酸性电解水和精细泡沫融合的高效杀菌技术

平野裕司

（TECHCORPORATION，日本，9990011）

酸性电解水和精细泡沫融合的高效杀菌技术

平野裕司

（TECHCORPORATION，日本，9990011）

本文介绍了酸性电解水和精细泡沫的特点，以及融合了两种技术的电解水装置“Aqua fine premium®酸性”的技术特征，最后评价了“Aqua fine premium®酸性”在食品厂的杀菌性能。

杀菌剂；酸性电解水；精细泡沫；杀菌技术；“Aqua fine premium®酸性”

在数十年前开发出的酸性电解水，已经成为代替次氯酸钠的杀菌技术，如今在食品、医疗及农业领域得到了广泛的应用，这项由日本开发的保护环境和保持环境卫生的新技术，得到了全世界的认可。针对酸性电解水巨大的发展潜能，日本TECH CORPORATION开发出了融合了酸性电解水和精细泡沫技术的精细泡沫酸性电解水生成系统“Aqua fi ne premium®酸性”。日本经济产业省（中小企业厅）根据《不同领域新视野开拓计划》认定： “Aqua fi ne premium®酸性”属于杀菌效果非常强，对人体无害的酸性电解水生产装置，准许上市销售。（表1）是在日本上市的新种类酸性电解水生产装置。

1 酸性电解水的公共认可与指定

时至今日，酸性电解水在食品领域的应用得到了准许（表2）。日本TECH CORPORATION是日本电解协会的会员单位，1999年8月向日本厚生劳动省申请新的食品添加剂——酸性电解水，2002年6月，酸性电解水被指定为食品添加剂中的杀菌剂，日本厚生劳动省把食品领域的酸性电解水称为“次氯酸水”。此后，次氯酸水的用途进一步扩大，成为使用更安全、更便捷的新型卫生管理手段。

2012年3月，“从食盐水电解得到的次氯酸水”被认定为有机JAS的调整用材料。有机JAS指的是不使用农药和化肥等化学物质，依靠自然的力量生长的农作物，并且要得到登录认定机关的认定。按照这种方法生产的农产品、加工食品、饲料及畜产品可以贴JAS标志，这是最高级别的食品农产品标志。

2012年4月，日本厚生劳动省对酸性电解水的标准作了修订，原先的标准是：强酸性电解水pH＜2.7，微酸性电解水pH5.0~6.5。修改后的标准增加了“弱酸性电解水”：pH2.7~5.0，有效氯10～60mg/kg，微酸性电解水的有效氯浓度也从原来的10～30 mg/kg调整为10～80 mg/kg（图1）。

图1　2012年4月，次氯酸水的标准范围扩大

表1　日本上市的新种类酸性电解水生产装置

表2　酸性电解水公开许可一览

2012年5月，《大型烹饪设施卫生管理指南》对次氯酸水的使用作出明确规定。该指南中所说的大型烹饪设施，指的是一次可提供300餐或一天提供750餐以上的烹饪设施。这是由日本厚生劳动省监修、发行的书籍中对次氯酸水的使用做出的明文规定。

2013年1月，日本电解水协会与日本厚生劳动省医药食品管理局，共同制作了指导电解水业内企业的网页，旨在普及次氯酸水杀菌方法和使用效果方面的知识。2014年，日本厚生劳动省对次氯酸水的标准再次做出修订，使次氯酸水可以用于“熟食用海鲜”、“生食用牡蛎”、“冷冻食品”和“容器包装的加压加热杀菌食品”的加工。

另一方面，次氯酸水在农业领域也得到了应用。2014年3月28日，“特定农药：电解次氯酸水”以政府公报的形式公示。在《改正农药取缔法》，特定农药指的是可作用于农作物、人畜和水产动植物几乎无害的指定农药（表3）。在本制度开始实行时，各个农业生产主使用的“特定农药”接近3000种，如今可作为“特定农药”的仅有包括次氯酸水在内的6种材料，次氯酸水的效能效果和对环境的安全性再次得到了国家的认可。

