脉冲强光瞬时杀菌技术
脉冲强光技术在食品加工中的应用
脉冲强光技术在食品加工中的应用韩艳秋;胡梦坤;崔超;李长义【摘要】脉冲强光是一种新型非热力杀菌技术。
介绍食品加工生产中常用的杀菌方法及其存在的主要问题，阐述脉冲强光杀菌技术的原理、特点及在食品加工中的应用，展望该技术在食品加工及保鲜中的应用前景。
%Pulsed light is a new type of non thermal sterilization technology. This article deals with sterilization methods used in food processing and the main existent problem. The author expounds on the principle, characteristics of the sterilization technology of pulsed light and its applications in food processing, as well as the application prospect of this technology in food processing and preservation.【期刊名称】《农业科技与装备》【年(卷),期】2013(000)008【总页数】2页(P62-63)【关键词】食品加工;脉冲强光;杀菌;食品保鲜【作者】韩艳秋;胡梦坤;崔超;李长义【作者单位】辽宁省农业科学院食品与加工研究所,沈阳,110161;沈阳产品质量监督检验研究院食品安全所,沈阳,110136;本溪县农业技术推广中心,辽宁本溪,117100;本溪县农业技术推广中心,辽宁本溪,117100【正文语种】中文【中图分类】TS205目前，在食品加工中较成熟的杀菌技术有热杀菌、辐照杀菌、紫外线杀菌、臭氧杀菌等，但它们都有不尽人意的地方。
传统的热杀菌方式可使食品中腐败菌细胞内的蛋白质凝固变性，导致细菌失活；农产品或食品发生物理或化学性质变化，造成色、香、味、组织结构的改变及营养价值的降低。
脉冲强光在空气杀菌中的应用概述
脉冲强光在空气杀菌中的应用脉冲强光技术是一项有望取代传统的物理和化学杀菌手段的新技术，它是利用瞬时的、高强度的脉冲光能量，能有效地对空气中的化学性污染物（如甲醛，苯系物等）和生物性污染物（如细菌，真菌，病毒）进行杀灭。
该技术可结合应用在小型空气净化器、汽车空气杀菌器、室内空调或中央空调中，适用于学校、医院、食品加工厂、实验室等需空气净化的场所。
传统的空气杀菌技术主要有紫外线技术和臭氧技术，这两者空气杀菌技术都不同程度的缺点，比如紫外线功率小，杀菌效果不明显，且灯管中含汞使用不安全。
臭氧含量过高对人体具有毒性，而且其可控性比较差，需随时制取，难以控制空气中的臭氧含量，且制取成本高。
脉冲强光技术克服了两者的缺点，根据需要可产生少量臭氧或不产生，有效杀灭空气中的微生物，同时能分解空气中挥发性有机物。
脉冲强光灯管中无汞，且即开即停，使用非常安全，不用担心紫外线泄露。
脉冲强光技术适用在各类家电产品中，使一些常用的家电产品真正具有杀菌功能，符合健康家电的概念，不同形状的灯管能适合不同家电的空间装配要求，如把脉冲强光灯与家用空调相结合，把灯源装于空调的进风口或出风口，由于空气的透光率高，一次脉冲强光的照射就能彻底杀灭流经空气中的细菌、病毒、病原体等微生物，同时利用光分解作用，有效分解流经空气中的甲醛、苯等有机挥发物,彻底净化空气，经过数次循环，可保证室内空气质量符合国家相关标准,如图所示为装有脉冲强光灯的空气净化器工作原理图。
脉冲强光灯还可适用在医院、学校、歌厅、网吧等人口密集场所，能有效杀灭空气中的病毒、细菌等微生物，防止病原体的传播，真正起到净化空气的作用。
脉冲强光还可应用在实验室、食品加工厂等需要无菌环境的场所，可彻底杀灭空气中的微生物，真正做到无菌环境。
