平野裕司

（TECHCORPORATION，日本，9990011）

酸性電解水和精細泡沫融合的高效殺菌技術

平野裕司

（TECHCORPORATION，日本，9990011）

本文介紹了酸性電解水和精細泡沫的特點，以及融合了兩種技術的電解水裝置“Aqua fine premium?酸性”的技術特征，最后評價了“Aqua fine premium?酸性”在食品廠的殺菌性能。

殺菌劑；酸性電解水；精細泡沫；殺菌技術；“Aqua fine premium?酸性”

在數(shù)十年前開發(fā)出的酸性電解水，已經成為代替次氯酸鈉的殺菌技術，如今在食品、醫(yī)療及農業(yè)領域得到了廣泛的應用，這項由日本開發(fā)的保護環(huán)境和保持環(huán)境衛(wèi)生的新技術，得到了全世界的認可。針對酸性電解水巨大的發(fā)展?jié)撃?，日本TECH CORPORATION開發(fā)出了融合了酸性電解水和精細泡沫技術的精細泡沫酸性電解水生成系統(tǒng)“Aqua fi ne premium?酸性”。日本經濟產業(yè)?。ㄖ行∑髽I(yè)廳）根據(jù)《不同領域新視野開拓計劃》認定： “Aqua fi ne premium?酸性”屬于殺菌效果非常強，對人體無害的酸性電解水生產裝置，準許上市銷售。（表1）是在日本上市的新種類酸性電解水生產裝置。

1 酸性電解水的公共認可與指定

時至今日，酸性電解水在食品領域的應用得到了準許（表2）。日本TECH CORPORATION是日本電解協(xié)會的會員單位，1999年8月向日本厚生勞動省申請新的食品添加劑——酸性電解水，2002年6月，酸性電解水被指定為食品添加劑中的殺菌劑，日本厚生勞動省把食品領域的酸性電解水稱為“次氯酸水”。此后，次氯酸水的用途進一步擴大，成為使用更安全、更便捷的新型衛(wèi)生管理手段。

2012年3月，“從食鹽水電解得到的次氯酸水”被認定為有機JAS的調整用材料。有機JAS指的是不使用農藥和化肥等化學物質，依靠自然的力量生長的農作物，并且要得到登錄認定機關的認定。按照這種方法生產的農產品、加工食品、飼料及畜產品可以貼JAS標志，這是最高級別的食品農產品標志。

2012年4月，日本厚生勞動省對酸性電解水的標準作了修訂，原先的標準是：強酸性電解水pH＜2.7，微酸性電解水pH5.0~6.5。修改后的標準增加了“弱酸性電解水”：pH2.7~5.0，有效氯10～60mg/kg，微酸性電解水的有效氯濃度也從原來的10～30 mg/kg調整為10～80 mg/kg（圖1）。

圖1　2012年4月，次氯酸水的標準范圍擴大

表1　日本上市的新種類酸性電解水生產裝置

表2　酸性電解水公開許可一覽

2012年5月，《大型烹飪設施衛(wèi)生管理指南》對次氯酸水的使用作出明確規(guī)定。該指南中所說的大型烹飪設施，指的是一次可提供300餐或一天提供750餐以上的烹飪設施。這是由日本厚生勞動省監(jiān)修、發(fā)行的書籍中對次氯酸水的使用做出的明文規(guī)定。

2013年1月，日本電解水協(xié)會與日本厚生勞動省醫(yī)藥食品管理局，共同制作了指導電解水業(yè)內企業(yè)的網頁，旨在普及次氯酸水殺菌方法和使用效果方面的知識。2014年，日本厚生勞動省對次氯酸水的標準再次做出修訂，使次氯酸水可以用于“熟食用海鮮”、“生食用牡蠣”、“冷凍食品”和“容器包裝的加壓加熱殺菌食品”的加工。

另一方面，次氯酸水在農業(yè)領域也得到了應用。2014年3月28日，“特定農藥：電解次氯酸水”以政府公報的形式公示。在《改正農藥取締法》，特定農藥指的是可作用于農作物、人畜和水產動植物幾乎無害的指定農藥（表3）。在本制度開始實行時，各個農業(yè)生產主使用的“特定農藥”接近3000種，如今可作為“特定農藥”的僅有包括次氯酸水在內的6種材料，次氯酸水的效能效果和對環(huán)境的安全性再次得到了國家的認可。

