食品高新技术6-第六讲-电脉冲和磁脉冲杀菌技术.ppt

食品高新技术6_第六讲_电脉冲和磁脉冲杀菌技术;自Hofmann发现脉冲磁场杀菌不存在脉冲电场杀菌存在的缺陷,除保持一般非加热杀菌的特点外,其突出的优点表现为:

1、杀菌物料的温度一般不超过5℃;

2、距离线圈2m左右处,磁场强度则衰减为相当于地磁强度,因此无漏磁问题,安全性好;

3、与连续波和恒定磁场相比,脉冲磁场杀菌设备具有功率消耗低、杀菌时间短、对微生物杀灭力强、效率高等特点;

4、磁场的产生和中止易于控制;

5、穿透力强,能深入食品内部,并可通过物料流动,强化料液的搅拌传质效果,致使灭菌无死角,杀菌彻底。

;;电脉冲与磁脉冲杀菌技术优越性;1、高压脉冲电场杀菌机理

对于高压脉冲电场杀菌机理有多种假说：如跨膜电位理论、介电破坏理论、03效应、电磁机制模型、粘弹极性形成模型、电解产物效应等，总结起来，就是下面两类：

（1）场的作用

（2）电离作用

;脉冲电场产生磁场，这种脉冲电场和脉冲磁场交替作用，使细胞膜透性增加，振荡加剧，膜强度减弱，因而膜被破坏，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。

跨膜电位理论

该理论认为,当一个外部电场加到细胞两端时,就会产生跨膜电位(TMP)，跨膜电位达到1V时,细胞膜便会失去其功能。对半径r处于均匀场强E中的球形来说,其沿电场方向的跨膜电位,可由下列公式得出:

U=1.5rE

式中:U表示沿电场方向的跨膜电位,r表示细胞半径,E代表电场强度。

;介电破坏理论。

该理论将细胞膜视为电容,在高压脉冲电场作用下,膜两侧电位差增大,由于电荷电性相反,它们相互吸引形成挤压力,当TMP达到1V,挤压力大于膜的恢复力,膜就会破裂而失活。;（2）电离作用;2、脉冲磁场杀菌机理;因此,就磁场对细胞产生的感应电流效应而言,恒强磁场不及旋转磁场,旋转磁场不及脉冲磁场,这就是为何脉冲磁场只要很短的时间和较小的场强,就会产生显著的杀菌效果。

;磁场的洛仑兹力效应;磁场的振荡效应;磁场的电离效应;三、高压脉冲电场杀菌流程及装置结构;（二）高压脉冲电场杀菌装置结构;高压直流电源;高压脉冲波形;指数???电容充放电法;矩形电容充放电法;国内外高压脉冲发生器研发概况;国内，大连理工大学、浙江大学、南昌大学等也在对高压脉冲发生器的设计进行了大量的研究，并且也取得了实质性的进展。;2、高压电场杀菌处理室;静态杀菌处理室;该处理室的电极是采用经过抛光处理的不绣钢片，聚砜树脂用来作为绝缘材料，有效的电极面积为27cm2，两电极之间的距离可选在0.51～0.95cm，此处理室的电场强度最高能达到70kV/cm。;动态杀菌处理室;为了保证一个理想的流速，PEF需要连续工作。所以：

1、处理室内的能量是一个需要重点考虑的对象

2、当PEF连续工作时，电极温度就会升高，所以这时就需要一个冷却系统。;四、影响高压脉冲电场灭菌效果的因素;;处理食品的预热温度

增加初始温度能够很大程度上提高灭菌效果。Amiali等研究发现,通过将食品预处理温度(由20℃提高到40℃)可使大肠杆菌E.coli的灭菌效果提高2个数量级。

这可能是由2方面的原因造成的:

首先温度升高时可提高被处理样品的电导率,从而在脉冲电场的作用下更容易产生电势差;

另外,增加初始温度还能导致热效应,产生额外的热灭菌效果。;食品的pH值

必威体育精装版研究表明,一般在酸性条件下(pH=4),革兰氏阴性菌对脉冲电场敏感;而在中性条件下（pH=7),革兰氏阳性菌对高压脉冲电场比较敏感。这可能是改变pH值可使部分细菌偏离其最佳生长区,在采用脉冲电场杀菌时,当微生物的细胞膜穿孔形成后,细胞周围的介质渗入细胞,使其体内酸碱平衡受到破坏,从而能促使其失活,较明显地提高杀菌效果。;其他因素

包括处理室的形状,电解质的电导率,脂类的比例,有没有加入抑制微生物生长的试剂,微生物的数量。但具体影响的机理还有待于进一步研究。;磁脉冲数对大肠杆菌杀菌效果;磁脉冲强度对大肠杆菌杀菌效果;脉冲数对金黄色葡萄球菌杀灭效果;脉冲强度对金黄色葡萄球菌杀灭效果;近年来,国内外的一些大学和研究机构对脉冲电磁场杀菌进行了大量研究,应用领域主要集中在液态食品杀菌、钝化酶活力、提高果汁出汁率等方面。;Simpson等用高压脉冲电场对还原苹果汁进行处理,电场强度为50kV/cm,脉冲数μ为10,脉宽为2s,处理温度为45℃,产品货架期为28d,处理前