食品超高压技术
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食品超高压加工技术在现代食品工业中,为了满足消费者对于食品安全、营养和品质的追求,各种创新的加工技术不断涌现。
其中,食品超高压加工技术作为一种非热加工技术,正逐渐引起人们的广泛关注。
什么是食品超高压加工技术呢?简单来说,就是将食品置于数千个大气压的高压环境中,在常温或低温下对食品进行处理。
这种技术与传统的热加工方法有着显著的区别。
传统的热加工,如高温杀菌,虽然能够有效地杀灭微生物、延长食品的保质期,但往往会导致食品的营养成分流失、风味改变。
而超高压加工技术则能在很大程度上避免这些问题。
超高压加工技术对食品的影响是多方面的。
首先,在微生物杀灭方面,高压能够破坏微生物的细胞结构,使细胞膜破裂、细胞器受损,从而抑制或杀灭微生物。
对于一些常见的致病菌,如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等,超高压处理都能起到很好的杀灭效果。
这为保障食品安全提供了有力的手段。
其次,超高压加工对食品的营养成分影响较小。
维生素、矿物质等营养物质在高压处理下能够较好地保留,与热加工相比,更能保持食品的营养价值。
再者,超高压加工还能改善食品的质构和口感。
例如,对于肉类食品,经过超高压处理后,肉质会变得更加鲜嫩多汁;对于果蔬类食品,能保持其脆嫩的口感,减少汁液的流失。
那么,食品超高压加工技术是如何实现的呢?通常,超高压加工设备包括压力产生系统、加压容器、控制系统等部分。
通过液压或水压等方式产生高压,将食品放入特制的加压容器中进行处理。
处理的时间、压力大小等参数会根据不同的食品和加工要求进行调整。
在实际应用中,超高压加工技术已经在多个领域取得了成果。
在果蔬加工方面,新鲜的水果和蔬菜经过超高压处理后,可以延长其保鲜期,同时保持其原有的色泽、风味和营养。
在肉类加工中,超高压处理能够改善肉的嫩度,提高肉制品的品质。
此外,在水产品加工、乳制品加工等领域,超高压技术也有着广阔的应用前景。
然而,食品超高压加工技术也并非完美无缺。
一方面,超高压设备的成本较高,限制了其在一些中小企业中的广泛应用。
第四章食品超高压技术
工方法。
可长期保存而不变质。
敏感
热敏性成分的破坏较为有利
差异
食源性寄生虫超高压指示菌:非致病菌
非可逆变性
超高压可以提高各种淀粉的胶凝温度
这种方式通常为不连续式
实验
效果
0℃下不冻区
(2)在高压下不被破坏(3)能防止高压介质的渗入
洗消毒等处理心
处理后的物料应采用无菌包装
按超高压容器的放置方式分为立式和卧式两种
在简单筒体上缠绕数层钢丝或钢带
国产的33CrNi
MoV
3
加压系统还包括管路、接头、阀门和过滤器等加压装置
也需保持一定温度
超高压食品、超高压海产品/水
产品设备。
1.超高压灭菌技术超高压灭菌技术的特点:超高压杀菌技术是20 世纪90 年代由日本明治屋食品公司首创的杀菌方法,它同加热杀菌一样,经100MPa 以上超高压处理后的食品,可以杀死其中大部分或全部的微生物、钝化酶的活性,从而达到保藏食品的目的,它是一个物理过程,在食品加工过程中主要是利用Le Chace-lier 原理和帕斯卡原理。
根据帕斯卡原理,在食品杀菌过程中的液体可以瞬间均匀地传递到整个食品,与食品的几何尺寸、形状、体积等无关,食物受压均一,压力传递速度快,而且不存在压力梯度,使得杀菌过程较为简单,能耗也明显降低。
固态食品和液态食品的处理工艺不同。
固态食品如肉、禽、鱼、水果等需装在耐压、无毒、柔韧并能传递压力的软包装内,进行真空密封包装,以避免压力介质混入,然后置于超高压容器中,进行加压处理。
处理工艺是升压-保压-卸压三个过程,通常进料、卸料为不连续方式生产。
