超高压技术概述共50页文档
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超高压
形成原因
根据帕斯卡定律，流体作用在平面上的力P等于液体压强p与承压有效工作面积F的乘积，即P=pF。当组成如 图的系统时，则有
p2=p1*D2/d2
即小腔的工作压力p2，将大腔p1的压力放大了D2/d2倍。当P1为30Mpa，D为300cm2，d为60cm2，则p2可以产 生750Mpa的超高压。
条件下水的性质
一般情况下，水被看作为不可压缩的。但是，超高压条件下水的性质发生了变化，水分子距离缩小，密度增 大，体积被压缩，温度升高，粘度增加，PH值降低。
微生物超高压处理后超高压的作用瞬时地、均匀地贯穿食品的所有部分，而不依赖它的尺寸、形状和食品成 分。也不取决于包装的尺寸、形状和成分。超高压处理时，压缩的能量将提高介质或食品的温度，每100MPA大约 升高3℃，这取决于食品的成分。例如食品中含有大量脂肪的奶油、干酪等，温度升的更高些。如果没有加热损失 或保压时没有从压力容器外壁得到热量，释压时食品将恢复到原有的温度。如图《微生物超高压处理后》所示
超高压杀菌技术作为新兴技术应用于食品保藏，主要机理是能够使微生物细胞膜和细胞壁损伤、改变细胞形 态、影响细胞内酶活力及细胞内营养物质和废弃物的运输，从而杀死食品中的腐败菌和致病菌；同时，HHP能够 有效或部分钝化食品中的内源酶。该技术的主要优点，首先是作为一种物理方法在不加热或不添加化学防腐剂的 条件下杀死致病菌和腐败菌，从而保障食品的安全、延长食品的货架期；其次，HHP作为一种非热加工手段，在 杀菌过程中没有温度的剧烈变化，不会破坏共价键，对小分子物质影响较小，能较好的保持食品原有的色、香、 味以及功能与营养成份。细菌结构不同微生物对HHP技术敏感性是不同的，酵母、霉菌容易在较低的压力下被杀 灭，细菌营养体则需要较高的压力，而细菌胞子很难杀死。目前HHP技术主要应用于高酸性食品。由于高压高温 协同效应能够杀死细菌胞子，近年来高压高温工艺研究引起了广泛**。最近，美国NCFST成功开发了PATS工艺， PATS工艺与传统高温杀菌工艺相比，大幅缩短杀菌时间，提高了低酸性食品品质。因此，HHP技术在低酸性食品 的应用会不断增加。超高压技术不仅能杀灭微生物，而且能使淀粉成糊状、蛋白质成胶凝状，获得与加热处理不 一样的食品风味。超高压技术采用液态介质进行处理，易实现杀菌均匀、瞬时、高效。但是，UHP技术对杀灭芽 孢效果似乎不太理想，在绿茶茶汤中接种耐热细菌芽孢后，采用室温和400MPa静水高压处理，不能杀灭这些芽孢。
超高压技术
➢1990年 日本首次将超高压产品果酱投放市场，其 独到风味立即引起了发达国家政府、科研机构及企 业界的高度重视。 ➢1992年 在法国召开高压食品专题研讨会； ➢1993年 法国、英国政府也开始资助高压食品加工 的研究，推出高压杀菌鹅肝小面饼、橘子汁、切片 火腿、牡蛎等。
我国也开展了食品高压技术的研究, 并取得不 少的成果。中国兵器工业集团公司五二研究所利用 超高压技术研制成功了高压西瓜、果肉汁、高压菜 花等果蔬新产品, 使产品在常温下的包装有效期达 6 个月以上。
2.3、高压处理胡萝卜 热处理胡萝卜时，果胶在pH＞5时可发生反式同分异构
现象，pH＜2时则会水解，而高压处理则不分解； 热处理后的胡萝卜硬度低，而高压则不改变硬度； 压力大于200MPa，可增加断裂应力，高压处理胡萝卜的
总果胶量与加热3min相同，但随压力增加，高甲氧基果胶 量减少，低甲氧基果胶量增加。
2.4、高压处理大蒜和茶
大蒜具有特殊气味和营养及杀菌功能，蒜泥在冷藏状态 下一天就变绿，再过一段时间就会产生刺激性的臭味，不 能食用。高压处理蒜泥，并在5℃下保存，开始时变成青 绿色，香味减弱，但在冷藏中慢慢恢复，没有刺激性气味 ，原有的香味保留下来。故而对蒜泥高压处理效果较好， 可防止变色。
茶饮料加压处理时，香气成分虽稍有减少，但保持有 香气组成的总体平衡，茶中特有的新鲜、清香被保存，高 压处理是茶类饮品杀菌、保香的最适方法。
的食品温度，使食品的温度达到常压时的冻结点之上，可 以在短时间内实现均一的快速解冻，从而避免常压外部升 温解冻时间长和受热不均匀而造成的营养损失和品质变劣 的缺点。
3.4. 低温高压下的不冻结储藏
低温高压下的不冻结储藏需要控制好压力和温度，使处在 不冻结区域内。在0-209.9 MPa 范围内，储藏的温度愈低， 所对应的压力就愈高。
超高压技术