脉冲强光空气杀菌技术弥补了传统空气杀菌的缺陷，该技术以其独特的优势，将取代传统杀菌技术，是一项极具发展潜力的空气杀菌技术。
脉冲氙光灭菌
脉冲氙光灭菌在当今世界，食品安全和卫生问题日益引起广泛关注。
为了确保食品的安全，杀菌技术在食品加工过程中起着至关重要的作用。
传统的杀菌方法虽然具有一定的效果，但往往存在诸多不足。
如今，一种名为脉冲氙光灭菌技术的高效、环保杀菌方法应运而生，为我国食品工业带来了新的机遇。
一、脉冲氙光灭菌技术简介脉冲氙光灭菌技术是一种利用高能脉冲氙光束对微生物进行瞬间杀灭的方法。
氙光具有高能量、短脉冲的特点，能够在短时间内对微生物细胞结构造成严重破坏，使其失去繁殖能力，从而达到杀菌的目的。
二、脉冲氙光灭菌技术的优势1.高效性：脉冲氙光灭菌技术具有较高的杀菌效果，能够在短时间内对食品中的微生物进行全面杀灭，确保食品的安全。
2.环保性：与传统杀菌方法相比，脉冲氙光灭菌技术无需使用化学杀菌剂，减少了对环境的污染，有利于实现绿色生产。
3.广泛适用性：脉冲氙光灭菌技术适用于各种食品的杀菌处理，无论是液体、固体还是半固体食品，都可以取得良好的杀菌效果。
4.安全性：脉冲氙光灭菌技术对人体无害，对食品的营养成分和口感基本无影响，符合食品安全标准。
5.易于操作和控制：脉冲氙光灭菌设备自动化程度高，操作简便，便于实现批量生产。
同时，通过控制系统，可以精确调整氙光的能量和照射时间，以满足不同食品的杀菌需求。
三、脉冲氙光灭菌技术在食品工业中的应用前景脉冲氙光灭菌技术在食品工业中的应用前景十分广阔。
不仅可以用于食品原料的杀菌处理，还可以用于成品包装、仓储和运输过程中的杀菌，有效保障食品在整个产业链条中的安全。
此外，脉冲氙光灭菌技术还可以与传统杀菌方法相结合，形成复合型杀菌体系，进一步提高食品的安全性。
总之，脉冲氙光灭菌技术是一种具有高效、环保、广泛适用性等特点的杀菌方法，为我国食品工业提供了新的技术支持。
随着该技术的不断推广和应用，有望为消费者带来更加安全、放心的食品，助力我国食品产业迈向更高水平。
脉冲光杀菌技术
脉冲光杀菌技术脉冲强光技术侧重于表面杀菌，比较适合包材表面及食品表面的杀菌，脉冲强光技术的技术原理是通过在极短时间内（数十至数百微秒）释放出高能量的光辐射和极高的峰值功率，脉冲强光能量的大小由每单位照射面积上光的流量或入射光能量来衡量,可瞬时杀灭所照射物料表面上的各类微生物。
由于处理时间非常短，使得在有效杀菌延长食品货架期的同时能较好地保留食品营养成份以及原有风味。
脉冲强光杀菌技术的主要特点为广谱、高效、环保，对各类微生物的杀菌效果都非常明显，处理时间一般控制在数秒内。
脉冲强光杀菌技术主要耗材为脉冲强光灯管和电费，以单位产能均摊运行成本，一般客户都能接受。
设备可对大枣、枸杞、干果、槟榔、蔬菜水果等各类固体物料表面进行连续杀菌处理和保鲜，可根据不同物料的形式和要求调节传输形式、杀菌时间、杀菌频次和产量。
该设备属于广谱杀菌，像大肠杆菌、黑曲霉菌、枯草杆菌、酵母菌、革兰氏阳性致病菌、革兰氏阴性致病菌、需氧芽孢杆菌、真菌分生孢子、金黄色葡萄球菌等都有明显的杀菌作用，特别是对黑曲霉菌和芽孢菌等所谓的紫外免疫细菌也都有很好效果。
这是由于脉冲强光杀菌技术的原理是利用瞬时强光穿透微生物细胞壁，使其细胞液流出从而杀死细菌，所以有很好的杀菌效果。
设备的杀菌速度不是固定的，可以根据需求对传送速度和杀菌速度进行调整，必要时可以通过增加相应的模块来实现。
对于固体颗粒的物料，比如大枣，要使每个接触面有光辐射是难点，这就需要固定能够自动翻转并接受强光辐射;对于液体类的物料，设备需要注重光透性，使液体全部能被光辐射，因此液层需要薄而透光，使强光能很好地辐射到液体物料;对于粉体颗粒物类的物料，设备如何进行均匀传输是个难点，因为需要保证粉体被光充分辐射。
脉冲光杀菌技术的概念和特点脉冲光（pulsed light）杀菌技术是采用持续时间短、光照强度高的宽谱光脉冲照射被杀菌的对象以达到杀菌等目的的一种杀菌技术。
