瞬时高压作用的机制及杀菌和纤维改性研究

【摘要】：以微射流均质机为基础建立“瞬时高压作用”概念，主要是应用于物理杀菌技术和超微粉碎技术。这一概念突出体现了处理过程中，物料受压时间非常短暂(小于1×10~(-3)s)而压力变化率非常巨大。在这一个变化过程中微生物和处理物料受到高速撞击、涡旋、压力瞬时释放等各种作用，本文从瞬时高压作用的杀菌和超微化机制、杀菌效果和瞬时高压作用对膳食纤维改性影响等方面开展研究。通过微射流均质机对大肠杆菌、酵母、枯草杆菌、嗜热芽孢杆菌杀灭效果和对α-淀粉酶活性的影响，以及食品基质对枯草杆菌杀灭效果并对该模型进行响应曲面分析，为瞬时高压杀菌在食品工业中的应用提供了理论依据和基础数据；通过微射流均质机对膳食纤维的形态学、流变学、可溶性、对金属离子和胆酸钠吸附等方面改性的影响，以及研究瞬时高压作用改性的膳食纤维在面包加工过程及其产品品质的影响，为改性膳食纤维开发和利用提供了理论论据，在研究微射流均质机对杀菌效果和超微化效果的基础上，探索了微射流均质机的杀菌效果和超微粉碎的作用机制并研究“瞬时高压作用”的作用机制，为开发不同应用领域的专一性辅助物理杀菌、湿态超微化、细胞破壁、(微)乳化等设备和技术提供理论基础。 在瞬时高压作用的杀菌和超微化机制方面，提出瞬时高压作用概念并阐述其目的和意义，介绍了瞬时高压作用与微射流均质机的关系以及瞬时高压作用和超高压杀菌的区别。利用高压均质过程作为比较，分析了超高压处理过程中流体的压力和能量转化，从而找出了超高压处理过程中没有引起较高温升现象的原因，本文将振荡头(interactive chamber)内部孔道分成六个部分：进料管区、分流管区、撞击管区、射流管区、扩流管区和出料管区并对其流场的动力学行为和进行了分析。也分析了在瞬时高压作用下流场激波与压力脉动(冲)问题，结果显示，尽管微射流均质机的流场中存在激波和压力脉动，但两者均不是影响杀菌效果的关键因素。 本文研究了瞬时高压作用处理后的微生物存活量与杀菌压力、次数之间的关系，结果表明：随着压力、次数的增加，微生物存活量减小。实验发现瞬时高压