我國是世界最大的濃縮汁生產國，而在非還原汁（notfromconcentrate,非濃縮還原果汁）、果肉汁（Smoothies）、主劑復配等新型果蔬汁理論、技術、產品和裝備等方面，與發達國家相比還存在明顯差距。2020年我國果汁銷售額達到1300億元，但產業大而不強，存在如下突出問題：
（一）傳統汁產品單一、加工過度11:30:49品質營養損失嚴重：果蔬原料經過復雜的酶解、過濾、吸附、濃縮、高溫殺菌等工序，品質和營養損失大，產品同質化嚴重，多數企業處于虧損狀態，產業轉型迫在眉睫。
（二）新型果蔬制汁的理論研究與技術研發結合不緊密，技術缺少原創性：以NFC為代表的新型果蔬汁成為消費者“新寵”，但相關基礎研究不完善，且與產業結合不夠緊密，針對不同果蔬制汁的精準系列化配套技術尚不充分；終端果蔬汁和主劑復配開發不夠，產品標準相對落后；目前NFC出汁率低（<70%），生產效益有待提高。
（三）關鍵加工裝備和全程智能生產線技術研發滯后、自主知識產權的配套技術缺乏，關鍵設備依賴進口：新型殺菌設備的可靠性和穩定性有待提高，以超高壓（HPP）為代表的非熱殺菌采用間歇式操作，生產效率低、成本高；冷榨果蔬汁設備配套和智能控制有待完善。
本項目利用脈沖電場對果汁進行滅菌保鮮處理。在外加電場的作用下，細胞會產生跨膜電勢，跨膜電勢擠壓細胞膜，使得細胞膜厚度減小。當超過臨界值時，細胞膜會產生崩解，形成小孔。由于細胞具有自我修復能力，當這些小孔面積較小時，細胞能自動修復這些小孔，這些小孔是可逆小孔。但隨著電場強度增加，
或者隨著作用時間增長，細胞崩解面積大到細胞難以自愈，此時的擊穿不可逆，細胞內容物外泄，導致細胞死亡，達到滅菌目的。
研究制備針對果蔬汁、牛奶等營養飲品的脈沖電場滅菌保鮮處理裝備，可進一步提高營養飲品品質，改善我國飲品結構，提升全民生活質量，響應我國“健康中國”的號召。根據健康中國2050國家相關政策，液體食品非熱殺菌保鮮技術在長期內都會具有較好的政策扶持及政府支持。本項目所生產產品均滿足國家標準GB4789，且同時滿足各果汁、牛奶生產企業的企業標準。
面對傳統熱力殺菌伴隨的飲品營養損失嚴重、品質低，等行業瓶頸問題，本項目基于脈沖電場和低溫等離子體，研發了協同非熱殺菌裝置。設計專門的處理裝備，針對不同種類和參數的電場技術對非熱殺菌效果進行優化處理，避免了傳統熱力和化學殺菌技術帶來的問題，實現高效殺菌的同時，最大程度地保留果蔬的營養成分，為非熱殺菌保鮮技術的跨越式變革提供助力。
產品性能優勢
項目主要對標目前炙手可熱的“巴氏殺菌”，分別從以下三個方面具有明顯優勢。
（一）滅菌效果：巴氏滅菌只可以對牛奶中的原生菌進行殺滅，仍殘留部分的耐熱細菌及芽孢，因此只能在2-6℃的溫度下保存，且只能保存2-7天，這是目前巴氏殺菌所面臨的最大短板。但是脈沖電場利用高壓電場所引起的細胞形變，
進一步導致細胞死亡，可以在50攝氏度以下的環境中，達到99.99%的滅菌效率，且不僅可以殺滅原生菌，對耐熱菌以及芽孢同樣具有較好的滅菌效果。
（二）營養保留：脈沖電場滅菌技術作為一種低溫滅菌技術，避免了熱殺菌所帶來的營養損失，經檢測經過脈沖電場滅菌的牛奶對牛奶中所富含的蛋白質、維生素、乳糖等營養物質幾乎沒有損傷。
（三）處理成本：經調研，處理相同流量的牛奶，脈沖電場滅菌裝備成本的巴氏滅菌裝備的70%，因此，脈沖電場滅菌還是一種更為經濟的處理方式。
