脉冲电场杀菌-食品加工与贮藏.ppt

脉冲电场杀菌,姓名：刘 琰 学号：120111222,脉冲电场灭菌原理,第一种：利用振荡电路的原理, 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。 第二种：利用特定的高频高压变压器来得到持续的高压脉冲电场。因为变压时高频使变压器内部的电磁场的能量难以转化, 高压又使磁芯发生涡流。 用这种原理制作大型设备将会有很多困难。,脉冲电场灭菌的特点,电场强度：15100kV/cm 脉冲频率：1100kH 放电频率：120Hz 杀菌时间短，能耗远小于热处理 在常温常压下，可以保持理化性质营养成分的，最小化的改变 温度不超过5，穿透力强，灭菌无死角 易于控制,脉冲电场灭菌的机理,细胞膜穿孔效应 电磁机制模型 粘弹极性形成模型 电解产物效应 臭氧效应,细胞膜穿孔效应假说 细胞膜由镶嵌蛋白质的磷脂双分子层构成，它带有一定的电荷，具有一定的通透性，也具有一定的强度。膜外与膜内具有一定的电势差。当施加电场后，使得电势差的增大。此时，细胞膜的通透性增大，膜上出现许多小孔，使膜的强度降低。极短时间内的电压剧烈波动，在膜上产生了振荡效应。孔的加大和振荡效应的共同作用使细胞发生崩溃。,电磁机制模型 建立在电极释放的电磁场的能量互相转化的基础上。电磁机理认为电场能量与磁场能量是相互转换的，在两个电极的反复充电和放电的过程中，磁场起了主要的杀菌作用，而电场向磁场的转化保证了持续不断的磁场作用。这样的放电装置在放电端使用电容器与电感线圈直接相连，细菌放置在电感线圈内部，受到强磁场的作用。,粘弹极性形成模型 一种是细菌的细胞膜在杀菌时受到强烈的电场作用而产生剧烈振荡。另一种是杀菌是由于强烈电场作用，介质中产生等离子体，并且等离子体发生剧烈膨胀，产生强烈的冲击波，超出细菌细胞的可塑性范围而击碎细菌。,电解产物理论 在电极上施加电场时，电极附近介质中的电解质电离产生阴、阳离子，这些阴阳离子在强电场作用下极为活跃，穿过本来就已经提高通透性的细胞膜，与细胞内生命物质如蛋白质、核糖核酸结合而使之变性。 但是难以解释pH值变化剧烈的条件下杀菌效果没有什么变化的情况。,臭氧效应 在电场作用下液体介质点解产生臭氧，在低浓度下，臭氧已能有效地杀菌。,影响脉冲电场灭菌的因素,对象菌的种类 菌的数量 电场强度 处理时间 处理温度 介质电导率 脉冲频率 介质的pH值,对象菌的种类 菌种对电场的承受能力有很大的不同。无芽孢菌较有芽孢的菌体更易杀灭；格兰氏阴性菌较阳性菌更易杀灭。常见的菌体中，相同条件下用电场灭菌，存活率由高到低位：霉菌、乳酸菌、大肠杆菌、酵母菌。同时，对象菌所处的生长周期也对杀菌效果有一定的影响效果，对数期的菌体比稳定期的对电场更敏感。,菌的数量 对菌数高的样品与菌数低的样品加以同样的强度、同样的时间的脉冲，菌数高的菌数下降的对数值比菌数低的要多很多。 电场强度 电场强度在各因素中对杀菌效果最明显，增加电场强度、对象菌存活率明显下降。电场强度从5kV变为25kV，杀菌对数曲线斜率增加一倍。,处理时间 杀菌时间是各次放电释放的脉冲时间的总和。随着杀菌时间的延长，对象菌存活率开始急速下降，然后平缓，逐渐变平，最后增加杀菌时间亦无多大作用。 处理温度 随着温度的升高（2460），杀菌效果有所提高，其提高的程度一般在10倍以内。,介质的电导率 由于介质的导电率提高，脉冲频率上升，因而脉冲的宽度下降。这样，电容放电时，脉冲数目不变，即杀菌的总时间下降，从而杀菌的效果相应的下降。介质的电导率影响放电时的脉冲强度和脉冲次数。 脉冲频率 提高脉冲频率，杀菌效果上升。因为频率提高后，对应于每一次电容器放电来说，具有更多的放电数目，因而指数衰减曲线的下降得到减缓。保证了长时间的杀菌时间。,介质的pH值 在正常的pH值范围内，对象菌存活率没有明显变化。可以认为，pH于脉冲电场杀菌没有明显的增效作用。,脉冲电场杀菌的缺陷,脉冲电场杀菌的应用在实验室水平上已经取得了可喜成果。但是由于处理系统电路设计的复杂性