С целью увеличения сроков годности и степени безопасности пищевого продукта, производители принимают различные меры. Однако они не всегда эффективны, а иногда напрямую влияют на безопасность готового продукта для потребителя.
На данный момент активно развивается бесконтактный способ обработки с помощью ультрафиолета. В отличие от других подходов, УФ-излучение обеспечивает быструю, эффективную инактивацию микроорганизмов через физический процесс. Когда бактерии, вирусы и простейшие подвергаются воздействию бактерицидных длин волн ультрафиолетового света, они теряют способность к размножению и погибают.
Ультрафиолет это электромагнитное излучение с длиной волны короче, чем видимый свет, но длиннее чем рентгеновские лучи. УФ-излучение могут быть разделены на различные диапазоны, диапазон от 200 нм до 300 нм называется бактерицидным.
УФ излучение диапозона С вызывает необратимые повреждения структуры ДНК клетки. Эффективность бактерицидной УФ зависит от продолжительности времени, в течение которого микроорганизм подвергается действию к UV, интенсивности и длины волны УФ-излучения, присутствие частиц, которые могут защищать микроорганизмы от УФ, и микроорганизмов, способность противостоять УФ-В облучения.
Полной стерильности достичь невозможно, хотя-бы потому, что некоторые клетки способны восстанавливать повреждённую ДНК. Однако возможно значительно уменьшить обсеменённость поверхностей оборудования, упаковочных материалов и продукта, вплоть до 99% эффективности.
Без вмешательства в технологический процесс, без закупки дорогостоящего оборудования УФ позволяет значительно понизить бактериальную обсеменённость на всех этапах выработки продукции.
До настоящего времени применение ультрафиолетового (УФ) излучения на предприятиях пищевой промышленности регламентируется Руководством Р 3.5.1904-04 «Использование ультрафиолетового бактерицидного излучения для обеззараживания воздуха в помещениях» и Методическими Указаниями МУ 2.3.975-00 «Применение ультрафиолетового бактерицидного излучения для помещений организаций пищевой промышленности, общественного питания и торговли продовольственными товарами». В настоящее время вышел новый документ «Методические рекомендации по использованию открытых Ультрафиолетовых облучателей (УФ - облучателей) на пищевых и животноводческих предприятиях ветеринарно-санитарного контроля» от 08 мая 2019 ФГБУ ЦНМВЛ Россельхознадзора с обоснованием применения УФ излучения в больших дозах чем в предыдущих МУ.
На большинстве производств это не считается эффективным и надежным методом обеспечения безопасности и сроков хранения продукции. Причиной этого является принципиально «медицинский» подход авторов этих документов к применению УФ облучателей. Этот подход заключается в требовании достижения обеззараживания воздушной среды помещений с эффективностью от 90% до 99,9% от патогенных и условно патогенных для человека микроорганизмов. В качестве санитарно-показательного микроорганизма выбран Staphylococcus Aureus. Такой подход безусловно оправдан для лечебно-профилактических учреждений, но крайне далек от задач пищевой промышленности.
Обеспечение микробиологической безопасности и сроков хранения в пищевой промышленности, накладывает ограничения на наличие в продукции широкого класса микроорганизмов. Контроль качества, как правило, ведется по КМАФАнМ (колониеобразующим мезофильным аэробным и факультативным анаэробным микроорганизмам, дрожжам и плесеням. Качество продукции определяется не по их отсутствию (этого практически достичь нельзя), а по предельно допустимым концентрациям.
Вышеупомянутые группы микроорганизмов являются значительно более устойчивыми к УФ облучению, чем Staphylococcus Aureus. Дозы для их инактивации в 5-10 раз превосходят летальные дозы для патогенных и условно патогенных бактерий и вирусов.
Для обеспечения инактивации 90% по Staphylococcus aureus (нормируемый микроорганизм) необходима доза составляет 6 мДж/см2.
Для обеспечения инактивации санитарно-показательных для пищевой промышленности групп микроорганизмов дозы составляют:
КМАФАнМ 30 - 50 мДж/см2
Дрожжи 40 - 70 мДж/см2
Плесени 50 - 100 мДж/см2
Поэтому «медицинские» УФ облучатели, применяемые по методикам Р 3.5.1904-04 и МУ 2.3.975-00 не обеспечивают ожидаемого эффекта на предприятиях пищевой промышленности.
На рынке присутствуют несколько видов ламп с УФ-излучением.
Самые распространённые — ртутные, ксеноновые и амальгамные.
Импульсные источники УФ излучения (ксеноновые) характеризуются высокой (до 50 МВт) пиковой мощностью, бактерицидной эффективностью УФ излучения около 10%, сроком службы около 1 000 ч и громоздким высоковольтным источником питания. Эффективность таких ламп не доказана и рассматриваться здесь не будет.