由于酸性电解水在食品领域和农业领域的应用范围很广，日本TECH CORPORATION开始研究能够发挥酸性电解水高效杀菌效果的“精细泡沫技术”。

2 精细泡沫技术

图2　精细泡沫的大小及分类

表3　特定农药中的指定材料

精细泡沫是对在水中形成微米~纳米级微细气泡的总称，特别是纳米级微细气泡被称为超精细泡沫，是比光波长更小、肉眼无法看到的微细气泡（图2）。一般意义上的泡沫，指的是生成后立即上浮并消失的气泡。小的气泡在水中受到的浮力小，上浮速度很慢。数毫米的气泡（金鱼换气吐出的气泡）上升1m需要1～2s；数十微米的气泡（入浴剂发生的白浊气泡）上升1m需要数分钟；数十纳米的气泡上升1m则需要数年的时间，气泡在水中做布朗运动，呈漂浮的状态。精细泡沫的直径越小，所有气泡的表面积就越大，泡沫中的气体就越容易在水中溶解（图3）。

溶解的泡沫在压坏之际，在气泡周围会形成高压，使周围的水分子分解出具有杀菌作用的活性氧，但这种作用非常小，无法达到实用的目的。与其这样，还不如让泡沫中的气体在水中发挥作用。例如，氧精细泡沫化以后的生物活性（水耕栽培、植物工厂、水产养殖）、臭氧的杀菌作用、氢气的还原、清洗作用、碳酸气体的中和作用。

添加精细泡沫的水具有以下特征：降低摩擦和提高浸透作用（表面活性效果），对提高前述的杀菌效果非常有效，能使液体杀菌剂具有非常高的效果。

3 精细泡沫技术的可能性与技术开发

精细泡沫是由日本开发的革新技术，该产业发展的前提是尽早实施标准制定、认证技术的确立，否则将会对关联产业的发展和关联技术的发展产生障碍。为此，日本TECH CORPORATION参与策划了精细泡沫技术的国际标准化认证及利用技术的开发，建立了收集各方面情报的平台，由业界、学会、政府共同促进精细泡沫产业的健康发展。

图3　在精细泡沫发生装置中的氧溶解量

2012年8月29日，由精细泡沫产业会/产业综合技术研究所共同提出申请，并被日本经济产业省的“国际标准共同开发研究事业”通过，事业名称是“精细泡沫技术的国际标准化”，由此使精细泡沫技术成为由经济产业省推动的国家基础技术。日本经济产业省还于2014年启动了探明精细泡沫原理的精细泡沫生成和粒径控制的技术开发，目标是尽快使精细泡沫发生装置投入应用。该事业为期5年，总投资达2亿日元。日本经济产业省与日本农林水产省还共同实施了精细泡沫用于植物栽培及其加工制品的清洗杀菌技术的开发。

装置制造商为了拓展这项优秀的技术，必须开发出装置的具体用途，“精细泡沫酸性电解水”就是实现上述目的的第一个技术。

4 酸性电解水与精细泡沫的融合

2013年，日本TECH CORPORATION利用中小企业和小规模事业者试验机开发的支援补助金，进行了精细泡沫酸性电解水生产装置“Aqua fine premium®酸性”的开发。首先，TECH CORPORATION在酸性电解水（pH3.0，有效氯45ppm，水温20℃）引入大气，对生成精细泡沫后的杀菌效果进行了确认。经过Nanosite公司的纳米粒子测定仪NS-500测定，每mL酸性电解水产生的100nm~300nm的精细泡沫达到了3000～5000万个，但杀菌效果却很差。

图4　精细泡沫酸性电解水生成工艺

在酸性电解水用大气精细泡沫化，微细的气泡在曝气的同时，会把溶解的氯气释放到大气中，使有效氯浓度因精细泡沫的产生而变得低下。如果在酸性电解水生成之际，通过吸引诱导发生的气体（氯气和臭氧）发生的精细泡沫化（图4），却可以使同样条件下的有效氯浓度上升至60ppm。用这种方法生成的精细泡沫酸性电解水（浓度40ppm）洗涤波士顿莴苣，它比同浓度的酸性电解水有更高的清洗、杀菌效果（图5）。

