Наш адрес:
Украина, 61045, г. Харьков,
переулок Отакара Яроша № 16,
2 этаж
Телефоны:
секретарь +38 (057) 340 06-17,
тел./факс  +38 (057) 340-06-14 Председатель ассоциации,

Председатель правления института

+38 (067) 574-69-69
+38 (099) 762-75-26

Директор института

+38 (067) 572-13-90
+38 (050) 514-33-41
Skype: medozon2000
E-mail:medozone@ic.kharkov.ua
Web site:www.medozone.com.ua
Применение озона в пищевой промышленности и производстве

Несомненными преимуществами озонных технологий являются высокая эффективность применения, низкая стоимость затрат на внедрение и обслуживание установок и экологическая безопасность. Однако необходимо отметить, что озон не является абсолютно безопасным веществом и при высоких концентрациях считается ядовитым газом. Предельно допустимая концентрация (ПДК) озона в воздухе принята равной 0,1 мг/м3, при температуре 273К и давлении 1 атм. В связи с этим применение озонных технологий предполагает использование методик контроля концентрации озона в технологических процессах. Харьковский «Институт озонотерапии и медоборудования» разработал и уже 12,5 лет выпус-кает лучшие в СНГ измерители концентрации озона в газовой среде «ОЗОНОМЕР Г-100» и анализатор измерения концентрации озона в жидкой среде «ОЗОНОМЕР Ж-30» с погрешностью измерений ±5%, остальные производители в СГН выпускают газоанализаторы с погрешностью измерения ±10 и даже 20%. В то же время озон является весьма активным химическим веществом, эффективно взаимодействует со многими ядовитыми и неприятно пахнущими химическими соединениями, микробами, бактериями и т.п., а избыточные количества озона довольно быстро превращаются в результате реакций с молекулами окружающей среды в молекулярный кислород. В частности, озоновая дезинфекция не требует последующей обработки - промывки или дегазации изделий. Именно эти особенности определяют перспективность использования озонных технологий. Для генерации озона необходимы только воздух или кислород и электроэнергия. При применении озонных технологий отпадает необходимость транспортировки и храненияреагентов с соблюдением строгих мер безопасности.

Применение озона для дезинфекции поверхностей, используемых в пищевой промышленности. (механизмы действия, результаты обработки и таблицы описаны в разделе «Применение озона в птицеводстве»)

Озон резко снижает бактерицидную обсемененность поверхностей. Особенно успешно его использование при обработке поверхностей, нестойких к температурной обработке, а также разрушаемых кислотами или щелочами. При обработке различной тары (пластмассовые и картонные коробки, ящики упаковочного материала и т.п.) оптимальной является концентрация озона около 0,5 г/м3 при кратковременных экспозициях. Дезинфекция различных помещений, тары, оборудования, инструментов и других объектов может проводиться озонированной водой. Озон в 15 раз больше, чем кислород, способен растворяться в воде. Райс в докладе на конгрессе Международной Ассоциации по озону в 2001 году сообщает о серии работ, проведенных в Калифорнийском университете по дезинфекции металлических и пластиковых поверхностей оборудования, используемого в пищевой промышленности. Обрабатываемая поверхность составляла 100 см2. для этих целей использовали спрей озонированной воды. При этом вводимая доза озона составляла 200 ppm (~400 мг/м3), скорость подачи – 10 грамм в минуту, остаточный озон в воде был около 1 ppm (~2 мг/м3). В этом случае микробы просто смывались потоком воды, а затем гибли в озонированной воде.

Пищевая промышленность

Микробная контаминация пищевых продуктов опасна для здоровья потребителей и сокращает сроки реализации продукции. Озон имеет ряд бесспорных преимуществ по сравнению с другими обеззараживающими средствами. В частности, озон гораздо более эффективен, чем традиционно используемые для инактивации бактерий, спор бактерий, грибов, вирусов такие реагенты, как формальдегид, хлор, окись этилена и др.

