食品工业中每年因为微生物作用而造成巨大的损失,并且微生物导致的食品腐败变质所产生的食品安全问题日益突出,因此杀菌是食品加工储藏的必经工序。食品的杀菌方式多种多样,就其实质来讲,是杀灭和抑制食品中微生物的生长繁殖,达到食品能在较长的时间内可供食用的目的。
为什么要采用超声波杀菌
化学杀菌会引起有害物质在食品中的严重残留,危害食品安全;传统的低温加热不能将食品中的微生物全部杀死,而高温杀菌又会不同程度的破坏食品中的营养成分和食品的天然特性,导致营养组分的破坏、损失,或导致不良风味、=变色加剧、挥发性成分损失等问题。
近年来研究表明,超声波能够在极短的时间内杀死和破坏微生物,还能对食品产生诸如均质、催陈、裂解大分子物质等多种作用,从而更好的提升和完善食品品质,保持食品原有滋味和风味,因此超声波杀菌技术逐渐得到关注。
超声波杀菌机理
超声波是频率大于20kHz的声波,是在媒质中传播的一种机械振动。由于其频率高波长短,除了具有方向性好、功率大、穿透力强等特点以外,超声波还能引起空化作用和一系列的特殊效应,如力学效应、热学效应、化学效应和生物效应等。一般来说,超声波具有的杀菌效力主要由其产生的空化作用所引起,它使微生物细胞内容物受到强烈的震荡,从而对微生物达到破坏作用。超声处理过程中,当高强度的超声波在液体介质中传播时,产生纵波,从而产生交替压缩的和膨胀的区域,这些压力改变的区域易引起空穴现象,并在介质中产生微小气泡核。微小气泡核在绝热收缩和崩溃的瞬间,其内部内部可呈现50000kPa的压力和5000°C以上的高温,从而使液体中某些病毒失活,细菌致死,甚至破坏一些体积较小微生物的细胞壁,从而达到延长保鲜期的目的。
影响超声波杀菌的因素
超声波生物学效应与空化作用有关,而空化效应的发生会受到诸如声场参数、媒质性质以及环境等因素的影响。超声波的频率、强度及照射时间低频率的超声波杀菌效果较差,在较高频率范围内,超声波能量大,杀菌效果好。但是超声波频率太高,不易产生空化作用,杀菌效果反而有所降低。经研究,低强度高功率对细菌集团的分散效果较好,而高强度低功率对细菌的杀灭作用较强。
目前,超声波灭菌主要应用于废水处理、饮用水消毒、果蔬汁、酒类、牛奶、酱油等液体食品,它能杀死李斯特单胞菌,沙门氏菌,大肠杆菌,枯草芽孢杆菌,金黄色葡萄球菌和其他一些微生物。
超声波灭菌的特点是速度快,无外来添加物,对人体无害,对物品无损伤。但灭菌作用不彻底,影响因素较多。虽然20世纪30年代初,相关研究人员就开始超声灭菌的研究,但始终进展不快,目前仍主要用于辅助灭菌。
HCSONIC超声波灭菌系统适用于液体食品、饮料、牛奶、糖浆、果酱、调味汁、蛋液等多种产品,可将耐热微生物杀灭至98%以上。