食品殺菌
 |
食品殺菌就是以食品原料、加工品為對象，通過對引起食品變質的主要因素---微生物的殺菌及除菌，達到食品品質的穩定化，有效延長食品的保質期，[1]並因此降低食品中有害細菌在存活數量，避免活菌的攝入引起人體（通常是腸道）感染或預先在食品中產生的細菌毒素導致人類中毒。
目錄
內容簡介
食品安全是一個系統工程，需要一一列出分析解決，即使種類多而雜，但受污染途徑卻一樣，主要為外界污染及自身污染。
食品安全（food safety）指食品無毒、無害，符合應當有的營養要求，對人體健康不造成任何急性、亞急性或者慢性危害。
本文僅列出當今世界最先進、最常用的殺菌技術及解決方案。
外界污染
外界污染 食品在加工過程中受到除自身原料、半成品以外的微生物污染，如水中細菌污染，空氣中細菌二次污染，員工手部、設備、容器、工具、周轉箱等二次交叉感染，包裝材料被污染等。
水的殺菌
紫外線消毒利用波長260nm的紫外線照射微生物，可以使其分子內部產生化學反應而致死。這一技術不僅可以用於各種食品容器的殺菌，還可以用於畜肉、清涼飲料、啤酒製造用水、蔬菜、魚貝類及其製成品、冷卻水、冰凍魚的解凍水等的殺菌。
臭氧消毒臭氧的分子量為48，是由三個氧原子以共振結構存在，是一種強氧化劑及強力的消毒殺菌劑，O3 → O2+ (O) (O)+H2O → 2HO，其氧化力為自然界物質中僅次氟的強烈氧化劑，臭氧對水的溶解度為氧的13倍，能在短時間內大量融入水中，殺菌力可達氯的3000倍，使水中重生菌數顯著降低，澄清水質，故臭氧可用來淨化水質。[2]
空氣中細菌殺滅
食品動態消毒機獨立的空氣淨化消毒裝置，有櫃式、壁掛式、頂棚式等多種形式。一台2000風量的空氣動態消毒機在空間的室內開啟60min，可以達到消毒要求。這種消毒器本身無毒無害，可以在有人情況下連續使用，有效避免空氣中細菌二次污染食品。
等離子體瀰漫技術採用將等離子體瀰漫到空氣中的方式，分解空氣中的氣態污染物、有害細菌、病毒等，對處理異味效果也非常明顯。主要是配到新風系統或層流淨化管道配套使用，控制管道系統自身的二次污染，殺滅新迴風中的微生物。
手部細菌消毒
手部消毒流程，首先濕手，滴上皂液，兩手反覆搓洗，然後在感應水龍頭下沖洗乾淨；順勢將放置在自動干手器的出風口，熱風會自動吹出將手吹乾；最後採用75%乙酸加至自動感應手消毒器內，消毒液會自動噴出對手部消毒，這樣就可以直接進入車間。
內在污染
內在污染 即食品原料、半成品內自含的細菌。分為烘焙、飲料、水產品、休閒食品、方便食品、啤酒、豆製品、營養品等，需要不同的殺菌設備及技術。
微波殺菌
這是一種由相應電源的微小發生器、波導管理連接器和處理室組成的微波混合系統，它能夠以極其微小的溫度差異，對巴氏菌進行處理。採用這種混合系統，可以使微波的能量均勻地分布在被處理食品上，加熱到72~85℃，並保持數分鐘，然後放入溫度只有15℃的貯藏室。該技術適用於已經包裝的麵包片、果醬、香腸和鍋餅等食品，經處理的食品保質期可達6個月以上。
基因殺菌
這是一種殺滅假單銅綠菌的方法，其原理是通過設法從該細菌中分離出一種基因，這種基因專門製造一種物質，負責在細菌中傳遞信息，阻止細菌形成生物膜集合體，使其毒性降低，且易被清洗掉。
電子射線殺菌
