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1、将少量食盐加入自来水,在设有阳离子交换隔膜(设在阴阳电极之间)的电解槽中进行电解,阳极侧生成酸性电解水,阴极侧生成碱性电解水.阳极侧电极及化学反应 :2Cl-2e = .*电解机能水在食品加工中的应用华东理工大学生物工程学院 郑国生 周家春电解机能水，俗称电解水是近年来日本开发的用于消毒、洗涤或饮用水。由于它在杀菌洗涤方面具有效果明显，残留量低，使用方便，价格低廉等优势，目前已在日本的医疗、水质处理、晶片洗涤、农业和食品方面的杀菌与洗涤等诸多方面得到广泛应用，特别是经过特殊处理的电解水机能可以直接饮用，具有改善肠胃功能，甚至抑制体内自由基的作用，因而在日本家庭中得到了相当大的普及。一些著名大公
2、司如三洋电机、森永乳业、松下电器等都纷纷开发相关的项目，不断推出新的电解水生产设备，甚至设置这方面的专门研发机构；此外日本还设有专门的学会、财团负责电解水的推广和交流，相关的专利高达近 1500 件。1997 年日本厚生省正式批准电解机能水可作为医疗方面的杀菌洗涤用水，2002 年批准为食品及农产品加工杀菌用水。鉴于我国对这项技术的报道和研究相对较少，特别是涉及食品行业的更少，本文将根据相关的文献资料和自己的研究对该项技术及在食品行业的应用状况做一介绍，以期为学术界及产业界同仁参考。1 电解机能水的生成原理及分类电解机能水是将稀盐水或盐酸用低压直流电电解出的水溶液，根据酸碱性可分为酸性电解水和
3、碱性电解水，酸性电解水主要用于消毒，碱性电解水用于洗涤或饮用（电解质采用乳酸钙等）。采用稀盐水生成电解机能水的基本装置如下：将少量食盐加入自来水，在设有阳离子交换隔膜（设在阴阳电极之间）的电解槽中进行电解，阳极侧生成酸性电解水,阴极侧生成碱性电解水。阳极侧电极及化学反应：2Cl 2e = Cl 2Cl2H 2O = HClHClO阴极侧电极及化学反应： 2H 2O+2eH 2+2OH - 酸性电解水主要成分为次氯酸和盐酸，同时还含有少量活性氧化成分，一般 pH 值为 23时氧化还原电位 ORP 值为+1100mv 左右，有效氯约为 2070ppm，具有强氧化性。碱性电解水的主要成分为氢氧化钠，
4、pH 值为 12 时氧化还原电位 ORP 值为-800mv 左右，因为含有不稳定的氢自由基而具有还原性。以上为电解机能水生成的基本原理，实际上用途不同，生成装置、电解机能水的特性有所不同，一般根据电解机能水酸碱性的强弱将其分为强酸性电解水（pH2.22.7）、弱酸性电解水（pH36）、微酸性电解水（pH56.5）、强碱性电解水（pH 11.3 以上）、弱碱性电解水（pH810）等。根据电解方式可分为有隔膜和无隔膜两种。电解质主要有盐类（如氯化钠、氯化钾）或盐酸，用于饮用时一般采用乳化钙等或者利用自来水中的离子成分直接电解。目前用在食品方面的电解机能水主要采用有隔膜电解氯化钠的方式或无隔膜电解盐
5、酸的方式制备。2 酸性电解水在食品加工中的应用酸性电解水在食品加工中应用主要是因为其具有极强杀菌能力，且其中的杀菌成分不稳定，不易残留，制造成本低廉，因而可以大量用于食品工厂的设备清洗、环境消毒等方面。2.1 杀菌效率 目前已经证实，酸性电解水主要杀菌成分为次氯酸，由于它为分子形态，比较容易进入细菌细胞，破坏细菌细胞膜、核酸或蛋白质，因而具有极强的杀菌力；相应的盐类因呈碱性，绝大部分带有负电荷，分子形态的有效氯很少，难以靠近细菌细胞，杀菌效率因而大大减弱。以下为几种氯化合物杀菌效率图。由图可知次氯酸对大肠杆菌的杀菌效率是相应盐类杀菌力的近百倍。次氯酸对各种细菌及病毒总的杀菌效率是相应盐类的 1
6、0100 倍，因此，相对于次氯酸盐类消毒剂，采用酸性电解水具有节省消毒剂用量，减少残留物，使用更安全的特点。与臭氧水相比，虽然臭氧水的杀菌效率是次氯酸的 550 倍(见下表)，但由于次氯酸的挥发性、分解性及对设备的腐蚀性远低于臭氧水，所以在设备清洗消毒、环境消毒等方面具有明显优势。此外，酸性电解水可以结合加热操作，并且比较容易达到高浓度，可以杀死一些抗性极强的芽孢菌，甚至达到无菌的效果，而臭氧水则难以达到无菌。细菌或病毒 99%不活化时所需的浓度与时间的乘积（mgmin/l）杀菌剂种类芽孢菌 病毒 肠内细菌臭氧水 2 1 0.01次氯酸 100 5 0.2次氯酸盐 1000 200 202.2
