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激光靜電在食品與發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用畢業(yè)論文-文庫吧資料

2025-07-03 21:45本頁面
  

【正文】 veny)首先取得將紅外線用于加熱和干燥的專利。微波殺菌具有穿透力強(qiáng)、節(jié)約能源、加熱效應(yīng)高、適用范圍廣等特點(diǎn),而且微波殺菌便于控制,加熱均勻,食品的營(yíng)養(yǎng)成分及色、香、味在殺菌后仍接近食品的天然品質(zhì)。熱效應(yīng)是指物料吸收微波能,使溫度升高從而達(dá)到滅菌的效果。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。 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,都沒有毒理學(xué)方面問題,沒有必要進(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。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害的一種冷滅菌消毒方法。 臭氧殺菌具有高效、快速、安全、便宜等優(yōu)點(diǎn),自 1785 年發(fā)現(xiàn)以來,廣泛應(yīng)用于食品加工、運(yùn)輸與貯存及自來水、純凈水生產(chǎn)等領(lǐng)域。 臭氧殺菌技術(shù) 臭氧在水中極不穩(wěn)定,時(shí)刻發(fā)生還原反應(yīng),產(chǎn)生具有強(qiáng)烈氧化作用的單原子氧,在其產(chǎn)生瞬時(shí),與細(xì)菌細(xì)胞壁中的脂蛋白或細(xì)胞膜中的磷脂質(zhì)、蛋白質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而使細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜受到破壞,細(xì)胞膜的通透性增加,細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)外流,使細(xì)菌失去活性。電阻加熱的適用性由食品物料的電導(dǎo)率來決定,大多數(shù)能用泵輸送的、溶解有鹽類離子且含水量在 30%以上的食品都可用電阻加熱來殺菌,且效果很好,而一些脂肪、糖、油、未添加鹽的處理水等非離子化地食品則不適用該技術(shù)。 電阻加熱殺菌技術(shù) 電阻加熱殺菌也叫歐姆殺菌,是一種新型熱殺菌方法,它借通入的低頻交電使食品內(nèi)部產(chǎn)生焦耳熱而達(dá)到殺菌的目的,是酸性和低酸性食品和帶顆粒(粒徑小于 25mm)食品進(jìn)行連續(xù)殺菌的一種新技術(shù)。 超高溫瞬時(shí)殺菌技術(shù)的殺菌效果特別好,幾乎可達(dá)到或接近滅菌的要求,而且殺菌時(shí)間短,物料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)破壞少,營(yíng)養(yǎng)成分保存率可達(dá) 92%以上,大大優(yōu)越于上述兩種熱力殺菌法。超高溫處理可分為間接加熱和直接加熱兩大類型。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)。 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。高壓釜熱殺菌是種充填密封裝入包裝容器的產(chǎn)品,放入高壓釜中進(jìn)行加熱殺菌的一種方法。1 主要?dú)⒕椒?高壓釜熱殺菌技術(shù) 利用加熱殺滅食品中有害微生物的方法既是古老的方法,也是現(xiàn)代極其重要的一種殺菌技術(shù)。 下面我們介紹幾種研究得非?;钴S,有的以用于生產(chǎn)實(shí)踐或可望很快工業(yè)化的冷殺菌技術(shù)激光殺菌技術(shù)電場(chǎng)殺菌技術(shù)超聲波殺菌技術(shù)磁場(chǎng)殺菌技術(shù)組合殺菌技術(shù) 食品殺菌技術(shù)主要有熱殺菌和非熱和殺菌,其中殺菌技術(shù)主要有:濕熱殺菌、干熱殺菌、微波殺菌、電熱殺菌和電場(chǎng)殺菌;非熱殺菌主要有:化學(xué)與生物殺菌、輻照殺菌、紫外線殺菌、脈沖殺菌、超高靜壓殺菌、脈沖電場(chǎng)(PEF)殺菌以及脈沖磁場(chǎng)殺菌等??稍诰€連續(xù)生產(chǎn),也可間歇生產(chǎn)。故是理想的綠色食品,清潔生產(chǎn)技術(shù)。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。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。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、閥門等附加裝置及龐大的殺菌室。我們用自來水加大腸桿菌和葡萄球菌為試材,菌濃度為 104~105 個(gè)/ml,用我們?cè)O(shè)計(jì)的脈沖放電殺菌設(shè)備殺菌,經(jīng)多次檢驗(yàn),均沒有活菌存在,即殺菌率達(dá)到 99%以上。殺菌效果好。而且殺菌時(shí)間又很短,最多不超過幾秒鐘。這對(duì)熱敏性食品、飲料等的開發(fā)、生產(chǎn)開發(fā)出了一條新的途徑。 “冷殺菌”工藝有一系列的特點(diǎn):如前所述,它的最大特點(diǎn)就是食品經(jīng)冷殺菌后,能保持色、香、味及其組分的不變或者變化很小。 目前,所謂“冷殺菌”還沒有統(tǒng)一的定義,我認(rèn)為“冷殺菌”不等于“常溫殺菌” 。 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)能等來殺菌,靠光、電、聲、磁的生物效應(yīng)而不是熱效應(yīng)來打到殺菌目的。 