​食品超高压杀菌技术：关键技术特点、国内主流厂家与行业应用

食品加工既要控制微生物,也要尽量保留原有风味与营养。超高压加工技术(High Pressure Processing,简称HPP)正是在这一需求下得到应用的非热加工技术。

HPP通常以水为传压介质,将食品置于高压容器中,通过静水压力作用使微生物失活。工业食品杀菌常采用 400～600 MPa、保压3～6分钟的工艺范围,但具体参数需要结合产品配方、目标微生物和贮藏条件确定。

01、超高压杀菌技术有哪些特点?

一、与加热杀菌相比,更有利于减少热损伤

传统热加工主要依靠温度和时间控制微生物;HPP则利用压力影响微生物细胞膜、蛋白质及相关生理功能,达到杀菌目的。

由于能够减少高温暴露,HPP适用于希望保持新鲜口感的食品,例如果蔬汁、果泥,以及部分冷藏即食产品。压力通过介质向食品传递,受食品形状影响较小,适合处理多种液态和含水固态食品。

不过,“非热加工”并不意味着整个过程温度完全不变。压缩过程会引起升温,工艺设计仍需关注初始温度和实际处理温度。

二、与化学防腐相比,可减少对部分防腐措施的依赖

HPP本身属于物理加工,不需要依靠向食品中加入杀菌药剂来发挥作用。对于适宜的产品,可以将其作为延长冷藏保质期的一种技术选择。

常见方式是先完成食品包装,再进行超高压处理。这样有助于控制包装前加工、分切等环节带来的微生物污染,同时减少处理后再次接触外界的机会。

但HPP不能代替原料验收、清洁消毒和冷链管理。产品能否减少防腐剂、能够保存多久,都需要通过实际验证确定。

三、“超高压杀菌”不等于所有食品都能常温保存

HPP对多种营养型细菌、酵母和霉菌具有控制作用,但微生物耐压性差异明显。常温或冷藏条件下的常规HPP,不能普遍保证细菌芽孢失活。

因此,采用HPP不等于产品已经达到商业无菌。涉及芽孢控制时,需要考虑温压协同或其他组合措施,并验证整个保质期内的安全性。

02、影响超高压杀菌效果的主要因素

一、压力与保压时间

压力和时间是工艺开发中的两个核心变量。提高压力、延长保压时间,通常有利于增加微生物失活程度,但同时会影响生产效率和食品品质。

例如,熟肉制品的目标可能是降低包装后微生物风险,而水产脱壳的目标则是使闭壳肌与壳体分离,两者不能直接使用同一套压力参数。

此外,保压时间不等于整机循环时间。完整周期还包括装料、进水、升压、卸压、排水和出料,设备产能应按完整周期核算。

二、温度、酸度与食品组成

相同压力下,不同食品的杀菌结果可能存在明显差异。温度、pH、水分活度,以及糖、盐、脂肪和蛋白质含量,都会影响微生物的耐压表现。

因此,开发HPP产品时,应同时检查微生物指标、感官品质、包装完整性和贮藏稳定性,不能只凭压力值判断工艺是否合格。

03、国产食品超高压设备与主流配置参数

国内食品超高压设备的代表性厂家包括:海洛克HiLock(广东珠海),面向食品HPP研发与工业化加工,提供多种容积规格的设备;利通(河南漯河),主要布局HPP杀菌装备及果蔬汁加工应用与食品生产配套;力德福/三水河(山西太原),主打食品非热杀菌设备,提供果蔬、水产等加工项目的设备及工艺配套服务;华泰森淼(天津),产品覆盖科研实验、中试及工业生产,提供卧式、立式等不同结构的设备等多个厂家。

从公开产品配置和应用资料看,国内食品HPP设备以600 MPa级为常见配置,食品杀菌工艺多采用400～600 MPa。容积覆盖小型实验设备至数百升生产设备,公开产品规格包括55 L、120 L、200 L、300 L、420 L、525 L,也有厂家提供600 L及以上的设备配置,可适应产品研发、小批量加工和规模化生产等需求。设备通常配套增压系统、水介质传压系统、装卸料机构及自动控制系统;实际产能则取决于容器容积、包装装载率和完整循环时间,不能直接将容积换算为每小时处理量。

04、超高压技术在食品行业中的应用

一、肉制品:控制微生物,同时关注色泽与质构

(一)包装后杀菌

切片熟肉、火腿及其他冷藏即食肉制品,在加工和分切过程中可能受到环境微生物污染。包装后实施HPP,有助于降低相关风险。

公开综述列出的肉制品应用条件包括 400～600 MPa、保压1～5分钟,主要目标为改善微生物安全性。该范围可作为试验参考,不能直接作为所有肉制品的通用生产工艺。

(二)品质调控

压力还会改变肉蛋白结构,进而影响颜色、持水性和口感。部分工艺能够改善质构,但压力或时间不合适,也可能产生不希望出现的变化。

因此,肉制品工艺应同时评价杀菌效果与品质表现。熟肉、生鲜肉和腌制肉的评价目标不同,不能仅以“压力越高越好”作为判断依据。

二、果蔬产品:保留新鲜特征,关注酶活与贮藏变化

果蔬汁、果浆和果泥是HPP的重要应用方向。中国农业大学公开科普资料介绍,果汁HPP加工可利用400～600 MPa压力使微生物失活,减少传统高温处理对产品风味的影响。

具体研究也表明,营养保留与处理条件密切相关。魏巍、王华对甜橙果肉的研究发现:

• 在500 MPa、10分钟条件下,维生素C保留率为 95.27%

• 相同压力下延长至20分钟,保留率降至 85.92%

这说明,同一种产品也需要平衡杀菌强度与品质保留。HPP处理后的品质还会随贮藏发生变化。谢慧明等研究发现,超高压猕猴桃汁在4℃贮藏28天后,维生素C损失21.8%,叶绿素损失40.5%。因此,处理后仍需验证冷链条件、色泽变化和保质期,不能将“加工时保留较好”直接理解为“贮藏期间保持不变”。

三、水产品:杀菌保鲜与脱壳需要分别设计

(一)杀菌保鲜

HPP可用于部分鱼类、贝类等水产品的微生物控制。但水产品之间的蛋白质结构、脂肪含量和初始菌群不同,处理后可能出现颜色变浅、质构改变或持水性变化。

对于强调生鲜外观和口感的产品,应将感官评价与微生物检测同时开展,不能只根据某一菌落指标确定最终工艺。

(二)辅助脱壳

水产脱壳是HPP的另一类应用。压力能够促使部分贝类闭壳肌与壳体分离,方便取肉。公开数据综述列出的水产及贝类应用条件包括 250～350 MPa、30～90秒,涉及脱壳、提高取肉效率等目的。

但脱壳成功不能直接证明产品达到了预期杀菌水平。脱壳率、肉体完整度、得肉率和微生物指标应分别验证,再根据后续加工与销售方式确定冷藏条件。

食品超高压技术的应用价值,来自杀菌效果、品质保留和生产效率之间的合理平衡。企业选型时,应先明确产品目标,通过样品试验确定工艺,再结合实际装料量、完整周期和维护成本评估设备。