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超声波杀菌的影响效果因素

2021.11.05

  1.声强

  为了在液体介质中产生空化效应(这是杀菌的主动力),声强的必要条件是大于具体情况下的空化阈值。据研究,杀菌所用的声强最低也要大于1W/cm2。声强增大,声空化效应增强,杀菌效果增强,但也使声散射衰减增大;同时,声强增大所引起的非线性附加声衰减亦随之增大,因而为取得同样的杀菌效果所付出的功率消耗增加。为获得满意的超声杀菌效果,一般情况杀菌声强宜于取在1-61W/cm2的范围内。

  2.频率

  频率越高,越容易获得较大的声压和声强。另一方面,随着超声波在液体中传播,液体中微小核泡被激活,有振荡、生长、收缩及崩溃等一系列动力学过程所表现的超声空化效应也越强,从而超声波对微生物细胞繁殖能力的破坏性也就越明显,宏观上表现出来的微生物灭菌效果就越好,但频率升高,声波的传播衰减将增大。因此,一般说来,为了获得同样的杀菌效果,对于高频声波则需要付出较大的能力消耗。用于超声杀菌的超声频率多选择早20-50kHz。

  3.杀菌时间

  杀菌效果与杀菌时间大致成正比增加,但进一步增加杀菌时间,杀菌效果并没有明显增加,而趋于一个饱和值。对其它的声化学反应也如此。因此一般的杀菌时间都定在10min内。另外随着杀菌时间的增加,介质的温升会加大,这对于某些热敏性的食品杀菌是不利的。

  4.超声波形的影响

  超声杀菌可取连续波和脉冲波两种波形。连续波工作时,声能在整个杀菌过程中不断连续作用。而脉冲是间断作用的,可防止介质的显著热效应,这对与热敏性食品的杀菌是有利的。当使用脉冲超声波时,为了建立稳定的混响场,以期获得高的杀菌效率,应使脉冲宽度有足够的宽余(一般取10ms左右);这种情况下所获得的杀菌效率等效于连续波辐射。

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