4. Stosowanie ozonu do odkazania w przemysle spozywczym

4.1 Wlasciwosci ozonu

Ozon to gaz o kolorze niebieskim lecz podczas jego powstawania w warunkach normalnych jest on bezbarwny. W temperaturze –112 0C ozon jest plynem w kolorze ciemno niebieskim, natomiast w temperaturze normalnej jest prawie bezbarwnym gazem. Molekula ozonu zawiera trzy atomy tlenu (O3), której struktury sa pokazane ponizej:

Slabe wiazania trzech atomów tlenu w strukturze ozonu sa przyczyna braku stabilnosci tej molekuly i dlatego jest ona bardzo skutecznym utleniaczem

4.1.1 Stabilnosc ozonu

Ozon jest niestabilny i szybko powraca do postaci tlenu. Ozon w czystej wodzie raczej szybko rozklada sie na tlen. Proces ten przebiega jeszcze szybciej w roztworach zanieczyszczonych (Hill i Rice, 1982). Ozon rozpada sie szybciej w wodzie przy wyzszych temperaturach (Rice i inni, 1981). Ozon posiada dluzszy okres polowicznego rozpadu w stanie gazowym niz w roztworze wodnym (Rice, 1986).



Kiedy ozon znajduje sie w kontakcie z mikroorganizmem jego slabo zwiazany tlen utlenia blone komórki (kanaly jonowe, itp.) powodujac osmotyczne pekniecia i zniszczenie komórki. O3 dziala skutecznie na bakterie, grzyby, wirusy, pierwotniaki, na zarodniki bakteryjne i grzybowe

4.1.2 Potencjal

Potencjal nizej przedstawionej reakcji jest nastepujacy: O3 + 2H+ +2e- ---> O2 + H2O ...... 2,07 V


4.1.3 Reactivity


a) bezposrednio, kiedy MOLEKULA OZONU reaguje ze zwiazkiem organicznym



b) b) posrednio, przez auto-degradacje ozonu i uformowanie SILNIE REAGUJACYCH WOLNYCH RODNIKÓW takich jak grupa wodorotlenowa albo rodniki hydroksylowe:





Dalsze informacje na temat ozonu mozna znalezc na Miedzynarodowej Organizacji Ozonu:
www.ioa-ea3g.org
4.2 Produkcja ozonu

Ozon jest produkowany kiedy molekula tlenu znajduje sie w kontrolowanych wyladowaniach elektrycznych lub w luku koronowym. Tlen dla wytwarzania ozonu jest otrzymywany albo z odpowiednio przygotowanego powietrza atmosferycznego lub przez uzywanie tlenu jako gazu zasilajacego. Ten kontrolowany strumien powietrza lub gazu jest skierowany do przestrzeni generatora, w której znajduje sie „pulapka dielektryczna”. Jest to miejsce, w którym dostarczona energia elektryczna wytwarza wyladowanie w postaci luku koronowego. Przyjmujac jako staly przeplyw gazu oraz stala wartosc cisnienia, ilosc wyprodukowanego ozonu znajduje sie w korelacji do poziomu energii dostarczonej do pulapki dielektrycznej.



Oprócz generatora wytwarzajacego ozon, uklad ten potrzebuje dodatkowe wyposazenie uzupelniajace takie jak: system przygotowania i zasilania gazu, wyposazenie dla plynnego gazu, komore reakcyjna, urzadzenie do destrukcji gazu przed opuszczeniem instalacji oraz uklad kontrolny i pomiarowy. Na nizej przedstawionych ilustracjach pokazano wyposazenie tego ukladu:
4.3 Prawne mozliwosci stosowania ozonu

W dniu 26 czerwca 2001 roku amerykanska instytucja: Zarzadzanie Zywnoscia i Lekami (FDA) zaakceptowala stosowanie ozonu jako
„srodka, w postaci gazowej i roztworu wodnego do zwalczania drobnoustrojów w produkcji i przy przechowywaniu zywnosci, w bezposrednim kontakcie z zywnoscia, z uwzglednieniem surowców oraz dla minimalnie przetworzonych owoców i warzyw”


W dniu 21 grudnia 2001 roku, Amerykanski Departament Rolnictwa w dziale Inspekcji Bezpieczenstwa Zywnosci (USDA / FSIS) zatwierdzil stosowanie ozonu w kontakcie z miesem i drobiem, w zakresie od produktów surowych do swiezo gotowanych oraz produktów uprzednio zapakowanych. Ozon moze byc równiez stosowany jako srodek dla osiagniecia odpowiedniego standardu sanitarno-higienicznego, w tym do wyposazenia przetwórczego oraz powierzchni, które nie byly w kontakcie z zywnoscia.

W Europie najbardziej znanym i upowszechnionym sposobem stosowania ozonu w przemysle spozywczym jest dezynfekcja butelkowanej wody. Procedura postepowania w tym przypadku jest zawarta w Dyrektywie 2003/40/CE.
4.4 Toksycznosc ozonu

Ozon jest toksyczny, dlatego trzeba zawsze rozpatrzyc ryzyko wystepujace podczas jego stosowania. Ponizej przedstawiono niektóre granice dawek ozonu oraz mozliwe skutki zatruc:
0.1-1.0 ppm Ból glowy, suchosc w gardle, podraznienie ukladu oddechowego oraz pieczenie oczu.

