第四章食品的杀菌技术精选文档.ppt

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1、第四章食品的杀菌技术本讲稿第一页，共四十八页 概述概述 新型超高温杀菌技术新型超高温杀菌技术(重点重点)欧姆加热法超高温杀菌欧姆加热法超高温杀菌 超高压杀菌技术超高压杀菌技术 脉冲强光杀菌技术脉冲强光杀菌技术 超声波杀菌技术超声波杀菌技术 磁场杀菌技术磁场杀菌技术 高压脉冲电场杀菌技术高压脉冲电场杀菌技术本讲稿第二页，共四十八页 根据杀菌方式、温度的不同，杀菌可分为根据杀菌方式、温度的不同，杀菌可分为热杀菌热杀菌和和非热（冷）杀菌非热（冷）杀菌。热杀。热杀菌是食品工业常用的灭菌方法，但热处理对食品的色、香、味及营养成分影响颇菌是食品工业常用的灭菌方法，但热处理对食品的色、香、味及营养成分影响颇

2、大。大。非热杀菌由于杀菌过程中食品温度并不升高或升高很低，既有利于保持食品中功非热杀菌由于杀菌过程中食品温度并不升高或升高很低，既有利于保持食品中功能成分的生理活性，又有利于保持色、香、味及营养成分。因此，在食品（特别是功能成分的生理活性，又有利于保持色、香、味及营养成分。因此，在食品（特别是功能食品）加工中采用非热杀菌技术是非常必要的。能食品）加工中采用非热杀菌技术是非常必要的。4.1 4.1 概概 述述 新杀菌技术实际应用须解决三个问题：新杀菌技术实际应用须解决三个问题：1.是否引起新的污染；是否引起新的污染；2.是否比传统方法有明显的经济优势；是否比传统方法有明显的经济优势；3.能否实现

3、规模化生产、加工。能否实现规模化生产、加工。本讲稿第三页，共四十八页 非热杀菌技术主要包括物理杀菌和化学杀菌。非热物理杀菌非热杀菌技术主要包括物理杀菌和化学杀菌。非热物理杀菌是采用物理手段（如电磁波、压力、光照等）进行杀菌，化学杀是采用物理手段（如电磁波、压力、光照等）进行杀菌，化学杀菌则是通过化学试剂来达到杀菌的作用。菌则是通过化学试剂来达到杀菌的作用。类类 别别物理杀菌和化学杀菌的主要形式物理杀菌和化学杀菌的主要形式物理杀菌物理杀菌辐射杀菌、紫外线杀菌、超高压杀菌、高压脉冲电场杀菌、感辐射杀菌、紫外线杀菌、超高压杀菌、高压脉冲电场杀菌、感应电子杀菌、磁力杀菌、脉冲强光杀菌、微波杀菌、应电子

4、杀菌、磁力杀菌、脉冲强光杀菌、微波杀菌、超声波杀菌超声波杀菌化学杀菌化学杀菌添加抑菌或防腐剂、臭氧、二氧化氯、添加抑菌或防腐剂、臭氧、二氧化氯、Nisin、酶、酶本讲稿第四页，共四十八页4.2 4.2 新型超高温杀菌技术新型超高温杀菌技术 超高温杀菌技术（超高温杀菌技术（Ultra High Temperature Ultra High Temperature 简称简称UHTUHT杀菌法）是杀菌法）是利用热交换器或直接蒸汽加热，使食品在利用热交换器或直接蒸汽加热，使食品在135135150150温度下，保持几温度下，保持几秒或几十秒加热杀菌后，迅速冷却的杀菌方法，该方法杀菌效率高，秒或几十秒加

5、热杀菌后，迅速冷却的杀菌方法，该方法杀菌效率高，物料产生的物理，化学变化小，因此，对食品的外观、风味、营养素物料产生的物理，化学变化小，因此，对食品的外观、风味、营养素等几乎没有影响，可以收到很好的灭菌效果。等几乎没有影响，可以收到很好的灭菌效果。在实际生产应用中，在实际生产应用中，UHTUHT杀菌法常常和无菌包装技术联系在一起，杀菌法常常和无菌包装技术联系在一起，使食品保持无菌状态，可以无需冷藏而在常温下长期保存。使食品保持无菌状态，可以无需冷藏而在常温下长期保存。一、定一、定 义义 本讲稿第五页，共四十八页二、发展历史二、发展历史 UHT杀菌法是英国于杀菌法是英国于1956年首创，在年首创

6、，在19571965年间，通过大量的基础理论研究和年间，通过大量的基础理论研究和细菌学研究后，才用于生产。细菌学研究后，才用于生产。超高温杀菌最早用于乳品工业牛奶的杀菌作业。超高温杀菌最早用于乳品工业牛奶的杀菌作业。1965年英国的年英国的Burton 提出了详提出了详细的理论技术报告。细的理论技术报告。UHT杀菌装置的开发是由荷兰的斯托克（杀菌装置的开发是由荷兰的斯托克（Stork）公司在）公司在20世纪世纪50年代初率研制，随年代初率研制，随后国际上又出现了许多类型的超高温处理装置。后国际上又出现了许多类型的超高温处理装置。20世纪世纪60年代初，无菌装罐技术获得成功，促进了超高温杀菌与无

