臭氧对葡萄酒装瓶机就地清洗(CIP)研究

通过使用臭氧对葡萄酒装瓶机进行就地清洗(CIP)，很大限度地减少葡萄酒酿造行业清洗对环境的影响;

在酿酒工业中，良好的清洁和卫生措施在装瓶过程中是必不可少的，以保持质量，避免装瓶后微生物发现有利于其发展的环境时的后续变化。通过管道连接的设备，如葡萄酒装瓶机，通常采用就地清洗(CIP)方法进行清洗，通常需要高耗水量和使用对环境有负面影响的化学清洗剂。臭氧很近引起了人们的注意，因为它对各种微生物都有功效，而且它的清洁能力不会在处理过的表面留下残留物，从而保护了环境和人类健康。本研究旨在研究水处理(3.5 mg/L，接触时间15和30 min)和气臭氧处理(30 μL/L，接触时间30和60 min)与常规过氧乙酸消毒处理(1%，接触时间15 min)对6种葡萄酒相关微生物在瓶装葡萄酒中增殖潜力的影响。为此，使用人工污染的葡萄酒来填充刚性和柔性不锈钢管和装瓶机。采用培养依赖法评估每种治疗的有效性。微生物对不同的处理方法表现出不同的敏感性。水臭氧暴露30 min是管道清洗有效的处理方法，其次是过氧乙酸。另一方面，当考虑装瓶机时，使用过氧乙酸作为消毒剂导致细胞完全去除，而30 min的水溶液臭氧接触能够消除除酿酒酵母外的所有微生物。

众所周知，酵母和细菌对葡萄酒发酵的有益贡献(Fleet, 2008)。然而，它们在瓶装葡萄酒的保质期内存在是不可取的，原因有两个:(a)它们降低了葡萄酒的感官吸引力，(b)一些物种可以改变葡萄酒的预期特性(Fleet, 1992)。当葡萄酒对消费者不再有吸引力时，就被认为是变质的。一般来说，它们有令人不快的气味，外观，味道，质地，或这些缺陷的组合。众所周知，酵母菌和细菌等微生物在生长不受欢迎的情况下能够引起腐败(Du Toit和Pretorius, 2000)。这种变化可以发生在整个生产链的任何阶段，从收获前的葡萄，收获和加工期间(Pinto等人，2015年)，也可以发生在瓶装葡萄酒中(Loureiro和Malfeito-Ferreira, 2003年)。

在葡萄酒生产中，装瓶过程是点之后，任何微生物存在是不希望的，一般有害的葡萄酒质量(雅各布森，2005年)。特别是，许多瓶装葡萄酒可能含有少量残留的葡萄糖、果糖或苹果酸，这些都是微生物很好的生长基质(Loureiro和Malfeito-Ferreira, 2003)。在微生物发生变化的情况下，醋酸杆菌、Zygosaccharomyces bailii (Zuehlke et al.， 2013)和bruxellensis (Oelofse et al.， 2008)通常负责这一过程，但其他种类的酵母和细菌也可能在瓶装葡萄酒条件下生长(Cimaglia et al.， 2018)。此外，如果瓶装葡萄酒中苹果酸的浓度高于0.1 g/L (rib<s:1> reau- gayon et al.， 2006)，那么乳酸菌(LAB)通常是葡萄球菌(Oenococcus oeni)会对葡萄酒进行苹果酸乳酸发酵(Valdes la Hens et al.， 2015)。由于葡萄酒在装瓶时更容易受到污染，酿酒师必须在葡萄酒装瓶之前和过程中防止这些问题，因为这是葡萄酒生产中不可逆转的一点。为了防止腐败酵母菌(Du Toit and Pretorius, 2000)和细菌(Bartowsky, 2009)的生长，并减少葡萄酒储存过程中的感官变化，在这一阶段有效地管理卫生条件、无菌(膜)过滤和正确的抗菌药物剂量是必不可少的。然而，一些酿酒师认为葡萄酒过滤会影响红酒的质量。因此，有一种绕过这个过程的趋势(Arriagada-Carrazana et al.， 2005)。为了保证装瓶过程的清洁，与未经过滤的葡萄酒直接接触的管道和装瓶机器必须彻底清洁和消毒，以减少可能的交叉污染。此外，在许多酒厂中，同一条生产线用于装瓶不同年份和风格的多种葡萄酒(如红葡萄酒和白葡萄酒，甜葡萄酒和芳香葡萄酒)。在这种情况下，通常只有热水用于清洗生产线和装瓶机，然后再更换不同的葡萄酒，因此缺乏卫生处理可能会导致装瓶过程中的交叉污染(Jacobson, 2005)。

