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浅谈次氯酸电解水在国内食品企业应用的注重点

随着消费者和监管部门越来越关注“食品安全”问题,使得经营者对企业生产环境的卫生风险控制技术,有了越来越高的改进需求。而其中用于食品生产的清洗用水,必须具备与食材接触时“无菌”的特点,及瞬时杀菌的能力,使用后必须无有害残留。


常规的水体消毒方法有向水体中添加过氧化氢(双氧水)溶液、次氯酸钠溶液,或向水体中通入氯气、臭氧、二氧化氯等气体:

1.水体添加过氧化氢(双氧水)消毒,效果好,使用后无有害物质残留。使用浓度要求高,对食品生产企业而言运行成本极高。

2.水体添加次氯酸钠(含氯消毒剂)消毒,消毒原理是次氯酸钠和水产生解反应,生成少量的次氯酸分子,次氯酸分子进入细胞对细菌灭活。但在食品加工上使用的次氯酸钠,对纯度要求极高,否则食品流入市场后有被抽检出重金属超标的风险。

3.水体通入氯气消毒,氯气瓶气压不断变化,存在投加计量不够准确的问题;氯气具有极强的扩散性,对环境存在毒害作用;容易和有机物发生反应形成氯系有机产物;湿氯气对设备金属腐蚀性强。这类方式目前已接近淘汰使用。

4.水体通入臭氧气体消毒,可以达到水体无菌。臭氧在水体中的半衰期约为35分钟,所以对水体没有持续抑菌效果。空气中氮气含量高于氧气含量,若是直接电解空气来制取臭氧,生成的臭氧纯度不高,当水体间杂质含量较高时,容易产生有害物质。

5.水体通入二氧化氯气体消毒,可以达到水体无菌。弊端在于原材料保存繁琐,生产投料过程产生的氯气量大于二氧化氯量,实际上还是在用氯气消毒,对金属设备腐蚀性大,对操作人员刺激性大。

对水体使用气体消毒时,要考虑气体逃逸对于人身安全以及设备金属腐蚀性的情况。所以我们认为在食品加工环节对水体进行消毒处理的话,还是选择等比例添加有效溶液的方式更加切合。根据我们实际了解到的情况,大多国内规模食品企业的应用方式,也一直是选择添加含氯消毒剂。只不过随着含氯消毒剂技术的发展,市场对于食品安全要求的提高,企业对含氯消毒剂种类的选择也在更迭(次氯酸钙→次氯酸钠→次氯酸电解水)。

含氯消毒剂是指溶于水能产生次氯酸的消毒剂,杀菌效果不取决于游离氯的总有效氯浓度,而是取决于次氯酸分子的浓度,其溶于水生成次氯酸分子的量和水体的pH值有关。pH值接近5时,次氯酸分子含量占比最高,氯气成分和碱性成分含量最少,毒副作用和设备金属腐蚀性最低。含氯消毒剂pH值小于5时,溶液中有效成分以氯气和次氯酸分子形式存在,溶液中的有效成分更容易转变成氯气,氯气逃逸,我们会闻到明显的刺鼻味,长期使用容易伤害呼吸道及腐蚀金属物品,所以建议使用时溶液pH值不要小于4。当溶液pH值接近5的时候,溶液中有效成分以次氯酸分子形式存在,这个时候杀菌效果最佳。当溶液pH值大于7时,溶液中有效成分转变生成次氯酸根(ClO-),即便可以检测的有效成分浓度不变,但次氯酸分子占比减少,pH值越高灭菌效果越差,导致需要更高浓度才能达到水溶液pH值接近5的使用效果。 因此,我们熟悉的次氯酸钙、次氯酸钠均为碱性含氯消毒剂,次氯酸电解水为酸性含氯消毒剂。酸性含氯消毒剂中的次氯酸分子存在比例更高。

