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水的紫外線和臭氧滅菌技術
食品工業用水的滅菌,曆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。這些方法各有優缺點,必須仔細研究各種方法的性質、適用範圍和注意事項之後,再根據具體條件靈活運用。 一、食品工業用水處理過程中的臭氧 所(suo)使(shi)用(yong)的(de)水(shui)水(shui)質(zhi)必(bi)須(xu)符(fu)合(he)飲(yin)用(yong)水(shui)標(biao)準(zhun)。有(you)的(de)必(bi)須(xu)在(zai)水(shui)質(zhi)極(ji)限(xian)濃(nong)度(du)標(biao)準(zhun)備(bei)範(fan)轉(zhuan)之(zhi)內(nei),甚(shen)至(zhi),根(gen)據(ju)用(yong)途(tu)的(de)要(yao)求(qiu)需(xu)達(da)到(dao)無(wu)菌(jun)純(chun)水(shui),由(you)於(yu)食(shi)品(pin)工(gong)業(ye)最(zui)終(zhong)成(cheng)品(pin)的(de)種(zhong)類(lei)和(he)工(gong)廠(chang)的(de)規(gui)模(mo)不(bu)同(tong),情(qing)況(kuang)也(ye)是(shi)各(ge)種(zhong)各(ge)樣(yang)的(de)。如(ru)果(guo)不(bu)考(kao)慮(lv)整(zheng)個(ge)操(cao)作(zuo)過(guo)程(cheng)的(de)經(jing)濟(ji)性(xing)和(he)維(wei)護(hu)和(he)管(guan)理(li)問(wen)題(ti),那(na)麼(me),在(zai)最(zui)終(zhong)階(jie)段(duan)采(cai)用(yong)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 有機物合成,維生素的製造;一般藥品的製造 |
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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、quchou,shinanfenjiedewuzhibianchengrongyifenjiedewuzhi,xuningzuoyongdegaishanhetigaojinghuanenglideng。yinci,zaigongchangyongshuihechulifangmian,chouyangdeyingyongfanweihenguang,jikeyiyongyuchuliyuanshuixi,shengchanyongshui,yekeyichulipaishui,,danshi,zuoweishengchanyongshuishiyongdelaijunshouduan,,chouyangchulifadefuhezuoyong,zaiyoudechangheyebingbushouhuanying。 水(shui)的(de)紫(zi)外(wai)線(xian)照(zhao)射(she)滅(mie)菌(jun)法(fa)不(bu)是(shi)在(zai)水(shui)中(zhong)新(xin)加(jia)入(ru)任(ren)何(he)不(bu)純(chun)物(wu),也(ye)不(bu)是(shi)使(shi)被(bei)處(chu)理(li)的(de)水(shui)發(fa)生(sheng)任(ren)何(he)化(hua)學(xue)變(bian)化(hua),而(er)是(shi)在(zai)極(ji)短(duan)的(de)時(shi)間(jian)內(nei)存(cun)其(qi)設(she)備(bei)之(zhi)內(nei)完(wan)成(cheng)滅(mie)菌(jun)過(guo)程(cheng)。因(yin)此(ci),紫(zi)外(wai)線(xian)殺(sha)菌(jun)方(fang)法(fa)大(da)多(duo)適(shi)用(yong)於(yu)清(qing)潔(jie)的(de)生(sheng)產(chan)用(yong)水(shui)滅(mie)菌(jun)。 在儀器工廠用水的微生物控製方麵,與製品的質量惡化、腐敗有關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、臭氧的滅菌機製和滅菌特性:臭氧分解生成氧和新生態氧。此種新生態氧作用於細菌和病毒等的細胞壁和細胞膜,反應在脂質(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。對於芽孢杆(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。據報告,初始菌數2.3-5.6×109/ml,經臭氧處理30秒種,細菌大多數死去。 臭氧的殺菌效果,因微生物種類的不同而有很大差異,這是由於的細胞壁或細胞膜的差異遷成的。 yongchouyangchuliyaganjunshudexijunbaozihejiaomu,xuyaojiaochangshijian,danshi,ruozengjiachouyangnongdukeshifanyingshijianshidangdesuoduan。zaishijishiyongguochengzhong,kegenjujunzhongquedingchouyangdenongduhexuandingjiechufanyingshijian。 按飲用水標準進行的臭氧滅菌法,接觸反應時間性為5-8分種,臭氧發生器出口處的臭氧濃度為0.4mg/l以上(注入率為2-3mg/l),大多數實例以上述條件為運行管理目標。如果在同樣的係統內,將臭氧的注入率增加至5mg/l,根據實驗結果,經過此種處理的水,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,而應視為一個滅菌係統。為了建立這樣一個係統,須注意事項。 A.選用具有穩定的臭氧生產能力的臭氧發生機(建議采用LS係列臭氧發生器)。近(jin)年(nian)來(lai),臭(chou)氧(yang)發(fa)生(sheng)機(ji)的(de)開(kai)發(fa)研(yan)製(zhi)和(he)技(ji)術(shu)水(shui)平(ping)顯(xian)著(zhu)提(ti)高(gao)。