飲料殺菌裝置作用

❶ 臭氧發生器能給瓶裝飲料消毒嗎

摘要 你好，臭氧發生器對瓶裝飲料具有良好的殺菌消毒作用。

❷ 飲料行業瓶蓋消毒的原理及作用

飲料瓶蓋的殺菌及其應用

改革開放以後中國飲料行業的發展非常迅速，飲料的品種也從過去單純的碳酸飲料逐步發展到礦泉水、果汁、果蔬汁飲料和功能性飲料等；灌裝方式也從冷灌裝發展到現在的熱灌裝、中溫灌裝、無菌冷灌裝等；包裝形式也從單一的玻璃瓶到現在的易拉罐、PET瓶等。針對不同產品和不同的包裝形式，對包裝物瓶蓋的殺菌處理也很關鍵，本文就目前使用的各種飲料瓶蓋殺菌方法進行討論。

一、紫外線殺菌

微生物受紫外光照射後，其蛋白質和核酸吸收了紫外光譜能量，會導致蛋白質變性，引起微生物死亡。

飲料灌裝生產設備中，輸蓋機為壓蓋機或者擰蓋機輸送瓶蓋。在輸蓋機儲料倉的上部或者輸送帶的上部安裝紫外線殺菌燈管，瓶蓋在被輸送的過程中接受紫外線照射，紫外線照射到的地方可以達到較好的殺菌效果。由於瓶蓋的透光性差，紫外線無法穿透瓶蓋照射到瓶蓋的另一側。因此，瓶蓋只能達到部分殺菌，且殺菌的表面是隨機的。為了有針對性地對瓶蓋表面殺菌，在壓蓋機或擰蓋機的瓶蓋下滑道上安裝紫外線殺菌燈，通過此處的瓶蓋已經被整理成方向一致，紫外線照射的一面就是瓶蓋與飲料接觸的一面，有效提高了殺菌效果。

紫外線殺菌設備簡單，無需配套設備，成本低，操作管理方便，使用比較廣泛。由於滑道的結構特點及紫外線對微生物的殺滅特性，紫外線殺菌方式一般適合在以下幾類飲料灌裝的瓶蓋中使用：

1．碳酸飲料 碳酸飲料中含有CO2，呈酸性，能抑制微生物的生長，因此碳酸飲料的瓶蓋採用紫外殺菌即能滿足需求。該方法在生產時，批量包裝的新瓶蓋倒入輸蓋機的儲料倉，瓶蓋在輸蓋機的儲料倉內或輸送帶上接受紫外線的照射殺菌；還可以在擰蓋機下蓋滑道上設置紫外線殺菌燈，讓瓶蓋的內表面接受紫外線的照射殺菌，殺菌後直接輸往擰蓋機。

2．礦泉水飲料 國家對礦泉水的生產制定了比較嚴格的規定，其中對礦泉水的菌落總數、黴菌計數和大腸桿菌都嚴格限制為零。無論是否經過過濾殺菌處理的礦泉水，其總細菌數、黴菌計數和大腸桿菌數都必須符合國家標准。由於礦泉水中只含無機鹽，不含微生物營養源，缺少供微生物生產發育的營養成分，因而對其瓶蓋也可以採用紫外線殺菌。

3．高溫灌裝的茶飲料、果汁飲料 茶飲料和果汁飲料中存在著各種微生物（細菌、黴菌和酵母等），飲料的殺菌就是要殺滅這些微生物。目前一般都採用高溫短時殺菌法，也稱瞬時殺菌法。高溫灌裝是讓經過瞬時殺菌後的飲料冷卻在85℃～92℃之間的一個溫度區間進行灌裝，飲料瓶選用結晶耐熱的熱灌裝瓶，瓶蓋選用耐85℃的耐熱瓶蓋，灌裝方式採用滿瓶灌裝，灌裝壓蓋（或擰蓋）後增加倒瓶裝置：瓶身傾倒90°～180°，利用飲料自身的高溫對瓶蓋內部進行殺菌處理。因此瓶蓋的前期處理也可以採用紫外線殺菌。

二、熱水噴沖殺菌

加熱殺菌法是食品保藏的最傳統方法之一。微生物細胞若被加熱至一定溫度，細胞內的生理活性物質（例如酶蛋白質、核蛋白質、脫氧核糖核酸等）會發生變性和鈍化，從而失去活性死亡。把微生物殺死的加熱溫度和時間，按微生物的種類、細胞生理狀態、細胞濃度等的不同有明顯不同。對於殺滅具體一個菌種，提高殺菌溫度可以縮短加熱時間，降低溫度需要延長加熱時間，溫度太低，則對某些耐熱菌種就起不到殺菌效果。

熱水噴沖殺菌就是利用噴嘴對瓶蓋多方向噴射熱水，在進行殺菌的同時也去除瓶蓋內外表面的灰塵。該方法在生產時，理蓋後的瓶蓋按一致方向在瓶蓋通道內行進，在通道的上下方設置多組噴嘴，噴嘴對前進的瓶蓋進行多方位熱水噴沖，熱水的溫度就是殺菌溫度，接受噴沖的時間就是殺菌時間。

