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當(dāng)今食品領(lǐng)域幾種殺菌技術(shù)及設(shè)備應(yīng)用

2018-10-14 11:48:54
  食品加工目的之一是保護(hù)與保存食品,殺死微生物,鈍化酶類等。食品腐敗變質(zhì)的主要原因是某些微生物和菌類的存在,每年因此而造成很大的損失,滅菌是食品加工的必經(jīng)工序。然而傳統(tǒng)的熱力滅菌不能將食品中的微生物全部殺滅,特別是一些耐熱的芽孢桿菌;同時加熱會不同程度破壞食品中的營養(yǎng)成分和食品的天然特性。為了更大限度保持食品的天然色、香、味和一些生理活性成分,滿足現(xiàn)代人的生活要求,新型的滅菌技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,本文主要介紹了當(dāng)今世界食品領(lǐng)域的殺菌臭氧發(fā)生器新技術(shù)及其在我國的發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀。

  1、微波殺菌技術(shù)

  微波是一種高頻電磁波,當(dāng)它在介質(zhì)內(nèi)部起作用時,水、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等極性分子受到交變電場的作用而劇烈振蕩,引起強(qiáng)烈的摩擦而產(chǎn)生熱,這就是微波的介電感應(yīng)加熱效應(yīng)。這種熱效應(yīng)也使得微生物內(nèi)的蛋白質(zhì)、核酸等分子結(jié)構(gòu)改性或失活;高頻的電場也使其膜電位、極性分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變;這些都對微生物產(chǎn)生破壞作用從而起到殺菌作用。利用微波殺菌,處理時間短,容易實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn),不影響原有的風(fēng)味和營養(yǎng)成分;并由于其穿透性好的特點(diǎn),可進(jìn)行包裝后殺菌。

  有報導(dǎo)利用2450MHz的微波處理醬油,可以抑制霉菌的生長及殺滅腸道致病菌。用于啤酒的滅菌,取得良好的效果,且使啤酒風(fēng)味保持良好。用于處理蛋糕、月餅、切片面包和春卷皮,結(jié)果表明,這些食品的保鮮期由原來3d-4d,延長到30d。報導(dǎo)微波殺菌與一般加熱滅菌法相比,在一定的溫度下,微波滅菌縮短了細(xì)菌和真菌的死亡時間;以枯草芽抱桿菌為材料,微波法的D100為0.65,而對照巴氏法的則為5.5。在相同條件下微波滅菌的致死溫度比常規(guī)加熱滅菌時的低。國外在60、70年代就開始考慮將微波技術(shù)應(yīng)用到鮮奶、啤酒、餅干、面包、豬、牛肉的加工等實(shí)際生產(chǎn)中。到90年代,工藝參數(shù)和優(yōu)化已成為研究的熱門課題。

  2、高壓殺菌技術(shù)

  所謂高壓殺菌是指將食品放人液體介質(zhì)中,加100MPa-1000MPa的壓力作用一段時間后,如同加熱一樣,殺滅食品中的微生物的過程。高壓滅菌通常認(rèn)為蛋白質(zhì)在高壓下立體結(jié)構(gòu)(四級結(jié)構(gòu))崩潰而發(fā)生變性而使細(xì)菌失活,但也有人認(rèn)為凡是以較弱的結(jié)合構(gòu)成的生物體高分子物質(zhì)如核酸、多糖類、脂肪等物質(zhì)或細(xì)胞膜都會受到超高壓的影響,尤其通過剪切力而使生物體膜破裂,從而使生物體的生命活動受到影響甚至停止,這就可以達(dá)到滅菌、殺蟲和效果。高壓滅菌避免了熱處理而出現(xiàn)的影響食品品質(zhì)的各種弊端,保持了食品的原有風(fēng)味、色澤和營養(yǎng)價值。由于是液體介質(zhì)的瞬間壓縮過程,滅菌均勻,無污染,操作安全,且較加熱法耗能低,減少環(huán)境污染。勵建榮等研究了經(jīng)高壓處理后的果汁和蔬菜汁,試驗(yàn)證實(shí)了高壓處理后能達(dá)到殺菌效果,而且Vc損失很少,殘存酶活只有4%,色香味等感官指標(biāo)不變,其綜合效果優(yōu)于熱力殺菌;動物食品也能達(dá)到殺菌效果。目前,國外已將其用于肉、蛋、大豆蛋白、水果、香料、牛奶、果汁、礦泉水、啤酒等物品的加工中。我國在該技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用方面僅僅處于實(shí)驗(yàn)室研究階段,尚未有批量生產(chǎn)的報道。

  3、高壓脈沖電場殺菌技術(shù)