本章小结 （1）超高压杀菌处理增加了牛乳的透光性，使牛乳的 L∗值降低。 而且加压使酪蛋白发生裂解，粒径减小，浊度下降。加热处理减少 了牛乳的透光性，使 L∗值增大。而且使乳清蛋白和酪蛋白发生变性、 聚集，粒径增大，浊度增大。 （2）原乳中游离态钙离子的含量为 342.8mg/L，巴氏杀菌乳样中 含量为 298.6mg/L，超高温杀菌乳样中含量为 246.4mg/L，超高压 杀菌乳样中含量为 380.6mg/L。
（3）牛乳经过巴氏杀菌（75 ℃ 15s）、UHT 杀菌以及超高压杀菌 处理以后，未变性乳清蛋白含量分别为 3.42mg/ml，0.731 mg/ml 和 1.402 mg/ml。巴氏杀菌处理的牛乳含量最高，其次为经过超高 压处理的牛乳，经过 UHT 杀菌处理的牛乳未变性乳清蛋白含量最 低。 （4）原乳中蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸以及 组氨酸未检出，谷氨酸的含量最高，缬氨酸最低，与文献报道不符， 可能是样品在处理过程中发生损失或是由于采用柱后衍生的方法， 氨基酸没有被充分衍生所致。 （5）超高压杀菌乳中的游离氨基酸含量最高，巴氏杀菌乳中的含 量次之，超高温瞬时杀菌乳中的含量最低。
不同处理方式对牛乳色泽的影响
L∗值表示亮度和白度(brightness), 值越大越白(亮)，L∗=0 表示黑色,L∗=100 表示白色,中 间共有 100 等级；a∗、b∗表示不同的色彩方向，a∗值表示红绿度(red-green), b∗值表示 黄蓝度(yellow-blue), YI 表示黄度，值越大越黄。△L、△a、△b、△YI 为样品色泽和标 准白板色泽各指标的差值。△ L为明度差； △ a为+偏红，为-偏绿；△ b 为+偏黄，为偏蓝； △ E为总色差， △ E＝［（ △ L∗）2＋（△ a∗）2＋（△ b∗）2］1/2，用色差 大小表示颜色差异。 色差计标准白板的 L∗值为 37.14，a∗值为 231.95，b∗值为-92.84 和 YI 值为-0.94。
高压技术与超高压技术
案例分析的结论与启示
高压技术和超高压技术在不同领域具有广泛的应用前景， 尤其在石油、化学、生物科学、食品加工、纳米材料和能 源等领域具有显著的优势和效益。
高压技术和超高压技术的应用需要专业的技术和设备支持 ，同时也需要深入的理论研究和实践经验的积累。
高压技术和超高压技术的发展对于推动相关领域的科技进 步和产业升级具有重要意义，应加强研究和应用推广。
高压技术应用案例
石油工业
高压技术用于提高石油的采收率 ，通过增加压力来驱使残留在地 层中的石油流动，从而提高石油
产量。
化学工业
高压技术用于合成新物质和优化化 学反应过程，例如在高温高压条件 下合成金刚石。
生物科学研究
高压技术在生物学研究中用于模拟 深海环境，研究生物在极端环境下 的适应性和生存机制。
在科学研究、工业生产、环境保护等领域具有广泛的应用前景。
超高压技术的应用领域
总结词
超高压技术在许多领域都有应用，如材料科学、化学 、生物学、地质学等。其应用包括合成新材料、纳米 材料制备、高纯度物质制备、生物医学应用等。
详细描述
超高压技术在许多领域都有广泛的应用。在材料科学 领域，超高压技术可用于合成新材料和制备纳米材料 ，如碳纳米管、纳米陶瓷等。在化学领域，超高压技 术可用于高纯度物质的制备，如高纯度气体、高纯度 液体等。在生物学领域，超高压技术可用于生物医学 应用，如细胞破碎、蛋白质结晶等。此外，超高压技 术还可应用于地质学领域，如地层分析、矿物分析等 。
04
高压技术与超高压技术的 未来发展
高压技术未来发展方向
01
02
03
能源领域应用
高压技术有望在能源领域 发挥更大作用，如高效氢 气储存、二氧化碳压缩等 。
超高压液压技术
超高压液压技术超高压液压技术是一种新兴的液压技术，通过利用高压液压来实现高效率、高精度的工作。
本文将从超高压液压技术的概念、应用领域、关键技术以及发展前景等方面进行详细探讨。
超高压液压技术是指通过使用工作介质压力超过100MPa的系统，在液压系统中实现高速、高精度、高可靠性的动作控制。
与传统的低压液压技术相比，超高压液压技术具有以下几个显著优点：首先，超高压液压技术能够实现更高的工作效率。
由于高压液体在流动时具有更高的能量密度，可以更快速地完成工作任务。
其次，超高压液压技术能够实现更高的工作精度。
高压液体在传递力量时具有更小的弹性，能够更准确地控制工作部件的运动位置。
此外，超高压液压技术还能够实现更高的可靠性。
高压液体在传动过程中更不容易泄漏，从而提高了系统的运行稳定性和寿命。
