高压杀菌技术

包头科发新型高技术食品机械有限责任公司(现更名为包头科 发高压科技有限责任公司)的冷杀菌技术及设备、高压灭菌技术 及设备(高压技术,冷杀菌技术,等静压技术)
总结
• 高压灭菌技术通常用于食品行业和医疗行业 • 消费者对于食品的要求一般是食用安全、性质稳定、不加 添加剂。在传统食品加工中主要采用热杀菌，从而导致营 养物质破坏，变色加剧，挥发性成分损失。冷杀菌（物理 杀菌）是当代一类崭新的技术，物理杀菌条件易于控制， 外界环境影响较小，由于杀菌过程中食品的温度并不升高 或升高很低，即有利于保持食品功能成分的生理活性，又 有利于保持色、香、味及营养成分，所以包装与食品机械 的设计与制造上采用冷杀菌技术是非常必要的。 • 目前，超高压处理技术已将其用于肉、蛋、大豆蛋白、水 果、香料、牛奶、果汁、矿泉水、啤酒等物品的加工中。 超高压食品极符合21世纪新型食品的简便、安全、天然、 营养的消费需求，相信它有着巨大的潜在市场和广阔的发 展前景。
超高压技术在食品保鲜中的应用
• 超高压食品技术是一种理想的非热力杀菌保鲜技 术，其特点是：温度升高值很小，能很好地保留 食品原有的风味、营养和保健成分；杀菌快速、 高效、均匀；能耗比热力杀菌法更低；可提高食 品卫生安全性；有利环保。经超高压处理的食品， 符合现代食品“天然、营养、卫生、安全”的发 展方向，市场潜力巨大。 • 超高压食品技术是这样一种措施：将食品密封于 弹性容器或置于无菌压力设备中，用100Mpa（约 987个大气压）以上超高压处理一段时间，从而 达到杀菌保鲜、保存食品的目的。
• 高压灭菌锅
• 电汽两用杀菌锅汽源可由电或蒸汽来供给，用电时可预先设定到所需 温度，通过按控制箱进行自动控温，低于一定温度时可自动加温，到 设定温度时自动停止，从而确保了在杀菌时温度的准确性。用蒸汽时 可通过锅炉蒸汽直接进行升温杀菌
• 卧式高压蒸汽灭菌锅
• 广泛用于医疗部门、药检、防疫、食品、制药等生物工程行业以及科 研院所。对手术器械、敷料、药品、培养基、食品等作消毒灭菌之用。
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从1986年起，日本每年都专门召开有 关高压技术应用的学术研讨会。欧洲亦在 1992年10月于法国召开首次有关高压技术 应用于食品工业的会议，欧共体随即贷款 资助高压食品开发的多国联合研究计划。 美国食品最高学术权威组织IFT在专题报告 中，将高压食品开发列入21世纪美国食品 工程的主要研究项目。我国的国家食品工 业发展计划也将高压杀菌作为九十年代十 六项重点开发技术之一。
食品高新技术
高压杀菌技术
高压杀菌技术
• • • • 高压杀菌技术的原理 高压杀菌技术的发展概况 高压杀菌技术的研究进展 总结
高压杀菌技术的原理
• 高压杀菌 ：0MPa－1000MPa的压力作用一段时间后，如同加热 一样，杀灭食品中的微生物的过程。 • 高压杀菌通常认为蛋白质在高压下立体结构（四级结构） 崩溃而发生变性而使细菌失活，但也有人认为凡是以较弱 的结合构成的生物体高分子物质如核酸、多糖类、脂肪等 物质或细胞膜都会受到超高压的影响，尤其通过剪切力而 使生物体膜破裂，从而使生物体的生命活动受到影响甚至 停止，这就可以达到灭菌、杀虫和效果。 • 高压杀菌避免了热处理而出现的影响食品品质的各种弊 端，保持了食品的原有风味、色泽和营养价值。由于是液 体介质的瞬间压缩过程，灭菌均匀，无污染，操作安全， 且较加热法耗能低，减少环境污染。
高压杀菌技术的现状
食品工业中采用的杀菌方法主要有加热杀菌 和冷杀菌两大类。与传统的热杀菌比较，冷杀菌 是指不用热能来杀死微生物，因此又称为非加热 杀菌。冷杀菌技术不仅能保证食品在微生物方面 的安全，而且能较好地保持果汁的固有营养成分、 质构、色泽和新鲜程度，符合消费者对果汁的营 养和原汁原味的要求。目前，应用于食品方面的 冷杀菌技术主要是超高压杀菌。 食品超高压技术（ultra—high pressure processing 简称UHP）是当前备受各国重视、广 泛研究的一项食品高新技术，它可简称为高压技 术（High pressure processing，简称HPP）或高 静水压技术（High Hydrostatic process，简称 HHP）。
超高压可以保留食品原有风味和营养。并 由于其采用液态介质进行处理，更易实现杀菌 的均匀、瞬时、高效。超高压杀菌技术最适合 于果汁饮料、浓缩果汁和果酱等液体的杀菌， 处理后的果汁的颜色、风味和营养成分与处理 前相比基本上无差别。有专家预言它可能成为 21世纪最有前途的杀菌方法。
超高压技术在现代杀菌领域的应用
• 超高压灭菌技术与传统灭菌技术的比较
• 起高压技术与传统的加热处理食品比较，优点在于：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。 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。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场。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。
高压灭菌设备
• 脉动电热灭菌器 双开门高压灭菌器
