Озонирование как метод улучшения санитарного состояния на предприятиях пищевой промышленности
А.Б.Торган, БГАТУ
Статья в журнале "Агропанорама" за 2006 год
Приведенный ниже текст - это выдержки из статьи, опубликованной в 2006 году в журнале "Агропанорама" сотрудником БГАТУ Республики Беларусь.
Постепенное внедрение озоновых технологий положительно повлияло на экономику государства, и каждое десятилетие эти технологии обновляются, чтобы развитие в отрасли пищевой промышленности не останавливалось.
Постепенное внедрение озоновых технологий положительно повлияло на экономику государства, и каждое десятилетие эти технологии обновляются, чтобы развитие в отрасли пищевой промышленности не останавливалось.
От качества исходного сырья напрямую зависит и качество готового продукта, его внешний вид, вкус и запах. Поэтому особое внимание необходимо уделять как хранению, так и производству сырья. Микробиологическая надежность технологического производства во многом зависит от санитарно-гигиенического состояния оборудования. Качество обработки производственных емкостей оказывает существенное влияние на качество продукции.
Производственное оборудование дрожжевых предприятий требует к себе особого внимания. Необходимо проводить тщательное обеззараживание дрожжерастительных аппаратов. Сейчас такую обработку на предприятиях производят паром, но это экономически нецелесообразно из-за высоких энергозатрат. Необходим такой способ обработки, который требует минимальных затрат и обеспечит максимальную очистку оборудования от посторонней микрофлоры.
В настоящее время для бактерицидной обработки оборудования в пищевой промышленности используют преимущественно традиционные методы тепловой (подача пара под давлением) и химической дезинфекции (хлорной извести, гипохлорид натрия) или их комбинации. Недостатком этих методов является: существенное потребление биологически чистой воды, ощутимые энергетические затраты, а также затраты на приобретение, транспортировку и хранение химических дезинфицирующих веществ.
Указанные недостатки отсутствуют при электро-физическом методе антимикробной обработки, который лежит в основе генерирования аэроионов и озона. Озон (О3) — аллотропная видоизмененная форма кислорода. При обычных температурах озон представля¬ет собой газ сине-голубого цвета с характерным запахом, который ощущается при концентрации его 0,015 мг/м.куб в воздухе. Озон обладает высокими окислительными способностями, нестоек, быстро рекомбинируется, превращаясь в молекулярный кислород. Он образуется из кислорода или воздуха, при этом его генерирование может осуществляться различными методами. В настоящее время промышленным способом получения озона является электросинтез, который основан на диссоциации молекулы озона под воздействием энергии электрического разряда.
Озонирование может найти широкое применение как эффективный метод сухой низкотемпературной дезинфекции технологического оборудования и по-мещений на предприятиях пищевой промышленности. В НИИ прикладной физики АН Молдавии исследовалось применение озона для стерилизации внутренних поверхностей технологического оборудования пищевых производств. Разработаны методы, средства контроля и технологические схемы процесса озонирования, а также режимы дезинфекции применительно к молочной и пивоваренной отраслям пищевой промышленности. Установлено, что обработка озоном требует незначительной дозировки, проста и экономична в эксплуатации.
Производственное оборудование дрожжевых предприятий требует к себе особого внимания. Необходимо проводить тщательное обеззараживание дрожжерастительных аппаратов. Сейчас такую обработку на предприятиях производят паром, но это экономически нецелесообразно из-за высоких энергозатрат. Необходим такой способ обработки, который требует минимальных затрат и обеспечит максимальную очистку оборудования от посторонней микрофлоры.
В настоящее время для бактерицидной обработки оборудования в пищевой промышленности используют преимущественно традиционные методы тепловой (подача пара под давлением) и химической дезинфекции (хлорной извести, гипохлорид натрия) или их комбинации. Недостатком этих методов является: существенное потребление биологически чистой воды, ощутимые энергетические затраты, а также затраты на приобретение, транспортировку и хранение химических дезинфицирующих веществ.
Указанные недостатки отсутствуют при электро-физическом методе антимикробной обработки, который лежит в основе генерирования аэроионов и озона. Озон (О3) — аллотропная видоизмененная форма кислорода. При обычных температурах озон представля¬ет собой газ сине-голубого цвета с характерным запахом, который ощущается при концентрации его 0,015 мг/м.куб в воздухе. Озон обладает высокими окислительными способностями, нестоек, быстро рекомбинируется, превращаясь в молекулярный кислород. Он образуется из кислорода или воздуха, при этом его генерирование может осуществляться различными методами. В настоящее время промышленным способом получения озона является электросинтез, который основан на диссоциации молекулы озона под воздействием энергии электрического разряда.
