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包装饮用水中铜绿假单胞菌控制——紫外线消毒技术
  • 发布日期:2017-02-18     信息来源:注册送58元体验金     浏览次数:666

    •        铜绿假单胞菌又名绿脓杆菌,其可产生多种外毒素、内毒素等致病因子,是导致急性肠道疾病和皮肤炎症的完全致病菌。WHO的HACCP评估明确指出铜绿假单胞菌是婴儿瓶装饮用水的危害指示菌,同时铜绿假单胞菌的生长还将增加水中亚硝酸盐含量。



       

            饮用水类国标GB19298-2014 和GB8537-2008和中明确规定每250 mL水样中铜绿假单胞菌不得检出。因其在自然界分布极为广泛,给包装水生产企业增加许多挑战,各种超标报道也频见报端;一般刚出厂的产品中铜绿数较少,在抽样检测中很难检出,由于包装水消费周期较长,且铜绿对有机营养要求较低,在数十天内即可繁殖达到104 CFU/mL。在灌装前彻底杀灭铜绿是保证成品质量的唯一途径,也应作为衡量消毒工艺消毒效果的重要标准。

             对仍以臭氧为主要消毒手段的企业来说,溴酸盐和铜绿确实难以找到一个精准的平衡点,在国家发布包装水溴酸盐(臭氧消毒副产物)控制标准后,所有企业均降低了臭氧的投加浓度和接触时间,而臭氧要达到相应的杀菌效果,根据WTO规定,臭氧处理CT值不小于1.6,CT值为臭氧浓度C和持续时间T的乘积,一般要求为0.4 mg/L的臭氧溶解度值,保持4min,即CT值为1.6;笔者曾与国内某矿泉水企业用HACCP体系评价臭氧和二氧化氯作为消毒剂对矿泉水生产加工中的消毒效果(目标微生物包括铜绿)。利用臭氧消毒时,最佳消毒条件为:臭氧浓度为0.6 mg/L、持续通入臭氧时间为12 min,水样微生物合格率方能达到99%,而此时的溴酸盐已远远超标。并且国内大多数企业,特别是天然矿泉水生产企业,臭氧浓度控制0.2ppm以下,水体溴离子浓度较高时臭氧添加浓度更低,这势必要求我们在臭氧之外寻求其他有效杀菌控制手段。
       
             笔者和海诺威公司微生物专家调研了国内大多数主要包装水企业,大多数一线企业铜绿假单胞菌及微生物控制水平较好,个别一线企业及较多二线企业在微生物控制和溴酸盐控制上仍然没有找到很好的平衡点;实际上紫外线是铜绿控制非常有效的手段,铜绿灭活的紫外线D10值仅为5.6 mJ/cm2; 紫外线D10值反映的是特定微生物对紫外线的敏感度,即微生物被灭活90%时所需要的紫外线剂量,铜绿D10值低于大多数常见微生物,但是紫外线照射剂量一定要正确选择;在铜绿及微生物控制水平较好一线企业,总体上主要体现在四个方面:

      1:水源保护

             在以地下水为水源的企业,水源保护和打井过程中的保护整体比较规范科学;由于地下水处在一个缺氧环境,不利于微生生长,大多数原水中的微生物来源于取水过程本身的二次污染;在采用地表水作为水源的天然水生产企业,在取水源头即采用紫外线作为源头在线控制手段,降低后端砂滤、活性炭微生物附着生长的压力。

      2:水处理车间环境控制

             基本能做到车间地面干燥无积水,水处理过程整体密闭;在南方某水厂调研时就发现,该客户水处理车间积水较多,而且砂滤敞开式设计,原本各项微生物指标为零的地下水经过砂滤、活性炭后微生物不可计数,铜绿假单胞菌也达到每百毫升数百个,原本用来提升水质口感的过程变成了一个二次污染重灾区。

      3:管路CIP(原位清洗)及SIP(原位灭菌)

             尽管绝大多数新建水处理线采用了密闭系统,理论上只要水源没有二次污染,后端水处理过程,特别是已经采用热水或蒸汽原位灭菌的企业,可以很好杜绝微生物的生长繁殖;可实际上水处理系统是不可能绝对密闭的,很多水罐、砂罐和活性炭罐都是通过呼吸器与大气连通避免气阻,这个就是微生物侵入系统很好通道,因此间些性热水或蒸汽消毒是非常必要的,也能同时提升活性炭的吸附容量。

      4:高剂量紫外线消毒作为主要消毒手段

             大多数企业由于溴酸盐控制压力,以及最大程度降低化学品使用的企业理念,企业品控允许的臭氧投加浓度非常低,均采用物理的紫外线杀菌手段,而且根据不同控制点的风险采用了不同的紫外线照射剂量。

             对于第四条紫外线这一看似熟悉的技术往往是大多数二线企业及少数一线企业的技术盲区;紫外线照射剂量如同臭氧消毒时的药剂浓度,这是决定杀菌效果的唯一参数。

             紫外线主要分为低压紫外线和中压紫外线技术。低压紫外线光谱输出为253.7 nm单波光谱,只能破坏微生物DNA的碱基对,且被灭活微生物易产生光复活及暗修复的问题;中压紫外线的输出为多谱段紫外线,波长为240 nm ~ 280 nm,杀菌更具广谱性,且强度也远高于低压紫外线,而且中压紫外线不仅能破坏微生物的DNA结构,还能破坏细胞内的酶及蛋白质,对微生物组织结构造成全面的、不可逆的伤害,有效克服微生物的复活问题,杀菌更为彻底。此外,中压紫外线的杀菌环境适应性和监测准确性上也优于多灯管的低压紫外系统。
       
             国内大多数企业水处理工艺流程图(图1):              

       

           


             此工艺充分考量了水处理各环节的具体需求并结合两种不同紫外线的技术特点;原水或活性炭后微生物负荷较高,因此选择杀菌更为广谱、彻底的中压多谱段紫外线;灌装前微生负荷低且设备运行会出现不连续的情况,因而选择适合频繁起停的PQ汞齐系列。

             由于不同微生物耐受紫外线能力不同,紫外线照射剂量也是决定设备使用成败的另一关键控制参数;对于中压和低压技术选择及照射剂量确定,建议向紫外线专业生产企业咨询。

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