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食品无菌包装中常见的灭菌技术

紫外线灭菌是一种使用简便的灭菌方法，且无药剂残留，效率高，速度快，并可被不同的表面反射，穿透力弱，对液体料的灭菌效果较理想。使用时，可使液体料，如饮料、牛奶等以薄层状通过紫外线照射区即可灭菌。紫外线灭菌可应用于食品表面、食品包装材料、食品加工车间环境、设备、器具、工作台的灭菌处理。但紫外线必须照射到才能灭菌，照射不到则不能灭菌。且紫外线进行直线传播，其强度与距离平方成比例地减弱，灭菌效果与照射强度、时间、距离和空气温度有关，因此需要根据紫外线灯管的功率确定照射距离和时间。此外，紫外线灭菌还与材料表面状态有关，对于表面光滑无灰尘的包装材料，采用紫外线可杀灭表面上的细菌；对于压凸的铝箔表面，灭菌时间比光滑表面长三倍；对不规则形状的包装容器表面，则灭菌塑胶件照射时间要比平面长五倍。同时，采用紫外线灭菌时还需考虑材料的特性，特别是复合材料的内层，如PVC、PVDC、LDPE 等材料受紫外线照射后会使其热封强度降低约50%。如果紫外线与空气加热、双氧水和乙醇等灭菌方法结合使用，可大大增强其灭菌能力。

磁力灭菌技术

磁力灭菌是把需要消毒灭菌的食品放置于磁场中，在设定的磁场强度作用下，从而使得食品达到常温下灭菌。由于这种灭菌方式不需加热，具有广谱灭菌作用，经此处理后的食品，其风味和品质不受影响。这种灭菌方法主要适用于各种饮料，流质食品、调味品及其它各种包装的固体食品。

高压机械轴封电场脉冲灭菌技术

高压电场脉冲灭菌是将食品置于两个电极间产生的瞬间高压电场中，由于高压电脉冲(HEEP)能破坏细菌的细胞膜，改变其通透性，从而杀死细胞。高压脉冲电场的获得有两种方法。一种是利用LC 振荡电路原理，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。由于LC 电路放电极快，在几十至几百个微秒内即可以将电场能量释放完毕，利用自动控制装置，对LC 振荡器电路进行连续的充电与放电，可以在几十毫秒内完成灭菌过程。另一种是利用特定的高频高压变压器来得到持续的高压脉冲电场。灭菌用的高压脉冲电场强度一般为15 千伏／厘米～100 千伏／厘米，脉冲频率为1kHz～100kHz，放电频率为1kHz～20kHz。高压电场脉冲灭菌一般在常温下进行，处理时间为几十毫秒，这种方法有两个特点：一是由于灭菌时间短，处理过程中的能量消耗远小于热处理法。二是由于在常温、常压下进行，处理后的食品与新鲜食品相比在物理性质、化学性质、营养成分上改变很小，风味、滋味无感觉出来的差异。而且灭菌效果明显，可达到商业无菌的要求，特别适用于热敏性食品，具有广阔的应用前景。

脉冲强光灭菌技术

脉冲强光灭菌技术是采用强烈白光闪照的方法进行灭菌，它由一个动力单元和一个惰性气体灯单元组成。动力单元是一个能提供高电压高电流脉冲的部件，它为惰性气体灯提供能量，惰性气体灯能发出由紫外线至近红外区域的光线，其光谱与太阳光十分相近，但强度却强数千倍铜铸件至数万倍，光脉冲宽度小于800μs。该技术由于只处理食品的表面，从而对食品的风味和营养成分影响很小，可用于延长以透明材料包装的食品及新鲜食品的货架期。研究表明，脉冲强光对枯草芽孢杆菌、酵母菌都有较强的致死效果，30 余次闪照后，可使这些菌由105 个减少到0 个。脉冲强光起灭菌作用的波段可能为紫外线，但其它波段可能有协同作用。

激发态紫外光脉冲灭菌技术

这是近期开发的最具应用前景的灭菌技术之一。激发态紫外光脉冲就用曲折屈服强度代替曲折强度灭菌技术不同于常规的物理灭菌手段，采用特制的光源和电源器件，在高频高压下产生单一波长253.7nm 的紫外光，其强度可达到200mw／cm3 以上，是常规紫外线装置发光强度的200 倍～300 倍，其脉冲可达到纳秒级，其能量足以打断细胞DNA 结构中的C－H 键、C－N 键和O－H 键，使DNA 结构产生致死性损伤，如果和低浓度过氧化氢协同作用，不但可以增大灭菌强度，同样可以使残留的过氧化氢分解，这种新技术的应用将为无菌包装设备的微生物栅栏系统提供强有力的技术支持。

