食品超高壓保藏

關(guān)于食品超高壓保藏第一頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四一、超高壓保藏技術(shù)的概念食品超高壓技術(shù)是指將軟包裝或散裝的食品放入密封的、高強度的施加壓力容器中，以水和礦物油作為傳遞壓力的介質(zhì)，施加高靜壓（100~1000MPa），在常溫或較低溫度（低于100℃）下維持一定時間后，達到殺菌、物料改性、產(chǎn)生新的組織結(jié)構(gòu)、改變食品的品質(zhì)和改變食品的某些物理化學(xué)反應(yīng)速度的一種加工方法第二頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四二、超高壓保藏技術(shù)的原理1.超高壓保藏技術(shù)的基本原理液體（水）在超高壓作用下被壓縮，而受壓食品介質(zhì)中的蛋白質(zhì)、淀粉、酶等產(chǎn)生壓力變性而被壓縮，生物物質(zhì)的高分子立體結(jié)構(gòu)中非共價鍵結(jié)合部分（氫鍵、離子鍵和疏水鍵等相互作用），即物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，其結(jié)果是食品中的蛋白質(zhì)呈凝固狀變性、淀粉呈膠凝狀糊化、酶失活、微生物死亡，或使之產(chǎn)生一些新物料改性和改變物料某些理化反應(yīng)速度，故可長期保存而不變質(zhì)第三頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四2.超高壓殺菌的原理（1）改變細胞形態(tài)極高的流體靜壓會影響細胞的形態(tài)，包括細胞外形變長，胞壁脫離細胞質(zhì)膜，無膜結(jié)構(gòu)細胞壁變厚。上述現(xiàn)象在一定壓力下是可逆的，但當(dāng)壓力超過某一點時，便不可逆地使細胞的形態(tài)發(fā)生變化第四頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（2）影響細胞生物化學(xué)反應(yīng)按照化學(xué)反應(yīng)的基本原理，加壓有利于促進反應(yīng)朝向減小體積的方向進行，推遲了增大體積的化學(xué)反應(yīng)，由于許多生物化學(xué)反應(yīng)都會產(chǎn)生體積上的改變，所以加壓將對生物化學(xué)過程產(chǎn)生影響第五頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（3）影響細胞內(nèi)酶活力高壓還會引起主要酶系的失活，一般來講壓力超過300MPa對蛋白質(zhì)的變性將是不可逆的，酶的高壓失活的根本機制是：①改變分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)；②活性部位上構(gòu)象發(fā)生變化通過影響微生物體內(nèi)的酶，進而會對微生物基因機制產(chǎn)生影響，主要表現(xiàn)在由酶參與的DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄步驟會因壓力過高而中斷第六頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（4）高壓對細胞膜的影響在高壓下，細胞膜磷脂分子的橫切面減小，細胞膜雙層結(jié)構(gòu)的體積隨之降低，細胞膜的通透性將被改變（5）高壓對細胞壁的影響

20~40MPa的壓力能使較大細胞的細胞壁因受應(yīng)力機械斷裂而松解，200MPa的壓力下細胞壁遭到破壞。真核微生物一般比原核微生物對壓力較為敏感第七頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四三、超高壓技術(shù)處理食品的特點1.營養(yǎng)成分受影響小超高壓處理的范圍只對生物高分子物質(zhì)立體結(jié)構(gòu)中非共價鍵結(jié)合產(chǎn)生影響，因此對食品中維生素等營養(yǎng)成分和風(fēng)味物質(zhì)沒有任何影響，最大限度地保持了其原有的營養(yǎng)成分，并容易被人體消化吸收第八頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四2.產(chǎn)生新的組織結(jié)構(gòu)，不會產(chǎn)生異味

超高壓處理可改變食品物質(zhì)性質(zhì)，改善食品高分子物質(zhì)的構(gòu)象，獲得新型物性的食品超高壓會消除傳統(tǒng)的熱加工引起共價鍵的形成或破壞所致的變色、發(fā)黃及加熱過程出現(xiàn)的不愉快異味，如熱臭等弊端