Graniczne dawki maksymalne
USA: Wedlug Amerykanskiego Urzedu Bezpieczenstwa i Zdrowia (OSHA)
0.1 ppm to stezenie, w którym wrazliwa na dzialanie ozonu osoba moze przebywac w normalnych warunkach pracy przez 8 godzin dziennie albo 40 godzin tygodniowo bez zadnych niepozadanych skutków.
0.3ppm to stezenie, w którym mozna przebywac mniej niz 15 minut nie czesciej niz 4 razy w ciagu dnia, z co najmniej jedna godzina przerwy przed kolejnym pobytem w tej strefie.
W Europie
  Wartosc granicznych dawek jest zmienna i zalezy od danego kraju


4.5 Potencjalne korzysci stosowania ozonu jako srodka odkazajacego


Wlasciwosci utleniajace oraz zwalczania drobnoustrojów wskazuja na szereg potencjalnych korzysci w stosowaniu ozonu jako srodka odkazajacego w porównaniu do innych srodków chemicznych uzywanych w tym celu w przemysle spozywczym. Na szczególna uwage zasluguja nizej wymienione:

1. Bardzo silny srodek o szerokim spektrum do zwalczania drobnoustrojów takich jak: bakterie, grzyby, wirusy, pierwotniaki oraz zarodniki bakteryjne i grzybowe.


2. Nie wykazuje zadnego zepsucia (skazenia)

• szybko rozpada sie do postaci tlenu bez zadnych pozostalosci
• pozwala uniknac niepozadanych pozostalosci poprodukcyjnych takich jak: chloramina, chlorofenole, lub trihalgenometany.
• nie wprowadza jonów do roztworu i w zwiazku z tym nie zwieksza przewodnosci roztworu,


3. Jest produkowany na miejscu i nie wymaga magazynowania

4. Jest korzystny dla srodowiska

Biorac pod uwage wlasciwosci ozonu, mozna przewidywac potencjalne korzysci dla srodowiska przy porównaniu z innymi srodkami odkazajacymi stosowanymi podczas mycia i odkazania, lecz nie ma na ten temat prawie zadnych danych. Celem projektu OZONECIP jest porównanie danych otrzymanych przy zastosowaniu ozonu z uzyskanymi podczas obecnie stosowanych operacji mycia:
4.6 Zastosowanie ozonu w przemysle spozywczym


Zastosowanie ozonu w przemysle spozywczym zostalo potwierdzone jako skuteczne we wszystkich rodzajach produktów (owocowych, warzywnych, miesnych i drobiowych, rybnych, macznych, uzywek, jaj, zbozowych i innych) oraz w szerokim zakresie operacji (EPRI, 2000) (kliknij aby pobrac pdf). Wlasciwosci ozonu przy zwalczaniu drobnoustrojów, a takze wzrastajaca swiadomosc zawartosci chemii w produktach oraz w sciekach, polaczona z troska oszczedzania wody i sposobami jej ponownego uzycia, wspomagaja poszukiwania alternatywnych technologii odkazania. Dlatego stosowanie ozonu jako srodka odkazajacego zyskuje coraz wieksze zainteresowanie w przemysle spozywczym. Pobiezna prezentacja mozliwosci zastosowania ozonu w przemysle spozywczym zostala przedstawiona ponizej.
4.6.1 Zastosowanie przy bezposrednim kontakcie z zywnoscia

Bezposredni kontakt ozonu z zywnoscia moze miec miejsce przy jego postaci gazowej lub w roztworze. Ogromna ilosc róznych zastosowan ozonu byla przedstawiana jako skuteczny sposób poprawiajacy co najmniej jeden z nizej wymienionych wskazników:

• bezpieczenstwo zywnosci
• zapobieganie krzyzowym zanieczyszczeniom
• wydluzenie czasu przydatnosci produktu do spozycia, oraz
• odkazanie powierzchni.

Ensaladas recién cortadas limpiadas con agua rica en ozono

Línea de limpieza de la coliflor
.

El agua rica en ozono limpia y transporta manzanas

4.6.2 Odkazanie powierzchni w kontakcie i bez kontaktu z zywnoscia

W przemysle spozywczym, po odpowiednim myciu, stosuje sie róznorodne srodki odkazajace (pochodne chloru, kwasu, jodu, i zwiazków czwartorzedowego amoniaku). Ozon jest alternatywnym do chloru srodkiem odkazajacym do zastosowania w przemysle spozywczym (Zeynep B., Guzel-Sedim, 2003). Podczas korzystania z CIP ozon wzbogaca wode, jest bezposrednio wprowadzany do instalacji tego systemu i znajduje sie w tym obiegu dla okreslonego czasu jego trwania. W zalozeniach projektu Ozonecip znajduje sie ustalenie ilosci ozonu w tych zastosowaniach, które zostaly przedstawione w USA przez niektórych producentów generatorów ozonu, chociaz zadnych danych dotyczacych srodowiska nie opublikowano.
  CIP plumbing configuration Barrel washer for reconditioning wine barrels

4.6.3 Inne zastosowania

które sa równie uzyteczne w przedsiebiorstwach przemyslu spozywczego lecz nie maja bezposredniego kontaktu z zywnoscia, byly równiez badane (kontrola odoru, kontrola Legionella pneumophilla, rozmnazanie bakterii, oczyszczanie scieków lub usuwanie zwiazków substancji organicznych takich jak barwienie, polifenole, pestycydy, itp.).