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臭氧冰的臭氧保存与杀菌特性
发布时间:2008-11-05        浏览次数:1760        返回列表
      目前,臭氧已广泛应用于水处理、化学成品制造、半导体超精密洗净、食品工厂和贮存库内空气净化、食品及其原料的杀菌以及宾馆、超市、学校等生鲜食品配送或供食中心中空气的杀菌等等。尤其在食品领域,应用臭氧杀菌除臭更有其独特的优越性。臭氧无残留,无损食品的原有风味,从而解决了加热杀菌会使食品产生热变性;添加杀菌剂又会产生残留毒性等问题,另外还能克服紫外线阴影部分无法杀菌的缺陷,故**魅力。但还存在着处理繁杂,成本较高等实用化上的不少问题,其中*大的则是臭氧的保存十分困难。

      为了解各种状态的臭氧水及其制成的臭氧冰的残存臭氧浓度的变化,所采用的臭氧水生成装置如图1所示。生成臭氧的原料为氧气,通过针阀调节其流量,臭氧发生方式为表1中的放电式。陶瓷臭氧发生器所产生的臭氧气体由出口通人丙烯制成的圆形塔内(内径50mm,高200nun)。该吸收塔为双层套管结构,夹层内通取自低温循环水槽的(图2)冷却水;管内则为蒸馏水和臭氧溶液,通过冷却并保持在5℃。 臭氧是难溶于水的气体,如何将臭氧溶于水中本身就是一大课题,正在进行研究.通过静电微细泡方式使臭氧气体细微化,从而增大气液相界面积,可以产生高浓度的臭氧水。冰及气体中的臭氧可用碘吸收光度法进行测定,水中臭氧浓度则用臭氧*大吸收波长260mn的吸光度来求得。为了解水中臭氧受保存温度的影响情况,在不同温度下测定臭氧溶存率的时间变化(如图3所示)。保存温度取24℃和5℃,同时每一温度又取二种初始臭氧浓度(图中可见),臭氧在水中的分解依赖温度,温度高促进臭氧在水中的分解。图4是水中溶存臭氧受PH的影响情况,PH3.5~5.3是从50mM醋酸缓冲液调制所生成的臭氧水,PH6.0~7.0采用50mM磷酸缓冲液,PH7.0以上则为50mM3HCL缓冲液。

      在这些溶液中测定其臭氧半衰期受PH的影响情况,其结果是PH上升,溶存臭氧的半衰期变短。 将在蒸馏水中生成的臭氧水通过不同温度冻结成臭氧冰,相对于水中臭氧溶存量,其冰中臭氧所占比值与冻结时间的关系如图6曲线所示。从左到右分别是在液态N2(-196℃)、乙醇+干冻(-67℃)、深冻机(-80℃)及冷库(蕾20℃)内结的冰.从图中可见,温度低,结冰速度快,则可生成浓度高的臭氧冰。-196℃的臭氧冰其残存率*高,由水到冰其残存率为70%。不管何种情况,冻结时臭氧浓度均会急剧降低,从周围温度和实际冻结所需的时间来看,臭氧自己分解并不大。为了解其急剧减少的原因,曾作了如图7所示的实验,在带盖的试管内倒人臭氧水,在-85℃的冷库中冻结,将冰中的臭氧浓度(结冰后试管内的气体被置换)和带盖试管中所含的所有臭氧浓度(即结冰后气体与冰中臭氧合并测定)进行比较,结果结冰时管内臭氧残存率约90%,而冰中仅存约,50%,因此可认为结冰时臭氧浓度急剧减少主要是臭氧散发所致。要得到高浓度的臭氧冰,臭氧水的快速冻结,把臭氧尽快锁人冰中至关重要。 另外,应将臭氧水处于封闭状态下结冰,或者即使在开放状态,至少在开放面能瞬时快速结冰,这样都可以制作残存臭氧浓度高的臭氧冰。图8是用蒸馏水制作的臭氧冰,其残存臭氧随日引司变化的关系,分别以-20℃~-85℃保存。

      臭氧冰刚制作后的臭氧浓度如为l,则-85℃臭氧冰在10天后尚存60%,而-20℃的臭氧冰则仅存20%,从而确认臭氧冰的保存低温效果较好。即使初始浓度不同,蕾20℃残存臭氧的变化比例还是相同的。另外,不管臭氧冰如何低温,**天的急剧衰减是一致的,这与臭氧在冰中的存在状态有关,即臭氧是既存在于冰的结晶分子构造内,又以气泡中的气体形式存在于冰中.由于臭氧体的半衰期仅几个小时(低温时可能长一些),那么可以推定*初一天便是这部分气体形式的分解,而包孕于冰晶之中的臭氧则随着低温而趋稳定。蕾85℃几乎不分解。图9是在蕾85℃的冷库中,不同臭氧初始浓度其残存浓度的变化情况,*初二天臭氧浓度降到60%左右,然后可稳定保持10天。图10是说明游离基清除剂对臭氧冰的稳定效果,口为蒸馏水制作后进行冻结并冻结后的臭氧残存率,△为PH4.0醋酸缓;中液中所制作,△则为添加了碳酸氢离子后的情况,后二者在冻结果(约10分钟)有利于臭氧稳定,加碳酸氢离子其冻结后的臭氧残存率可改善到70%,但以后的时间变化和蒸馏水无大差异,即游离基清除剂对冻结后的臭氧稳定无甚帮助。

      臭氧冰溶化成臭氧水后其残存臭氧浓度的情况,仍以添加碳酸氢离子与蒸馏水二者相比较。各自将臭氧冰单独放在15℃环境里,用10分钟溶解,二者臭氧均匀急速消失,残存率仅0.4%左右。溶解时碳酸氢离子的效果微乎其微,但一旦溶成水,其抑止臭氧减少的效果顿现。溶解时臭氧急剧减少的原因与冻结时一样,均为臭氧散发所致。实际使用臭氧日寸,臭氧水状态*为方便,从实验结果来看,单从冻状态化为水,其臭氧的损失太大。为此考虑将臭氧冰溶解在蒸馏水里,而不是溶解在空气中,这样臭氧的散失将会好一些。如将10ppm臭氧冰在5倍容量的蒸馏水中溶解,即使臭氧散发也会溶解于周围的蒸馏水中,此时臭氧水的浓度大致可推定为2ppm。

      为更好地保存臭氧,进行了将臭氧水冻结成臭氧冰的各种特性研究。图15里是在各种*佳条件下臭氧的变化结果。即如臭氧水的臭氧为100%,则结冻后臭氧马上变为85%,24小时即可回收60%,如再溶化成臭氧水,则仅约22%可保留,溶解时,臭氧的损失主要是散发所致。所以,臭氧水制成后应尽可能快冻结,并在24小时内使用,那么臭氧冰尚存60%以上的臭氧可利用。