При использовании озона в пищевой промышленности необходимо учитывать, в первую очередь, особенности действия озона на сам продукт, видовой состав подавляемой микрофлоры, температуру, влажность и другие параметры, которые могут оказать влияние на эффективность применения озона. В частности, при обработке низкими концентрациями озона может наступить эффект стимуляции микробной контаминации. Подобное явление при малых концентрациях озона характерно и для некоторых видов плесеней, образующихся на фруктах. Поэтому необходимо применять только те озонаторы, которые позволяют измерять и в широком диапазоне регулировать концентрацию озона и других параметров непосредственно на генераторе озона внутри озонатора и в автоматическом режиме поддерживают заданные оператором режимы. Первичное действие оптимальной концентрации озона на плесень - это подавление ее роста, причем эффект наступает очень скоро, в частности, в начальной стадии на поверхности плесени. Впоследствии процессы взаимодействия с озоном ведут к разрушению уже сформировавшихся культур. Озон, в первую очередь,атакует легкодоступные поверхностные клетки и незначительно проникает вглубь.

Повышенная влажность среды благоприятно влияет на бактерицидный эффект. Увеличение влажности вокруг скопления микробов делает их более чувствительными к разрушающему действию озона. Эксперименты, проведенные с говядиной, показали, что озон действует наиболее эффективно, если поверхность имеет влажность около 60%.

В пищевой промышленности озон используется для дезинфекциипомещений, оборудования, транспортных средств, тары и упаковки с целью улучшения санитарно-гигиенических условийпроизводства.

Обработка озоном применяется для увеличения сроков хранения свежих скоропортящихся овощей и фруктов, зерна, молочных продуктов, мяса, яиц.

Впивоваренной ихлебопекарной промышленностях низкие концентрации озона используют для обогащения питательных сред, стимуляции роста дрожжевых грибов, для интенсификации процессов приготовления солода и дрожжевого теста.

В виноделии озонирование предотвращаетстарение вина: помогает избежать его помутнения и очищает букет, который сохраняется в течение длительного времени. Озон также применяют для искусственного старения коньяков, рафинирования масел и жиров, производства ванилина.

В консервной промышленности озон с успехом используется для обработки технологической воды. Загрязнение спорами грибов и плесеней технологической воды способствует загрязнению фруктов и попаданию грибов и плесеней в готовую продукцию. Для предотвращения этого на предприятиях традиционно используют хлор и ортофенилфенат. Эти вещества остаются на поверхности фруктов и в конечном итоге попадают в организм человека, не будучи безвредными. Применение озонированной воды позволяет создать эффективную, экологически чистую технологию мытья пищевой продукции перед консервированием.

Мясо, рыба, молочные продукты

Положительный эффект при хранении мяса достигается при ежедневном одно- или двухразовом озонировании в течение 2-х часов (концентрация озона ~6 мг/м3). Наилучшим образом сохраняется свежее мясо. Так, например, после обработки озоном свежая говядина может храниться в закрытом месте в течение 40-45 дней при температуре 20о С и относительной влажности 85%.

Гербицидное действие озона сказывается только на поверхности мяса, поскольку озон не проникает на большую глубину. Плесени в виде спор могут быть уничтожены только с помощью высокой концентрации озона. Срок хранения говядины в замороженном состоянии увеличивается на 30-40% при хранении в озоновой атмосфере с концентрацией озона 10-20 мг/м3. При хранения мяса в нормальной атмосфере основные микробные загрязнения образуются уже после 7 дней хранения. Такие же загрязнения при идентичных условиях хранения, но в озоновой атмосфере, были обнаружены только спустя 14 дней.

Свежая рыба может храниться длительное время, если омыть ее водой, содержащей озон. Увеличение времени хранения рыбы достигается при использовании для консервации льда, полученного из озоносодержащей воды. Рыбные полуфабрикаты (тушки, филе, рубленые изделия), приготовленные из мороженой рыбы после 3-4 месяцев ее хранения при -18оС, лучше сохраняются, если их однократно обработать озоном в дозе 4,5-5 мг/м3.

