簡介
目前,果蔬汁液飲料發展成了人們重要的大批生產的食品,因此,提高果蔬汁液飲料的質量,降低成本是一個非常重要課題。當前決定果蔬汁液飲料質量主要因素是殺菌工藝。殺菌方法:高溫、薄膜過濾、紫外光、超音波、微波等方法殺菌、濾菌“一,由於產量、成本等因素影響,通常都採用高溫殺菌。為了把高溫殺菌對果蔬汁液質量影響降低到最低程度,從常規間接加熱殺菌工藝發展到直接高溫殺菌和直接巴氏殺菌新工藝。果蔬汁飲料的溫度變化速度從3k/s提高到150k/s,只需0.2秒的加熱時間,便可以使果蔬濃縮汁液躍變到100℃以上。儘管如此,熱量也會引起質量下降,只不過把其影響減少到最低程度。高溫導致果蔬汁飲料質量:芳香成分、維生素和色素下降。引起味道變壞,失去原有色澤,破壞維生素C等。
人們在尋求一種常溫液體殺菌新技術,美國、蘇聯學者用超音波殺菌系統,日本學者水野彰等用極短高壓脈衝20kv殺死純水(無離子)中的酵母菌。真實的果蔬汁液是含有大量離子及果酸,電阻率是遠遠低於純水,殺菌效率也隨著電阻率下降而明顯下降,因而低電阻率的果蔬汁液常溫殺菌是十分困難的,人們一直在尋找可行殺菌新技術。
作用機理
當高壓脈衝生器輸出脈寬為1us的高壓脈衝5一80kv輸入殺菌裝置的放電隔離間隔時,其幅值達到隔離間隙擊穿電壓UGk時,隔離間隙擊穿,它成為高壓電路通路,脈衝全部能量加在主間隙Z上,隔離間隙控制了殺菌瞬時爆炸式能量。當主間隙Z的電場強度等於其臨界擊穿電場強度時,主間隙發生激烈的脈衝高壓放電,主間隙擊穿。這一過程發生在10 s的瞬間。
當水介質在力的作用下發生彈性形變時,隨半徑增大而減少,水介質中傳播的衝擊波是球面縱波,其振幅由於兩次放電時間間隔大於放電時間,故每次放電產生的衝擊波是減幅振動衝擊波。由於主放電間隙小,可視其為點振源產生的球面縱波。衝擊波是沿著半徑方向傳播,在水介質中傳播存在著摩擦阻尼,球面縱波的能量密度通量與被測點半徑r的平方成反比;與介質的阻尼係數有關。主間隙擊穿形成等離子“氣套”,它通過高壓絕熱膨脹,將“氣套”內分子所有動量通過“氣套”邊界轉變為衝量,形成向外傳遞的壓力衝擊波,由於水的阻尼作用,衝擊波強度減弱,成為減幅振動。
主間隙放電時電流密度為10 A/mm ,產生上百萬安培脈衝電流,它將使液體氣化成溫度高達數萬度以上的電漿,形成高壓通路。或多或少產生出的一些氣體,形成極薄“氣套”包圍著火花。壓力由薄薄的“氣套”傳給果蔬汁液,果蔬汁液可以認為不可壓縮的介質(果蔬汁液壓縮係數為0.000048),由於高速絕熱膨脹形成超聲液壓衝擊波。衝擊波壓力瞬時值可達10 一10 aP。放電終了瞬間,“氣套”處形成空穴,由於壓力突然減小,使果蔬汁液又以超聲速回填空穴,形成第二個超聲回填空穴的衝擊波。由於果蔬汁液不可壓縮,瞬時衝擊波力壓強達10 p以上,高脈衝能量直接轉換成爆炸式的衝壓機械能,產生10 一5x10 m/s的強大衝擊波,並以10 kg/cm 的壓強作用到細菌體上,細胞膜破裂、壓碎,細胞內部強迫振動等作用使細菌致死。在有限能量的條件下如儘量獲得最大的工程效率、瞬時功率和衝擊波力等,以便有效地套用到果蔬汁液殺菌中去。
在液體中脈衝放電產生巨大機械能,殺菌率可達100%,耗能很低,殺菌效率高。在常溫條件下就可以殺死細菌,使果蔬汁、飲料的味道、色澤、維生素、成分等沒有變化。人們可以飲到具有原味道、原色澤的野生果、水果及蔬菜汁液飲料,維生素不被破壞`沒有填加劑。套用範圍廣,不但能用於果蔬汁液、飲料、調料,還可用於污水處理等;但噪聲大,經防噪聲處理後,可以降到80db以下。
