食品的非熱殺菌與除菌

關(guān)于食品的非熱殺菌與除菌退出翻頁上頁下頁返回非熱殺菌技術(shù)的種類超高靜壓殺菌技術(shù)的原理和影響因素脈沖電場技術(shù)的機理和影響因素其他新型非熱殺菌技術(shù)非熱殺菌技術(shù)在食品當(dāng)中的應(yīng)用本章內(nèi)容第2頁,共102頁，2024年2月25日，星期天食品非熱殺菌技術(shù)的種類

非熱殺菌技術(shù)-物理殺菌、化學(xué)殺菌非熱物理殺菌是采用物理手段（如電磁波、壓力、光照等）進行殺菌，化學(xué)殺菌則是通過化學(xué)試劑來達到殺菌的作用。物理殺菌：不添加化學(xué)劑、一次性殺菌、易控制、外界影響小、改善風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)。退出上頁下頁返回翻頁第3頁,共102頁，2024年2月25日，星期天新型的食品非熱殺菌技術(shù)超高靜壓殺菌技術(shù)指將密封于彈性容器內(nèi)的食品置于水或其他液體作為傳壓介質(zhì)的壓力系統(tǒng)中，經(jīng)100MPa以上的壓力處理，以達到殺菌、滅酶和改善食品的功能特性等作用。上頁下頁返回翻頁第4頁,共102頁，2024年2月25日，星期天優(yōu)點：它能在常溫或較低溫度下達到殺菌、滅酶的作用，減少了由于高熱處理引起的食品營養(yǎng)成分和色、香、味的損失或劣化；由于傳壓速度快、均勻，不存在壓力梯度，超高壓處理不受食品的大小和形狀的影響，使得超高壓處理過程較為簡單；耗能也較少。退出上頁下頁返回翻頁第5頁,共102頁，2024年2月25日，星期天

以達到食品保藏為目的，研究超高壓的殺菌、滅酶作用。壓力達到100MPa以上對非芽孢菌即有殺滅作用，但對細菌的芽孢，壓力則需要達到800MPa以上，并使酶產(chǎn)生不可逆失活。在較低的壓力下，可采用其他處理方法與超高壓處理相結(jié)合，這樣既可以盡量保持超高壓處理的特點，也可以使該處理技術(shù)更為有效和方便。

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以修飾、改變食品有關(guān)特性為宗旨，研究超高壓對食品理化性質(zhì)的影響。對超高壓處理技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)，超高壓對與食品風(fēng)味、色澤有關(guān)的小分子以及維生素等沒有太大影響，同時可以改變蛋白質(zhì)、多糖、脂類等食品（生物）大分子的理化特性，如蛋白質(zhì)的變性、脂肪的結(jié)晶和淀粉的糊化等。退出上頁下頁返回翻頁第7頁,共102頁，2024年2月25日，星期天二、超高壓保藏技術(shù)的原理1.超高壓保藏技術(shù)的基本原理液體（水）在超高壓作用下被壓縮，而受壓食品介質(zhì)中的蛋白質(zhì)、淀粉、酶等產(chǎn)生壓力變性而被壓縮，生物物質(zhì)的高分子立體結(jié)構(gòu)中非共價鍵結(jié)合部分（氫鍵、離子鍵和疏水鍵等相互作用），即物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，其結(jié)果是食品中的蛋白質(zhì)呈凝固狀變性、淀粉呈膠凝狀糊化、酶失活、微生物死亡，或使之產(chǎn)生一些新物料改性和改變物料某些理化反應(yīng)速度，故可長期保存而不變質(zhì)。退出上頁下頁返回翻頁第8頁,共102頁，2024年2月25日，星期天2.超高壓殺菌的原理（1）改變細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)極高的流體靜壓會影響細胞的形態(tài)，包括細胞外形變長，細胞壁脫離細胞質(zhì)膜，無膜結(jié)構(gòu)細胞壁變厚。上述現(xiàn)象在一定壓力下是可逆的，但當(dāng)壓力超過某一點時，便不可逆地使細胞的形態(tài)發(fā)生變化。（2）影響細胞生物化學(xué)反應(yīng)按照化學(xué)反應(yīng)的基本原理，加壓有利于促進反應(yīng)朝向減小體積的方向進行，推遲了增大體積的化學(xué)反應(yīng)，由于許多生物化學(xué)反應(yīng)都會產(chǎn)生體積上的改變，所以加壓將對生物化學(xué)過程產(chǎn)生影響。退出上頁下頁返回翻頁第9頁,共102頁，2024年2月25日，星期天（3）影響細胞內(nèi)酶活力

