化工原理冷杀菌技术简介

食品加工与储藏——冷杀菌技术目录1.食品冷杀菌技术及其应用

1.1超高压杀菌

1.2超高压脉冲电场杀菌

1.3强磁场脉冲杀菌1.4脉冲强光杀菌

1.5臭氧杀菌

1.6放射线杀菌

1.7紫外线杀菌

1.8微波杀菌

1.9超声杀菌2.结束语前言杀菌是食品加工过程中非常重要的环节之一，其目的是杀死微生物，钝化酶类等，使食品具有足够的保质期。传统的热力杀菌是在加热的环境下进行的，因此会不同程度地破坏食品中的营养成分和天然特性。为了更大限度保持食品本身的固有品质，一些新型的灭菌技术——冷杀菌应运而生，如超高压杀菌、超高压脉冲电场杀菌、脉冲强光杀菌、放射线杀菌等。近年来，随着人们饮食观念的改变，原汁原味的食品逐渐成为时尚，因而冷杀菌技术也越来越受到食品科学研究工作者的高度重视。1.1超高压杀菌超高压杀菌是将食品物料以某种方式包装以后，放入液体介质（通常是食用油甘油油与水的乳液）中，在100Mpa-1000Mpa压力下作用一段时间后，使之达到灭菌要求。其基本原理是压力对微生物的致死作用，主要是通过破坏其细胞壁，使蛋白质凝固，抑制酶的活性和DNA等遗传物质的复制等来实现。采用超高压技术，在400MPa-600Mpa的压力下，能杀死果汁中几乎所有的细菌、霉菌和酵母菌。现在日本市场上已有利用超高压杀菌的果汁果酱等产品出售。这种经超高压处理过的果制品避免了一般高温杀菌带来的不良变化，口感好，色泽天然，安全性高，保质期长。但该技术不能连续生产，只能分批运用。超高压杀菌可能引起果蔬在极限压力下变形或状态明显改变。因此主要用于没有固定形状的果蔬制品。1.2超高压脉冲电场杀菌超高压脉冲电场杀菌是采用高压脉冲器产生的脉冲电场进行杀菌的方法。其基本过程是用瞬时高压处理放置在两极间的低温冷却食品。其机理基于细胞膜穿孔效应、电磁机制模型、粘弹极性形成模型、电解产物效应、臭氧效应等假设。其作用主要有2个：（1）场的作用。脉冲电场产生磁场，细胞膜在脉冲电场和磁场的交替作用下，通透性增加，振荡加剧，膜强度减弱从而使膜破坏，膜内物质容易流出，膜外物质容易渗入，细胞膜的保护作用减弱甚至消失。（2）电离作用。电极附近物质电离产生的阴阳离子与膜内生命物质作用，阻碍了膜内正常生化反应和新陈代谢过程等的进行同时，液体介质电离产生臭氧的强烈氧化作用，使细胞内物质发生一系列的反应。通过场和电离的联合作用，杀灭菌体。超高压脉冲电场杀菌已在实验室水平上取得了显著的成效。它可保持食品的新鲜及其风味，营养损失少。但因其杀菌系统造价高，制约了它在食品工业上的应用，且超高压脉冲电场杀菌在黏性及固体颗粒食品中的应用还有待进一步的研究。1.3强磁场脉冲杀菌该技术采用强脉冲磁场的生物效应进行杀菌，在输液管外面，套装有螺旋兴线圈，磁脉冲发生器在线圈内产生（2～10）T的磁场强度。当液体物料通过该段输液管时，其中的细菌即被杀死。该技术具有以下特点：杀菌时间短且效率高。杀菌效果好且温升小，能做到既能杀菌，又能保持食品原有的风味、滋味、色香、品质和组分（维生素、氨基酸等）不变，不污染产品，无噪音，适用范围广泛。1.4脉冲强光杀菌

脉冲强光杀菌是采用脉冲的强烈白光闪照方法进行灭菌。通过惰性气体发出与太阳光谱相反，但强度更强的紫外线至红外线区进行杀菌。使用高强度白光的极短脉冲，杀死食品表面的微生物。该高强度的白光类似阳光，但仅以几分之一秒钟的速度反射出来，比阳光更强能迅速杀死细菌。脉冲强光下使微生物致死作用明显，可进行彻底杀菌。在操作时对不同的食品、不同的菌种，需控制不同的光照强度与时间。可用于延长以透明物料包装的食品的保鲜期。1.5臭氧杀菌

