臭氧对蜂蜜生产设备杀菌效果的验证

我国是养蜂大国、蜂蜜生产大国，同时也是蜂蜜出口大国，受国际外部环境的影响，蜂蜜出口前景良好。国内蜂产品生产企业不断加大生产设备的投入，引进自动化蜂产品生产线，扩大蜂产品消费市场。但随着大型生产线的投入使用，蜂蜜生产管道、设备受到微生物污染等问题也屡见报端。蜂蜜微生物分两部分。①蜂箱内未成熟蜂蜜的污染，主要源于微小颗粒的蜂花粉及蜂箱内残渣、尘埃、潮湿的空气和水源等。②蜂蜜收获后贮藏运输和生产阶段，其污染来源包括加工设备、操作人员、加工环境和不洁包装容器等。

一般成熟蜂蜜不易污染，成熟蜂蜜是糖的过饱和溶液，具有较高的渗透压，蜂蜜的pH值较低，酸性较大且含有抑菌物质，大多数微生物难以在此环境中生存。但蜂蜜中的含水量未达到要求时，果糖、葡萄糖及多糖类溶解，蜂蜜为不饱和溶液时（波美度≤39°Bé），易受到微生物污染。蜂蜜中的微生物主要为嗜渗酵母和耐高糖酵母、真菌等。国家市场监督管理总局就部分生产企业销售的蜂产品微生物不符合质量要求进行了通告。因此，企业应对蜂蜜在生产过程中受设备管道微生物污染问题予以高度重视。

生产设备可采用物理或化学方法杀灭微生物。臭氧在常温、常态、常压下无色，有腥臭气味。臭氧在常温常压下分子结构不稳定，很快会自行分解为氧和单个氧原子，单个氧原子具有很强的活性，对细菌有极强的氧化作用，臭氧能氧化分解细菌内部葡萄糖所需的酶，从而破坏其细胞膜，起到杀菌作用[1]。多余的氧原子会自行重新结合为氧分子，不存在有害残留物，故被称为无污染消毒剂。臭氧不但对各种细菌有极强的杀灭能力，而且对霉菌也有杀灭效果。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

平板计数琼脂（PCA）、结晶紫中性红胆盐琼脂、孟加拉红（虎红）琼脂，广州环凯微生物科技有限公司；氯硝胺18%甘油（DG18）琼脂；7.5%氯化钠肉汤、脑心浸出液肉汤（BHI），广州环凯微生物科技有限公司；革兰氏染色液，广州环凯微生物科技有限公司；磷酸盐缓冲液，广州环凯微生物科技有限公司；无菌生理盐水，自制。

1.2 仪器与设备

臭氧发生器，广州百丰环保科技有限公司，型号：BF-YE-920，臭氧量20 g·h-1，功率：2.0 kW，冷却方式：风冷；蜂蜜真空浓缩设备生产线；蜂蜜流体灌装机；恒温培养箱：（36±1）℃，（25±1）～（28±1）℃；冰箱：2～5 ℃；恒温水浴箱：（46±1）℃；天平：感量为0.1 g；pH计；臭氧测试盒：碘化钾试纸（B），广东环凯生物技术有限公司；放大镜；菌落计数器。

1.3 实验方法

1.3.1 蜂蜜生产设备消毒效果的验证

按蜂蜜加工流程使用的生产设备包括原料投料罐、双联过滤机、浓缩贮蜜缸、真空蒸发器、浓缩成品罐、贮蜜缸和灌装机等，分别对其进行工艺水清洗消毒、热水清洗消毒、臭氧水清洗消毒，通过对样品进行菌落总数、大肠菌群、嗜渗酵母、霉菌和金黄色葡萄球菌检测，验证几种清洗消毒方法的消毒效果[2]。

1.3.2 检测方法

菌落总数按GB 4789.2—2016进行检验；大肠菌群按GB 4789.3—2016进行检验；霉菌计数按GB 4789.15—2016进行检验；嗜渗酵母计数按GB 14963—2011进行检验；金黄色葡萄球菌按GB 4789.10—2016进行检验。

