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2024-11-02

超高压灭菌技术:定义、起源与发展历程

超高压灭菌技术(High Pressure Processing, HPP),是一种采用超高压力对食品进行处理的现代灭菌方法。这种技术能在冷处理条件下有效地杀灭微生物、病毒和细菌,同时保持食品的色香味和营养成分,并延长其保质期。超高压灭菌通常在密闭容器内,用水作为介质对软包装食品等物料施以400~600MPa的压力,从而杀死其中几乎所有的细菌、霉菌和酵母菌,且不会像高温杀菌那样造成营养成分破坏和风味变化。

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起源:

超高压灭菌技术的起源可以追溯到18世纪,但其在食品处理领域的应用研究则是在19世纪才逐渐发展起来的。1885年,Roger首次报道了流体静力学的高压杀菌。1899年,美国化学家Bert Hite发现新鲜牛奶经过139MPa的高压处理后可保存4天,这一发现为高压技术在食品保藏领域的研究奠定了基础。


然而,公认的开创现代高压技术先河的却是美国物理学家P.W.Bridgeman。他在1906年开始,通过高压实验技术,对固体的压缩性、熔化现象、力学性质、相变、电阻变化规律、液体的粘度等宏观物理行为的压力效应进行了极为广泛的系统研究。并于1914年发现在700MPa下鸡蛋的卵蛋白成凝胶状,引起蛋白质凝固的现象,这是超高压技术应用于食品加工的理论雏形。


发展历程:

第一阶段:理论奠基阶段(19世纪末期~20世纪40年代)

在这一阶段,高压技术的理论基础逐渐奠定,为后续的应用研究提供了重要的指导。Bert Hite和P.W.Bridgeman的研究是这一时期的代表性成果。


第二阶段:理论实验阶段(20世纪40年代末期~20世纪80年代)

随着高压装置特别是金刚石高压容器的研制和应用,高压实验得以引向深入。静态高压技术突破了百万大气压,动态高压技术压力提高到数千万大气压。这些技术突破为超高压理论的进一步完善提供了实验基础,也为超高压技术在食品上的应用奠定了技术基础。然而,在这一阶段,超高压技术在食品上的应用研究并未形成气候。


第三阶段:理论应用阶段(20世纪80年代末至今)

20世纪80年代末,随着现代高压物理的诞生和发展,日本首先出现了食品的超高压加工技术。1986年,日本京都大学的林力九教授率先开展了高压食品的实验研究,这一研究引起了日本工业界的浓厚兴趣,并掀起了超高压技术在食品中的应用基础研究热潮。

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1990年,世界迎来了第一批高压食品——果酱(包括草莓酱、苹果酱和猕猴桃酱等品种)的问世。这些果酱在日本超市取得了良好的试售效果,引起了整个日本国内的轰动,也揭开了超高压技术在食品加工应用的序幕。此后,超高压技术逐渐被应用于肉制品、水产品、乳制品、果蔬汁等多种食品的加工和保藏中。


在欧洲、美国、日本等国家,高压加工装置的研制、标准化及批量生产等方面取得了显著成果。Quintus Technologies是钢丝缠绕设计的发明者,其食品超高压设备的钢丝缠绕腔体设计被普遍认为是安全、可靠和耐用的压力容器系统设计。


近年来,超高压灭菌技术在食品加工行业中越来越受到关注和应用。欧美地区已出台明确的相关技术标准及法律规范,越来越多的机械制造商从事HPP设备的研究开发和制造,使设备制造技术更加完善,生产性能不断提高,生产运行长期稳定。

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结论:

超高压灭菌技术作为一种新型的冷杀菌技术,具有保持食品原有风味、色泽和营养价值等优点,在食品加工领域具有广阔的应用前景。随着技术的不断进步和市场的不断扩大,超高压灭菌技术有望在未来发挥更大的作用,为食品工业的发展做出更大的贡献。


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