臭氧氧化力极强，仅次于氟，能迅速分解有害物质，杀菌能力是氯的600～3000倍，其分解后迅速的还原成氧气。利用其性能的臭氧技术在欧美、日本等发达国家早就得到广泛应用，是杀菌消毒、污水处理、水质净化、食品贮存、医疗消毒等方面的首选技术。美国华盛顿大学医学研究人员发现，臭氧可以抑制癌细胞的生长；日本石川岛播麻种工业公司证明，臭氧水有望成为最佳的果树杀菌剂，其杀菌效果明显优于次氯酸钠；中国医学科学院研究证明，臭氧可以有效地杀灭淋球菌，并且对水中的重金属有分解作用。

试验证明臭氧水是一种广谱杀菌剂，它能在极短时间内有效地杀灭大肠杆菌、蜡杆菌、痢疾杆菌、伤寒杆菌、流脑双球菌等一般病菌以及流感病菌、肝炎病毒等多种微生物。可杀死和氧化鱼、肉、瓜果蔬菜、食品表面能产生异变的各种微生物和果蔬脱离母体后继续进行生命活动的微生物，加速成熟乙烯气体，延长保鲜期。1.6放射线杀菌

放射线同位素放出的射线通常有α、β、γ3种射线，用于食品内部杀菌只有γ射线。γ射线是一种波长极短的电磁波，对物体有较强的穿透力，微生物的细胞质在一定强度γ射线下，没有一种结构不受影响，因而产生变异或死亡。微生物代谢的核酸代谢环节能被射线抑制，蛋白质因照射作用而发生变性，其繁殖机能受到最大损害。射线照射不会引起温度上升。一般抗热力大的细菌，对放射线的抵抗力也较大。1.7紫外线杀菌

日光能杀灭细菌，主要是紫外线的作用，杀菌原理是微生物分子受激发后处于不稳定的状态，从而破坏分子间特有的化学键导致细菌死亡。微生物对于不同波长的紫外线的敏感性不同，紫外线对不同微生物照射致死量也不同，革兰氏阴性无芽孢杆菌对紫外线最敏感。杀死革兰氏阳性球菌的紫外线照射量需增大5～10倍。但紫外线穿透力弱，所以比较适用于对空气、水、薄层流体制品及包装容器表面的杀菌。日本某公司研制开发了一种紫外线杀菌灯，使用时间可达7000h，对活水鱼槽中进行灭菌，既保持水质的清净新鲜，又能延长活鱼寿命。1.8微波杀菌

微波是频率从300MHz～300GMHz的电磁波。微波与物料直接相互作用，将超高频电磁波转化为热能的过程。微波杀菌是微波热效应和生物效应共同作用的结果。微波对细菌膜断面的电位分布影响细胞周围电子和离子浓度，从而改变细胞膜的通透性能，细菌因此营养不良，不能正常新陈代谢，生长发育受阻碍死亡。从生化角度分析，细菌正常生长和繁殖的核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）是若干氢键紧密连接而成的卷曲大分子，微波导致氢键松弛、断裂和重组，从而诱发遗传基因或染色体畸变，甚至断裂。微波杀菌正是利用电磁场效应和生物效应起到对微生物的杀灭作用。采用微波装置在杀菌温度、杀菌时间、产品品质保持、产品保质期及节能方面都有明显的优势。德国内斯公司研制的微波室系统，加热温度为72～85℃，时间为1~8min、杀菌效果十分理想，特别适用于已包装的面包、果酱、香肠、锅饼、点心以及贮藏中杀灭虫、卵等。微波处理的食品保质期达6个月以上。1.9超声杀菌超声杀菌是利用超声空穴现象产生的剪应力能机械地破碎细胞壁和加快物质转移的原理进行杀菌，所以超声频率一般为20KHz-100KHz，能量为104kw/cm2，波长为3.0cm-7.5cm，是一种有效的非热处理杀菌方法。Villamiel等对奶制品采用超声杀菌和传统杀菌进行对比研究，结果发现在相同的试验条件下，超声杀菌效果优于传统杀菌，初步表明超声杀菌可用于奶制品工作。2.结束语冷杀菌是在食品温度不升高或升高很低的条件下