高压电场脉冲灭菌技术

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高压电场脉冲灭菌技术
　高压电场脉冲灭菌是将食品置于两个电极间产生的瞬间高压电场中，由于高压电脉冲(HEEP)能破坏细菌的细胞膜，改变其通透性，从而杀死细胞。高压脉冲电场的获得有两种方法。一种是利用LC振荡电路原理，先用高压电源对一组电容器进行充电，将电容器与一个电感线圈及处理室的电极相连，电容器放电时产生的高频指数脉冲衰减波即加在两个电极上形成高压脉冲电场。由于LC电路放电极快，在几十至几百个微秒内即可以将电场能量释放完毕，利用自动控制装置，对LC振荡器电路进行连续的充电与放电，可以在几十毫秒内完成灭菌过程。另一种是利用特定的高频高压变压器来得到持续的高压脉冲电场。灭菌用的高压脉冲电场强度一般为15千伏／厘米～100千伏／厘米，脉冲频率为1kHz～100kHz，放电频率为1kHz～20kHz。高压电场脉冲灭菌一般在常温下进行，处理时间为几十毫秒，这种方法有两个特点：一是由于灭菌时间短，处理过程中的能量消耗远小于热处理法。二是由于在常温、常压下进行，处理后的食品与新鲜食品相比在物理性质、化学性质、营养成分上改变很小，风味、滋味无感觉出来的差异。而且灭菌效果明显，可达到商业无菌的要求，特别适用于热敏性食品，具有广阔的应用前景。

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脉冲强光灭菌技术
　　脉冲强光灭菌技术是采用强烈白光闪照的方法进行灭菌，它由一个动力单元和一个惰性气体灯单元组成。动力单元是一个能提供高电压高电流脉冲的部件，它为惰性气体灯提供能量，惰性气体灯能发出由紫外线至近红外区域的光线，其光谱与太阳光十分相近，但强度却强数千倍至数万倍，光脉冲宽度小于800μs。该技术由于只处理食品的表面，从而对食品的风味和营养成分影响很小，可用于延长以透明材料包装的食品及新鲜食品的货架期。研究表明，脉冲强光对枯草芽孢杆菌、酵母菌都有较强的致死效果，30余次闪照后，可使这些菌由105个减少到0个。脉冲强光起灭菌作用的波段可能为紫外线，但其它波段可能有协同作用。

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发态紫外光脉冲灭菌技术
　　这是近期开发的最具应用前景的灭菌技术之一。激发态紫外光脉冲灭菌技术不同于常规的物理灭菌手段，采用特制的光源和电源器件，在高频高压下产生单一波长253.7nm的紫外光，其强度可达到200mw／cm3以上，是常规紫外线装置发光强度的200倍～300倍，其脉冲可达到纳秒级，其能量足以打断细胞DNA结构中的C－H键、C－N键和O－H键，使DNA结构产生致死性损伤，如果和低浓度过氧化氢协同作用，不但可以增大灭菌强度，同样可以使残留的过氧化氢分解，这种新技术的应用将为无菌包装设备的微生物栅栏系统提供强有力的技术支持。

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超高压灭菌技术
　　近年来，日本研制出一种新型的食品加工保藏技术，这就是超高压灭菌技术。超高压处理具有热处理及其它加工处理方法所没有的一些优点，可保持食品(如肉类等)原有的风味成分、营养价值和色泽，并杀死食品中常见的酵母菌、大肠杆菌、葡萄球菌等而达到灭菌目的。所谓高静压技术(HHP)就是将食品密封于弹性容器或置于无菌压力系统中(常以水或其他流体介质作为传递压力的媒介物)，在高静压(一般100MPa以上)下处理一段时间，以达到加工保藏的目的。在高压下，会使蛋白质和酶发生变性，微生物细胞核膜被压成许多小碎片和原生质等一起变成糊状，这种不可逆的变化即可造成微生物死亡。微生物的死亡遵循一级反应动力学。对于大多数非芽孢微生物，在室温、450MPa压力下的灭菌效果良好。芽孢菌孢子耐压，灭菌时需要更高的压力，而且往往要结合加热等其他处理才更有效。温度、介质等对食品超高压灭菌的模式和效果影响很大。间歇性重复高压处理是杀死耐压芽孢的良好方法。日本最新开发出的超高压灭菌机，操作压力达304MPa～507MPa。超高压灭菌的最大优越性在于它对食品中的风味物质、维生素C、色索等没有影响，营养成分损失很少，特别适用于果汁、果酱类、肉类等食品的灭菌，此外，采用300MPa～400MPa的超高压对肉类灭菌时还可使肌纤维断裂而提高肉类食品的嫩度。

