《超高壓食品保藏》PPT課件.ppt

1、食品超高壓保藏,催夢(mèng)的音符,目錄,缺點(diǎn),原理,設(shè)備,簡(jiǎn)介：,超高壓滅菌技術(shù)（ultrahigh pressure processing ）簡(jiǎn)稱UHP，又稱超高壓技術(shù)（ultra-high pressure, UHP），高靜壓技術(shù)（high hydrostatic pressure , HHP），或高壓食品加工技術(shù)（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(shù)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(nèi)，用水作為介質(zhì)對(duì)軟包裝食品等物料施以400600MPa的壓力或用高級(jí)液壓油施加以1001000MPa的壓力。從而殺死其中幾乎所有的細(xì)菌、霉菌和酵母菌，而且不會(huì)像高溫殺菌那樣造成營(yíng)養(yǎng)成分破壞和風(fēng)味變化。超高壓滅菌的機(jī)理是通過(guò)破壞菌體蛋白中的非共價(jià)鍵，使蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)破壞，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)凝固及酶失活。超高壓還可造成菌體細(xì)胞膜破裂，使菌體內(nèi)化學(xué)組分產(chǎn)生外流等多種細(xì)胞損傷，這些因素綜合作用導(dǎo)致了微生物死亡。,高等靜壓技術(shù)在食品保藏中的應(yīng)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(zhǎng)牛奶的保存期，他和他的同事做了大量

3、研究工作，證實(shí)了高壓對(duì)多種食品及飲料的滅菌效果。這以后，有關(guān)HHP技術(shù)的研究一直沒(méi)有間斷，Bridgman因發(fā)現(xiàn)高靜水壓下蛋白質(zhì)發(fā)生變性、凝固而獲得了1946年諾貝爾物理獎(jiǎng)。但直到1990年有關(guān)HHP裝備、技術(shù)和理論的研究才得到了突破與發(fā)展，20 世紀(jì)90 年代由日本明治屋食品公司首先實(shí)現(xiàn)了UHP技術(shù)在果醬、果汁、沙拉醬、海鮮、果凍等食品的商業(yè)化應(yīng)用。之后，歐洲和北美的大學(xué)、公司和研究機(jī)構(gòu)也相繼加快了對(duì)HHP技術(shù)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(dá)到保藏食品的目的，它是一個(gè)物理過(guò)程，在食品加工過(guò)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(diǎn)：,HHP技術(shù)作為新興技術(shù)應(yīng)用于食品保藏，主要機(jī)理是能夠使微生物細(xì)胞膜和細(xì)胞壁損傷、改變細(xì)胞形態(tài)、影響細(xì)胞內(nèi)酶活力及細(xì)胞內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和廢棄物的運(yùn)輸，從而殺死食品中的腐敗菌和致病菌；同時(shí)，HHP能夠有效或部分鈍化食品中的內(nèi)源酶。,該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)： 1.作為一種物理方法在不加熱或不添加化學(xué)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(zhǎng)食品的貨架期； 2.作為一種非熱加工手段，在殺菌過(guò)程中沒(méi)有溫度的劇烈變化，不會(huì)破壞共價(jià)鍵，對(duì)小分子物質(zhì)影響較小，能較好的保持食品原有的色、香、味以及功能與營(yíng)養(yǎng)成份。 3.因?yàn)椴煌⑸飳?duì)HHP技

5、術(shù)敏感性是不同的，酵母、霉菌容易在較低的壓力下被殺滅，細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)體（vegetative cell）則需要較高的壓力，而細(xì)菌胞子很難殺死。,4.HHP技術(shù)主要應(yīng)用于高酸性食品。由于高壓高溫協(xié)同效應(yīng)能夠殺死細(xì)菌胞子，高壓高溫工藝（high pressure high temperature, HPHT）研究引起了廣泛關(guān)注。 5.最近，美國(guó)NCFST（National center for food safety and technology）成功開(kāi)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(shí)間，提高了低酸性性食品品質(zhì)。因此，HHP技術(shù)在低酸性食品的應(yīng)用會(huì)不斷增加。 6.超高壓技術(shù)不僅能殺滅微生物，而且能使淀粉成糊狀、蛋白質(zhì)成膠凝狀，獲得與加熱處理不一樣的食品風(fēng)味。超高壓技術(shù)采用液態(tài)介質(zhì)進(jìn)行處理，易實(shí)現(xiàn)殺菌均勻、瞬時(shí)、高效。,缺點(diǎn)：,1.UHP技術(shù)對(duì)殺滅芽孢效果似乎不太理想，在綠茶茶湯中接種耐熱細(xì)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(duì)微生物的保護(hù)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(guò)程壓力很高，食品中壓敏性成分會(huì)受到不同程度的破壞。其過(guò)高的壓力使得能耗增加，對(duì)設(shè)備要求過(guò)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(zhì)，當(dāng)壓力超過(guò)600MPa時(shí)，水會(huì)出現(xiàn)臨界冰的現(xiàn)象，因而只能使用油等其他物質(zhì)作為壓力介質(zhì)。5.超高壓滅菌的效果受多種因素的影響，如微生物種類(lèi)、細(xì)胞形態(tài)、溫度、時(shí)間、壓力大小等。,應(yīng)用：,一般而言，壓力越高殺菌效果越好。但在相同壓力下延長(zhǎng)受壓時(shí)間并不一定能提高滅菌效果。在400600 MPa的壓力下，可以殺死細(xì)菌、酵母菌、霉菌，避免了一般高溫殺菌帶來(lái)的不良變化，超高壓冷殺菌技術(shù)的先進(jìn)性是高壓、常溫滅菌，采用該項(xiàng)技術(shù)對(duì)食品進(jìn)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(yíng)養(yǎng)成分，食品口感佳，色澤天然，安全性高，保質(zhì)期

