Tìm hiểu về chất khử trùng và xu hướng thay đổi từ Clo sang Clo đioxit trong trong quy trình sản xuất để giảm độc tố.
Tổng quan
Nước rửa được sử dụng trong quá trình sản xuất thực phẩm sạch luôn luôn chứa một lượng dư chất khử trùng và diệt khuẩn. Có một xu hướng đang gia tăng ở nước Anh đó là sử dụng chất khử trùng Clo đioxit (ClO2) để thay thế chất khử trùng truyền thống là Clo. Lựa chọn chất diệt trùng và điều khiển tốt thời gian khử trùng có thể kéo dài thời gian bảo quản và đây là lợi thế rất lớn đối với cơ sở sản xuất thực phẩm sạch.
Sản lượng thực phẩm sạch trên toàn thế giới đang gia tăng không chỉ bởi nhu cầu đời sống được nâng cao mà còn nhờ các dự án tuyên truyền cổ động, cổ vũ lối sống khỏe mạnh và thực phẩm sạch đóng vai trò quan trọng trong quá trình đó.
Gia tăng sản xuất đồng nghĩa với việc gia tăng tăng lượng nước được sử dụng. Sự khan hiếm nước sạch khiến các nhà sản xuất phải tập trung tìm cách sử dụng nước hiệu quả hơn cũng như chất diệt trùng trong nước tẩy rửa. Tái sử dụng nước trong sản xuất có thể dẫn đến gia tăng vật chất hữu cơ và sản phẩm phụ của chất khử khuẩn (disinfection by- products DBPs) gây ngụy hại nghiêm trọng đến sức khỏe người và có khả năng cấu thành ung thư.
Tuần hoàn hoàn toàn chất lỏng để không lãng phí nước (Zero Liquid Discharge – ZLD) là một mục tiêu chính của các nhà sản xuất. Tái sử dụng nước là xu hướng chung trong sản xuất thực phẩm sạch, trong đó xử lý nước trong cả hai quá trình rửa sạch và quá trình tái sử dụng đang được phát triển. Hướng dẫn số (1) là gợi ý để các nhà sản xuất thực phẩm sạch quản lý được sản phẩm phụ DBPs phát sinh trong quá trình rửa sạch.
Kiểm tra chất lượng nước đã qua sử dụng trong quá trình gột rửa là vấn đề sống còn để quản lý vi sinh vật (microflora) có thể có trong sản phẩm cuối và hiểu được nguy cơ của sản phẩm phụ độc hại DBPs trong kết quả kiểm tra.
Do sản xuất thực phẩm sạch thường được diễn ra ngoài trời, nhà đầu tư luôn phải đối mặt với các vi sinh vật ẩn chứa trong môi trường, (như là vi khuẩn, tảo tế vi, và đặc biệt là vi trùng ở những hoàn cảnh đặc thù).
Rửa nông sản là phương pháp duy nhất để loại bỏ vi khuẩn và không bao giờ có đủ nước để rửa sạch hoàn toàn tất cả mầm bệnh có thể có trong sản phẩm.
Hiệu quả tiêu diệt vi khuẩn được tính theo hàm log(10) và phụ thuộc vào loại sản phẩm được rửa, thời gian tiếp xúc (thời gian rửa) và chất khử trùng (chất tẩy rửa) được dùng.
Đặc biệt phụ thuộc vào hiệu quả của hóa chất trong việc tiêu diệt vi khuẩn, vi trùng, virus…
Trong quá trình đơn giản, dựa vào số liệu đo đạc có thể mô tả được hiệu suất diệt khuẩn của từng chất tẩy rửa.
Như ví dụ, chúng ta bắt đầu với số lượng vi khuẩn là 1 000 000 tế bào
Số lượng vi khuẩn còn lại theo 3.log = 1,000,000 x 0.10 x. 0.10 x 0.10 = 1,000 tế bào (0.1%)
Hiệu suất diệt khuẩn là 99.9%
Table 1: Giá trị biến log phụ thuộc vào số lượng chất diệt khuẩn:
|
Chất diệt khuẩn |
Đơn vị |
Kết quả |
||
|
|
|
2 log |
3 log |
4 log |
|
Chlorine1 |
mg -min/l |
3 |
4 |
6 |
|
Chloramine2 |
mg -min/l |
643 |
1067 |
1491 |
|
ChlorineDioxide3 |
mg -min/l |
4.2 |
12.8 |
25.1 |
|
Ozone |
mg - min/l |
0.5 |
0.8 |
1.0 |
|
UV |
mW – s/cm2 |
21 |
36 |
Not available |
CT values from the AWWA, 1991
1 – values based on temperature of 10oC, pH range of 6 – 9 and a free chlorine residual of 0.2 – 0.5mg/l 2 - values based on temperature of 10oC, pH of 8
3 - values based on temperature of 10oC, pH range of 6 – 9
Có thể kết luận: nếu có đủ chất tẩy rửa, tất cả tế bào chết có thể được loại bỏ thông qua oxi hóa và quản lý được số lượng vi khuẩn còn lại để đưa sản phẩm qua công đoạn tiếp theo.
Tuy nhiên nếu các tế bào chết không được loại bỏ và hình thành màng sinh học, cho dù sử dụng chất tẩy tốt thì màng sinh học cũng phát triển nhanh chóng. Sử dụng Clo đioxit có hiệu quả đặc biệt tốt để xử lý màng sinh học.
Trước đây, giải pháp rửa siêu clo hóa super chlorination có hiệu quả rất tốt để xử lý nông sản, chỉ cần có đủ thời gian tiếp xúc, phương pháp này có thể cho hiệu quả diệt khuẩn từ 10 đến 100 lần trong quá trình thử nghiệm. Quy trình khuấy là cần thiết trong quá trình rửa sạch để có hiệu quả cao nhất.