由于酸性電解水在食品領域和農業(yè)領域的應用范圍很廣，日本TECH CORPORATION開始研究能夠發(fā)揮酸性電解水高效殺菌效果的“精細泡沫技術”。

2 精細泡沫技術

圖2　精細泡沫的大小及分類

表3　特定農藥中的指定材料

精細泡沫是對在水中形成微米~納米級微細氣泡的總稱，特別是納米級微細氣泡被稱為超精細泡沫，是比光波長更小、肉眼無法看到的微細氣泡（圖2）。一般意義上的泡沫，指的是生成后立即上浮并消失的氣泡。小的氣泡在水中受到的浮力小，上浮速度很慢。數(shù)毫米的氣泡（金魚換氣吐出的氣泡）上升1m需要1～2s；數(shù)十微米的氣泡（入浴劑發(fā)生的白濁氣泡）上升1m需要數(shù)分鐘；數(shù)十納米的氣泡上升1m則需要數(shù)年的時間，氣泡在水中做布朗運動，呈漂浮的狀態(tài)。精細泡沫的直徑越小，所有氣泡的表面積就越大，泡沫中的氣體就越容易在水中溶解（圖3）。

溶解的泡沫在壓壞之際，在氣泡周圍會形成高壓，使周圍的水分子分解出具有殺菌作用的活性氧，但這種作用非常小，無法達到實用的目的。與其這樣，還不如讓泡沫中的氣體在水中發(fā)揮作用。例如，氧精細泡沫化以后的生物活性（水耕栽培、植物工廠、水產養(yǎng)殖）、臭氧的殺菌作用、氫氣的還原、清洗作用、碳酸氣體的中和作用。

添加精細泡沫的水具有以下特征：降低摩擦和提高浸透作用（表面活性效果），對提高前述的殺菌效果非常有效，能使液體殺菌劑具有非常高的效果。

3 精細泡沫技術的可能性與技術開發(fā)

精細泡沫是由日本開發(fā)的革新技術，該產業(yè)發(fā)展的前提是盡早實施標準制定、認證技術的確立，否則將會對關聯(lián)產業(yè)的發(fā)展和關聯(lián)技術的發(fā)展產生障礙。為此，日本TECH CORPORATION參與策劃了精細泡沫技術的國際標準化認證及利用技術的開發(fā)，建立了收集各方面情報的平臺，由業(yè)界、學會、政府共同促進精細泡沫產業(yè)的健康發(fā)展。

圖3　在精細泡沫發(fā)生裝置中的氧溶解量

2012年8月29日，由精細泡沫產業(yè)會/產業(yè)綜合技術研究所共同提出申請，并被日本經濟產業(yè)省的“國際標準共同開發(fā)研究事業(yè)”通過，事業(yè)名稱是“精細泡沫技術的國際標準化”，由此使精細泡沫技術成為由經濟產業(yè)省推動的國家基礎技術。日本經濟產業(yè)省還于2014年啟動了探明精細泡沫原理的精細泡沫生成和粒徑控制的技術開發(fā)，目標是盡快使精細泡沫發(fā)生裝置投入應用。該事業(yè)為期5年，總投資達2億日元。日本經濟產業(yè)省與日本農林水產省還共同實施了精細泡沫用于植物栽培及其加工制品的清洗殺菌技術的開發(fā)。

裝置制造商為了拓展這項優(yōu)秀的技術，必須開發(fā)出裝置的具體用途，“精細泡沫酸性電解水”就是實現(xiàn)上述目的的第一個技術。

4 酸性電解水與精細泡沫的融合

2013年，日本TECH CORPORATION利用中小企業(yè)和小規(guī)模事業(yè)者試驗機開發(fā)的支援補助金，進行了精細泡沫酸性電解水生產裝置“Aqua fine premium?酸性”的開發(fā)。首先，TECH CORPORATION在酸性電解水（pH3.0，有效氯45ppm，水溫20℃）引入大氣，對生成精細泡沫后的殺菌效果進行了確認。經過Nanosite公司的納米粒子測定儀NS-500測定，每mL酸性電解水產生的100nm~300nm的精細泡沫達到了3000～5000萬個，但殺菌效果卻很差。