5 酸性电解水和精细泡沫技术的应用

日本TECH CORPORATION在开发成功“Aqua fine premium®酸性”样机后，通过展示会积极推广“Aqua fine premium®酸性”，并与关心该技术的企业共同验证精细泡沫酸性电解水的效果。下面将介绍“Aqua fine premium®酸性”在Uni集团的食品加工会社——永井大宫第一中心应用的情况。该公司于2015年2月把“Aqua fi ne premium®酸性”组装到清洗线，并开始运转。“Aqua fine premium®酸性”的运转情况由该公司的负责人平野裕司介绍。

图5　精细泡沫酸性电解水的杀菌效果试验

5.1 每天对300kg莴苣清洗除菌安全可行吗？

永井在东京首都圈20km的范围内共设立了10个配送中心，向约3300个店定时配送各种高新鲜度的食品，其中大宫第一中心自己制作料理面包、家常菜、盒饭、饭团等食品，料理面包占到其中的大部分，其中三明治的比例占压倒性的多数，每天莴苣的使用量在300kg以上。

问：导入“Aqua fine premium®酸性”之前的清洗除菌是如何进行的？

平野裕司：每天300kg的莴苣使用量当然需要使用自动清洗机，以前是先用水洗一遍，再经过2个次氯酸钠槽除菌，最后再经过2个冷却水槽清洗。引入“Aqua fi ne premium®酸性”后，更换了原来的次氯酸钠槽。“Aqua fi ne premium®酸性”生成的精细泡沫酸性电解水pH3～4，当充满1t的储罐后，再用送水泵向清洗工程供水。

问：导入“Aqua fine premium®酸性”前，对清洗除菌工程有什么不满吗？

平野裕司：迄今为止使用的次氯酸钠，在清洗除菌方面没有任何的问题，药剂的投入也不费工夫，最值得注意的是次氯酸钠特有的药剂臭味。如果在最终的清洗后不进行充分的水漂洗，尽管目前尚无顾客投诉“有臭味”，但对比较敏感的人群，其次氯酸钠独特的药剂臭还是不能容忍的。

除此以外，次氯酸钠对作业环境的影响也是不可忽视的一个问题。日常使用的微量次氯酸钠会给人体带来比较大的负担，次氯酸钠对现场操作人员的影响包括眼睛刺痛、咽喉不适，这些症状出现在许多研究报告中。

问：食品工厂对此采取什么对策？

平野裕司：定期进行换气是必须采取的措施，但从作业环境的清洁化和防止异物进入的观点来看，又不能大开窗户和出入口进行通风。为了不降低除菌效果，药剂的使用量和浓度又不能降低，结果现场操作人员不得不忍受次氯酸钠带来的危害，如何改善作业环境一直是我思考的一个问题。

5.2 大幅改善作业环境，增加莴苣的美味

问：用酸性电解水代替次氯酸钠的理由是什么？

平野裕司：在6～7年前，我们就尝试过使用电解水，由于电解水的生产量不足，因而没有投入使用，但对电解水的优点还是了解的。本次引入的“Aqua fine premium®酸性”，是在电解水的基础上增加了精细泡沫新技术，对此我们充满了期待。

问：从2015年2月导入酸性电解水后的效果如何?

