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臭氧的特性
日期：2025-02-06 13:16
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摘要：
臭氧的特性
臭氧的化學性質是它的氧化能力很強，其氧化還原電位僅次于氟。臭氧在冷庫的應用中，對臭氧的性質，要注意以下幾點：
1、臭氧是有腥臭味的，在濃度很低的情況下，人也會感覺到。
2、在標準壓力和溫度下（STP），臭氧在水中的溶解度是氧氣的13倍。如果要把臭氧溶于水中，這一點要注意。
3、臭氧比空氣重，是空氣的1.658倍。所以冷庫中利用臭氧，應從頂部的風道中隨空氣吹出，利用臭氧比空氣重的特點，使臭氧到達所貯貨物，但目前我國冷庫中的風道大多是用鍍鋅皮制作，臭氧通過風道，會使鋅、鐵氧化生銹，而使臭氧消耗，但消耗多少，目前尚無數據。為不使臭氧消耗，目前通常把臭氧發(fā)生器安裝在冷庫內，而不通過風道。臭氧具有很強的氧化能力。我們就是利用這一能力來進行**、**、除臭、保鮮。
4、臭氧是不穩(wěn)定的。容易分解變?yōu)檠鯕?。在水中分解的半衰期決定于水質和溫度。20℃
時，臭氧在蒸餾水中的半衰期約為25分鐘，在低硬度地下水中約為20分鐘。而水溫降到0℃時，臭氧就變得相當穩(wěn)定了。
臭氧在常溫空氣中的半衰期一般為30分鐘左右。溫度越高、濕度越大，分解越快。在干燥低溫的空氣中，其半衰期可達數小時。
由于臭氧的不穩(wěn)定性，把它用於冷庫很有利，它*終分解為無毒的氧氣，不產生有害殘留物。
三、臭氧在冷庫中的應用機理
臭氧在冷庫中的應用主要有三個方面：
(1)殺滅微生物，抑制**生長----****；
(2)使各種有臭味的無機或有機物氧化----除臭；
(3)使新陳代謝產物氧化，分解水果蔬菜等釋放的乙烯，從而抑制新陳代謝過程，大大延緩果蔬成熟過程，達到延長保鮮期的目的。
1、殺滅微生物-****
雖然凍結可能會使有些**死亡，但有些致病菌對低溫有極大的抵抗力，一旦溫度回升，這些**就會"復蘇"。尤其是冷卻間及冷卻物冷藏間，由于其溫度適合嗜低溫性**、霉菌及酵母菌的生長，會使所貯食品大量損壞。在這種情況下，使用臭氧會取得滿意效果。臭氧屬于氣體**劑。**劑的抑菌和**作用，通常是物理的、化學的及生物學等方面的綜合結果。
其作用機制可歸納為以下三點：
a）作用於細胞膜、導致細胞膜的通透性增加、細胞內物質外流，使細胞失去活力；
b）使細胞活動必需的失去活性。這些既可以是基礎代謝的，也可以是合成細胞重要成份的；
c）破壞細胞質內的遺傳物質或使其失去功能。一般認為，臭氧殺滅病毒是通過直接破壞其RNA（核糖核酸）或DNA（脫氧核糖核酸）物質完成的。而臭氧殺滅**、霉菌類微生物則是臭氧首先作用於細胞膜，使細胞膜的構成受到損傷，導致新陳代謝障礙并抑制其生長。臭氧繼續(xù)滲透破壞膜內組織，直至死亡。
臭氧殺滅微生物的效果，取決于臭氧的濃度，微生物的種類，處理時間，庫房溫濕度，墻、頂棚、地坪的材料，包裝材料及方式，所貯貨物的吸收性及所發(fā)生的氧化反應等。
臭氧對各種微生物的殺滅效果是不一樣的，臭氧對人和動物的致病菌、病毒具有很強的殺滅作用。所做的試驗表明，臭氧對金黃葡萄球菌、枯草桿菌、大腸桿菌、乙肝表面抗原、沙門氏菌、撇狀弧菌等有殺滅作用。試驗表明，臭氧對霉菌的殺滅效果比**好，在低濃度下（大約0.2mg/m3）臭氧對**不是很有效，因為在這一濃度下暴露一定時間后，會產生抗體。臭氧對水果上的某些霉菌也有相似的情況。桿菌孢子對高溫有較強的抵抗力，例如枯草桿菌的孢子，在100℃