Были проведены эксперименты по использованию озона во время процесса изготовления и хранения сыра. Споры, появляющиеся на поверхности сыра в период созревания, уничтожались, а срок хранения увеличивался до 11 недель. Концентрация озона при этом составляла 0,016 мг/м3 при температуре 15оС и относительной влажности 80-85%. Эксперименты, проводившиеся на сырах сортов "Чеддер", показали, что неприятные запахи в сырохранилищах под воздействием озона быстро устраняются.

Озоночень эффективен при хранении яиц. Уже в конце 30-х годов ХХ века более 80% хранилищ яиц в США были оборудованы озоногенераторами, что позволяло значительно увеличить сроки хранения. При 60-минутной экспозиции в воздухе с концентрацией озона 0,8 мг/м3даже в условиях повышенной влажности достигается высокая степень дезинфекции скорлупы яиц, а при увеличении концентрации озона до 18-40 мг/м3достаточна обработка в течение 2-5 минут.

Овощи и фрукты (Таблица обработки фруктов и овощей расположена в разделе - Применение озона в сельском хозяйстве)

В мире накоплен значительный опыт применения озона для обработки фруктов и овощей. Озонирование резко снижает обсемененность плодоовощной продукции гнилостной микрофлорой, уровень метаболических процессов и препятствует прорастанию, то есть устраняет основные причины порчи сельскохозяйственной продукции, давая значительный экономический эффект.

Хранению фруктов уделяется особое внимание: каждый плод должен лежать отдельно, не соприкасаясь с другими, кроме того, не рекомендуется упаковка фруктов в закрытые контейнеры. Такой способ хранения обеспечивает наименьшее сопротивление нагнетаемому озоновоздушному потоку.

Озон предотвращает формирование различных плесневых колоний на стенах хранилища, деревянных ящиках и другом упаковочном материале. Эти плесени, даже если и не наносят вреда продукции, все равно придают фруктам неприятный специфический запах. Ниже кратко рассмотрены особенности применения озона применительно к некоторым видам овощей и фруктов.

Бананы. Хранение бананов в озоно-воздушной среде предотвращает их порчу, устраняет появление пятен, улучшает пищевую ценность и увеличивает их срок хранения более чем в 2 раза.

Ягоды. Клубника, малина и виноград склонны создавать плесневые колонии в период хранения. Эта тенденция легко подавляется введением озона (концентрация 1,6-2,4 мг/м3) без ущерба для качества и вкуса. В результате срок хранения увеличивается вдвое.

Яблоки. Эффект озонирования при хранении яблок может быть обнаружен при концентрации озона от 1,6 до 8 мг/м3 в зависимости от сорта. Эксперименты, проведенные в США, показали, что качество большинства видов яблок не ухудшается даже после холодного хранения в течение пяти месяцев при концентрации озона 1,6 мг/м3.При повышении концентрации озона наблюдается ухудшение вкуса некоторых сортов. Опыты показали, что яблоки не портятся в течение длительного времени при хранении в озоновой среде с концентрацией озона 2,4 мг/м3 и температурой 5оС.

Овощи. Влияние озона на овощи сходно с влиянием на фрукты. Применение озонирования значительно ингибирует развитие фитопатогенной микрофлоры. Так, при действии озона обсемененность на поверхности картофеля снижается в 1,5-2 раза, в воздушной среде - в 10-12 раз. Выход стандартной продукции повышается на 5-7% без ухудшения биохимических и дегустационных показателей.

Картофель. В период хранения в клубнях картофеля происходят процессы, влияющие на его питательную ценность. Важнейшими из них являются: изменение содержания крахмала, витаминов, а также дыхание клубней. В озонируемых картофельных клубнях содержание крахмала и витамина С увеличивается, тогда как содержание сахара уменьшается. При этом интенсивность дыхания остается практически неизменной. При озонировании цвет, вкус и консистенция клубней не меняются. Озонирование задерживает прорастание картофеля и удлиняет срок хранения, не снижая посевных качеств.

Использование озона для пролонгации хранения пищевых продуктов.