  高壓脈沖技術(shù)用于食品滅酶滅菌,主要原理是基于細(xì)胞結(jié)構(gòu)和液態(tài)食品體系間的電學(xué)特性差異。當(dāng)把液態(tài)食品作為電介質(zhì)置于電場中時,食品中微生物的細(xì)胞膜在強(qiáng)電場作用下被電擊穿,產(chǎn)生不可修復(fù)的穿孔或破裂,使細(xì)胞組織受損,導(dǎo)致微生物失活。證實(shí)在脈沖電場強(qiáng)度為12-40Kv/cm,脈沖時間為20μs-18μs的條件下,可有效地對食品進(jìn)行滅菌,且以雙矩形波最為有效。鄧元修等利用脈沖高壓殺滅酵母和大腸桿菌,取得良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,且能耗低,對試液溫升小于2℃,因而可有效保存食品的營養(yǎng)成分和天然特征。利用脈沖電場處理大豆,可實(shí)現(xiàn)滅酶脫腥,并有效的保留大豆的香氣。該技術(shù)是一種常溫下非加熱殺菌的新技術(shù),運(yùn)用該技術(shù)應(yīng)綜合考慮場強(qiáng)的大小,殺菌時間、食品的pH值、對細(xì)菌的種類等因素,以確定最佳方案。目前該技術(shù)在國際上正處于實(shí)驗(yàn)室研究和發(fā)展階段,進(jìn)一步成熟后很有可能彌補(bǔ)傳統(tǒng)殺菌法的不足,給液態(tài)食品工藝帶來一場變革。

  4、脈沖強(qiáng)光殺菌技術(shù)

  脈沖強(qiáng)光殺菌是利用強(qiáng)烈白光閃照的殺菌技術(shù),其系統(tǒng)主要包括動力單元和燈單元,動力單元為惰性氣體燈提供能量,燈便放出只持續(xù)數(shù)百微秒,其波長由紫外光區(qū)域至近紅外光區(qū)域的強(qiáng)光脈沖,其光譜與太陽光相似,但比陽光強(qiáng)幾千倍至數(shù)萬倍。由于只處理食品表面,從而對食品營養(yǎng)成分影響很小,JosephDunn等人研究表明,脈沖強(qiáng)光對多數(shù)微生物有致死作用。周萬龍等研究表明:光脈沖輸人能量為700J,光脈沖寬度小于800us,閃照30次后,對枯草芽泡桿菌、大腸桿菌、酵母都有較強(qiáng)的致死效果。對溶液中淀粉酶、蛋白酶的活性也有明顯的鈍化作用。脈沖寬度小于800μs,其波長由紫外光區(qū)域至紅外光區(qū),起殺菌作用的波段可能為紫外光區(qū),其它波段可能有協(xié)同作用;脈沖強(qiáng)光殺菌對菌懸液的電導(dǎo)率影響不大,引起電位的變化,其原因及對微生物形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響尚待進(jìn)一步研究。

  常用滅菌法

  一些基本概念:

  無菌:物體或一定介質(zhì)中無任何活的微生物。

  滅菌:應(yīng)用物理或化學(xué)等方法將物體上或介質(zhì)中所有微生物授課及其芽胞全部殺死。

  消毒:以物理或化學(xué)等方法殺滅物體上或介質(zhì)中的病原微生物。

  防腐:用物理或化學(xué)等方法抑制微生物的生長,亦稱抑菌。

  一、物理滅菌法:

  (一)熱力滅菌法:

  1、干熱滅菌法:是利用火焰或干熱空氣進(jìn)行滅菌,大多用于用具及器皿等。

  2、濕熱滅菌法:

  (1)熱壓滅菌法:用飽和水蒸汽排盡空氣后,在一定溫度和壓力下進(jìn)行滅菌。水蒸汽壓力與溫度對應(yīng)如下:

  20.594(kpa)-105.7℃,34.3233-108.8℃,41.1879-110.3℃,68.6466-115.5℃,75.1121-116.8℃,96.1052-120.2℃......

  (2)流通蒸汽滅菌法和煮沸滅菌法:100℃,適用于不耐高溫的藥劑。

  (3)低溫間歇滅菌法:80℃加熱1小時,20~25℃下放置24小時,連續(xù)操作三次以上,適用于不耐熱藥劑,滅菌效果差,須加防腐劑。

  (二)濾滅菌法:

  1、垂熔玻璃濾器:國際標(biāo)準(zhǔn)為P250~P2,濾過粒子由大到小。P2可濾除大腸桿菌及葡萄球菌。

  2、微孔濾膜:我國為醋酸纖維素酯濾膜,或硝酸纖維素酯與醋酸纖維素酯的混合纖維素酯濾膜。特性:耐120℃30分鐘滅菌;無脫屑;不耐堿;不耐有機(jī)溶劑;易燃。孔徑5.0mm用于注射液初濾,0.8mm用于精濾,0.45mm可濾去大多數(shù)細(xì)菌,0.15mm可濾去熱原。