Озонирование может найти широкое применение как эффективный метод сухой низкотемпературной дезинфекции технологического оборудования и по-мещений на предприятиях пищевой промышленности. В НИИ прикладной физики АН Молдавии исследовалось применение озона для стерилизации внутренних поверхностей технологического оборудования пищевых производств. Разработаны методы, средства контроля и технологические схемы процесса озонирования, а также режимы дезинфекции применительно к молочной и пивоваренной отраслям пищевой промышленности. Установлено, что обработка озоном требует незначительной дозировки, проста и экономична в эксплуатации.
В РУП «Научно-практического центра Национальной академии наук Беларуси по продовольствию» были проведены лабораторные исследования, а также бактерицидная активность озона была доказана и в производственных условиях ОАО «Дрожжевой комбинат».
Объектами исследования являлись музейные штаммы различных тест-культур, а также микроорганизмы, выделенные с объектов внешней среды и оборудования ОАО «Дрожжевой комбинат» [2].
Результаты лабораторных исследований показали, что:
Бактерицидная активность озона была доказана и в производственных условиях на ОАО «Дрожжевой комбинат». Были проведены производственные испытания способа дезинфекции емкостного оборудования методом озонирования. Контроль качества обработки проводила микробиолог центра Рачковская А.И. После проведенных исследований выяснилось, что распределение воздушных потоков в емкости также влияет на качество обработки и микробиологическую чистоту.
На основании результатов испытаний была установлена зависимость продолжительности набора рабочей концентрации озона от объема емкостей и степени эффективности обеззараживания от времени экспозиции, а также определены оптимальные режимы стерилизации для емкостей объемом 5 м3, 7 м3, 12 м3,40 м3,50 м3,100 м3
Результаты испытаний показывают, что озоновоздушная смесь накапливается в емкости до определенной концентрации, а затем концентрация, не меняя своего значения, остается постоянной.
По результатам данных испытаний установлено, что обработка заторного чана, к примеру, объемом 40 м3 озоно-воздушной смесью, в течение 1 часа приводит к 100% гибели бактерий, характерных для дрожжевого производства (молочнокислых бактерий, в т.ч. лейконостока, гнилостных бактерий, плесневых грибов, дрожжевых клеток и др.). Выявлена зависимость между продолжительностью обработки и степенью дезинфекции. Обработка озоном данной емкости в течение 10 минут снижала общую микробную обсемененность на 29 %, обработка в течение 20 минут на 46 %, 30 минут — на 94 %, 40 минут — на 100%. Таким образом, достаточное время экспозиции для дезинфекции емкости объемом 40 м3 - 40 минут. Более продолжительной обработки не требуется, возможна выдержка емкости в закрытом состоянии после отключения озонаторного оборудования, что будет способствовать закреплению полученного результата.
По разработанной методике провели исследования распределения озоно-воздушных масс в емкости. В емкость опускали силиконовые трубки разной длины для забора озоно-воздушной смеси и подачи ее с помощью аспиратора к газоанализатору, который фиксировал концентрацию озона в емкости на определенном уровне. Также основной шланг, по которому поступал озон в емкость, погружали на разную глубину (от самого верхнего положения до самого нижнего положения емкости). В процессе эксперимента контролировали и такие параметры как температуру и влажность (в помещении и в емкости). Проведение исследований осуществлялось при сбросе остаточного озонированного воздуха с емкости через зазор клапана в верхнем вентиля- ционом канале дрожжерастипьного аппарата. По полученным результатам были построены графики распределения озоно-воздушных масс в емкостях разного объема.
В результате анализа полученных данных и графиков можно сделать следующие выводы:
Расчеты экономической эффективности данной технологии показывают, что обработка емкостного оборудования методом озонирования дешевле обработки паром, традиционной для обработки емкостного оборудования. Для емкости объемом 100 м3 - в 43 раза, для емкости объемом 50 м3 - в 59 раз, для емкости объемом 12 м3 - в 47 раз, для емкости объемом 6 м3 - в 43 раза.
Замена санитарной обработки паром емкостного оборудования на технологию озонирования, к примеру, на ОАО «Дрожжевой комбинат» сократит:
Объектами исследования являлись музейные штаммы различных тест-культур, а также микроорганизмы, выделенные с объектов внешней среды и оборудования ОАО «Дрожжевой комбинат» [2].
Результаты лабораторных исследований показали, что:
- снижение количества жизнеспособных бактериальных клеток имеет обратно экспоненциальную зависимость от продолжительности воздействия озона;
- отмирание бактериальных клеток при обработке озоном концентрацией от 30 мг/м3 на начальном этапе происходит резко, последний этап характеризуется медленным снижением числа жизнеспособных клеток, что можно объяснить большей устойчивостью оставшихся бактерий к озону;
- эффективность обеззараживания зависит от начальной микробиологической загрязненности объекта обеззараживания: чем грязненность, тем более продолжительное время необходимо для достижения наилучшего результата.