金屬蓋由於其耐高溫，噴沖的熱水溫度可以超過85℃，噴沖時間可以隨著熱水溫度提高而減少；對於塑料瓶蓋，噴沖熱水溫度一般控制在85℃。熱水殺菌後需要對瓶蓋噴無菌空氣，促使瓶蓋的乾燥。

熱水噴沖殺菌需要提供熱水和無菌空氣，需要相應的配套設備，生產時會消耗熱能和少量水資源，為其配套的是常用的通用設備。熱水噴沖殺菌可以用於高溫灌裝的茶飲料和果汁飲料的瓶蓋處理，也可用於礦泉水的瓶蓋殺菌。

三、臭氧殺菌

臭氧具有極強的氧化性質，它可以直接破壞病毒的核糖核酸或脫氧核酸並將其殺滅。臭氧也可以損傷細菌、黴菌類微生物的細胞膜，抑制其生長，並進一步滲透破壞膜內組織，直至細菌、黴菌類微生物死亡。臭氧溶解於水，在濕度大的環境里殺菌效果非常好，也可以利用臭氧水對瓶蓋進行殺菌。有關臭氧水殺菌將在後面討論。臭氧的濃度越大殺菌效果越好，在臭氧濃度為4.0mg/m3時，殺菌時間一般需要45分鍾到1小時。

由於臭氧殺菌需要的時間很長，對於具備一定生產能力的自動化飲料生產線來說，如果既要滿足殺菌效果又要讓瓶蓋殺菌過程在殺菌設備內連續完成的話，殺菌設備需要做得非常龐大。實際生產過程中，瓶蓋臭氧殺菌是在具備一定生產能力的自動化飲料生產線上，在較大的密封空間里放置一定量的瓶蓋，然後對瓶蓋所在的空間充填一定濃度的臭氧並保持一段時間。放置的瓶蓋數量以維持生產所需瓶蓋數量而定。殺菌後的瓶蓋存放時間越長，受污染的危險越大，所以一般存放時間不超過一周。殺菌後的瓶蓋需要與外界隔離，待輸蓋機需要瓶蓋時送往輸蓋機。

目前，直接採用臭氧殺菌的獨立設備多見於小型櫃式瓶蓋殺菌櫃。這種瓶蓋殺菌櫃的殺菌空間小、生產能力小、間隔生產、非自動化。使用這種臭氧殺菌櫃時，需要人工把殺菌的瓶蓋搬出殺菌櫃放入輸蓋機，容易造成瓶蓋的二次污染。因此，臭氧殺菌只適合非自動化生產線，或對瓶蓋有一定殺菌要求的小型生產線。

四、殺菌水殺菌

殺菌水中存在不穩定元素，它們會自行分解。殺菌水殺菌就是利用這個分解過程（氧化過程）對物體表面的微生物進行氧化，從而達到殺菌目的。

常見的具有強氧化性的物質有：過氧乙酸、臭氧水和氯水，臭氧的瞬時殺菌性質優於氯。目前，飲料瓶蓋殺菌的殺菌水基本採用過氧乙酸和臭氧水，其中絕大多數為過氧乙酸。殺菌水的濃度越大，需要的殺菌時間也相應縮短。對於65℃2000PPM的過氧乙酸，通過30秒～60秒時間殺菌，可以使瓶蓋達到商業無菌的要求。由於殺菌水的殺菌時間短、殺菌效果好，被廣泛應用於果蔬汁飲料的瓶和蓋殺菌。利用殺菌水對飲料瓶蓋進行殺菌的方式主要有噴沖式和浸泡式。

1．噴沖式 是採用多組噴嘴，對瓶蓋的多個方向噴射殺菌水進行瓶蓋表面殺菌，瓶蓋接受噴射的時間應保證微生物能被完全殺滅。具體方法為：經過理蓋後的瓶蓋方向一致地進入瓶蓋軌道，在軌道的上下方設有多組噴頭，每組噴頭可以從不同角度對瓶蓋噴射殺菌水，噴射的殺菌水既對瓶蓋進行殺菌也推動瓶蓋沿著軌道前行。

利用過氧乙酸作為殺菌水時，殺菌水噴沖後的瓶蓋需要接受無菌水的沖洗，以去除瓶蓋上殘留的過氧乙酸，使之殘留量低於相關標准；無菌水沖洗後再用無菌空氣吹乾瓶蓋。

利用臭氧水作為殺菌水時，由於臭氧水分解後的產物是水和氧氣，不存在任何有害的殘留物質，理論上無需對瓶蓋再作處理，但實際生產過程中，由於瓶蓋殺菌機出口與旋蓋機距離很近，無法使殘留臭氧完全分解，因此，瓶蓋經過臭氧水殺菌後還需要經過無菌水沖洗和無菌空氣吹乾處理。

