物理學基本原理認為,加壓和加熱是自然界中存在的能獨立改變物質狀態的特有兩種方式。用高壓加工食品,早在1914年,美國物理學家P.W.布利茲曼就報告了在靜水壓下卵白變成硬的凝膠狀和蛋白質變性等現象。但在很長時間里,并沒有人把這種技術應用到食品行業的研究領域中,直到90年代日本才首次將超高壓產品—果醬投放市場,其獨到風味立即引起了發達國家政府、科研機構及企業界的高度重視。至今在歐洲已舉行了多次高壓加工技術的國際學術研討會,食品超高壓加工技術被稱為“食品工業的一場革命”及“當今世界十大尖端科技”等。而目前,我國生產的飲料采用超高壓殺菌技術研究處于起步階段,還沒有成熟的超高壓殺菌技術可投入飲料行業的生產中,但國內一些研究人員已參與國際合作研究并跟蹤這一高新技術的發展。
超高壓食品的優點
到目前為止,幾乎所有的研究都表明,超高壓食品不僅具有傳統熱加工食品的功能,而且具有獨特的優點,主要表現在:
1) 超高壓處理飲料等不會使維生素、色素、香氣等低分子物質發生變化或產生異臭物,加壓后飲料仍保持“原汁原味”—生鮮風味、天然色澤和營養成分。
2) 超高壓處理后,蛋白質的變性狀態及淀粉的糊化狀態與加熱處理也有所不同,可以期待獲得具有新物性的食品。
3) 超高壓處理可以在保持食品原有風味條件下“冷殺菌”,這種食品可再經簡單加熱后食用,從而擴大半調理食品的用途。
4) 高壓加工可以同熱加工組合進行,使食品加工過程多樣化,能開發出各種未來新食品及加工工藝。
5) 超高壓處理是液體介質短時間內等同壓縮過程,從而實現殺菌的均勻、瞬時、高效性,且較加熱法耗能低。
而超高壓殺菌的主要作用是,延長食品味道鮮美的時間,提高食品保藏的貨架期,阻礙微生物對食品的污染,這為開發21世紀高質量的食品開辟了最新的途徑!
飲料的超高壓靜態殺菌工藝
首先,將飲料裝在耐壓、無毒、柔韌并能傳遞壓力的軟包裝內,并進行真空密封包裝(以避免壓力介質混入),或直接將高壓腔設計為內外兩層,內層為可收縮的撓性內膽,外層為承受高壓不可變形容器。殺菌前先將控制系統按預設的值進行調節,超高壓飲料因品種、物性等存在差異,因此,其最佳處理工藝也可能會出現一定程度的差異。飲料的超高壓靜態殺菌一般處理工藝是:升壓→保壓→卸壓,殺菌是通過10 min左右的保壓來實現,因此被稱為超高壓靜態殺菌方式;最高壓力值的大小、保壓時間均可以預先設定,由調控系統來實現。這種方式通常為不連續式,但可以設計幾個高壓腔互相協調,可以實現半連續化生產。
飲料的超高壓動態殺菌工藝
被加工的飲料本身是液體,如果汁、啤酒、茶飲料等,可以直接以加工物料取代水等壓力介質,實現進料卸料的連續化生產,但須對設備進行預殺菌。其處理的核心工藝比靜態的處理方式簡潔:升壓→動態卸壓。但該處理工藝的動態卸壓與靜態殺菌方式的卸壓有所不同,它是通過瞬時卸壓,或梯度減壓,或變載荷式加減壓方式來實現殺死細菌等微生物的目的。動態殺菌裝備的超高壓腔卸壓閥處必須設定一個壓力控制裝置,即可按設定值卸壓排料,從而實現動態連續化作業。從目前的研究成果看,超高壓對液體飲料、果汁等的殺菌方式研究較多,若實現動態的超高壓殺菌,將會有更高的實用性價值。為了提高工效,降低成本,連續化作業的動態超高壓殺菌設備尚有待開發、完善。