高壓還會引起主要酶系的失活，一般來講壓力超過300MPa對蛋白質(zhì)的變性將是不可逆的，酶的高壓失活的根本機制是：①改變分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)；②活性部位上構(gòu)象發(fā)生變化。通過影響微生物體內(nèi)的酶，進而會對微生物基因機制產(chǎn)生影響，主要表現(xiàn)在由酶參與的DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄步驟會因壓力過高而中斷。退出上頁下頁返回翻頁第10頁,共102頁，2024年2月25日，星期天（4）高壓對細胞膜的影響在高壓下，細胞膜磷脂分子的橫切面減小，細胞膜雙層結(jié)構(gòu)的體積隨之降低，細胞膜的通透性將被改變。（5）高壓對細胞壁的影響

20~40MPa的壓力能使較大細胞的細胞壁因受應(yīng)力機械斷裂而松解，200MPa的壓力下細胞壁遭到破壞。真核微生物一般比原核微生物對壓力較為敏感。退出上頁下頁返回翻頁第11頁,共102頁，2024年2月25日，星期天三、超高壓技術(shù)處理食品的特點1。營養(yǎng)成分受影響小超高壓處理的范圍只對生物高分子物質(zhì)立體結(jié)構(gòu)中非共價鍵結(jié)合產(chǎn)生影響，因此對食品中維生素等營養(yǎng)成分和風(fēng)味物質(zhì)沒有任何影響，最大限度地保持了其原有的營養(yǎng)成分，并容易被人體消化吸收。退出上頁下頁返回翻頁第12頁,共102頁，2024年2月25日，星期天2。產(chǎn)生新的組織結(jié)構(gòu)，不會產(chǎn)生異味

超高壓處理可改變食品物質(zhì)性質(zhì)，改善食品高分子物質(zhì)的構(gòu)象，獲得新型物性的食品。超高壓會消除傳統(tǒng)的熱加工引起共價鍵的形成或破壞所致的變色、發(fā)黃及加熱過程出現(xiàn)的不愉快異味，如熱臭等弊端。

退出上頁下頁返回翻頁第13頁,共102頁，2024年2月25日，星期天3。利用超高壓處理技術(shù)，原料的利用率高超高壓處理過程是一個純物理過程，瞬間壓縮，作用均勻，操作安全衛(wèi)生，無工業(yè)“三廢”，耗能低，有利于生態(tài)環(huán)境的保護和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推進。退出上頁下頁返回翻頁第14頁,共102頁，2024年2月25日，星期天4。超高壓食品加工技術(shù)適用范圍廣，具有很好的開發(fā)推廣前景應(yīng)用于：各種食品的殺菌植物蛋白的組織化淀粉的糊化肉類品質(zhì)的改善動物蛋白的變性處理乳產(chǎn)品的加工處理食品高壓速凍酒類的催陳……退出上頁下頁返回翻頁第15頁,共102頁，2024年2月25日，星期天四、影響超高壓殺菌的主要因素1。壓力大小和受壓時間在一定范圍內(nèi)，壓力越高，滅菌效果越好。在相同壓力下，滅菌時間延長，滅菌效果也有一定程度的提高。退出上頁下頁返回翻頁第16頁,共102頁，2024年2月25日，星期天2。施壓方式超高壓滅菌方式有連續(xù)式、半連續(xù)式、間歇式。研究報道，同持續(xù)靜壓處理相比，階段性壓力變化處理殺菌效果較好。對于易受芽孢菌污染的食物用超高壓多次重復(fù)短時處理，殺滅芽孢效果好。退出上頁下頁返回翻頁第17頁,共102頁，2024年2月25日，星期天3。微生物的種類不同生長期的微生物對高壓的反應(yīng)不同。處于指數(shù)生長期的微生物比處于靜止生長期的微生物對壓力反應(yīng)更敏感。革蘭氏陽性菌比革蘭氏陰性菌對壓力更具抗性。退出上頁下頁返回翻頁第18頁,共102頁，2024年2月25日，星期天4。溫度由于微生物對溫度有敏感性，在低溫或高溫下，高壓對微生物的影響加劇，因此，在低溫或高溫下對食品進行高壓處理具有較常溫下處理更好的殺菌效果。

