整個操作過程的經(jīng)濟性和維護和管理問題，那么，在最終階段采用0.22um或0.45um的薄膜過濾器（MF），有可能達到切實滅菌。
臭氧是強氧化劑。臭氧處理法是利用臭氧分解時，生成的新生態(tài)氧的氧化作用和分解能力。表1說明在水處理過程中，臭氧的功能和利用目地。
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機能 |
目地 |
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無機物的氧化 |
A 金屬離子的去除：除鐵、除錳、有機金屬化合物的分解；有害物質(zhì)的去除：氰、NOx、SOx；亞硝酸等的氧化分解。 |
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有機物的改變 |
A 脫色；B 減少臭味；C 支除有機物的預(yù)處理；提高活性炭的吸咐性；D生物去除：殺菌，病例毒的非活化；E 淤泥的去除，F(xiàn) 有機物合成，維生素的制造；一般藥品的制造 |
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有機物的完全氧化 |
E 有機物的去除。 |
臭氧處理法，除了滅菌作用以外，還有脫色、去臭，使難分解的物質(zhì)變成容易分解的物質(zhì)，絮凝作用的改善和提高凈化能力等。因此，在工廠用水和處理方面，臭氧的應(yīng)用范圍很廣，既可以用于處理原水系，生產(chǎn)用水，也可以處理排水，，但是，作為生產(chǎn)用水使用的來菌手段，，臭氧處理法的復(fù)合作用，在有的場合也并不受歡迎。
水的紫外線照射滅菌法不是在水中新加入任何不純物，也不是使被處理的水發(fā)生任何化學變化，而是在極短的時間內(nèi)存其設(shè)備之內(nèi)完成滅菌過程。因此，紫外線殺菌方法大多適用于清潔的生產(chǎn)用水滅菌。
在儀器工廠用水的微生物控制方面，與制品的質(zhì)量惡化、腐敗有關(guān)的菌種有芽孢菌屬的一般細菌，野生酵母類、絲狀菌類等。
二、臭氧滅菌法
1、臭氧的滅菌機制和滅菌特性：臭氧分解生成氧和新生態(tài)氧。此種新生態(tài)氧作用于細菌和病毒等的細胞壁和細胞膜，反應(yīng)在脂質(zhì)（類脂化事合物）的雙鍵。在進行這一作用時，細胞膜被破壞，而且SH酵素被破壞，從而達到滅菌的效果。對于芽孢桿（Bacillus）菌細菌孢子，用濃度0.3-0.5mg/l的臭氧滅菌劑即可達到滅菌效果。乳酸菌對臭氧的抵抗力很弱。據(jù)報告，初始菌數(shù)2.3-5.6×109/ml,經(jīng)臭氧處理30秒種，細菌大多數(shù)死去。
臭氧的殺菌效果，因微生物種類的不同而有很大差異，這是由于的細胞壁或細胞膜的差異遷成的。
用臭氧處理芽桿菌屬的細菌孢子和酵母，需要較長時間，但是，若增加臭氧濃度可使反應(yīng)時間適當?shù)目s短。在實際使用過程中，可根據(jù)菌種確定臭氧的濃度和選定接觸反應(yīng)時間。
按飲用水標準進行的臭氧滅菌法，接觸反應(yīng)時間性為5-8分種，臭氧發(fā)生器出口處的臭氧濃度為0.4mg/l以上（注入率為2-3mg/l），大多數(shù)實例以上述條件為運行管理目標。如果在同樣的系統(tǒng)內(nèi)，將臭氧的注入率增加至5mg/l，根據(jù)實驗結(jié)果，經(jīng)過此種處理的水，一般來說，細菌是不能存活的。
2、水的臭氧滅菌方法，不僅是一個滅菌裝置，而應(yīng)視為一個滅菌系統(tǒng)。為了建立這樣一個系統(tǒng)，須注意事項。