電子射線源或白熱絲在真空下加熱，陰極產生電子，由於電子通過真空電場時速度加快，能量高，穿透力強，可達到殺菌的效果。這種技術具有殺菌效率高、殺菌速度快、無需附屬設備等優點。
磁力殺菌
採用0.6特的磁力強度，將食品置於磁場的南、北兩極之間，通過搖動來不斷改變磁力的方向，可達到100%的殺菌效果，並對食品的風味和營養不產生破壞。
電阻加熱殺菌
利用電阻加熱裝置，讓電流通過食品，由電阻產生熱量進行殺菌。這一技術適用於水果類的殺菌及大部分食品加工。食品經此殺菌後，可在常溫下存放1年。
巴氏滅菌
滅菌條件為61 攝氏度～63 攝氏度/30 分鐘，或72 攝氏度～75攝氏度/15 分鐘～20 分鐘。巴氏滅菌技術是將食品充填並密封於包裝容器後，在一定時間內保持100 攝氏度以下的溫度，殺滅包裝容器內的細菌。巴氏滅菌可以殺滅多數致病菌，而對於非致病的腐敗菌及其芽孢的殺滅能力就顯得不足，如果巴氏滅菌與其他儲藏手段相結合，如冷藏、冷凍、脫氧、包裝配合，可達到一定的保存期的要求。巴氏滅菌技術主要用語柑橘、蘋果汁飲料食品的滅菌，因為果汁食品的pH 值在4.5 以下，沒有微生物生長，滅菌的對象是酵母、黴菌和乳酸桿菌等。此外，巴氏滅菌還用於果醬、糖水水果罐頭、啤酒、酸漬蔬菜類罐頭、醬菜等的滅菌。巴氏滅菌對於密封的酸性食品具有可靠的耐酸性，對於那些不耐高濕處理的低酸性食品，只要不影響消費習慣，常利用加酸或藉助於微生物發酵產酸的手段，使pH 值降至酸性食品的範圍，可以利用低溫滅菌達到保存食品品質和耐貯藏的目的。此法所需時間較長，對熱敏性食品不宜採用。(2)高溫短時滅菌(HTST)：滅菌條件為85 攝氏度～90 攝氏度/3 分鐘～5 分鐘，或95 攝氏度/12 分液料加熱到接近100 攝氏度，然後速冷至室溫。此方法需時較短，效果較好，有利於產品保質。主要可殺滅酵母菌、黴菌、乳酸菌等。這兩種方法具有滅菌效果穩定，操作簡單，設備投資小，應用歷史悠久等特點，如今還廣泛用於各類罐藏食品、飲料、酒類、藥品、乳品包裝的滅菌。
超高溫瞬時滅菌(UHT)
於1949 年隨着斯托克(Stork)裝置的出現而問世，其後國際上出現了多種類型的超高溫滅菌裝置。超高溫短時滅菌是將食品在瞬間加熱到高溫(130 攝氏度以上)而達到滅菌目的，可分為直接加熱和間接加熱兩種方法。直接加熱法是用高壓蒸汽直接向食品噴射，使食品以最快速度升溫，幾秒鐘內達到140 攝氏度～160 攝氏度，維持數秒鐘，再在真空室內除去水分，然後用無菌冷卻機冷卻到室溫。間接加熱法是根據食品的粘度和顆粒大小，選用板式換熱器、管式換熱器、刮板式換熱器。板式換熱器適用於果肉含量不超過1%～3%的液體食品。管式換熱器對產品的適應範圍較廣，可加工果肉含量高的濃縮果蔬汁等液體食品。凡用板式換熱器會產生結焦或阻塞，而粘度又不足以用刮板式換熱器的產品，都可採用管式換熱器。刮板式換熱器裝有帶葉片的旋轉器，在加熱面上刮動而使高粘度食品向前推送，達到加熱滅菌之目的。超高溫瞬時滅菌的效果非常好，幾乎可達到或接近完全滅菌的要求，而且滅菌時間短，物料中營養物質破壞少，食品質量幾乎不變，營養成分保存率達92%以上，生產效率很高，比其他兩種熱力滅菌法效果更優異，配合食品無菌包裝技術的超高溫式滅菌裝置在國內外發展很快，如今已發展為一種高新食品滅菌技術。目前這種滅菌技術已廣泛用於牛奶、豆乳、酒、果汁及各種飲料等產品的滅菌，也可將食品裝袋後，浸漬於此溫度的熱水中滅菌。