退出上頁下頁返回翻頁第19頁,共102頁，2024年2月25日，星期天

大多數(shù)微生物在低溫下耐壓程度降低的原因：①壓力使得低溫下細胞因冰晶析出而破裂程度加劇

②蛋白質(zhì)在低溫下高壓敏感性提高，致使此條件下蛋白質(zhì)更易變性，菌體細胞膜的結(jié)構(gòu)也更易損傷。低溫下高壓處理對保持食品品質(zhì)，尤其是減少熱敏性成分的破壞較為有利。退出上頁下頁返回翻頁第20頁,共102頁，2024年2月25日，星期天在不同溫度—壓力組合下酵母菌死亡速率的等高線退出上頁下頁返回翻頁第21頁,共102頁，2024年2月25日，星期天研究發(fā)現(xiàn)，除芽孢菌和金黃色葡萄球菌外，大多數(shù)的微生物在-20℃以下的高壓殺菌效果較20℃時好。

適當(dāng)提高溫度對高壓殺菌有促進作用針對芽孢菌的高耐壓性，就現(xiàn)階段研究來看，結(jié)合溫度處理則是一種十分有效的殺菌手段。退出上頁下頁返回翻頁第22頁,共102頁，2024年2月25日，星期天5。pHpH是影響微生物在受壓條件下生長的主要因素之一在受壓條件下，培養(yǎng)基的pH有可能發(fā)生變化，細菌的最適pH范圍也變得較為狹窄。

酸性條件下微生物的耐壓性較差。

對酵母菌類而言，采用超高壓處理時pH值并不是重要的因素。退出上頁下頁返回翻頁第23頁,共102頁，2024年2月25日，星期天6。水分活度（Aw）水分活度（Aw）對滅菌效果影響也很大。低Aw產(chǎn)生細胞收縮和對生長的抑制作用，從而使更多的細胞在壓力中存活下來?？刂艫w無疑對高壓殺菌，尤其是固態(tài)和半固態(tài)食品的保藏加工有重要意義。退出上頁下頁返回翻頁第24頁,共102頁，2024年2月25日，星期天7。食品本身的組成和添加物營養(yǎng)豐富環(huán)境中微生物的耐壓性較強，蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂類和鹽分對微生物具有緩沖保護作用，而且這些營養(yǎng)物質(zhì)加速了微生物的繁殖和自我修復(fù)功能。食品基質(zhì)含有的添加劑組分對超高壓滅菌影響很大，如添加脂肪酸酯、蔗糖酯或乙醇等添加劑，將提高加壓殺菌的效果。退出上頁下頁返回翻頁第25頁,共102頁，2024年2月25日，星期天五、超高壓對微生物的影響1。微生物超高壓殺菌動力學(xué)曲線的形狀大多數(shù)微生物在超靜壓殺菌時的死亡規(guī)律仍遵循一級反應(yīng)動力學(xué)，殺菌曲線在半對數(shù)坐標(biāo)中大部分呈直線。超高壓殺菌曲線的開始階段均呈“肩形”，即表明殺菌在開始的階段有一定的滯后。退出上頁下頁返回翻頁第26頁,共102頁，2024年2月25日，星期天在殺菌曲線的結(jié)束階段（微生物數(shù)＜1000cfu/g時）又常有些“拖尾”。退出上頁下頁返回翻頁第27頁,共102頁，2024年2月25日，星期天細菌營養(yǎng)體和芽孢的超高壓殺菌還經(jīng)常出現(xiàn)殺菌速率不同的兩個階段。研究發(fā)現(xiàn)在升壓到指定值的短短幾分鐘內(nèi)，微生物的滅活已經(jīng)從恒速階段轉(zhuǎn)為降速階段。

超高壓加工的八寶飯退出上頁下頁返回翻頁第28頁,共102頁，2024年2月25日，星期天2。微生物的耐壓性一般來講，革蘭氏陽性菌營養(yǎng)體壓力抵抗能力強于革蘭氏陰性菌營養(yǎng)體在非芽孢的革蘭氏陽性致病菌中，研究最多的對象菌是金黃色葡萄球菌（Staphyloccocusaureus）和單核細胞增生李斯特菌（Listeriamonocytogenes）退出上頁下頁返回翻頁第29頁,共102頁，2024年2月25日，星期天革蘭氏陽性菌超高壓殺菌的指示菌：非致病性的無害李斯特菌代替食源性致病菌單核細胞增生李斯特菌革蘭氏陰性菌超高壓殺菌的指示菌：大腸桿菌科（Enterobacteriaceae）退出上頁下頁返回翻頁第30頁,共102頁，2024年2月25日，星期天對芽孢的滅菌可以采用兩次超高靜壓處理法，第一次采用較低的壓力處理促使芽孢發(fā)芽或者活化芽孢，第二次處理以較高的壓力使得營養(yǎng)體細胞和發(fā)芽的芽孢失活。超高壓保鮮的牡蠣退出上頁下頁返回翻頁第31頁,共102頁，2024年2月25日，星期天六、超高壓對食品成分與品質(zhì)的影響1.超高壓對食品基本成分的影響（1）超高壓對蛋白質(zhì)的影響壓力導(dǎo)致：①

