1、超高壓技術的概述主要內(nèi)容：1.超高壓的概念2.超高壓技術的發(fā)展歷程3.超高壓技術的研究現(xiàn)狀4.食品行業(yè)相關的超高壓裝置5.超高壓技術在食品行業(yè)應用的優(yōu)勢6.展望1.超高壓的概念眾所周知，一個標準大氣壓是101.3KPa，一般所說的超高壓（簡稱高壓）是指壓強超過100MPa（約為987個大氣壓）以上的壓力。所謂的超高壓技術（ 簡稱高壓技術），是指應用超高壓（ 100Mpa1000Mpa）作用于待處理物質(zhì)使之發(fā)生改變的過程。1000Mpa到底有多大啊？2.超高壓技術的發(fā)展歷程超高壓技術的發(fā)展，大致可分為三個階段：1.理論奠基階段（ 19 世紀末期 20 世紀 40年代）：A.1899 年，美國化學

2、家 BertHite 首次發(fā)現(xiàn)了 450MPa 的高壓能延長牛乳的保藏期。B.美國物理 學 家 P. W.Bridgeman在 1906 年開始，通過高壓實驗技術，對固體的壓縮性、熔化現(xiàn)象、力學性質(zhì)、相變、電阻變化規(guī)律、液體的粘度等宏觀物理行為的壓力效應進行了極為廣泛的系統(tǒng)研究，并于 1914 年發(fā)現(xiàn)在 700Mpa 下引起蛋白質(zhì)凝固的現(xiàn)象，這是超高壓技術應用于食品加工的理論雛形。2.理論實驗階段（ 20 世紀 40 年代末期 20世紀 80 年代）：隨著高壓裝置特別是金剛石高壓容器的研制和應用，高壓實驗引向深入，靜態(tài)高壓技術突破了百萬大氣壓，動態(tài)高壓技術壓力提高到數(shù)千萬大氣壓，使（ 超）高壓

3、理論進一步獲得完善，為超高壓技術在食品上應用奠定了技術基礎。3.理論應用階段（ 20 世紀 80 年代末 至今）：1986 年日本京都大學的林力九教授率先開展了高壓食品的實驗，掀起了（ 超）高壓技術在食品中的應用基礎研究熱潮。日本于 1990 年 4 月迎來了第一批高壓食品果醬 (草莓醬、蘋果醬和獼猴桃醬三個品種，七種風味系列)的問世，揭開了高壓理論（ 超高壓技術）在食品加工應用的序幕。3.超高壓技術的研究現(xiàn)狀1.日本在超高壓食品加工方面仍居于國際領先地位，日本、美國等一些發(fā)達國家在高壓加工裝置(通用型和專用型的設備)的定型化、標準化、實現(xiàn)批量生產(chǎn)等方面取得了一些新成就，如美國的 Wenger

4、 公司、日本的明治屋食品公司等都擁有各自的特色產(chǎn)品。2.中國超高壓技術在農(nóng)產(chǎn)品加工中應用還處于起步階段，國內(nèi)對食品超高壓技術研究較有影響的科研單位較少，主要有黑龍江商學院、杭州商學院、華南理工大學、中國農(nóng)業(yè)大學、合肥工業(yè)大學等。4.食品行業(yè)相關的超高壓裝置 超高壓裝置設計方面，中國尚無十分完善的標準，因而給設計工作帶來一定的難度（2006），雖然也取得了一些成就：如兵器工業(yè)部第五二研究所以及現(xiàn)在的中國兵器科學研究院寧波分院，早在 1993 年開始從事食品超高壓裝置研究，并獲得了國家實用新穎專利（ 1995）和國家發(fā)明專利（ 1996）各 1 項。但總體來說，中國超高壓技術和超高壓裝置研制與國外

5、相比存在較大差距。超高壓設備的結構形式很多，大致可分為整體（內(nèi)部供壓）式和分體（外部供壓）式。按照開啟與否，又可分為開啟式和封閉式。超高壓技術加工設備加壓設備高壓容器超高壓裝置的主要部分是超高壓容器和加壓裝置（高壓泵和增壓器等），其次是一些輔助設施，包括加熱或冷卻系統(tǒng)、監(jiān)測和控制系統(tǒng)及物料的輸入輸出裝置等。 超高壓容器 超高壓容器通常為圓筒形，高壓容器內(nèi)介質(zhì)（壓媒）一般為飲用水，最理想的介質(zhì)為黏度不能太高的油，一般以變壓器油與煤油按3:1比例混合，既有一定黏度，對機器有用潤滑作用，否則對活塞的磨損比較大。 用于對食品等物料的處理時，傳壓介質(zhì)可用水，當超高壓設備的壓力為100-600MPa時，一

6、般可用水作為傳壓介質(zhì)；但當壓力超過600MPa以上時，一般宜采用油性傳壓介質(zhì)。 加壓裝置 加壓裝置主要指超高壓泵和增壓器，超高壓泵一般為電動液壓泵，由柱塞泵、控制閥、油箱、電機和儀表等組合成的一個獨立的液壓動力裝置。 增壓器為傳壓和增壓的裝置，它通過低壓大直徑活塞驅(qū)動高壓小直徑活塞，將壓力（強）提高。有些超高壓泵系統(tǒng)本身就帶有增壓器。 加壓系統(tǒng)還包括管路、接頭、閥門和過濾器等超高壓處理設備的種類按照加壓方式分類1）內(nèi)部加壓式 靠高壓容器內(nèi)活塞直接壓縮壓媒產(chǎn)生高壓。 根據(jù)加壓缸與超高壓容器連接的形式又分為一體型和分體型，前者的加壓缸與超高壓容器連成一體，后者則分開，通過活塞相連，活塞兼具超高壓容

