高压脉冲电场杀菌(1)
高压脉冲电场杀菌
上个世纪 60 年代，Sale 和 Hamilton 等学者率先 对 PEF 灭菌技术进行了研究，并通过实验证明了 PEF 的非热效应。
80 年代以后，Hulsheger、Zimmermann 等学者对 PEF灭菌机理做了进一步探讨，并研制出了小型试 验设备。
90 年代后，华盛顿州立大学研制出了较为成熟的 设备，并获得了专利。Zimmermann 等人还对指 数衰减脉冲波、振荡脉冲波和矩形脉冲波的灭菌 效果做了对比研究，发现矩形脉冲波的作用效果 最好。
李迎秋等研究了高压脉冲电场对大豆 分离蛋白功能性质的影响。结果表明 随着脉冲强度和脉冲处理时间的延长 ，大豆分离蛋白的溶解度、乳化性、 起泡性及疏水性都增加。高压脉冲电 场使大豆分离蛋白疏水性和巯基含量 发生了改变，说明高压脉冲电场对大 豆分离蛋白的疏水相互作用和二硫键 有一定的影响。
张鹰等用脉冲电场处理脱脂牛乳，结果 使游离氨基酸含量增加而乳糖含量没有
高压脉冲电场保鲜技术主要是利用强电场进行杀菌,它可以 克服加热杀菌方法引起的蛋白质变性和维生素破坏,因而较 好地保证食品原有的营养成分和原有的风味实验已证明高压
脉冲电场对液体食品中的酵母、各类革兰氏阴性菌、革兰氏 阳性菌细菌袍子等菌类有明显的抑制作用,同时,处理没有对 食品的感官质量造成任何影响，而且处理过程温升小,耗能 低, 以近几年来对高压脉冲电场技术在液体食品杀菌保鲜的 研究进展较快,具有较好的工业前景,正向商业化发展
高压脉冲电场技术
高压脉冲电场技术高压脉冲电场技术是一种致力于改善传统食品加工技术的新兴技术。
它通过瞬间加大电场强度使食品被暂时性地电离，从而达到杀菌的目的。
这个技术主要用在食品加工行业，被广泛应用于生产果蔬汁、纳米乳化剂、大豆乳、海鲜和肉类等各种食品。
高压脉冲电场技术相对于传统的热处理技术，具有许多优点。
它能够有效地杀死微生物，同时又不会对营养成分产生影响，且不会产生任何化学残留物。
同时，这个技术的加工温度非常低，不会影响食品的风味和口感，从而保持食品的原汁原味。
在这个技术中，食品先被放在脉冲电场极板之间，然后用高压脉冲电场进行处理。
电场强度可以根据不同的食品种类而进行调整，从而达到最佳的杀菌效果。
杀菌的机理是电场的作用让细胞膜电压发生变化，使其失去完整性从而杀死细菌。
与传统的热处理技术不同，高压脉冲电场技术不需要使用任何化学剂或者其他杀菌方法来达到杀菌的目的。
因此，这种技术非常适合用于生产新型食品和有机食品。
这种技术使得杀菌效果更高，同时也更加快捷、节约能源。
目前，全球许多著名的食品加工企业都已经开始采用高压脉冲电场技术，从而提高其生产效率和产品质量。
这种技术还可以用于其他领域，例如储存、加工和消毒等等。
虽然高压脉冲电场技术在食品加工行业中具有广泛应用前景，但是目前还面临一些挑战。
例如，技术的成本相对较高，需要进行大量的研发和工程设计。
此外，还需要考虑到食品加工中的新兴问题，例如如何使用这个技术产生的高压脉冲电场保证食品的安全性。
总的来说，高压脉冲电场技术是一个相对新兴的技术。
它可以有效地杀菌，而且不会对营养成分产生任何影响，同时还能保持食品的原汁原味。
这个技术还具有很多潜力，可以用来生产新型食品和有机食品等等，为食品加工行业带来更大的创新和发展。
高压脉冲电场操作方法
高压脉冲电场操作方法
高压脉冲电场操作方法是一种用于杀灭微生物、改善食品质量以及提取植物成分等应用的技术。
下面是高压脉冲电场操作的一般步骤：
1. 准备样品：将需要处理的物质（如食品、液体或植物材料）准备好，并根据需要进行预处理（如切割、过滤等）。
2. 建立处理系统：搭建高压脉冲电场处理系统，并确保系统的安全性和有效性。
这包括一个电场发生器和一个处理室。
3. 调整电场参数：根据需求设置适当的电场参数，如脉冲电压、频率、宽度等。
这些参数可能因不同的应用而有所不同。
4. 放置样品：将需要处理的样品放置在处理室中。
5. 施加高压脉冲电场：打开电场发生器，使其输出高压脉冲电场。
电场作用于样品中的微生物、酶等目标成分，造成细胞壁破裂、酶活性改变等。
6. 处理时间控制：根据需要，控制高压脉冲电场的处理时间。
处理时间的长短可能影响样品处理的效果。
7. 停止电场作用：关闭电场发生器，停止高压脉冲电场的作用。
8. 分离物质：根据需要，对处理后的样品进行分离，如过滤、离心、浓缩等。
9. 分析结果：对处理后的样品进行分析，以评估高压脉冲电场对目标成分的影响效果。
以上是高压脉冲电场操作的一般方法，具体操作步骤可能因不同的应用而有所不同。
在进行高压脉冲电场操作时，需要严格遵守安全操作规范，以确保操作人员和样品的安全。
高强度脉冲电场灭菌
4 非加热物理灭菌方法
种类
电场灭菌 磁场灭菌 光脉冲灭菌 高压灭菌 真空灭菌
二 电场灭菌的原理及装置
1 原理 将液态食品作为电介质置于高强度脉
冲电场中，食品中微生物的细胞膜在强电 场的作用下被击穿，产生不可修复的破裂 或穿孔，使细胞组织受损，导致微生物失 活.