鹽鍵及至少部分疏水鍵的破壞②氫鍵在某種程度上得到加強③共價鍵的可壓縮性較小，對壓力的變化不敏感退出上頁下頁返回翻頁第32頁,共102頁，2024年2月25日，星期天（2）超高壓對食品中酶的影響酶受到高壓作用后，維持其空間結(jié)構(gòu)的鹽鍵、氫鍵、疏水鍵等遭到破壞，從而使肽鍵分子伸展成不規(guī)則的線形多肽，使其活性部位不復(fù)存在，導(dǎo)致了酶的失活。在100~200MPa的壓力下酶的失活是可逆的，壓力達到350MPa以上時，會使酶產(chǎn)生永久性的不可逆失活。返回第33頁,共102頁，2024年2月25日，星期天（3）超高壓對淀粉的影響在常溫下把淀粉加壓到400~600MPa，并保持一定的作用時間后，淀粉顆粒將會：①溶脹分裂；②晶體結(jié)構(gòu)遭到某種程度的破壞；③內(nèi)部有序態(tài)分子間的氫鍵斷裂，分散成無序的狀態(tài)，即淀粉糊化為α-淀粉。高壓處理可提高淀粉對淀粉酶的敏感性，從而提高淀粉的消化率。超高壓可以提高各種淀粉的膠凝溫度。退出上頁下頁返回翻頁第34頁,共102頁，2024年2月25日，星期天

與熱處理相比，超高壓對淀粉的作用特點為：高壓使淀粉粒膨脹卻不破裂；超高壓所致完全糊化的淀粉無老化現(xiàn)象，而熱處理所致的未完全糊化的淀粉有老化現(xiàn)象；低于700MPa的壓力時淀粉不會產(chǎn)生類似熱加

工的變色。退出上頁下頁返回翻頁第35頁,共102頁，2024年2月25日，星期天

超高壓可改善陳米的品質(zhì)：

陳米在20℃吸水潤濕后在50～300MPa處理10min，再按常規(guī)煮制成飯，其硬度下降、黏度上升、平衡值提高到新米范圍，同時光澤和香氣也得到改良，還可縮短煮制時間。退出上頁下頁返回翻頁第36頁,共102頁，2024年2月25日，星期天（4）超高壓對脂類的影響高壓對脂類的影響是可逆的。室溫下，呈液態(tài)的脂肪在高壓下（100~200MPa）基本可固化，發(fā)生相變結(jié)晶，促使更稠、更穩(wěn)定的脂類晶體形成；不過解壓后仍會復(fù)原，只是對油脂的氧化有一定的影響。退出上頁下頁返回翻頁第37頁,共102頁，2024年2月25日，星期天（5）超高壓對維生素的影響一般情況下，還原型維生素C含量經(jīng)高壓處理后出現(xiàn)了下降和上升兩種情況。Fe3+對于維生素C的降解起著重要作用，在高壓下會更加明顯。Cu2+的存在，在高壓下會激活銅酶，銅酶是維生素C降解的重要酶類之一。高壓處理對維生素C的影響很小。退出上頁下頁返回翻頁第38頁,共102頁，2024年2月25日，星期天（6）高壓對風(fēng)味物質(zhì)、色素等的影響食品中的風(fēng)味物質(zhì)、維生素、色素及各種小分子物質(zhì)結(jié)合狀態(tài)為共價鍵的形式，故而高壓處理過程對其幾乎沒有任何影響。食品的黏度、均勻性及結(jié)構(gòu)等特性對高壓較為敏感，但這些變化往往是有益的。退出上頁下頁返回翻頁第39頁,共102頁，2024年2月25日，星期天2.超高壓對具體食品品質(zhì)的影響（1）果蔬原料高壓處理后，果蔬風(fēng)味、色澤與營養(yǎng)均保持較好。退出上頁下頁返回翻頁第40頁,共102頁，2024年2月25日，星期天（2）動物性原料①高壓處理用于肉的品質(zhì)改善肉類等經(jīng)高壓處理能殺滅肉類細菌，不損壞維生素等營養(yǎng)成分及原風(fēng)味，改善肉組織。

退出上頁下頁返回翻頁第41頁,共102頁，2024年2月25日，星期天

高壓嫩化機理機械力作用使肌肉肌纖維內(nèi)肌動蛋白和肌球蛋白的結(jié)合解離，肌纖維蛋白崩解和解離成小片段，造成肌肉剪切力下降。壓力處理使肌肉中內(nèi)源蛋白酶——鈣激活酶的活性增加，加速肌肉蛋白水解，加快肌肉成熟所致。退出上頁下頁返回翻頁第42頁,共102頁，2024年2月25日，星期天七、超高壓保藏技術(shù)1.食品超高壓的殺菌工藝（1）一般的超高壓殺菌工藝