Trong các năm gần đây công nghệ tẩy rửa đã đổi sang các giải pháp thay thế do lo ngại sự hình thành của sản phẩm phụ clo hóa (DBPs) có thể xảy ra với quá trình siêu clo hóa.
Mặc dù bằng chứng còn hạn hẹp, nhưng vẫn thúc đẩy các nhà sản xuất tìm kiếm các giải pháp tẩy rửa thay thế. Điều này đặ biệt đúng trong thị trường thực phẩm sạch khi mà quy trình siêu clo hóa đang ngày một bị giới hạn (ví dụ Đan Mạch đã cấm hình thức xử này). Clo đioxit đã vượt qua một số giới hạn của siêu clo hóa ví dụ trong quá trình điều chỉnh pH, lợi thế của nó so với Clo đang ngày một rõ rang.
Hệ thống điều khiển On-line thường được sử dụng để giám sát lượng hóa chất trong nước rửa. Giám sát hiệu quả khử thường được dựa trên chỉ số ORP (oxidation- reduction potential) đại diện cho khả năng khử các chất oxi hóa. Một giải pháp phụ đó là kiểm tra theo điểm nếu giải pháp chính (on-line) gặp trục trặc. Máy đo ORP cầm tay có thể đóng vai trò bổ trợ cho hệ thống giám sát online.
Phương pháp kiểm tra truyền thống thường sử dụng phổ kế cầm tay dựa trên màu sắc để đánh giá lượng chất tẩy có trong nước. Tuy nhiên hạn chế của phương pháp này thể hiện rất rõ ràng trong công nghiệp thực phẩm.
Chúng thiếu tính đặc trưng (ví dụ: không thể xác định dư lượng Clo một cách dễ dàng do bị nhiễu bởi các hợp chất Cloramin đặc biệt là siêu clo hóa). Sự phức tạp của phương pháp kiểm tra, đồ dùng thủy tinh, hóa chất trong môi trường sản xuất thực phẩm không tương thích với phương pháp này.
Sự phát triển của phương pháp kiểm tra hiện trường như phương pháp đo cảm biến bậc điện thế chronoamperometric đã mang lại thay đổi mạnh mẽ trong lĩnh vực công nghiệp thực phẩm. Không những vượt qua được rất nhiều trở ngại của phương pháp đo màu phổ kế, sử dụng thiết bị cảm biến còn vô cùng dễ dàng và đơn giản. Thêm vào đó phương pháp cảm biến còn có tính chọn lọc cao khi có nhiều loại chất oxit hóa trong mẫu nước.
Máy đo nồng độ Cl, ClO2, ClO3 Palintest ChlordioX Plus mang tính đột phá với công nghệ cảm biến đặc biệt - được thiết kế nhằm phân tích đầy đủ và kiểm soát tất cả các loại mẫu bao gồm các dung dịch chứa Clo tự do. Đặc biệt thiết kế dành cho ứng dụng khử trùng trong công nghiệp thực phẩm.
Kết luận
Với sự phát triển của ngành thực phẩm sạch, thúc đẩy các nhà sản xuất phải tìm kiếm giải pháp thay thế cho Clo và tái sử dụng nước tẩy rửa. Kinh nghiệm thực tế học được trong ngành nước giải khát khi mà sản phẩm phải đạt tiêu chuẩn về chỉ số Clo.
Theo quy trình kiểm tra chất lượng nước cần hiểu được các phương pháp kiểm tra có thể sử dụng để hỗ trợ việc sản xuất. Các nhà sản xuất cần xây dựng hệ thống phân tích nước có tính chọn lọc và phù hợp với đặc thù sản xuất thực phẩm của mình để đảm bảo đầu ra sản phẩm.
Việc này cực kỳ quan trọng nếu cân nhắc đến nguy cơ tiềm ẩn của sản phẩm phụ độc hại (disinfection by products) khi có mặt nhiều chất hữu cơ trong mẫu.
Bảng 3 Các sản phẩm phụ có thể có khi sử dụng hóa chất
| Chất diệt khuẩn | Sản phẩm phụ hữu cơ | Sản phẩm phụ không hữu cơ | Sản phẩm phụ không thuộc nhóm halogen |
| Clo/HOCl | Trihalomethanes, halogenic acetic acids, haloacetonnitrils, cholorine hydrates, chloropicrin, chlorophenols, N-chloramines, halofuranones, bromohydrins | Chlorate | Aldehydes, alkannic acids, benzene, carboxylic acids |
| ClO2 | Chlorite | Unknown | |
| NH2Cl | Haloacetonnitrils, cyano chlorine, organic chloramines, chloramino acids, chlorohydrates, haloketons | nitrate, chlorate, hydrazine | aldehydes, ketones |
| Ozone | Bromosform, mono-bromine acetic acid, dibromine acetic acid, dibrom aceton, cyano bromine | Chlorate, iodate, bromate, hydrogen peroxide, hypobromic acid, epoxy, ozonates | aldehydes, ketones, kettoacids, carboxylic acids |
Tham chiếu/References
1 Guideline no. 70 - Guidelines on the reuse of potable water for food processing operations.Preparedby the Water Reuse Working Party of the Microbiology Panel. Edited by Dr. JohnHolah, 2012
2 EPAGuideline to Alternative Disinfectants, Section 4.8.1, Advantages and Disadvantagesof Chlorine Dioxide Use (1999)
3 Table showing disinfectants and their common disinfection by-products, Palintest