在强电场作用下，细胞膜两表面堆积 的异号电荷相互吸引，引起膜的挤压.
最佳的灭菌效果的综合考虑：
对象菌的种类 场强的大小 电场形状设计 灭菌时间长短 食品的酸碱度调节等
该技术很可能取代传统的灭菌方法，给食品 的灭菌工艺带来一场变革.
美国基于该技术的一无菌罐装生产线，处理能力 2 000 l/h.
参考文献
1 陈 健. 高强度脉冲电场用于液态食品的杀菌. 物理. 1997(11) : 688 ~ 689
高强度脉冲电场 用于液态食品的灭菌
一 食品的灭菌与灭菌方法
1 食品的灭菌 运用各种手段杀灭食品中的有害微生
物，从而保持食品的品质并达到Fra bibliotek定的保 藏期.
2 常用灭菌方法 巴氏灭菌、阿佩尔灭菌、 化学药剂灭菌、辐射灭菌等
3 加热灭菌的方法 加热使食品中腐败菌内的蛋白质凝固变
性，导致细菌失活.
缺点: 食品受热后，发生物理或化学性 质的变化，造成其色、香、味、组织结构 的改变及营养价值的下降，产生各种褐变 反应及酸败，维生素受破坏等.
Co-axial cylinders
食品 出口
电极
电极
Bushnell et al. 1991 US Patent 5,048,404
几种灭菌容器的电场设计
食品 入口
Co-axial cones
食品 出口
高压脉冲电场杀菌
尽管高压脉冲电场杀菌技术在 食品工业中具有广泛的应用前 景，但也面临着一些挑战和问 题
首先，高压脉冲电场杀菌技术 的设备成本较高，且操作和维 护具有一定的复杂性，这可能 会限制其在中小型食品企业中 的应用。因此，需要进一步降 低设备成本和操作难度，以促 进该技术的广泛应用
其次，虽然高压脉冲电场杀菌 技术对食品的营养成分和活性 物质损伤较小，但仍然存在一 定的损失。因此，需要进一步 研究和优化参数设置，以减少 对食品营养成分和活性物质的 损失
除了直接对食品进行杀菌外，高压脉冲电场还可以与其他处理方法相 结合，如化学处理、物理处理等，以达到更好的杀菌效果。例如，将 高压脉冲电场与臭氧结合使用，能够显著提高杀菌效果，同时减少臭 氧的使用量
9
Hale Waihona Puke 4结论结论
高压脉冲电场杀菌作为一种新 型的非热杀菌方法，具有操作 简单、对食品营养成分和活性 物质损伤小等优点，因此在食 品工业中得到了广泛应用。在 未来的研究中，需要进一步探 讨高压脉冲电场杀菌的机理和 最佳参数组合，以实现更高效 的杀菌和更好的食品品质保留。 ## 高压脉冲电场杀菌的挑战 与前景
高压脉冲电场杀菌的效果受到多个因素的影响 ，如电场强度、脉冲宽度、脉冲重复率、脉冲 形状、电极配置等。其中，电场强度是最重要 的因素之一，它直接决定了杀菌效果的好坏。 一般来说，电场强度越高，杀菌效果越好，但 同时也可能导致食品中营养成分和活性物质的 损失增加。因此，在选择电场强度时需要综合 考虑杀菌效果和食品的营养价值
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高压脉冲电场杀菌
高压脉冲电场(PEF)是一种新型的非热杀菌方法，因其 具有对食品营养成分和活性物质损伤小、操作简单等优
点，在食品工业中得到了广泛应用
脉冲电场杀菌应用
脉冲电场杀菌简介
脉冲电场杀菌是一种利用高压脉冲电场对微生物进行杀菌的技术，也称为电场灭菌技术。
该技术的原理是利用高压脉冲电场产生的电场能量，使微生物细胞膜受到损伤，导致细胞死亡。
脉冲电场杀菌技术具有以下优点：
1.杀菌效果好：脉冲电场能够对微生物进行全面、快速的杀灭，能够有效地杀灭细菌、真菌、病毒等微生物。
2.杀菌速度快：脉冲电场杀菌的速度非常快，一般只需要几秒钟到几分钟的时间就能够完成杀菌过程。
3.对物品无损伤：脉冲电场杀菌过程中，电场能量只会作用于微生物细胞膜，不会对物品的物理性质产生影响。
4.无化学残留物：脉冲电场杀菌过程中，不使用任何化学杀菌剂，不会产生任何化学残留物，对环境和人体健康无害。
脉冲电场杀菌技术在食品、药品、医疗器械等领域都有广泛的应用。
例如：
1.食品加工：脉冲电场杀菌技术可以用于水果、蔬菜、奶制品等食品的杀菌处理，以延长其保质期。
2.药品生产：脉冲电场杀菌技术可以用于药品的杀菌处理，以确保药品的纯度和稳定性。