固態(tài)食品：將固態(tài)食品裝在耐壓、無毒、柔韌并能傳遞壓力的軟包裝內(nèi)，并進行真空密封包裝，然后置于超高壓容器中進行加壓處理。

超高壓固態(tài)食品的關(guān)鍵處理工藝是：升壓→保壓→卸壓

這種方式通常為不連續(xù)式。退出上頁下頁返回翻頁第43頁,共102頁，2024年2月25日，星期天液態(tài)食品：果汁、奶和飲料等液態(tài)食品，可以直接以加工物料取代水等傳壓介質(zhì)（壓媒）實現(xiàn)進料卸料的連續(xù)化生產(chǎn)，但是必須附帶設(shè)備預(yù)殺菌工藝。液態(tài)食品超高壓處理的核心工藝：升壓→動態(tài)保壓→卸壓液態(tài)超高壓食品的保壓階段極短。實驗室小規(guī)模高壓處理一般可將果汁（果醬）脫氣、密封包裝后放于高壓缸內(nèi)，用油作介質(zhì)進行實驗。

退出上頁下頁返回翻頁第44頁,共102頁，2024年2月25日，星期天（2）分段循環(huán)間歇式超高壓處理工藝在低酸性食物中使用這種工藝可取得很好的殺菌效果。對于易受芽孢菌污染的食物，采用超高壓多次重復(fù)短時處理，芽孢死滅效果明顯。退出上頁下頁返回翻頁第45頁,共102頁，2024年2月25日，星期天（3）脈沖超高壓處理工藝脈沖超高壓或者震動超高壓處理比相當(dāng)?shù)拈g歇式處理或者等時的連續(xù)式壓力處理更為有效。

（4）超高壓處理與其他殺菌技術(shù)的結(jié)合超高壓處理可以和其他殺菌方式諸如熱殺菌、輻射、超聲波、抑菌劑等聯(lián)合使用而取得好的協(xié)同效果。

退出上頁下頁返回翻頁第46頁,共102頁，2024年2月25日，星期天（5）超高壓殺菌工藝的關(guān)鍵控制因素①影響加工工藝的關(guān)鍵因素微生物類型、菌齡、食品組分、pH和水分活度、溫度、壓力大小等②超高壓處理效果的指示菌退出上頁下頁返回翻頁第47頁,共102頁，2024年2月25日，星期天②超高壓處理效果的指示菌革蘭氏陽性菌超高壓殺菌的指示菌：非致病性的無害李斯特菌代替食源性致病菌單核細胞增生李斯特菌革蘭氏陰性菌超高壓殺菌的指示菌：大腸桿菌科(Enterobacteriaceae)細菌芽孢超高壓殺菌的指示菌：生芽孢梭狀芽孢桿菌PA3679(ClostridiumsporogenesPA3679)或枯草芽孢桿菌病毒超高壓殺菌指示菌：噬菌體(如大腸桿菌噬菌體)食源性寄生蟲超高壓指示菌：非致病菌

退出上頁下頁返回翻頁第48頁,共102頁，2024年2月25日，星期天八、超高壓食品的包裝設(shè)計高壓下只能用軟材料包裝在高壓處理技術(shù)中，對包裝材料不要求其具有耐熱性，但其氣密性一定要好。

對包裝材料的要求：（1）能夠傳遞壓力；（2）在高壓下不被破壞；（3）能防止高壓介質(zhì)的滲入。退出上頁下頁返回翻頁第49頁,共102頁，2024年2月25日，星期天九、食品高壓保藏設(shè)備日本在食品高壓保藏設(shè)備方面的研究處于世界領(lǐng)先地位，包括三菱重工、神戶制鋼和日本鋼管等均可提供成套的超高壓處理設(shè)備。美國、德國、法國、英國和荷蘭等也有一些公司生產(chǎn)小、中型和商業(yè)化的超高壓處理設(shè)備。