  (三)紫外線滅菌法:波長200~300nm,易穿透潔凈的水和空氣,用于空氣和物體表面滅菌。紫外線燈有效使用期一般為3000小時。紫外線照射時間對微生物殺滅率見表:

  照射時間(小時)殺滅率(%)

  傷寒桿菌大腸桿菌金色葡萄球菌酵母菌

  0.53333.530.619.9

  1.042434135.6

  1.565585943.8

  2.086808269.5

  2.510095.596.380

  3.0 10010090.6

  4.0 99

  5.0 100

  (四)微波滅菌法:為300~3000兆赫的電磁波。水可強(qiáng)烈吸收微波,使極性分子轉(zhuǎn)動摩擦而產(chǎn)熱。能穿透物質(zhì)較深部,滅菌效果好。有望用于注射液的滅菌。

  (五)射滅菌法:又稱電離輻射,是用g-射線或b-射線照射殺菌。前者由鈷-60或銫-137發(fā)出,穿透力強(qiáng);后者由電子加速器產(chǎn)生,帶電荷,穿透力弱,滅菌效果差。對于輻射,無芽胞菌比有芽胞菌敏感得多;無芽胞菌中革蘭氏陰性菌比陽性菌敏感;而病毒敏感性很差。此外,輻射能引起一些藥物pH值、含量、活性等改變,某些制品不宜選用。

  二、化學(xué)滅菌法:

  一般以噴灑(霧)、蒸發(fā)等方法進(jìn)行滅菌。

  (一)環(huán)氧乙烷:無色醚樣臭味氣體,沸點(diǎn)10.8℃,沸點(diǎn)以下為無色透明液體,比重0.882,溶于水。擴(kuò)散穿透能力強(qiáng),屬廣譜殺菌劑。用于對熱敏感的藥物、塑料、橡膠、皮革制品、皮料、紙張以及小型玻璃器皿等的滅菌。

  (二)過氧乙酸:無色透明液體,有刺激性醋酸臭和味,易揮發(fā),有腐蝕性。易溶于水、乙醇、乙醚、醋酸??删徛纸?,急劇分解時會爆炸。但40%以下的溶液則不會。本品廣譜、高效、速效,毒性低,0.5%溶液用于空氣(噴霧30ml/m3)、器械和皮膚消毒,臨用前配制。

  (三)其它:

  1、苯酚(石炭酸):3~5%地面、墻壁噴撒。

  2、甲酚皂溶液(來蘇爾):5~100%地面、墻壁噴撒。

  3、甲醛溶液(福爾馬林):20ml/m3加熱蒸發(fā),6~12小時。

  4、乳酸:1ml/m3加熱蒸發(fā)0.5~1小時。

  5、苯扎溴銨:1/1000~1/2000溶液噴撒地面、墻壁。

  6、丙二醇:1ml/m3加熱蒸發(fā)。

  三、空氣潔凈技術(shù):可保證產(chǎn)品純度,提高成品率。

  (一)潔凈室一般標(biāo)準(zhǔn):如下表

  生產(chǎn)區(qū)分類潔凈級別(級)≥0.5mm粒子(個/升)菌落數(shù)分類舉例

  一般生產(chǎn)區(qū)無潔凈度要求的生產(chǎn)、輔助車間

  控制區(qū)>100,000或300,000<35,000片劑、膠囊等;粉碎、配料、分裝、包衣原料藥精、烘、包,粉針扎蓋等。

  100,000≤3.500≤10瓶子精洗,過濾膜裝配、稱量、濃配等

  潔凈區(qū)10,000≤350≤3無菌原料藥結(jié)晶、干燥,粉針原料過篩、混粉,稀配、濾過、直接接觸藥品的包裝材料最終處理崗位。

  全部或局部100≤3.5≤1大輸液、針劑灌封、分裝、加塞;菌種接種臺

  (二)潔凈室管理:潔凈室是提高和保證產(chǎn)口質(zhì)量的重要設(shè)施,必須有嚴(yán)格的管理和衛(wèi)生要求。

  1、必須使工作人員對潔凈室的重要性和整個安裝系統(tǒng)有廣泛了解;

  2、應(yīng)制定潔凈室管理、使用、滅菌制度;

  3、婦女不可用粉、頭發(fā)噴霧劑、指甲油之類的化妝品,以減少污染源;

  4、操作人員應(yīng)盡可能減少講話和室內(nèi)活動;

  5、工作服應(yīng)選用不易產(chǎn)生靜電、不易脫落纖維的滌綸和尼龍織物;

  6、定期清洗與滅菌。室內(nèi)保持清潔整齊,定期清潔四壁和設(shè)備,保證無塵埃等。