7、器一端端頭的功能。 分體型內(nèi)部加壓式超高靜壓裝置的上部為超高壓容器，多用高強度不銹鋼制造。超高壓容器與加壓缸配合工作，在加壓缸中活塞向上運動的沖程中，活塞將容器中的介質(zhì)壓縮，產(chǎn)生超高壓，使物料受到超高靜壓作用；在活塞向下運動的沖程中，減壓卸料。2）外部加壓式 超高壓容器和加壓裝置分離，可用超加壓泵和增壓器產(chǎn)生高壓介質(zhì)，并通過高壓配管將高壓介質(zhì)送至超高壓容器。 按照處理過程和操作方式1）間歇式超高壓設備 大多數(shù)的超高壓設備為間歇式，可處理液態(tài)、固態(tài)和不同大小形狀的物料. 間歇式超高壓處理先將經(jīng)過包裝的物料裝進容器內(nèi)，然后將該容器放入超高壓容中，關閉容器.注意事項：在超高壓處理之前應排除容器內(nèi)的空

8、氣升壓到操作壓力，恒壓一定時間卸壓和取出物料超高壓處理包裝好的食品時，殘留的空氣一般不會影響微生物的殺菌動力學和殺菌效果。2）半連續(xù)式超高壓設備(液態(tài)物料如果汁） 物料首先通過低壓食品泵泵入超高壓容器內(nèi)，高壓泵將高壓飲用水注入超高壓容器內(nèi)，推動自由活塞對物料進行加壓; 卸壓時打開出料閥，用低壓泵通過飲用水推動活塞將物料排出超高壓容器; 出料管道和后續(xù)的容器必須經(jīng)過殺菌并處于無菌狀態(tài)，以保持超高壓處理后的殺菌效果,處理后的物料應采用無菌包裝。3）連續(xù)式超高壓設備 上述半連續(xù)式超高壓處理設備已可以對液體食品實現(xiàn)連續(xù)化作業(yè)，而真正的連續(xù)化處理設備需要解決物料的連續(xù)加壓、保壓和卸壓過程，至今還沒有用于

9、生產(chǎn)的連續(xù)式超高壓處理設備問世。4）脈沖超高壓處理設備 半連續(xù)或間歇工作的設備與短時循環(huán)程序結合可改造為以脈沖形式釋放壓力的超高壓處理設備。 脈沖的頻率、受壓時間和未受壓時間的比值和脈沖的波形（斜波、方波、正弦波或其他波形）等是脈沖超高壓處理中的重要控制參數(shù)。食品工程用超高壓設備原理圖片展示超高壓處理設備應能產(chǎn)生并承受要求的超高壓（100-1000 MPa），保證安全性，有較長的使用壽命，循環(huán)載荷次數(shù)多；設備的衛(wèi)生條件要求較高，和食品接觸的部分應用不銹鋼，傳壓介質(zhì)最好采用水；設備有一定的處理能力，生產(chǎn)附加時間短，效率高；設備應價格便宜，操作費用低。超高壓處理設備的特點和要求：小插曲：超高壓水射

10、流技術超高壓水射流切割加工是一種以水為介質(zhì)的新型切割工藝。它是將普通水經(jīng)過特殊處理后注入一個超高壓增壓器系統(tǒng)，將水迅速增壓380Mpa以上，然后再將這種高壓水通過一個細小的寶石噴嘴（d=0.1-0.4mm），使其噴射出的水柱如同一支“水箭”，其速度可達音速的23倍。這種 “水箭”可切割各種非金屬物質(zhì)，如玻璃纖維、海綿、布匹、塑料等；切割鋼板、不銹鋼、鋁材等金屬材料及較硬的材質(zhì)如各種石材、玻璃、陶瓷、瓷磚等材質(zhì)時，可將砂料與水箭混流以增強其切割能力，此種高速度的加砂 “水箭”幾乎可切割任何材質(zhì)。5.超高壓技術在食品行業(yè)應用的優(yōu)勢第一，它解決了傳統(tǒng)技術無法破解的食品安全問題（如生鮮水產(chǎn)品中可能會存在一些流行?。?。第二，它可以改善食品品質(zhì)，開發(fā)一些新物性的食品，原來的營養(yǎng)成分、活性成分發(fā)生了改變。第三，它會給人們帶來新的飲食享受，經(jīng)過超高壓加工后的食品口感和風味不一樣，對于美食愛好者來說是一款新食品。第四，它改變了傳統(tǒng)工藝，能夠提高經(jīng)濟效益（如醬牛肉的傳統(tǒng)加工工藝中有一個細節(jié)需要三個半小時才能完成，而用超壓技術只需要幾分鐘就可以解決）。6.展望 超高壓技術被人們稱為當今世界十大類高科技