3.医疗器械：脉冲电场杀菌技术可以用于医用器械、手术器械等的杀菌处理，以确保器械的安全性。
4.水处理：脉冲电场杀菌技术可以用于水处理，以杀灭水中的细菌、病毒等微生物，保证水质安全。
总之，脉冲电场杀菌技术是一种非常有效的杀菌技术，具有广泛的应用前景。
高压脉冲电场杀菌 PPT课件
提取
❖ 韩玉珠等人通过试验优化了用高压脉冲电场提取中国林蛙多糖的试验条件， 并与碱提取法、酶提取法以及复合酶提取法进行了比较。结果显示用0. 5％K 0 H 提取液，在电场强度为20K v/cm 和脉冲数6 s的条件下用高压脉冲电场提取林蛙 多糖的提取率最大为55．59%。比较高压脉冲电场提取法与碱法、酶法以及复合 酶法在林蛙多糖提取率、总糖含量方面的差异，高压脉冲电场提取的林蛙多糖提 取率和总糖含量均高于其他三种方法，其提取率是复合酶法的1．77倍，总糖含 量高于复合酶法6. 34%，且提取物中杂质少。 ❖ 文献来源：韩玉珠，殷涌光，李风伟等．高压脉冲电场提取中国林蛙多糖的研 究 食品科学， 2005 (9)： 337～339．
➢ 上个世纪 60 年代，Sale 和 Hamilton 等学者率先对 PEF 灭菌技术进行了研究，并通过实验证明了 PEF 的非热效应。
➢ 80 年代以后，Hulsheger、Zimmermann 等学者对 PEF灭菌机理做了进一步探讨，并研制出了小型试验 设备。
➢ 90 年代后，华盛顿州立大学研制出了较为成熟的 设备，并获得了专利。Zimmermann 等人还对指数衰 减脉冲波、振荡脉冲波和矩形脉冲波的灭菌效果做了 对比研究，发现矩形脉冲波的作用效果最好。
❖ 文献来源：殷涌光，赫桂丹，石晶．高电压脉冲电场催陈白酒的试验研 究 酿酒科技， 2005(12)：47 ~50
灭酶
❖ 1999年Yeom 在10℃环境下用PEF 连续作用于木瓜蛋白酶 后经24h，4℃冷藏，其活 性发生不可逆降低。Giner研究PEF对番茄中果胶甲基酯酶的抑制作用，在400 ×20 S、 24K v/cm 条件下，酶活性减少93．8％。H o、M ittal、C ross通过对食品中8种酶用带 极性的指数型高压脉冲处理，结果表明，α-淀粉酶、脂肪酶、葡萄糖氧化酶的失活率分 别为85％、85％、75％，而过氧化物酶、多酚氧化酶、碱性磷酸酶的失活率分别为30％、 40％、5％。此外， 还有多位学者研究了PEF 对牛奶中蛋白酶活性的影响。在国内，中 国农业大学的学者研究T PEF对辣根过氧化物酶以及果胶酯酶的活性及酶构象的影响效 果。
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。
《高压脉冲电场杀菌》课件
高压脉冲电场杀菌技术具有高效、无污染、无残留等优点，广泛应用于食品加工厂、医疗领 域和环境治理领域。
2. 高压脉冲电场的原理
1 高压脉冲电场的定义和特点
2 高压脉冲电场对细菌的杀伤机制
高压脉冲电场是一种特定脉冲形式下的 电场，具有高电压、短脉冲宽度的特点。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
高压脉冲电场通过破坏细菌细胞膜、 DNA和细胞内结构等方式，实现对细菌 的杀灭。
3. 高压脉冲电场杀菌技术的应用
1
食品加工厂的应用
高压脉冲电场杀菌技术被应用于食品加工厂的食品杀菌，保障食品的安全和质量。
2
医疗领域的应用
高压脉冲电场杀菌技术在医疗器械的消毒和无菌包装中发挥重要作用。
3
环境治理领域的应用
高压脉冲电场杀菌技术可用于水处理、空气净化等环境治理领域，有效杀灭细菌。
4. 高压脉冲电场杀菌技术的研究进展
《高压脉冲电场杀菌》 PPT课件
高压脉冲电场杀菌技术是一种创新的食品安全技术，通过高压脉冲电场对细 菌的杀伤机制，应用于食品加工厂、医疗领域和环境治理领域。本课件将详 细介绍该技术的原理、应用、研究进展及未来发展前景。
1. 介绍
什么是高压脉冲电场杀菌技术？
高压脉冲电场杀菌技术利用强电场冲击细菌，破坏菌体结构从而杀灭细菌。
2 可能存在的问题和解决方案
高压脉冲电场杀菌技术在应用过程中可能面临设备成本高、操作复杂等问题，需要继续 研究和优化解决方案。
6. 参考文献
• 相关学术论文和专业书籍
国内外研究现状及发展趋势
