转载:超高压(UHP)灭菌技术
虎哥2023/10/15农业 IP:四川

现在NFC果汁已经非常流行,这种产品是将鲜果榨汁,经过灭菌处理和无菌包装后,直接供应市场。在喝NFC果汁时不由自主的想到一个问题:这东西是怎么灭菌的?

显然,用传统的高温灭菌会严重破坏果汁的风味,巴氏灭菌虽然能够延长保质期,但杀菌不彻底,通常保质期只有几天,且对果汁这种极不耐热的产品,风味依然会受到影响。而NFC果汁其实放半年也不会腐败。于是查了一下,有很多论文对低温灭菌的方法和效果进行研究,同时找到一篇科普,转载于此,略有改动。

※以下内容为转载,原文未署名,感觉像AI写的,仅供参考,准确内容请查询相关文献※

超高压杀菌技术(UHP)是20世纪90年代由日本明治屋食品公司首创的方法。习惯上把压力大于100MPa的压力称为超高压,具有超高压的环境称为超高压环境。超高压环境一般只能在一定范内,在一定容器内实现,也有空间爆炸瞬间产生超高压。能承受超高压的容器称为超高压容器,常把产生与维持超高压的一系列技术称为超高压技术。

超高压杀菌技术与热杀菌技术相比,食品可以保留较多的原有营养成分,较少产生热杀菌带来的异臭、异味及异常物质,可以较好地保持食品原有风味、性状及活性物质,因此这种新技术被称为“食品工业的一场革命”。常用的压力范围是100~1000MP。一般来说,细菌、霉菌、酵母菌在300MP压力下可被杀死;钝化酶需要400MP以上的压力,600MP以上的压力可使带芽孢的细菌死亡。

(一)超高压杀菌基本原理

超高压对微生物有致死作用。超高压导致微生物的形态、结构、生物化学反应、基因机制以及细胞壁膜发生多方面的变化,从而影响微生物原有的生理活动机能,甚至使原有功能破坏或发生不可逆变化。

(二)高压对食品营养成分和品质的影响

高压对食品营养成分和品质的影响主要表现在以下几个方面:

1.对蛋白质的影响

蛋白质在高压下会凝固变性,这种现象称为蛋白质的压力凝固。压力凝固的蛋白质消化性与热力凝固相同。

2.对淀粉、糖的影响

常温下加压到400~600MP,可使淀粉糊化,吸水量增加,形成不透明的黏稠糊状物。高压对糖类几乎没有影响。

3.对油脂的影响

常温下加压到100~200MP,油脂就会凝固,解压后能恢复原状。

由于超高压杀菌在较低温度下进行,因此食品中维生素、色素、香气、风味损失很小。酶作为一种蛋白质,在高压下变性失活,有利于保持食品的营养品质和感官品质。

(三)超高压食品的优点

1.超高压处理较少使维生素、色素、香气成分等低分子物质发生变化及产生异臭物质,加压后食品仍保持原有的生鲜风味和营养成分。

2.超高压处理后,蛋白质的变性状态及淀粉的糊化状态与加热处理有所不同,可以期待获得具有新物性的食品。

3.超高压处理可以在保持食品原有风味条件下“冷杀菌”,这种食品可以再经简单加热后食用,从而扩大半调理食品的用途。

4.超高压加工可以和热加工组合进行,使食品加工过程多样化,能开发出各种未来新食品及加工工艺。

5.超高压处理依靠液体介质传压,从而实现灭菌的均匀、瞬时、高效,且比加热法耗能低。

表10-1 加热杀菌与超高压杀菌的比较

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(四)影响超高压杀菌的主要因素

1.压强

在一定范围内,压强越高,杀菌效果越好。在相同压力下,延长杀菌时间,杀菌效果也有一定提高。间歇式加压处理效果好于连续处理,原因在于第一次加压会引起芽孢发芽,第二次加压则使这些发芽的营养细胞杀死。因此,对于易受芽孢污染的食物,采用超高压多次反复处理效果更好。

2.温度

温度对超高压灭菌的效果影响很大。低温或高温下对食品进行高压处理比在常温下处理杀菌效果更好。大多数微生物在低温下耐压能力降低,主要是因为压力使低温下细胞内冰晶析出而破裂的程度加剧。蛋白质在低温下高压敏感性提高,更易变性,而且人们发现低温下菌体细胞膜的结构也更易损伤。适当提高温度对高压杀菌也有促进作用。