Бактерицидная активность озона была доказана и в производственных условиях на ОАО «Дрожжевой комбинат». Были проведены производственные испытания способа дезинфекции емкостного оборудования методом озонирования. Контроль качества обработки проводила микробиолог центра Рачковская А.И. После проведенных исследований выяснилось, что распределение воздушных потоков в емкости также влияет на качество обработки и микробиологическую чистоту.
На основании результатов испытаний была установлена зависимость продолжительности набора рабочей концентрации озона от объема емкостей и степени эффективности обеззараживания от времени экспозиции, а также определены оптимальные режимы стерилизации для емкостей объемом 5 м3, 7 м3, 12 м3,40 м3,50 м3,100 м3
Результаты испытаний показывают, что озоновоздушная смесь накапливается в емкости до определенной концентрации, а затем концентрация, не меняя своего значения, остается постоянной.
По результатам данных испытаний установлено, что обработка заторного чана, к примеру, объемом 40 м3 озоно-воздушной смесью, в течение 1 часа приводит к 100% гибели бактерий, характерных для дрожжевого производства (молочнокислых бактерий, в т.ч. лейконостока, гнилостных бактерий, плесневых грибов, дрожжевых клеток и др.). Выявлена зависимость между продолжительностью обработки и степенью дезинфекции. Обработка озоном данной емкости в течение 10 минут снижала общую микробную обсемененность на 29 %, обработка в течение 20 минут на 46 %, 30 минут — на 94 %, 40 минут — на 100%. Таким образом, достаточное время экспозиции для дезинфекции емкости объемом 40 м3 - 40 минут. Более продолжительной обработки не требуется, возможна выдержка емкости в закрытом состоянии после отключения озонаторного оборудования, что будет способствовать закреплению полученного результата.
По разработанной методике провели исследования распределения озоно-воздушных масс в емкости. В емкость опускали силиконовые трубки разной длины для забора озоно-воздушной смеси и подачи ее с помощью аспиратора к газоанализатору, который фиксировал концентрацию озона в емкости на определенном уровне. Также основной шланг, по которому поступал озон в емкость, погружали на разную глубину (от самого верхнего положения до самого нижнего положения емкости). В процессе эксперимента контролировали и такие параметры как температуру и влажность (в помещении и в емкости). Проведение исследований осуществлялось при сбросе остаточного озонированного воздуха с емкости через зазор клапана в верхнем вентиля- ционом канале дрожжерастипьного аппарата. По полученным результатам были построены графики распределения озоно-воздушных масс в емкостях разного объема.
В результате анализа полученных данных и графиков можно сделать следующие выводы:
- наибольшая концентрация озона накапливается в месте его подачи по основному шлангу;
- в процессе обработки озоно-воздушная масса поднимается в верхнюю часть емкости по направлению выхода остаточного озона;
- подача озоно-воздушной смеси должна осуществляться в противоположную часть емкости от выхода остаточного озона, что будет способствовать повышению эффективности процесса стерилизации.
Расчеты экономической эффективности данной технологии показывают, что обработка емкостного оборудования методом озонирования дешевле обработки паром, традиционной для обработки емкостного оборудования. Для емкости объемом 100 м3 - в 43 раза, для емкости объемом 50 м3 - в 59 раз, для емкости объемом 12 м3 - в 47 раз, для емкости объемом 6 м3 - в 43 раза.
Замена санитарной обработки паром емкостного оборудования на технологию озонирования, к примеру, на ОАО «Дрожжевой комбинат» сократит:
- энергозатраты - на 29,14 Гкал/месяц или 349,79
- озон экологически совместим с окружающей средой (принимает участие в естественно протекающих - Гкал/год)
- объемы использования воды, за счет исключения операции ополаскивания после обработки озоном, — на 20%, что составляет 2000 м3 /месяц или 24000 м3/год;
- - расходы моющих средств и дезинфектантов, а также трудозатраты на обслуживание процесса - на 60% [3].
Данная технология обеззараживания емкостного оборудования обладает рядом достоинств:
- газообразное состояние озона позволяет ему легко проникать в труднодоступные места (внутри емкостей) производственного оборудования;
- экономичность (потребляемая мощность озонатора составляет 0,4 кВт ч);
- экологичность (происходит взаимопревращение по схеме кислород-озон-кислород, что подтверждается отсутствием образования вредных побочных соединений
*
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
- Литинский, Г.А. Современные методы дезинфекции в пищевой промышленности и перспективы их применения в условиях Молдавии / Г.А. Литинский. - Кишинев: Основы, 1993. - С.6.
- Технология обеззараживания емкостного оборудования методом озонирования: материалы Международной научно-практической конференции, Минск, 14-15 октября 2004 г./ РУП «Минсктипроект»; под ред. З.В. Ловкиса. - Мн., 2004. - С. 87-89.