液态食品如果汁、奶、饮料、酒等,一方面可像固态食品一样用容器由压力介质从外围加压处理,也可以直接以被加工食品取代水作为压力介质,但密封性要求严格,处理工艺为升压-动态保压-卸压三个过程,用第二种方法可进行连续方式生产。
食品超高压灭菌原理:我们知道微生物的热力致死是由于细胞膜结构变化(损伤),酶的失活,蛋白质的变性,DNA 直接或间接的损伤等主要原因引起的。
而超高压能破坏氢键之类弱的结合键,使基本物性变异,产生蛋白质的压力凝固及酶的失活;还能使菌体内成分产生泄漏和细胞膜破裂等种菌体损伤。
食品超高压杀菌,即将食品物料以及某种方式包装好之后,放入液体介质中,在100-1000MPa 压力下作用一段时间,使之达到灭菌要求。
极高的静压会影响细胞的形态。
高压对细胞膜、细胞壁都有影响。
在压力作用下,细胞膜磷脂双分子层结构的容积随着每一磷脂分子横切面积的缩小而收缩。
压力引起的细胞膜功能劣化将导致氨基酸摄取受抑制。
食物主要是由蛋白质、淀粉、脂质、核酸、水等分子组成的立体结构。
食品工程中的创新技术超高压处理在食品加工中的应用食品工程中的创新技术—超高压处理在食品加工中的应用超高压处理技术(High Pressure Processing,HPP)作为一种新兴的食品加工技术,近年来在食品工程领域引起了广泛关注。
本文将探讨超高压处理在食品加工中的应用,以及其对食品品质、安全性和营养价值的影响。
一、超高压处理技术简介超高压处理技术是一种利用高压力对食品进行处理的方法,通常在300-900兆帕(MPa)的压力下进行。
食品在超高压下受到的压力作用会导致其细胞结构的改变,从而影响食品的物理性质、微生物质量和化学反应速率。
超高压处理方法相对于传统的热处理或化学处理方法来说,更为温和,可以更好地保留食品的原有口感、色泽和营养成分。
二、超高压处理在食品工程中的应用1.保鲜食品的加工超高压处理被广泛应用于保鲜食品的加工,如果汁、乳制品、肉类等。
通过超高压处理,可以杀灭食品中的细菌、病毒和酵母,从而延长食品的保质期。
相比传统的热处理方法,超高压处理不会破坏食品的营养成分和风味,同时也不会产生有害的化学物质。
2.果蔬产品的加工超高压处理在果蔬产品中的应用尤为显著。
通过超高压处理,可以促进果蔬中的酶活性,延缓其褐变和腐烂的速度,从而保持果蔬的新鲜质感和口感。
另外,超高压处理还可以通过降低果蔬中的微生物数量,减少果蔬在存储和运输过程中的污染和变质。
3.海产品的加工超高压处理在海产品的加工中也发挥了重要作用。
海产品往往易受到细菌和寄生虫的污染,而传统的处理方法往往会影响海产品的口感和风味。
超高压处理可以在杀灭海产品中的病原体的同时,保持其嫩滑的口感和鲜美的风味。
三、超高压处理对食品的影响1.改善食品的安全性超高压处理能够彻底杀灭食品中的病菌和寄生虫,降低食品中的微生物数量,从而减少食品因微生物污染而引发的食源性疾病的风险。
此外,超高压处理还可以杀灭食品中的酵母和霉菌,延长食品的保质期。
2.保留食品的营养价值超高压处理可以在保证食品安全的同时,最大程度地保留食品中的营养成分。
我国食品超高压技术的研究进展一、本文概述食品超高压技术,作为一种新兴的食品加工和保藏技术,近年来在我国得到了广泛的关注和研究。
该技术主要利用水在高压状态下的特殊物理性质,对食品进行非热加工处理,以达到保持食品原有营养和风味、延长保质期、提高食品安全性的目的。
本文旨在综述我国食品超高压技术的研究进展,从超高压技术的原理、设备发展、应用研究以及存在的挑战与未来展望等方面进行全面阐述,以期为我国食品工业的科技创新和产业升级提供有益的参考。
在概述部分,本文将首先介绍超高压技术的基本原理和技术特点,包括压力对食品成分和结构的影响、超高压处理过程中的物理和化学变化等。
接着,将回顾我国超高压技术的发展历程,包括设备研制、工艺优化以及标准化建设等方面取得的成就。