退出上頁下頁返回翻頁第50頁,共102頁，2024年2月25日，星期天1.超高壓處理設(shè)備的特點和要求超高壓裝置的主要部分是超高壓容器和加壓裝置（高壓泵和增壓器等），其次是一些輔助設(shè)施，包括加熱或冷卻系統(tǒng)、監(jiān)測和控制系統(tǒng)及物料的輸入輸出裝置等。加壓裝置退出上頁下頁返回翻頁第51頁,共102頁，2024年2月25日，星期天超高壓處理設(shè)備應(yīng)能產(chǎn)生并承受要求的超高壓，保證安全生產(chǎn)，有較長的使用壽命，循環(huán)載荷次數(shù)多；設(shè)備的衛(wèi)生條件要求較高，和食品接觸的部分應(yīng)用不銹鋼，傳壓介質(zhì)最好采用水；設(shè)備有一定的處理能力，生產(chǎn)附加時間短，效率高；設(shè)備應(yīng)價格便宜，操作費用低。退出上頁下頁返回翻頁第52頁,共102頁，2024年2月25日，星期天一體化直接加壓式超高壓設(shè)備退出上頁下頁返回翻頁第53頁,共102頁，2024年2月25日，星期天分體式間接加壓超高壓設(shè)備退出上頁下頁返回翻頁第54頁,共102頁，2024年2月25日，星期天退出上頁下頁返回翻頁第55頁,共102頁，2024年2月25日，星期天退出上頁下頁返回翻頁第56頁,共102頁，2024年2月25日，星期天加壓裝置退出上頁下頁返回翻頁第57頁,共102頁，2024年2月25日，星期天脈沖電場(PEF)殺菌利用強電場脈沖的介電阻斷原理對食品微生物產(chǎn)生抑制作用。這種超高壓脈沖電路構(gòu)型以電容完全放電產(chǎn)生的指數(shù)衰減電壓波形為基礎(chǔ)，電極間距離為0.5cm或1cm，處理量分別為12.5mL或25mL，脈沖頻率一般為0.1-10Hz。研究表明：對于濃縮蘋果汁、鮮蘋果汁、脫脂奶蛋液、青豆湯等不同的液體食品，在不同初溫和不同最大溫度條件下，采用相同的高壓脈沖電場處理后，貨架期不同。退出上頁下頁返回翻頁第58頁,共102頁，2024年2月25日，星期天對于高壓脈沖電場殺菌機理有多種假說：如細胞膜穿孔效應(yīng)、電磁機制模型、粘彈極性形成模型、電解產(chǎn)物效應(yīng)、03效應(yīng)等。(1)場的作用脈沖電場產(chǎn)生磁場，這種脈沖電場和脈沖磁場交替作用，使細胞膜透性增加，振蕩加劇，膜強度減弱，因而膜被破壞，膜內(nèi)物質(zhì)容易流出，膜外物質(zhì)容易滲入，細胞膜的保護作用減弱甚至消失。退出上頁下頁返回翻頁第59頁,共102頁，2024年2月25日，星期天（2）電離作用電極附近物質(zhì)電離產(chǎn)生的陰、陽離子與膜內(nèi)生命物質(zhì)作用，因而阻斷了膜內(nèi)正常生化反應(yīng)和新陳代謝過程等的進行；同時，液體介質(zhì)電離產(chǎn)生03的強烈氧化作用，能與細胞內(nèi)物質(zhì)發(fā)生一系列反應(yīng)。退出上頁下頁返回翻頁第60頁,共102頁，2024年2月25日，星期天優(yōu)點：處理時間短、能耗低、傳遞快速、均勻等。脈沖電場一般使用的溫度是45-50℃，聲強在30kV·cm-1，可有效進行食品滅酶殺菌。退出上頁下頁返回翻頁第61頁,共102頁，2024年2月25日，星期天振蕩磁場殺菌相對靜態(tài)磁場而言，不隨時間而改變，一般由恒定磁體產(chǎn)生。抑制作用；促進作用；無作用。因素：磁場特性、物料特性、微生物的特性退出上頁下頁返回翻頁第62頁,共102頁，2024年2月25日，星期天脈沖強光殺菌用連續(xù)的寬帶光譜短而強的脈沖，抑制食品和包裝材料表面、透明飲料、固體表面和氣體中的微生物。脈沖強光殺菌是采用脈沖的強烈白光閃照方法進行滅菌的技術(shù)。其最基本的結(jié)構(gòu)是動力單元和惰性氣體燈單元，通過由動力單元向惰性氣體燈單元提供能量，以使惰性氣體燈發(fā)出與太陽光光譜相近，但強度更強的紫外線至紅外線區(qū)域光進行殺菌。退出上頁下頁返回翻頁第63頁,共102頁，2024年2月25日，星期天磁力殺菌日本秋田大學(xué)、秋田釀造試驗場合作，試驗交變磁力殺菌技術(shù)獲得成功。磁力殺菌采用6000的磁力強度，將食品放在N極與S極之間，經(jīng)過連續(xù)擺動，不需加熱，即可達到100%的殺菌效果，對食品的成分和風(fēng)味無任何影響。感應(yīng)電子殺菌以電為能源的線性感應(yīng)電子加速器所產(chǎn)生的電離輻射，導(dǎo)致微生物的DNA和細胞發(fā)生變化，進而鈍化和殺死有害微生物。上頁下頁返回翻頁第64頁,共102頁，2024年2月25日，星期天半導(dǎo)體光催化殺菌半導(dǎo)體光催化殺菌時，當(dāng)光照射到較大聚集體的TiO2表面時，激發(fā)產(chǎn)生光生電子和光生空穴對。由于光生電子遷移速度比光生空穴快得多，所以可將光生電子和光生空穴分開。光生電子、空穴對一方面與細胞壁、細胞膜以及胞內(nèi)組分作用，導(dǎo)致酶失活等，這方面已在酵母菌細胞以及大腸桿菌細胞中得到驗證；另一方面光生電子、空穴對與水或水中溶解氧發(fā)生作用形成氫氧自由基，它們與細胞壁、細胞膜或胞內(nèi)物質(zhì)作用，使細胞功能單元失活，這方面在海拉細胞中得到驗證。上頁下頁返回翻頁第65頁,共102頁，2024年2月25日，星期天超聲波滅菌超聲波對傳聲媒質(zhì)的相互作用，蘊藏著巨大的能量，這種能量能在極短的時間內(nèi)足以起到殺滅和破壞微生物的作用，而且能夠?qū)κ称樊a(chǎn)生諸如均質(zhì)、催陳、裂解大分子物質(zhì)等多種作用，具有其他物理滅菌方法難以取得的最佳效果，從而提高品質(zhì)，保持功能成分不受破壞。紫外線殺菌使物體表面的微生物細胞內(nèi)核蛋白分子構(gòu)造發(fā)生變化而引起死亡。目前使用紫外線裝置大多數(shù)是管壁能夠通過紫外線的低壓汞燈，多見于對水的處理。上頁下頁返回翻頁第66頁,共102頁，2024年2月25日，星期天電阻殺菌技術(shù)電阻殺菌技術(shù)是利用電流通過食品時，食品中的極性分子在電極極性的高頻變化下，不斷地旋轉(zhuǎn)摩擦而產(chǎn)生熱量，達到殺死活菌體的作用。退出上頁下頁返回翻頁第67頁,共102頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)空氣凈化除菌一、空氣凈化的目的及應(yīng)用（一）空氣中的微生物（二）空氣凈化的目的及應(yīng)用1、創(chuàng)造一個衛(wèi)生的生產(chǎn)環(huán)境潔凈生產(chǎn)、空氣的潔凈度2、提供大量的無菌空氣發(fā)酵工業(yè)退出上頁下頁返回翻頁第68頁,共102頁，2024年2月25日，星期天