脉冲光杀菌技术主要用于食品、药品、包装材料、包装和处理设备等的表面杀菌。
脉冲强光技术在食品加工中的应用
脉冲强光技术在食品加工中的应用脉冲强光杀菌技术是一种冷杀菌新技术，它利用瞬时、高强度的脉冲光能量杀灭食品和包装上各类微生物，而对食品的营养成份以及口感影响很小，它是一种可替代传统食品杀菌的新型杀菌技术。
目前在食品和包装上较成熟的杀菌技术有加热杀菌、辐照杀菌、紫外线杀菌、臭氧杀菌等，但都有不尽人意的地方，如传统的加热杀菌方式，易引起食品色、香、昧及营养成分有较大损失。
紫外线照射易使食品中的脂肪氧化，产生臭味，蛋白质也容易变质产生变色等现象，一些食品的有益成分如维生素、叶绿素也易受紫外线照射而分解，辐照杀菌易产生明显的异臭和变昧，且基建费用比较高。
脉冲强光杀菌技术弥补了传统杀菌技术的缺陷，它是一种低热、杀菌效率高、无副产物、易控制的杀菌技术。
一、脉冲强光杀菌技术在食品加工中的特点脉冲强光杀菌技术与传统的杀菌方法相比，具有杀菌处理时间短，一般处理时间是几秒到几十秒，同时具有残留少、对环境污染小，不用与物料和器械直接接触，操作容易控制等特点。
更为突出的是，脉冲强光对食品中营养成分的影响很小，有研究表明，脉冲强光对油脂、L一酪氨酸、葡萄糖、淀粉及维生素c均不造成明显的破坏。
二、脉冲强光杀菌技术对各种食品的处理脉冲强光技术作为一种新的表面冷杀菌技术，其用于食品杀菌已经得到美国FDA的批准。
在论证脉冲强光处理食品的安全可靠性方面，针对食品中的化学成分（包括营养成分）及微生物菌群的变化做了大量试验。
得出的结论是：脉冲强光技术可有效减少食品表面的微生物数量；脉冲强光能使食品中的酶钝化，经脉冲光处理的食品中与未处理的相比，化学成分和营养特性没有显著的变化。
脉冲强光应用于食品中的益处是延长产品货架期、降低病原菌的危害、改善食品的品质以及提高产品的经济效益等。
脉冲强光在食品中的具体应用如下。
（1）焙烤制品焙烤制品处于烤炉条件下，一般的微生物均不能生存（热稳定性的芽孢属孢子除外），但是在烤后，冷却、切片和包装过程中会有二次污染，使得产品在贮存过程中出现霉变现象，脉冲强光的处理可有效缓解此情况。
脉冲强光杀菌技术及其在食品中应用的研究
脉冲强光杀菌技术及其在食品中应用的研究随着人们对食品安全的日益关注，如何保证食品的安全和卫生已经成为了一个重要的问题。
传统的杀菌方法包括化学处理、热处理和辐射处理等，但这些方法都存在着一些缺点，如对食品的质量和营养价值有一定的影响，或者在处理过程中会释放出有害物质。
因此，研究一种新的、高效的、无害的杀菌技术是十分必要的。
近年来，脉冲强光杀菌技术逐渐成为了一个热门的研究领域。
该技术是通过脉冲强光的瞬间高温和高压效应来杀死细菌和病毒的一种方法。
相较于传统的杀菌方法，脉冲强光杀菌技术具有以下优点： 1. 高效性：脉冲强光杀菌技术能够在短时间内高效地杀死大多数细菌和病毒，可以达到99.9%以上的杀菌率。
2. 无化学物质残留：脉冲强光杀菌技术不需要使用任何化学物质，因此不会产生任何化学物质残留。
3. 保护食品质量：脉冲强光杀菌技术不会对食品的质量和营养价值产生影响，可以保持食品的天然色、香、味。
4. 环保：脉冲强光杀菌技术不会产生任何有害物质，对环境没有污染。
在食品中的应用方面，脉冲强光杀菌技术已经得到了广泛的研究。
目前，该技术已经应用于肉制品、蔬菜、水果、果汁、奶制品等食品的杀菌处理中。
以下是一些具体的应用案例：1. 肉制品的杀菌处理：脉冲强光杀菌技术可以有效地杀死肉制品中的细菌和病毒，可以延长肉制品的保质期，并且不会对肉制品的质量和营养产生影响。
2. 蔬菜和水果的杀菌处理：脉冲强光杀菌技术可以有效杀菌蔬菜和水果表面的细菌和病毒，可以减少腐烂和变质的风险，同时保持蔬菜和水果的天然色、香、味。