加熱60分鐘，仍能保持活力。臭氧對這些孢子，經較長時間的處理也可殺死。乳酸菌對臭氧的抵抗力極其微弱，在水中15秒鐘即可殺死。臭氧對酵母菌的殺滅效果。視菌種不同而異，一般來說，在水中用0.5ppm的臭氧處理5--10分鐘，殺滅率達100%，蘭州大學生物系和甘肅商業(yè)科技研究所西北肉蛋食品衛(wèi)生檢測研究中心站合作，進行了"臭氧對霉菌孢子的抑制殺滅作用"的研究，結論是未萌動的孢子在臭氧濃度12ppm下，3小時即可完全殺死。
影響臭氧**效果的環(huán)境因素，主要是溫度和濕度。溫度低、濕度大則殺滅效果好，尤其是濕度，相對濕度小于45%，臭氧對空氣中懸浮微生物幾乎沒有殺滅作用。相對濕度超過60%，殺滅效果逐漸增強，在95%時達到*大值，這主要是由于相對濕度的增強，使**膨脹，使它們更易受到臭氧的作用。多數冷庫是低溫、高濕的，這對應用臭氧**很有利。
利用臭氧對冷庫進行****，應先把庫內貨物搬空、清掃干凈，地面**處理，墊倉板沖洗晾后進行，可按10mg/m3來選用臭氧發(fā)生器，即其濃度為6-10ppm。達到這一濃度后停機封庫24-48小時。利用臭氧對空冷庫進行****，對**的殺滅率可達90%左右，對霉菌的殺滅率可達80%左右。
應用在食品加工間****時，一個重要問題是確定發(fā)生器的開機時間，使上班時，加工間內的**處於*低。若是該臭氧發(fā)生器運轉2小時，才能達到**的濃度。加上封閉分解也需2小時，那麼上班前4小時，開臭氧發(fā)生器*合適。其原則是即要達到****的效果，又要在上班時人嗅不到明顯的臭氧味。
采用臭氧**的優(yōu)點是：
****能力強，臭氧的*終分解物是氧，因此無公害；食品上不會有殘留物，對食品沒有影響；成本低；用紫外線**，其背**沒有效果，而臭氧對整個房間都有**效果。缺點是：超過允許濃度時，對人體有影響；較高濃度下，對橡膠、塑料等高分子材料有影響；當用空氣為原料來產生臭氧時，會產生少量氮氧化合物。因此，在應用時要注意**標準，高于**標準濃度臭氧應用時應建議不要有人員在現場。
2、使各種有臭味的無機或有機物氧化-除臭
臭氧本身有特殊的氣味。利用臭氧來除臭，并不是以臭氧的氣味來掩蓋其它臭味。而主要是利用臭氧的強氧化能力。臭味的主要成分是胺，硫化氫，甲硫醇，二甲硫化合物，二甲二硫化物等。
除臭的效果也受其他因素影響，尤其是溫度及分子較大的臭味物質。溫度越低，分子越大，氧化反應越弱，除臭的效果也越差。而濕度對除臭效果沒有什么影響。既然臭氧會氧化各種臭味物質。那么在水果庫中，應用臭氧是否會影響到水果的芳香味？這是人們所關心的。對草莓所做的試驗表明，在臭氧存在的情況下，其芳香味反而增大，這可能是臭氧有助于芳香味和水果香味的形成。當然這種情況對其它水果是否如此，尚難定論。在水果庫中使用臭氧，還可防止包裝材料的氣味傳到所貯的物品上。特別是在相對濕度85%-90%的情況下，使用木制板箱更有效。
3、使新陳代謝產物氧化，從而抑制新陳代謝過程
在果蔬貯藏過程中，會產生乙烯。它會影響到其它果蔬，使果蔬進一步成熟。這過程的起始現象是表皮變褐，果肉變軟，*終腐爛。利用臭氧可使乙烯氧化，*終變成二氧化碳和水，抑制新陳代謝過程，大大延緩果蔬成熟過程，達到延長保鮮期的目的。