还将综述超高压技术在各类食品加工中的应用情况,如肉制品、乳制品、果蔬制品等,并分析其在实际生产中的优势和局限性。
本文还将探讨当前食品超高压技术研究中面临的主要挑战,如设备成本、操作效率、食品品质保持等问题,并展望未来的发展方向和潜在应用领域。
通过本文的综述,希望能够为我国食品超高压技术的进一步研究和应用提供有益的启示和建议。
二、超高压技术在食品工业中的应用超高压技术作为一种非热加工技术,近年来在我国食品工业中的应用逐渐广泛。
该技术的应用范围涵盖了果蔬制品、肉制品、乳制品以及海产品等多个领域,为食品工业带来了显著的优势和变革。
在果蔬制品方面,超高压技术能够有效保持果蔬原有的色泽、口感和营养价值,同时杀灭或抑制微生物的生长,延长产品的货架期。
例如,经过超高压处理的果汁,其色泽、口感和营养成分与新鲜果汁相差无几,而且更加安全卫生。
在肉制品方面,超高压技术可以改善肉制品的质地和口感,提高其嫩度和保水性,同时抑制微生物的生长,延长肉制品的保质期。
超高压处理的肉制品色泽鲜艳,口感细腻,深受消费者喜爱。
在乳制品方面,超高压技术可以杀灭乳制品中的微生物,提高产品的安全性和卫生质量。
食品超高压技术的基本原理和应用1. 超高压技术的定义和发展背景•超高压技术是一种利用高压力来处理食品的技术。
•近年来,随着人们对食品质量和安全性要求的提高,超高压技术越来越被广泛应用。
2. 超高压技术的基本原理•超高压技术利用高压力来改变食品的物理、化学和生物学特性。
•高压力可以改变食品中的蛋白质结构、酶活性和微生物生长等特性。
3. 超高压技术的应用领域• 3.1 保鲜和延长食品的货架寿命–超高压技术可以通过抑制食品中的微生物生长来延长食品的保质期。
–高压处理还可以改变食品中的酶活性,从而延缓食品的自然变化过程。
• 3.2 杀灭食品中的病菌和寄生虫–高压力可以杀灭食品中的细菌、病毒和寄生虫等有害微生物。
–超高压技术常被用于杀灭食品中的沙门氏菌、大肠杆菌等致病菌。
• 3.3 改善食品的口感和营养价值–高压处理可以改变食品中的蛋白质和碳水化合物的结构,从而改善食品的口感。
–超高压技术还可以保留食品中的营养成分,使其更加健康和营养。
• 3.4 提高食品加工效率–超高压技术可以替代传统加工方法,缩短食品加工的时间和过程。
–使用高压力处理食品还可以减少食品中的添加剂和保鲜剂的使用。
4. 超高压技术的优点和不足• 4.1 优点–超高压技术可以保留食品的营养成分和口感。
–高压处理可以杀灭食品中的有害微生物,提高食品的安全性。
–超高压技术不需要化学添加剂和保鲜剂,对环境友好。
• 4.2 不足–超高压技术的设备成本较高。
–高压处理需要一定的时间,不适用于一些快速食品加工。
–高压处理对食品的营养成分和口感会产生一定的影响。
5. 结论•食品超高压技术是一种具有广泛应用前景的新兴技术。
•超高压技术不仅可以提高食品的质量和安全性,还可以改善食品的口感和营养价值。
•尽管超高压技术在一些方面还存在不足,但随着技术的进一步发展,相信其在食品加工领域的应用会越来越广泛。
超高压食品灭菌技术根据杀菌时温度不同,杀菌可分为热杀菌和冷杀菌。
其中冷杀菌又根据使用手段不同分为物理杀菌和化学杀菌。
冷杀菌中的物理杀菌是目前杀菌技术发展的趋势。
物理杀菌克服了热杀菌和化学杀菌的不足之处,是运用物理方法,如高压、场(包括电尝磁场)、电子、光等的单一作用或两种以上的共同作用,在低温或常温下达到杀菌的目的。
超高压技术是90年代由日本明治屋食品公司首创的杀菌方法,它是将食品密封于弹性容器或置于无菌压力系统中,经100Mpa(约为987个大气压)以上超高压处理一段时间,从而达到加工保藏食品的目的。