Первое использование озона для лучшей сохранности пищевой продукции относится к 1909 году (ранние французские работы по обработке охлажденного мяса озоном), позже появлялись регулярные сообщения об успешном использовании озона для лучшей сохранности мяса, рыбы и т.д. Первый обзор по этому вопросу вышел в 1953 году. Количество работ резко возросло после 1997 года. В это же время в американское законодательство по безопасности химических реагентов для использования в пищевой промышленности был введен пункт, разрешающий использование озона частично, а начиная с 2001 года – полностью. Такому решению американских законодателей предшествовало глубокое экспертное обсуждение проблемы безопасности озона в пищевой промышленности.

Проанализируем 2 основные проблемы возникающих при применении озона в пищевой промышленноститоксикология озона при использовании в пищевой промышленности.

– взаимодействие озона непосредственно с пищевыми продуктами.

Токсикологическая безопасность.

1. Данные по длительной ингаляции озона. Эксперименты на животных показали, что озон в таком варианте использования не канцерогенен.

2. Не обнаружено каких-либо мутагенных продуктов после обработки 18 различных аминокислот и 10 сахаридов озоном в течение 105 часов. Озон в таком варианте использования не мутагенен.

3. Промежуточными продуктами реакции озона с ненасыщенными жирными кислотами являются, в основном, малотоксичные альдегиды, кетоны и перекись водорода.

4. Метаболические эффекты, обнаруженные у крыс, которых кормили озонированным казеином, связаны с потерей некоторых аминокислот, а не с накоплением токсинов.

5. В Японии, Австралии и Франции нет количественных ограничений на использование озона как дезинфицирующего агента в пищевой промышленности.

Взаимодействие озона с пищевыми продуктами.

Изученная нами информация подтверждает безопасность озона для использования в пищевой промышленности как дезинфектанта и позволяет классифицировать его в ранге GRAS (Generally Recognized As Safe). Он признается безопасным в том случае, когда уровни используемого озона и методы его использования соответствуют надежно проверенной практике».

Классик работ по применению озона для пролонгации хранения продуктов – Куприянов сформулировал некоторые основные принципы при хранении на холоде:

Бактериальная активность. Озон более эффективен как бактерицид в воде, чем в воздухе. Следовательно, в последнем случае, должен использоваться в более высоких концентрациях.

Противогрибковая активность. Для предотвращения роста грибков на чистых поверхностях достаточна весьма низкая концентрация озона. Однако для разрушения уже возникших колоний грибков требуется значительно более высокие концентрации. Противогрибковая активность озона увеличивается с ростом влажности.

Дрожжи и плесени. Дрожжи легче атакуются озоном, чем бактерии. Однако, споры грибковой плесени значительно более резистентны по отношению к озону, чем бактерии.

Эффект относительной влажности. Скорость разложения озона в воздухе возрастает с увеличением относительной влажности. При этом чувствительность продуктов к озону сильно зависит от вида продукции.

Сводка основных работ поиспользованию озона для обработкипищевых продуктов

№ п/п
Вид пищевой продукции
Время пролонгации хранения и уменьшение зараженности пищевых продуктов

