1、食品超高壓保藏,催夢的音符,目錄,缺點,原理,設備,簡介：,超高壓滅菌技術（ultrahigh pressure processing ）簡稱UHP，又稱超高壓技術（ultra-high pressure, UHP），高靜壓技術（high hydrostatic pressure , HHP），或高壓食品加工技術（high pressure processing, HPP）,定義：,通常情況液體或氣體壓力在0.1mpa1.6mpa稱為低壓，1.6mpa10mpa稱為中壓，10100MPa稱為高壓，100MPa以上稱為超高壓.本文闡述的HPP技術的壓力通常在1001000MPa.,原理：,食品超

2、高壓滅菌就是在密閉的超高壓容器內，用水作為介質對軟包裝食品等物料施以400600MPa的壓力或用高級液壓油施加以1001000MPa的壓力。從而殺死其中幾乎所有的細菌、霉菌和酵母菌，而且不會像高溫殺菌那樣造成營養(yǎng)成分破壞和風味變化。超高壓滅菌的機理是通過破壞菌體蛋白中的非共價鍵，使蛋白質高級結構破壞，從而導致蛋白質凝固及酶失活。超高壓還可造成菌體細胞膜破裂，使菌體內化學組分產生外流等多種細胞損傷，這些因素綜合作用導致了微生物死亡。,高等靜壓技術在食品保藏中的應用研究最早是由Bert Hite在1899年提出的，Bert Hite首次發(fā)現(xiàn)450MPa的高壓能延長牛奶的保存期，他和他的同事做了大量

3、研究工作，證實了高壓對多種食品及飲料的滅菌效果。這以后，有關HHP技術的研究一直沒有間斷，Bridgman因發(fā)現(xiàn)高靜水壓下蛋白質發(fā)生變性、凝固而獲得了1946年諾貝爾物理獎。但直到1990年有關HHP裝備、技術和理論的研究才得到了突破與發(fā)展，20 世紀90 年代由日本明治屋食品公司首先實現(xiàn)了UHP技術在果醬、果汁、沙拉醬、海鮮、果凍等食品的商業(yè)化應用。之后，歐洲和北美的大學、公司和研究機構也相繼加快了對HHP技術的研究。它同加熱殺菌一樣，經(jīng)100MPa 以上超高壓處理后的食品，可以殺死其中大部分或全部的微生物、鈍化酶的活性，從而達到保藏食品的目的，它是一個物理過程，在食品加工過程中主要是利用L

4、e Chacelier 原理和帕斯卡原理。,超高壓食品：,優(yōu)點：,HHP技術作為新興技術應用于食品保藏，主要機理是能夠使微生物細胞膜和細胞壁損傷、改變細胞形態(tài)、影響細胞內酶活力及細胞內營養(yǎng)物質和廢棄物的運輸，從而殺死食品中的腐敗菌和致病菌；同時，HHP能夠有效或部分鈍化食品中的內源酶。,該技術的主要優(yōu)點： 1.作為一種物理方法在不加熱或不添加化學防腐劑的條件下殺死致病菌和腐敗菌，從而保障食品的安全、延長食品的貨架期； 2.作為一種非熱加工手段，在殺菌過程中沒有溫度的劇烈變化，不會破壞共價鍵，對小分子物質影響較小，能較好的保持食品原有的色、香、味以及功能與營養(yǎng)成份。 3.因為不同微生物對HHP技

5、術敏感性是不同的，酵母、霉菌容易在較低的壓力下被殺滅，細菌營養(yǎng)體（vegetative cell）則需要較高的壓力，而細菌胞子很難殺死。,4.HHP技術主要應用于高酸性食品。由于高壓高溫協(xié)同效應能夠殺死細菌胞子，高壓高溫工藝（high pressure high temperature, HPHT）研究引起了廣泛關注。 5.最近，美國NCFST（National center for food safety and technology）成功開發(fā)了PATS (pressure-assisted thermal sterilization)工藝， PATS工藝與傳統(tǒng)高溫殺菌工藝相比，大幅縮短殺菌

