超聲波是指頻率大于20kHz 的聲波，其頻率高、波長短，除了具有方向性好、功率大、穿透力強(qiáng)等特點(diǎn)之外，還能引起空化作用和一系列的特殊效應(yīng)，如機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)等。

一般認(rèn)為，超聲波具有的殺菌效力主要由其產(chǎn)生的空化作用所引起的。超聲波處理過程中，當(dāng)高強(qiáng)度的超聲波在液體介質(zhì)中傳播時，產(chǎn)生縱波，從而產(chǎn)生交替壓縮和膨脹的區(qū)域，這些壓力改變的區(qū)域易引起空穴現(xiàn)象，并在介質(zhì)中形成微小氣泡核。微小氣泡核在絕熱收縮及崩潰的瞬間，其內(nèi)部呈現(xiàn)5000℃以上的高溫及50000kPa 的壓力，從而使液體中某些細(xì)菌致死，病毒失活，甚至使體積較小的一些微生物的細(xì)胞壁破壞，但是作用的范圍有限 [1]。

速度快，設(shè)備較成熟易操作，對人體無傷害，對物品無損傷。

消毒不徹底，影響因素較多，一般只適用于液體或浸泡在液體里的物體，且處理量不能太大，對于超聲波在食品非熱殺菌的應(yīng)用研究還不夠系統(tǒng)和全面，對于對具體的食品成分以及最終導(dǎo)致的潛在安全性問題研究還不足。

李斯特單胞菌

為了在液體介質(zhì)中產(chǎn)生空化效應(yīng)（這是殺菌的主動力），聲強(qiáng)的必要條件是大于具體情況下的空化閾值。據(jù)研究，殺菌所用的聲強(qiáng)最低也要大于1W/cm2。聲強(qiáng)增大，聲空化效應(yīng)增強(qiáng)，殺菌效果增強(qiáng)，但也使聲散射衰減增大；同時，聲強(qiáng)增大所引起的非線性附加聲衰減亦隨之增大，因而為取得同樣的殺菌效果所付出的功率消耗增加。為獲得滿意的超聲殺菌效果，一般情況殺菌聲強(qiáng)宜于取在1－61W/cm2的范圍內(nèi)。

2．頻率

頻率越高，越容易獲得較大的聲壓和聲強(qiáng)。另一方面，隨著超聲波在液體中傳播，液體中微小核泡被激活，有振蕩、生長、收縮及崩潰等一系列動力學(xué)過程所表現(xiàn)的超聲空化效應(yīng)也越強(qiáng)，從而超聲波對微生物細(xì)胞繁殖能力的破壞性也就越明顯，宏觀上表現(xiàn)出來的微生物滅菌效果就越好，但頻率升高，聲波的傳播衰減將增大。因此，一般說來，為了獲得同樣的殺菌效果，對于高頻聲波則需要付出較大的能力消耗。用于超聲殺菌的超聲頻率多選擇早20－50kHz。

3．殺菌時間

殺菌效果與殺菌時間大致成正比增加，但進(jìn)一步增加殺菌時間，殺菌效果并沒有明顯增加，而趨于一個飽和值。對其它的聲化學(xué)反應(yīng)也如此。因此一般的殺菌時間都定在10min內(nèi)。另外隨著殺菌時間的增加，介質(zhì)的溫升會加大，這對于某些熱敏性的食品殺菌是不利的。

4．超聲波形的影響

超聲殺菌可取連續(xù)波和脈沖波兩種波形。連續(xù)波工作時，聲能在整個殺菌過程中不斷連續(xù)作用。而脈沖是間斷作用的，可防止介質(zhì)的顯著熱效應(yīng)，這對與熱敏性食品的殺菌是有利的。當(dāng)使用脈沖超聲波時，為了建立穩(wěn)定的混響場，以期獲得高的殺菌效率，應(yīng)使脈沖寬度有足夠的寬余（一般取10ms左右）；這種情況下所獲得的殺菌效率等效于連續(xù)波輻射。

