臭氧消毒在冷鏈包裝運輸中應用的可行性分析

黃平印 奧宗尼亞環(huán)保技術（天津）有限公司

冷鏈包裹外包裝陽性檢出案例接連發(fā)生，國務院于2020年11月9日印發(fā)《進口冷鏈食品預防性全面消毒工作方案》，要求全面消殺，嚴防輸入，實現(xiàn)全流程閉環(huán)管控可追溯，最大程度降低新冠病毒通過進口冷鏈食品輸入風險[1]。

目前業(yè)內常用的消毒方式有紫外線消毒，高溫消毒，消毒劑噴淋消毒等。而其中高溫消毒不適用與冷鏈包裝消毒作業(yè)。紫外線消毒受限于光照強度，輻照面積，堆碼貨物遮擋，消毒時間長，誤操作（未關閉狀態(tài)進行人工作業(yè)）等方面存在應用難度。

本文重點橫向對比消毒劑噴淋法以及臭氧消毒應用層面的優(yōu)點與難點，探討臭氧消毒應用于冷鏈包裝消毒作業(yè)的可行性。

表1 消毒劑噴淋法與臭氧消毒法的對比

一、獲取難度方面

消毒劑主要為含氯消毒劑如次氯酸、二氧化氯等，為常用消毒劑，獲取難度及成本較低。

臭氧是一種不穩(wěn)定的氣體，不能儲存運輸，因而臭氧必須在使用現(xiàn)場發(fā)生制備。本文重點討論以電暈放電法原理制備的臭氧發(fā)生器的應用可行性。

二、低溫應用難度

目前含氯消毒劑在低溫環(huán)境應用效果較差。中國疾控中心自 2020 年 6 月 17 日啟動了低溫消毒新技術研究。基于技術可行、安全可靠、應用便捷、成本經(jīng)濟等方面考慮，歷經(jīng) 5 個多月的反復探索和研究，從幾十種配方中篩選出兩種低溫消毒劑配方，并完成了實驗室和現(xiàn)場消毒效果評價。但專利的量產化以及市場化收益等存在較大分歧，尚未廣泛應用。

圖1 臭氧的半衰期[2]

臭氧的不穩(wěn)定性質與溫度有直接關系，隨溫度升高存在時間急速降低。但在低溫（冷鏈通常為零下二十攝氏度）環(huán)境下，實驗證明可存在12小時以上。臭氧可穩(wěn)定存在于冷鏈環(huán)境，但需要考慮廢氣處理工序（見圖1）。

三、自動化應用難度

消毒劑噴淋系統(tǒng)已有成熟的自動化設備，但應用于冷鏈包裹消毒遇到了運維方面的問題。如對冷鏈集裝箱進行掏箱操作后，單包裝或整托盤送入消毒傳送裝置，勞動強度加大。包裹表面污垢或沖刷下來的雜質較多，極易堵塞噴霧系統(tǒng)。包裹從零下二十攝氏度的冷凍庫取出，接觸到室溫環(huán)境的消毒間，會因為溫差會形成一層冰霜，而且短時間不會自行退去。此時若趕時間進行消毒處理，則會造成消毒效果大打折扣。

臭氧可直接將投加管道介入冷鏈集裝箱的進氣口，利用冷鏈集裝箱的空調系統(tǒng)進行換氣，實現(xiàn)密閉環(huán)境的臭氧氣體填充。

四、掏箱時間對比

在自動化應用篇章中提及，消毒劑消毒系統(tǒng)需將包裹單獨送入消毒傳送帶，或由人員手工對包裹六個表面進行噴淋消毒。而臭氧可在消毒環(huán)節(jié)免除掏箱作業(yè)，與常規(guī)作業(yè)工時相同。

請參考表2工時的成本對比，可直觀看出，消毒作業(yè)致使掏箱作業(yè)時長及成本有大幅度增長，此成本將由冷鏈企業(yè)與終端消費者共同承擔。

五、殘留效果與環(huán)境友好

含氯消毒劑其機理是通過氧化還原電位來破壞細胞膜，消毒效果較為徹底。所謂的有效氯的消毒中有效氯是致癌的，因為會產生氯代有機物。如果在很低的溫度下能夠產生那么高濃度的有效氯，那么氯代反應應該更激烈，致癌物質的濃度更高。

通過實驗表明臭氧能夠在低溫零下二十攝氏度環(huán)境中將新型冠狀病毒滅活，將核酸檢測陽性新冠病毒樣本變?yōu)殛幮?，臭氧氧化后的產物為氧氣，是綠色環(huán)保的強氧化劑，對環(huán)境沒有二次污染。

六、消毒后處理難度

消毒劑噴淋法在消毒后，需對污水進行收集，其中，含氯污水屬于工業(yè)污水范疇，需處理后排放至污水管網(wǎng)。

表2 天津濱海新區(qū)某冷庫疫情前后掏箱工時的成本對比

臭氧由于具備一定的毒性，在充分反應后，分解為氧氣，但低溫環(huán)境無法靠臭氧半衰期的自我分解，仍會有殘留臭氧存在的風險。所以，冷鏈集裝箱進行臭氧消毒后，需經(jīng)集裝箱排風系統(tǒng)將內部密閉空間氣體進行換氣，氣體收集并經(jīng)由管道通入廢氣回收裝置。廢氣回收裝置為配備有過氧化金屬催化劑的反應釜，將殘留臭氧分解后，經(jīng)由冷庫排風管排入高空，參考圖2。

請參考表3，在臭氧操作過程中需按流程進行臭氧投加，箱體密封，箱體換氣，廢氣回收。免除因不當操作造成的人員傷害。

臭氧消毒對絕大多數(shù)致病微生物，包括本次新型冠狀病毒（2019-nCoV）均有廣譜高效的滅殺作用。其對病毒等微生物的滅殺原理為：

1.臭氧能氧化分解細菌內部葡萄糖所需的酶，使細菌滅活死亡。

2.直接與細菌、病毒作用，破壞它們的細胞器和DNA、RNA，使細菌的新陳代謝受到破壞，導致細菌死亡。

3.透過細胞膜組織，侵入細胞內，作用于外膜的脂蛋白和內部的脂多糖，使細菌發(fā)生通透性畸變而溶解死亡。

根據(jù)本人相關實驗數(shù)據(jù)，對于冷鏈集裝箱式密閉空間的臭氧投加計量選擇為1～2.5ppm。

請參考表4中的計算結果，分析得出可有效降低表2中因疫情消毒要求產生的時長增長。

注：本次測試方案以奧宗尼亞品牌小型臭氧發(fā)生器為參考[3]。其產量為37g/h@3%wt，空氣為氣源，外形尺寸為 720×370×800， 70kg。

調研過程中發(fā)現(xiàn)，部分冷庫企業(yè)在建設時配備有臭氧消毒庫位，但未投入使用，可配合新型臭氧發(fā)生器整合工藝流程，實現(xiàn)整庫位消毒，將消毒作業(yè)移至倉儲環(huán)節(jié)。對進出庫及海關清關時間均有有效的提升。

綜上所述，臭氧制備及消毒工藝應用于冷鏈包裝的消毒作業(yè)中，前景廣闊，有益于常態(tài)化疫情防控要求和貿易日趨開放的國際環(huán)境的需求。

圖2 臭氧制備與廢氣回收工藝流程圖

表3 臭氧濃度對人體的傷害效果

表4 冷鏈集裝箱應用臭氧消毒的時長統(tǒng)計