過熱蒸汽滅菌技術
也稱乾熱滅菌。是採用高溫過熱蒸汽來滅菌，即利用溫度為130 攝氏度～160 攝氏度的過熱蒸汽噴射於需滅菌的物品上，數秒鐘即可完成滅菌操作，目前過熱蒸汽滅菌技術僅適用於耐熱食品包裝容器(如金屬製品、玻璃製品等)的滅菌。金屬罐是無菌包裝使用最早的包裝材料之一，主要分馬口鐵罐和鋁罐兩種，目前世界上金屬罐無菌包裝最先進的典型代表——是美國的多爾無菌裝罐系統就是採用這種滅菌技術。其方法是當空罐在輸送鏈上通過殺菌室時，過熱蒸汽從上下噴射45 秒，這時罐溫上升到221 攝氏度～224 攝氏度，罐蓋也採用287 攝氏度～316 攝氏度的過熱蒸汽殺菌75 秒～90 秒，這樣的高溫足以殺滅全部的耐熱細菌。由於所有容器和設備均採用過熱蒸汽殺菌，因此無菌程度高，罐頭內部頂隙殘留空氣極少，且處於高真空狀態，產品的質量安全可靠。
輻照滅菌技術
自從原子能和平利用以來，經過40 多年的研究開發，人們成功地利用原子輻射技術進行食品滅菌保鮮。輻照就是利用χ、β、γ射線或加速電子射線(最為常見的是Co60 和Cs137 的γ射線)對食品的穿透力以達到殺死食品中微生物和蟲害的一種冷滅菌消毒方法。受輻照的食品或生物體會形成離子、激發態分子或分子碎片，進而這些產物間又相互作用，生成與原始物質不同的化合物，在化學效應的基礎上，受輻照物料或生物體還會發生一系列生物學效應，從而導致害蟲、蟲卵、微生物體內的蛋白質、核酸及促進生化反應的酶受到破壞、失去活力，進而終止農產品、食品被侵蝕和生長老化的過程，維持品質穩定。輻照保鮮食品具有殺蟲、滅菌等防腐作用，既不產生熱量，又不破壞食品外形，既能保持食品原有的色、香、味及營養成分，又能在常溫下長期保存，所以是一種發展很快的食品高新技術，在發達國家應用很普遍，我國輻照裝置已達60 余個(裝源10 萬居里以上)。用於輻照包裝的射線具有穿透力強、殺傷力大的特點，通過這種射線的輻照，寄生在食品中的病原菌、微生物及昆蟲等都被殺死。同時，食品經輻照處理後還能抑制食品自身的新陳代謝過程，因而可以防止食品的變質與霉爛。
超高壓滅菌技術
近年來，日本研製出一種新型的食品加工保藏技術，這就是超高壓滅菌技術。超高壓處理具有熱處理及其它加工處理方法所沒有的一些優點，可保持食品(如肉類等)原有的風味成分、營養價值和色澤，並殺死食品中常見的酵母菌、大腸桿菌、葡萄球菌等而達到滅菌目的。所謂高靜壓技術(HHP)就是將食品密封於彈性容器或置於無菌壓力系統中(常以水或其他流體介質作為傳遞壓力的媒介物)，在高靜壓(一般100MPa 以上)下處理一段時間，以達到加工保藏的目的。在高壓下，會使蛋白質和酶發生變性，微生物細胞核膜被壓成許多小碎片和原生質等一起變成糊狀，這種不可逆的變化即可造成微生物死亡。微生物的死亡遵循一級反應動力學。對於大多數非芽孢微生物，在室溫、450MPa 壓力下的滅菌效果良好。芽孢菌孢子耐壓，滅菌時需要更高的壓力，而且往往要結合加熱等其他處理才更有效。溫度、介質等對食品超高壓滅菌的模式和效果影響很大。間歇性重複高壓處理是殺死耐壓芽孢的良好方法。日本最新開發出的超高壓滅菌機，操作壓力達304MPa～507MPa。超高壓滅菌的最大優越性在於它對食品中的風味物質、維生素C、色索等沒有影響，營養成分損失很少，特別適用於果汁、果醬類、肉類等食品的滅菌，此外，採用300MPa～400MPa 的超高壓對肉類滅菌時還可使肌纖維斷裂而提高肉類食品的嫩度。