由於噴射水的直線性，無菌水噴沖殺菌可以用於礦泉水瓶蓋殺菌，也可以用於茶飲料和果汁飲料熱灌裝時的瓶蓋殺菌。熱灌裝採用滿瓶灌裝，灌裝旋蓋後倒瓶加熱瓶蓋，進行內部殺菌處理。

2．浸泡式 是把飲料瓶蓋完全浸泡在殺菌水中，使瓶蓋的所有內外表面都接受殺菌水殺菌，浸泡時間應滿足瓶蓋完全殺菌的時間要求。一種方法是：方向一致的瓶蓋固定在瓶蓋架上，瓶蓋架連接在鏈條上，鏈條的運動帶動瓶蓋架進入裝有殺菌水的殺菌池內並使瓶蓋完全浸泡在殺菌水中，浸泡的時間應滿足完全殺菌的時間要求。與噴沖殺菌方式一樣，殺菌水浸泡後的瓶蓋同樣需要無菌水的噴洗和無菌空氣的噴沖，使瓶蓋既乾燥又無菌。

採用無菌水殺菌方式時，為其配套的殺菌水、無菌水和無菌空氣需要製作和處理，外圍的配套設備比較多，配套成本高，消耗成本大，管理要求高，因此這種殺菌工藝一般應用於果汁飲料的無菌冷灌裝。

五、電解液殺菌

電解是利用惰性電極在液體中通電，其陽極發生氧化反應，陰極發生還原反應。目前國外有關人員已經研究利用完全除鹽的飲用水與氯化鈉稀溶液發生電化反應，在陽極區得到殺菌效果好於傳統殺菌水的殺菌液。如果把電解原理直接用於瓶蓋殺菌，就可以大大降低運輸和倉儲成本，省時省力，安全有效。

總結

分析以上各種瓶蓋殺菌方式，可以根據不同飲料的成分特性和品質要求，選用不同的蓋殺菌工藝，如表中所示：

❸ 中性茶飲料的殺菌方式

食品是動植物的加工製品，大多數食品含有豐富的營養物質，容易滋生微生物，從而導致食品腐敗變質。任何食品的加工技術，其實質就是一種用一定技術對食品原料進行色、香、味、形再調制而得以長期保存食物，以滿足人們不同嗜好的手段。近年來我國食品加工技術有了很大進步，然而在殺菌技術的研究開發方面還存在較多問題。了解世界殺菌技術新動向有助於改善我國在此領域的落後狀況，也是發展我國食品加工技術的迫切需要。

食品殺菌技術是食品工業中的核心技術之一，從某種意義上講，食品工業的發展史就是一部食品殺菌技術的發展史。食品的殺菌技術，就是運用各種手段，殺滅食品自身污染的、從食品包裝容器帶入的、加工與調配過程中由操作人員和設備引入的以及生產環境中存在的各種有害微生物，從而保持食品品質並達到一定保藏期的一種技術。殺菌費用在一些食品的加工成本中占相當大的比例，直接影響產品的價格和市場競爭力，殺菌工藝的好壞直接影響產品的質量，因此應大力開展殺菌技術的研究。殺菌技術按殺(除)菌方式一般可分為加熱殺菌技術、化學葯劑殺菌技術、輻射殺菌技術(γ-射線、微波、紅外線等)、過濾除菌法以及加熱與其他手段相結合的殺菌技術等。各種殺菌技術發展的歷史長短不一，有著各自的特點和適用范圍。現將現代食品工程中應用的各種新殺(除)菌方法的特點、研究現狀及其應用領域作以介紹。

1 研究現狀

1.1 熱力殺菌技術
利用加熱殺滅食品中有害微生物的方法既是古老的方法，也是近現代極其重要的一種殺菌技術。1804年，法國人阿佩爾(Appert)發明了將食品裝瓶放於沸水中煮一段時間，能較長時間保藏食品的方法，19世紀50年代，法國人巴斯德(Pasteur)闡明了食品的微生物腐敗機理，為殺菌技術的發展奠定了理論基礎。

食品熱力殺菌可分為低溫殺菌法(巴氏殺菌)、高溫短時殺菌法和超高溫瞬時殺菌法。前兩種方法，由於殺菌效果穩定，操作簡單，設備投資小，已有悠久的應用歷史，現今還廣泛用在各類罐藏食品、飲料、酒類、葯品、乳品的生產中。後一種方法，由於其獨特的優點，已發展為一種高新食品殺菌技術。

1.2 超高溫瞬時殺菌技術(UHT)
超高溫殺菌於1949年隨著斯托克(Stork)裝置的出現而問世，其後國際上出現了多種類型的超高溫殺菌裝置。超高溫處理可分為間接加熱和直接加熱兩大類型。它是使料液迅速升溫至130℃以上，然後保持幾秒鍾，從而實現對料液瞬間的殺菌。

超高溫瞬時殺菌技術的殺菌效果特別好，幾乎可達到或接近滅菌的要求，而且殺菌時間短，物料中營養物質破壞少，營養成分保存率達92%以上，大大優越於上述兩種熱力殺菌法。配合食品無菌包裝技術的超高溫式殺菌裝置在國內外發展很快，目前這種殺菌技術已廣泛用於殺菌乳、果汁及各種飲料、豆乳、酒等產品的生產中。

