【正文】 若此時(shí)受到能量為 ε=h 光電聲磁用于（1）提?。ㄝ腿。?，粉碎（2）均質(zhì)，乳化（3）脫水，干燥（4）分離，過(guò)濾，凝聚，沉淀（5）酶的活化與鈍化（6）誘變，基因轉(zhuǎn)移，細(xì)胞融合（7）殺菌，消毒（8）酒、醋的醇化（催陳處理）（9）食品組份質(zhì)量，微觀結(jié)構(gòu)，特征參數(shù)及缺陷分析與檢測(cè)等等2 激光的產(chǎn)生及特性 激光的產(chǎn)生 激光俗稱“ 神光”“死光”“魔光” 。有巧妙的殺菌形狀和結(jié)構(gòu)，有最佳的能量引入方式和精巧的布局。生物體內(nèi)的大多數(shù)分子和原子具有極性和磁性?？栈菔湛s及崩潰瞬間，泡內(nèi)可呈現(xiàn) 5000℃以上的高溫及高到 109K/s 溫度變化率和幾百到上千個(gè)大氣壓的高壓，會(huì)產(chǎn)生峰值高達(dá) 108N/m2 的強(qiáng)大沖擊波。 國(guó)防科大的試驗(yàn)也表明脈沖磁場(chǎng)有很好的殺菌效果，下面列舉幾條他們的試驗(yàn)結(jié)果；用牛奶一袋測(cè)得奶中菌落數(shù)為 25000 個(gè)/ml，經(jīng) 12T超聲波消毒特點(diǎn)是速度快無(wú)外來(lái)添加物，對(duì)人體無(wú)害，對(duì)物品無(wú)損傷。根據(jù)物料特性的不同，這個(gè)閾值大約在 550KV/m 范圍內(nèi)，電場(chǎng)強(qiáng)度越大，殺菌效果越好。 電場(chǎng)殺菌技術(shù) 電場(chǎng)殺菌技術(shù)有兩種方式：靜電場(chǎng)殺菌和脈沖電場(chǎng)殺菌。以壓力為推動(dòng)力的膜過(guò)程，根據(jù)膜所用的孔徑和截留能力可以分為微孔過(guò)濾、超濾和反滲透等。紫外線進(jìn)行直線傳播，其強(qiáng)度與距離平方成比例減弱，并可被不同的表面反射，穿透力弱，廣泛用于空氣、水及食品表面、食品包裝材料、食品加工車間、設(shè)備、器具、工作臺(tái)的滅菌處理。 1980 年聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO） 、國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）和世界衛(wèi)生組織（WHO）聯(lián)合專家委員會(huì)，提出了“用 10KGY 以下劑量輻照的任何食品，都沒(méi)有毒理學(xué)方面問(wèn)題，沒(méi)有必要進(jìn)行毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)”的建議，從而咋在世界范圍內(nèi)推進(jìn)了輻照在食品生產(chǎn)中的商業(yè)化應(yīng)用。后一種方法，由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，已發(fā)展為一種高新食品殺菌技術(shù)。我們生產(chǎn)的每小時(shí)處理 1 噸液態(tài)食品脈沖放電殺菌設(shè)備，僅一般冰箱大小，占地面積還不到 1m2。 因而，尋求新的殺菌工藝，采用熱能以外的能量，例如電能、光能聲能、磁能及化學(xué)能等來(lái)殺菌，靠光、電、聲、磁的生物效應(yīng)而不是熱效應(yīng)來(lái)打到殺菌目的。 ②激光、靜電技術(shù)在食品和發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用于開(kāi)發(fā)，無(wú)疑也是一項(xiàng)非常熱門(mén)的技術(shù)。所以殺菌過(guò)程中的能耗很低，殺死 99%以上的細(xì)菌，跟據(jù)菌種的不同，每毫升需要的能量為數(shù)十到數(shù)百焦耳國(guó)內(nèi)外研究表明采用脈沖放電殺菌時(shí)，每噸液態(tài)食品的滅菌能耗為每小時(shí) ~5kw，是高溫蒸汽殺菌能耗的千分之一。下面就針對(duì)這些殺菌技術(shù)作一下詳細(xì)的介紹。