Условия хранения
1
2
3
4
1
Кета 50-80% (3-5 дней) Во льду из озонированной воды
2
Лосось 2-3 дня То же
3
Макрель 1,2-1,6 дней То же
4
Личинки креветок Уменьшение Vibrio бактерии в воде для личинок креветок Вода в танках для выращивания личинок креветок озонируется. Концентрация остаточного озона 0,07 мг/л. Время удержания 5-7 минут
5
Радужная форель Уменьшение смертности рыбы Добавление озона в воду танка уменьшает содержание гетерофильных бактерий на жабрах рыбы
6
Мидии Уменьшение Ретровирусов в Мантии мидии Мантия мидии заражена ретровирусами. Содержание в течение 96 часов в морской озонированной воде резко уменьшает содержание ретровирусов
7
Красная рыба 36 часов Озонирование уменьшает бактериальный счет в воде и на жабрах рыб
8
Мясо свежее неизвестно В атмосфере озона 0,6 мг/м3 Т0=0,30С
9
Мясо замороженное 30-40 % 0,70С, 10-20 мг/м3 озона в воздухе. Дает уменьшение бактериального счета ниже 102 колоний/см2
10
Домашняя птица 2-4 дня Погружение в ледяную воду с пропусканием озона (3,9 мг/л) 20 мин
11
Домашняя птица Уменьшение бактериального счета на 99 % Охлажденная озонированная вода для обработки тушек птиц
12
Мясо, рыба и птица Уменьшение бактериального счета, лучшая сохранность В растворе с пищевой продукцией инжектируется озон. Расход озона 0,2-2 г/кг продукта
13
Тушки бройлеров Продление сохранности на 2 дня Уменьшение бактериальной зараженности на 95-98 %. Концентрация озона 0,44-0,54 ppm, Т0 1-3 0С
14
Яйца, очищенные от скорлупы Увеличение сохранности с 4 до 10 дней Используется водный раствор, содержащий озон и соль
15
Яйца
Уменьшение бактериальной нагрузки Концентрация озона 4 ppm. Бактериальная зараженность на скорлупе уменьшалась. Время эксплуатации 20 мин.
16
Яйца Дезинфекция и стимуляция развития эмбрионов Яйца инкубаторные обрабатываются озоном под давлением. Концентрация озона 340-350 мг/м3, а затем обработка янтарной кислотой
17
Тушки птиц Зараженность патогенном Botrytis cinerea Обработка озонированной водой. Пролонгация хранения на 2-3 дня.
18
Кондитерские изделия Снижение микробной обсемененности Концентрация 0,01-5 ppm в течение 6 часов, затем 100-150 ppm за 1-20 мин при Т>80С, после чего охлаждаются и фасуются
19

Сыр

Увеличение сохранности с 1 до 4-х месяцев

Концентрация озона 5-7 мг/м3. 4 часа через 2-3 дня
20
Сыр 63 дня Концентрация озона 0,2-0,3 ppm
21
Сыр 60 дней Концентрация озона 0,1 мг/м3 с использованием УФ
22
Пищевой спирт Улучшение качества Обработка вводно-спиртовых фракций озоно-содержащим газом без изменения основных параметров продукта
23
Виски Старение виски Озонирование и настаивание на повторно используемой дубовой стружке
24
Яблочный сидр Инактивация патогенов На пищевые продукты воздействуют комбинацией озона, демитилкарбоната и перекиси водорода. Такая обработка и хранение на холоде (4 0С) в течение 24 часов позволяет понизить зараженность Esche-richia coli и Salmonella

Другие области применения озонных технологий

В последние годы появились новые методики использования озона:

- в химической промышленности (сернокислое производство, производство органических полу­продуктов, производство диореновой кислоты, активация марганцевого катализатора, очистка нафталиевой фракции, очистка отходящих газов);

- в нефтехимической промышленности (производство азелиновой и лауриновой кислот, производство высших жирных спиртов и жирных кислот, производство пластмасс);

- в микробиологической промышленности (стерилизация культурных жидкостей и аппаратуры, производство белково-витаминных концентратов, производство никотиновой кислоты - витамина PP);

- в целлюлозно-бумажной промышленности (отбеливание бумаги и целлюлозы);

- в цветной металлургии (гидрометаллургия никеля и кобальта, рекуперация ванадия, галлия);

- в лакокрасочной промышленности (произ­водство кубовых красителей, белил; получение стабильных цветовых красок, обесцвечивание лаков);

- в легкой промышленности (производство духов и камфоры, масел, табака);

- в машиностроении (озонирование охлаждающих эмульсий для повышения стойкости режущего инструмента, при термообработке сталей, обработка цианистых стоков);

- в коксохимии (окисление окиси углерода в коксовых газах).

В качестве примера остановимся напереработке резины с помощью уникальной ОК технологии.