1.3 電阻加熱殺菌技術
電阻加熱殺菌也叫歐姆殺菌，是一種新型熱殺菌方法，它借通入的電流使食品內部產生熱量而達到殺菌的目的，是酸性和低酸性食品和帶顆粒(粒徑小於25mm)食品進行連續殺菌的一種新技術。

電阻加熱殺菌使用交流電的頻率為50~60Hz，它利用電極將電流直接導入食品，由食品自身的介電性質產生熱量，以達到殺菌的目的。電阻加熱的適用性由食品物料的電導率來決定，大多數能用泵輸送的、溶解有鹽類離子且含水量在30%以上的食品都可用電阻加熱來殺菌，且效果很好，而一些脂肪、糖、油、未添加鹽的處理水等非離子化的食品則不適用該技術。英國APV食品加工中心的試驗表明，電阻加熱已成功地用於各種包含大顆粒的食品和片狀食品的殺菌，如馬鈴薯、胡蘿卜、蘑菇、牛肉、雞肉、片狀蘋果、菠蘿、桃等。

1.4 臭氧殺菌技術
臭氧在水中極不穩定，時刻發生還原反應，產生具有強烈氧化作用的單原子氧，在其產生瞬時，與細菌細胞壁中的脂蛋白或細胞膜中的磷脂質、蛋白質發生化學反應，從而使細菌的細胞壁和細胞膜受到破壞，細胞膜的通透性增加，細胞內物質外流，使細菌失去活性。同時臭氧能迅速擴散進入細胞內，氧化細胞內的酶或RNA、DNA，從而致死菌原體。

臭氧殺菌具有高效、快速、安全、便宜等優點，自1785年發現以來，廣泛應用於食品加工、運輸與貯存及自來水、純凈水生產等領域。

1.5 輻照殺菌技術
自從原子能和平利用以來，經過40多年的研究開發，人們成功地利用原子輻射技術進行食品殺菌保鮮。輻照就是利用X射線、γ射線或加速電子射線(最為常見的是Co60和Cs137的γ射線)對食品的穿透力以達到殺死食品中微生物和蟲害的一種冷滅菌消毒方法。受輻照的食品或生物體會形成離子、激發態分子或分子碎片，進而這些產物間又相互作用，生成與原始物質不同的化合物，在化學效應的基礎上，受輻照物料或生物體還會發生一系列生物學效應，從而導致害蟲、蟲卵、微生物體內的蛋白質、核酸及促進生化反應的酶受到破壞、失去活力，進而終止農產品、食品被侵蝕和生長老化的過程，維持品質穩定。

1980年聯合國糧農組織(FAO)、國際原子能機構(IAEA)和世界衛生組織(WHO)聯合專家委員會，提出了「用10KGY以下劑量輻照的任何食品，都沒有毒理學方面問題，沒有必要進行毒理學試驗」的建議，從而在世界范圍內推進了輻照在食品生產中的商業化應用。

1.6 微波殺菌技術
微波指波長在0.001~1m(頻率300~300000MHz)的電磁波。它能以光速向前直進，遇到物體阻擋，能引起反射、穿透、吸收等現象，用於殺菌的微波頻率為2450MHz。研究結果普遍認為微波對微生物的致死效應有2個方面的因素，即熱效應和非熱效應。熱效應是指物料吸收微波能，使溫度升高從而達到滅菌的效果。而非熱效應是指生物體內的極性分子在微波場內產生強烈的旋轉效應，這種強烈的旋轉使微生物的營養細胞失去活性或破壞微生物細胞內的酶系統，造成微生物的死亡。微波殺菌具有穿透力強、節約能源、加熱效率高、適用范圍廣等特點，而且微波殺菌便於控制，加熱均勻，食品的營養成分及色、香、味在殺菌後仍接近食物的天然品質。微波殺菌目前主要用於肉、魚、豆製品、牛乳、水果及啤酒等的殺菌。

1.7 遠紅外線殺菌技術
對紅外線的利用始於20世紀，1935年美國福特汽車公司的格羅維尼(Groveny)首先取得將紅外線用於加熱和乾燥的專利。食品中的很多成分及微生物在3~10μm的遠紅外區有強烈的吸收。遠紅外加熱殺菌不需要傳媒，熱直接由物體表面滲透到內部，因此不僅可用於一般的粉狀和塊狀食品的殺菌，而且還可用於堅果類食品如咖啡豆、花生和穀物的殺菌與滅霉以及袋裝食品的直接殺菌。
日本三茲公司首創的紅外線無菌包裝機，全機由ML-501型封裝機和MS-801型通道式紅外線熱收縮機組成。該機可根據被包裝物形狀和大小的不同，選用相應厚度和顏色的熱收縮薄膜，同時在熱輻射中滅菌，其滅菌程序簡便，包裝質量大大超過手工包裝，而且包裝
效率提高6~8倍。