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高静水压灭菌技术
　　高静水压技术利用液体为传压介质，使食品处于高压状态，达到灭菌的目的。其操作温度低，对食品热损伤小，处理的产品适宜于无菌灌装。美国佐治亚大学的一位教授使用连续高静水压设备，才橙汁进行灭菌，然后采用实验室无菌包装设备灌装，产品在40℃下储藏，90天无任何劣变现象，并保持了原有的色泽与风味。其无菌包装设备由箱体、氮气输送管、高温高压蒸汽输送管和物料输送管组成。灌装的，将包装容器置于箱体中，通入高温蒸汽灭菌，然后通入高压灭菌后的物料，最后充氮气密封。

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超高压灭菌技术
　　近年来，日本研制出一种新型的食品加工保藏技术，这就是超高压灭菌技术。超高压处理具有热处理及其它加工处理方法所没有的一些优点，可保持食品(如肉类等)原有的风味成分、营养价值和色泽，并杀死食品中常见的酵母菌、大肠杆菌、葡萄球菌等而达到灭菌目的。所谓高静压技术(HHP)就是将食品密封于弹性容器或置于无菌压力系统中(常以水或其他流体介质作为传递压力的媒介物)，在高静压(一般100MPa以上)下处理一段时间，以达到加工保藏的目的。在高压下，会使蛋白质和酶发生变性，微生物细胞核膜被压成许多小碎片和原生质等一起变成糊状，这种不可逆的变化即可造成微生物死亡。微生物的死亡遵循一级反应动力学。对于大多数非芽孢微生物，在室温、450MPa压力下的灭菌效果良好。芽孢菌孢子耐压，灭菌时需要更高的压力，而且往往要结合加热等其他处理才更有效。温度、介质等对食品超高压灭菌的模式和效果影响很大。间歇性重复高压处理是杀死耐压芽孢的良好方法。日本最新开发出的超高压灭菌机，操作压力达304MPa～507MPa。超高压灭菌的最大优越性在于它对食品中的风味物质、维生素C、色索等没有影响，营养成分损失很少，特别适用于果汁、果酱类、肉类等食品的灭菌，此外，采用300MPa～400MPa的超高压对肉类灭菌时还可使肌纤维断裂而提高肉类食品的嫩度。

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高静水压灭菌技术
　　高静水压技术利用液体为传压介质，使食品处于高压状态，达到灭菌的目的。其操作温度低，对食品热损伤小，处理的产品适宜于无菌灌装。美国佐治亚大学的一位教授使用连续高静水压设备，才橙汁进行灭菌，然后采用实验室无菌包装设备灌装，产品在40℃下储藏，90天无任何劣变现象，并保持了原有的色泽与风味。其无菌包装设备由箱体、氮气输送管、高温高压蒸汽输送管和物料输送管组成。灌装的，将包装容器置于箱体中，通入高温蒸汽灭菌，然后通入高压灭菌后的物料，最后充氮气密封。

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发态紫外光脉冲灭菌技术
　　这是近期开发的最具应用前景的灭菌技术之一。激发态紫外光脉冲灭菌技术不同于常规的物理灭菌手段，采用特制的光源和电源器件，在高频高压下产生单一波长253.7nm的紫外光，其强度可达到200mw／cm3以上，是常规紫外线装置发光强度的200倍～300倍，其脉冲可达到纳秒级，其能量足以打断细胞DNA结构中的C－H键、C－N键和O－H键，使DNA结构产生致死性损伤，如果和低浓度过氧化氢协同作用，不但可以增大灭菌强度，同样可以使残留的过氧化氢分解，这种新技术的应用将为无菌包装设备的微生物栅栏系统提供强有力的技术支持。