7、菌装罐年代初，无菌装罐技术获得成功，促进了超高温杀菌与无菌装罐技术相结合，从而发展了灭菌乳生产工艺。技术相结合，从而发展了灭菌乳生产工艺。20世纪世纪80年代后，年代后，UHT技术得到了更大的发展，其应用范围不仅仅限于技术得到了更大的发展，其应用范围不仅仅限于液体产品，目前已可应用于固液混合产品和固体粉状产品等。杀菌装置也液体产品，目前已可应用于固液混合产品和固体粉状产品等。杀菌装置也有很大的发展，如欧姆加热装置、气流式杀菌装置、塔式杀菌装置等的开有很大的发展，如欧姆加热装置、气流式杀菌装置、塔式杀菌装置等的开发，进一步促进了超高温杀菌技术的发展。发，进一步促进了超高温杀菌技术的发展。本讲稿第

8、六页，共四十八页三、超高温杀菌的基本原理三、超高温杀菌的基本原理 微生物对高温的敏感性远大于多数食品成分对高温的敏感性，故超高温杀菌能在很微生物对高温的敏感性远大于多数食品成分对高温的敏感性，故超高温杀菌能在很短时间内有效杀死微生物，并较好地保持食品原有的品质短时间内有效杀死微生物，并较好地保持食品原有的品质。UHT杀菌的理论基础涉及杀菌的理论基础涉及两个方面：两个方面：1.是微生物热致死的基本原理；是微生物热致死的基本原理；2.是如何最大限度保持食品的原有风味及品质。是如何最大限度保持食品的原有风味及品质。按照微生物的一般致死原理，当微生物在高于其耐受温度的热环境中按照微生物的一般致死原理，

9、当微生物在高于其耐受温度的热环境中时，必然受到致命的伤害，且这种伤害随着受热时间的延长而加剧，直至时，必然受到致命的伤害，且这种伤害随着受热时间的延长而加剧，直至死亡。大量实验证明，微生物的热致死率是死亡。大量实验证明，微生物的热致死率是加热温度加热温度和和受热时间受热时间的函数。的函数。本讲稿第七页，共四十八页微生物的耐热性微生物的耐热性 腐败菌是食品杀菌的对象，其耐热性与食品的杀菌条件有腐败菌是食品杀菌的对象，其耐热性与食品的杀菌条件有直接关系。影响微生物耐热性的因素有如下几个方面：直接关系。影响微生物耐热性的因素有如下几个方面：菌种和菌株；菌种和菌株；热处理前的菌龄、培育条件、贮存环境；

10、热处理前的菌龄、培育条件、贮存环境；热处理时介质和食品成分如酸度或热处理时介质和食品成分如酸度或pH；原始活菌数；原始活菌数；热处理温度和时间，作为热杀菌，这是主导的操作因素。热处理温度和时间，作为热杀菌，这是主导的操作因素。大肠杆菌大肠杆菌本讲稿第八页，共四十八页四、四、UHTUHT杀菌食品的类型及其装置和效果杀菌食品的类型及其装置和效果 1 1 微生物的加热杀菌微生物的加热杀菌 食品中微生物的热杀菌方法有干热和湿热两种不同杀菌方式。一般湿热杀食品中微生物的热杀菌方法有干热和湿热两种不同杀菌方式。一般湿热杀菌效果优于干热杀菌。菌效果优于干热杀菌。微生物在湿热下的耐热性微生物在湿热下的耐热性微

11、生物加热温度/灭菌所需的时间/min微生物加热温度/灭菌所需的时间/min肉毒杆菌孢子 A型B型100110120360364葡萄球菌6018.8肉毒杆菌孢子 E型809020405乳酸菌7130 平酸菌（孢子）11035肠炎弧菌6030枯草杆菌孢子1001201751857.58霉菌属60510沙门氏菌604.330霉菌孢子6570510大肠杆菌572030酵母细胞556523四联球菌616530酵母孢子601015本讲稿第九页，共四十八页用于微生物杀菌的不同加热方法用于微生物杀菌的不同加热方法加热方式杀菌温度对象微生物代表性食品热水、蒸汽加热100以下细菌（营养细胞），霉菌，酵母家常菜，火

12、腿，香肠干热加热100140细菌（营养细胞），霉菌，酵母鱼糕类高压釜式热杀菌100135细菌（孢子），霉菌，酵母软罐头，鱼肉香肠HTST杀菌100120细菌（孢子），霉菌，酵母果汁，牛乳UHT杀菌135150细菌（孢子），霉菌，酵母牛乳，豆奶，番茄沙司 HTST(高温短时高温短时)杀菌主要用于一般牛乳（非灭菌乳）的杀菌，相对于以前的低温杀菌杀菌主要用于一般牛乳（非灭菌乳）的杀菌，相对于以前的低温杀菌（牛乳，（牛乳，6265，30min），），HTST杀菌也可称为高温杀菌，加热温度大多在杀菌也可称为高温杀菌，加热温度大多在100120之间。在一般牛乳的杀菌和果汁的无菌灌装杀菌中多使用此之间。在一