1.8 紫外線殺菌技術
紫外線按其波長不同可分為3段:長波段(3200~4000 )，中波段(2750~3200 )，短波段(1800~2750 )。處於2400~2800 區段的紫外線殺菌力較強，而最強的波長為2500~2650 ，多以2537 作為紫外線殺菌的波長。當微生物被紫外線照射時，其細胞的部分氨基酸和核酸吸收紫外線，產生光化學作用，引起細胞內成分，特別是核酸、原漿蛋白、酯的化學變化，使細胞質變性，從而導致微生物的死亡。紫外線進行直線傳播，其強度與距離平方成比例地減弱，並可被不同的表面反射，穿透力弱，廣泛用於空氣、水及食品表面、食品包裝材料、食品加工車間、設備、器具、工作台的滅菌處理。

1.9 磁力殺菌技術
磁力殺菌是把需消毒殺菌的食品放於磁場中，在一定磁場強度作用下，使食品在常溫下起到殺菌作用。由於這種殺菌方式不需加熱，具有廣譜殺菌作用，經處理後的食品，其風味和品質不受影響，主要適用於各種飲料、流質食品、調味品及其他各種包裝的固體食品。

1.10 高壓電場脈沖殺菌技術
高壓電場脈沖殺菌是將食品置於兩個電極間產生的瞬間高壓電場中，由於高壓電脈沖(HEEP)能破壞細菌的細胞膜，改變其通透性，從而殺死細胞。

高壓脈沖電場的獲得有2種方法。一種是利用LC振盪電路原理，先用高壓電源對一組電容器進行充電，將電容器與一個電感線圈及處理室的電極相連，電容器放電時產生的高頻指數脈沖衰減波即加在兩個電極上形成高壓脈沖電場。由於LC電路放電極快，在幾十至幾百個微秒內即可以將電場能量釋放完畢，利用自動控制裝置，對LC振盪器電路進行連續的充電與放電，可以在幾十毫秒內完成殺菌過程。另一種是利用特定的高頻高壓變壓器來得到持續的高壓脈沖電場。殺菌用的高壓脈沖電場強度一般為15~100kV/cm，脈沖頻率為1~100kHz，放電頻率為1~20kHz。

高壓電場脈沖殺菌一般在常溫下進行，處理時間為幾十毫秒，這種方法有2個特點:一是由於殺菌時間短，處理過程中的能量消耗遠小於熱處理法。二是由於在常溫、常壓下進行，處理後的食品與新鮮食品相比在物理性質、化學性質、營養成分上改變很小，風味、滋味無感覺出來的差異。而且殺菌效果明顯(N/No<10-9)，可達到商業無菌的要求，特別適用於熱敏性食品，具有廣闊的應用前景。

1.11 超聲波殺菌技術
超聲波是頻率大於10kHz的聲波。超聲波同普通聲波一樣屬於縱波。超聲波與傳聲媒質相互作用蘊藏著巨大的能量，當遇到物料時就對其產生快速交替的壓縮和膨脹作用，這種能量在極短的時間內足以起到殺滅和破壞微生物的作用，而且還能夠對食品產生諸如均質、催陳、裂解大分子物質等多種作用，具有其他物理滅菌方法難以取得的多重效果，從而能夠更好地提高食品品質，保證食品安全。朱紹華採用超聲波發生儀作為滅菌設備，以醬油為滅菌對象，取得了良好的效果。

1.12 脈沖強光殺菌技術
脈沖強光殺菌技術是採用強烈白光閃照的方法進行滅菌，它由一個動力單元和一個惰性氣體燈單元組成。動力單元是一個能提供高電壓高電流脈沖的部件，它為惰性氣體燈提供能量，惰性氣體燈能發出由紫外線至近紅外區域的光線，其光譜與太陽光十分相近，但強度卻強數千倍至數萬倍，光脈沖寬度小於800μs。該技術由於只處理食品的表面，從而對食品的風味和營養成分影響很小，可用於延長以透明材料包裝的食品及新鮮食品的貨架期。周萬龍等研究表明，脈沖強光對枯草芽孢桿菌、酵母菌都有較強的致死效果，30餘次閃照後，可使這些菌由105個減少到0個；脈沖強光起殺菌作用的波段可能為紫外線，但其他波段可能有協同作用。

1.13 超高壓殺菌技術
近年來，由日本率先研製出一種新型的食品加工保藏技術，這就是超高壓殺菌技術。所謂高靜壓技術(HighHydrostaticPressure簡稱HHP)就是將食品密封於彈性容器或置於無菌壓力系統中(常以水或其他流體介質作為傳遞壓力的媒介物)，在高靜壓(一般100MPa以上)下處理一段時間，以達到加工保藏的目的。在高壓下，會使蛋白質和酶發生變性，微生物細胞核膜被壓成許多小碎片和原生質等一起變成糊狀，這種不可逆的變化即可造成微生物死亡。微生物的死亡遵循一級反應動力學。對於大多數非芽孢微生物，在室溫、450MPa壓力下的殺菌效果良好；芽孢菌孢子耐壓，殺菌時需要更高的壓力，而且往往要結合加熱等其他處理才更有效。溫度、介質等對食品超高壓殺菌的模式和效果影響很大。間歇性重復高壓處理是殺死耐壓芽孢的良好方法。