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)來殺菌,故稱為“熱殺菌” 。 三、本設(shè)計(jì)(論文或其他)應(yīng)達(dá)到的要求: 1.熟悉激光、靜電技術(shù)的發(fā)展歷程, 2.熟練掌握激光,靜電殺菌的原理和方法 3.熟練掌握靜激光殺菌,靜電殺菌技術(shù)等原理及性質(zhì) 4.熟練掌握一些激光、靜電技術(shù)在食品殺菌中的應(yīng)用及其殺菌的原理 四、接受任務(wù)學(xué)生: 班 姓名 五、開始及完成日期:摘 要 大家都知道,食品和藥品的殺菌工藝是其制造過程中不可缺少的重要環(huán)節(jié),它對(duì)保證食品的安全性,可靠性,對(duì)延長(zhǎng)貨架期,保質(zhì)期,相對(duì)提高產(chǎn)量都有決定性的影響。 因?yàn)樗诎踩?,可靠性,使用性,?jīng)濟(jì)性等各個(gè)方面都優(yōu)越于其它技術(shù)。 激光、靜電技術(shù)是在食品和發(fā)酵工業(yè)中很有應(yīng)用前景的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù),但需進(jìn)一步工業(yè)化必須解決一系列的問題: ①激光、靜電的作用機(jī)理、效應(yīng)及應(yīng)用規(guī)律,包括對(duì)被處理物料的理化,生物指標(biāo)的影響,食品色、香、味的影響,毒理的檢測(cè)與分析,還要進(jìn)一步研究。編 號(hào)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ( 論 文 )題目: 激光、靜電在食品與發(fā)酵 工業(yè)中的應(yīng)用 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 任 務(wù) 書一、題目及專題: 題目 激光、靜電在食品與發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) (1)激光、靜電技術(shù)作用于食品和農(nóng)產(chǎn)品上,對(duì)某些加工工藝進(jìn)行調(diào)控,以達(dá)到與傳統(tǒng)加工方法一樣的效果,讓人們更有益。 (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。 ②激光、靜電技術(shù)在食品和發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用于開發(fā),無疑也是一項(xiàng)非常熱門的技術(shù)。 ③進(jìn)一步開發(fā)和擴(kuò)大激光、靜電技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。 目前,國(guó)內(nèi)外常用的殺菌方法很多,主要有:高壓釜熱殺菌技術(shù)超高溫?zé)釟⒕夹g(shù)微波殺菌技術(shù)高壓殺菌技術(shù)臭氧殺菌技術(shù)生物抗菌劑殺菌技術(shù)紫外線及遠(yuǎn)紅外線殺菌技術(shù)輻照殺菌技術(shù)膜過濾殺菌技術(shù)以及目前最為活躍和先進(jìn)的利用光、電、聲、磁的生物效應(yīng)殺菌的技術(shù)。雖然有時(shí)的殺菌效果滿足要求,但它有一個(gè)致命的弱點(diǎn):就是熱處理往往會(huì)改變食品的色香味及其組分,對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量、風(fēng)味、滋味、色相及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值都產(chǎn)生很大的負(fù)面影響,有些熱敏感食品根本不能采用熱殺菌工藝,這也大大限制了很多新產(chǎn)品、新食品、新飲料的開發(fā)。所謂“冷殺菌”工藝就應(yīng)運(yùn)而生,受到國(guó)內(nèi)外食品行業(yè)的及其關(guān)注,成為本世紀(jì)食品工業(yè)研究和推廣的重要高新技術(shù)之一。主要在殺菌過程中被處理食品的溫升不高,不會(huì)引起食品的色、香、味及其組分的改變的殺菌方法,就屬于“冷殺菌工藝”的范疇。與新鮮食品在物理性質(zhì)、化學(xué)特征、天然特性、營(yíng)養(yǎng)成分、風(fēng)味、滋味,色相上都無感覺出的差異。冷殺菌的能耗低,因?yàn)槔錃⒕饕捎玫氖请娔埽抢秒娢锢?、電化學(xué)的生物效應(yīng),而不是靠熱效應(yīng)來殺菌。所以殺菌過程中的能耗很低,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。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%。占地面積小。故占地面積小。無污染。故不污染環(huán)境、不污染被處理食品。殺菌效率高。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。下面就針對(duì)這些殺菌技術(shù)作一下詳細(xì)的介紹。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)。使用的殺菌介質(zhì)時(shí)熱水或熱氣。前兩種方法,由于殺菌效果穩(wěn)定,操作簡(jiǎn)單,設(shè)備投資小,已有悠久的應(yīng)用歷史,現(xiàn)今還廣泛用在各類罐藏食品、飲料、酒類、藥品、乳品的生產(chǎn)中。 超高溫瞬時(shí)殺菌技術(shù)(UHT) 超高溫殺菌于 1949 年隨著斯托克(Stork)裝置的出現(xiàn)而問世,其后國(guó)際上出現(xiàn)了多種類型的超高溫殺菌裝置。它是使食品液迅速升溫至 130℃150℃以上,然后保持幾秒鐘或幾十秒條件后,迅速冷卻的一種殺菌方法,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)料液瞬間的殺菌。