国内外学者积极进行高压脉冲电场杀菌技术的 研究，不断探索其应用于不同领域的潜力。
未来研究的方向和挑战
高压脉冲电场杀菌技术处理压载水系统的能耗分析
高压脉冲电场杀菌技术处理压载水系统的能耗分析【摘要】高压脉冲电场杀菌技术是是一种新型杀菌技术。
本文首先对pef电源装置各参数，包括电场强度、脉宽和脉冲频率等参数进行了能耗分析，又分析了加热协同效应处理压载水的能耗影响，找出各参数对装置的最佳能量利用率。
期望通过对装置能耗的研究，为船舶压载水的处理找到一种新的，较为理想的处理技术。
【关键词】高压脉冲电场；pef电源装置；能耗分析；船舶压载水energy consumption analysis of the high-voltage pulse electric field sterilization techniques for handling ballast water systemshi ji-dong feng dao-luen（1.shi jidong shanghai maritime universityshanghai，201306； 2.feng daoluen shanganghai maritime university，shanghai， 201306）【abstract】the high-voltage pulsed electric field sterilization technology is a kind of new sterilization technology. firstly， we analyze the energy consumption for the power apparatus of pef various parameters， including parameters such as electric field intensity， pulse with and pulse frequency. and we analyze the heating synergistic effect treating energy impact of ballast water， to findvarious parameters on the device’s best energy utilization. through further study for the energy consumption of the apparatus， we expect to find a new， more ideal technology in ballast water treatment.【key words】high-voltage pulsed electric field； pef power apparatus；energy consumption；ballast water高压脉冲电场灭菌技术（high-pulsed electric field下称pef）是一种通过高强度脉冲电场瞬时破坏微生物的细胞膜使细菌致死的一种新型杀菌技术，其高强度的电场是通过电容组贮存来自高压直流电源的大量能量，然后以高电压脉冲的形式释放出去所形成的。
高压脉冲电场杀菌
高压脉冲电场杀菌2007-04-30 11:481 灭菌机理关于高压脉冲电场杀菌的机理，现有多种假说：主要有细胞膜穿孔效应、电磁机制模型、粘弹极性形成模型，电解产物效应、臭氧效应等，大多数学者倾向于认同电磁场对细胞膜的影响，并以此为基础对抑菌动力学进行探索。
细胞膜穿孔效应假说认为，细胞膜由镶嵌蛋白质的磷脂双分子层构成，它带有一定的电荷，具有一定的通透性和强度。
膜的外表面与膜内表面之间具有一定的电势差。
当细胞上加一个外加电场、这个电场将使膜内外电势差增大。
此时，细胞膜的通透性也随着增加，当电场强度增大到一个临界值时，细胞膜的通透性剧增、膜上出现许多小孔，使膜的强度降低。
此外当所加电场为一脉冲电场时，电压在瞬间剧烈波动，在膜上产生振荡效应。
孔的加大和振荡效应的共同作用使细胞发生崩溃，从而达到杀菌目的。
穿孔效应假说可以通过两种方法来证实，一是电子显微镜下的照片显示、酵母菌被处理后可以见到菌体上有明显的裂痕。
另一证据是检测杀菌前后菌液中的离子浓度c。