第九頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四3.利用超高壓處理技術(shù)，原料的利用率高超高壓處理過程是一個純物理過程，瞬間壓縮，作用均勻，操作安全衛(wèi)生，無工業(yè)“三廢”，耗能低，有利于生態(tài)環(huán)境的保護和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推進超高壓甜點食品第十頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四4.超高壓食品加工技術(shù)適用范圍廣，具有很好的開發(fā)推廣前景應(yīng)用于：各種食品的殺菌植物蛋白的組織化淀粉的糊化肉類品質(zhì)的改善動物蛋白的變性處理乳產(chǎn)品的加工處理食品高壓速凍酒類的催陳……第十一頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四四、影響超高壓殺菌的主要因素1.壓力大小和受壓時間在一定范圍內(nèi)，壓力越高，滅菌效果越好。在相同壓力下，滅菌時間延長，滅菌效果也有一定程度的提高第十二頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四2.施壓方式超高壓滅菌方式有連續(xù)式、半連續(xù)式、間歇式。研究報道，同持續(xù)靜壓處理相比，階段性壓力變化處理殺菌效果較好對于易受芽孢菌污染的食物用超高壓多次重復(fù)短時處理，殺滅芽孢效果好第十三頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四3.微生物的種類不同生長期的微生物對高壓的反應(yīng)不同處于指數(shù)生長期的微生物比處于靜止生長期的微生物對壓力反應(yīng)更敏感革蘭氏陽性菌比革蘭氏陰性菌對壓力更具抗性第十四頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

孢子對壓力的抵抗力則更強革蘭氏陽性菌中的芽孢桿菌屬（Bacillus）和梭狀芽孢桿菌屬（Clostridum）的芽孢最為耐壓芽孢殼的結(jié)構(gòu)極其致密，使得芽孢類細菌具備了抵抗高壓的能力，殺滅芽孢需更高的壓力并結(jié)合其它處理方式第十五頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四4.溫度由于微生物對溫度有敏感性，在低溫或高溫下，高壓對微生物的影響加劇，因此，在低溫或高溫下對食品進行高壓處理具有較常溫下處理更好的殺菌效果第十六頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

大多數(shù)微生物在低溫下耐壓程度降低的原因：①壓力使得低溫下細胞因冰晶析出而破裂程度加劇②蛋白質(zhì)在低溫下高壓敏感性提高，致使此條件下蛋白質(zhì)更易變性，菌體細胞膜的結(jié)構(gòu)也更易損傷低溫下高壓處理對保持食品品質(zhì)，尤其是減少熱敏性成分的破壞較為有利第十七頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四在不同溫度—壓力組合下酵母菌死亡速率的等高線

第十八頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

研究發(fā)現(xiàn)，除芽孢菌和金黃色葡萄球菌外，大多數(shù)的微生物在-20℃以下的高壓殺菌效果較20℃時好

適當(dāng)提高溫度對高壓殺菌有促進作用針對芽孢菌的高耐壓性，就現(xiàn)階段研究來看，結(jié)合溫度處理則是一種十分有效的殺菌手段第十九頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四5.pHpH是影響微生物在受壓條件下生長的主要因素之一在受壓條件下，培養(yǎng)基的pH有可能發(fā)生變化，細菌的最適pH范圍也變得較為狹窄酸性條件下微生物的耐壓性較差

對酵母菌類而言，采用超高壓處理時pH值并不是重要的因素第二十頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四6.水分活度（Aw）

水分活度（Aw）對滅菌效果影響也很大。低Aw產(chǎn)生細胞收縮和對生長的抑制作用，從而使更多的細胞在壓力中存活下來控制Aw無疑對高壓殺菌，尤其是固態(tài)和半固態(tài)食品的保藏加工有重要意義第二十一頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四7.食品本身的組成和添加物營養(yǎng)豐富環(huán)境中微生物的耐壓性較強，蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂類和鹽分對微生物具有緩沖保護作用，而且這些營養(yǎng)物質(zhì)加速了微生物的繁殖和自我修復(fù)功能食品基質(zhì)含有的添加劑組分對超高壓滅菌影響很大，如添加脂肪酸酯、蔗糖酯或乙醇等添加劑，將提高加壓殺菌的效果第二十二頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四五、超高壓對微生物的影響1.微生物超高壓殺菌動力學(xué)曲線的形狀大多數(shù)微生物在超靜壓殺菌時的死亡規(guī)律仍遵循一級反應(yīng)動力學(xué)，殺菌曲線在半對數(shù)坐標(biāo)中大部分呈直線超高壓殺菌曲線的開始階段均呈“肩形”，即表明殺菌在開始的階段有一定的滯后第二十三頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