6、時間，提高了低酸性性食品品質。因此，HHP技術在低酸性食品的應用會不斷增加。 6.超高壓技術不僅能殺滅微生物，而且能使淀粉成糊狀、蛋白質成膠凝狀，獲得與加熱處理不一樣的食品風味。超高壓技術采用液態(tài)介質進行處理，易實現(xiàn)殺菌均勻、瞬時、高效。,缺點：,1.UHP技術對殺滅芽孢效果似乎不太理想，在綠茶茶湯中接種耐熱細菌芽孢后，采用室溫和400MPa靜水高壓處理，不能殺滅這些芽孢。 2.由于糖和鹽對微生物的保護作用，在粘度非常大的高濃度糖溶液中，超高壓滅菌效果并不明顯。 3.由于處理過程壓力很高，食品中壓敏性成分會受到不同程度的破壞。其過高的壓力使得能耗增加，對設備要求過高。而且，超高壓裝置初期投入成

7、本比較高，一般食品工廠不利于工業(yè)化推廣 4.超高壓滅菌一般采用水作為為壓力介質，當壓力超過600MPa時，水會出現(xiàn)臨界冰的現(xiàn)象，因而只能使用油等其他物質作為壓力介質。5.超高壓滅菌的效果受多種因素的影響，如微生物種類、細胞形態(tài)、溫度、時間、壓力大小等。,應用：,一般而言，壓力越高殺菌效果越好。但在相同壓力下延長受壓時間并不一定能提高滅菌效果。在400600 MPa的壓力下，可以殺死細菌、酵母菌、霉菌，避免了一般高溫殺菌帶來的不良變化，超高壓冷殺菌技術的先進性是高壓、常溫滅菌，采用該項技術對食品進行處理后，不但具備高效殺菌性，而且能完好保留食品中的營養(yǎng)成分，食品口感佳，色澤天然，安全性高，保質期

8、長，這是傳統(tǒng)高溫熱力殺菌方法所不具有的優(yōu)點。目前，國外超高壓滅菌已在果蔬、酸奶、果醬、乳制品、水產品、蛋制品等生產中有了一定的應用。在每cm2的肉食上施加大約6t重的壓力進行高壓滅菌。結果，其味跟原來一樣，色澤也比原先更好看。日本明治屋食品公司將草莓、蘋果和獼猴桃等果醬經(jīng)軟包裝后在400600MPa、1030min條件下滅菌，產品的色澤和風味不變，并保持了水果原有的口感，VC的保留率較高 。,高壓技術和其它技術相結合，能更有效殺滅微生物，破壞酶，延長貨架壽命2。利用高壓CO2和高壓技術相結合方法處理胡蘿卜汁，使用4.9MPaCO2和300MPa高靜水壓結合處理，可使需氧菌完全失活，多酚氧化酶、

9、脂肪氧化酶、果膠甲酯酶殘留活性分別低于11.3%、8.3%、35.1%。,設備：,原理： 等靜壓技術是一種利用密閉高壓容器內制品在各向均等的超高壓壓力狀態(tài)下成型的超高壓液壓先進設備。等靜壓技術按成型和固結時的溫度高低，分為冷等靜壓、溫等靜壓、熱等靜壓三種不同類型 。,工業(yè)化推廣： 工業(yè)化推廣的超高壓滅菌設備壓力是100- 600mpa 超高壓容器介質為水，部分實驗型的可也達到1000mpa或更高，高壓腔工作介質是油。國外超高壓食品處理設備的研究開發(fā)較早，國際上知名的超高壓加工設備制造企業(yè)有美國Avur和西班牙NC Hyperbaric公司。能夠生產實驗室研究用或生產用的HHP設備的公司主要有美

10、國Avure Technologies公司、Elmhurst Research公司，英國Stansted公司，西班牙NC Hyperbaric公司，法國Alstom公司，日本Kobelco公司、Mitsubishi公司、Ishikawajima-harima公司，荷蘭Stork Food&Dairy Systems BV公司，瑞典ABB公司和德國Uhde等。,當時瑞典的 ASEA 是第一家將 Battelle Memorial Institute（俄亥俄州哥倫布市）提出的等靜壓技術實現(xiàn)商業(yè)化的公司。 20 年之后，ASEA 成為了 ABB 的一部分，而后者主要致力于等靜壓和鈑金成型壓機的市場開

