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食品級雙氧水及其在食品行業中的應用


(杭州臨安精欣化工廠廠長  汪永超)
 
    [摘要:本文簡要介紹了食品級雙氧水的國內外現狀、食品級雙氧水的特點、殺菌原理、應用范圍、使用方法、包裝、貯存運輸、安全防護等內容。]
    作者簡介:汪永超,1988年浙江大學化學系畢業后,一直從事雙氧水科研、技術、生產、應用研究。曾主持國家863計劃項目“超凈高純電子級雙氧水”的研究開發,并任課題組組長,獲得成功。1999年在國內率先研發成功食品級雙氧水產品,2001年實現批量規模化生產,現任杭州臨安精欣化工廠廠長,致力于食品級雙氧水的市場推廣工作。
    一、食品級雙氧水國內外現狀
    在國外,食品級雙氧水在食品行業中早已得到普遍應用。在乳品及飲料等食品的無菌包裝、啤酒、飲用水、水產保鮮、瓜果蔬菜等食品的生產加工過程中都廣泛使用食品級雙氧水。
     我國以前一直沒有食品級雙氧水,國內食品行業對食品級雙氧水產品很陌生,應用也不廣泛。近年來,隨著食品行業的日益發展,食品行業對食品級雙氧水的需求也越來越多,尤其是乳品行業,無菌包裝的純牛奶、酸牛奶,其無菌包裝的消毒殺菌必須要使用食品級雙氧水。由于食品級雙氧水的生產具有一定的技術難度,國內一直沒有食品級雙氧水生產廠家,食品行業要使用食品級雙氧水,只有兩個途徑:一是從國外進口食品級雙氧水,二是使用工業級雙氧水代替。
    杭州臨安精欣化工廠從1999年開始研究開發食品級雙氧水,現在已形成5000噸/年食品級雙氧水生產規模,產品質量已經達到國外同類產品先進水平。目前已在一些國外獨資、中外合資食品企業,以及許多優秀的國有、民營食品企業中得到了很好的應用。
    二、雙氧水理化性質及食品級雙氧水的特點
    1、雙氧水的理化性質
雙氧水,學名過氧化氫,系無色透明液體,溶于水、醇及醚,高濃度時有腐蝕性,敞口放置時,會漸漸分解為氧及水,30%的雙氧水的密度為1.11g/cm,熔點-0.89℃,沸點為151.4℃,分子式為H2O2,分子量為34.01。本品具有強烈的殺菌作用,在堿性條件下,效果更加明顯。
    2、食品級雙氧水的特點
    食品級雙氧水純度高、雜質少、穩定性好,不含有毒有害雜質。
    工業級雙氧水中含有大量的蒽醌類有機雜質以及鉛、砷等金屬離子、機械雜質等,這些有毒有害雜質中,像蒽醌、鉛砷是致癌物質,因此不能用于食品行業。高純度雙氧水采用特殊方法提純,去除了原料中的雜質,是一種高品質、高純凈度的雙氧水,因而可以廣泛地用于食品行業中的各個領域。
    食品級雙氧水具有非常好的穩定性,尤其適用于乳品無菌包裝的滅菌。如利樂機、杭州中亞機等無菌灌裝機等對食品級雙氧水的穩定性都有很高的要求。
    三、影響食品級雙氧水穩定性的主要因素
    影響食品級雙氧水穩定性的主要因素有這樣幾方面:
    1.溫度
    雙氧水在較低溫度和較高純度時,還是比較穩定的。當雙氧水加熱到153℃或更高溫度時,便會發生猛烈的爆炸性分解。在較低溫度下,雙氧水的分解過程比較平穩地進行,分解反應為:2H2O2→2H2O+O2↑+46.94kcal。
    2. PH值
    介質的酸堿度對雙氧水的穩定性有很大的影響。在酸性條件下,雙氧水的性質十分穩定,發生氧化反應的速度較慢;在堿性介質中,雙氧水很不穩定,分解速度很快。因此,在堿性環境中,通過加熱方式,可以完全破壞過量的雙氧水。
    3.雜質
    雜質是影響雙氧水穩定性的重要因素。很多金屬離子如二價鐵離子、二價錳離子、二價銅離子、三價鉻離子等都會促進雙氧水的分解。由于工業級雙氧水中含有大量金屬離子之類的雜質,所以,在工業級雙氧水的生產過程中,通常在雙氧水中加入大量的穩定劑來抑制雜質的催化作用。
    4.光
    波長在3200--3800Å之間的光線,會加速雙氧水的分解速度。為提高雙氧水的穩定性,必須對光、熱、金屬離子含量和PH值四大因素進行控制。
   食品級雙氧水因純度高,內含金屬離子等雜質很少,具有很好的穩定性,如35.5%含量的食品級雙氧水,在陰涼通風的庫內存放半年,其有效含量一般可保持在35.0%—35.4%。
    四、食品級雙氧水的應用范圍
    食品級雙氧水可廣泛用于純凈水、礦泉水、乳品、飲料、水產品、瓜果、蔬菜、啤酒等食品的生產過程之中,作為生產加工助劑,用作消毒、殺菌、漂白等。
    食品級雙氧水作為食品添加劑配料,直接加入食品中,國外有的國家已使用幾十年,如自來水中加入幾個ppm的量代替氯作殺菌劑等。我國相關國家標準正在制訂之中。   
    五、食品級雙氧水的殺菌原理