四、應用臭氧
根據一些應用臭氧的資料，介紹幾種可應用臭氧的食品貯藏的情況，供參考。
95蕉、柑桔、漿果： 草莓、木莓、葡萄、蘋果、梨
用臭氧處理蔬菜，其效果與水果相似：
菜花、馬鈴薯、蒜苔、西紅、柿子椒、雞蛋、肉類、奶酪、鮮魚保鮮
香蕉
在臭氧濃度高的情況下，香蕉新陳代謝強烈。然而在低濃度下，例如1.55ppm下可能產生生理損害。如果臭氧濃度在25-30ppm，8天后香蕉表皮會產生黑斑。臭氧濃度在30-90ppm范圍內呼吸過程加快，而成熟過程保持不變。使用臭氧貯藏香蕉的*佳條件是溫度在2攝氏度，濃度在1.5-7ppm。香蕉成熟不很快，呼吸強度變化也不大。
柑橘
柑橘對臭氧不敏感，在40ppm的濃度下，由于乙烯和其他的新陳代謝產物被臭氧氧化，柑橘的成熟度減慢。
漿果
草莓、木莓、葡萄在貯藏期間內，霉菌菌落可能繁殖，可用2-3ppm的臭氧抑制霉菌的生長，對漿果的質量和香味沒有影響，貯藏期可延長一倍，但在包裝方式上不能避免臭氧與漿果接觸。
梨
對某些特殊品種的梨所做的研究表明，在臭氧濃度3ppm，溫度5攝氏度
的情況下貯藏17天沒有變壞，呼吸強度也沒有增加。
蘋果
在貯藏期內，視品種不同，臭氧濃度2-11ppm下，會出現生物損傷。美國所做的試驗表明，在2ppm下冷藏5個月，大多數品種沒有受到損害。在此期間，去除乙烯對延長貯藏期有促進作用，新陳代謝產物的鈍化也可降低表皮褐變。據國內某單位的經驗，用臭氧保鮮的冷藏蘋果，出庫后半個月仍保持新鮮作用。
菜花原蘇聯用臭氧處理菜花后貯藏獲得良好效果。
馬鈴薯
貯藏條件為：溫度6攝氏度
－14攝氏度，相對濕度90%以上。在臭氧濃度15-18毫克/立方米下，對馬鈴薯處理6-10小時，可使馬鈴薯疫霉菌落停止生長，而馬鈴薯的顏色、味道、密度都沒有變化。在臭氧作用下，馬鈴薯的淀粉和維生素C含量增加，糖分下降。
蒜薹
蒜薹的貯藏，除了溫、濕度要求及氣體成分控制以外，應用臭氧重點是在空庫**，入庫預冷**和換氣前后的**。蒜薹入庫預冷完成后，可用2-4ppm濃度的臭氧，殺死蒜薹表面部分的微生物。對大棚和氣調庫來說，日常防霉應與換氣同時進行，并使臭氧均勻擴散，濃度應以有效去除蒜薹氣體而沒有明顯的臭氧味為宜。對氣調庫來說，應把臭氧發(fā)生器放在庫外。小袋包裝的防霉，應在每次換氣前后進行。換氣前使用臭氧主要是減少換入氣體中的微生物。換氣后的氧化以乙烯去除氣味為主，這一步驟中由于臭氧不直接接觸蒜薹，濃度可適當高一些。臭氧發(fā)生器開、停的安排，應以開袋換氣時嗅不到明顯臭氧味為宜。實際應用表明，臭氧可強烈抑制腐爛區(qū)擴展，如有腐爛發(fā)生，可使之直接暴露于臭氧下，可得到良好效果。
西紅柿
用于貯藏的西紅柿，要選用皮厚、堅實的晚熟品種，五六成熟。西紅柿分層單擺平放，按所需的溫、濕度或氣調條件控制。進庫前需對空庫用臭氧進行**。在此條件下貯藏一個半月，好果率達到80%-90%。
柿子椒
采摘時應用剪刀剪斷果柄，因為果蒂受損*易腐爛。柿子椒在帳內要分層散放，便于與臭氧接觸，也有利于二氧化碳、乙烯、熱量的擴散。一般的貯藏溫度為12攝氏度
-15攝氏度，秋季采摘的為8攝氏度-10攝氏度，二氧化碳小于3%，O2為10%左右。臭氧的充入以**個月每天2-3次、濃度為5ppm左右，以后可每天1-2次。貯藏70天后的柿子椒商品率達80%以上。