2 结果与分析

2.1 蜂蜜生产设备常规清洗消毒效果

蜂蜜收割是指每只蜂箱摇出蜂蜜后采用小包装桶盛装，因采收天气的变化，同一蜜种不同批次蜂蜜原料的水分含量、色泽、滋气味存在差异。加工厂收购后需搅拌混合均匀，保持同一批次物料的色泽、花香及浓度一致。因此定制加工生产设备的后段贮蜜容器较前段投料缸体积稍大，与其他食品类设备选型配套存在明显差异，特别是体量大的饮料生产线是一次性配料（大罐）逐步灌装，易进行CIP清洗。蜂产品生产企业产量低，大多数生产线无CIP系统，普遍采用工艺水对蜂蜜浓缩设备、蜂蜜灌装机进行清洗后，再进行热水消毒。其清洗流程为工艺水注入原料投料罐→双联过滤机→贮蜜缸→真空蒸发罐→浓缩成品罐→贮蜜缸→灌装机（清洗30 min）。

本试验按生产企业的常规流程进行清洗[3]。取样方法为常规清洗后当工艺水临近排放完毕时，关闭各开口阀门，24 h后（室温28 ℃）用无菌瓶进行取样，蜂蜜灌装机贮蜜缸内侧面及底板采用涂抹法进行取样，检测结果见表1。蜂蜜生产设备常温清洗后，因蜂蜜黏度大，常温工艺水难以彻底清除设备及管道的残留物。24 h后，蜂蜜中残留物与水混合后微生物迅速生长，污染生产设备。

表1 蜂蜜生产线常规清洗24 h后微生物指标表

2.2 蜂蜜浓缩生产设备热水清洗消毒效果

将原料投料缸注满工艺水并加热至（92±1）℃，开启输送泵通过双联过滤机（含滤袋），泵入蜂蜜浓缩生产线的高位贮蜜罐中（满罐），启动高位贮蜜罐搅拌5 min后，打开高位贮蜜罐底阀，开启真空泵使真空蒸发罐处负压状态，形成水力喷射，使热水自动流入浓缩蒸发罐中，当液面处于高位时关停真空泵。同时确保热水清洗各部位30 min[3]。当热水排放完毕时，24 h后用无菌瓶进行取样，检测结果见表2。从投料罐加热工艺水，经过滤机、贮蜜缸、浓缩蒸发器到成品罐，热量散发快，到浓缩成品罐工艺水降至55 ℃左右。蜂蜜生产设备与管道随着热水温度的降低，灭菌效果不彻底，仍有部分微生物未能灭活。

表2 蜂蜜生产线热水清洗消毒24 h后微生物指标表

2.3 热水对蜂蜜灌装设备的消毒效果

将蜂蜜灭菌缸注满工艺水并加热至（92±1）℃，开启输送泵通过双联过滤机（含滤袋），泵入蜂蜜灌装机上方贮蜜缸（泵入量为满罐），开启蜂蜜灌装机，同时确保热水清洗各部位30 min。且每隔5 min，从底部排放一次清洗用水。当热水临近各排放口完毕时，关闭开关。取样方法为灌装机贮蜜缸侧壁及底板按涂沫法进行取样，灌装机贮蜜缸底部排水口清洗完毕时，关闭开关，24 h后用无菌瓶进行取样[3]。连续检测3个周期，检测结果计算平均值，结果见表3。

表3 热水对蜂蜜灌装设备消毒24 h后微生物指标表

因蜂蜜灌装机一般布局在洁净车间，热水清洗罐布局在非洁净作业区，设备连接管道过长，热量消耗大。92 ℃工艺水从热水缸输送到灌装机上方贮蜜缸时，水温已降至71 ℃左右。由表3可知，通过热水清洗，贮料缸四周、贮料缸底板、灌装机排水口消毒效果不理想，特别是灌装头残存的嗜渗酵母数量较大，不符合企业内控指标要求。其主要原因是蜂蜜属酸性食品（其pH值在4.2左右），酸性食品中腐败菌主要为嗜渗酵母、霉菌、耐高温细菌等[3]。同时灌装机活塞缸及管道死角残留少量蜂蜜，采用常规热水清洗设备，仍残留微量的蜂蜜，稀释后的蜂蜜残留物细菌迅速大量繁殖。使用57～71 ℃热水清洗，杀菌效果并不理想。如继续生产会造成蜂蜜的二次污染。

