食品企业紫外灯杀菌、臭氧杀菌、循环风紫外线空气消毒、等离子体杀菌等杀菌方式在食品工厂空气杀菌中应用

食品企业紫外灯杀菌、臭氧杀菌、循环风紫外线空气消毒、等离子体杀菌等杀菌方式在食品工厂空气杀菌中应用食品工厂空气杀菌方式的正确选择和正确使用,对食品生产环境的卫生、安全及工作人员健康至关重要。介绍几种食品工厂常用的空气杀菌方式,包括紫外灯杀菌、臭氧杀菌、循环风紫外线空气消毒、等离子体杀菌,重点介绍它们的杀菌原理、特性、注意事项及应用场景。研究结果表明:紫外灯杀菌对病毒和细菌效果显著,但穿透能力有限；臭氧杀菌广谱高效,但需注意其强氧化性；循环风紫外线空气消毒可实现人机共存,适合动态消毒；等离子体杀菌高效且臭氧泄漏量低,适合高洁净度需求场所。四种方式各有优缺点,食品工厂应根据实际生产环境、污染类型、人员安全和经济预算等因素综合选择杀菌方式。该研究为食品工厂空气杀菌方式的选择提供参考。一、食品工厂对车间环境的要求GB14881—2013《食品安全国家标准食品生产通用卫生规范》明确规定：生产、包装、贮存等设备及工器具、生产用管道、裸露食品接触表面等应定期清洁消毒；进入食品生产场所前应整理个人卫生，防止污染食品；进入作业区域应规范穿着洁净的工作服，并按要求洗手、消毒；根据产品特点确定关键控制环节进行微生物监控；必要时应建立食品加工过程的微生物监控程序，包括生产环境的微生物监控和过程产品的微生物监控。

二、食品工厂常用的空气杀菌技术食品企业通常可采用四种方式对生产车间的空气进行微生物控制：紫外灯杀菌、臭氧杀菌、循环风紫外线空气消毒、等离子体杀菌。在选择杀菌方式时，应综合考虑车间的生产环境、安全性、经济性等因素，并在遵循食品安全法规以及地方标准的前提下，确保生产环境的卫生及产品的质量。

2.1紫外灯杀菌2.1.1杀菌原理紫外线照射是一种电磁辐射，其杀菌机制是通过引起微生物DNA或RNA的光化学变化，以此破坏其繁殖和生存能力[2]。GB28235—2020《紫外线消毒器卫生要求》对以C波段紫外线为杀菌因子的紫外线消毒器进行规定。

2.1.2特性紫外线照射杀菌是最古老的杀菌方式，紫外线杀菌不会在杀菌对象中留下有害的化学残留物，同时对多种病毒、细菌、真菌有较高的杀灭能力，此外其在短时间内能够实现较高的杀菌效率。紫外线杀菌设备结构相对简单、易于获取，操作过程简便易学，维护成本较低。凭借高性价比和广谱杀菌效果，紫外线杀菌已成为食品加工厂最常用的杀菌方式之一。

2.1.3注意事项紫外线穿透能力差，仅适用于表面杀菌，对照射范围外的区域，其灭菌效果会大打折扣。如远距离器具、有遮挡的器具、操作台背面等区域，紫外线难以有效覆盖，因此不适合用于对有遮挡或包裹的物品进行灭菌。此外，紫外灯应定期清理，避免积灰而影响灭菌效果。紫外线灭菌效果与照射时间有关，照射时间越长，灭菌效果越好。由于紫外灯有使用寿命，因此在使用时，需要进行定时灭菌。微生物种类、微生物浓度、环境温度及相对湿度均可影响紫外线的灭菌效果。紫外线的作用效果：病毒＞细菌＞真菌[7-8]，低温环境＞高温环境[9]，低湿度＞高湿度[10]。微生物经紫外线照射后，可能通过光复活、切除修复、重组修复和诱导修复的方式复活[11]。紫外线会使人的皮肤晒黑，若作用在眼睛上，则会引起角膜炎或结膜炎[12]，通常情况下，紫外灯需要在房间内没有操作人员时才能开启，并且紫外灯的开关宜设置在车间外，以避免对人员造成危害。现有国内外的研究表明，222nm紫外线不仅保留传统紫外线杀菌的良好效果，且对人体具有极高的安全性[13-14]。然而，222nm紫外线是否可以大范围应用，在我国仍处于研究阶段。

2.1.4适用区域紫外线杀菌可适用于整个车间，如更衣室、原料处理区、热加工区、灌装区、化验室等。

2.2臭氧杀菌

2.2.1杀菌原理

臭氧（O3）是一种具有刺激性气味的气体，有强氧化性，杀菌能力强，其杀菌机制主要是通过与细胞壁脂类双键反应，穿透细胞壁，作用于细菌细胞膜上的脂蛋白和脂多糖，改变细胞膜通透性，从而使菌体发生破裂、溶解、死亡[15]。此外，其还可直接破坏细胞质内遗传物质（DNA或RNA），从而杀灭病毒。

2.2.2特性臭氧产生方法主要有3种。1）紫外线法是利用紫外线分解空气中的氧气（O2），并聚合生成臭氧（O3）的一种方法，在大气中，臭氧层的形成便是基于类似的光化学反应机制。科学家发现，波长185nm下紫外线产臭氧的效率最高，但是较其他方式获取臭氧的方式，存在效率低、能耗大的特点，因此不适用于工业使用。2）电解法是利用直流电电解含氧电解质产生臭氧，该方式通常是电解纯水，获得高浓度臭氧水，并对食材或器具表面进行消毒杀菌作用[16]。

3）电晕放电法是利用交变高压电场使含氧气体产生电晕放电，从而生成臭氧的制备方法。其原理是利用自由高能电子离解氧气，再碰撞聚合成臭氧。该方法是当前应用最广、能耗较低、市场占有率最高的臭氧获取方式。

