加热杀菌是目前食品工业中常用的灭菌技术,但是加热杀菌技术会不可避免地造成部分热敏食物品质的下降,比如色泽、口感及质地的变化,因此非热灭菌技术的开发与研究尤为重要。高压CO₂和高压均质杀菌均是非热杀菌技术,且已有较多的研究将高压CO₂和高压均质杀菌技术应用于果蔬汁饮料中,并取得了显著的杀菌效果。本论文创新性地将高压CO₂和高压均质杀菌技术结合起来,构建了一个新型的高压均质协同高压CO₂杀菌方法,以强化其杀菌效果并得到更好的应用。根据高压均质协同高压CO₂杀菌技术的工作原理和特点,制定了杀菌装置设计方案,并成功搭建了杀菌试验装置。把复杂食品基质简化为CO₂-水混合物,利用相平衡理论分析了高压均质协同高压CO₂杀菌过程中为CO₂相态特性,研究表明,在压力为0²00 bar的范围内,处理温度不低于15℃,就不会产生CO₂水合物,可保证高压均质协同高压CO₂杀菌装置的安全运行。针对高压均质协同高压CO₂杀菌中高压均质环节温度升高的问题,提出了储料容器外置冷却与均质阀内置冷却结合的双级冷却方案,测试结果表明该方案能够满足非热杀菌的要求。以酿酒酵母ATCC9763为目标测试菌,以其菌悬缓冲液为研究基质,系统地研究了杀菌方式、高压CO₂压力、高压均质压力、处理温度、时间等因素对高压均质协同高压CO₂杀菌效果的影响规律。研究结果表明,高压均质协同高压CO₂的杀菌效果明显优于单一的杀菌方式,且其协同杀菌效果随着CO₂压力的增高、高压均质压力的增高、温度的升高以及时间的延长而逐渐提高。对不同高压CO₂压力和不同高压均质压力下的杀菌动力学特性进行系统研究,并采用6种非线性曲线动力学模型对其杀菌动力学数据进行了拟合。杀菌动力学数据表明,CO₂压力和高压均质压力对协同杀菌效果影响都很大,且致死动力学特性呈现出杀菌速率先快后慢的两段式致死曲线。模型拟合结果表明,这6种非线性曲线动力学模型都具有较好的拟合度,但其拟合精度却不相同,呈现出Peleg Type B>Peleg Type A>Biphasic>Modifid Gompertz>Weibull>Modifid Logistic。通过对酿酒酵母细胞粒度、胞内重要物质的泄露、细胞外部形态、细胞膜通透性变化等特征的研究,并结合不同杀菌方式的杀菌效果,来揭示高压均质协同高压CO₂杀菌机理。高压均质处理细胞破碎能力最强,高压CO₂处理对细胞的破碎能力很弱,高压均质协同高压CO₂处理对细胞的破碎能力介于两者之间。从PI染色效果来看,经高压CO₂处理的细胞,被PI染色的细胞较少;经高压均质处理的细胞,被PI染色的几乎没有;经高压均质协同高压CO₂处理的酿酒酵母,被PI染色的细胞数量随着处理时间的延长而大量增加。结合三种杀菌方式的杀菌效果,得到高压均质协同高压CO₂技术的杀菌机理:一方面通过高压均质的机械破碎作用导致酿酒酵母死亡;另一方面,没有破碎的完整细胞由于机械作用力的影响,使得更多的CO₂更易于进入细胞内从而改变细胞生理状态导致细胞死亡,使得其杀菌能力远高于单纯的高压均质杀菌和高压CO₂杀菌。