包裝飲用水中銅綠假單胞菌控制

包裝飲用水中銅綠假單胞菌控制

銅綠假單胞菌能否在灌裝前被徹底殺滅——是保證成品在保質期內不出現增殖的重要保障，也是衡量消毒工藝消毒效果的重要標準。

銅綠假單胞菌又名綠膿桿菌，在自然界分布廣泛。飲用水行業必須嚴格控制銅綠假單胞菌的主要原因是其具有嚴重的危害性，國內外皆有因銅綠假單胞菌污染飲用水而導致中毒的事件發生。研究證實，銅綠假單胞菌可產生多種外毒素、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。

鑒于銅綠假單胞菌的致病性，我國最新飲用水標準GB19298-2014《包裝飲用水》中明確規定每250 mL水樣中銅綠假單胞菌不得檢出，GB8537-2008《飲用天然礦泉水》中也明確規定每250 mL水樣中銅綠假單胞菌不檢出。然而，在近期國家和省市組織的包裝飲用水監督抽檢中，銅綠假單胞菌不合格率較高；一般剛出廠的產品中銅綠假單胞菌數較少，在抽樣檢測中也未檢出，但包裝水消費周期較長，即使是5加侖產品也有l5～3l天的保存期，對有機營養要求較低的銅綠假單胞菌可生長繁殖達到104CFU/mL。銅綠假單胞菌能否在灌裝前被徹底殺滅，是保證成品在保質期內不出現增殖的重要保障，也是衡量消毒工藝消毒效果的重要標準。國內大多數企業水處理工藝流程如圖1所示。

圖1 國內大多數企業水處理工藝流程圖

通過調研國內大多數主要包裝水企業，發現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，這是銅綠及微生物超標的主要原因。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 min，即CT值為1.6。但國內大多數企業，特別是天然礦泉水生產企業，臭氧濃度控制0.2×10-6以下，沿海地區因為水體溴離子濃度較高為控制溴酸鹽生成臭氧添加濃度更低，這勢必要求我們生產企業采取除臭氧之外其他有效在線消毒控制手段。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假單胞菌）的結果表明，當利用臭氧消毒時，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。然而根據一些工廠運行情況來看，紫外線是銅綠假單胞菌控制非常有效的手段。因為銅綠滅活的紫外線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。可見紫外線是銅綠控制非常有效方式，但是紫外線照射劑量一定要正確選擇。銅綠及微生物控制水平較好的一線企業，主要在水源保護、水處理車間環境控制、管路CIP（原位清洗）及SIP（原位滅菌）、高劑量紫外線消毒四個方面體現出來。

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。由于地下水本身處在一個缺氧環境，不利于微生物生長，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，降低后端沙濾、活性炭微生物附著生長的壓力。

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，而且沙濾敞開式設計，原本各項微生物指標為零的地下水經過沙濾、活性炭后微生不可計數，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。

圖2 不同紫外線技術的光譜輸出特征

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、沙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，因此間歇性熱水或蒸汽消毒時非常必要的，也能同時提升活性炭的吸附容量。

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，及最大程度降低化學品使用的企業理念，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。

上述一至三條比較直接易懂，第四條紫外線技術這一看似傳統古老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，這是決定殺菌效果好壞的唯一參數。

現行的紫外線消毒技術主要分為低壓紫外線技術和中壓紫外線技術。低壓紫外線能輸出具有消毒效力的253.7 nm單波光譜，但只能破壞微生物DNA的堿基對，在滅活微生物后容易產生光復活及暗修復的問題。與低壓紫外線技術不同，中壓多譜段紫外線的輸出波長范圍為240 nm～280 nm，更具殺菌廣譜性，且輸出強度也遠高于低壓紫外線，見圖2。因此，中壓紫外線不僅能破壞微生物的DNA結構，而且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。除此之外，中壓多譜段紫外線的殺菌環境適應性和監測準確性上也優于低壓紫外線。

此工藝充分考量了不同水處理環節的具體需求，并結合了兩種不同紫外線技術的優勢特點。原水或炭后微生物因負荷較高，而選擇殺菌更為廣譜徹底的中壓紫外線。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。因為不同微生物耐受紫外線能力不同，中壓和低壓紫外線照射劑量的選擇是決定設備使用成敗的另一關鍵控制參數，具體建議向紫外線專業生產企業咨詢。

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