圖4　精細泡沫酸性電解水生成工藝

在酸性電解水用大氣精細泡沫化，微細的氣泡在曝氣的同時，會把溶解的氯氣釋放到大氣中，使有效氯濃度因精細泡沫的產生而變得低下。如果在酸性電解水生成之際，通過吸引誘導發(fā)生的氣體（氯氣和臭氧）發(fā)生的精細泡沫化（圖4），卻可以使同樣條件下的有效氯濃度上升至60ppm。用這種方法生成的精細泡沫酸性電解水（濃度40ppm）洗滌波士頓萵苣，它比同濃度的酸性電解水有更高的清洗、殺菌效果（圖5）。

5 酸性電解水和精細泡沫技術的應用

日本TECH CORPORATION在開發(fā)成功“Aqua fine premium?酸性”樣機后，通過展示會積極推廣“Aqua fine premium?酸性”，并與關心該技術的企業(yè)共同驗證精細泡沫酸性電解水的效果。下面將介紹“Aqua fine premium?酸性”在Uni集團的食品加工會社——永井大宮第一中心應用的情況。該公司于2015年2月把“Aqua fi ne premium?酸性”組裝到清洗線，并開始運轉?！癆qua fine premium?酸性”的運轉情況由該公司的負責人平野裕司介紹。

圖5　精細泡沫酸性電解水的殺菌效果試驗

5.1 每天對300kg萵苣清洗除菌安全可行嗎？

永井在東京首都圈20km的范圍內共設立了10個配送中心，向約3300個店定時配送各種高新鮮度的食品，其中大宮第一中心自己制作料理面包、家常菜、盒飯、飯團等食品，料理面包占到其中的大部分，其中三明治的比例占壓倒性的多數(shù)，每天萵苣的使用量在300kg以上。

問：導入“Aqua fine premium?酸性”之前的清洗除菌是如何進行的？

平野裕司：每天300kg的萵苣使用量當然需要使用自動清洗機，以前是先用水洗一遍，再經過2個次氯酸鈉槽除菌，最后再經過2個冷卻水槽清洗。引入“Aqua fi ne premium?酸性”后，更換了原來的次氯酸鈉槽。“Aqua fi ne premium?酸性”生成的精細泡沫酸性電解水pH3～4，當充滿1t的儲罐后，再用送水泵向清洗工程供水。

問：導入“Aqua fine premium?酸性”前，對清洗除菌工程有什么不滿嗎？

平野裕司：迄今為止使用的次氯酸鈉，在清洗除菌方面沒有任何的問題，藥劑的投入也不費工夫，最值得注意的是次氯酸鈉特有的藥劑臭味。如果在最終的清洗后不進行充分的水漂洗，盡管目前尚無顧客投訴“有臭味”，但對比較敏感的人群，其次氯酸鈉獨特的藥劑臭還是不能容忍的。

除此以外，次氯酸鈉對作業(yè)環(huán)境的影響也是不可忽視的一個問題。日常使用的微量次氯酸鈉會給人體帶來比較大的負擔，次氯酸鈉對現(xiàn)場操作人員的影響包括眼睛刺痛、咽喉不適，這些癥狀出現(xiàn)在許多研究報告中。

問：食品工廠對此采取什么對策？

平野裕司：定期進行換氣是必須采取的措施，但從作業(yè)環(huán)境的清潔化和防止異物進入的觀點來看，又不能大開窗戶和出入口進行通風。為了不降低除菌效果，藥劑的使用量和濃度又不能降低，結果現(xiàn)場操作人員不得不忍受次氯酸鈉帶來的危害，如何改善作業(yè)環(huán)境一直是我思考的一個問題。

5.2 大幅改善作業(yè)環(huán)境，增加萵苣的美味

問：用酸性電解水代替次氯酸鈉的理由是什么？

平野裕司：在6～7年前，我們就嘗試過使用電解水，由于電解水的生產量不足，因而沒有投入使用，但對電解水的優(yōu)點還是了解的。本次引入的“Aqua fine premium?酸性”，是在電解水的基礎上增加了精細泡沫新技術，對此我們充滿了期待。

問：從2015年2月導入酸性電解水后的效果如何?

