包裝水中銅綠假單胞菌控制經驗

銅綠假單胞菌又名綠膿桿菌,其可產生多種外毒素、內毒素等致病因子,是導致急性腸道疾病和皮膚炎癥的完全致病菌。WHO的HACCP評估明確指出銅綠假單胞菌是嬰兒瓶裝飲用水的危害指示菌,同時銅綠假單胞菌的生長還將增加水中亞硝酸鹽含量。 


飲用水類國標GB19298-2014 和GB8537-2008和中明確規定每250 mL水樣中銅綠假單胞菌不得檢出。因其在自然界分布極為廣泛,給包裝水生產企業增加許多挑戰,各種超標報道也頻見報端;一般剛出廠的產品中銅綠數較少,在抽樣檢測中很難檢出,由于包裝水消費周期較長,且銅綠對有機營養要求較低,在數十天內即可繁殖達到104 CFU/mL。在灌裝前徹底殺滅銅綠是保證成品質量的唯一途徑,也應作為衡量消毒工藝消毒效果的重要標準。


對仍以臭氧為主要消毒手段的企業來說,溴酸鹽和銅綠確實難以找到一個精準的平衡點,在國家發布包裝水溴酸鹽(臭氧消毒副產物)控制標準后,所有企業均降低了臭氧的投加濃度和接觸時間,而臭氧要達到相應的殺菌效果,根據WTO規定,臭氧處理CT值不小于1.6,CT值為臭氧濃度C和持續時間T的乘積,一般要求為0.4 mg/L的臭氧溶解度值,保持4分鐘,即CT值為1.6;


筆者曾與國內某礦泉水企業用HACCP體系評價臭氧和二氧化氯作為消毒劑對礦泉水生產加工中的消毒效果(目標微生物包括銅綠)。利用臭氧消毒時,最佳消毒條件為:臭氧濃度為0.6 mg/L、持續通入臭氧時間為12 min,水樣微生物合格率方能達到99%,而此時的溴酸鹽已遠遠超標。并且國內大多數企業,特別是天然礦泉水生產企業,臭氧濃度控制0.2ppm以下,水體溴離子濃度較高時臭氧添加濃度更低,這勢必要求我們在臭氧之外尋求其他有效殺菌控制手段。


筆者和海諾威公司微生物專家調研了國內大多數主要包裝水企業,大多數一線企業銅綠假單胞菌及微生物控制水平較好,個別一線企業及較多二線企業在微生物控制和溴酸鹽控制上仍然沒有找到很好的平衡點;實際上紫外線是銅綠控制非常有效的手段,銅綠滅活的紫外線D10值僅為5.6 mJ/cm2; 紫外線D10值反映的是特定微生物對紫外線的敏感度,即微生物被滅活90%時所需要的紫外線劑量,銅綠D10值低于大多數常見微生物,但是紫外線照射劑量一定要正確選擇;在銅綠及微生物控制水平較好一線企業,總體上主要體現在四個方面:


1:水源保護

在以地下水為水源的企業,水源保護和打井過程中的保護整體比較規范科學;由于地下水處在一個缺氧環境,不利于微生生長,大多數原水中的微生物來源于取水過程本身的二次污染;在采用地表水作為水源的天然水生產企業,在取水源頭即采用紫外線作為源頭在線控制手段,降低后端砂濾、活性炭微生物附著生長的壓力;


2:水處理車間環境控制

基本能做到車間地面干燥無積水,水處理過程整體密閉;在南方某水廠調研時就發現,該客戶水處理車間積水較多,而且砂濾敞開式設計,原本各項微生物指標為零的地下水經過砂濾、活性炭后微生物不可計數,銅綠假單胞菌也達到每百毫升數百個,原本用來提升水質口感的過程變成了一個二次污染重災區;


3:管路CIP(原位清洗)及SIP(原位滅菌)

盡管絕大多數新建水處理線采用了密閉系統,理論上只要水源沒有二次污染,后端水處理過程,特別是已經采用熱水或蒸汽原位滅菌的企業,可以很好杜絕微生物的生長繁殖;可實際上水處理系統是不可能絕對密閉的,很多水罐、砂罐和活性炭罐都是通過呼吸器與大氣連通避免氣阻,這個就是微生物侵入系統很好通道,因此間些性熱水或蒸汽消毒是非常必要的,也能同時提升活性炭的吸附容量。


4:高劑量紫外線消毒作為主要消毒手段

大多數企業由于溴酸鹽控制壓力,以及最大程度降低化學品使用的企業理念,企業品控允許的臭氧投加濃度非常低,均采用物理的紫外線殺菌手段,而且根據不同控制點的風險采用了不同的紫外線照射劑量。


對于第四條紫外線這一看似熟悉的技術往往是大多數二線企業及少數一線企業的技術盲區;紫外線照射劑量如同臭氧消毒時的藥劑濃度,這是決定殺菌效果的唯一參數。


紫外線主要分為低壓紫外線和中壓紫外線技術。低壓紫外線光譜輸出為253.7 nm單波光譜,只能破壞微生物DNA的堿基對,且被滅活微生物易產生光復活及暗修復的問題;中壓紫外線的輸出為多譜段紫外線,波長為240 nm ~ 280 nm,殺菌更具廣譜性,且強度也遠高于低壓紫外線,而且中壓紫外線不僅能破壞微生物的DNA結構,還能破壞細胞內的酶及蛋白質,對微生物組織結構造成全面的、不可逆的傷害,有效克服微生物的復活問題,殺菌更為徹底。此外,中壓紫外線的殺菌環境適應性和監測準確性上也優于多燈管的低壓紫外系統。


國內大多數企業水處理工藝流程圖(圖1):



此工藝充分考量了水處理各環節的具體需求并結合兩種不同紫外線的技術特點;原水或活性炭后微生物負荷較高,因此選擇殺菌更為廣譜、徹底的中壓多譜段紫外線;灌裝前微生負荷低且設備運行會出現不連續的情況,因而選擇適合頻繁起停的PQ汞齊系列。


由于不同微生物耐受紫外線能力不同,紫外線照射劑量也是決定設備使用成敗的另一關鍵控制參數;對于中壓和低壓技術選擇及照射劑量確定,建議向紫外線專業生產企業咨詢。

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