英國(guó) APV 食品加工中心的實(shí)驗(yàn)表明，電阻加熱已成功地用于各種包括大顆粒的食品和片狀食品的殺菌，如馬鈴薯、胡蘿卜、蘑菇、牛肉、雞肉、片狀蘋(píng)果、菠蘿、桃等。食品中的很多成分及微生物在 310m 的遠(yuǎn)紅外區(qū)有強(qiáng)烈的吸收性。對(duì)于大多數(shù)非芽孢微生物，在室溫、450MPa 壓力下的殺菌效果良好；芽孢菌孢子耐壓，殺菌時(shí)需要更高的壓力，而且往往要結(jié)合加熱等其他處理才更有效。 美國(guó)皮茨堡的哈 杰 海因茨公司，已為新發(fā)明了一種馬鈴薯激光剝皮機(jī)并申請(qǐng)了專利，這種激光土豆削皮機(jī)，由 3 個(gè) 25 千瓦的 CO2 激光器組成，它的削皮速度相當(dāng)高，不到 1秒鐘就能削好一個(gè)土豆的皮，而且損耗率只有 4%~5%，它采用電腦控制，還能控制削皮的厚皮，而且能消滅土豆的細(xì)菌和寄生蟲(chóng) 激光輻射對(duì)花卉、果品和蔬菜上的細(xì)菌有明顯的抑制和滅殺作用，具有明顯的保鮮效果，保鮮期平均可延長(zhǎng) 15 倍，例如：青豌豆莢保險(xiǎn) 22 天以上，比未處理的保鮮期延長(zhǎng)100%；青（黃）豆粒保鮮 19 天以上，比未處理的保鮮延長(zhǎng) 170%；食用菌（蘑菇等）保鮮一星期以上；野生香菇保鮮 5 天以上；鮮月季花保鮮期可達(dá)到 10 天以上。脈沖放電殺菌時(shí)，是把液態(tài)物料作為電解質(zhì)置于殺菌室兩電極間隙內(nèi)或連續(xù)流過(guò)殺菌室的兩電極間隙或用兩電極做成的套筒式容器，當(dāng)兩電極上加上一定強(qiáng)度和頻率的脈沖電場(chǎng)時(shí)，在液態(tài)物料中產(chǎn)生、極強(qiáng)烈的生物效應(yīng)從而殺死其中的細(xì)菌。 現(xiàn)在工業(yè)主要采用兩種換能器：壓電式換能器和磁致伸縮換能器。 由于恒定磁場(chǎng)難以取得較大的磁場(chǎng)強(qiáng)度，一般都采用交變（脈沖）磁場(chǎng)殺菌。 組合殺菌技術(shù)光電聲磁技術(shù)的殺菌機(jī)理 利用光、電、聲、磁的生物效應(yīng)來(lái)殺菌，其作用機(jī)理歸納起來(lái)只要有以下幾方面； 機(jī)械—力學(xué)效應(yīng) 無(wú)論是激光，還是脈沖電場(chǎng)，超聲波或者脈沖磁場(chǎng)，它們都有兩重性，即是高能的電磁波，又是高能的粒子流，而且有很高振蕩頻率。會(huì)引起細(xì)胞內(nèi) DNA 的致命損傷而導(dǎo)致細(xì)菌死亡，會(huì)在液體中產(chǎn)生一些活性離子、粒子及分子。當(dāng)細(xì)胞處于脈沖磁場(chǎng)時(shí)，由于磁場(chǎng)的瞬間出現(xiàn)和消失，必然在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生瞬變的磁通量。 對(duì)超聲殺菌還要考慮：實(shí)踐證明，以上三方面是一個(gè)有機(jī)的統(tǒng)一體。當(dāng)粒子受到外界的激勵(lì)（如光、電、熱、化學(xué)等） ，吸收了外來(lái)的能量，就會(huì)由低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，粒子在激發(fā)能級(jí)的平均停留時(shí)間（稱為壽命）是很短的，總是力圖躍遷到較低的能級(jí)上（例如躍遷到 E2 能級(jí)上） ，在此過(guò)程中將多余的能量以光子的形式（也有熱或其它形式的）自發(fā)的釋放出來(lái)。 由以上分析可以看出，產(chǎn)生激光必須具有以下條件（圖 ） 圖 固體激光器 （1）激活介質(zhì) 即通過(guò)外界激勵(lì)能實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和發(fā)射出激光的物質(zhì)體系，也稱激光工作物質(zhì)或增益介質(zhì)。在通常條件下，絕大多數(shù)粒子是處在能量最低的能級(jí) E1 上（稱為基能級(jí)） ，處于比基能級(jí)高的能級(jí)（稱為激發(fā)能級(jí)）的粒子也比較少的。