在殺菌曲線的結(jié)束階段（微生物數(shù)＜1000cfu/g時）又常有些“拖尾”第二十四頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

細菌營養(yǎng)體和芽孢的超高壓殺菌還經(jīng)常出現(xiàn)殺菌速率不同的兩個階段研究發(fā)現(xiàn)在升壓到指定值的短短幾分鐘內(nèi)，微生物的滅活已經(jīng)從恒速階段轉(zhuǎn)為降速階段超高壓加工的八寶飯第二十五頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四2.微生物的耐壓性一般來講，革蘭氏陽性菌營養(yǎng)體壓力抵抗能力強于革蘭氏陰性菌營養(yǎng)體在非芽孢的革蘭氏陽性致病菌中，研究最多的對象菌是金黃色葡萄球菌（Staphyloccocusaureus）和單核細胞增生李斯特菌（Listeriamonocytogenes）第二十六頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

從耐壓性和食品安全性方面考慮，大腸桿菌O157：H7和沙門菌成為食品超高靜壓殺菌技術(shù)研究中必須關(guān)注的焦點之一

肉毒梭狀芽孢桿菌（C.botulinum）的芽孢是目前已知的最為耐壓的微生物之一第二十七頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（1）非芽孢細菌的耐壓性

細菌的耐壓性與處理時的溫度有關(guān)，為超高靜壓與適當(dāng)高溫相結(jié)合的處理工藝提供了依據(jù)耐熱的細菌通常都比熱敏性的細菌耐壓基于細菌菌種之間的差異以及懸浮分散介質(zhì)的不同，細菌對壓力的耐受能力也會各有不同細菌耐壓性的差異不僅在于種屬的不同，而且還與來源有關(guān)，同一種屬的菌株之間也可能有較大差異

第二十八頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四革蘭氏陽性菌超高壓殺菌的指示菌：非致病性的無害李斯特菌代替食源性致病菌單核細胞增生李斯特菌革蘭氏陰性菌超高壓殺菌的指示菌：大腸桿菌科（Enterobacteriaceae）第二十九頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（2）細菌芽孢的耐壓性一般認(rèn)為，對于低酸性食品，壓力應(yīng)超過800MPa，否則超高壓處理必須與熱處理結(jié)合才能有效地殺滅細菌芽孢芽孢的耐壓性和耐熱性之間沒有任何確定的關(guān)系第三十頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

對芽孢的滅菌可以采用兩次超高靜壓處理法，第一次采用較低的壓力處理促使芽孢發(fā)芽或者活化芽孢，第二次處理以較高的壓力使得營養(yǎng)體細胞和發(fā)芽的芽孢失活超高壓保鮮的牡蠣第三十一頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

細菌的芽孢不僅極為耐壓，而且其耐壓性的水平差異很大。這種差異與形成芽孢的條件和壓力處理的條件有關(guān)

細菌芽孢超高壓殺菌的指示菌：生芽孢梭狀芽孢桿菌

PA3679（ClostridiumsporogenesPA3679）或枯草芽孢桿菌第三十二頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（3）酵母和霉菌的耐壓性霉菌的所有營養(yǎng)體細胞只需在相對低溫和低壓下處理幾分鐘后就可滅活；而子囊孢子則需要更高的壓力霉菌超高壓殺菌對象菌：曲霉類菌株（如黑曲霉）第三十三頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（4）病毒的耐壓性為殺滅有害細菌而選擇的壓力條件（如400MPa）基本上能滿足滅活大多數(shù)人類病毒的要求病毒超高壓殺菌指示菌：噬菌體（如大腸桿菌噬菌體）（5）寄生蟲的耐壓性寄生蟲的耐壓性比細菌差食源性寄生蟲超高壓指示菌：非致病菌第三十四頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四六、超高壓對食品成分與品質(zhì)的影響1.超高壓對食品基本成分的影響（1）超高壓對蛋白質(zhì)的影響