超聲波滅菌技術
超聲波是頻率大於10kHz 的聲波。超聲波同普通聲波一樣屬於縱波。超聲波與傳聲媒質相互作用蘊藏着巨大的能量，當遇到物料時就對其產生快速交替的壓縮和膨脹作用，這種能量在極短的時間內足以起到殺滅和破壞微生物的作用，而且還能夠對食品產生諸如均質、催陳、裂解大分子物質等多種作用，具有其他物理滅菌方法難以取得的多重效果，從而能夠更好地提高食品品質，保證食品安全。技術人員採用超聲波發生儀作為滅菌設備，以醬油為滅菌對象，取得了良好的效果。
滅菌技術
雙氧水是一種滅菌能力很強的滅菌劑，對微生物具廣譜滅菌作用。其滅菌力與雙氧水的濃度和溫度有關，濃度越高、溫度越高，其滅菌效力就越好。而在常溫下，雙氧水的滅菌作用較弱。過氧化氫通常用於包裝容器和輔助器具等滅菌，在使用過氧化氫滅菌時，其濃度一般控制在25%～30%，溫度為60℃～65℃。使用方法有浸漬法(即把包裝材料或容器浸漬於雙氧水中)、噴霧法(即把雙氧水噴霧噴射於包裝物品上)，使包裝材料表面有一層均勻的雙氧水液，然後對其進行熱輻射，完全蒸發分解成無害的水蒸氣和氧，同時增強滅菌效果。但在滅菌中雙氧水很少單獨使用，多與其他滅菌技術配合使用。例如，雙氧水+熱，這是應用廣泛的方法，幾乎所有包裝材料都可用此方法處理。用熱雙氧水浸泡或噴霧，然後加熱，使殘留在包裝材料表面的雙氧水揮發和分解。加熱本身亦有抑菌作用，不同的設備加熱方式不同，但一般多為無菌熱空氣加熱。典型的系統有瑞典利樂公司的利樂無菌填充系統、國際紙業的無菌填充系統、德國PKL公司的Combiloe無菌填充系統等，雙氧水+紫外線，即採用低濃度雙氧水(<1%)溶液，加上高強度的紫外線輻射滅菌處理，從而取得良好的滅菌效果，它比用雙氧水結合加熱處理的滅菌效力更顯著。這種滅菌方法只需在常溫下施行就可產生立即的滅菌效果。用雙氧水等藥劑滅菌的要求，是保證物品藥物殘留應低於規定的要求。
殺菌利弊
紫外線殺菌
當有機污染物經過紫外線照射區域時，紫外線會穿透生物的細胞膜和細胞核，破壞DNA的分子鍵，使其失去複製能力或失去活性。因此細胞不能複製，微生物不久就會死亡。
室內空氣消毒機對經過其照射範圍內的微生物產生累加的影響，也就是說，對第一次經過紫外線照射區域沒有被殺死的微生物，在隨後的循環中將會被殺死。紫外線會破壞生物的再生能力，這點是非常重要的。因為一個細菌在24小時內會繁殖成百上千甚至上百萬細菌，這也意味着即使最有效的空氣過濾器也不能完全去除微生物，所以利用紫外線滅菌是治本之道。一種微生物被紫外線殺滅所需要的劑量取決於紫外光強度和照射時間。紫外線(UV)消毒是一種高效、安全、環保、經濟的技術，能夠有效地滅活致病病毒、細菌和原生動物，而且幾乎不產生任何消毒副產物。因此，在淨水、污水、回用水和工業水處理的消毒中，UV逐漸發展成為一種最有效的消毒技術。由於紫外線具有對隱孢子蟲的高效殺滅作用和不產生副產物等特點，使其在給水處理中顯示了很好的市場潛力。過量的日光紫外線照射，可對人體的皮膚、眼睛以及免疫系統等造成傷害。紫外線能破壞人體皮膚細胞，使皮膚未老先衰。嚴重時產生日光性皮炎即曬傷或皮膚和粘膜的日光性角化症，引起癌變。眼睛是對紫外線最為敏感的部位，紫外線能對晶狀體造成損傷，是老年性白內障的致病因素之一.
