1、食品杀菌食品安全是一个系统工程,需要一一列出分析解决,即使种类多而杂,但受污染途径却一样,主要为外界污染及自身污染。
食品安全(food safety)指食品无毒、无害,符合应当有的营养要求,对人体健康不造成任何急性、亚急性或者慢性危害。
本文仅列出当今世界最先进、最常用的杀菌技术及解决方案。
2、外界污染外界污染食品在加工过程中受到除自身原料、半成品以外的微生物污染,如水中细菌污染,空气中细菌二次污染,员工手部、设备、容器、工具、周转箱等二次交叉感染,包装材料被污染等。
臭氧消毒臭氧的分子量为48,是由三个氧原子以共振结构存在,是一种强氧化剂及强力的消毒杀菌剂,其氧化力为自然界物质中仅次氟的强烈氧化剂,臭氧对水的溶解度为氧的13倍,能在短时间内大量融入水中,杀菌力可达氯的3000倍,使水中重生菌数显著降低,澄清水质,故臭氧可用来净化水质。
内在污染内在污染即食品原料、半成品内自含的细菌。分为烘焙、饮料、水产品、休闲食品、方便食品、啤酒、豆制品、营养品等,需要不同的杀菌设备及技术。
巴氏灭菌技术主要用于柑橘、苹果汁饮料食品的灭菌,因为果汁食品的pH值在4.5以下,没有微生物生长,灭菌的对象是酵母、霉菌和乳酸杆菌等。
此外,巴氏灭菌还用于果酱、糖水水果罐头、啤酒、酸渍蔬菜类罐头、酱菜等的灭菌。巴氏灭菌对于密封的酸性食品具有可靠的耐酸性,对于那些不耐高湿处理的低酸性食品,只要不影响消费习惯,常利用加酸或借助于微生物发酵产酸的手段,使pH 值降至酸性食品的范围,可以利用低温灭菌达到保存食品品质和耐贮藏的目的。此法所需时间较长,对热敏性食品不宜采用。
间接加热法是根据食品的粘度和颗粒大小,选用板式换热器、管式换热器、刮板式换热器。板式换热器适用于果肉含量不超过1%-3%的液体食品。管式换热器对产品的适应范围较广,可加工果肉含量高的浓缩果蔬汁等液体食品。凡用板式换热器会产生结焦或阻塞,而粘度又不足以用刮板式换热器的产品,都可采用管式换热器。刮板式换热器装有带叶片的旋转器,在加热面上刮动而使高粘度食品向前推送,达到加热灭菌之目的。
超高温瞬时灭菌的效果非常好,几乎可达到或接近完全灭菌的要求,而且灭菌时间短,物料中营养物质破坏少,食品质量几乎不变,营养成分保存率达92%以上,生产效率很高,比其他两种热力灭菌法效果更优异,配合食品无菌包装技术的超高温式灭菌装置在国内外发展很快,如今已发展为一种高新食品灭菌技术。目前这种灭菌技术已广泛用于牛奶、豆乳、酒、果汁及各种饮料等产品的灭菌,也可将食品装袋后,浸渍于此温度的热水中灭菌。
其方法是当空罐在输送链上通过杀菌室时,过热蒸汽从上下喷射45秒,这时罐温上升到221℃-224℃,罐盖也采用287℃-316℃的过热蒸汽杀菌75秒-90秒,这样的高温足以杀灭全部的耐热细菌。由于所有容器和设备均采用过热蒸汽杀菌,因此无菌程度高,罐头内部顶隙残留空气极少,且处于高真空状态,产品的质量安全可靠。
受辐照的食品或生物体会形成离子、激发态分子或分子碎片,进而这些产物间又相互作用,生成与原始物质不同的化合物,在化学效应的基础上,受辐照物料或生物体还会发生一系列生物学效应,从而导致害虫、虫卵、微生物体内的蛋白质、核酸及促进生化反应的酶受到破坏、失去活力,进而终止农产品、食品被侵蚀和生长老化的过程,维持品质稳定。
辐照保鲜食品具有杀虫、灭菌等防腐作用,既不产生热量,又不破坏食品外形,既能保持食品原有的色、香、味及营养成分,又能在常温下长期保存,所以是一种发展很快的食品高新技术,在发达国家应用很普遍,我国辐照装置已达60余个(装源10万居里以上)。用于辐照包装的射线具有穿透力强、杀伤力大的特点,通过这种射线的辐照,寄生在食品中的病原菌、微生物及昆虫等都被杀死。同时,食品经辐照处理后还能抑制食品自身的新陈代谢过程,因而可以防止食品的变质与霉烂。
所谓高静压技术(HHP)就是将食品密封于弹性容器或置于无菌压力系统中(常以水或其他流体介质作为传递压力的媒介物),在高静压(一般100MPa 以上)下处理一段时间,以达到加工保藏的目的。在高压下,会使蛋白质和酶发生变性,微生物细胞核膜被压成许多小碎片和原生质等一起变成糊状,这种不可逆的变化即可造成微生物死亡。微生物的死亡遵循一级反应动力学。
对于大多数非芽孢微生物,在室温、450MPa 压力下的灭菌效果良好。芽孢菌孢子耐压,灭菌时需要更高的压力,而且往往要结合加热等其他处理才更有效。温度、介质等对食品超高压灭菌的模式和效果影响很大。间歇性重复高压处理是杀死耐压芽孢的良好方法。日本最新开发出的超高压灭菌机,操作压力达304MPa~507MPa。超高压灭菌的最大优越性在于它对食品中的风味物质、维生素C、色素等没有影响,营养成分损失很少,特别适用于果汁、果酱类、肉类等食品的灭菌,此外,采用300MPa-400MPa 的超高压对肉类灭菌时还可使肌纤维断裂而提高肉类食品的嫩度。