壓力導(dǎo)致：①鹽鍵及至少部分疏水鍵的破壞②氫鍵在某種程度上得到加強③共價鍵的可壓縮性較小，對壓力的變化不敏感第三十五頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四對四級結(jié)構(gòu)的影響：適當(dāng)?shù)膲毫Γǎ?50MPa）能促進低聚蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的解離，接著可能就是亞單位的聚合或沉淀（＞150~200MPa）

對三級結(jié)構(gòu)的影響：

在200MPa以上的壓力作用下發(fā)生顯著的變化

對二級結(jié)構(gòu)的影響：

在很高壓力下（＞700MPa）發(fā)生變化，導(dǎo)致非可逆變性

第三十六頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

超高壓（＜700MPa）對蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)無影響，有利于二級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，但會破壞其三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)超高壓迫使蛋白質(zhì)的原始結(jié)構(gòu)伸展，分子從有序而緊密的構(gòu)造轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序而松散的構(gòu)造，或發(fā)生變形，活性中心受到破壞，失去生物活性第三十七頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

高壓破壞蛋白質(zhì)膠體溶液，使蛋白質(zhì)凝集，形成凝膠蛋白質(zhì)經(jīng)過超高壓處理，不論在色澤、光澤、風(fēng)味、透明度上都取得了良好特性，同時在硬度、彈性上也具有很好的特性超高壓可用于蛋白質(zhì)的化學(xué)修飾以產(chǎn)生新的功能第三十八頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

利用壓力對蛋白質(zhì)的影響作用可應(yīng)用于食品加工處理和保藏的范圍：

①通過解鏈和聚合（低溫凝膠化、肌肉蛋白質(zhì)在低鹽或無鹽時形成凝膠、乳化食品中流變性變化）對質(zhì)地和結(jié)構(gòu)的重組②通過解鏈、離解或蛋白質(zhì)水解提高肉的嫩度第三十九頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四③通過解鏈（即蛋白質(zhì)酶抑制劑、漂燙蔬菜）鈍化毒物和酶④通過解鏈增加蛋白質(zhì)食品對蛋白酶的敏感度，提高可消化性和降低過敏性⑤通過解鏈增加蛋白質(zhì)結(jié)合特種配基的能力，增加分子表面疏水特性，能夠結(jié)合風(fēng)味物質(zhì)、色素、維生素、無機化合物和鹽等第四十頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（2）超高壓對食品中酶的影響酶受到高壓作用后，維持其空間結(jié)構(gòu)的鹽鍵、氫鍵、疏水鍵等遭到破壞，從而使肽鍵分子伸展成不規(guī)則的線形多肽，使其活性部位不復(fù)存在，導(dǎo)致了酶的失活在100~200MPa的壓力下酶的失活是可逆的，壓力達到350MPa以上時，會使酶產(chǎn)生永久性的不可逆失活第四十一頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

超高壓對酶的作用效果可分為兩方面：一方面較低的壓力能激活一些酶；另一方面非常高的壓力可導(dǎo)致酶失活利用高壓處理可使果蔬中一些酶被激活或失活，對于食品的色澤、香味及品質(zhì)都有很大的提高第四十二頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

每種酶都存在最低失活壓力，低于這個壓力酶就不會失活，當(dāng)超過這個壓力時（在特定時間內(nèi)）酶的失活速度會加速，直到完全失活對于一些酶又存在一個最高壓力，高于此壓力并不會導(dǎo)致酶的額外失活