7、 安全性酸性电解水由于可以在低浓度有效氯的情况下实现高效杀菌，特别是有效成分次氯酸会分解，水溶液呈低酸性或近于中性，因此它比次氯酸盐类消毒液残留性低，对操作人员手的腐蚀性小，气味刺激性低。在对金属腐蚀性方面，有资料表明在大体相当的杀菌效果的情况下，弱酸性电解水对金属的溶出量与次氯酸盐类相当，强酸性电解水的溶出有所提高，但远低于臭氧水。在对人体的安全性方面，由于它最早应用在与人体有关的拔牙、皮肤消毒以及医疗器具消毒方面，经过医学界大量的毒理试验和多年来的临床实践证明，在通常的使用范围内是相当安全的。此外，由于酸性电解水呈酸性，加上在通常的使用范围内有效氯较低，与有机物结合产生的三卤甲烷的浓度极低
8、；用酸性电解水对食品原料进行杀菌洗涤产生的三卤甲烷量仅相当于自来水中的水平，远比次氯酸盐类消毒剂安全得多。因此酸性电解水在安全性方面是相当可靠的。2.2 应用范围目前酸性电解水在食品行业主要应用于以下几个方面：1净菜、水果、鸡蛋、鱼类及生肉加工贮藏前的消毒清洗。2乳制品厂、酿造厂、饮料厂、糕点厂、鱼类、肉类加工厂的设备及用具的消毒和清洗。3食品厂的地板、墙壁及空气的消毒。4食品厂操作人员日常消毒管理。由于使用酸性电解水与使用次氯酸盐类消毒剂程序相同，且成本低廉，将其作为次氯酸盐类消毒剂的替代品不会给厂家带来操作上的不便，因此现在日本有相当多的食品厂家引入了电解水生成设备。以下为利用酸性电解水洗
9、涤设备，对净菜进行消毒洗涤的一组图片。3 碱性电解水在食品加工中的应用碱性电解水目前主要用在去除设备的油污及粘结的蛋白质方面。最近的研究表明，采用碱性电解水和次氯酸钠混合液进行 CIP 清洗，效果远高于传统的方法。除此之外，还有一些用于食品原料前处理等方面的应用。4 存在的问题目前影响电解机能水进一步推广使用的因素主要体现在以下几个方面：1 设备价格较高，运行费用稍大。2 盐残留量大，设备、地面长期冲洗后有较多结晶盐出现。3 多数电解机能水生成设备制备的酸性电解水酸度较大，对设备的腐蚀偏大，散发的氯气味偏重。为了解决上述问题，一些厂家做了相当多的努力，如森永乳业推出的利用电解稀盐酸法的电解机能
10、水生成机等等，虽然解决了上述问题中的一些问题，但又带来一些新的问题，例如利用电解稀盐酸法制备电解机能水存在对设备制造要求较高，原料运输和保管不方便等问题。降低制造成本、提高运行效率、降低盐残留量和酸性电解水的酸度仍是目前设备研发的热点之一。针对现有设备所存在的问题，笔者在总结诸多相关专利的基础上研制开发出了两种高效制备电解机能水的方法，达到了原料转化率高、产物浓度高、盐类残留少、酸性可控可调的效果，现已申请了二项专利。本专利方法采用原料为食盐，在酸性电解水 pH 值为 46 时，有效氯可高达上万 ppm，是其它电解水产品的数百倍。使用时通过稀释，可以得到较普通方法盐残留量含量低的酸性电解水。本
11、专利技术实现了高浓度盐水电解，电解效率因而大幅度提高，同时降低了热损失和大量水在电解槽流动时造成的动力损失。此外，有效氯随 pH 不同，其形态也相应变化，具体如下图所示。由于本专利生产的酸性电解水 pH 值为 46，对设备的腐蚀小，有效氯中次氯酸形态近乎 100%，因而有效氯的利用率高，而且氯气味散发小，在有效使用浓度时无明显氯味。5 结语电解机能水具有杀菌持续、广谱、高效，使用方便，安全可靠，价格低廉等多种优点，可广泛用作食品厂的杀菌洗涤用水，相信在不久的将来这项技术一定能够在我国的食品行业得到推广使用，为改善食品厂的卫生环境，提高食品的安全性做出贡献。参考文献1崛田 国元机能水研究利用-酸
12、性电解水研究利用现状课题食品工业2004（8）：20-252高桥 一也机能水研究利用-食品制造业活性水可能性食品工业2004（8）：46-553新井 映字电解生成水谷类加工食品应用New Food Industry 2004,46(7):1-84浦野 博水电解水洗净杀菌利用食品开发2004，39（9）:13155竹原 淳彦，福崎 智司电解技术利用盐素化性溶液调制洗净适用日本食品科学工学会志2004，51（2）92-976小林 健治，原 安夫电解生成水赤饭色调及影响日本食品科学工学会志2004，51（7）358-3667上林山 章食品机材洗净杀菌食品机械装置2004，（7）：94-1008小阪 教由食品工厂杀菌食品机械装置2004，（7）：86-939池田 年纯食品制造环境酸化杀菌水生成装置食品机械装置2003（3）：88-9310刈部 正寿微酸性电解水 食品机械装置2003（9）：838811阿知波信夫食品添加物电解水食品机械装置2003（9）：49-5712木暮 实食品业界现状次亚盐素酸水（酸性电解水）导入向防菌防霉2002，30：793-799