雞蛋
美國自1930年就開始使用臭氧技術來貯藏雞蛋，當時就約有80%的冷庫裝有臭氧發(fā)生器，取得很好的效果。目前，美國在貯藏雞蛋的冷庫中利用臭氧主要有兩種方式：連續(xù)應用和間斷應用。連續(xù)應用的臭氧濃度為0.6ppm，濕度為90%，貯藏8個月，質量很好。我國目前的冷庫，大多數還需人員入庫測溫、濕度，所以我國大部分仍采用間斷供臭氧方式。其做法是每天開臭氧發(fā)生器1-2次，濃度為1.5-2.5ppm，開機時間要與查庫時間錯開，以便人員進入，每次臭氧**后，空氣中**數下降70%左右，霉菌下降60%左右，雞蛋殼上**、霉菌數下降50%左右。目前，我國已有30多家蛋品冷庫應用了臭氧，都獲得了好的效果，減少了損失，經濟效益明顯。
肉類
臭氧主要用于肉類屠宰后的成熟、嫩化過程的**保鮮，其做法是每天用臭氧處理1-2次，每次持續(xù)2小時，臭氧的濃度是6毫克/立方米（空氣），溫度20攝氏度，相對濕度85%，在密閉的房間里可保持42-44小時。若是把溫度降低至6攝氏度則可保持20天。牛肉在臭氧濃度10-20毫克/立方米（空氣）的情況下，與單用冷卻相比，其貯藏期可提高30%-40%。牛肉表面微生物不超過10的三次方/立方厘米。在對牛肉、小牛肉、羊肉、豬肉，雞和兔肉應用臭氧的貯藏期進行詳細的研究后發(fā)現，在通常情況下，各種肉類貯藏7天后，發(fā)現肉明顯受到微生物的污染。而在相同情況下，應用臭氧處理14天以后才出現微生物污染。在冷卻情況下，使用臭氧與不使用臭氧相比，表面微生物菌叢（假單胞菌屬、孢子、沙門氏菌、葡萄球菌）下降。如果污染程度早已很大，臭氧對表面微生物菌叢就沒有效果，但仍能使冷庫中的空氣感到新鮮。
奶酪
在熟化和貯藏過程中，應用臭氧的經驗很成功。溫度15攝氏度，相對濕度80%-85%，臭氧濃度0.02ppm條件下使其表面生長孢子在熟化期被殺滅，貯藏期增長到11周。并且，在貯藏室中存在的異味也由于臭氧氧化作用而消除。
鮮魚
國外用含有臭氧的水制成冰塊來保藏鮮魚，使保鮮時間延長50%。一般認為臭氧在0攝氏度時相當穩(wěn)定，不易自然分解，含有臭氧的冰在融化時，其冰水混合物中會有臭氧存在，對微生物的生長有抑制做用，從而延長了鮮魚保鮮期。
五、設備選擇及一般計算
設已知冷庫容積為V=500m3，為保證冷庫的****，設需臭氧濃度為5ppm.所需臭氧的投加量為=5×2.14×500/[(1-0.5782)/1000]=12.68(g/h)
所以可以選擇產量為13-15g/h的臭氧發(fā)生器。
注：常數0.5782為標準狀態(tài)下，臭氧1小時後的衰退率。
常數2.14為標準狀態(tài)下，臭氧的濃度換算比例，即1ppm=2.14mg/m3
六、使用臭氧時應注意的幾個問題
1、在冷庫中應用臭氧，應與人員隔絕。要安排好臭氧發(fā)生器的開機時間與人員入庫操作時間。不使人員在較高的濃度下，較長時間的接觸臭氧。
2、對所貯食品的影響
前已述及，臭氧的半衰期為30分鐘左右，且*終的分解物是氧氣，所以臭氧對食品不會有殘留污染。另外，所使用的濃度很低，僅作用於食品表面，不足以影響食品的內在品質。我國食品營養(yǎng)分析部門，近年對經臭氧防霉貯藏的雞蛋、蘋果、柿子椒的營養(yǎng)成分進行分析，與對照組比較，沒有明顯差別。
臭氧不宜用于菠菜，芹菜等葉綠素多的蔬菜長時間處理，因為臭氧會使葉綠素氧化，使蔬菜脫色。