在相等的處理時間下，應(yīng)用循環(huán)脈沖壓力處理可以改善酶的失活第四十三頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（3）超高壓對淀粉的影響在常溫下把淀粉加壓到400~600MPa，并保持一定的作用時間后，淀粉顆粒將會：①溶脹分裂；②晶體結(jié)構(gòu)遭到某種程度的破壞；③內(nèi)部有序態(tài)分子間的氫鍵斷裂，分散成無序的狀態(tài)，即淀粉糊化為α-淀粉高壓處理可提高淀粉對淀粉酶的敏感性，從而提高淀粉的消化率超高壓可以提高各種淀粉的膠凝溫度第四十四頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四與熱處理相比，超高壓對淀粉的作用特點為：高壓使淀粉粒膨脹卻不破裂；

超高壓所致完全糊化的淀粉無老化現(xiàn)象，而超高壓所致的未完全糊化的淀粉有老化現(xiàn)象；低于700MPa的壓力時淀粉不會產(chǎn)生類似熱加工的變色第四十五頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四超高壓可改善陳米的品質(zhì)：

陳米在20℃吸水潤濕后在50～300MPa處理10min，再按常規(guī)煮制成飯，其硬度下降、黏度上升、平衡值提高到新米范圍，同時光澤和香氣也得到改良。還可縮短煮制時間第四十六頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（4）超高壓對脂類的影響高壓對脂類的影響是可逆的室溫下，呈液態(tài)的脂肪在高壓下（100~200MPa）基本可固化，發(fā)生相變結(jié)晶，促使更稠、更穩(wěn)定的脂類晶體形成；不過解壓后仍會復(fù)原，只是對油脂的氧化有一定的影響

第四十七頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（5）超高壓對維生素的影響一般情況下，還原型維生素C含量經(jīng)高壓處理后出現(xiàn)了下降和上升兩種情況

Fe3+對于維生素C的降解起著重要作用，在高壓下會更加明顯

Cu2+的存在，在高壓下會激活銅酶，銅酶是維生素C降解的重要酶類之一第四十八頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

在高壓作用下，氧化型維生素C可能會轉(zhuǎn)變成還原型維生素C

總體來看，無論上升還是下降，其幅度都很小，可以認(rèn)為高壓處理對維生素C的影響很小

第四十九頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（6）高壓對風(fēng)味物質(zhì)、色素等的影響食品中的風(fēng)味物質(zhì)、維生素、色素及各種小分子物質(zhì)結(jié)合狀態(tài)為共價鍵的形式，故而高壓處理過程對其幾乎沒有任何影響食品的黏度、均勻性及結(jié)構(gòu)等特性對高壓較為敏感，但這些變化往往是有益的第五十頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四2.超高壓對具體食品品質(zhì)的影響（1）果蔬原料高壓處理后，果蔬風(fēng)味、色澤與營養(yǎng)均保持較好第五十一頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

臍橙、葡萄柚榨汁后其果汁經(jīng)高壓處理能有效地抑制苦味的產(chǎn)生對加熱后會失去特有色澤、芳香或產(chǎn)生褐變的果汁最好也采用高壓殺菌技術(shù)超高壓可對胡蘿卜和大蒜品質(zhì)進行保持和改善第五十二頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（2）動物性原料①高壓處理用于肉的品質(zhì)改善肉類等經(jīng)高壓處理能殺滅肉類細菌，不損壞維生素等營養(yǎng)成分及原風(fēng)味，改善肉組織

第五十三頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四高壓嫩化機理機械力作用使肌肉肌纖維內(nèi)肌動蛋白和肌球蛋白的結(jié)合解離，肌纖維蛋白崩解和解離成小片段，造成肌肉剪切力下降壓力處理使肌肉中內(nèi)源蛋白酶——鈣激活酶的活性增加，加速肌肉蛋白水解，加快肌肉成熟所致第五十四頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

②改善魚制品品質(zhì)采用超高壓技術(shù)生產(chǎn)魚糕，在殺菌后其口感、風(fēng)味都比較理想（3）淀粉質(zhì)原料的品質(zhì)改良通過高壓處理，可使陳米的品質(zhì)改良。還可縮短煮制時間第五十五頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（4）控制食品中酶反應(yīng)和滅酶高壓除了使酶失活外，還可以使某些在常壓下受到抑制的酶激活，提高一些酶的活性高壓也可以加快某些在常壓下反應(yīng)緩慢甚至不進行的反應(yīng)，現(xiàn)在較為成功的是果汁和生酒在保藏期控制因酶而發(fā)生的混濁和品質(zhì)惡化