平野裕司：引入“Aqua fine premium?酸性”最顯著的一點就是大幅度降低了現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境的氯臭，操作人員眼睛刺痛、喉嚨不適的癥狀大大減輕，受到了操作人員的贊許。用精細泡沫酸性電解水清洗除菌，一般細菌、大腸桿菌等的菌落數(shù)，與使用次氯酸鈉的效果相當。

問：用精細泡沫酸性電解水清洗除菌對萵苣的新鮮度和品質有什么影響？

平野裕司：根據(jù)TECH CORPORATION的說明，酸性電解水的精細泡沫能夠直達纖維的深處是其特長，具有新鮮度的保持效果。但是，本公司把經精細泡沫酸性電解水清洗除菌的萵苣全部用于三明治的加工，對使用精細泡沫酸性電解水清洗除菌后的蔬菜保鮮效果還沒有體會到。至于能保鮮幾天，還沒法確認。但是，使用精細泡沫酸性電解水清洗除菌后的直接感受就是：萵苣風味比使用次氯酸鈉提高了一個檔次。

問：用清洗除菌，對萵苣的評判怎么樣?

平野裕司：由于本公司把經精細泡沫酸性電解水清洗除菌后的萵苣大部分用于三明治，至今沒有客戶反映三明治的風味和食感發(fā)生了變化，因而，只能從部分用于沙拉的萵苣那里尋找不同之處。本公司接待超市和CVS客戶的機會較多，每每有客戶到訪，他們必定會質問精細泡沫酸性電解水，可見客戶對此多么敏感，但經過一番解釋后，客戶都滿意而歸。

5.3 對精細泡沫酸性電解水的期待

問：經過半年的使用，請談談對精細泡沫酸性電解水的認識及期待。

平野裕司：TECH CORPORATION不僅生產“Aqua fine premium?酸性”，而且還生產電解水和臭氧裝置等殺菌裝置，這種不投入藥劑的清洗除菌方法帶給了人們的安全感。但是，裝置出現(xiàn)機械問題是不可避免的。因此，如果“Aqua fine premium?酸性”出現(xiàn)機械故障，我就會切換至次氯酸鈉清洗除菌。

自從導入“Aqua fine premium?酸性”以來，小的機械問題確實不少，但除此以外沒有大的問題。說明這是一種重要的支持體制，如何能長久地放心使用這一點很重要。精細泡沫是肉眼看不到的微細泡沫，既是優(yōu)點又是缺點，容易使人產生很多不安全的擔心。但是，精細泡沫的清洗除菌效果高，一定會提高萵苣的潔凈度。

問：采用精細泡沫酸性電解水的優(yōu)點是什么?

平野裕司：不使用藥品還能獲得所需的衛(wèi)生效果，這是采用精細泡沫酸性電解水的優(yōu)點。本公司在開展新業(yè)務時，必定會向客戶強調精細泡沫酸性電解水的這一特長。當前，家常菜市場是一個成長領域，也是競爭激烈的一個行業(yè)。食物中毒和異物混入事故時有發(fā)生，預防此類事件的發(fā)生，必須采取嚴格的衛(wèi)生措施?！癆qua fine premium?酸性”導入的半年來，實現(xiàn)了美味和衛(wèi)生管理提高的對立統(tǒng)一，同時使作業(yè)環(huán)境變得更加快適。

6 后記

現(xiàn)場加工食材，食品加工設備的衛(wèi)生管理是一項非常復雜的工作，由此引起的食物中毒和異物混入的事故常常會給生產經營者帶來麻煩。另一方面，對于急速成長的日本家常菜市場，雇傭穩(wěn)定的作業(yè)人員是一個重要的課題，確?？爝m的作業(yè)環(huán)境和衛(wèi)生的食品加工設施，是必不可少的條件。精細泡沫酸性電解水生產裝置“Aqua fine premium?酸性”是保證高水平清洗除菌和快適作業(yè)環(huán)境對立統(tǒng)一的解決方案。但是，日本永井大宮第一中心的平野裕司提出的“藥劑的安全感和機械的不安全感”，是非常中肯的意見，有助于“Aqua fi ne premium?酸性”的下一步改進。

本文譯自2015.8和2015.9《食品與開發(fā)》

The High-efficiency Sterilization Technology of Acidic Electrolyzed Water and Fine Bubble Combination

Hiranoyuuji
（TECH CORPORATION, Japan, 9990011）

The study introduces the features of acidic electrolyzed water and fine bubble，and the technical characteristic of acidic electrolyzed water unit “Aqua fine premium?acidity” which combines two technologies. Finally, the paper evaluates the applicability of“Aqua fine premium?acidity”in food plant．

bactericide；acidic electrolyzed water；fine bubble； sterilization technology；“Aqua fine premium?acidity”

TQ455

C

1672-2701（2016）11-14-07