(五)超高压食品杀菌工艺

高压处理装置由高压容器、加压装置及其辅助装置构成。

1.固态超高压食品的处理工艺

将固态食品装在耐压、无毒、柔韧并能传递压力的软包装内,并进行真空密封包装,以去除可压缩介质,然后置于超高压腔内,选择预选的几组超高压值进行加压处理。由于超高压食品的品种、物性等的差异,每一超高压食品的处理条件也不相同。固体超高压食品的处理工艺通常为不连续式,可以设计几个高压腔互相协调,实现半连续化生产。

2.液态超高压食品的处理工艺

液态食品可以直接以加工物料取代水等压媒,实现进料卸料连续化生产,但是必须附带设备预先杀菌工艺。其处理的核心工艺与固态基本类同,但是液态超高压食品的保压段极短,且卸料比较容易,在超高压腔设计一个放料阀即可定时按定值放料,从而实现连续处理。从目前的研究动向来看,液态超高压食品的加工工艺有更好的实用价值。

(六)超高压灭菌技术在食品加工中的应用

1.超高压杀菌技术在果汁饮料生产中的应用

分别对柑橘类果汁(pH值2.5~3.7)进行100~600MPa,5~10min加压灭菌,结果表明,细菌、霉菌、酵母菌和无芽孢细菌可以被完全杀死,但仍有棒杆菌属、枯草杆菌等能形成芽孢而有残留。如果加压至600MPa再结合适当的低温加热(47℃~57℃),则可以达到完全灭菌。超高压杀菌后的果汁风味、化学组成成分变化很少。引起酸性(pH值<4)果汁饮料腐败变质的主要是酵母菌、霉菌和部分腐败细菌,而芽孢菌在此酸性条件下无法生长繁殖,因此采用超高压杀菌最为合适。在400MPa下加压10min,pH值在4以下的果汁即可达到商业无菌状态。

2.超高压杀菌技术在果酱生产中的应用

日本明治屋食品公司将草莓、猕猴桃、苹果的果酱软包装后进行400~600MPa,10~30min的处理,产品色泽、风味不变,并保持水果原有的口感,维生素C损失大大降低。选用红香蕉苹果为原料,经过去皮、去核,维生素C护色,与糖、果胶一起打浆,封袋,经350MPa,30min处理,颜色浅黄,酱体有超高压处理特有的半透明感,均匀,酱体呈软凝胶状,在水面上不流散,不分泌汁水,不返砂,质感细腻,优于传统加热法苹果酱。高压处理使果酱透明性比加热法处理好,高压处理可以使糖、胶与果肉细胞更好渗透,口感细腻、黏稠度好。

3.超高压处理在肉制品加工中的应用

许多研究人员采用高压技术对肉类制品进行加工处理,发现与常规加工方法相比,经高压处理后的肉制品在柔嫩度、风味、色泽及成熟度方面均得到改善,同时也增加了耐藏性。例如,对廉价质粗的牛肉进行常温250MPa处理,结果得到嫩化的牛肉制品。


来自:农林牧渔 / 农业
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~~空空如也
大仙
7个月18天前 IP:江苏
926261

这个技术成本太高,国外有用这个处理生蚝的,灭寄生虫效果很好。

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量子隧道
7个月17天前 IP:广东
926279


一直以为果汁是辐照处理的。。。

看起来超高压灭菌的机理是高压导致蛋白质变性,或者细胞膜物性改变。这个难以以宏观机械的原理来理解(压强在液体介质中比较均匀且各项同性,对物体的压缩难以产生内剪切),只能到微观结构上去找原因了。

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3DA502
7个月17天前 修改于 7个月17天前 IP:河南
926286

生活中常见的超高压系统是路上跑的大卡车的共轨喷油系统,柴油最高加压到200Mpa,压力动态可控,喷油嘴电磁阀控制高压柴油在气缸里面雾化。

共轨管是一个内腔细长的铁棒子,加工方法可能是特殊铸造,普通150棒料打孔15,长时间用扛不住200Mpa,会鼓包渗漏开裂。

这一套东西是bosch denso 等大厂的倾销产品,这些东西二手卖的很便宜,几百块就能攒一套超高压泵站。


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量子隧道
7个月17天前 IP:广东
926300
引用3DA502发表于4楼的内容
生活中常见的超高压系统是路上跑的大卡车的共轨喷油系统,柴油最高加压到200Mpa,压力动态可控,喷油...

或许铸造过程中用了可控的冷却步骤来制造内应力,也即“预紧力”,阻止内壁薄弱点开裂和随之而来的裂隙扩大,提高整体抗压强度。

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