• 广泛用于医疗部门、药检、防疫、食品、制药等生物工程行业以及科 研院所。对手术器械、敷料、药品、培养基、食品等作消毒灭菌之用。
• 电脑全自动喷淋式高温高压灭菌锅
• 根据不同食品对灭菌条件的要求，随时设定不同的升温和冷却程序， 可利用多阶段的加热的杀菌方式， 使食品承受的热量限制到最小限 量，以尽可能完美地保存其风味、口感和色泽，使每一种食品均可在 最佳状 态下进行调理灭菌。精确的杀菌温度（±0.1℃）可以避免因 高温高压加工法而产生的蒸煮异味。
• 超高压技术与传统的化学处理食品比较， 优点在于：
• 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。化学试剂使 用频繁，会使菌体产生抗性，杀菌效果减弱，而 超高压灭菌为一次性杀菌，对菌体作用效果明显。 超高压杀菌条件易于控制，外界环境的影响较小， 而化学试剂杀菌易受水分、温度、pH值、有机环 境等的影响，作用效果变化幅度较大。超高压杀 菌能更好地保持食品的自然风味，甚至改善食品 的高分子物质的构象，如作用于肉类和水产品， 提高了肉制品的嫩度和风味；作用于原料乳，有 利于干酪的成熟和干酪的最终风味，还可使干酪 的产量增加。而化学试剂没有这种作用。
• 超高压技术作为一种新型的冷杀菌技术，已引起 越来越多的关注。除上述超高静压杀菌与超高压 均质杀菌外，另有一种新的瞬时灭菌方法——超 高压水射流灭菌方法（西南交通大学药学院王盛 民教授的发明专利，专利申请号： 200410040040.5），该方法是一种利用超高压水 射流瞬态卸压的膨化作用而使微生物破碎的灭菌 方法，在研究的压力范围100～350 MPa内的杀 菌效果随着压力的升高而提高，取得了较好的效 果，显示了该灭菌方法的可行性，为杀菌领域增 添了一项新的杀菌技术。
超高压杀菌法，即将物料以某种方式 包装完好后，放入液体介质(通常是食用油、 甘油、油与水的乳液)中作用一段时间后， 使之达到灭菌要求。其中又可分为超高压 静态灭菌与超高压动态灭菌两类。前者由 于设备造价昂贵，因此只能适合小批量固 体或液体食品饮料生产。而后者是指直接 将食品加压到预定的压力点，然后通过瞬 态卸压或梯度减压等连续性作业方式，使 加压渗透到微生物体内的水或其他物质膨 化，致使菌体破碎，从而达到快速、高效 的灭菌效果。而且容易实现产业化。
• 鉴于超高压技术在食品和医药卫生等领域 中消毒杀菌的研究应用，超高压产品存在 着巨大的潜在市场和广阔的发展空间。随 着现代高科技的发展，研究的不断深入， 超高压技术的应用必定会越来越高效、成 本越来越低，应用的领域也会越来越广。
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小。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。
• 杀菌技术是人类发明的一项重要的应用技术，它广泛 应用于医药卫生、工业和农业等行业，在减少人类遭 受病菌折磨、防止食品腐败、延长物品使用和保存期 限等方面起着巨大的作用。 • 超高压杀菌技术作为一种新型的冷杀菌技术，在我国 的研究起步较晚。该技术属于物理杀菌技术，包括静 态杀菌和动态杀菌，静态杀菌即超高静压杀菌，动态 杀菌也称瞬时高压杀菌，目前研究较多的是超高压均 质杀菌技术。
• 用超高压处理时，在液体介质中的食品物料体积 被压缩，超高压产生的极高的静压不仅会影响细 胞的形态，还能使形成的生物高分子立体结构的 氢键、离子键和疏水键等非共价键发生变化，使 蛋白质凝固、淀粉等变性，使酶失活或激活，使 细菌、寄生虫、病毒等生物被杀死。超高压技术 也可用来改善食品的组织结构或生成新型食品。 • 食品杀菌时所用的超高压力一般在200—600MPa 之间，多种生物体经200MPa以上加压处理即会出 现生长迟缓，甚至死亡。一般情况下，寄生虫的 杀灭和其他生物体相近，只要低压处理即可杀死， 病毒在稍低的压力下即可失活，无芽孢细菌、酵 母、霉菌的营养体在300—500MPa压力下可被杀 死，而芽孢杆菌属和梭状芽孢杆菌属的芽孢对压 力比其营养体具有更强的抵抗力，需采用更高的 压力才会被杀灭。压力处理的时间与压力成反比， 压力越高，则处理所需的时间越短。
高压杀菌技术的发展史
• 19世纪末--Tamman采用300MPa的压力来测定固 液相的变化现象，开启了高压技术之门，遂被尊 称为"超高压之母"；Bridgman继续这方面的研究， 成就非凡，获得了1946年诺贝尔物理奖，并被尊 称为"超高压之父"。而关于高静压在食品保藏中 的应用研究最早是由Hite（1899）提出的，但他 的工作成果并未受到大量重视。此后的几十年间， 绝大多数关于高压对完整细胞作用效果的研究报 告，多将重点放在自然高压条件下的微生物身上。
• 从1895年到1965年，共有29种微生物被选作超高 压杀菌的对象菌。直到八十年代中后期，高压处 理技术在食品中的应用才开始引人注目。1986年， 日本京都大学林力丸教授率先发表了用高静压处 理食品的报告，引起日本食品工业界、学术界的 高度重视。1990年4月，明治屋公司首创的采用 高压代替加热杀菌而生产的果酱（High Pressure Jam）投放市场，制品无需热杀菌即可达到一定 的保质期，且由于其具有鲜果的色泽、风味和口 感而倍受消费者青睐。目前，日本在该领域的研 究仍处于世界领先地位。成套的超高压处理设备 业已面市。