第五十六頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四在不同高壓條件下過氧化物酶的活力變化：壓力在350MPa以下的范圍內(nèi)，隨著壓力的提高，酶活性逐漸下降，到350MPa時酶活力最低，但壓力高于350MPa時，酶活力又有所回升第五十七頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四七、超高壓保藏技術(shù)1.食品超高壓的殺菌工藝（1）一般的超高壓殺菌工藝

固態(tài)食品：將固態(tài)食品裝在耐壓、無毒、柔韌并能傳遞壓力的軟包裝內(nèi)，并進行真空密封包裝，然后置于超高壓容器中進行加壓處理

超高壓固態(tài)食品的關(guān)鍵處理工藝是：升壓→保壓→卸壓

這種方式通常為不連續(xù)式第五十八頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

液態(tài)食品：果汁、奶和飲料等液態(tài)食品，可以直接以加工物料取代水等傳壓介質(zhì)（壓媒）實現(xiàn)進料卸料的連續(xù)化生產(chǎn)，但是必須附帶設(shè)備預(yù)殺菌工藝

液態(tài)食品超高壓處理的核心工藝：升壓→動態(tài)保壓→卸壓液態(tài)超高壓食品的保壓階段極短

實驗室小規(guī)模高壓處理一般可將果汁（果醬）脫氣、密封包裝后放于高壓缸內(nèi)，用油作介質(zhì)進行實驗

第五十九頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（2）分段循環(huán)間歇式超高壓處理工藝在低酸性食物中使用這種工藝可取得很好的殺菌效果對于易受芽孢菌污染的食物，采用超高壓多次重復(fù)短時處理，芽孢死滅效果明顯第六十頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（3）脈沖超高壓處理工藝脈沖超高壓或者震動超高壓處理比相當(dāng)?shù)拈g歇式處理或者等時的連續(xù)式壓力處理更為有效壓力脈沖的形式對于殺菌效果十分關(guān)鍵（4）超高壓處理與其他殺菌技術(shù)的結(jié)合超高壓處理可以和其他殺菌方式諸如熱殺菌、輻射、超聲波、抑菌劑等聯(lián)合使用而取得好的協(xié)同效果

第六十一頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（5）超高壓殺菌工藝的關(guān)鍵控制因素①影響加工工藝的關(guān)鍵因素關(guān)鍵因素有微生物類型、菌齡、食品組分、pH和水分活度、溫度、壓力大小等②超高壓處理效果的指示菌第六十二頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四2.高壓速凍和不凍冷藏利用高壓冰點下降和壓力瞬間傳遞的原理完成食品物料的快速冷凍高壓凍結(jié)時一般先將欲凍結(jié)的食品加壓，達到一定的壓力后再降溫實際處理過程中也可先將傳壓介質(zhì)降低到所需的低溫，然后放入欲凍結(jié)的食品，迅速加壓第六十三頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（1）高壓空氣凍結(jié)在自然對流條件下，用高壓空氣冷凍食品可有效地提高凍結(jié)速度，縮短冷凍時間加壓冷凍可減少冷凍過程中食品的干耗量50%以上第六十四頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（2）壓力移動凍結(jié)把高水分食品物料加壓到200MPa，同時冷卻到-20℃，高水分食品物料中的水分在此溫度下未發(fā)生凍結(jié)后迅速消除壓力降至常壓，此時0℃成為冰點，而物料的溫度遠在凍結(jié)點溫度以下，-20℃的水呈極不穩(wěn)定的過冷狀態(tài)，進而水分瞬間在物料原來位置發(fā)生相態(tài)變化，產(chǎn)生大量極細微冰晶體且均勻分布于凍品組織中第六十五頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（3）高壓解凍通過高壓使凍結(jié)食品中的冰結(jié)晶融化，然后再提高融化的食品溫度（即提供適當(dāng)?shù)娜诨瘽摕幔?，使食品的溫度達到常壓時的凍結(jié)點之上，可以在短時間內(nèi)實現(xiàn)均一的快速解凍，從而避免常壓外部升溫解凍時間長和受熱不均勻而造成的營養(yǎng)損失和品質(zhì)變劣的缺點