配合食品無菌包裝技術(shù)的超高溫式殺菌裝置在國(guó)內(nèi)外發(fā)展很快,目前這種殺菌技術(shù)已廣泛用于殺菌乳、果汁及各種飲料、豆乳、酒等產(chǎn)品的生產(chǎn)中。 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。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、片狀蘋果、菠蘿、桃等。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。 輻照殺菌技術(shù) 自從原子能和平利用以來,經(jīng)過 40 多年的研究開發(fā),人們成功地利用原子輻射技術(shù)進(jìn)行食品殺菌保鮮。經(jīng)輻照的食品或生物會(huì)形成離子、激發(fā)態(tài)分子或分子碎片,進(jìn)而這些產(chǎn)物間又相互作用,生成與原始物質(zhì)不同的化合物,在化學(xué)效應(yīng)的基礎(chǔ)上,受輻照物料或生物體還發(fā)生一系列生物學(xué)反應(yīng),從而導(dǎo)致害蟲、蟲卵、微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)、核酸及促進(jìn)生化反應(yīng)的酶受到破壞、失去活力,進(jìn)而終止農(nóng)產(chǎn)品、食品被侵蝕和生長(zhǎng)老化的過程,維持品質(zhì)穩(wěn)定。 微波殺菌技術(shù) 微波指波長(zhǎng)在 (頻率 300300000MHz)的電磁波。研究結(jié)果普遍認(rèn)為微波對(duì)微生物的致死效應(yīng)有 2 個(gè)方面的因素,即熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)。而非熱效應(yīng)是生物體內(nèi)的極性分子在微波場(chǎng)內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)效應(yīng),這種強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)使微生物的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞失去活性或破壞微生物細(xì)胞內(nèi)的酶系統(tǒng),造成微生物的死亡。微波殺菌目前主要用于肉、魚、豆制品、牛乳、水果及啤酒等的殺菌。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。 日本三茲公司首創(chuàng)的紅外線無菌包裝機(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。 紫外線殺菌技術(shù) 紫外線按其波長(zhǎng)不同可分為 3 段:長(zhǎng)波段 UVA(315400nm) ,中波段 UVB(280315nm) ,短波段 UVC(100280nm) 。當(dāng)微生物被紫外線照射過,其細(xì)胞的部分氨基酸和核酸吸收紫外線,產(chǎn)生光化學(xué)作用,引起細(xì)胞內(nèi)成分,特別是核酸、原漿蛋白、酯的化學(xué)變化,使細(xì)胞質(zhì)變性,從而導(dǎo)致微生物的死亡。 脈沖強(qiáng)光殺菌技術(shù) 脈沖強(qiáng)光殺菌技術(shù)是采用強(qiáng)烈白光閃照的方法進(jìn)行滅菌,它由一個(gè)動(dòng)力單元和一個(gè)惰性氣體單元組成。該技術(shù)由于只處理食品的表面,從而對(duì)食品的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)成分影響很小,可用于延長(zhǎng)以透明材料包裝的食品及新鮮食品的貨架期。 超高壓殺菌技術(shù) 近年來,由日本率先研制出一種新型的食品加工保藏技術(shù),這就是超高壓殺菌技術(shù)。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。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。 日本最新開發(fā)出的超高壓殺菌機(jī),操作壓力達(dá) 304507MPa。 膜過濾除菌技術(shù) 隨著材料科學(xué)的發(fā)展,各種可用于物料分離的膜相繼出現(xiàn),膜分離技術(shù)已在食品、生物制藥等工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用,例如生化物質(zhì)的提取、純水的制備、果汁的濃縮等。一類是以壓力為推動(dòng)力的膜過程,如超濾;另一類是以電為推動(dòng)力的膜過程,稱為離子交換,如電滲析。 通常膜的孔徑為 ,而物料中微生物離子大小一般在 ,若選用孔徑小于微生物的膜,使料液通過膜過濾器進(jìn)行過濾,則菌體粒子被截留,稱之為過濾除菌。 食品工程中殺菌技術(shù)還有很多,如:二氧化氯殺菌技術(shù)、氯氣殺菌技術(shù)、電子滅菌技術(shù)、加熱與加壓并用殺菌技術(shù)、加熱與化學(xué)藥劑并用殺菌技術(shù)、加熱與輻射并用殺菌技術(shù)、靜電殺菌技術(shù)等。 激光殺菌技術(shù) 激光是某些激光工作物質(zhì)(例如紅寶石、釔鋁石榴石、氦氣及 CO2 氣體等)受到外界能量(光能、電能、熱能、及化學(xué)能等)的激勵(lì),產(chǎn)生受激輻射而產(chǎn)生的光,它具有方向性好(即發(fā)散角?。?,單色性好(光譜純) ,相干性強(qiáng),亮度高(能量密度大)等其它光所沒有的特性,故在各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的用途。 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
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