空氣中常見雜菌的大小菌種細胞孢子寬，μm長，μm寬，μm長，μm金黃色小球菌0.5~1.0———產(chǎn)氣桿菌1.0~1.51.0~2.5——蠟樣芽孢桿菌1.3~2.08.1~25.8——普通變形桿菌0.5~1.01.0~3.0——地衣芽孢桿菌0.5~0.71.8~3.3——枯草芽孢桿菌0.5~1.11.6~4.80.5~1.00.9~1.8巨大芽孢桿菌0.9~2.12.0~10.00.6~1.20.9~1.7霉?fàn)罘种U菌0.6~1.61.6~13.60.8~1.20.8~1.8上頁下頁返回翻頁第69頁,共102頁，2024年2月25日，星期天空氣中的微生物不同環(huán)境人體表面不同衣著、不同動作場所畜舍宿舍城市街道市區(qū)公園海洋上空北極（北緯800）微生物100~200萬2萬50002001~20~1上頁下頁返回翻頁第70頁,共102頁，2024年2月25日，星期天空氣凈化的目的及應(yīng)用潔凈度級別塵粒最大允許數(shù)/pc·m-3微生物最大允許數(shù)≥0.5um≥5um浮游菌/個·m-3沉降數(shù)/個/皿100級350005110000級3500020001003100000級35000002000050010300000級1050000060000NA15藥品生產(chǎn)潔凈間空氣潔凈度等級上頁下頁返回翻頁第71頁,共102頁，2024年2月25日，星期天潔凈度產(chǎn)業(yè)類別110100100010000乳制品食肉加工煉乳制品清酒酒類糕餅豆腐制果面包蘑菇菌類不同食品生產(chǎn)用潔凈間的潔凈度要求上頁下頁返回翻頁第72頁,共102頁，2024年2月25日，星期天二、空氣過濾除菌過濾除菌：利用過濾介質(zhì)阻截流過空氣中的微生物、塵埃顆粒和其他雜質(zhì)，以達到除塵、除菌等凈化目的。特點：經(jīng)濟實用、過濾效果良好；可達到不同潔凈度的要求，甚至可達到無菌；有足夠的壓力和適宜的溫度。上頁下頁返回翻頁第73頁,共102頁，2024年2月25日，星期天過濾除菌機理1、慣性沖擊滯留效應(yīng)當(dāng)空氣的流速比較大時，尤為重要，是介質(zhì)過濾除菌的主要作用。2、攔截滯留效應(yīng)上頁下頁返回翻頁第74頁,共102頁，2024年2月25日，星期天