第六十六頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

從解凍條件上看，只有壓力達到不凍結(jié)區(qū)域的壓力、溫度條件才能達到解凍的目的0℃下不凍區(qū)第六十七頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

高壓條件下，凍藏食品的溫度會下降當(dāng)壓力達到恒定時，凍藏食品與傳壓介質(zhì)之間的溫度差以及此時食品的傳熱特性決定了解凍速率的快慢壓力升高會使凍藏食品與傳壓介質(zhì)之間的溫度差增大，從而使解凍的速率加快第六十八頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（4）低溫高壓下的不凍結(jié)儲藏利用低溫高壓下水的凍結(jié)點下降，可以將高壓技術(shù)用于食品或生物制品的不凍結(jié)儲藏低溫高壓下的不凍結(jié)儲藏需要控制好壓力和溫度，使處在不凍結(jié)區(qū)域內(nèi)。對儲藏溫度而言，在0~209.9MPa范圍內(nèi)，儲藏的溫度愈低，所對應(yīng)的壓力就愈高

第六十九頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

不凍結(jié)儲藏過程中食品始終是處在壓力容器中，降溫前首先將欲儲藏的食品加壓，然后在保持壓力的情況下對食品進行冷卻，直至所需的儲藏溫度

儲藏結(jié)束時必須是先升溫，然后再降壓第七十頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四八、超高壓食品的包裝設(shè)計高壓下只能用軟材料包裝在高壓處理技術(shù)中，對包裝材料不要求其具有耐熱性，但其氣密性一定要好

對包裝材料的要求：（1）能夠傳遞壓力（2）在高壓下不被破壞（3）能防止高壓介質(zhì)的滲入

第七十一頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四九、食品高壓保藏設(shè)備日本在食品高壓保藏設(shè)備方面的研究處于世界領(lǐng)先地位，包括三菱重工、神戶制鋼和日本鋼管等均可提供成套的超高壓處理設(shè)備美國、德國、法國、英國和荷蘭等也有一些公司生產(chǎn)小、中型和商業(yè)化的超高壓處理設(shè)備

第七十二頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四1.超高壓處理設(shè)備的特點和要求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(shè)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

加壓裝置第七十三頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

超高壓處理設(shè)備應(yīng)能產(chǎn)生并承受要求的超高壓（100~1000MPa），保證安全生產(chǎn)，有較長的使用壽命，循環(huán)載荷次數(shù)多；設(shè)備的衛(wèi)生條件要求較高，和食品接觸的部分應(yīng)用不銹鋼，傳壓介質(zhì)最好采用水；設(shè)備有一定的處理能力，生產(chǎn)附加時間短，效率高；設(shè)備應(yīng)價格便宜，操作費用低第七十四頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四2.超高壓處理設(shè)備的種類（1）按照加壓方式分類①內(nèi)部加壓式（或倍壓式）

此種設(shè)備主要由超高壓容器（高壓腔）與加壓缸（低壓腔）組成第七十五頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

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，減壓卸料第七十六頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

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靜壓容器，多用高強度不銹鋼制造，傳壓介質(zhì)可以用水；下部是加壓缸，其加壓介質(zhì)一般是油。框架承受軸向力，移開框架可通過打開頂蓋裝卸物料第七十七頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四一體化直接加壓式超高壓設(shè)備第七十八頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

②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(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

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，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第七十九頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

加（傳）壓介質(zhì)可以用水或油，和食品物料接觸的介質(zhì)多用水被處理的物料一般經(jīng)過包裝置于超高壓容器中進行加壓，包裝材料應(yīng)選用耐壓、無毒、柔韌、可傳遞壓力的軟包裝材料液體物料可以不經(jīng)包裝而本身作為傳（加）壓介質(zhì)進行處理第八十頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四分體式間接加壓超高壓設(shè)備第八十一頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（2）按照處理物料狀態(tài)分類