11、發(fā)。 1999 年，ABB 的高壓事業(yè)部被美國 Flow International 收購。而 Flow 引領了高壓技術在食品防腐市場的拓展應用，所用的品牌名稱即為 Avure。 2005 年，Avure Technologies, Inc. 成為了私有的獨立公司。 今天，所有四種品牌的壓機都在全球各地的制造廠內正常運行著。 美國Avure Technologies公司生產的設備最大容積為687L，西班牙NC Hyperbaric公司生產的設備最大容積為600L。,帕斯卡原理: 帕斯卡原理是17世紀法國帕斯卡（Pascal）提出的，通常表述如下內容：密閉液體上的壓強，能夠大小不變地向各個方向傳

12、遞。 帕斯卡定律是流體力學中，由于液體的流動性，封閉容器中的靜止流體的某一部分發(fā)生的壓強變化，將大小不變地向各個方向傳遞。帕斯卡首先闡述了此定律。壓強等于作用壓力除以受力面積。根據(jù)帕斯卡定律，在水力系統(tǒng)中的一個活塞上施加一定的壓強，必將在另一個活塞上產生相同的壓強增量。如果第二個活塞的面積是第一個活塞的面積的10倍，那么作用于第二個活塞上的力將增大為第一個活塞的10倍，而兩個活塞上的壓強仍然相等。這一定律是法國數(shù)學家、物理學家、哲學家布萊士帕斯卡首先提出的。這個定律在生產技術中有很重要的應用，液壓機就是帕斯卡原理的實例。它具有多種用途，如液壓制動等。帕斯卡還發(fā)現(xiàn)靜止流體中任一點的壓強各向相等，

13、即該點在通過它的所有平面上的壓強都相等。這一事實也稱作帕斯卡原理。 可用公式表示為： F1/S1=F2/S,（1）按照加壓方式分類 內部加壓式（或倍壓式） 此種設備主要由超高壓容器（高壓腔）與加壓缸（低壓腔）組成. 外部加壓式（或單腔式） 超高壓容器和加壓裝置分離，可用超加壓泵和增壓器產生高壓介質，并通過高壓配管將高壓介質送至超高壓容器 增壓器為傳壓和增壓的裝置，它通過低壓大直徑活塞驅動高壓小直徑活塞，將壓力（強）提高，壓力增加的倍數(shù)為大活塞的橫截面積與小活塞的橫截面積之比，一般為20：1,超高壓處理設備的種類:,（2）按照處理物料狀態(tài)分類 液態(tài)物料的超高壓滅菌設備 根據(jù)液態(tài)物料超高壓滅菌方式

14、的不同，其對應設備可歸結為兩大類： 類似于固態(tài)食品的處理方式； 由液態(tài)物料代替壓力介質直接用超高壓處理 采用液態(tài)物料代替壓力介質進行處理時，對超高壓容器的要求較高，每次使用后容器必須經(jīng)過清洗消毒等處理 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) 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，至今還沒有用于生產的連續(xù)式超高壓處理設備問世 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,（1）整體結構 倍壓式 通過高低腔的倍壓關系可在高壓腔內產生很大的超高壓，對加壓減壓系統(tǒng)要求不高 單腔式 壓力容器只有高壓腔，通過加壓系統(tǒng)（加壓泵和增壓器）產生超高壓，對加壓減壓系統(tǒng)要求很高 結構相對簡單，密封結構可以設計得靈巧方便，符合快裝快拆要求,超高壓處理裝置,（2）超高壓容器 超高壓容器通常為圓筒形，為了增加筒體的承載能力，除適當增加筒壁厚度外，還可采用自增強的方法。通過對圓筒施加內壓使內壁屈服，從而使內壁在卸壓后產生預應力 （3）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