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超高压试验设备的工艺原理是什么

文章来源:http://www.jnbnzk.com/news/141.html 发表时间:2019-04-22
  超高压加工技术 ( High pressure processing),又称高静水压加工技术( High hydrostatic pressure processing ),即利用液体介质使在≥100MPa的压力下处理食品,达到延长食品保藏时间的一种物理加工方法。该技术是一种新兴的非热力加工技术,可以更好地保持食品原有的风味、色泽和营养价值,表现出巨大的潜在市场和广阔的发展前景。在 日本、美国和加拿大等发达国家,超高压食品已有了相当程度的发展。由于在食品工程用超 高压设备的研制和生产方面的技术积累不足,中国在食品加工领域超高压技术研究和应用的时间较短 、存在设备结构设计不尽合理、处理量小、难以连续化处理及自动化程度低等诸多问题。国外超高压设备价格昂贵,一般为国内的5~7倍,如西班牙N公司的55L超高压设备的售价为90万欧元,这限制了生产企业对超高压技术的应用。整体产业的发展亟待中国在食品工程用大型超高压设备的自行研制上取得突破。为了增加超高压设备的处理容积,提高设备运行的稳定性和运行效率,本文设计了食品工程用超高压设备,为商业化的大型超高压设备的设计和制造提供了参考。
高压对食品成分的影响后概括了其具有应用前景的方面,迄今仍被认为是较为全面的概括,其主要内容是:
(1)低温消毒或灭菌:在温度低于100摄氏度或常温下,采用高压技术可取得高温下相同的灭菌效果。特别是对于果汁和含有挥发性香味的食品,这种方法更为优越。这可能是高压加工方法具应用前景的方面。
(2)蛋白质改性:在高压下使蛋白质结构再造,使肉类变得松软可口,使一些酶或毒素失活,以提高食品的安全性和可口性,也可以提高食品的营养价值。
(3)物质状态的改变:高压可逆性地改变冰和脂类的溶点、冰点和沸点。这一特性可用于制造不同条件下具有不同口感和其他感官特性的食品(如巧克力、冰淇淋等)。高压下淀粉的糊化也可用于稻米和豆类的软化加工。
(4)加快某些反应:有些反应在常压下不可能发生,但在高压下则可以较快地进行。例如生物大分子的酸性水解,酶反应、有气体参加的反应等等,这些反应在食品加工方面具有良好的应用前景。
(5)气体的溶解或分离:通过高压可使食品内部的气体逸出,也可使一些气体如CO:等溶解在液体介质中,从而达到加工的目的。
(6)表面覆膜:有利于矿物质、维生素、风味元素、色素及抗氧化剂的吸收,高压也可用于液体胶囊技术和保护性可食用膜的制造。
(7)其它:高压还可用于与食品有关的医学、化学、物理等基础学科的研究。
超高压食品加工技术已运用到生活中,其工艺原理及应用范围分析。

超高压食品加工有两类,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。

                       超高压试验设备

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。
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。
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