经常使用频繁和自动清洗，即CIP(就地清洗)。在1990年版的乳制品技术协会手册中给出了CIP的定义，即“在不拆卸或打开设备的情况下对工厂或管道电路进行清洁，操作员很少或根本没有人工参与”和“该过程涉及在湍流和流速增加的条件下对表面进行喷射或喷涂或在整个工厂内循环清洁溶液”(Romney, 1990)。CIP在食品加工业中的使用，与葡萄酒工业一样，通常包括冷水或热水冲洗，洗涤剂碱性清洗，洗涤剂酸性清洗和化学消毒液消毒(Wirtaren和Salo, 2003)。在过去的十年中，环保意识的提高引起了食品和饮料行业对水资源短缺和体力消耗等问题的关注(Pettigrew et al.， 2015)。此外，所用的化学清洗液并不总是生物可降解的(Tanmnay等人，2014)，而清洗过程对食品加工中的总体废水有很大贡献。因此，人们越来越有兴趣研究能够很大限度地减少CIP操作中水和生物不可降解化学品的使用的创新技术，因为这个问题代表了经济、环境、安全和社会方面可持续发展的组成部分之一(Christaki和Tzia, 2002)。

在这方面，在过去的几十年里，臭氧(O3)作为消毒剂的使用越来越受到关注，主要是因为它使用简单，对多种微生物具有很高的抗菌活性(Khadre et al.， 2001)。臭氧可以替代传统的微生物控制化学溶液(Morata et al.， 2017)。这种分子是氧分子受到强烈放电时原子重排产生的，具有一些吸引人的特点，在食品和饮料工业中具有潜在的应用前景(Horvitz和Cantalejo, 2014)。臭氧会自动分解成氧气而不会在食物中留下残留物，因此它的使用不需要很后冲洗处理过的材料以去除任何残留的消毒剂。这些优点使臭氧对食品和饮料工业具有吸引力，因此，美国食品和药物管理局(FDA, 2001年)已将其宣布为GRAS(公认安全)，可用于食品加工。随后，臭氧被批准作为水相和气相食品处理、储存和加工的直接添加剂(Morata et al.， 2017)。臭氧也被用于食品工业，以加强食品表面卫生，消毒食品工厂设备，再利用废水，并减少能源使用和工厂浪费(Guzel-Seydim等人，2004年)。

在葡萄酒行业，臭氧在酿酒的不同阶段被提出应用，包括小维多(bellincontrol等人，2017)和巴贝拉葡萄浆果(Cravero等人，2016)、桶(Guzzon等人，2017)和罐(Guillen等人，2010)的消毒。还评估了臭氧(气态和水溶液形式)对接种在收获后的巴贝拉葡萄上的布鲁克斯芽胞杆菌的抗菌潜力(Cravero等人，2018)。尽管在葡萄酒工业中使用臭氧，但人们对这种消毒剂在CIP系统中的功效知之甚少。因此，本研究旨在调查气态和水性臭氧在减少柔性和刚性管道(作为灌装线的组成部分)和装瓶机中存在的微生物负荷(包括酵母和细菌)方面的有效性。

细菌和酵母菌株:

本研究使用了4种酵母和2种细菌(表1)，其中2种商业菌株酿酒酵母Uvaferm BC®和酒球菌Oenococcus oeni VP41(加拿大蒙特利尔Lallemand Inc.)和4种DISAFA培养收集的菌株，即Zygosaccharomyces bailii Zb23、Brettanomyces bruxellensis B23F、醋酸杆菌Sc10和Starmerella bacillaris FC54(意大利都灵大学农业、森林和食品科学系)

柔性和刚性管道的卫生处理及对酵母菌的影响

每种处理前后从刚性和柔性管道中回收的6种微生物(4种酵母和2种细菌)的活菌计数见图3。人工污染后的葡萄酒在刚性和柔性管道中循环后及处理前酵母菌和细菌的初始负荷分别为:酿酒酵母5.45 ± 0.21 Log CFU/mL, Starm 5.24 ± 0.34 Log CFU/mL。布鲁塞尔芽胞杆菌为5.15 ± 0.21 Log CFU/mL，布鲁塞尔芽胞杆菌为5.45 ± 0.24 Log CFU/mL

讨论:

有人建议在酿酒行业中使用臭氧作为抗菌剂，用于葡萄(Guzzon et al.， 2018)和酿酒桶(Guzzon et al.， 2017)上的一些酵母和细菌。在本研究中，研究了使用过氧乙酸和臭氧(水或气体形式)去除不锈钢表面上的酵母和细菌的可能性。使用的消毒液显著提高了对每一种附着种群的去除

结论:

这是第一次将过氧乙酸(常用抗菌剂)和臭氧(替代创新剂)进行比较，以减少人工污染的红葡萄酒循环后不锈钢管和装瓶机中存在的六种与葡萄酒相关的微生物的数量。在处理中，30 min接触时间的水臭氧显示出增强的抗菌活性，因为它是能够保证在刚性和柔性管道中消毒的处理。

作者:Vasileios Englezos, Kalliopi Rantsiou, Francesco Cravero, Simone Giacosa, Susana Río Segade, Guglielmo Gai, Enrico Dogliani, Vincenzo Gerbi, Rolle, Luca, Cocolin, Luca Simone