8、長(zhǎng)，這是傳統(tǒng)高溫?zé)崃⒕椒ㄋ痪哂械膬?yōu)點(diǎn)。目前，國(guó)外超高壓滅菌已在果蔬、酸奶、果醬、乳制品、水產(chǎn)品、蛋制品等生產(chǎn)中有了一定的應(yīng)用。在每cm2的肉食上施加大約6t重的壓力進(jìn)行高壓滅菌。結(jié)果，其味跟原來(lái)一樣，色澤也比原先更好看。日本明治屋食品公司將草莓、蘋(píng)果和獼猴桃等果醬經(jīng)軟包裝后在400600MPa、1030min條件下滅菌，產(chǎn)品的色澤和風(fēng)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(shù)和其它技術(shù)相結(jié)合，能更有效殺滅微生物，破壞酶，延長(zhǎng)貨架壽命2。利用高壓CO2和高壓技術(shù)相結(jié)合方法處理胡蘿卜汁，使用4.9MPaCO2和300MPa高靜水壓結(jié)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(shè)備：,原理： 等靜壓技術(shù)是一種利用密閉高壓容器內(nèi)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(jìn)設(shè)備。等靜壓技術(shù)按成型和固結(jié)時(shí)的溫度高低，分為冷等靜壓、溫等靜壓、熱等靜壓三種不同類(lèi)型 。,工業(yè)化推廣： 工業(yè)化推廣的超高壓滅菌設(shè)備壓力是100- 600mpa 超高壓容器介質(zhì)為水，部分實(shí)驗(yàn)型的可也達(dá)到1000mpa或更高，高壓腔工作介質(zhì)是油。國(guó)外超高壓食品處理設(shè)備的研究開(kāi)發(fā)較早，國(guó)際上知名的超高壓加工設(shè)備制造企業(yè)有美國(guó)Avur和西班牙NC Hyperbaric公司。能夠生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室研究用或生產(chǎn)用的HHP設(shè)備的公司主要有美

10、國(guó)Avure Technologies公司、Elmhurst Research公司，英國(guó)Stansted公司，西班牙NC Hyperbaric公司，法國(guó)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(guó)Uhde等。,當(dāng)時(shí)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(shù)實(shí)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(jī)的市場(chǎng)開(kāi)

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

12、遞。 帕斯卡定律是流體力學(xué)中，由于液體的流動(dòng)性，封閉容器中的靜止流體的某一部分發(fā)生的壓強(qiáng)變化，將大小不變地向各個(gè)方向傳遞。帕斯卡首先闡述了此定律。壓強(qiáng)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(gè)活塞上施加一定的壓強(qiáng)，必將在另一個(gè)活塞上產(chǎn)生相同的壓強(qiáng)增量。如果第二個(gè)活塞的面積是第一個(gè)活塞的面積的10倍，那么作用于第二個(gè)活塞上的力將增大為第一個(gè)活塞的10倍，而兩個(gè)活塞上的壓強(qiáng)仍然相等。這一定律是法國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、哲學(xué)家布萊士帕斯卡首先提出的。這個(gè)定律在生產(chǎn)技術(shù)中有很重要的應(yīng)用，液壓機(jī)就是帕斯卡原理的實(shí)例。它具有多種用途，如液壓制動(dòng)等。帕斯卡還發(fā)現(xiàn)靜止流體中任一點(diǎn)的壓強(qiáng)各向相等，

13、即該點(diǎn)在通過(guò)它的所有平面上的壓強(qiáng)都相等。這一事實(shí)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(lèi) 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. 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(guò)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(guò)低壓大直徑活塞驅(qū)動(dòng)高壓小直徑活塞，將壓力（強(qiáng)）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(shè)備的種類(lèi):,（2）按照處理物料狀態(tài)分類(lèi) 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

14、的不同，其對(duì)應(yīng)設(shè)備可歸結(jié)為兩大類(lèi)： 類(lèi)似于固態(tài)食品的處理方式； 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(jìn)行處理時(shí)，對(duì)超高壓容器的要求較高，每次使用后容器必須經(jīng)過(guò)清洗消毒等處理 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(duì)液體食品實(shí)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(guò)程，至今還沒(méi)有用于生產(chǎn)的連續(xù)式超高壓處理設(shè)備問(wèn)世 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(shí)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,（1）整體結(jié)構(gòu) 倍壓式 通過(guò)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(duì)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(guò)加壓系統(tǒng)（加壓泵和增壓器）產(chǎn)生超高壓，對(duì)加壓減壓系統(tǒng)要求很高 結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，密封結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)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(dāng)增加筒壁厚度外，還可采用自增強(qiáng)的方法。通過(guò)對(duì)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 （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(dòng)液壓泵，由柱塞泵、控制閥、油箱、電機(jī)和儀表等組合成的一個(gè)獨(dú)立的液壓動(dòng)力裝置