被處理物料的特性，如電導(dǎo)率，電阻率，濃度及均勻（均質(zhì)）狀態(tài)，汽（氣）泡的含量，固體物的大小及含量，所含的菌種、狀態(tài)及數(shù)量，處理時(shí)的溫度及 pH 值等。這個(gè)電流的大小、方向和形式是對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生生物效應(yīng)的主要原因。 磁場(chǎng)強(qiáng)較大時(shí)，洛侖茲力加大，拉默半徑小于細(xì)胞的大小，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的電子和離子不能正常傳遞，從而影響了細(xì)胞正常的生理功能，甚至產(chǎn)生變異和死亡。 的脈沖磁場(chǎng)作用一次，測(cè)得霉菌孢子只剩 1 單位/ml，而兩種面包的口味毫無(wú)變化。 在磁場(chǎng)中必有磁力線存在，磁力線具有雙重性，它是一種電磁波，但同時(shí)也具有粒子性，它是一種粒子流。 被超聲波所充滿的空間稱為超聲場(chǎng)。 脈沖電場(chǎng)殺菌技術(shù) 這是目前國(guó)內(nèi)外研究最為熱門(mén)的一項(xiàng)殺菌技術(shù)。 激光殺菌時(shí)，是把由激光器發(fā)出的激光束對(duì)待殺菌物料進(jìn)行掃描或者把激光束射入液體物料中，由于激光束一般都很細(xì)，可采用特殊處理的光纖把激光散射開(kāi)來(lái)，增大它的作用空間。在高壓下，會(huì)使蛋白質(zhì)和酶發(fā)生變性，微生物細(xì)胞核膜被壓成許多小碎片和原生質(zhì)等一起變成糊狀，這種不可逆的變化即可造成微生物死亡。微波殺菌目前主要用于肉、魚(yú)、豆制品、牛乳、水果及啤酒等的殺菌。 電阻加熱殺菌使用交流電的頻率為 5060Hz，它利用電極將電流直接導(dǎo)入食品，由食品自身的介電性質(zhì)產(chǎn)生熱量，以達(dá)到殺菌的目的。被殺菌物料在電場(chǎng)或磁場(chǎng)、聲場(chǎng)、化學(xué)場(chǎng)內(nèi)，處理幾秒鐘就可達(dá)到殺菌目的。冷殺菌的能耗低，因?yàn)槔錃⒕饕捎玫氖请娔?，它是利用電物理、電化學(xué)的生物效應(yīng)，而不是靠熱效應(yīng)來(lái)殺菌。 （2）激光、靜電技術(shù)在食品與發(fā)酵工業(yè)研究狀況及其發(fā)展前景。 目前，所謂“冷殺菌”還沒(méi)有統(tǒng)一的定義，我認(rèn)為“冷殺菌”不等于“常溫殺菌” 。冷殺菌設(shè)備靠電工作，不但使用、維修、控制方便，而且不會(huì)產(chǎn)生廢氣、廢水、噪音或者很小的噪音，也可以采取簡(jiǎn)單設(shè)施加以避免。超高溫處理可分為間接加熱和直接加熱兩大類型。它能以光速向前直進(jìn)，遇到物體阻擋，能引起反射、穿透、吸收等現(xiàn)象，用于殺菌的微波頻率為 2450Hz。動(dòng)力單元是一個(gè)能提供高壓高電流脈沖的部件，它為惰性氣體燈提供能量，惰性氣體燈能發(fā)出由紫外線至近紅外區(qū)域的光線，其光譜與太陽(yáng)光十分相近，但強(qiáng)度卻強(qiáng)數(shù)千倍至數(shù)萬(wàn)倍，光脈沖寬度小于 800s。 膜過(guò)濾除菌技術(shù)具有耗能少、在常溫下操作、適于熱敏性物料、工藝適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用前景廣闊，現(xiàn)已廣泛用于食品、生化、制藥、用水及空氣、乳品、果汁等的過(guò)濾。 建立靜電場(chǎng)的方法也是多種多樣，可以建立在兩個(gè)平行平板電極之間，或針一板電極之間或直徑不同的兩套裝的圓桶間隙之內(nèi)。研究表明，影響脈沖放電殺菌效果的主要因素是單位時(shí)間內(nèi)被處理物料單位容積所吸收的能量，以及供能的方式。 綠茶飲料在加工過(guò)程中會(huì)發(fā)生褐變，即由最初的黃綠色逐漸變?yōu)樽睾稚?