超聲波滅菌適合于果蔬汁飲料、酒類、牛奶、礦泉水、醬油等液體食品。超聲波殺菌較之傳統(tǒng)高溫加熱殺菌工藝，超聲作用既不改變食品的色、香、味，也不會破壞食品組分。而其超聲空化能提高細(xì)菌的凝聚作用，使細(xì)菌毒力喪失或死亡，從而達(dá)到殺菌的目的。

果蔬汁飲料

用超聲波殺菌技術(shù)可以減少茶多酚的褐變，提高綠茶飲料的品質(zhì)。

牛乳

超聲波殺菌用于原料乳保鮮，殺菌率達(dá)87%，營養(yǎng)物質(zhì)無任何破壞，且在15℃條件下保鮮45h，仍有優(yōu)良的感官性能。

醬油

用超聲波對醬油進(jìn)行殺菌，速度快，無外來添加物，對人體無害，對物品無損傷。

1. 超聲波單獨(dú)滅菌

超聲波滅菌主要用于廢水處理、飲用水消毒以及食品行業(yè)，國內(nèi)外很多學(xué)者對此進(jìn)行了相關(guān)研究。

2. 超聲波與其它技術(shù)協(xié)同滅菌

超聲波協(xié)同臭氧

1975 年，Gary 等 [2]進(jìn)行了超聲協(xié)同臭氧處理水的滅菌研究，結(jié)果表明臭氧在超聲的協(xié)同作用下，有更好的殺菌效果。

相關(guān)學(xué)者對納米二氧化鈦與超聲波協(xié)同滅菌的效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，得出：納米二氧化鈦催化劑與超聲波具有明顯的協(xié)同殺菌作用，pH 值升高對超聲波殺菌效果有輕微影響，其殺菌效果比納米二氧化鈦催化紫外光殺菌效果好。納米二氧化鈦催化超聲處理不僅具有良好的殺菌作用，并且對光滑表面有一定的潔凈作用，可對污染器材進(jìn)行超聲清洗的同時起到殺菌作用 [3]。

超聲波協(xié)同微波

吳雅紅等 [4]進(jìn)行了超聲波協(xié)同微波技術(shù)對綠茶湯進(jìn)行處理的試驗(yàn)，并與高溫滅菌的茶湯進(jìn)行比較。結(jié)果表明綠茶湯在室溫放置5 天后會明顯的發(fā)生褐變，茶湯的透明性大為降低。經(jīng)高溫滅菌處理的茶湯，可以保證茶湯的食用安全，茶湯顏色穩(wěn)定，有較好的透明性，不會褐變。而經(jīng)微波和超聲波滅菌的茶湯飲用安全性能夠得到保證，各菌種生長極少，茶湯顏色穩(wěn)定，透明性好，也不褐變。

超聲波協(xié)同熱處理滅菌

相同溫度下，經(jīng)超聲波和熱處理協(xié)同作用(即熱超聲波)的滅菌效果比單獨(dú)使用熱處理滅菌的效果更好 [5]。

超聲波協(xié)同激光滅菌

采用超聲協(xié)同激光滅菌，滅菌效果明顯提高 [6]。用于殺菌的超聲波均采用縱波，而激光是一種電磁波，波動過程表現(xiàn)為橫波，聲光合用，則會產(chǎn)生一些新的聲光特性：原來方向性極強(qiáng)的激光穿過超聲場時，受到聲波的干擾，強(qiáng)化了激光的反射、折射和散射，尤其是超聲空化更加劇了上述作用，并引起了激光的強(qiáng)烈發(fā)散，大大擴(kuò)大了激光的作用范圍，使整個生化反應(yīng)器內(nèi)部充滿了聲、光效應(yīng)。同時，激光作用加速和加劇了空化氣泡的破滅和爆炸程度，形成兩種能量的迭加，產(chǎn)生更高的能量，從而大大提高殺菌率。

超聲波殺菌設(shè)備宜用于液態(tài)食品的殺菌，其基本形式有三種：液動式超聲發(fā)生器，清洗槽式超聲發(fā)生系統(tǒng)和變幅桿式超聲發(fā)生系統(tǒng)。

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