日本最新開發出的超高壓殺菌機，操作壓力達304~507MPa。超高壓殺菌的最大優越性在於它對食品中的風味物質、維生素C、色素等沒有影響，營養成分損失很少，特別適用於果汁、果醬類食品的殺菌。

1.14 膜過濾除菌技術
隨著材料科學的發展，各種可用於物料分離的膜相繼出現，膜分離技術已在食品、生物制葯等工業生產中得到廣泛應用，例如生化物質的提取、純水的制備、果汁的濃縮等。膜分離過程根據推動力的不同，大體上可分為兩種。一類是以壓力為推動力的膜過程，如超濾；另一類是以電為推動力的膜過程，稱為離子交換，如電滲析。以壓力為推動力的膜過程，根據膜所用的孔徑和截留能力可以分為微孔過濾、超濾和反滲透等。

通常膜的孔徑為0.0001~10μm，而物料中微生物粒子大小一般在0.5~2μm，若選用孔徑小於微生物的膜，使料液通過膜過濾器進行過濾，則菌體粒子被截留，稱之為過濾除菌。

膜過濾除菌技術具有耗能少、在常溫下操作、適於熱敏性物料、工藝適應性強等優點，其應用前景廣闊，現已廣泛用於食品、生化、制葯、用水及空氣、乳品、果汁等的過濾除菌。

食品工程中的殺菌技術還很多，如:二氧化氯殺菌技術、氯氣殺菌技術、電子滅菌技術、加熱與加壓並用殺菌技術、加熱與化學葯劑並用殺菌技術、加熱與輻射並用殺菌技術、靜電殺菌技術等。這些技術正在得以研究和應用。

2 發展趨勢與對策

當代食品殺菌技術多種多樣，有各自的特點和應用范圍，人們也在不斷探索新的殺菌方法。現代食品殺菌工藝正在逐步擺脫傳統的加熱殺菌方式，或採用低溫冷殺菌，或採用各種除菌方法，或運用現代的各種包裝技術與殺菌工藝密切配合，或運用現代的加工技術如冷凍乾燥、真空濃縮、冷藏、冷凍、真空浸漬等，以求最大限度地減少食品中各種營養成分的損失，盡可能保持食品的原有風味，盡可能提高殺菌技術的經濟性、方便性，完善食品的包裝與貯藏條件，延長食品的貨架期，以滿足廣大消費者日益增長的物質生活的需要。面臨世界性的食品資源緊缺、能源枯竭、環境污染、人口爆炸等諸多問題，迫切要求經濟的、便捷的、實用的、多功能的高新食品殺菌技術得以大力研究，快速發展，以適應食品工業的現代化。

近年來我國食品工業進入快速發展時期，這對我國相對落後的殺菌技術研究提出了嚴峻的挑戰，迫切要求我們積極引進並吸收國外先進技術，深入進行殺菌工程技術的研究與開發，深化科研體制改革，加大科研投入力度，實施大兵團作戰模式，機械、化工、生化、微生物、高級物理、電子等各學科科研人員團結一致，密切合作，盡快構架我國殺菌工程技術研究與推廣體系，促使我國殺菌工程技術在近年來得到快速提高，縮小與國際先進水平的差距，以促進我國食品工業的進一步發展。