一超高压技术处理食品的特点:超高压技术进行食品加工具有的独特之处在于它不会使食品的温度升高,而只是作用于非共价键,共价键基本不被破坏,所以食品原有的色、香、味及营养成分影响较校在食品加工过程中,新鲜食品或发酵食品由于自身酶的存在,产生变色变味变质使其品质受到很大影响,这些酶为食品品质酶如过氧化氢酶、多酚氧化酶、果胶甲基质酶、脂肪氧化酶、纤维素酶等,通过超高压处理能够激活或灭活这些酶,有利于食品的品质。
超高压处理可防止微生物对食品的污染,延长食品的保藏时间,延长食品味道鲜美的时间。
二超高压技术与传统的加热处理食品比较优点在于:1.超高压处理不会使食品色、香、味等物理特性发生变化,不会产生异味,加压后食品仍保持原有的生鲜风味和营养成分,例如,经过超高压处理的草莓酱可保留95%的氨基酸,在口感和风味上明显超过加热处理的果酱。
2.超高压处理后,蛋白质的变性及淀粉的糊化状态与加热处理有所不同,从而获得新型物性的食品。
3.超高压处理可以保持食品的原有风味,为冷杀菌,这种食品可简单加热后食用,从而扩大半成品食品的市常4.超高压处理是液体介质短时间内等同压缩过程,从而使食品灭菌达到均匀、瞬时、高效,且比加热法耗能低,例如,日本三得利公司采用容器杀菌,啤酒液经高压处理可将99.99%大肠杆菌杀死。
三超高压技术与传统的化学处理食品(即添加防腐剂)比较优点在于:1.不需向食品中加入化学物质,克服了化学试剂与微生物细胞内物质作用生成的产物对人体产生的不良影响,也避免了食物中残留的化学试剂对人体的负面作用,保证了食用的安全。
食品超高压均质技术
摘要:食品工业中高压处理食品分静态超高压技术和动态超高压均质技术,本文介绍超高压均质技术的原理及其对食品的影响。
1.超高压均质技术简介
超高压食品加工有两类,第一是超高压静态处理方式,压力一般400MPa一
I000MPa。
常温或较低温度下将食品放置在以水或其他液体为介质的容器里,升
压到设定值时压力,静态保持一定时间(10一30分钟),从而达到灭菌和改变食
品某些理化特性的目的。
第二种是超高压动态,也就是超高压均质处理方式,
压力在looMPa一36oMPa之间。
超高压均质就是液体食品高速流过狭窄的缝隙
时而受到强大的剪切力,液体被冲击到金属环上而产生强大撞击力以及因静压力
突降与突升而产生的空穴爆炸力等综合作用,把原先颗粒比较粗大的乳浊液或悬
浮液加工成颗粒非常细微的稳定的乳浊液或悬浮液的过程[1]。
传统的均质机压力一般是20一50MPa,在食品工业中应用在破裂脂肪球,形成
稳定的乳状液。
超高压均质处理的压力一般达到200MPa,可以用于破碎微生物
细胞,物料受到强烈剪切,高速撞击,剧烈震荡,压力瞬间释放等动力作用,这
样不仅有超高静压杀菌相同的效果,还有均质作用[2]。
2.均质及超高压均的原理
2.1均质机理分析
均质是分散相颗粒或分散液滴破碎分散到液体物料中,而其中直接原因是受到
剪切力和压力的作用。
引起剪切力和压力作用的具体流体力学效应主要有层流
效应、湍流效应和空穴效应。
层流效应是引起分散相颗粒或液滴的剪切和拉长;湍流效应是在压力波动作用下引起分散相颗粒或液滴的随意变形;空穴效应是使形成的小气泡瞬间破碎产生冲击波,而引起剧烈搅动[1]。
2.2超高压均质机理
超高压均质是利用高超压使得液料高速流过狭窄的缝隙时而受到强大的剪切力、液料被冲击到金属环上而产生强大撞击力以及因静压力突降与突升而产生的空
穴爆炸力等等综合力的作用,把原先颗粒比较粗大的乳浊液或悬浮液加工成颗粒非常细微的稳定的乳浊液或悬浮液的过程。
被均质物料通过阀座与阀杆间大小
可调的间隙h(一般为0.1mm)时,其流速在瞬间被加速到200~300m/s,从而产
生巨大的压力降,当压力降低到工作温度下液体的饱和蒸汽压(或空气分离压)时,液体就开始“沸腾”,迅速“汽化”,内部产生大量汽泡。
含有大量微汽泡的液体朝缝隙出口流出,流速逐渐降低,压力又随之提高,压力增加到一定值时,液体中的汽泡突然破灭而重新凝结,汽泡在瞬时大量生成和溃灭就形成了空穴现象。