JayaMm对磷酸盐缓冲液中的乳酸杆菌进行高压脉冲电场杀菌，比较杀菌前后的阴离子浓度，发现在乳酸杆菌被杀灭后Cl-离子浓度高了很多。
由于实验排除了Cl-的其它来源、故而只能得出因为乳酸杆菌细胞膜破裂，细胞内物质外泄的结论。
电磁机制理论是建立在电极释放的电磁能量互相转化基础上。
电磁理论认为电场能量与磁场能量是相互转换的，在两个电极反复充电与放电的过程中，磁场起了主要杀菌作用，而电场能向磁场的转换保证了持续不断的磁场杀菌作用。
这样的放电装置在放电端使用电容器与电感线圈直接相连、细菌放置在电感线圈内部，受到强磁场(场强6．87特斯拉，功率16KJ)作用。
粘弹极性形成模型认为，一是细菌的细胞膜在杀菌时受到强烈的电场作用而产生剧烈振荡，二是在强烈电场作用下，介质中产生等离子体，并且等离子体发生剧烈膨胀，产生强烈的冲击波，超出细菌细胞膜的可塑性范围而将细菌击碎。
电解产物理论指出在电极点施加电场时，电极附近介质中的电解质电离产生阴离子，这些阴阳离子在强电场作用下极为活跃，穿过在电场作用下通透性提高的细胞膜，与细胞的生命物质如蛋白质、核糖核酸结合而使之变性。
高压脉冲电场杀菌技术
高压脉冲电场杀菌技术1. 引言高压脉冲电场杀菌技术是一种利用高压脉冲电场对微生物进行杀灭的新型技术。
它具有高效、快速、无污染等优点，被广泛应用于食品工业、医疗卫生、环境保护等领域。
本文将详细介绍高压脉冲电场杀菌技术的原理、应用以及未来发展方向。
2. 原理高压脉冲电场杀菌技术利用高压脉冲电场对微生物细胞进行作用，使其失去活性并死亡。
其原理主要包括两个方面：电击穿效应和细胞内外环境改变。
2.1 电击穿效应当微生物细胞受到高压脉冲电场作用时，会产生局部强烈的电场。
当电场强度超过微生物细胞的耐受范围时，会导致细胞内外的离子平衡紊乱，使得细胞膜发生破裂，引起细胞死亡。
2.2 细胞内外环境改变高压脉冲电场作用还会改变微生物细胞内外的环境，包括细胞膜通透性的增加、DNA断裂、酶活性的失活等。
这些环境的改变会导致微生物细胞无法正常进行代谢活动，最终导致细胞死亡。
3. 应用高压脉冲电场杀菌技术在食品工业、医疗卫生、环境保护等领域有着广泛应用。
3.1 食品工业在食品工业中，高压脉冲电场杀菌技术可以替代传统的热处理方法，对食品进行杀菌。
相比传统方法，高压脉冲电场杀菌技术能够更好地保留食品的营养成分和口感，并且无需添加任何化学物质，对食品质量没有负面影响。
3.2 医疗卫生在医疗卫生领域，高压脉冲电场杀菌技术可以用于消毒器械、医疗设备以及手术室等场所的清洁。
相比传统的消毒方法，高压脉冲电场杀菌技术具有更高的杀菌效果，并且可以在较短时间内完成消毒工作，提高了医疗设施的使用效率。
3.3 环境保护在环境保护方面，高压脉冲电场杀菌技术可以用于处理废水和废气中的微生物。
通过对废水和废气进行高压脉冲电场处理，可以有效地杀灭其中的微生物，减少对环境的污染。
4. 发展方向随着科技的不断进步，高压脉冲电场杀菌技术还有很大的发展空间和潜力。
4.1 技术改进目前高压脉冲电场杀菌技术仍存在一些问题，例如设备体积大、能耗较高等。
未来可以通过技术改进来解决这些问题，使得高压脉冲电场杀菌技术更加便捷、节能。
高电压脉冲灭菌技术
高电压脉冲灭菌技术一、背景介绍高电压脉冲灭菌技术，是一种利用高压电场对微生物进行杀灭的新型灭菌技术。
它的出现，不仅填补了传统灭菌技术的漏洞，而且具有许多优点，被广泛应用于食品、医药、化妆品等领域。
二、工作原理高电压脉冲灭菌技术是利用高压电场对微生物进行杀灭的。
在该技术中，通过导体板将样品置于两个电极之间，然后施加短暂的高压脉冲电场。
这些脉冲会使细胞内部产生微小孔隙，从而导致细胞死亡。
三、优点1. 无需使用化学消毒剂或热处理等方式；2. 不会影响食品质量和口感；3. 有效地杀灭细菌和病毒；4. 可以减少能源消耗和处理时间；5. 能够处理大批量样品。
四、应用领域1. 食品行业：可以用于肉类、家禽、海鲜等食品的杀菌；2. 医药行业：可以用于药品、医疗器械等的杀菌；3. 化妆品行业：可以用于化妆品的杀菌。
五、技术参数1. 电压：一般在30-50KV之间；2. 脉冲宽度：一般在10-100微秒之间；3. 脉冲频率：一般在1-10赫兹之间；4. 处理时间：根据不同的样品而定。