3. 果汁的杀菌处理：脉冲强光杀菌技术可以有效杀菌果汁中的细菌和病毒，可以延长果汁的保质期，并且不会对果汁的口感和营养产生影响。
4. 奶制品的杀菌处理：脉冲强光杀菌技术可以有效杀菌奶制品中的细菌和病毒，可以延长奶制品的保质期，并且不会对奶制品的口感和营养产生影响。
需要注意的是，脉冲强光杀菌技术虽然具有很多优点，但是在具体应用中还存在一些问题和挑战。
脉冲强光技术科普性介绍
脉冲强光技术介绍脉冲强光技术是一种利用瞬间放电的脉冲工程技术和特殊的惰性气体灯管，以脉冲形式激发强烈的白光，光谱分布近似太阳光，光强度相当于到达地球表面太阳光强度的数千乃至数万倍的一种世界领先的光源技术。
它利用瞬时、高强度的脉冲光能量杀灭各类微生物，从而弥补了传统热杀菌、化学杀菌的缺点。
一、脉冲强光的原理脉冲强光的最基本结构是由一个动力单元和一个惰性气体灯单元组成。
动力单元是向惰性气体灯单元提供高电压高电流脉冲的部件，为惰性气体灯提供所需的能量；惰性气体灯是在动力单元提供能量的基础上，发出由紫外线至近红外线区域的光线，紫外线波段尤为丰富，其光谱与太阳光光谱相近，但强度要超出数千倍至数万倍。
脉冲强光的产生需要两部分装臵完成，其一是具有功率放大作用的能量贮存器，它能够在相对较长的时间内（几分之一秒）积蓄能量，而后在短时间内（微秒或毫秒级）将该能量释放出来做功，这样在每一工作循环内就会产生相当高的峰值功率；其二是光电转换系统，它将产生的脉冲能量贮存在惰性气体灯中，由电离作用即可产生高强度的瞬时脉冲强光。
其杀菌的过程如图2所示。
图2 脉冲强光杀菌系统组成二、脉冲强光的杀菌原理脉冲强光是可见光、红外线和紫外线协同作用于微生物，能破坏微生物的细胞壁和核酸结构，从而杀死微生物。
脉冲强光对霉菌、革兰氏阳性致病菌、革兰氏阴性致病菌、需氧细菌芽孢和真菌分生孢子、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、酵母菌等都有明显的杀菌效果，下表为一些验证结果：菌种处理方式杀灭效果验证来源大肠杆菌辐照强度0.5J/cm2；闪照16次 6个数量级东北林业大学林学院沈阳农业大学食品学院枯草芽孢杆菌输入能量700J；闪照30次5个数量级华南理工大学单核细胞增生李斯特菌单次输入3J；闪照200次4个数量级苏格兰斯特拉斯克莱德大学沙门氏菌单次输入3J；闪照200次4个数量级苏格兰斯特拉斯克莱德大学金黄色球菌辐照强度5.6J/cm2；闪照5S 8个数量级美国宾夕法尼亚州立大学酿酒酵母菌输入能量700J；闪照30次7个数量级华南理工大学生物工程学院啤酒酵母菌单次输入7J；闪照50次6-8个数量级比利时根特大学黑曲霉菌输入能量700J；闪照40次4个数量级华南理工大学生物工程学院疱疹病毒HSV-1 1.0 J/cm2的总剂量5个数量级英国赫特福特郡生物食品研究所牛疹病毒 2.0 J/cm2的总剂量4-8个数量级英国赫特福特郡生物食品研究所甲型肝炎病毒 2.0 J/cm2的总剂量5个数量级英国赫特福特郡生物食品研究所脉冲强光的杀菌机理主要有以下两点：1.光化作用由于细菌的细胞中含有细菌的遗传信息核酸，当核酸被脉冲强光照射时会大量吸收紫外光，从而在体内形成一部分的间二氮杂苯和间二氮杂苯的异构体。
高压电脉冲杀菌技术
高压电脉冲杀菌技术
高压电脉冲杀菌技术是一种利用高压电脉冲的能量瞬间释放，对杀菌物体进行全面、快速、高效的杀菌方法。
其原理是利用电场和高压脉冲电流共同作用，瞬间形成高压与高温，造成细菌细胞膜破裂、细胞内部结构破坏，从而达到杀菌的效果。
高压电脉冲杀菌技术具有以下特点：
1. 高效杀菌：瞬间释放的高压电脉冲能量可以迅速破坏细菌细胞，有效杀灭细菌和其他微生物。
2. 快速处理：处理时间短，通常只需要几微秒到几毫秒即可完成杀菌过程，不需要长时间的处理过程。
3. 无化学残留：相比传统的杀菌方法，高压电脉冲杀菌技术不需要使用化学物质，避免了化学残留物对食品和环境的污染。