空穴现象似无数的微型炸弹,能量强烈释放产生强烈的高频振动,同时伴随着强烈的湍流产生的强烈的剪切力,液体中的软性、半软性颗粒就在空穴、湍流的剪切力的共同作用下被粉碎成微粒,其中空穴效应所起作用被认为较大。
被粉碎的微粒接着又高速冲击到冲击环上,被进一步粉碎和分散[1].[3]。
3.超高压均质作用力[4]
3.1剪切作用
在高压均质机内,有两处地方会发生剪切作用,一处是细胞悬浮液通过狭窄的阀门间隙时阀门壁的剪切,另一处是辐射状流体撞击碰撞环时的碰撞剪切大压力相应的减小了阀门间隙,从而增强了在阀门间隙处和碰撞环处的剪切能力。
3.2高速流体撞击作用
两股相同的高速流体在撞击管区剧烈地碰撞,流体猛然失去原来流动方向上的速度,产生巨大的撞击能量。
流体中的固体颗粒相互强烈碰撞,撞击可能导致固体颗粒的破碎。
同时,由于巨大的压力降,可以进一步促进这种效果,从而使固体颗粒结构破坏。
3.3涡旋作用
高速流体撞击后,在撞击区会形成强烈的涡旋作用。
在湍流场中,存在着大量的大小不一、自由运动的漩涡。
由于这些漩涡的作用,微粒将经历不同形式和强度的运动。
当微粒尺寸小于最小漩涡的尺寸时,漩涡部分地带动微粒移动,在上造成了剪切应力,促使液体发生流动,从而使微粒发生破碎。
当微粒直径大于最小漩涡的尺寸时,漩涡完全携带着运动,微粒表面不同部位的压力起伏引起微粒振动,从而发生破碎坏。
3.4气穴作用
流体相撞后压力瞬时下降,当压力低于液体的蒸气压时出现气穴现象。
随着气穴作用时间和强度的增大,气蚀产生的威力也是不容置疑的。
4.超高压均质对食品品质和微生物的影响
4.1超高压均质对食品成分和品质的影响
超高压均质(UHPH)是一种物理手段和工具,在均质机中,剧烈的处理条件,如瞬间的高压、剪切力、空穴爆炸力等,使得液体颗粒高度破碎,达到纳米级的尺寸。
随着均质压力的升高可以防止脂肪颗粒的絮凝,使之分散均匀[5],从而降低颗粒的沉淀和上浮,减小乳状液中颗粒的大小[6],从而提高食品的稳定、改善食品口感、延长产品的货架期。
4.2超高压均质对微生物的影响
超高压均质杀菌处理是液体食品在超高压均质机内受到挤压、剪切、压力释放等强烈的机械作用,使料液细菌的细胞结构发生破坏和改变,从而失去或钝化其生物活性,达到杀菌目的.
5.超高压均质与高剪切力均质的比较
5.1高剪切均质机理[1]
工作原理是转子带有叶片高速旋转产生强大的离心力场,在转子中心形成很强的负压区,料液(液液、或液固相混合物)从定转子中心被吸入,在离心力的作用下,物料由中心向四周扩散,在向四周扩散过程中,物料首先受到叶片的搅拌,并在叶片端面与定子齿圈内侧窄小间隙内受到剪切,然后进入内圈转齿与定齿的窄小间隙内,在机械力和流体力学效应的作用下,产生很大的剪切、摩擦、撞击以及物料间的相互碰撞和摩擦作用而使分散相颗粒或液滴破碎。
随着转齿的线速度由内圈向外圈逐渐增高,粉碎环境不断改善,物料在向外圈运动过程中受到越来越强烈地剪切、摩擦、冲击和碰撞等作用而被粉碎得越来越细从而达到均质乳化目的。
强大的压力波可使软性、半软性颗粒被粉碎,或硬性
团聚的细小颗粒被分散。
由分析可知,物料在定转子腔内被均质的机理较复杂,其
中剪切起主导作用,其次是空穴作用。
5.2超高压均质与高剪切力均质效果比较
研究者用牛奶和大豆通过高压均质机和高剪切均质机分别作用试验,可以看出,
高压均质机对牛奶的均质效果要好于高剪切均质机,而高剪切均质机对未去皮大
豆的均质效果非常明显。
原因是高压均质机由于空穴作用强烈,易使软性、半软
性颗粒破碎,从而达到理想的均质效果,而高剪切均质机在工作过程中,由定转子
之间的相对高速旋转而产生剪切作用,因此对含纤维物料的均质十分有效。
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