六、操作步骤1. 准备样品，将其放置于导体板上；2. 将导体板放置于两个电极之间，并连接高压脉冲发生器；3. 设置脉冲参数，包括电压、脉冲宽度和脉冲频率等；4. 开始处理，处理时间根据不同的样品而定。
七、注意事项1. 操作时应戴好防护手套和护目镜等个人防护装备；2. 在操作过程中应避免触摸高压电极或导体板等部件；3. 操作结束后应及时清洗设备和工作区域。
八、结论高电压脉冲灭菌技术是一种新型的灭菌技术，具有许多优点，被广泛应用于食品、医药、化妆品等领域。
在实际操作中，需要注意安全和卫生问题，并根据不同的样品设置不同的脉冲参数。
高压脉冲电场杀菌
高压脉冲电场杀菌技术随着人民生活水平的提高，食品的安全性与营养性受到越来越大的关注。
对于食品的杀菌保藏技术也提出了越来越高的要求。
传统的杀菌技术主要是采用高温，烫漂，热风干燥，巴氏杀菌，添加化学防腐剂等，这几种方法都存在弊端，对于热敏性的营养素，会在高温中损失，而且往往会破坏食物本身的色泽，影响食物的感官，改变食品的色，香，味。
随着近几年食品安全事件的频发，也使得人们谈食品添加剂而色变，因此很多的食品人致力于新的杀菌技术的研究。
像微波杀菌，超声杀菌，膜过滤除菌，高压脉冲电场杀菌等。
下面给大家简要介绍一下高压脉冲电场杀菌。
高压脉冲电场杀菌，一种新型的食品冷杀菌技术（High Intensity Pulsed Electric Fields，简称PEF）。
上个世纪六十年代，在美国就已经开始研究，到九十年代中后期我国才开始这方面的研究，由于设备的限制，研究水平已经相对比较落后，特别是在产业化方面。
目前，对于它的杀菌机理尚不明确。
多数学者认为高压脉冲电场的杀菌原理包括场的作用和电离作用两种。
场的作用：脉冲电场产生磁场，磁场和电场的交替作用使细胞膜振荡加剧，膜强度减弱，使膜内物质溢出，膜外物质易渗入，细胞膜的保护作用减弱甚至消失。
电离作用：电极附近物质电离产生的离子与膜内物质作用，阻断了膜内外生化反应和新陈代谢的进行。
同时，液体介质产生强氧化物质如O3，与细胞内物质发生反应从而影响细胞正常功能的发挥。
高压脉冲电场杀菌的特点高压脉冲电场杀菌特点：①杀菌时间短、效率高、能耗远小于热处理法；②脉冲电场杀菌在常温常压下进行，与加热法相比更能有效地保持食品原有的色、香、味及营养成分，对热敏性物料尤其适用。
早期的研究主要集中在PEF 对微生物的杀菌效果方面，人们已就PEF 对多种腐败菌和致病菌的杀菌效果进行了大量而系统地研究。
目前，人们已经对PEF 的杀菌效果有了深入的认识和掌握。
PEF 杀菌实验的指示微生物包括枯草芽抱杆菌、德氏乳杆菌、单核细胞增生李斯特氏菌、荧光假单孢菌、啤酒酵母、金黄色葡萄球菌、嗜热链球菌、大肠杆菌、大肠杆菌O157、霉菌和酵母等，研究结果表明PEF 处理对这些微生物的营养体细胞均有较好的杀灭作用，但芽孢表现出较强的耐受性。
七、脉冲电场杀菌技术
液体电脉冲冷杀菌设备
2. 活塞式电脉冲冷杀菌设备 3. 高压强制脉冲放电流通式杀菌设备
脉冲电场杀菌贮藏技术可避免加热法引起的蛋白质变性和维 生素的破坏,而且其耗能只有加热杀菌的千分之一, 生素的破坏,而且其耗能只有加热杀菌的千分之一,而食品 的营养,风味,色泽不变. 的营养,风味,色泽不变.
�
冲击波
高频脉冲放电
液体汽化
气泡膨胀爆裂
细菌溶解
2. 电磁效应引起的细胞膜穿孔 脉冲放电 膜内外电势差↑ 膜内外电势差 膜通透性↑ 膜通液态物料
脉冲放电
(等离子体,基本粒子,强光等) 等离子体,基本粒子,强光等)
杀死微生物
四,脉冲放电杀菌效果的影响因素 1. 对象菌的种类:不同菌种对电场的承受力有很大的不同. 对象菌的种类:不同菌种对电场的承受力有很大的不同. ①无芽孢细菌较有芽孢细菌更易被杀灭,格兰氏阴性菌较阳 无芽孢细菌较有芽孢细菌更易被杀灭, 性菌易于被杀灭. 性菌易于被杀灭. ②在其它条件均相同的情况下用电场灭菌,菌种的存活率由 在其它条件均相同的情况下用电场灭菌, 高到低排列顺序: 酵母菌. 高到低排列顺序:霉菌 → 乳酸菌 → 大肠杆菌 → 酵母菌. ③对象菌所处的生长周期也对杀菌效果有一定的影响,处于 对象菌所处的生长周期也对杀菌效果有一定的影响, 对数生长期的菌体比处于稳定期的菌体对电场更为敏感. 对数生长期的菌体比处于稳定期的菌体对电场更为敏感.