2.4 臭氧水对蜂蜜生产设备清洗消毒试验

2.4.1 臭氧制取

制水间开启制水系统使纯净水至成品罐中液位，接通臭氧发生器电源，打开压缩空气进气阀，调节氧气流量阀为1.5～2.0 L·min-1，打开臭氧发生器，调节电流为0.8～1.0 A，启动纯化水输送泵连续循环。

2.4.2 蜂蜜浓缩设备臭氧消毒效果

将臭氧机制备的臭氧水浓度调节到1.5 mg·L-1（过高的臭氧水浓度会引起生产操作人员身体不适），分别从蜂蜜原材料投料罐、浓缩前贮蜜缸阀门、浓缩成品罐顶部口注入臭氧水，打开双联过滤机后端所有阀门及真空蒸发器机组，把臭氧水输送到设备的每一个物料接触面[4]。且每隔5 min，从底部排放一次臭氧水。浸泡20 min临近清洗完毕时关闭开关，24 h后用无菌瓶进行取样[3]。连续检测3个周期，检测结果计算平均值。

由表4可知，采用臭氧水（1.0 mg·L-1）浸泡方式对原料投料罐、双联过滤机、浓缩贮蜜缸进行消毒以及采用喷淋方式对蒸发器、浓缩成品罐进行20 min密闭消毒能有效杀灭细菌。

表4 臭氧水对蜂蜜浓缩设备消毒24 h后微生物指标表

2.4.3 蜂蜜灌装设备臭氧消毒效果

将臭氧机制备臭氧水浓度调节到1.5 mg·L-1，从蜂蜜灌装机上方贮蜜缸输送臭氧水，待贮蜜缸充满臭氧水后，不间断开启底部排水阀门，从底部排放3次臭氧水，每次2 min。同时开启灌装机使臭氧水经活塞气缸，到灌装机灌装头出口排出，消毒时间为20 min。结束后24 h开始取样。灌装机贮蜜缸箱体侧壁及底板按涂沫法进行取样，灌装机贮蜜缸底部排水口和灌装头出口采用无菌瓶进行取样[3,5-6]。

由表5可知，臭氧水（1.0 mg·L-1）采用浸泡方式对贮蜜缸消毒，经20 min作用时间，能有效杀灭贮蜜缸内的微生物。但灌装机底部排水口和灌装头出口因臭氧被分解，出口臭氧浓度较低，且作用时间只有20 min，无法进行有效消毒。特别是灌装活塞缸及管道死角残留少量蜂蜜的有机物，对微生物起保护作用，无法完全杀灭细菌。

表5 臭氧水对蜂蜜灌装消毒24 h后微生物指标表

2.4.4 增加臭氧冲洗消毒对灌装机的消毒效果

在原臭氧水浸泡贮蜜缸清洗消毒后，进行1次臭氧水直接冲洗[5]。操作方法为在原贮蜜缸浸泡消毒完成后，保持臭氧水浓度不变，从灌装机上方贮蜜缸下料口直接输送臭氧水进入活塞气缸，开启灌装机边注入臭氧水边进入灌装机生产模式，消毒时间为20 min和30 min。临近结束关闭各排放口阀门，24 h后用无菌瓶进行取样[7]。

由表6可知，采用臭氧水直接对接灌装机贮蜜缸下料口接入臭氧水，边排放臭氧水边开启灌装机，确保贮蜜缸入口的臭氧水浓度与灌装头出口浓度相差0.5 mg·L-1。通过20 min和30 min两种消毒时间验证，发现其能有效对蜂蜜灌装机进行消毒。

表6 臭氧水对蜂蜜灌装设备消毒处理表

3 结语

臭氧作为一种强氧化剂，具有广谱杀菌作用。臭氧能快速分解成氧气和单原子氧，在半敞开的蜂蜜投料缸、贮蜜缸设备和半封闭的管道中极易挥发，臭氧浓度快速降低。蜂蜜因物料黏度大，附着力强，生产设备清洗消毒困难，臭氧作用时间需延长。特别是蜂蜜灌装机残留部分物料富含有机物质、挥发油等，影响臭氧水消毒效果。因此，在保证臭氧水浓度的前提下，加大臭氧水冲洗和消毒时间，才能有效对蜂蜜加工设备进行消毒。