A.選用具有穩(wěn)定的臭氧生產(chǎn)能力的臭氧發(fā)生機（建議采用LS系列臭氧發(fā)生器）。近年來，臭氧發(fā)生機的開發(fā)研制和技術(shù)水平顯著提高。市場上出售的臭氧發(fā)生器，各種類型都有，如無聲放電式玻璃管式，同極板式，陶瓷表面放電式等，三菱電機，住友精密，富士電機等一流的制造廠商的制品，其性能達到了國際先進水平。從15G/H的小型機到40KG/H的大型機，均可于供臭氧原料的PSA制氧機配套，形成系列化產(chǎn)品。最近加入制造商行列的大手機械制造公司，推出了便攜式臭氧機。
B.臭氧原料的精制：除了借助熒光燈制造臭氧或冷藏庫使用的小型臭氧機外，對于工業(yè)規(guī)模臭氧發(fā)生機，作為臭氧原料的空氣精制除理，除塵、除濕是非常重要的，一般來說：用無聲放電臭氧發(fā)生機產(chǎn)生臭氧的濃度，以空氣為原料時為1-3%，以氧為原料時，為2-6%，如果這個精制處理過程不充分，那么，有僅臭氧的生產(chǎn)效率低，而且原料中的不純物原封不動地、一部分以氮的氧化物形式進入臭氧處理水理系統(tǒng)。
用于食品制造的生產(chǎn)用水的臭氧殺菌方法，最好采用純氧或PSA氧濃縮器來供給臭氧原料。
C.水和臭氧的接觸反應(yīng)時間：臭氧注入量和接觸反應(yīng)時間，要根據(jù)作為殺菌對象的微生物的種類及目標滅菌率而定。可能是由于建造費用的關(guān)系，
D.臭氧濃度的管理：為了使臭氧滅菌過程可靠的進行，監(jiān)測臭氧注入濃度和臭氧溶解度是很重要的，要將他們控制在一個合適的范圍內(nèi)。現(xiàn)在，除了高精度的連續(xù)式臭氧濃度測定器，價格低廉的手提式測定器也已研制出來，所以定期進行臭氧濃度測試，并采取補救措施也是必要的。在水的滅菌過程中，不可避免地要將臭氧排到系統(tǒng)之外，所以必須進行除害處理，使排出的臭氧量在允許濃度之下。
三、紫外線照射殺菌法
1、紫外線殺菌機理和處理特性
波長200-290mm的紫外線，可透過細菌或病毒的細胞膜對控制著遺傳現(xiàn)象和生物機能核酸（DNA）造成損傷，使它失支繁殖能力，從而達到殺菌的目地。
核酸（DNA）對于波長250-260mm的紫外線，有特別容易吸收的傾向。這就是為什么這種波長的紫外線殺菌能力最強的緣故。按照要殺滅的微生物所需的紫外線照射量進行來菌處理，而又不使水質(zhì)發(fā)生任何變化，在極短時間內(nèi)進行一閃性滅菌，效果良好。而且，這種處理是在直管流通型的裝置內(nèi)完成的。
在紫外線殺菌方面，殺菌力的大小以相對于處理水時的紫外線照射量mw.s/cm2(紫外
線照射強度[mw/cm2×時間]）來表示。紫外線照射擊量的大小與殺菌率的大小有相關(guān)關(guān)系。
各種微生物對紫外線的敏感程度，因菌種的不同而有差異。根據(jù)以芽孢桿菌屬(Bacillus)為對象(含B.subtlis)進行的工廠試驗結(jié)果表明，在照射量D10=mw.s/cm2時，殺菌率達到99.5%。為此，實際裝置的設(shè)計照射量相當于D10×4，即50mw.s/cm2以上。
2、紫外線殺外國籍法的適用場合及注意事項
a.紫外線殺菌裝置的選定：在選擇臭氧發(fā)生機時，要以臭氧發(fā)生量為標準，而紫外線殺菌裝置則以和處理水量有關(guān)的紫外線照射量為選擇的標準。殺菌燈的照度，隨著使用時間的延長而衰減，因此所需紫外線照射量的選定，要以燈的壽命終點為標準。
b.需要處理水的性狀：使用紫外線殺菌法，根據(jù)所處理水中的菌種所埯要的紫外線照射量進行照射，可初步發(fā)揮效果。因而，所處理水的紫外線透過率是個問題。特別是含有混合物的水或糖液，必須先考慮由于所處理水（液）的紫外線衰減的因素，之后，再選定所需的紫外線照射量。
c.紫外線燈的溫度特性：以前，一般使用的有低壓水銀燈，在周圍溫度40-50的條件上，照射率達到峰值，若在水溫較低的情況下，則殺菌效率降低，這一點必須考慮到。
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