食品高压脉冲电场杀菌技术

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1、食品高压脉冲电场杀菌技术Non-thermalsterilizationtechnologyhighvoltagepulsedelectricfields（HVPEF）anditsapplicationsinfoodindustry何进武黄惠华HEJin-wuHUANGHui-hua(华南理工大学轻工与食品学院，广东广州510640)（CollegeofLightIndustryandFoodSciences,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou，Guangdong510640,China）摘要：介绍了高压脉冲电场杀菌的原理、

2、设备装置、影响因素和杀菌效果。该技术离大规模商业化还有一定距离，需要科技工作者进一步研究。关键词：高压脉冲电场；杀菌；影响因素；应用；效果Abstract:Ittakesshorttime,needslessenergyandcankeepthefoodnutritionandflavoratthemostextent.Themechanisms,equipment,influencingfactorsandapplicationsofHVPEFinfoodindustryarereviewedinthispaper.Keywords:HVPEF；Sterilization

3、；Influencingfactors；Application；Effect非热杀菌是一种当代崭新的食品加工技术，其杀菌条件易于控制，外界环境影响较小。由于杀菌过程中食品的温度并不升高或升高很低，既有利于保持食品功能成分的生理活性，又有利于保持色、香、味及营养成分。在众多非热杀菌技术中，高压脉冲电场杀菌以其良好的应用特性而被国内外学者广泛研究，成为当前最有前途实现工业化应用的杀菌方法之一。高压脉冲电场食品杀菌技术是一种非热杀菌技术。和传统的食品热杀菌技术相比,它具有杀菌时间短、能耗低、能有效保存食品营养成分和天然色、香、味的特征等特点[1～5],是当前食品非热杀菌技术研究的

4、热点。————————————作者简介：何进武(1983-),男，华南理工大学轻工与食品学院在读研究生。E-mail：hejinwu2005@163.com收稿日期：2007-02-111１高压脉冲电场杀菌机理应用高压脉冲电场使液体介质中的微生物失活已有广泛研究。经过近40年的探讨，主要形成了几种代表性的观点：(1)跨电膜理论Hamilton和Sale[6]认为当一个外部电场加到细胞两端时，就会产生跨膜电位。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，可由式（1）得出：U(t)=1.5rE（1）式中：U──沿电场方向的跨膜电位，ｔ；r——细胞半径，μｍ；E—

5、—电场强度，kV/mm，当跨膜电位达到1V时，细胞膜便失去功能。(2)介电破坏理论根据该理论，Zimmermann[7,8]认为可将细胞膜视为电容，在高压电脉冲作用下，膜两侧电位差进一步变大，由于电荷相反，它们相互吸引形成挤压力，当跨膜电位达到1V，挤压力大于膜的恢复力时，膜就会破裂。(3)电穿孔理论Tsong从液态镶嵌模型出发认为，高压电脉冲会改变脂肪的分子结构和增大部分蛋白质通道的开度，使细胞膜失去半渗透性质，细胞膨胀而死[3,9,10]。(4)空穴理论液体食品流经高压脉冲电场，当主间隙放电时，产生强大的脉冲电流，它将使液体气化成温度高达数万度以上的等离子体，形成高压通

6、路。或多或少产生的一些气体，形成极薄“气套”包围着火化，压力由薄薄的气套传递给液体，产生高速绝热膨胀而形成强大的超声液压冲击波。放电终了瞬间，气套处形成空穴，由于压力突然减少，液体又以超声速回填空穴，形成第二个超声回填空穴冲击波。正是由于这种高压脉冲能量直接转换成的冲压式机械能，引起液体食品中微生物细胞内部的强烈振动和细胞膜破裂等现象，从而产生杀菌效应[11]。归纳起来，这些机理认为电场对微生物的作用主要表现在场的作用和电离作用2个方面，通过以上2种作用共同进行杀死菌体。对于高压脉冲电场杀死菌体的作用，国内外许多学者还提出多种其它的机制模型：如电磁机制模型、类脂物阻塞模型等

7、，2但是这些机制需要进一步通过试验得到验证[12]。2杀菌装置高压脉冲电场杀菌装置的基本结构见图1[13]，它主要由脉冲发生器、处理室和高压脉冲电场杀菌装置控制系统组成。图1高压脉冲电场食品杀菌装置液体食品通过变量泵调节流量进入处理室，处理室里装有电极，电极间加上高压，将产生强电场，利用这个强电场对流经处理室的液体食品进行杀菌。2.1高压脉冲发生器高压脉冲发生器是高压脉冲电场杀菌装置的，核心部分。高压脉冲发生器用来产生l0kV以上的脉冲，该高压脉冲被加到处理室电极的两极板上，在处理室内产生l0kV/cm以上的强电场