4. 不改变物质性质：在正确操作下，高压电脉冲杀菌技术可以保持被处理物质的风味、营养价值和质地。
5. 广泛应用：高压电脉冲杀菌技术可以应用于食品工业、饮料工业、药品工业、水处理等领域，对杀菌要求较高的产品具有较好的应用前景。
需要注意的是，高压电脉冲杀菌技术在应用中还存在一些技术难题，如处理规模化、设备成本和能耗等方面的挑战。
因此，目前在商业应用上还相对较少，但其在杀菌领域的潜力和前景备受期待。
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内嵌过程控制
高效电源
储能元件
脉冲配置
高速电子触发系统
紫外线光学
脉冲强光原理图
光谱的依赖性 闪光灯操作参数
脉冲强光低传热性的原因
高脉冲峰值功率减少所需的平均功率
灯在杀菌时能即时开关，在食品固定时保 持关闭 短时脉冲（168微秒） 脉冲之间冷却 氙灯在高温下不运行 红外线光谱含量低
传统紫外线与脉冲强光的比较
传统紫外线
灯中含汞 单色光曝光时间长 产生高热量 杀菌效果不佳
脉冲强光
无汞 光谱广 极短的曝光时间 微生物DNA断裂不可修复 杀菌效果达到美国标准
微生物DNA断裂可修复 无明显的热量产生
脉冲强光与连续紫外线的比较
脉冲强光显示单个脉冲和触发模式
脉冲强光系统的组成
脉冲强光照射 形成二聚体和6-4病变
脉冲强光照射破坏DNA形成嘧 啶二聚体和6-4光生成物 基因突变、有害的复制和基因 转录导致有机体死亡 细胞修复被破坏的DNA来进化 它的机体
脉冲强光辐射最终会破坏微生 物的基因 ▽能调节光的强度 ▽能调节脉冲时间 ▽能调节脉冲次数
病毒模型 脉冲强光的试验
6日后无包被病毒减少
脉冲强光照射后完全显示恢复的API
脉冲强光能在高抗原下完全 杀灭致癌病毒
在高抗原下完全杀灭单纯 疱疹病毒I
表面消毒 由细菌孢子得出结果
脉冲强光在表面杀菌上得到有效的应用
用脉冲强光测试孢子 ▽生产型和梭状芽孢杆菌的物种 ▽已知能抵抗各种形式的辐射和其他物理 及化学制剂 ▽脉冲强光照射孢子样本
装置--脉冲强光触发脉冲
杀菌过程主要是破坏微生物的DNA和RNA 提供有效的光物理和化学反应
化学物质产生途径，如短暂的化学物质，生物 系统出现电荷转移反应和能量转移的化学现象
装置--脉冲强光
DNA：实证在微生物体内和体外DNA链断裂和 二聚体的形成
RNA:RNA单链断裂，并形成二聚体 蛋白质：蛋白质没有破坏; 通过控制关键参数让 失活的酶活动受到控制或者减少到最低限度 膜的效果:在研究中用血小板和细菌来模拟系统
脉冲强光的特性
脉冲强光是无汞和无热的
脉冲强光有着内在的低温技术
脉冲强光本身是一种灵活的、可配置的、可应用不同领
域的新技术
脉冲强光辐射产生频率带很宽，尤其是丰富的紫外线区 域 脉冲强光产生的峰值功率极高，强度高达太阳光的 100，000倍 脉冲强光系统模块集成化是非常简单的 脉冲强光的产生对操作者没有伤害，而且对周围的环境 无害，不产生有挥发性的有机化合物
脉冲强光瞬时杀菌技术
脉冲强光应用领域
脉冲强光灯
脉冲强光食品加工系统
脉ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ强光杀菌系统
专题介绍
脉冲强光的来源
了解脉冲强光
脉冲强光对微生物的作用
验证脉冲强光对微生物的作用
脉冲强光的前景
脉冲强光系统的自动化制造
综述
脉冲强光的来源
强光产生的基本方式 □连续 □脉冲
脉冲强光辐射产生 □电弧 □汞灯 □脉冲灯
•病毒40 •犬细小病毒 •猪细小病毒 •猴轮状病毒（ SA11 ） •噬菌体珠三角- 1 •脊髓灰质炎病毒I型 •呼肠孤病毒 •噬菌体的MS – 2
•脑心肌炎病毒（电磁兼容）
•甲型肝炎病毒 •人类免疫缺陷病毒（ HIV - 1 ） •牛病毒性腹泻病毒（牛病毒性腹泻病毒） •Sindbus病毒 •痘苗病毒水泡性口炎病毒
干燥表面细菌存活
静态液体细菌存活
静态杀菌 脉冲强光照射20ml样品