13、般牛乳的杀菌和果汁的无菌灌装杀菌中多使用此HTST加热杀菌方法。加热杀菌方法。UHT杀菌被称为超高温杀菌，是杀菌被称为超高温杀菌，是135150数秒间的杀菌，此方法完全可数秒间的杀菌，此方法完全可以杀死牛乳、豆奶以及番茄沙司等食品中生长的微生物。以杀死牛乳、豆奶以及番茄沙司等食品中生长的微生物。本讲稿第十页，共四十八页2 2 流动性食品流动性食品UHTUHT杀菌装置和杀菌效果杀菌装置和杀菌效果 在世界各国有多种无菌包装食品上市，如常温下长期存放的灭菌乳、果汁饮料、葡萄酒、番茄沙司等。在世界各国有多种无菌包装食品上市，如常温下长期存放的灭菌乳、果汁饮料、葡萄酒、番茄沙司等。这些流动性食品在无菌包

14、装食品中占有很大比例，它们一般被分为低黏性和高黏性两类食品，在这些流动性食品在无菌包装食品中占有很大比例，它们一般被分为低黏性和高黏性两类食品，在UHTUHT杀菌中，杀菌中，二者的杀菌装置和工艺有所不同。二者的杀菌装置和工艺有所不同。世界各国使用的世界各国使用的UHTUHT杀杀菌装置菌装置加热方式装置名称制造商国家直接加热方式蒸汽喷射式UperiserVTISAro BacUHTAPV公司Alfa Laval公司Cherry Burrel公司岩井机械英国瑞典美国日本食品喷射式（浸渍式）PararistorThermo VacVac-HeaterPaasch&Sikeborg公司Brell&Ma

15、rtel公司Cremery Package公司丹麦法国美国间接加热方式板式SigmaUltramaticAhlbornUHTSteriglakCrescentUHTCherry Burrel公司APV公司Ahlborn公司Fran公司Cremery Package公司日阪制作社 岩井机械美国英国德国意大利美国日本管式SteridealCJ-Ste-Vac-HeaterCTAStor公司Chester Jensen公司Cremery Package公司荷兰美国美国刮板式ConthermThermo CylinderVotatorScraped Surface HeaterRotothermAlf

16、a Laval公司岩井机械Votator公司Fran Rica公司Tito-Manzini&Figli公司瑞典日本美国美国意大利本讲稿第十一页，共四十八页（一）低黏性食品（一）低黏性食品UHTUHT杀菌装置与杀菌效果杀菌装置与杀菌效果 在直接加热方式中，有将蒸汽直接喷入食品中的蒸汽喷入式和将食品喷入蒸在直接加热方式中，有将蒸汽直接喷入食品中的蒸汽喷入式和将食品喷入蒸汽中的喷入式两种加热食品方法。在间接加热方式中，有板式加热和管式加热以汽中的喷入式两种加热食品方法。在间接加热方式中，有板式加热和管式加热以及刮板式加热装置。板式装置是加热介质和食品通过隔板间隙时，相互进行热交及刮板式加热装置。板式

17、装置是加热介质和食品通过隔板间隙时，相互进行热交换。管式装置是罐中的蒸汽或热水对罐内盘管中流过的食品进行热交换的加热装换。管式装置是罐中的蒸汽或热水对罐内盘管中流过的食品进行热交换的加热装置。刮板式置。刮板式UHT杀菌装置一般用于高黏性食品和含有固形物的流动食品的加热杀杀菌装置一般用于高黏性食品和含有固形物的流动食品的加热杀菌。菌。以牛乳、果汁为代表。以牛乳、果汁为代表。本讲稿第十二页，共四十八页-Laval-Laval公司的公司的VTISVTIS灭菌机工程图灭菌机工程图1原料牛乳；原料牛乳；2浮球罐；浮球罐；3泵；泵；4预热器；预热器；5泵；泵；6蒸汽喷射头；蒸汽喷射头；7保温段；保温段；8

18、真空罐；真空罐；9泵；泵；10均质机；均质机；11无菌冷却器；无菌冷却器；12牛乳出口；牛乳出口；13转向阀；转向阀；14流向转换真空罐；流向转换真空罐；15泵；泵；16冷却器冷却器本讲稿第十三页，共四十八页鲜鲜奶奶UHTUHT杀杀菌菌装装置置本讲稿第十四页，共四十八页某公司的鲜奶某公司的鲜奶UHTUHT杀菌装置及操作参数杀菌装置及操作参数本讲稿第十五页，共四十八页（二）高黏性食品（二）高黏性食品UHTUHT杀菌装置与杀菌效果杀菌装置与杀菌效果 高黏性食品的高黏性食品的UHTUHT杀菌装置一杀菌装置一般采用间接加热的表面刮板式设备般采用间接加热的表面刮板式设备和直接加热的蒸汽直接喷射式杀菌和直