    雙氧水利用活性氧極強的氧化能力,可以破壞微生物體內的原生質,從而達到殺滅微生物和消毒滅菌的目的。食品級雙氧水具有廣譜、高效、長效的殺菌特點,在完成殺菌過程之后,分解為氧氣和水,不會產生有毒的殘留物,無需用水沖洗,對環境無污染,是一種環保型消毒劑。
    六、食品級雙氧水的使用方法
    1、對生產設備和管道的消毒
    將食品級雙氧水用水稀釋30~50倍,并以稀釋液對設備沖洗、對管道浸泡20~30分鐘之后,將消毒液放出即可,不需要再用水去沖洗。
    2、對包裝容器的消毒
    用稀釋了35~100倍的食品級雙氧水溶液,對容器進行浸泡20~30分鐘,或對容器加壓沖洗10~30秒,放出消毒液即可,無需用水沖洗。
    3、對生產空間的消毒
    將食品級雙氧水與水按1:100的比例稀釋后,用噴霧器將消毒溶液噴灑在空氣中,即可起到對生產空間消毒的效果,有利于食品企業按GMP和HACCP標準進行生產和管理。
    4、對人員的消毒
    將食品級雙氧水稀釋50~100倍后所得的溶液,可對工作人員的手足進行消毒。對不同的場合、不同的物品進行消毒,可根據實際情況,采用不同的方法和不同濃度的消毒液,既可達到理想的滅菌效果,又可降低使用成本。以食品級雙氧水消毒,常用的方法有噴淋、沖洗、噴霧、浸泡、抹檫等。
    5、乳品無菌包裝的消毒殺菌
    乳品用食品級雙氧水滅菌系統主要有兩種:一種是將食品級雙氧水加熱到一定溫度,然后對包裝盒或包裝材料進行滅菌。這種滅菌一般在雙氧水水槽內進行。另一種是將食品級雙氧水均勻地涂布或噴灑于包裝材料表面,然后通過電加熱或輻射或熱空氣加熱蒸發雙氧水,從而完成滅菌過程。真正的滅菌過程是在雙氧水加熱和蒸發的過程中進行的。由于水的沸點低于雙氧水,因此滅菌是在高溫、高濃度的雙氧水中和在很短的時間內完成的。牛奶對細菌很敏感,但由于牛奶本身經過超高溫滅菌,所以它的包裝經雙氧水徹底滅菌后可以常溫長期保存。
    市場上流行的百利包、利樂包、利樂枕、康美包及其它包裝的液態奶的無菌包裝都是通過雙氧水滅菌的。以前乳品無菌灌裝機主要靠進口,機型以利樂機為主,目前國產無菌包裝機械發展很快,以杭州中亞機為龍頭的一系列國產機,以其價廉物美占據了國內很大的市場,這些無菌灌裝機及其包裝經過食品級雙氧水消毒殺菌后,生產出的液態奶可以常溫存放一個月甚至幾個月。乳品無菌包裝對35%食品級雙氧水的穩定性、純凈度等質量指標有較高的要求。
    七、食品級雙氧水的包裝
    食品級雙氧水采用符合食品衛生要求的聚乙烯桶包裝,包裝容器的蓋上應分布有小的排氣孔。由于雙氧水為氧化滅菌劑,所以,包裝桶上應具有GB190中規定的"氧化劑標志"、"腐蝕性標志"以及GB191中規定的"向上標志"。包裝標簽應符合GB7718-1994規定,并注有"食品添加劑"字樣。
    八、食品級雙氧水的貯運
    1、食品級雙氧水應貯存在陰涼、通風、干燥的庫房中,避免陽光直射。
    2、嚴禁與堿、金屬及金屬化合物、易燃品混存。
    3、容器應加蓋并保持排氣狀態,以保持容器內的雙氧水的純度,防止污染。
    4、如容器出現破裂、滲漏等現象,應及時用大量的水沖洗。
    5、雙氧水在良好的貯存和運輸條件下,在一年之內,其濃度下降值不會超過原來濃度的3%。
    6、雙氧水的運輸,應按氧化劑運輸規程進行。在運輸過程中,容器外部應加蓋遮掩物,防止日曬雨淋。
    7、不得與有毒有害物品混運。
    8、請勿直接用手接觸包裝桶,搬運時應戴上塑膠手套。
    9、若雙氧水從桶中外泄,或者搬運人員的手接觸到雙氧水,應立即用大量的水進行沖洗。
    九、食品級雙氧水的安全與防護
    1、毒性。
    從一般意義上來講,食品級雙氧水是無毒物品,但對人的皮膚、眼睛和黏液膜有刺激作用。雙氧水蒸汽進入人體呼吸系統后,可對肺部產生刺激作用,甚至嚴重損傷器官。當雙氧水濺落到人體表面或人眼內時,應立即用大量的清水沖洗。
    2、可燃性。
    任何濃度的雙氧水都是不可燃的,但它是一種強氧化劑,特別是當濃度很高時,它容易引起其它可燃物質的燃燒。雙氧水濃度越高,越容易引起其它物質的燃燒。當外溢的雙氧水與其它可燃物質接觸時,應立即用大量的清水沖洗,將雙氧水洗掉。
    3、爆炸性。
    雙氧水在雜質的催化下,會發生分解反應,放出氧氣和熱量。環境溫度和雙氧水的濃度越高,雙氧水的分解速度就越快。一旦誘發了分解反應,則分解會隨著放熱和升溫程度的加劇而自行加速,其結果是進一步使物料的溫度上升,并產生更多的氣體(氧氣和蒸發的蒸汽)。此時,如容器密閉,則其內部會產生高壓環境,從而導致容器爆破。因此,用來貯存雙氧水的容器,應設有防塵的通風口,以安全釋放可能產生的氣體。

來源:2004年《第十四屆全國食品添加劑生產應用技術展示會論文集》

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