①液態(tài)物料的超高壓滅菌設(shè)備根據(jù)液態(tài)物料超高壓滅菌方式的不同，其對應(yīng)設(shè)備可歸結(jié)為兩大類：①類似于固態(tài)食品的處理方式；②由液態(tài)物料代替壓力介質(zhì)直接用超高壓處理

采用液態(tài)物料代替壓力介質(zhì)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)過清洗消毒等處理第八十二頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

②固態(tài)物料的超高壓滅菌設(shè)備

固態(tài)物料一般需經(jīng)過包裝后進行處理，由于超高壓容器內(nèi)的液壓具有各向同壓特性，壓力處理不會影響固態(tài)物料的形狀，但物料本身是否具有耐壓性可能會影響物料處理后的體積

固態(tài)超高壓食品的滅菌設(shè)備的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是超高壓處理室中超高壓容器的設(shè)計，也是整個裝置的核心第八十三頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（3）按照處理過程和操作方式分

①間歇式超高壓設(shè)備大多數(shù)的超高壓設(shè)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器中，關(guān)閉容器第八十四頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

在超高壓處理之前應(yīng)排除容器內(nèi)的空氣升壓到操作壓力，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(xué)和殺菌效果，但殘留空氣會增加升壓時間第八十五頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四②半連續(xù)式超高壓設(shè)備用于處理液態(tài)物料（果汁）第八十六頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

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(yīng)采用無菌包裝第八十七頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四③連續(xù)式超高壓設(shè)備上述半連續(xù)式超高壓處理設(shè)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(shè)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(chǎn)的連續(xù)式超高壓處理設(shè)備問世第八十八頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四④脈沖超高壓處理設(shè)備

半連續(xù)或間歇工作的設(shè)備與短時循環(huán)程序結(jié)合可改造為以脈沖形式釋放壓力的超高壓處理設(shè)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)

（4）按照超高壓容器放置方式分類

按超高壓容器的放置方式分為立式和臥式兩種第八十九頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四第九十頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四3.超高壓處理裝置（1）整體結(jié)構(gòu)①倍壓式通過高低腔的倍壓關(guān)系可在高壓腔內(nèi)產(chǎn)生很大的超高壓，對加壓減壓系統(tǒng)要求不高第九十一頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

采用框架結(jié)構(gòu)安裝高低壓腔，框架承受由高壓引起的軸向力，從而使容器的端蓋及其密封結(jié)構(gòu)因受力大大減少，使結(jié)構(gòu)設(shè)計和選材變得容易腔體可以設(shè)計成具有較大的容積，但結(jié)構(gòu)笨重、投資偏大

第九十二頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四②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(chǎn)生超高壓，對加壓減壓系統(tǒng)要求很高結(jié)構(gòu)相對簡單，密封結(jié)構(gòu)可以設(shè)計得靈巧方便，符合快裝快拆要求第九十三頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四第九十四頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（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(dāng)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(nèi)壓使內(nèi)壁屈服，從而使內(nèi)壁在卸壓后產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力第九十五頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四強化的筒體結(jié)構(gòu)主要有兩種形式①夾套式即多層簡單筒體通過熱套加工工藝復(fù)合，形成多層壁結(jié)構(gòu)操作壓力在400MPa以上的壓力容器可由兩個或兩個以上的高強度不銹鋼同心圓筒組成②繞絲式在簡單筒體上纏繞數(shù)層鋼絲或鋼帶第九十六頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

繞絲式結(jié)構(gòu)不能承受軸向力，因此需由框架承擔(dān)，端蓋及密封結(jié)構(gòu)設(shè)計相對容易，也可改善筒體的應(yīng)力狀態(tài)

多層壁式結(jié)構(gòu)的軸向力由上端蓋承受，因此設(shè)計時強度分析很重要。但該設(shè)計省略了笨重的框架，結(jié)構(gòu)輕巧，成本降低第九十七頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

超高壓容器用鋼