使用方法有浸渍法(即把包装材料或容器浸渍于双氧水中)、喷雾法(即把双氧水喷雾喷射于包装物品上),使包装材料表面有一层均匀的双氧水液,然后对其进行热辐射,完全蒸发分解成无害的水蒸气和氧,同时增强灭菌效果。但在灭菌中双氧水很少单独使用,多与其他灭菌技术配合使用。例如,双氧水加热,这是应用广泛的方法,几乎所有包装材料都可用此方法处理。
用热双氧水浸泡或喷雾,然后加热,使残留在包装材料表面的双氧水挥发和分解。加热本身亦有抑菌作用,不同的设备加热方式不同,但一般多为无菌热空气加热。典型的系统有瑞典利乐公司的利乐无菌填充系统、国际纸业的无菌填充系统、德国PKL公司的Combiloe无菌填充系统等,双氧水+紫外线,即采用低浓度双氧水(<1%)溶液,加上高强度的紫外线辐射灭菌处理,从而取得良好的灭菌效果,它比用双氧水结合加热处理的灭菌效力更显著。这种灭菌方法只需在常温下施行就可产生立即的灭菌效果。用双氧水等药剂灭菌的要求,是保证物品药物残留应低于规定的要求。
室内空气消毒机对经过其照射范围内的微生物产生累加的影响,也就是说,对第一次经过紫外线照射区域没有被杀死的微生物,在随后的循环中将会被杀死。紫外线会破坏生物的再生能力,这点是非常重要的。因为一个细菌在24小时内会繁殖成百上千甚至上百万细菌,这也意味着即使最有效的空气过滤器也不能完全去除微生物,所以利用紫外线灭菌是治本之道。
一种微生物被紫外线杀灭所需要的剂量取决于紫外光强度和照射时间。紫外线(UV)消毒是一种高效、安全、环保、经济的技术,能够有效地灭活致病病毒、细菌和原生动物,而且几乎不产生任何消毒副产物。因此,在净水、污水、回用水和工业水处理的消毒中,UV逐渐发展成为一种最有效的消毒技术。由于紫外线具有对隐孢子虫的高效杀灭作用和不产生副产物等特点,使其在给水处理中显示了很好的市场潜力。过量的日光
紫外线照射,可对人体的皮肤、眼睛以及免疫系统等造成伤害。紫外线能破坏人体皮肤细胞,使皮肤未老先衰。严重时产生日光性皮炎即晒伤或皮肤和粘膜的日光性角化症,引起癌变。眼睛是对紫外线最为敏感的部位,紫外线能对晶状体造成损伤,是老年性白内障的致病因素之一。
臭氧对空气中的微生物有明显地杀灭作用,采用30mg/m3浓度的臭氧,作用15分钟,对自然菌的杀灭率达到90%以上。用臭氧消毒空气,必须是在人不在的条件下,消毒后至少过30分钟才能进入。可用于手术室,病房,无菌室等场所的空气消毒。臭氧对表面上污染的微生物有杀灭作用,但作用缓慢,一般要求60mg/m3,相对湿度≥70%,作用60-120分钟才能达到消毒效果。臭氧对人有毒,国家规定大气中允许浓度为0.2mg/m3,故消毒必须在无人条件下进行。臭氧为强氧化剂,对多种物品有损坏,浓度越高对物品损坏越重,可使铜片出现绿色锈斑、橡胶老化,变色,弹性减低,以致变脆、断裂,使织物漂白褪色等。使用时应注意。
臭氧作水的消毒时,0℃最好,温度越高,越有利于臭氧的分解,故杀菌效果越差加湿有利于臭氧的杀菌作用、要求湿度>60%,湿度越大杀菌效果越好。臭氧对人体呼吸道粘膜有刺激,空气中臭氧浓度达1mg/L时,即可嗅出,达2.5-5mg/L时,可引起脉搏加速、疲倦、头痛,人若停留1小时以上,可发生肺气肿,以致死亡。
故在无人条件下进行消毒,消毒后停30-50分钟进入便无影响。消毒后30-60分钟臭氧自行分解为氧气,其分解时间内仍有杀菌功效,故消毒后,若房间密闭仍可保持30-60分钟。臭氧可与食品直接接触,用于食品消毒、保鲜,对食品不产生残余污染,不影响营养成分。高浓度的臭氧可以老化橡胶,使铜片锈蚀,但臭氧作空气消毒时,并非使用纯臭氧,又具有极易分解的特点,况且一般为间断使用,故不易产生对环境设备的损害。同时臭氧还可以除异味,净化环境,使空气清新。
(动态杀菌技术)
NICOLER杀菌技术是根据生产车间高湿、高温及高异味等实际特点,采用最新的NICOLER三级双向的等离子体静电场工作原理,消毒过程为:通过高压直流脉冲使等离子静电场产生逆电效应,生成大量的等离子体。在负压风机的作用下,污染空气通过等离子静电场时带负电细菌被杀灭分解,使受控环境保持在“无菌无尘”标准。由于在对车间消毒时,人可同时在车间内工作,所以,该种消毒机称作“NICOLER动态消毒机”。该机器是一种先进的消毒设备,对人体没有任何伤害,主要用于在有人工作的情况下同步动态杀菌消毒;近年来,这一设备也广泛用于一些大型食品、药品、化妆品等企业的包装、冷却及灌装环节。