❹ 飲料設備的飲料設備簡介

飲料工業是改革開放以後發展起來的新興行業，1982年列為國家計劃管理產品，當年全國飲料總產量40萬噸。二十多年來，我國飲料工業從小到大，已初具規模，成為有一定基礎，並能較好地適應市場需要的食品工業重點行業之一。飲料工業的快速發展，對國民經濟建設和提高人民生活質量做出應有的貢獻。飲料已成為人民日常生活中不可缺少的消費食品。
飲料設備是伴隨著飲料工業的產生而產生，並且伴隨著飲料工業的發展而發展的。早在1890年美國就製造出了玻璃瓶灌裝機。1912年又發明了皇冠蓋壓蓋機，接著製造出了集灌裝和壓蓋於一體的灌裝壓蓋機組。在20世紀初德國也製造出了手動灌裝機和壓蓋機。
飲料設備技術水平較高的國家有德國、美國、義大利和瑞典等。亞洲的日本雖起步較晚，但發展很快，在國際市場也佔有一定地位。
無菌冷灌裝技術在飲料生產中應用日益擴大。無菌冷灌裝設備器源於英國，然後傳播到美國和歐洲各國，主要應用於果汁行業，近十年已進入乳品和其他飲品灌裝的市場。 水是飲料生產中用料最大的原料，而且水質的優劣對飲料的品質影響極大。因此，必須對水進行處理以滿足工藝要求。通常按其作用把水處理設備分為三類：水的過濾設備、水的軟化設備和水的消毒殺菌設備。
（一）水過濾設備
（1）砂石過濾設備（多介質過濾設備） 砂石過濾器（多介質過濾器）是以成層狀的無煙煤、砂、細碎的石榴石或其他材料為床層的機械過濾設備，其原理為按深度過濾水中不同顆粒度的顆粒，較大的顆粒在頂層被去除，較小的顆粒在過濾器介質的較深處被去除，從而使水質達到粗過濾後的標准，降低水的SDI（污泥密度指數）值，滿足深層凈化的水質要求。
（2）活性炭過濾器 活性炭具有吸附作用，還有一定的除濁作用，活性炭過濾器的主要結構和布置形式與砂石過濾器相似。因此，活性炭吸附也稱為活性炭過濾。活性炭過濾主要用於水中有機雜質和水中分子狀的膠體微小顆粒雜質，也可用於脫氯等。
（3）砂芯棒過濾器 砂芯棒過濾器亦稱為砂濾棒過濾器，在水處理設備中已有定型產品。主要適用於處理水量較少、水中只含有有機物、細菌及其他雜質的水處理。
（4）微孔過濾器 微孔過濾是新型的膜分離技術。它可濾除濾液、氣體的0.01μm以上微粒和細菌。其特點是高捕捉能力、過濾面積大、使用壽命長、過濾精度高、阻力小、機械強度大、無剝離現象、抗酸鹼能力強、使用方便。此濾器能濾除絕大部分微粒，所以廣泛應用於精濾和除菌工藝。
（二）水軟化設備
（1）離子交換器 離子交換器是水處理中常用的一種裝置，它可以通過選擇一定的流程，使水軟化或除鹽。其主要是利用一些離子交換劑把原水中不需要的離子暫時固著，使水中這些離子的含量降低到所要求的程度。被交換劑固著的離子，在再生液中被釋放出來，交換劑又可重新使用。也就是說，其實質是不溶性的電解質（樹脂）與溶液中的另一種電解質進行的物理化學反應，亦即樹脂上的可交換離子與溶液中的其他同性離子的交換反應。
（2）電滲析器 電滲析在工業上作為一種分離、濃縮、提純和回收工藝的新技術，廣泛應用於化工、制葯、食品等行業，在食品工業上的應用主要集中在汽水用水、啤酒用水的純化處理上，在軟飲料廠用來對水進行軟化（脫鹽）。電滲析技術是通過具有選擇透過性和良好導電性的離子交換膜，在外加直流電場的作用下，根據異性相吸、同性相斥的原理，使原水中陰、陽離子分別通過陰離子交換膜和陽離子交換膜而達到凈化作用的一項技術。
（3）反滲透設備 反滲透是應用規模最大、技術相對最成熟的膜技術，其應用在整個膜分離領域中約佔一半，是膜技術發展的一個最大的突破。反滲透是通過反滲透膜把溶液中的溶劑分離出來。反滲透的應用從海水淡化、硬水軟化等發展到維生素、抗菌素、激素等的濃縮，細菌、病毒的分離以及果汁、牛乳、咖啡的濃縮等許多方面，應用極廣。反滲透設備優點是連續運行，產品水質穩定；無須用酸鹼再生；不會因再生而停機；節省了反沖和清洗用水；以高產率產生超純水（產率可以高達95%）；再生污水不需水處理設施；運行及維修成本低；安裝簡單、費用低廉。
反滲透設施生產純水的關鍵有兩個：一是一個有選擇性的膜，我們稱之為半透膜，二是一定的壓力。簡單的說，反滲透半透膜上有眾多的孔，這些孔的大小與水分子的大小相當，由於細菌、病毒、大部分有機污染物和水合離子均比水分子大得多，因此不能透過反滲透半透膜而與反滲透膜的水相分離。在水中眾多雜質中，溶解性鹽類是最難清除的。因此，經常根據除鹽率的高低來確定反滲透的凈水效果，反滲透除鹽率的高低主要決定於反滲透半透膜的選擇性。較高選擇性的反滲透膜元件除鹽率可以高達99.7%。