超高压灭菌技术

近年来，日本研制出一种新型的食品加工保藏技术，这就是超高压灭菌技术。超高压处理具有热处理及其它加工处理方法所没有的一些优点，可保持食品(如肉类等)原有的风味成分、营养价值和色泽，并杀死食品中常见的酵母菌、大肠杆菌、葡萄球菌等而达到灭菌目的。所谓高静压技术(HHP)就是将食品密封于弹性容器或置于无菌压力系统中(常以水或其他流体介质作为传递压力的媒介物)，在高静压(一般100MPa 以上)下处理一段时间，以达到加工保藏的目的。在高压下，会使蛋白质和酶发生变性，微生物细胞核膜被压成许多小碎片和原生质等一起变成糊状，这种不可逆的变化即可造成微生物死亡。微生物的死亡遵循一级反应动力学。对于大多数非芽孢微生物，在室温、450MPa 压力下的灭菌效果良好。芽孢菌孢子耐压，灭菌时需要更高的压力，而且往往要结合加热等其他处理才更有效。温度、介质等对食品超高压灭菌的模如打扫房间式和效果影响很大。间歇性重复高压处理是杀死耐压芽孢的良好方法。日本最新开发出的超高压灭菌机，操作压力达304MPa～507MPa。超高压灭菌的最大优越性在于它对食品中的风味物质、维生素C、色索等没有影响，营养成分损失很少，特别适用于果汁、果酱类、肉类等食品的灭菌，此外，采用300MPa～400MPa 的超高压对肉类灭菌时还可节能效果良好使肌纤维断裂而提高肉类食品的嫩度。

高静水压灭菌技术

高静水压技术利用液体为传压介质，使食品处于高压状态，达到灭菌的目的。其操作温度低，对食品热损伤小，处理的产品适宜于无菌灌装。美国佐治亚大学的一位教授使用连续高静水压设备，才橙汁进行灭菌，然后采用实验室无菌包装设备灌装，产品在40℃下储藏，90 天无任何劣变现象，并保持了原有的色泽与风味。其无菌包装设备由箱体、氮气输送管、高温高压蒸汽输送管和物料输送管组成。灌装的，将包装容器置于箱体中，通入高温蒸汽灭菌，然后通入高压灭菌后的物料，最后充氮气密封。

超声波灭菌技术

超声波是频率大于10kHz 的声波。超声波同普通声波一样属于纵波。超声波与传声媒质相互作用蕴藏着巨大的能量，当遇到物料时就对其产生快速交替的压缩和膨胀作用，这种能量在极短的时间内足以起到杀灭和破坏微生物的作用，而且还能够对食品产生诸如均质、催陈、裂解大分子物质等多种作用，具有其他物理灭菌方法难以取得的多重效果，从而能够更好地提高食品品质，保证食品组合音响安全。技术人员采用超声波发生仪作为灭菌设备，以酱油为灭菌对象，取得了良好的效果。

膜过滤除菌技术

随着材料科学的发展，各种可用于物料分离的膜相继出现，膜分离技术已在食品、生物制药等工业生产中得到广泛应用，例如生化物质的提取、纯水的制备、果汁的浓缩等，膜分离过程根据推动力的不同，大体上可分为两种。一类是以压力为推动力的膜过程，如超滤；另一类是以电为推动力的膜过程，称为离子交换，如电渗析。以压力为推动力的膜过程，根据膜所用的孔径和截留能力可以分为微孔过滤、超滤和反渗透等。通常膜的孔径为0.0001 微米～10 微米，而物料中微生物粒子大小一般在0.5 微米～2 微米。若选用孔径小于微生物的膜，使料液通过膜过滤器进行过滤，则菌体粒子被截留，称之为过滤除菌。膜过滤除菌技术具有耗能少、在常温下操作、适于热敏性物料、工艺适应性强等优点，其应用前景广阔，现已广泛用于食品、生化、制药、用水及空气、乳品、果汁等的过滤除菌。

臭氧灭菌技术

臭氧灭菌机理在于O3／H2O 形成强氧化电极电位，所以对微生物的细胞膜、细胞壁中的磷脂、蛋白质有破坏作用。当O3 进入细胞后会破坏酶和遗传物质，从而杀灭微生物。将臭氧与水混合形成臭氧水，可代替双氧水处理无菌包装容器。同时，由于自身的半衰期(5 分钟～14 分钟)作用，臭氧在水中极不稳定，时刻发生还原反应，产生具有强烈氧化作用的单原子氧。在其产生瞬间，与细菌细胞壁中的脂蛋白或细胞膜中的磷脂质、蛋白质发生化学反应，从而使细菌的细胞壁和细胞膜受到破坏，细胞膜的通透性增加，细胞内物质外流，使细菌失去活性。同时臭氧能迅速扩散进入细胞内，氧化细胞内的酶或HNA、DNA，从而致死菌原体。臭氧灭菌具有高效、快速、安全，便宜等优点，自1785 年发现以来，广泛应用于食品加工、运输与贮存及自来水、纯净水生产等领域。臭氧水灭菌速度比氯水快300 倍～1000 倍，同时臭氧对环境灭菌也非常有效，还可以去除异味。

过氧化氢(双氧水)灭菌技术

双氧水是一种灭菌能力很强的灭菌剂，对微生物具广谱灭菌作用。其灭菌力与双氧水的浓度和温度有关，浓度越高、温度越高，其灭菌效力就越好。而在常温下，双氧水的灭菌作用较弱。过氧化氢通常用于包装容器和辅助器具等灭菌，在使用过氧化氢灭菌时，其浓度一般控制在25%～30%，温度为60℃～65℃。使用方法有浸渍法(即把包装材料或容器浸渍于双氧水中)、喷雾法(即把双氧水喷雾喷射于包装物品上)，使包装材料表面有一层均匀的双氧水液，然后对其进行热辐射，完全蒸发分解成无害的水蒸气和氧，同时增强灭菌效果。但在灭菌中双氧水很少单独使用，多与其他灭菌技术配合使用。例如，双氧

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