19、接加热的蒸汽直接喷射式杀菌设备。对于像番茄酱、牛奶沙司这设备。对于像番茄酱、牛奶沙司这类的产品，为了防止加热引起的焦类的产品，为了防止加热引起的焦糊问题，通常采用表面刮板式糊问题，通常采用表面刮板式UHTUHT杀菌装置。杀菌装置。表面刮板式热交换器的断面图表面刮板式热交换器的断面图加热介质（蒸汽，冷水）保温材料食品旋转轴 传热面 刮板刀本讲稿第十六页，共四十八页 随着高黏性食品无菌包装的发展，随着高黏性食品无菌包装的发展，世界各国更注重开发可长时间、连续世界各国更注重开发可长时间、连续杀菌的新装置。日本开发了可直接加杀菌的新装置。日本开发了可直接加热热3200Pas高黏性食品的高黏性食品的UH

20、T杀菌杀菌新装置（吴羽式新装置（吴羽式UHT装置）。该装置装置）。该装置中对高黏性食品中对高黏性食品UHT杀菌起关键作用杀菌起关键作用的部位，其蒸汽混合基本结构如图所的部位，其蒸汽混合基本结构如图所示。示。高黏性食品在流体通过部位通过时，高温高压的蒸汽从夹套部位经多孔板高黏性食品在流体通过部位通过时，高温高压的蒸汽从夹套部位经多孔板喷射进入流动的食品中，在短时间内将食品中的微生物杀死。其整个工艺过喷射进入流动的食品中，在短时间内将食品中的微生物杀死。其整个工艺过程是，在设备关键部位将蒸汽喷入高黏性食品中进行混合，使物料瞬时升到程是，在设备关键部位将蒸汽喷入高黏性食品中进行混合，使物料瞬时升到杀

21、菌温度（杀菌温度（100150），且加热均匀，然后在真空系统蒸发除去多余水分，），且加热均匀，然后在真空系统蒸发除去多余水分，再瞬时冷却至所要求的温度。该装置与以前的再瞬时冷却至所要求的温度。该装置与以前的UHT杀菌装置比，最大优点是杀菌装置比，最大优点是能应用于此前因加热焦糊、变色、风味损失而无法进行能应用于此前因加热焦糊、变色、风味损失而无法进行UHT杀菌加工的食品，杀菌加工的食品，使这类高黏性食品在不影响品质的情况下可连续进行使这类高黏性食品在不影响品质的情况下可连续进行UHT杀菌。杀菌。吴羽式UHT装置中蒸汽混合结构断面图蒸汽蒸汽高温流体高温流体 多孔板多孔板流体流体本讲稿第十七页，共

22、四十八页高黏性食品高黏性食品UHT杀菌装置（吴羽式杀菌装置（吴羽式UHT）的杀菌效果）的杀菌效果食 品 特 性杀菌条件活菌数/(个/g)食 品黏度/Pa.spH杀菌对象菌温度/时间/s杀菌前杀菌后番茄酱制品200(常温)354.0地衣芽孢杆菌1181133.07.51.31020023(常温)354.01291175.019.02.010300奶油类制品23(70)6.07.0嗜热脂肪芽孢杆菌1501391315.96.16.13.5104006.0103佐料汁类制品0.40.5(常温)4.55.0芽孢杆菌孢子1491301203.53.53.54.0102002干酪类制品0.20.3(80)

23、生孢梭菌1501401303.53.53.56.0105000汤料类制品0.40.5(10)5.05.9芽孢杆菌孢子1421321223.53.53.56.010500110-2本讲稿第十八页，共四十八页4.3 4.3 欧姆加热法超高温杀菌欧姆加热法超高温杀菌 欧姆杀菌是一种新型杀菌的欧姆杀菌是一种新型杀菌的加热方法加热方法，它借通入电流使食品，它借通入电流使食品内部产生热量达到杀菌的目的。对于颗粒物料，很好地克服瞬间加内部产生热量达到杀菌的目的。对于颗粒物料，很好地克服瞬间加热不均、加热较慢的缺点。目前，英国热不均、加热较慢的缺点。目前，英国APV BakerAPV Baker公司已制造出工

24、业公司已制造出工业化规模的欧姆加热设备，可使高温瞬时技术推广应用于含颗粒（粒化规模的欧姆加热设备，可使高温瞬时技术推广应用于含颗粒（粒径高达径高达25mm25mm）食品的加工。自）食品的加工。自19911991年以来，在英国、日本、法国和年以来，在英国、日本、法国和美国已将该技术及设备应用于低酸或高酸性食品的加工。美国已将该技术及设备应用于低酸或高酸性食品的加工。本讲稿第十九页，共四十八页一、欧姆加热的原理一、欧姆加热的原理 欧姆加热效果和微波加热有相欧姆加热效果和微波加热有相似之处，其电能转变成热能遍及整似之处，其电能转变成热能遍及整个被加热物体，当电流流过导电物个被加热物体，当电流流过导电

25、物质时产生的热效应。某种食品能否质时产生的热效应。某种食品能否适用欧姆加热，主要决定于该食品适用欧姆加热，主要决定于该食品的导电性。的导电性。欧姆加热处理器（静态结构）原理图本讲稿第二十页，共四十八页二、连续作业的欧姆加热装置及结构二、连续作业的欧姆加热装置及结构仪表控制板电 源产品出口欧姆加热器机械操作仪表化泵泵控制电力输出控制电力总电源一条生产线的欧姆加热器和电源配置 它由三个基本组件构它由三个基本组件构成，即加热器、电源装置成，即加热器、电源装置和标准仪表板。加热器最和标准仪表板。加热器最简单的结构有简单的结构有3 3个电极罩和个电极罩和两根串联连接的加热管。两根串联连接的加热管。在加热