平野裕司：引入“Aqua fine premium®酸性”最显著的一点就是大幅度降低了现场作业环境的氯臭，操作人员眼睛刺痛、喉咙不适的症状大大减轻，受到了操作人员的赞许。用精细泡沫酸性电解水清洗除菌，一般细菌、大肠杆菌等的菌落数，与使用次氯酸钠的效果相当。

问：用精细泡沫酸性电解水清洗除菌对莴苣的新鲜度和品质有什么影响？

平野裕司：根据TECH CORPORATION的说明，酸性电解水的精细泡沫能够直达纤维的深处是其特长，具有新鲜度的保持效果。但是，本公司把经精细泡沫酸性电解水清洗除菌的莴苣全部用于三明治的加工，对使用精细泡沫酸性电解水清洗除菌后的蔬菜保鲜效果还没有体会到。至于能保鲜几天，还没法确认。但是，使用精细泡沫酸性电解水清洗除菌后的直接感受就是：莴苣风味比使用次氯酸钠提高了一个档次。

问：用清洗除菌，对莴苣的评判怎么样?

平野裕司：由于本公司把经精细泡沫酸性电解水清洗除菌后的莴苣大部分用于三明治，至今没有客户反映三明治的风味和食感发生了变化，因而，只能从部分用于沙拉的莴苣那里寻找不同之处。本公司接待超市和CVS客户的机会较多，每每有客户到访，他们必定会质问精细泡沫酸性电解水，可见客户对此多么敏感，但经过一番解释后，客户都满意而归。

5.3 对精细泡沫酸性电解水的期待

问：经过半年的使用，请谈谈对精细泡沫酸性电解水的认识及期待。

平野裕司：TECH CORPORATION不仅生产“Aqua fine premium®酸性”，而且还生产电解水和臭氧装置等杀菌装置，这种不投入药剂的清洗除菌方法带给了人们的安全感。但是，装置出现机械问题是不可避免的。因此，如果“Aqua fine premium®酸性”出现机械故障，我就会切换至次氯酸钠清洗除菌。

自从导入“Aqua fine premium®酸性”以来，小的机械问题确实不少，但除此以外没有大的问题。说明这是一种重要的支持体制，如何能长久地放心使用这一点很重要。精细泡沫是肉眼看不到的微细泡沫，既是优点又是缺点，容易使人产生很多不安全的担心。但是，精细泡沫的清洗除菌效果高，一定会提高莴苣的洁净度。

问：采用精细泡沫酸性电解水的优点是什么?

平野裕司：不使用药品还能获得所需的卫生效果，这是采用精细泡沫酸性电解水的优点。本公司在开展新业务时，必定会向客户强调精细泡沫酸性电解水的这一特长。当前，家常菜市场是一个成长领域，也是竞争激烈的一个行业。食物中毒和异物混入事故时有发生，预防此类事件的发生，必须采取严格的卫生措施。“Aqua fine premium®酸性”导入的半年来，实现了美味和卫生管理提高的对立统一，同时使作业环境变得更加快适。

6 后记

现场加工食材，食品加工设备的卫生管理是一项非常复杂的工作，由此引起的食物中毒和异物混入的事故常常会给生产经营者带来麻烦。另一方面，对于急速成长的日本家常菜市场，雇佣稳定的作业人员是一个重要的课题，确保快适的作业环境和卫生的食品加工设施，是必不可少的条件。精细泡沫酸性电解水生产装置“Aqua fine premium®酸性”是保证高水平清洗除菌和快适作业环境对立统一的解决方案。但是，日本永井大宫第一中心的平野裕司提出的“药剂的安全感和机械的不安全感”，是非常中肯的意见，有助于“Aqua fi ne premium®酸性”的下一步改进。

本文译自2015.8和2015.9《食品与开发》

The High-efficiency Sterilization Technology of Acidic Electrolyzed Water and Fine Bubble Combination

Hiranoyuuji
（TECH CORPORATION, Japan, 9990011）

The study introduces the features of acidic electrolyzed water and fine bubble，and the technical characteristic of acidic electrolyzed water unit “Aqua fine premium®acidity” which combines two technologies. Finally, the paper evaluates the applicability of“Aqua fine premium®acidity”in food plant．

bactericide；acidic electrolyzed water；fine bubble； sterilization technology；“Aqua fine premium®acidity”

TQ455

C

1672-2701（2016）11-14-07