在食品工业中，紫外线消毒通常用于消毒。

紫外线消毒

什么是紫外线消毒?

紫外线(UV)光辐射是一种物理消毒方法，可应用于液体和固体表面，部分或全部减少其微生物负荷。1,2

UV消毒辐射称为UV-C。它们是常规用于食品行业的消毒：3.

  • 小的封闭区域，如实验室和房间
  • 挤奶机，挤奶室
  • 处理水，饮料灌装设备，皮带输送机，食品容器
  • 水果和蔬菜（收获后处理）

起源

紫外线能杀死细菌、霉菌、酵母菌和病毒，早在19世纪初就被发现。它的实现只有在芬森紫外灯的发明之后才可能，尼尔斯·r·芬森在1903年获得了诺贝尔奖。紫外线消毒最早的实际应用之一是对法国马赛的市政用水进行消毒。

紫外灯的商业化是由生产医院设备消毒单元的西屋公司开创的。不久之后，在药品制造以及食品、乳制品和饮料生产工厂安装了紫外线消毒灯。4

紫外线消毒是如何工作的?

紫外线包括波长为100-400纳米的不可见的非电离电磁辐射光谱。紫外线消毒称为UV- c射线覆盖波长范围从100 - 280nm。它们在240-260纳米时最有效。2

通过消除大部分细菌，病毒，模具和气味，有效地用于消毒和消毒表面的UV-C光。

感染的表面暴露于UV-C光允许光线渗透微生物细胞膜。随后与细胞DNA / RNA的胸腺系成分产生胸腺嘧啶二聚体的光化学反应。后者抑制了致病细胞的代谢，并防止它们进一步倍增。

紫外- c对微生物的破坏是一个指数过程，即暴露度越高，对微生物的破坏越有效例如，杀死99%微生物所需的UV-C暴露是杀死90%微生物所需的两倍。

紫外线照射剂量是每平方米表面在特定的暴露时间(分钟)获得>1对数减少微生物种群的能量。5

杀死特定病原体所需的剂量取决于其细胞结构。例如，沙门氏菌，李斯特菌和大肠杆菌具有薄的细胞壁，可以通过UV-C光线容易地杀死。然而，厚的电池壁模孢子可以部分地阻塞UV-C光线，因此需要更高的辐射剂量。

商业生产

UV-C轻型设备的选择主要取决于病原体的类型及其原始和目标计数以及经过处理区域的普遍存在的水分和温度条件。消毒食品制造操作的UV-C暴露水平范围为10至100mJ / cm2。

UV-C射线基本上是由专门的灯产生的汞蒸气产生的。两种紫外线光源可用于紫外线消毒过程:6

  • 低压汞排放管：包括常规和汞合金类型。传统类型是最能节能的源。它将电输入转换为波长254nm的UV-C光输出，即在杀菌作用中。另一方面，汞合金类型（汞加铟或镓）提供了传统管的光输出的三倍，对环境温度不太敏感。
  • 中等（高）压力汞放电灯：电不是非常有效，但可以产生更高的UV-C光强度。因此，它们可以在更短的照射时间内实现目标光曝光。

几盏灯可以安装在合适的反射器上，例如涂有不锈钢等反射材料的墙壁，以使大部分辐射反射回目标表面。

应用

UV-C光线目前用于食品制造工厂，用于连续净化肉类加工，面包店和奶酪输送带。它还用于消毒包装容器，管，薄膜和箔。

在面包店，微生物污染主要发生在烘烤后，即在烘烤过程中冷却，切片和包装。新鲜出炉的面包留下烤箱温暖和高水分水平，即模具和真菌污染的理想媒介。冷却空气，取决于外部条件，含有高水平的芽孢杆菌孢子孢子，模具源。

传统上，使用减少的组合实现了不含无裂面面包的生产水活动（aw）和山梨酸和丙种毒素等防腐剂。然而，目前消费者对防腐面包的需求强迫面包店投资新的保存技术，如真空冷却，红外，冷等离子体和紫外线。