26、条件范围更广时，在加热条件范围更广时，需要更大的电源装置，因需要更大的电源装置，因此有必要增加更多的加热此有必要增加更多的加热区段。区段。两组加热段串联的单根欧姆加热器本讲稿第二十一页，共四十八页欧姆加热杀菌工业设备欧姆加热杀菌工业设备本讲稿第二十二页，共四十八页4.4 4.4 超高压杀菌技术超高压杀菌技术 食品的超高压（食品的超高压（食品的超高压（食品的超高压（UHPUHP，又称高静压，又称高静压，又称高静压，又称高静压/HHP/HHP）杀菌技术是指将密封于弹）杀菌技术是指将密封于弹）杀菌技术是指将密封于弹）杀菌技术是指将密封于弹性容器内的食品置于水或其他液体作为传压介质的压力系统中，经性容

27、器内的食品置于水或其他液体作为传压介质的压力系统中，经性容器内的食品置于水或其他液体作为传压介质的压力系统中，经性容器内的食品置于水或其他液体作为传压介质的压力系统中，经100MPa100MPa以上的压力处理，以达到杀菌、灭酶和改善食品的功能特性等以上的压力处理，以达到杀菌、灭酶和改善食品的功能特性等以上的压力处理，以达到杀菌、灭酶和改善食品的功能特性等以上的压力处理，以达到杀菌、灭酶和改善食品的功能特性等作用。作用。作用。作用。一、定一、定 义义 超高压处理通常在室温或较低的温度下进行，在一定高压下食品蛋白质超高压处理通常在室温或较低的温度下进行，在一定高压下食品蛋白质变性、淀粉糊化、酶失活

28、、生命停止活动，细菌等微生物被杀死。而在变性、淀粉糊化、酶失活、生命停止活动，细菌等微生物被杀死。而在 超高超高压作用下，蛋白质等生物高分子物质及色素、维生素、香气成分等低分子化压作用下，蛋白质等生物高分子物质及色素、维生素、香气成分等低分子化合物的共价键却不发生变化，从而使超高压处理过的食品仍然保持其原有的合物的共价键却不发生变化，从而使超高压处理过的食品仍然保持其原有的营养价值、色泽和天然风味。营养价值、色泽和天然风味。本讲稿第二十三页，共四十八页与传统的热处理相比，超高压处理具有无可比拟的优点：与传统的热处理相比，超高压处理具有无可比拟的优点：首先首先，它能在常温或较低温度下达到杀菌、灭

29、酶的作用，与传统的热处理相比，它能在常温或较低温度下达到杀菌、灭酶的作用，与传统的热处理相比，减少了由于高热处理引起的食品营养成分和色、香、味的损失或劣化；减少了由于高热处理引起的食品营养成分和色、香、味的损失或劣化；其次其次，由于传压速度快、均匀、不存在压力梯度，超高压处理不受食品的大，由于传压速度快、均匀、不存在压力梯度，超高压处理不受食品的大小和形状的影响，使得超高压处理过程较为简单；小和形状的影响，使得超高压处理过程较为简单；此外此外，这一技术耗能也较少，处理过程中只需在升压阶段以液压式高压泵加压，这一技术耗能也较少，处理过程中只需在升压阶段以液压式高压泵加压，而恒压和降压阶段则不需要

30、输入。而恒压和降压阶段则不需要输入。从国内外的现状和趋势看，有关超高压处理技术的研究和应用集中在从国内外的现状和趋势看，有关超高压处理技术的研究和应用集中在两方面：两方面：（一）以达到食品保藏为目的，研究超高压的杀菌、灭酶作用。（一）以达到食品保藏为目的，研究超高压的杀菌、灭酶作用。（二）以修饰、改变食品有关特性为宗旨，研究超高压对食品理化性质的影响。（二）以修饰、改变食品有关特性为宗旨，研究超高压对食品理化性质的影响。二、超高压杀菌的优点二、超高压杀菌的优点本讲稿第二十四页，共四十八页1 1 高压对微生物的影响高压对微生物的影响 三、超高压杀菌的原理三、超高压杀菌的原理超高压作用下，微生物形

31、态的变化；超高压作用下，微生物形态的变化；超高压作用下，微生物形态的变化；超高压作用下，微生物形态的变化；超高压对微生物新陈代谢的影响；超高压对微生物新陈代谢的影响；超高压对微生物新陈代谢的影响；超高压对微生物新陈代谢的影响；复变高压的作用。复变高压的作用。复变高压的作用。复变高压的作用。细菌、酵母、霉菌、病毒的高压杀菌处理细菌、酵母、霉菌、病毒的高压杀菌处理 序号微生物种类处理压力/105Pa处理时间/min处理温度/处理效果1234567891011121314Eschericia coliStreplococcus sp.Barillus anthracisBacteriaS.senft