Резина

ОК-технология (Технология "Озонного ножа" - Ozone Knife Technology) – принципи-ально новый подход к переработке вулканизированной резины путем использования известного эффекта ее растрескивания в озоносодержащей среде. Ранее это явление рассматривалось исключительно как негативный эффект, приводящий к сокращению срока эксплуатации резинотехнических изделий, однако,оказалось возможным использовать его для создания эффективной технологии утилизации отходов (в частности, автопокрышек) и получения высококачественного вторичного сырья - химически активированного порошка измельченного вулканизата OKRubber. ОК-технология отделяет резину от армирующих элементов (стальной проволоки, текстильного каркаса и др.) без механического разрезания или дробления последних и без приложения к материалу значительных разрушающих нагрузок. Ее применение позволяет получать вторичное сырье - измельченный вулканизат, обладающий не только уникальной чистотой, но и таким ценным свойством, как высокая химическая активность поверхности его частиц.

Высокая эффективность и экологическая чистота ОК-технологии достигаются благодаря следующим ее особенностям:

- низким затратам энергии: в 5-10 раз меньше, чем при использовании традиционных технологий;

- уменьшением количества стадий переработки, что позволяет уменьшить производственные площади и количество оперативного персонала линии переработки в 1,5-2 раза;

- практическому отсутствиюизноса и необходимости замены рабочих элементов оборудования вследствие отсутствияв технологическом процессе резания, трения и т.п.;

- высокому качествуконечного продукта - порошка OKRubber;

-универсальности технологии, позволяющей перерабатывать различные виды резиновых отходов;

- значительному снижениювредных выделений из перерабатываемого вулканизата при низкой (комнатной) температуре переработки.

Получаемая резиновая крошка практически свободна от загрязняющих ее включений армирующих элементов даже без специальной сепарации, а проволока и нити текстильного корда содержат лишь незначительное количество остаточной резины. OKRubber - сыпучие порошки шинного вулканизата с химически модифицированной и активированной поверхностью сохраняют в объеме частиц свойства исходного материала. Частицы ОКRubber обладают низкой дефектностью, повышенной насыпной плотностью, хорошей смачиваемостью полимерными жидкостями и полимерами, наличием на поверхности частиц реакционноспособных функциональных групп (карбоксильных, гидрофильных непредельных). Порошки OKRubber обладают рядом специфических свойств, выгодно отличающих их от имеющихся на рынке аналогичных поверхностно активированных порошков. Эти порошки имеют более низкую стоимость из-за эффективной технологии их производства и, в частности, отсутствия затрат на химическую активацию поверхности частиц. По сравнению с обычными "механическими" порошками шинного вулканизата порошки OKRubber не подвержены механодеструкции и обладают низкой дефектностью. Повышенный энергохимический потенциал поверхности частиц порошка позволяет рекомендовать его для использования взамен части дорогостоящих полимерных высокополярных и олигомерных соединений различного класса (полиуретанов, эпоксидных смол, тиоколов, поливинилхлоридов, нитрильных и акрильных каучуков и др.) для получения всевозможных композиционных материалов с высокими технико-экономическими показателями.

Хорошая смачиваемость порошков OKRubber водой открывает путь их использования в сочетании с латексами для получения различных покрытий (тепло-, шумо-, гидроизолирующих, антикоррозийных и др.), для производства изделий из губчатых (пенистых) резин, а также в качестве сорбента для очистки воды от органических загрязнений.

Бытовое применение озонных технологий

В случае обеспечения простых мер безопасности озонные технологии могут найти широкое применение в быту:

- для санации жилых помещений;

- для озонирования ванн, бассейнов и аквариумов, санации стоков.

-для уничтожения и предохранения от гниения, плесени, грибка в подвалах, погребах, овощехранилищах, банях;

- для обработки мест содержания скота и птицы, инкубаторов, парников, молодняка в целях лучшего развития;

- для уничтожения паразитов, выведения мышей и крыс, уничтожения летающих насекомых;

- для обработки пчел и ульев (уникальная методика очищения от паразитов).

Банки, архивы, библиотеки

Освежение, стерилизация и дезодорация воздуха в рабочих помещениях и хранилищах легко осуществляются посредством озонирования воздуха. Попутно уничтожаются микроорганизмы, средой обитания которых являются поверхности денежных знаков, книги и журналы, бумажные документы и бумажная пыль. Обработка состоит в заполнении озоном заданного объема и выдержке определенное время или продувке. .