臭氧殺毒
臭氧在常溫下為爆炸性氣體，有特臭氣味，為已知最強的氧化劑。臭氧在水中的溶解度較低（3%）。臭氧穩定性差，在常溫下可自行分解為氧。所以臭氧不能瓶裝貯備，只能現場生產，立即使用。臭氧的殺菌原理主要是靠強大的氧化作用，使酶失去活性導致微生物死亡。 臭氧是一種廣譜殺菌劑，可殺滅細菌繁殖體和芽胞、病毒、真菌等，並可破壞肉毒桿菌毒素。
臭氧對空氣中的微生物有明顯地殺滅作用，採用30mg/m3濃度的臭氧，作用15分鐘，對自然菌的殺滅率達到90%以上。用臭氧消毒空氣，必須是在人不在的條件下，消毒後至少過30分鐘才能進入。可用於手術室，病房，無菌室等場所的空氣消毒。臭氧對表面上污染的微生物有殺滅作用，但作用緩慢，一般要求60mg/m3，相對濕度≥70%，作用60-120分鐘才能達到消毒效果。臭氧對人有毒，國家規定大氣中允許濃度為0.2mg/m3，故消毒必須在無人條件下進行。臭氧為強氧化劑，對多種物品有損壞，濃度越高對物品損壞越重，可使銅片出現綠色銹斑、橡膠老化，變色，彈性減低，以致變脆、斷裂，使織物漂白褪色等。使用時應注意。
臭氧作水的消毒時，0℃最好，溫度越高，越有利於臭氧的分解，故殺菌效果越差加濕有利於臭氧的殺菌作用、要求濕度>60%，濕度越大殺菌效果越好。臭氧對人體呼吸道粘膜有刺激，空氣中臭氧濃度達1mg/L時，即可嗅出，達2.5-5mg/L時，可引起脈搏加速、疲倦、頭痛，人若停留1小時以上，可發生肺氣腫，以致死亡。故在無人條件下進行消毒，消毒後停30-50分鐘進入便無影響。消毒後30-60分鐘臭氧自行分解為氧氣，其分解時間內仍有殺菌功效，故消毒後，若房間密閉仍可保持30-60分鐘。臭氧可與食品直接接觸，用於食品消毒、保鮮，對食品不產生殘餘污染，不影響營養成份。 高濃度的臭氧可以老化橡膠，使銅片鏽蝕，但臭氧作空氣消毒時，並非使用純臭氧，又具有極易分解的特點，況且一般為間斷使用，故不易產生對環境設備的損害。同時臭氧還可以除異味，淨化環境，使空氣清新。
NICOLER殺菌技術（動態殺菌技術）
NICOLER源自於希臘語，原是「勝利的人們」的意思，現是指人機同場同步作業一種消毒方式：針對空氣消毒時人員無需離開消毒場所，消毒殺菌的同時對人體沒有任何的傷害，此種消毒方式稱之為「動態消毒」；由於是人類通過科學技術戰勝自然生物的一次成功實踐，所以也稱之為「NICOLER殺菌技術」。
NICOLER殺菌技術是根據生產車間高濕、高溫及高異味等實際特點，採用最新的NICOLER三級雙向的等離子體靜電場工作原理，消毒過程為：通過高壓直流脈衝使等離子靜電場產生逆電效應，生成大量的等離子體。在負壓風機的作用下，污染空氣通過等離子靜電場時帶負電細菌被殺滅分解，使受控環境保持在「無菌無塵」標準。由於在對車間消毒時，人可同時在車間內工作，所以，該種消毒機稱作「NICOLER動態消毒機」。該機器是一種先進的消毒設備，對人體沒有任何傷害，主要用於在有人工作的情況下同步動態殺菌消毒；近年來，這一設備也廣泛用於一些大型食品、藥品、化妝品等企業的包裝、冷卻及灌裝環節。