Обычно на производствах используют ртутные лампы для обеззараживания воздуха и поверхностей.
Задача нашего исследования — показать, что использование данного типа излучателей малоэффективно, сравнить их с амальгамными облучателями и предложить методы эффективной УФ-обработки.
Компактность и удельная мощность — при одинаковых габаритных размерах амальгамных и ртутных ламп низкого давления:
- Удельная мощность амальгамной лампы АГЛ в пять раз превышает мощность ртутной лампы.
- Амальгамная лампа, компактна, за счет того, что может быть гнутой (лампа АГЛ в специальном исполнении производится дважды гнутой.
Кроме того, в установках ОТЛ специальное запатентованное покрытие обеспечивает отражение УФ-излучения от рефлектора на уровне 60-70%, что приводит к тому, что 70-80% всей энергии попадает на рабочую поверхность.
Безопасность — применение амальгамы позволило уменьшить содержание свободной ртути в лампе на несколько порядков, по сравнению с обычными бактерицидными ртутными лампами. При механическом повреждении амальгамной лампы не требуется проведение демеркуризации помещения. Утилизация амальгамной лампы осуществляется по технологии обычных люминесцентных ламп.
Амальгамные лампы относятся к 3-му классу опасности (например к данному классу относится строительный мусор.)
Использование специального кварца предотвращает наработку озона.
Экономичность — амальгамная лампа обладают увеличенным сроком службы (до 12 000 часов) превышая в 1,5 раза ресурс работы ртутных бактерицидных ламп (до 8 000 часов).
Универсальность — применение специальных видов амальгам на основе нескольких металлов позволяет использовать лампы типа АГЛ в особом исполнении при температуре до -25 С.
- Специальный алгоритм работы ЭПРА позволяет достигать высоких значений числа включений амальгамной лампы (не менее 5 000 вкл.) без уменьшения ее ресурса.
- Для сравнения К.П.Д. Амальгамной и ртутной лампы, Ртутной лампы (т.е. эффективность перевода электрической энергии в УФ излучение) сильно зависит от температуры. Если при температуре окружающей среды +20+25 0С К.П.Д. традиционной ртутной лампы составляет 30-35%, то при температуре +8+12 0С К.П.Д. уменьшается до 15-20%, а при температуре ниже +5 оС не превышает 5%. Таким образом, использование таких источников в холодных помещениях пищевой промышленности практически невозможно.
Сравнение основных характеристик бактерицидных облучателей на основе ламп «OSRAM HNS 36W G13» и бактерицидному облучателю ОТЛ на основе амальгамной лампы АГЛ10
*коэффициент, зависящий от особенностей конструкции облучателя и показывающий, какая часть от общего бактерицидного потока лампы попадает на обрабатываемую поверхность.
**используются справочные данные для дозы УФ излучения, необходимые для инактивации микроорганизмов с эффективностью 90% (Руководство Р3.5.1904-4 «Использование ультрафиолетового бактерицидного излучения для обеззараживания воздуха в помещениях».
Обрабатывать возможно любые поверхности, а так-же воздух и жидкости. При обработке плоских и ровных поверхностей нужно следить, чтобы расстояние до излучателя соответствовало времени обработки.
Если поверхность сложной формы, смотри (рисунок 2), то доля прямого излучения УФ лампы, попадающая на микроорганизмы уменьшается в 2-4 раза
Для теневых зон, доля излучения уменьшается в 10 раз.
Таким образом, очень важно правильно подобрать мощность излучателя, чтобы проводить эффективную обработку.
Варианты излучателей
Открытые облучатели для обработки воздуха, стен и открытых поверхностей в отсутствии людей:
Внешний фактор микробиологической обсемененности можно устранить, применяя бактерицидные модули в системах вентиляции и кондиционирования.
Обеззараживание контактных поверхностей конвейерной ленты фасовочных линий
Обеззараживание резьбовой части бутылок в триблоках розлива
Облучатели для обеззараживания пробок ПЭТ тары
Облучатель для обеззараживания емкостей линий розлива
Облучатель серии для обеззараживания контактной поверхности упаковочной пленки
Облучатель для обеззараживания укупорочных платинок фасовочных машин линейного типа
Установка для формирования локальных чистых зон линий розлива и фасовочных машин
Вывод
Самый простой и безопасный (с точки зрения потребителя) способ уменьшить бактериальную обсеменённость – это УФ излучение. Установив правильные лампы в нужных местах Вы можете значительно повысить сроки годности производимых продуктов. Исследования проведённые в лабораториях России, показали, что использование ртутных УФ ламп недостаточно эффективно на пищевых производствах. Увеличив мощность излучения в несколько раз достигается бактерицидное действие >90% даже на сложных формах поверхностей и при низких температурах.