只有少数研究研究专注于消毒面包店和用UV-C光线烘焙食品。用UV-C辐射治疗的同龄面包（32kgy）证实了其在将产品保质期提高100％的潜力，而钙钙钙的26％和山梨酸钾106％。7

尽管紫外线消毒在各种食品制造过程中已被证明有好处，但烘焙行业仍然落后。UV-C系统最近有了新的有前景的改进，比如安装螺旋冷却器，以连续模式运行，提供从烤箱到切片和包装阶段的烘烤食品的无缝运输。另一种方法是在传送带的上方和周围安装紫外线辐射灯，以适当覆盖产品和食品接触表面的所有表面，从而减少生产不合格的超规格产品的风险。

紫外线消毒的优点

  • 它是一种非热方法，因此应该预期食物/烘焙产品的物理化学改变
  • 有效对抗各种病原体(细菌、病毒、酵母、真菌、霉菌等)
  • 在食品中减少污染高达99.99%的可能性代表了食品制造商的明显竞争优势
  • 消除了对季铵化合物如季铵化合物和次氯酸钠或热处理的需要
  • HACCP合规

紫外线消毒的局限性

  • 极低的穿透能力和完全吸收外部表面
  • 射线强度随着距离变大的距离而减小;因此降低了消毒治疗的整体杀害能力或有效性4
  • UV-C射线在死点(被上面的表面或缝隙所覆盖)是无效的4
  • 有些细菌会对紫外线产生抵抗力，因此偶尔需要将紫外线处理与化学消毒方法相结合，以确保适当的清洁和卫生4
  • 系统安装所需的资本成本
  • 潜在的健康和安全问题。紫外线会产生二次辐射UV-A和UV-B射线，严重刺激眼睛，导致皮肤发炎。适当的防护罩可以防止人员直接暴露和受辐射影响。2

下表报告了在253.7 nm处杀死各种微生物种群的大约最低剂量(J/m2)(即对数减少1或减少10倍):2

微生物

紫外线剂量(J /米2)
细菌
枯草芽孢杆菌（植物表格） 70
枯草芽孢杆菌（孢子形式） 120.
大肠杆菌 30.
结核分枝杆菌 62
铜绿假单胞菌 55
沙门氏菌肠炎 40
金黄色葡萄球菌 26
模具
黑曲霉 1320.
黄曲霉 600
曲霉属真菌glaucus 440.
Penicillum digitarum 440.
青霉素展望 130
Penicillum chrysogenum 500
酵母
Saccharomyces椭圆体 60
酿酒酵母 60

FDA法规

FDA已批准使用UV-C对食品和食品加工设备进行处理和消毒(21 CFR 179.39)。8

参考

  1. Stanga, M.《消毒剂和卫生技术》卫生:食品工业中的清洁和消毒，WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2010，第524-554页。
  2. 斯坦加，M。“环境卫生”卫生：食品工业的清洁和消毒，Wiley-VCH Verlag GmbH＆Co.KGAA，Weinheim，2010，PP。459-471。
  3. Kopper，G。“卫生初级生产”食品安全管理：食品工业，学术出版社，elsevier全宝博188滚球 Inc.，2014年，第559-620页的实用指南。
  4. VC技术：历史和解释。https://www.sportsturfnw.com/uvc-equpliple/uvc-technology-history-explanations/。
  5. Marriott, N.G.， Schilling, M.W.， and Gravani, R.B.“Sanitizers”Principles of Food Sanitation，第6版，施普林格International Publishing AG, 2018, pp. 175-183。
  6. Lagunas-Solar，M.C.“脉冲紫外线辐射加工”食品安全，第3卷，学术出版社，elsevier，Inc.，2014，第225-238卷。全宝博188滚球
  7. Doulia，D.，Katsinis，G.，＆Mougin，B.延长包裹部分烘烤的长方形宝石的微生物保质期。int。J. Food Prop.2000,3,3，PP。447-457。
  8. 食品及药物管理局。食品生产、加工和处理中的辐照。21 CFR.179.31。https://www.accessdata.fda.gov/scripts/cdrh/cfdocs/cfCFR/CFRSearch.cfm?fr=179.39。