反滲透分離的進行，必須先在膜-溶液界面形成優先吸附層，優先吸附的程度取決於溶液的化學性質和膜表面的化學性質，只要選擇合適的膜材料，並簡單地改變膜表面的微孔結構和操作條件，反滲透技術就可適用於任何分離度的溶質分離。
（4）超濾器
超濾技術雖在我國起步較晚，但發展非常迅速，隨著這項技術的不斷推廣和人們對它認識的不斷提高，飲料生產行業必將從中獲得更多的益處。
超濾膜設備在工業應用上有平板狀、管狀、螺旋板狀和空心纖維狀等幾種不同的形式。目前國內應用的大多數為板狀和管狀，特別是空心纖維膜（中空纖維膜）也已在水處理方面得到廣泛應用。
中空纖維超濾膜是超濾技術中最為成熟與先進的一種形式。這種膜是在平板膜的基礎上開發出的具有空間立體幾何形狀的薄膜，使單位體積的膜設備不依靠極薄的半透膜而有很大的膜滲能力。中空纖維管壁上有布滿微孔，孔徑以能截留物質的相對分子質量表達，截留相對分子質量可達幾千至幾十萬。由於採用了空心圓柱構形，就大大地提高了單位體積膜滲設備的生產能力。原水在中空纖維外側或內腔加壓流動，分別構成外壓式和內壓式。超濾是動態過濾過程，被截留物質可隨濃度而排除，不致堵塞膜表面，可長期連續運行。可以證明，在超濾應用上，採用一個大小合理的小直徑空心纖維膜的圓柱束，則所發生的透過液量將相當於十幾平方米超薄平板膜上所得者。
空心纖維為細長的膜管，內壁為膜層，膜層結合於海綿式的外壁上，外壁有粗孔，內層起超濾分離作用。內膜孔的大小，決定管內被阻物質的大小。空心纖維內經約200μm，由惰性的非離子聚合物製成，具有獨特的各向異性的（表皮）結構，有明顯高的流率。其特點是：①裝置內單位體積的膜面積很大；②膜壁薄，液體透過速度快；③因空心纖維的幾何構形具有一定的耐壓性能，故強度高。
（三）水殺菌消毒設備
（1）臭氧殺菌器 所謂臭氧殺菌器是利用臭氧的強氧化性而達到殺菌的目的。臭氧是強烈的氧劑，其殺菌作用比氯高15∽30倍，在一定濃度下作用5∽10min，臭氧對各種菌類都可以達到滅菌的程度。國外已將其廣泛用於水的消毒處理以除臭、除色等，國內在礦泉水、純凈水生產中應用於滅菌也很普遍。
（2）紫外線殺菌器 當微生物受紫外光照射後，微生物的蛋白質和核酸吸收紫外光譜能量，導致蛋白質變性，引起微生物死亡。紫外線對清潔透明的水具有一定的穿透能力，所以能使水消毒。紫外線殺菌不能改變水的物理化學性質，殺菌速度快、效率高、無異味，因此得到廣泛應用。 殺菌，是飲料加工的一個重要環節。飲料殺菌與醫學上和生物學上的殺菌有一定區別。飲料殺菌有兩種含義：一是要求殺死飲料中所污染的致病菌、腐敗菌，破壞食品中的酶而使飲料在特定環境中，如密閉的瓶內、罐內或其他包裝容器內，有一定的保存期；二是要求在殺菌過程中盡可能地保護飲料中營養成分和風味。所以，經殺菌後的飲料屬於商業無菌。
飲料殺菌的方法有物理殺菌和化學殺菌兩大類。化學殺菌法是使用過氧化氫、環氧乙烷、次氯酸鈉等殺菌劑。由於化學殺菌存在化學殘留物等影響，當代食品殺菌法趨向於物理殺菌法。物理殺菌法分為熱殺菌法和冷殺菌法。熱殺菌法又分為是熱殺菌法、乾熱殺菌法、微波殺菌法和遠紅外線加熱殺菌法。冷殺菌法分為紫外線輻射殺菌法、電離輻射殺菌法和冷凍殺菌法。在濕熱殺菌方法中，有巴氏殺菌法、高溫短時殺菌法和超高溫瞬時滅菌法之分。所謂巴氏殺菌（pasteurization)是低溫長時間殺菌法，殺菌溫度低於100℃，保溫時間是30min。高溫短時殺菌法（HTST），殺菌溫度一般在100℃一下，如牛奶的HTST殺菌溫度為85℃，保持15s以上。超高溫瞬時滅菌法（UHT），殺菌溫度在120℃以上，僅保持幾秒鍾。HTST和UHT殺菌法，不但效率高，而且食品的結構和外觀及營養和風味的保存都較其他殺菌方法好。根據上述的殺菌方法而相應發展起來的飲料殺菌設備種類較多，以被處理物料的形態分類分別有以下三種：
（1）流體飲料的殺菌設備 流體飲料指未經包裝的乳品、果汁等物料。處理這類物料的殺菌設備又有直接式和間接式之分。直接式是以蒸汽直接噴入物料中進行殺菌。間接式是用板、管熱換器對飲料進行熱交換進行殺菌。
（2）罐裝飲料的殺菌設備 罐裝飲料及瓶裝飲料等有包裝容器的飲料，處理這類物料的殺菌設備根據殺菌溫度不同可分為常壓殺菌設備和加壓殺菌設備。常壓殺菌設備的殺菌溫度為100℃以下，用於pH值小於4.5的飲料產品殺菌。用巴氏殺菌原理設計的罐頭殺菌設備屬於此類。加壓殺菌設備一般在密閉的設備內進行，壓力大於0.1MPa，溫度常用120℃左右。常壓和加壓殺菌設備在操作上亦可分為間歇式和連續式。根據殺菌設備所用熱源不同又可分為直接蒸汽加熱殺菌設備、加水加熱殺菌設備、火焰連續殺菌機等。
（3）使用電磁波的物理殺菌設備 該類殺菌設備是使用微波、遠紅外線、紫外線等物理輻射進行加熱殺菌的，是一種有開發前途的殺菌設備。