臭氧消毒方式由于其广谱杀菌、无残留等优势，自上世纪初就开始应用于食品工业，其特性主要有4点。1）广谱、高效性。臭氧对细菌、真菌、病毒、芽孢、真菌孢子及原生动物均有较强的杀灭性。同时，臭氧由于其气体性质，在以空气为媒介的加持下，扩散性好，可均匀扩散到整个房间；通过对房间各个角落进行消毒杀菌，克服紫外线穿透力差的缺点。高浓度的臭氧，几分钟即可完成对细菌的杀菌过程[17-18]。2）易得、清洁性。臭氧一般采用臭氧发生器获取，利用空气中的氧气生成臭氧，简单易得。臭氧（O3）在空气中极不稳定，易分解成氧气（O2），整个过程不添加其他化学杀菌剂，也不会在杀菌后残留任何化学杀菌剂，避免杀菌后的二次清洗过程。

3）方便、经济性。臭氧发生器可采用遥控器控制其开始及作用时间，操作简单方便。虽然其购买价格贵于紫外灯，但是由于臭氧发生器没有使用寿命的限制，长远来看，臭氧发生器的性价比高于紫外灯。

4）除臭。在杀菌功效以外，臭氧由于其强氧化性，可与空气中大部分异味分子作用，改变异味分子结构，以此达到除异味的目的。

2.2.3注意事项

臭氧作业期间，人员亦不可在车间内，GB28232—2020《臭氧消毒器卫生要求》规定：空气消毒应在封闭空间和室内无人条件下进行。臭氧浓度一般为5mg/m3，相对湿度≥70%，作用时间30~120min。臭氧消毒后至少通风30min后，人员才能进入室内。

由于臭氧的强氧化性，对多种物品均有损坏作用，其损坏效果随浓度的增大而增加。比较常见的如铜片出现绿色锈斑、橡胶老化变色、纺织品漂白褪色等。

2.2.4适用区域

臭氧杀菌机有3种形式：移动式臭氧发生器、车间壁挂式臭氧发生器、集中式臭氧发生器。

移动式臭氧发生器适用于分阶段工作的生产车间，该装置具有灵活性强，整体投资小的特点。车间壁挂式臭氧发生器适用于所有需要杀菌的车间，根据房间的大小，可选择不同臭氧产生量的设备，或在大房间内增加臭氧发生器的台数。

集中式臭氧发生器同样适用于所有需要杀菌的车间，由大型臭氧发生器产生臭氧后，通过管道输送至车间，但是由于输送力度有限，通常靠近设备的房间臭氧浓度较高，远离设备房间臭氧浓度低。实际使用安装过程中，可采用增加风送动力加末端阀门的形式控制臭氧浓度。此形式投资价格最高，除设备的采购价格外，气体输送的管道及管道的安装费用均需额外支付。由于臭氧的除臭特性，特别适用于高蛋白质产品的车间，如肉制品车间。在这些车间中，恶臭的来源主要由蛋白质分解产生的硫化氢、氨类物质以及一些挥发性有机物组成。

2.3循环风紫外线空气消毒

2.3.1杀菌原理循环风紫外线空气消毒方式由紫外线空气消毒机完成，一般由紫外线杀菌灯、空气过滤器和循环风机为主要元器件，其杀菌原理是通过紫外线完全密闭于机器内部，通过循环风将杀菌后的空气过滤或不过滤后送至车间，以达到车间环境消毒的效果。

由于紫外线杀菌过程是在密闭状态下进行，人体不会直接被紫外线照射，所以该方式可以实现人机共存。2.3.2注意事项循环风紫外线消毒方式仅对空气中微生物具有杀菌作用。若要对车间墙体和其他器具物表面进行杀菌，还需和其他杀菌方式结合，如消毒液喷洒、擦拭或臭氧杀菌。

2.3.3适用区域循环风紫外线消毒可适用于整个车间，尤其适用于需要不断保证车间空气洁净度的车间，如乳制品车间、熟肉制品包装车间、糕点包装车间等。

2.4等离子杀菌2.4.1杀菌原理等离子体杀菌技术是通过放电产生分子、原子、离子、电子、光子、中心离子等各种活性物质组成的高能等离子体[23-25]。在负压风机作用下，车间内不洁净的空气被负压风机抽送至机体内，这些自由高能电子释放足够的能量，以电子的方式激发、解离和电离微生物，随后洁净的空气再送至车间内，从而达到空气消毒的效果。研究表明，活性氧（ROS）和活性氮（RNS）是促进等离子灭菌的主要因素[26-27]。

2.4.2特性

等离子体杀菌技术是在杀菌机内部进行，且张亚迪等[28]对市面上等离子放电消毒机进行实验研究表明，设备在运行过程中臭氧泄漏量符合GB/T18202—2000《室内空气中臭氧卫生标准》的要求：1h平均最高容许浓度0.1mg/m3。李晔等[29]对市面上一款移动式等离子体空气消毒机进行测试，结果表明该设备可有效消除空气中的细菌，同时在有人员的情况下也能使用。

2.4.3注意事项等离子体杀菌技术同样仅对空气中的微生物具有杀菌作用，是近些年才开始用作于食品工业生产中的杀菌技术，设备价格较臭氧发生器高，但是由于其特殊杀菌方式，食品生产企业可根据企业的投资额度进行选用。使用过程中，设备的臭氧泄漏量需符合国家规定。

2.4.4适用区域等离子体杀菌适用区域同循环风紫外线消毒，食品企业可根据投资强度选择适合自身的杀菌方式。三、结语与展望随着食品工业的不断发展以及消费者对食品安全与品质要求的不断提高，空气