32、enbergSaccharomyces cerevisiaeS.bayanusAapergillus awamoriRhodilorula glulinisHansenula anomalaYeastLactobacillus brevisBacillus megateriumB.polymyza290019359706800340027204000300040002500250040004000300010101010126030401010103510102525252525252025 2025 2025室温室温室温室温25256060大部分杀死灭菌杀死大部分杀死灭菌大部分杀死灭菌灭菌灭

33、菌灭菌灭菌杀死灭菌灭菌本讲稿第二十五页，共四十八页加压时间加压时间加压温度加压温度 温度越高杀菌效果越好。温度越高杀菌效果越好。物料的化学组成物料的化学组成 一般来说，盐或蛋白质的浓度越高，营养成分越丰富，细菌对高压的一般来说，盐或蛋白质的浓度越高，营养成分越丰富，细菌对高压的耐性越大耐性越大。2.2.环境因素对高压杀菌的影响环境因素对高压杀菌的影响 四、瞬变高压与中温协同杀菌技术四、瞬变高压与中温协同杀菌技术 常压液态物料经高压泵连续增压，再由调压器迅速卸压，并控制其最高工作常压液态物料经高压泵连续增压，再由调压器迅速卸压，并控制其最高工作压力。压力。采用瞬变高压结合中温的处理方式，可以有效

34、杀灭液体食品中的微生物。并采用瞬变高压结合中温的处理方式，可以有效杀灭液体食品中的微生物。并且借助于高压泵形成的连续高压射流，使得高压杀菌过程得以连续运行，将为高且借助于高压泵形成的连续高压射流，使得高压杀菌过程得以连续运行，将为高压加工技术的实际应用创造极为有利的条件。压加工技术的实际应用创造极为有利的条件。本讲稿第二十六页，共四十八页4.5 4.5 脉冲强光杀菌技术脉冲强光杀菌技术 脉冲强光杀菌技术是近年来才开发的新型冷杀菌技术，是用连脉冲强光杀菌技术是近年来才开发的新型冷杀菌技术，是用连脉冲强光杀菌技术是近年来才开发的新型冷杀菌技术，是用连脉冲强光杀菌技术是近年来才开发的新型冷杀菌技术，

35、是用连续的宽带光谱续的宽带光谱续的宽带光谱续的宽带光谱短而强短而强短而强短而强的脉冲，抑制食品和包装材料表面、透明饮料、固体表的脉冲，抑制食品和包装材料表面、透明饮料、固体表的脉冲，抑制食品和包装材料表面、透明饮料、固体表的脉冲，抑制食品和包装材料表面、透明饮料、固体表面和气体中的微生物。面和气体中的微生物。面和气体中的微生物。面和气体中的微生物。这种技术采用强烈白光闪照的方法进行灭菌，它主要由一个动力单元和一这种技术采用强烈白光闪照的方法进行灭菌，它主要由一个动力单元和一这种技术采用强烈白光闪照的方法进行灭菌，它主要由一个动力单元和一这种技术采用强烈白光闪照的方法进行灭菌，它主要由一个动力单

36、元和一个惰性气体灯单元组成。动力单元是用来提供高电压高电流脉冲的部件，为惰个惰性气体灯单元组成。动力单元是用来提供高电压高电流脉冲的部件，为惰个惰性气体灯单元组成。动力单元是用来提供高电压高电流脉冲的部件，为惰个惰性气体灯单元组成。动力单元是用来提供高电压高电流脉冲的部件，为惰性气体灯提供所需的能量；惰性气体灯能发出波长由紫外线区域至近红外线区性气体灯提供所需的能量；惰性气体灯能发出波长由紫外线区域至近红外线区性气体灯提供所需的能量；惰性气体灯能发出波长由紫外线区域至近红外线区性气体灯提供所需的能量；惰性气体灯能发出波长由紫外线区域至近红外线区域的光线，其光谱与到达地球的太阳光谱相近，但域的光

37、线，其光谱与到达地球的太阳光谱相近，但域的光线，其光谱与到达地球的太阳光谱相近，但域的光线，其光谱与到达地球的太阳光谱相近，但强度却比太阳光强数千强度却比太阳光强数千强度却比太阳光强数千强度却比太阳光强数千倍至数万倍倍至数万倍倍至数万倍倍至数万倍。同时因脉冲光的波长较长，不会发生小分子电离，其灭菌效果。同时因脉冲光的波长较长，不会发生小分子电离，其灭菌效果。同时因脉冲光的波长较长，不会发生小分子电离，其灭菌效果。同时因脉冲光的波长较长，不会发生小分子电离，其灭菌效果明显比非脉冲或连续波长的传统明显比非脉冲或连续波长的传统明显比非脉冲或连续波长的传统明显比非脉冲或连续波长的传统UVUV照射好。照

