臭氧具有极强的氧化性质，它可以直接破坏病毒的核糖核酸或脱氧核酸并将其杀灭。目前饮料瓶盖杀菌的杀菌水基本采用过氧乙酸和臭氧水，其中绝大多数为过臭氧水。臭氧水杀菌无残留,水中臭氧浓度越大，需要的杀菌时间也相应缩短。对于水中10-30mg/L的过臭氧水，通过30秒～60秒时间杀菌，可以使瓶盖达到商业无菌的要求。由于臭氧水的杀菌时间短、杀菌效果好，被广泛应用于果蔬汁饮料的瓶和盖杀菌。利用高浓度臭氧水对饮料瓶盖进行杀菌的方式主要有喷冲式和浸泡式。
1、喷冲式是采用多组喷嘴，对瓶盖的多个方向喷射高浓度臭氧水进行瓶盖表面杀菌，瓶盖接受喷射的时间应保证微生物能被完全杀灭。具体方法为：经过理盖后的瓶盖方向一致地进入瓶盖轨道，在轨道的上下方设有多组喷头，每组喷头可以从不同角度对瓶盖喷射高浓度臭氧水，喷射的高浓度臭氧水既对瓶盖进行杀菌也推动瓶盖沿着轨道前行，利用臭氧水作为杀菌水时，由于臭氧水分解后的产物是水和氧气，不存在任何有害的残留物质，理论上无需对瓶盖再作处理，但实际生产过程中，由于瓶盖杀菌机出口与旋盖机距离很近，无法使残留臭氧完全分解，因此，瓶盖经过臭氧水杀菌后还需要经过无菌水冲洗和无菌空气吹干处理。
2、浸泡式是把饮料瓶盖完全浸泡在杀菌水中，使瓶盖的所有内外表面都接受高浓度臭氧水杀菌，浸泡时间应满足瓶盖完全杀菌的时间要求。一种方法是：方向一致的瓶盖固定在瓶盖架上，瓶盖架连接在链条上，链条的运动带动瓶盖架进入装有高浓度臭氧水的杀菌池内并使瓶盖完全浸泡在杀菌水中，浸泡的时间应满足完全杀菌的时间要求。与喷冲杀菌方式一样，高浓度臭氧水浸泡后的瓶盖同样需要无菌水的喷洗和无菌空气的喷冲，使瓶盖既干燥又无菌。因此这种杀菌工艺一般应用于果汁饮料的无菌冷灌装。