項目前期基于放電等離子體核心技術，研制了三種類型的大氣壓放電等離子體源（平板型、沿面型、共軸型），揭示了等離子體產生和活性粒子調控機制（國科金青年、面上，博士后基金特別、面上，國家重點實驗室基金3項），應用于細菌滅活（革蘭氏陰/陽性、真菌、芽孢）（西安交大學科交叉基金，獲得陜西省科技二等獎和陜西高等學校科技一等獎）、動物細胞處理（促進成纖維細胞增值、抑制腫瘤細胞增值）（中央基本科研業務專項基金）、種子殺菌干燥（科技部重點研發2018YFD0700202，獲得第九屆西安交通大學創業實踐大賽（“創客清遠”杯）金獎）、果汁殺菌保鮮（廣東省重點研發2018B020239001，獲得第九屆西安交通大學創業實踐大賽（“創客清遠”杯）金獎）、空氣消毒凈化（國科金新冠應急專項52041702，獲得第十五屆全國研究生電子設計大賽（商業賽道）金獎），共發表論文60余篇，其中SCI檢索32篇，申報專利40件（發明33，PCT2，實用新型5）。
市場前景及應用
隨著科技水平和國民生活水平的提升，在保證食品安全的前提下，如今，越來越多的消費者對方便、優質、風味自然、口感醇厚、外觀新鮮的食品更為青睞，對獲得這種食品的最少化加工亦提出了更高的要求。另外，中共中央、國務院于2016年10月25日印發實施《“健康中國2030”規劃綱要》，對食品制造加工業提出了新的要求，明確提出推進健康中國建設，因此，食品殺菌保鮮技術工藝面臨著巨大機遇。
2014年我國飲品市場約為158億元人民幣，同比增長率為7%，全國飲料產量在2014年達到166.99萬噸，國內牛奶產量在未來幾年內將不斷增長，2017年以后牛奶產量突破500萬噸，市場規模約473.08億元，以后每年將以10%的增長速度增長，截止到2022年我國牛奶產量將達到17254萬噸。
結合前期的市場調研，團隊前期開發基于脈沖電場和低溫等離子體的流體食品殺菌保鮮裝置定位于各類果汁果類飲品加工制造企業、各類牛奶加工制造企業，以及研究院、高校等科研院所。
技術成熟度
本項目技術成熟度達到5級，已完成脈沖電場處理模塊的設計與研發，以及大功率可調參數脈沖電源的研發與調試，開展了脈沖電場對柚子汁、牛奶的滅菌保鮮處理，獲得了符合食品衛生安全標準的規律性效果，證明了項目方案可行性，為裝置集成和參數優化奠定了基礎。
第一階段（已完成）：脈沖電場滅菌系統設計及搭建：
1、根據流場及電場仿真，并結合實驗結果，設計最佳處理結構；2、完成串聯流場與并聯電場的系統搭建；3、特種高壓脈沖電源的研發。
第二階段（已完成）：測定滅菌效果，達到國家標準：
1、因牛奶中所含細菌數量較少，直接利用牛奶進行實驗無法得出準確電場滅菌效果，因此首先利用菌懸液進行細菌殺滅實驗，在80L/h的流速下對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等多種典型細菌進行殺滅實驗，實驗結果表明：脈沖電場滅菌效率大于99.999%。
2、對新鮮生牛乳進行滅菌處理，經檢測，經過脈沖電場滅菌的生牛乳細菌含量均滿足國家標準。
第三階段（已完成）：實驗室生產線的搭建與調試
在西安交通大學廣東研究院的支持下，項目已于今年年初完成實驗室生產線的搭建與開機調試（廣東順德），經測試，實驗室生產線產出產品均滿足國家標準。
實驗室生產線搭建得到西安交通大學廣東研究院、上海瑞元機械制造公司、菠蘿世家等公司的支持。
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