1.慣性沖擊滯留作用機理

當(dāng)當(dāng)微粒隨氣流以一定的速度垂直向纖維方向運動時，空氣受阻即改變運動方向，繞過纖維前進，而微粒由于它的運動慣性較大，未能及時改變運動方向隨主導(dǎo)氣流前進，于是微粒直沖到纖維的表面，由于磨擦粘附，微粒就滯留在纖維表面上。上頁下頁返回翻頁第75頁,共102頁，2024年2月25日，星期天２、攔截滯留作用機理

當(dāng)氣流速度下降到一定值時，若微粒隨氣流慢慢靠近纖維時，受纖維所阻改變方向，繞過纖維前進，并在纖維的周邊形成一層邊界滯留區(qū)，滯留區(qū)的氣流流速更慢，當(dāng)與纖維表面接觸時就被捕集。

上頁下頁返回翻頁第76頁,共102頁，2024年2月25日，星期天3、擴散效應(yīng)布朗運動，與微粒和纖維直徑有關(guān)，并于流速成反比。4、重力沉降效應(yīng)5、靜電吸附效應(yīng)上頁下頁返回翻頁第77頁,共102頁，2024年2月25日，星期天空氣過濾介質(zhì)要求具有吸附性強、阻力小、空氣流通量大、能耐干熱等。常用的過濾介質(zhì)：棉花（未脫脂）、活性炭、玻璃纖維、超細玻璃纖維、化學(xué)纖維、纖維板、濾紙等?？諝膺^濾器(P123)1、分類2、典型的過濾器及其特點深層棉花（活性炭、玻璃纖維）過濾器上頁下頁返回翻頁第78頁,共102頁，2024年2月25日，星期天1．纖維狀或顆粒介質(zhì)過濾器孔板→鐵絲網(wǎng)→麻布→棉花→麻布→活性炭→麻布→棉花→麻布→鐵絲網(wǎng)→孔板。上頁下頁返回翻頁第79頁,共102頁，2024年2月25日，星期天退出上頁下頁返回翻頁排污口第80頁,共102頁，2024年2月25日，星期天退出上頁下頁返回翻頁第81頁,共102頁，2024年2月25日，星期天影響空氣過濾效率的因素1、微粒形狀、大小的影響最大穿透粒徑（MPPS）球形及不規(guī)則形狀2、纖維尺寸和形狀的影響纖維直徑小則捕集效率高，纖維斷面形狀對過濾效率影響不大。3、空氣通過濾層速度的影響依過濾介質(zhì)、過濾層厚度、使用周期及空氣用量等來定。4、過濾器纖維層填充率的影響退出上頁下頁返回翻頁第82頁,共102頁，2024年2月25日，星期天空氣除菌流程分析

1.兩級分離、冷卻、加熱的空氣除菌流程

退出上頁下頁返回翻頁第83頁,共102頁，2024年2月25日，星期天退出上頁下頁返回翻頁第84頁,共102頁，2024年2月25日，星期天空氣除菌流程分析

2、冷卻空氣直接混合式空氣除菌流程

1——粗過濾器２——壓縮機３——貯罐４——冷卻器５——絲網(wǎng)分離器６——過濾器

退出上頁下頁返回翻頁第85頁,共102頁，2024年2月25日，星期天空氣除菌流程分析

3、高效前置過濾除菌流程

退出上頁下頁返回翻頁泡沫塑料、超細纖維紙第86頁,共102頁，2024年2月25日，星期天空氣的殺菌1、紫外線殺菌法波長在240~260nm之間，253.7nm殺菌效果最好，使微生物細胞內(nèi)核酸、原漿蛋白和酶發(fā)生化學(xué)變化而死亡。殺菌效果受到波長、液體的透明度、殺菌時間、溫度（適宜溫度20~40度）、濕度（60%以下）、懸浮物、有機物等的影響。退出上