臭氧介紹與滅菌比較

自然界中的臭氧

人類科學(xué)家在不懈地對(duì)臭氧技術(shù)投入研究，現(xiàn)在對(duì)臭氧的特性及應(yīng)用已非常明確。在自然界中，臭氧是廣泛存在的，只是不同條件下濃度差別很大，不易被人察覺而已?，F(xiàn)在人們普遍了解的大氣臭氧層，是阻擋太陽紫外線的天然屏障，它是由太陽光的一種特定波長光譜的光照射空氣后產(chǎn)生的；雷雨過后人們會(huì)呼吸到一種特殊的清新味道，實(shí)際就是空氣中的臭氧濃度提高（一般在0.04ppm左右），容易被人們察覺，臭氧濃度之所以提高，是因?yàn)殚W電（高壓放電）電離空氣中的氧氣形成臭氧；森林中，旅游地帶，空氣格外清新，是因植物在吸收CO2過程中制造了[O]，氧原子在形成過程中，部分形成O2（我們呼吸的氧氣），一部分形成O3（臭氧）。自然界中細(xì)菌無處不在，在適合的條件下繁殖迅速，人類在發(fā)現(xiàn)細(xì)菌后，甚至談菌色變，生怕人類被細(xì)菌吃掉。自然界的一切都處在平衡狀態(tài)，人們沒有必要憂慮，現(xiàn)在我們可以斷定，正是自然界中無處不在的臭氧和太陽光中的紫外線，在控制著細(xì)菌的生存平衡，保護(hù)著人類健康。

臭氧的基本性質(zhì)研究

人類通過對(duì)臭氧的研究發(fā)現(xiàn)，臭氧具有不穩(wěn)定特性和很強(qiáng)的氧化能力。臭氧是由一個(gè)氧分子（O2）攜帶一個(gè)氧原子（O）組成，所以它是氧氣的同素異形體。

臭氧殺菌及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用

      臭氧（O3）是一種強(qiáng)氧化劑、消毒劑、精制劑、催化劑。自本世紀(jì)初法國用臭氧對(duì)飲用水殺菌處理以來，它的殺菌應(yīng)用越來越廣泛。在食品殺菌方面，最早在 1909 年法國的科隆市用于冷凍肉的保存。

1 臭氧滅菌機(jī)理

      臭氧是氧的同素異性體，常溫下是一種不穩(wěn)定的淡紫色氣體，有刺激腥味，微量時(shí)具有一種“清新”氣味。臭氧具有極強(qiáng)的氧化能力，在水中的氧化還原電位 2.07V ，僅次于氟電位 2.87V ，居第二位，它的氧化能力高于氯（ 1.36V ）、二氧化氯（ 1.5V ）。正因?yàn)槌粞蹙哂袕?qiáng)烈的氧化性，所以它對(duì)細(xì)菌、霉菌、病毒具有強(qiáng)烈的殺滅性，這種作用通常是物理、化學(xué)、生物學(xué)方面的綜合效果。

      其機(jī)理可以是以下幾個(gè)方面：

⑴臭氧很容易同細(xì)菌的細(xì)胞壁中的脂蛋白或細(xì)胞膜中的磷脂質(zhì)、蛋白質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而使細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞受到破壞（即所謂的溶菌作用），細(xì)胞膜的通透性增加，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)外流，使其失去活性。

⑵臭氧破壞或分解細(xì)胞壁，迅速擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞里，氧化了細(xì)胞內(nèi)酶或 RNA、DNA，從而致死菌原體。在高壓強(qiáng)電場作用下，氣體在電介質(zhì)表面產(chǎn)生脈沖電暈放電，產(chǎn)生高濃度等離子體，電子和離子被強(qiáng)大電場力作用加速與氣體分子碰撞，在10S內(nèi)使氧分子分解成單原子氧，在數(shù)10S內(nèi)原子氧和分子氧結(jié)合成臭氧：

O2 +e →2O+2O2 → 2O3

      臭氧在水中是不穩(wěn)定的，時(shí)刻發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生十分活潑的、具有強(qiáng)烈氧化作用的單元子氧（ O），在產(chǎn)生瞬時(shí)，對(duì)水中細(xì)菌、微生物有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行分解作用。

O3 → O2+ (O) (O)+H2O → 2HO

      臭氧在水中的“半衰期”為20min（PH7.6時(shí)41min，PH10.4時(shí)為0.5min）。人們把含有臭氧的水叫做臭氧水。臭氧水對(duì)各種致病微生物均有極強(qiáng)的滅菌作用，臭氧在水中不穩(wěn)定，發(fā)生強(qiáng)烈氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生極活潑、具有強(qiáng)烈的氧化作用的單元子氧（O）、羥基（OH）。羥基氧化還原電位為2.8V，相當(dāng)于氟的氧化能力。

2 臭氧殺菌的影響因素

      臭氧殺菌的效果主要受其濃度、微生物種類、作用時(shí)間、溫度、 PH值、水的理化性質(zhì)、雜質(zhì)等因素影響。

⑴臭氧對(duì)各種微生物殺滅效果不同。實(shí)驗(yàn)表明，臭氧對(duì)人和動(dòng)物的致病菌和病毒如金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、乙肝病毒、沙門式菌等具有很強(qiáng)的殺滅性，即使對(duì)化學(xué)消毒劑有著較強(qiáng)耐受力的霉菌也有較強(qiáng)的殺滅性；

⑵溫度、濕度也影響其殺菌滅毒效果。通常，溫度低、濕度大殺菌效果好。實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度小于45％，臭氧對(duì)空氣中的懸浮物幾乎沒有殺滅性，在同樣溫度下，相對(duì)濕度超過60％時(shí)，殺滅效果逐漸增強(qiáng)，在相對(duì)濕度為90％時(shí)，達(dá)到最佳滅菌效果；

⑶臭氧的濃度也影響其滅菌能力，濃度在0.2mg/L以下，幾乎沒有殺滅作用。

3 臭氧殺菌的特點(diǎn)

3.1 高效、快速

      臭氧僅在 1min內(nèi)就可以100％殺死細(xì)菌、酵母和黑曲霉菌。臭氧水滅菌消毒不同于一般滅菌、消毒劑，如次氯酸（HOCl 2 ）、二氧化氯（ ClO 2 ）的滅菌、消毒是進(jìn)行性、累積性的，臭氧水滅菌消毒則急速性的，當(dāng)臭氧的濃度超過閥值，消毒、殺菌就會(huì)瞬時(shí)發(fā)生。如清凈水中臭氧濃度達(dá) 0.4－0.5ppm時(shí)，在0.5～5min內(nèi)就可以致死細(xì)菌。

3.2 安全、可靠

      臭氧的分解產(chǎn)物是氧氣，不會(huì)