38、射好。照射好。照射好。本讲稿第二十七页，共四十八页脉冲强光杀菌装置原理图脉冲强光杀菌装置原理图惰惰性性气气体体灯灯调压充电调压充电MCU显示器显示器键键 盘盘 高压脉冲高压脉冲工作参数工作参数测定测定 本技术主要应用于包装材料和加工设备的表面、食品加工和医疗设备的表面杀菌，本技术主要应用于包装材料和加工设备的表面、食品加工和医疗设备的表面杀菌，可以减少或取消化学消毒剂或防腐剂的应用。可以减少或取消化学消毒剂或防腐剂的应用。制造化妆品的配料和成品；制造化妆品的配料和成品；要求要求高度清洁的设备、产品、装置和区域；高度清洁的设备、产品、装置和区域；使用前的医疗和齿科设备；使用前的医疗和齿科设备；食

39、品加工设食品加工设备，以减少交叉污染的程度和可能性；备，以减少交叉污染的程度和可能性；处理或半处理的污水，以减少微生物载荷；处理或半处理的污水，以减少微生物载荷；空气等。空气等。（自学）（自学）（自学）（自学）本讲稿第二十八页，共四十八页 声波是机械振荡能量的一种传播形式。振动频率在声波是机械振荡能量的一种传播形式。振动频率在1.6101.6104 4 10109 9HzHz的声波称为超声波。它是人耳听不到的一种声波。的声波称为超声波。它是人耳听不到的一种声波。声波可在气体、液体和固体中传播。声波及其所带的能量的传递声波可在气体、液体和固体中传播。声波及其所带的能量的传递是基于介质粒子相对于平

40、衡位置的来回振动。是基于介质粒子相对于平衡位置的来回振动。必须指出的是：声波传播时，介质粒子并未向外传播，而只是相必须指出的是：声波传播时，介质粒子并未向外传播，而只是相对于它的平衡位置作振动，向外传播的只是对于它的平衡位置作振动，向外传播的只是运动形式和能量。运动形式和能量。一、超声波及其特性一、超声波及其特性 4.64.6超声波杀菌技术超声波杀菌技术 本讲稿第二十九页，共四十八页超声波特点：超声波特点：超声波能够传递很强的能量；（与声压成正比）超声波能够传递很强的能量；（与声压成正比）超声波通过不同介质时会在界面上发生波速突变产生波的反射和超声波通过不同介质时会在界面上发生波速突变产生波的

41、反射和折射现象。折射现象。当声波在弹性介质中传播遇上障碍时，将发生散射和绕射，在当声波在弹性介质中传播遇上障碍时，将发生散射和绕射，在 一般情况下声散射现象将微不足道。一般情况下声散射现象将微不足道。超声振动在介质中传播时，它的强度会随传播距离的增加而衰减。原因：波超声振动在介质中传播时，它的强度会随传播距离的增加而衰减。原因：波的反射、折射、绕射和散射以及质点上下运动摩擦生热。的反射、折射、绕射和散射以及质点上下运动摩擦生热。发生波的叠加作用，产生干涉现象，造成某些质点的振动加强，某些质点的发生波的叠加作用，产生干涉现象，造成某些质点的振动加强，某些质点的振动减弱。振动减弱。本讲稿第三十页，

42、共四十八页 超声波在固体、液体和气体中传播时，会引起一系列效应，利用这些超声波在固体、液体和气体中传播时，会引起一系列效应，利用这些效应可以影响、改变以至破坏物质的状态、性质及组织结构。尤其超声对效应可以影响、改变以至破坏物质的状态、性质及组织结构。尤其超声对生物的作用，在声强低的情况下，效应是可逆的，而声强超过一定阈值时生物的作用，在声强低的情况下，效应是可逆的，而声强超过一定阈值时则会产生不可逆效应。掌握这些效应的规律，控制它们的进行，可以达到则会产生不可逆效应。掌握这些效应的规律，控制它们的进行，可以达到某种预期的工艺目的，例如检测与控制，材料的加工，加速（催化）化学某种预期的工艺目的，

43、例如检测与控制，材料的加工，加速（催化）化学反应，改变生物特性、诱变与灭菌，治疗疾病等。反应，改变生物特性、诱变与灭菌，治疗疾病等。二、超声波与物质的相互作用二、超声波与物质的相互作用1.1.热效应；热效应；2.2.机械（力学）效应；机械（力学）效应；3.3.空化效应；空化效应；4.4.化学效应。化学效应。5.5.弥散效应、声流效应、毛细效应等。弥散效应、声流效应、毛细效应等。本讲稿第三十一页，共四十八页三、超声波杀菌效果三、超声波杀菌效果 超声杀菌的机理是基于前述的超声生物、物理和化超声杀菌的机理是基于前述的超声生物、物理和化超声杀菌的机理是基于前述的超声生物、物理和化超声杀菌的机理是基于前

44、述的超声生物、物理和化学效应。研究发现在含有空气或其他气体的液体中，在学效应。研究发现在含有空气或其他气体的液体中，在学效应。研究发现在含有空气或其他气体的液体中，在学效应。研究发现在含有空气或其他气体的液体中，在超声辐照下，主要由于空化的强烈机械作用能有效地破超声辐照下，主要由于空化的强烈机械作用能有效地破超声辐照下，主要由于空化的强烈机械作用能有效地破超声辐照下，主要由于空化的强烈机械作用能有效地破坏和杀死某些微生物病菌。坏和杀死某些微生物病菌。坏和杀死某些微生物病菌。坏和杀死某些微生物病菌。在超声波作用各种细菌时发现，在细菌死亡的同时，发生在超声波作用各种细菌时发现，在细菌死亡的同时，发