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电解法制备次氯酸,早在2002年被日本厚生劳动省和美国食品药品监督局核定为食品添加剂,广泛应用于食品生产领域。这项技术采用高纯度氯化钠和或食品级盐酸,配制成浓度小于1‰的稀盐水作为电解液,和进水原料水一同通入电解槽内进行连续式电化学反应,得到pH值在4~7之间的次氯酸电解水。由于水被电解,短时间内出水溶液中还带有少量的羟基自由基、臭氧、过氧化氢、二氧化氯等“混合强氧化剂”,共同形成了次氯酸电解水的灭菌成分,可解决长期使用单一消毒剂而导致具有耐药性的“超级细菌”问题。这种方法制备得到的才是以次氯酸为主要杀菌因子的酸性电解水(氧化电位水)。”现制现用“的生产方式,也恰恰解决了次氯酸不稳定的问题(易受光、热、有机物干扰)。这也正是含氯消毒剂最本质的状态,大幅降低了含氯消毒剂的使用浓度,达到了相同的使用效果,降低了出现消毒副产品的风险。
 
食品企业在生产环节明确引入次氯酸电解水,必然是大量以及高频次的进行使用,务必关注氯离子残留问题。这是为了避免出现因长期使用而造成的设备金属腐蚀性问题。若出现使用次氯酸水导致的设备金属腐蚀情况,主要是由于“湿氯气”和“电解不完全的氯化钠”引起。当溶液pH值小于2时,溶液中的次氯酸分子大量转变成氯气,和水结合形成的湿氯气而造成的设备金属腐蚀最为强烈,同时也会带来人身安全和食品安全问题。


溶液温度

25℃

50℃

80℃

氯离子残留含量(mg/L)

金属牌号

金属牌号

金属牌号

50

304

304

316

100

304

316

316

120

316

316

316

180

316

316

904L

250

316

316

254

400

316

904L

254

500

904L

904L

254

750

904L

254

1000

904L

254

1800

254

254

不同牌号不锈钢及钛金属在含氯子残留液体中的使用范围参考值(≤)

 


目前,国内市场上以“电解盐酸”这类制备方式较多,直接推广”拿来主义“,大肆宣传”颠覆式杀菌技术“,高谈阔论“产业赋能“,这样就难以沉下心来去深入的理解第一现场客观存在的问题,浅尝辄止地把一些看起来简单的事情真就认为那么简单了,随之问题也就来了。当出水浓度过高,导致出水pH值小于2,这个过程就是在不断的制取“氯水”,最终的杀菌效果就是在利用盐酸的强酸性,不完全是利用次氯酸的强氧化性。制备过程中以及蓄水储藏过程中所逃逸出的“湿氯气”,会造成食品加工企业的不锈钢设施设备的腐蚀、车间空气流通性差导致工人出现昏眩情况、“氯水”会和有机物反应形成氯系有机副产物、“氯水”大量直排下水沟,会给企业带来一系列环保问题。使用次氯酸电解水的本意是让食品生产过程更加卫生、环保、安全,所以这类方式制取的次氯酸不应该称为电解水技术。


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不锈钢置物架(发生器)


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不锈钢置物架(储液桶)


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制水隔间的不锈钢门把手


“电解盐酸”产生氯气溶于电解槽外部进水的方式制备次氯酸,由于氯气水解过程中没有参与电化学反应,缺少水被电解时产生出氢氧根离子(-)这一步骤,去中和氯气水解时产生的氢离子(+),而大量的氢离子(+)容易导致设备制取的水溶液越来越酸,进而导致氯气水解反应更差,最终导致氯气无法溶于水。

这类制备方式在连续生成次氯酸水的过程中,氯气会来不及水解而导致逃逸到空气中,腐蚀不锈钢设备。另外,对人身安全影响极大,设备运行时附近人员能明显闻到刺鼻的氯气味。这类次氯酸水的制备方式,想要控制溶液pH值大于4以上,浓度不应该超过80mg/L。

市场对于新技术新产品普遍带有偏见。不合理的制备方式以及宣传会导致用户对次氯酸电解水产生误解与反感,非常不利于电解水这项实用技术在国内的推广。



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