殺菌誤區
細菌超標是影響食品安全的主要因素之一，幾乎所有企業都採取嚴格的控制措施，制訂規範的工藝流程和消毒制度，但產品抽檢時仍有細菌超標現象發生。基於此種情況，據專業從事食品殺菌技術研發和設備製造的上海康久環保科技有限公司周立法先生說：可能是企業品控主管在微生物控制方面，受到傳統方式影響，進入了一個慣性管理誤區。 所謂慣性管理，即企業主們總以為保障食品不受微生物的污染，做到：1、原輔料控制，2、加工過程的控制，3、工藝流程設計，4、原料庫、輔料庫、成品庫的三庫控制，5、人員衛生控制，6、硬件環境改造。但結果呢，微生物超標的現象依然存在。問題出在：除了慣性管理，還需要學習更專業殺菌技術，多數企業忽略了生產時動態持續的空氣消毒，傳統的殺菌方式剖析如下：
常用方式一
紫外線燈照射殺菌：有很強的殺菌作用，安裝簡單，使用方便，在食品行業中應用廣泛。由於紫外線燈對人體有害，所以只能在靜態（無人）的情況下使用，實際生產時為細菌二次污染食品的提供機會。紫外線燈還有一個弊端，有效輻照距離為1.5米，開啟時空氣中大部分細菌、病毒只是暫時擊暈（隱藏在0.6M以下或輻照距離外），並未完全殺死；關閉時，待人、物流動後被擊暈的細菌、病毒會反彈，使空氣浮游菌數量更高。
常用方式二
藥物噴灑滅菌：如過氧乙酸、次氯酸鈉等，對微生物有較強的滅殺作用，成本低廉。因強烈的氣化作用，刺激性很強，只能在靜態（無人）的情況下使用。多數出口食品企業也不在用噴灑方法滅菌，主要原因是極易造成二次污染。化學試劑易在食品中殘留，對作業人員的皮膚、神經系統、腸胃及呼吸道也有影響，長期容易患毒害性職業病。
常用方式三
臭氧：對有害細菌殺滅有特效，可以減輕車間內的異味，使用面比較廣，其殺菌效果取決於車間濕度及臭氧濃度大小。在靜態（無人）的狀態下使用，對器具、設備有氧化、腐蝕作用。由於臭氧會造成人的神經中毒、引發支氣管炎和肺氣腫等危害，建議消毒後將門窗敞開2-3小時臭氧散盡後，人員再進入車間；生產時，同樣無殺菌設備在工作。
常用方法四
潔淨室，採用初中高效三級過濾方式濾塵，同時補充新風，但高效過濾及通風系統本身不具備殺菌功能，殺菌尚需配合臭氧裝置。目前，潔淨室無法在食品行業普及（保健食品除外），原因如下：1、潔淨室造價高、耗電大、易損耗品更換頻繁，運行成本大；2、現有食品企業多為老式廠房，改造成本大，搬遷或重建時則報廢。因此，無塵潔淨室對諸多企業而言成了一種擺設，一種形象工程，只有上級檢查時才開啟。
通過以上常用方法比較，得出如下結論：傳統的殺菌方式，不能實現在有人狀態下的持續動態消毒，導致消毒的中斷；保障食品不受微生物二次污染，需要人機同場作業的動態空氣消毒方式，即人和消毒設備同處一個車間內，在工人操作的同時，使用消毒設備同步對空間進行消毒。而傳統的在生產過程中，完全是靠人員的避免，特別是在易感染微生物的散熱間及包裝區域，無任何有效的動態殺菌保障措施。可能很多企業已經意識到動態同步殺菌的重要性，可是在技術上也無法去實現。