45、生在超声波作用各种细菌时发现，在细菌死亡的同时，发生在超声波作用各种细菌时发现，在细菌死亡的同时，发生了细菌的自溶，即形态结构也受到破坏，以致作用后不仅培养了细菌的自溶，即形态结构也受到破坏，以致作用后不仅培养了细菌的自溶，即形态结构也受到破坏，以致作用后不仅培养了细菌的自溶，即形态结构也受到破坏，以致作用后不仅培养物中的菌落数目减小，而且在形态上保留原状的细菌也减少。物中的菌落数目减小，而且在形态上保留原状的细菌也减少。物中的菌落数目减小，而且在形态上保留原状的细菌也减少。物中的菌落数目减小，而且在形态上保留原状的细菌也减少。微生物悬浮液的浑浊程度也减小，透明度提高，这是由于单个微生物悬浮液

46、的浑浊程度也减小，透明度提高，这是由于单个微生物悬浮液的浑浊程度也减小，透明度提高，这是由于单个微生物悬浮液的浑浊程度也减小，透明度提高，这是由于单个细胞组成胶体的分散程度的减小和细胞的溶解所致。细胞组成胶体的分散程度的减小和细胞的溶解所致。细胞组成胶体的分散程度的减小和细胞的溶解所致。细胞组成胶体的分散程度的减小和细胞的溶解所致。本讲稿第三十二页，共四十八页超声波酱油灭菌比较表超声波酱油灭菌比较表项目方法抽样方式与检测结果采样时段/min累计灭菌时间/min取样数量/mL菌落总数/(个/mL)微生物死亡率/%盛样器无菌水取样001.03超声波灭菌111.04.710430.9341.01.4

47、10479.4591.01.110483.810191.00.910486.6巴氏灭菌（72）551.00.510492.6未处理酱油（对照）001.06.81040本讲稿第三十三页，共四十八页各种超声波杀菌器各种超声波杀菌器 利用超声的灭菌原理，可用于食具的消毒灭菌及护士的洗手消毒等。利用超声的灭菌原理，可用于食具的消毒灭菌及护士的洗手消毒等。利用超声的灭菌原理，可用于食具的消毒灭菌及护士的洗手消毒等。利用超声的灭菌原理，可用于食具的消毒灭菌及护士的洗手消毒等。日本生产的超声食具清洗机及护士洗手消毒器是实例，它们采用超声餐日本生产的超声食具清洗机及护士洗手消毒器是实例，它们采用超声餐日本生产

48、的超声食具清洗机及护士洗手消毒器是实例，它们采用超声餐日本生产的超声食具清洗机及护士洗手消毒器是实例，它们采用超声餐具清洗机，以清除和杀灭餐具中的细菌及大肠杆菌菌落。具清洗机，以清除和杀灭餐具中的细菌及大肠杆菌菌落。具清洗机，以清除和杀灭餐具中的细菌及大肠杆菌菌落。具清洗机，以清除和杀灭餐具中的细菌及大肠杆菌菌落。护士洗手用的超声消毒器，频率为护士洗手用的超声消毒器，频率为护士洗手用的超声消毒器，频率为护士洗手用的超声消毒器，频率为28kHz28kHz，洗手用声强为，洗手用声强为，洗手用声强为，洗手用声强为0.75W/cm0.75W/cm2 2，器械消毒用的声强为，器械消毒用的声强为，器械消毒

49、用的声强为，器械消毒用的声强为0.1 W/cm20.1 W/cm2。本讲稿第三十四页，共四十八页（一）声强的影响（一）声强的影响 为了在液体介质中产生空化效应（这是杀菌的动力），声强的必要条件是大于具体为了在液体介质中产生空化效应（这是杀菌的动力），声强的必要条件是大于具体情况下的空化阈值。研究表明，杀菌所用声强最低也要大于情况下的空化阈值。研究表明，杀菌所用声强最低也要大于1 W/cm2。声强增大，声空。声强增大，声空化效应增强，杀菌效果增强，但也使声散射衰减增大；同时，声强增大所引起的非线性化效应增强，杀菌效果增强，但也使声散射衰减增大；同时，声强增大所引起的非线性附加声衰减亦随之增大，因

50、而为取得同样杀菌效果所付出的功率消耗增加。当声强超过附加声衰减亦随之增大，因而为取得同样杀菌效果所付出的功率消耗增加。当声强超过某一定界限时，空化泡在声波的膨胀相内可能增长过大，以至它在声波的压缩相内来不某一定界限时，空化泡在声波的膨胀相内可能增长过大，以至它在声波的压缩相内来不及发生崩溃，使空化效应反而减弱，杀菌效果会下降。可见，为获得满意的超声杀菌效及发生崩溃，使空化效应反而减弱，杀菌效果会下降。可见，为获得满意的超声杀菌效果，没有必要无限制的追求提高声强，一般情况杀菌声强宜于取在果，没有必要无限制的追求提高声强，一般情况杀菌声强宜于取在16W/cm2的范围内。的范围内。（二）频率的影响（