2. 菌的数量:研究中发现,对菌数高的样品与菌数低的样品 菌的数量:研究中发现, 加以同样强度,同样时间的脉冲, 加以同样强度,同样时间的脉冲,前者菌数下降的对数值比 后者要多得多. 后者要多得多. 3.电场强度:电场强度在各因素中对杀菌效果影响最明显, .电场强度:电场强度在各因素中对杀菌效果影响最明显, 增加电场强度,对象菌存活率明显下降. 增加电场强度,对象菌存活率明显下降. 4. 处理时间:刚开始随着杀菌时间的延长,对象菌存活率 . 处理时间:刚开始随着杀菌时间的延长, 开始急剧下降,然后平缓,逐渐变平, 开始急剧下降,然后平缓,逐渐变平,最后增加杀菌时间亦 无多大作用. 无多大作用. 5. 处理时的温度:随着处理温度上升 在24℃—60℃范同内 , . 处理时的温度:随着处理温度上升(在 ℃ ℃范同内), 杀菌效果有所提高,其提高的程度一般在10倍以内. 杀菌效果有所提高,其提高的程度一般在 倍以内. 倍以内
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杆菌下降 3.62个lg， 酵母
菌下降2.34个lg， 而霉菌仅 下降了0.74个lg值, 霉菌孢 子对PEF较不敏感。
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200µ s, 霉菌下降了
1.82个lg值。当处理时 间达到800µ s，霉菌数 量降低3.6个lg。
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在食品中的应用研究
PEF处理对石榴汁理化性质的影响
多酚含量与原样无显著差异
中微生物细胞内部的强烈振动和细胞膜破裂等现象，从而产生杀菌效应。
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高压脉冲电场杀菌机理
5.电磁机制模型
电磁理论认为电场能量与磁场能量是相互转换的， 在两个电极反复充电与放电的过程中，磁场起了主要杀
菌作用，而电场能向磁场的转换保证了持续不断的磁场
杀菌作用。这样的放电装置在放电端使用电容器与电感 线圈直接相连，细菌放置在电感线圈内部，受到强磁场 作用。
子，这些阴阳离子在强电 场作用下极为活跃，穿过 在电场作用下通透性提高 的细胞膜，与细胞的生命 物质如蛋白质、核糖核酸 结合而使之变性。
强烈的冲击波，超出细菌细
胞膜的可塑性范围而将细菌 击碎。
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影响高压脉冲电场杀菌效果的因素
脉冲电场工作参数
电场强度 脉冲持续时间 处理室特性 温度 脉冲特性
类黄酮稍有下降 澄清度仅下降1%左右 对色泽有所影响，但小于热处理
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在食品中的应用研究
高压脉冲电场对黑莓汁杀菌效果的研究
（1）高压脉冲电场对沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆 菌和枯草芽孢杆菌具有明显的杀菌效果。随着电场强度、 脉冲宽度和脉冲个数的增加，细菌的残活率显著下降。在 电场强度为18.75 kV/cm时，沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、 大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的最低残活率分别为-3.238，3.053，-2.687和-2.432个对数。 （2）脉冲电场对新鲜黑莓果汁的理化指标影响不大，基本 保持了原有的色泽和风味，VC的损失很小。
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高压脉冲电场杀菌机理
4.空穴理论
放电时，产生强 大的脉冲电流
高压通路，进 而形成气套
压力由气套传给 液体，形成强大 超声液压冲击波
空穴
放电终了瞬间，气套处形成空 穴，由于压力突然减小，液体 又以超声速回填空穴，形成第 二个超声回填空穴冲击波。
空穴
正是由于这种高压脉冲能量直接转换成的冲压式机械能，引起液体食品
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高压脉冲电场杀菌机理
6.粘弹极性形成模型 7.电解产物效应
此模型认为，一是细菌的 细胞膜在杀菌时受到强烈的 电场作用而产生剧烈振荡， 二是在强烈电场作用下，介 质中产生等离子体，并且等 离子体发生剧烈膨胀，产生
此理论指出在电极施 加电场时，电极附近介质
中的电解质电离产生阴离
持续时间
刚开始的杀 菌效果随脉冲 时间的延长而 明显增强，但 达到拐点值后， 脉冲时间的增 加对杀菌效果 基本无影响。
温度
随着处理温 度上升(在2460℃范围内)， 杀菌效果会有 所提高，其提 高的程度一般 在10倍以内。 液体食品适中 的温度有利于 杀灭微生物。
脉冲特性
所有波形中， 振荡波杀灭微 生物的效率最 低；方波的效 率比指数波的 效率高；双极 性脉冲波形对 大肠杆菌的致 死率比单极性 波形高。
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高压脉冲电场的处理系统
脉冲发生器
指数形脉冲容易产生，但低于最高 指数衰减波 电压36.8％的电压无杀菌作用，且能 使食品的温度升高 方波脉冲比指数形脉冲杀菌效果更好， 对细菌有致命作用，但需脉冲整形网 络，结构复杂，对电路的设计及元器 件的要求高，成本也比较高 这两种波的效果都不是很好 指 数 衰 减 波
行了分析研究．发现牛乳中的总游离氨基酸质量数增多。 采用高效液相色谱仪对经电场处理前后牛乳中的维牛素A质量分数进 行了测定．发现牛乳中维生素A的质量分数几乎无损失。
同样，有研究表明场强在10～100 kV／cm．脉冲数在100～1200的
条件下．牛乳中pH值、电导率、乳糖质量分数和蛋白质质量分数变化 均不显著。 仅有VC的质量分数会有相当大程度的减少。
2.Zimmermann(1986)电崩解理论
6.粘弹极性形成模型
3.Tsong(1991)电穿孔理论
7.电解产物效应
4.空穴理论
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高压脉冲电场杀菌机理