，影響外觀效果和飲料品質(zhì)，但經(jīng)過(guò)超聲波處理后，不但各菌種生長(zhǎng)極少，而且茶飲料顏色穩(wěn)定，透明性好，也不褐變。將兩袋完全相同的用蠟紙包裝的 350g 普通 4%的酸奶酪打開(kāi)一袋，接種濃度為 3500 個(gè)/ml的酵母菌并攪勻，另一袋作為對(duì)照樣放入冰水中。 脈沖放電殺菌時(shí)起主要作用的也是力學(xué)效應(yīng)引起的強(qiáng)烈沖擊波。另外還可能使有機(jī)體組織的電子、原子核、原子或分子產(chǎn)生激勵(lì)、振動(dòng)、離化、躍遷以及形成等離子體和活性很高的自由基，影響酶活性等引起一些非正常的生物化學(xué)變化，擾亂正常的生理活動(dòng)，甚至引起生物組織的變異和損傷。 例如，要根據(jù)殺菌的能量閾值和生產(chǎn)（殺菌效率）決定下列參數(shù)； 激光器的種類、數(shù)量、工作方式，特別是激光的波長(zhǎng)，功率（對(duì)連續(xù)激光）或能量（對(duì)脈沖激光）的選定。我國(guó)著名科學(xué)家錢(qián)學(xué)森把它取名為激光。這種過(guò)程稱為受激輻射，此時(shí)外來(lái)光得到了加強(qiáng)，這就是光放大。 圖 激光的產(chǎn)生 由于粒子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特殊性，它們?cè)诟鱾€(gè)能級(jí)上的平均壽命是不一樣的，有的長(zhǎng)些，有的短些，但是有些粒子在某個(gè)或某些高能級(jí)上都有相對(duì)比較長(zhǎng)的平均壽命，這些平均壽命較長(zhǎng)的高能級(jí)稱為亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)。 國(guó)內(nèi)外食品和發(fā)酵行業(yè)在這方面的研究工作非?；钴S，而且成就非凡。②殺菌室的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸、數(shù)量、布局以及有無(wú)攪拌、冷卻和控溫裝置等。 高能脈沖磁場(chǎng)產(chǎn)生的化學(xué)效應(yīng)也與激光的化學(xué)效應(yīng)相似。廣義地說(shuō)，超聲空化是指激活氣泡或空穴的各種動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)。能避免二次污染，更能避免由于真空包裝而帶來(lái)的種種弊端和危害。 醬油是采用大豆、小麥粉、麥麩、食鹽等為原料，經(jīng)微生物發(fā)酵而得到的一種液態(tài)食品，具有營(yíng)養(yǎng)豐富、濃度高、黏度大、微生物存活總數(shù)多等特點(diǎn)。 國(guó)內(nèi)外的一些研究者認(rèn)為影響脈沖放電殺菌效果的決定因素是電場(chǎng)強(qiáng)度，即是以施加電壓除電極間間距所得的值。用 CO2 激光可殺死赤擬谷盜和小麥，裸露玉米象的成蟲(chóng)。膜分離過(guò)程根據(jù)推動(dòng)力的不同，大體上可分為兩。處于 2428nm 區(qū)段的紫外線殺菌力較強(qiáng)，而最強(qiáng)的波長(zhǎng)為 250265nm，多以 2357nm 作為紫外線殺菌的波長(zhǎng)。輻照就是利用 X 射線、射線或加速電子射線（最為常用的 Co60 和Cs137 的射線）對(duì)食品的穿透力以達(dá)到殺死食品中微生物和蟲(chóng)害的一種冷滅菌消毒方法。 食品熱力殺菌可分為低溫殺菌法（巴氏殺菌） 、高溫短時(shí)殺菌法和超高溫瞬時(shí)殺菌法。由于冷殺菌工藝主要靠電能供能，它的整套組成都比較簡(jiǎn)單，基本組成是一個(gè)電源箱和相應(yīng)的不大的殺菌室，有時(shí)可合二為一，不需要熱殺菌不可缺少的鍋爐、管道、閥門(mén)等附加裝置及龐大的殺菌室。 所有這些技術(shù)可以分為二大類：一類是對(duì)食品進(jìn)行熱處理，利用熱能的效應(yīng)來(lái)殺菌，故稱為“熱殺菌” 。 ③進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和擴(kuò)大激光、靜電技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。當(dāng)設(shè)備設(shè)計(jì)合理，殺菌參數(shù)、劑量掌握的好，殺菌率可達(dá) 99%~100%。1804 年，法國(guó)人阿佩爾（Appert）發(fā)明了將食品裝瓶放于沸水中煮一段時(shí)間，能較長(zhǎng)時(shí)間保藏食品的方法，19 世紀(jì) 50 年代，法國(guó)人巴斯德（Pasteur）闡明了食品的微生物腐敗機(jī)理，為殺菌技術(shù)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。同時(shí)臭氧能迅速擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，氧化細(xì)胞內(nèi)的酶或 RNA、DNA，從而致死菌原體。 日本三茲公司首創(chuàng)的紅外線無(wú)菌包裝機(jī)，全機(jī)由 ML501 型封裝機(jī)和 MS801 型通道式紅外線熱收縮機(jī)組成。 日本最新開(kāi)發(fā)出的超高壓殺菌機(jī)，操作壓力達(dá) 304507MPa。盡管已經(jīng)廣泛的應(yīng)用了化學(xué)藥品始終無(wú)法徹底的殺死存在在糧食表面或者內(nèi)部的各種病蟲(chóng)和細(xì)菌。在低壓時(shí)也可以利用功率晶體管的導(dǎo)通和截止來(lái)把震動(dòng)器發(fā)出的脈沖信號(hào)加在兩電極上建立脈沖電場(chǎng)。 超聲滅菌適用于果蔬汁飲料、酒類、牛奶、醬油、茶飲料等液體食品，這對(duì)延長(zhǎng)食品保鮮、保持食品安全性有重要意義。 磁場(chǎng)殺菌與其它物理—化學(xué)殺菌方法比較，最大的特點(diǎn)是可以對(duì)任何形態(tài)（氣體、液體、固體）的物料進(jìn)行殺菌，而且對(duì)物料沒(méi)有任何的污染。由于介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加速度與振動(dòng)頻率的平方成正比，雖然振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的位移和速度不大，由于頻率很高，故振動(dòng)加速度卻相當(dāng)大，有時(shí)超過(guò)重力加速度的數(shù)萬(wàn)倍，如此大的加速度及產(chǎn)生的作用力（F=ma）足以造成對(duì)介質(zhì)極大的機(jī)械效應(yīng)，導(dǎo)致其中細(xì)胞不可逆的損傷和破壞。 激光的化學(xué)效應(yīng)更加明顯，在激光與物質(zhì)相互作用時(shí)，根據(jù)波長(zhǎng)的不同，功率密度的大小及作用時(shí)間的長(zhǎng)短，可產(chǎn)生四種化學(xué)效應(yīng)：①光致分解（吸收光能能而導(dǎo)致化學(xué)分解的過(guò)程）②光致氧化（光作用下，反應(yīng)物失去電子的過(guò)程）③光致聚合（光作用下，小分子聚合成大分子的過(guò)程）④光致敏化（在光敏劑的參與下，用特定波長(zhǎng)的光作用而產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)） 這些化學(xué)效應(yīng)有時(shí)是非常激烈的，使生物大分子吸收激光能量而被激活、振動(dòng)和電離、產(chǎn)生受激電子、原子、原子團(tuán)、分子和自由基等，引起生物組織內(nèi)產(chǎn)生一系列化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致酶、氨基酸、核酸、和蛋白質(zhì)等生物大分子活性降低或失去活性。3 影響殺菌效果的因素 用光、電、聲、磁的生物效應(yīng)殺菌時(shí)，影響殺菌效果的因素主要有以下幾方面。AbstractPulse discharge in the liquid medium in the use of