市(shi)場(chang)上(shang)出(chu)售(shou)的(de)臭(chou)氧(yang)發(fa)生(sheng)器(qi),各(ge)種(zhong)類(lei)型(xing)都(dou)有(you),如(ru)無(wu)聲(sheng)放(fang)電(dian)式(shi)玻(bo)璃(li)管(guan)式(shi),同(tong)極(ji)板(ban)式(shi),陶(tao)瓷(ci)表(biao)麵(mian)放(fang)電(dian)式(shi)等(deng),三(san)菱(ling)電(dian)機(ji),住(zhu)友(you)精(jing)密(mi),富(fu)士(shi)電(dian)機(ji)等(deng)一(yi)流(liu)的(de)製(zhi)造(zao)廠(chang)商(shang)的(de)製(zhi)品(pin),其(qi)性(xing)能(neng)達(da)到(dao)了(le)國(guo)際(ji)先(xian)進(jin)水(shui)平(ping)。從(cong)15G/H的小型機到40KG/H的大型機,均可於供臭氧原料的PSA製氧機配套,形成係列化產品。最近加入製造商行列的大手機械製造公司,推出了便攜式臭氧機。 B.臭氧原料的精製:除了借助熒光燈製造臭氧或冷藏庫使用的小型臭氧機外,對於工業規模臭氧發生機,作為臭氧原料的空氣精製除理,除塵、除濕是非常重要的,一般來說:用無聲放電臭氧發生機產生臭氧的濃度,以空氣為原料時為1-3%,以氧為原料時,為2-6%,如果這個精製處理過程不充分,那麼,有僅臭氧的生產效率低,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係統。 用於食品製造的生產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時間:臭氧注入量和接觸反應時間,要根據作為殺菌對象的微生物的種類及目標滅菌率而定。可能是由於建造費用的關係, D.臭氧濃度的管理:weileshichouyangmiejunguochengkekaodejinxing,jiancechouyangzhurunongduhechouyangrongjiedushihenzhongyaode,yaojiangtamenkongzhizaiyigeheshidefanweinei。xianzai,chulegaojingdudelianxushichouyangnongducedingqi,jiagediliandeshoutishicedingqiyeyiyanzhichulai,suoyidingqijinxingchouyangnongduceshi,bingcaiqubujiucuoshiyeshibiyaode。zaishuidemiejunguochengzhong,bukebimiandiyaojiangchouyangpaidaoxitongzhiwai,suoyibixujinxingchuhaichuli,shipaichudechouyangliangzaiyunxunongduzhixia。
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製著遺傳現象和生物機能核酸(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)對於波長250-260mm的de紫zi外wai線xian,有you特te別bie容rong易yi吸xi收shou的de傾qing向xiang。這zhe就jiu是shi為wei什shen麼me這zhe種zhong波bo長chang的de紫zi外wai線xian殺sha菌jun能neng力li最zui強qiang的de緣yuan故gu。按an照zhao要yao殺sha滅mie的de微wei生sheng物wu所suo需xu的de紫zi外wai線xian照zhao射she量liang進jin行xing來lai菌jun處chu理li,而er又you不bu使shi水shui質zhi發fa生sheng任ren何he變bian化hua,在zai極ji短duan時shi間jian內nei進jin行xing一yi閃shan性xing滅mie菌jun,效xiao果guo良liang好hao。而er且qie,這zhe種zhong處chu理li是shi在zai直zhi管guan流liu通tong型xing的de裝zhuang置zhi內nei完wan成cheng的de。 在紫外線殺菌方麵,殺菌力的大小以相對於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關係。 各種微生物對紫外線的敏感程度,因菌種的不同而有差異。根據以芽孢杆菌屬(Bacillus)為對象(含B.subtlis)進行的工廠試驗結果表明,在照射量D10=mw.s/cm2時,殺菌率達到99.5%。為此,實際裝置的設計照射量相當於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:zaixuanzechouyangfashengjishi,yaoyichouyangfashengliangweibiaozhun,erziwaixianshajunzhuangzhizeyihechulishuiliangyouguandeziwaixianzhaosheliangweixuanzedebiaozhun。shajundengdezhaodu,suizheshiyongshijiandeyanchangershuaijian,yincisuoxuziwaixianzhaosheliangdexuanding,yaoyidengdeshoumingzhongdianweibiaozhun。 b.需要處理水的性狀:使(shi)用(yong)紫(zi)外(wai)線(xian)殺(sha)菌(jun)法(fa),根(gen)據(ju)所(suo)處(chu)理(li)水(shui)中(zhong)的(de)菌(jun)種(zhong)所(suo)垵(an)要(yao)的(de)紫(zi)外(wai)線(xian)照(zhao)射(she)量(liang)進(jin)行(xing)照(zhao)射(she),可(ke)初(chu)步(bu)發(fa)揮(hui)效(xiao)果(guo)。因(yin)而(er),所(suo)處(chu)理(li)水(shui)的(de)紫(zi)外(wai)線(xian)透(tou)過(guo)率(lv)是(shi)個(ge)問(wen)題(ti)。特(te)別(bie)是(shi)含(han)有(you)混(hun)合(he)物(wu)的(de)水(shui)或(huo)糖(tang)液(ye),必(bi)須(xu)先(xian)考(kao)慮(lv)由(you)於(yu)所(suo)處(chu)理(li)水(shui)(液)的紫外線衰減的因素,之後,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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