1.Hamilton和Sale(1967)理论
当一个外部电场加到细胞两端时，就会产生跨膜电 位(TMP)。对半径r处于均匀场强E中的球形来说，其沿
静态分批式 连续式
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规模小、考虑影响因素较少，不适于大规
模工业化应用。 处理室内装有电极和冷却装置（PEF连续工 作，电极温度会升高），同芯电极的连续式 处理室，电容小，结构简单，不易放电。
食品处理装置结构简图
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高压脉冲电场杀菌机理
1.Hamilton和Sale(1967)理论
5.电磁机制模型
早在1967年
英国学者就发现25kV/cm直流脉 冲能有效致死营养细菌和酵母菌。 美国、日本等发达国家研究比较 活跃，并制造了成套的技术设备。
20世纪80 年代以来 20世纪90年 代中后期
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我国开始进行这方面的研究。
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高压脉冲电场的处理系统
良好的高压脉冲处理系统是高压脉冲电场杀菌技术得以
是主要的影响因素，脉冲数对杀菌影响不显著。杀菌后的桃 汁保持了原桃汁原有的营养和鲜味，高压脉冲电场非热杀菌 不改变桃汁的物理、化学性质。
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在食品中的应用研究
高压脉冲电场对石榴汁杀菌的研究 酵母菌和霉菌是果汁中最常见的有害微生物, 它们可以在较低 的 pH值下生存。对 PEF处理前后石榴汁中的酵母菌 霉菌以及大肠 杆菌进行计数, 结果表明酵母菌和霉菌比大肠杆菌更难杀灭。 在脉冲频率为100Hz, 场 强为35kV/cm时, 当脉冲处 理时间达到200µ s时, 大肠 当处理频率为 333Hz时, 电场强度为 35kV/cm,处理时间为
分别为60 kV／cm、6、35℃。
2.E=40 kV/cm， 脉冲频率 F=200 Hz，处理 一次脉冲数C=2。
2.残留菌数与样品温度的关系
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在食品中的应用研究
桃汁理化指标 抗坏血酸、总算含量均未发生变化，氨基态氮略有降低。 电导率测定未发生变化。
高压脉冲电场对桃汁非热杀菌，其电场强度和杀菌温度
食品特性参数
成分
对不同食品成分 ，不同物质结构的灭
电导率
低电导率情况下 灭菌率较高。
离子强度
脉冲电场的杀菌效 果随介质离子强度的 下降而增加。
菌效果不同。
pH值
介质pH值下降杀 菌效果稍有提高。
水的活性
降低水活性将会 导致灭菌率降低。
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在食品中的应用研究
高压脉冲电场对牛奶杀菌的研究.
2.微生物残留数与脉冲数大小的关系
1.原料乳中微生物残留数与场强大小关系 处理脉冲数6个，整个杀菌过程中，由于 脉冲数较少，处理后的牛乳没有温升。
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在食品中的应用研究
高压脉冲电场对牛奶杀菌的研究
电场强度是最主要的影 响因素，场强越大，电场的
杀菌效果越好，其次是温度，
温度越高，电场杀菌效果越 好，最后是脉冲数的影响， 电场杀菌效果随脉冲数的增 加而增加，但增加幅度不
处理室
结构、 体积、缝隙、 流速和停留 时间等因素 对杀菌效果 均有一定的 影响压脉冲电场杀菌效果的因素
微生物特性
不同菌种对电场的承受力不同。无芽孢菌较 有芽孢菌更易被杀灭，革兰氏阴性菌较阳性茵易 于被杀灭。相同条件下用电场灭菌，不同菌种存 活率由高到低为：霉菌、乳酸菌、大肠杆菌、酵 母菌
高压脉冲电场对桃汁杀菌的研究.
高压脉冲电场对石榴汁杀菌的研究. 高压脉冲电场对黑莓汁杀菌效果的研究. 高压脉冲电场对绿茶饮料杀菌的研究.
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在食品中的应用研究
高压脉冲电场对牛奶杀菌的研究
室温条件下，电场强度为50 kV/cm，脉冲数对电场杀菌效果影 响较小，所以可以选用较小的脉冲 数。
电场方向的跨膜电位．可由下式得出：
U(t)=1.5rE 式中：u——沿电场方向的跨膜电位，t； r——细胞半径，µ m； E——电场强度(kV/mm)，并且认为当跨膜电位 (TMP)达到1V时，细胞膜便失去 功能。
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高压脉冲电场杀菌机理
2.Zimmermann(1986)电崩解理论
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在食品中的应用研究
高压脉冲电场对桃汁杀菌的研究.
1.电场强度 E=40 kV/cm， 温度为室温 (20℃左右)。
1.残留菌数与脉冲数的关系
最优工艺参数：
电场强度、脉冲数、杀菌温度的优水平
3.脉冲频率 f=400 Hz，处 3.残留菌数与场强的关系 理一次脉冲数 C=4，温度为 室温(20℃左 右)
高压脉冲电场杀菌
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主要内容
概况
高压脉冲电场的处理系统
高压脉冲电场杀菌机理 影响高压脉冲电场杀菌效果的因素 在食品中的应用研究
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概况
高压脉冲电场(pulsed electric field，PEF)是一种非热处理 技术，具有处理时间短，温升小，能耗低和杀菌效果明显等 特点，成为近几年来国内外研究的热点之一。
应用的前提。设计的关键是脉冲发生器和处理室。
脉冲发生器
高压脉冲电场杀菌装置的核心部分。高压 脉冲发生器用来产生10kV以上的脉冲，该 高压脉冲被加到处理室电极的两极板上， 在处理室内产生10kV/cm以上的强电场。