超高压液压技术在各个领域都有广泛的应用。
在航空航天领域，超高压液压技术能够实现飞行器的高速起落、舵机控制以及刹车系统等工作。
在机床制造领域，超高压液压技术可以实现高速、高精度的数控加工，提高生产效率和产品质量。
在模具制造领域，超高压液压技术能够实现快速的模具开合动作，提高模具的生产效率。
在冶金领域，超高压液压技术可以实现高精度的金属板材弯曲、拉伸等工作。
在石油化工领域，超高压液压技术能够实现高精度的流体控制，提高生产效率和产品质量。
超高压液压技术的关键在于高压液体的生成和传输。
目前常用的高压液体生成方式有液体泵、液体增压器和水压机等。
液体泵是通过转动机械泵来产生高压液体，具有体积小、结构简单的优点；液体增压器是通过利用低压液体对高压液体进行增压，适用于输出高流量的场景；水压机则是通过利用水的特性来产生高压，具有高压稳定的优点。
高压液体的传输则主要通过高压软管或高压管道进行，要求材料具有良好的耐压性能和密封性能。
超高压液压技术的发展前景非常广阔。
随着科技的不断进步和应用需求的提高，超高压液压技术将在更多领域得到应用。
例如，在医疗领域，超高压液压技术可以应用于手术机器人等高精度医疗设备中，提高手术的精确度和安全性。
超高压技术在发酵食品加工技术中的应用研究
超高压技术在发酵食品加工技术中的应用研究王莹莹发布时间：2021-12-09T05:30:55.077Z 来源：《时代建筑》2021年8月上作者：王莹莹[导读] 超高压技术是一项新型食品加工技术，在发酵食品加工中得到广泛的应用。
王莹莹 211003198301****41摘要：超高压技术是一项新型食品加工技术，在发酵食品加工中得到广泛的应用。
应用超高压技术加工食品可以致微生物死亡，从而影响酶的活性，改变物质之间的相互作用。
基于此，对超高压技术进行简单介绍，分析超高压技术在发酵食品加工技术中的具体应用。
关键词：超高压生产技术；发酵食品；加工技术1.超高压技术概述1.1超高压加工技术的作用机理所谓食品的压力加工, 是指将食品放入液体介质中,加100~1000MPa压力下作用一段时间后,如同加热一样使食品中的酶、蛋白质、淀粉等生物高分子物质分别失去活性、变性和糊化,同时致死以微生物为主的生物的过程。
超高压加工过程中,食品在液体介质中体积被压缩,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,改变其空间结构,使之发生某些不可逆的变化,该过程也可被用来改善食品的组织结构或生成新型食品。
1.2超高压加工技术的特点与传统的热加工技术相比,具有显著的优越性:(1)加压后食品仍保持其原有的生鲜风味和营养成分;(2)加压处理后蛋白质的性状态及淀粉的糊化状态与加热处理亦有所不同,可以期待获得具有新物性的食品;(3)高压处理可以在保持食品原有风味条件下杀菌,这种食品可再经简单加热后食用,从而扩大半调理食品的用途;(4)压力加工可以同热加工组合进行,使食品加工过程多样化;(5)灭菌均匀,操作安全, 且较加热法耗能低;(6)高压处理过程是纯物理过程,有利于未来地球生态环境的保护。
(7)具有速冻及不冻冷藏效果。
(8)延长食品保质期。
2.超高压加工在食品中的应用2.1谷物及豆制品长期以来,谷物的加工都要经历很多热过程,并以此来提高消化性和消除过敏反应,但是营养物质的损失较为严重。
超高压输电技术
04
超高压输电技术 在智能电网、电 动汽车充电等领 域具有广泛的应 用前景。
超高压输电技术对未来能源结构和经济发展的影响
提高能源传输效率， 降低能源损耗
支持可再生能源的 发展，减少对化石
能源的依赖
促进区域间能源资 源的优化配置，提
高能源安全水平
带动相关产业的发 展，创造就业机会，
推动经济增长
结论
03
石油化工：用于石油、天 然气等能源的输送，提高 能源利用效率
冶金工业：用于电弧炉、 电解槽等设备的供电，提 高生产效率
02
采矿工业：用于矿山、隧 道等恶劣环境下的供电， 保障生产安全
04
新能源领域的应用
01
太阳能发电：将太阳能转化 为电能，通过超高压输电技 术进行远距离传输
02
风能发电：将风能转化为电 能，通过超高压输电技术进 行远距离传输
超高压输电技术的优势
0 传输距离远：能够实现长距离电 1 力传输，降低损耗
0 效率高：输电效率高，降低能源 3 损耗
0 环境友好：减少输电过程中的环 5 境污染和生态破坏
0 传输容量大：能够满足大规模电 2 力传输需求
0 投资成本低：与低压输电技术相 4 比，投资成本相对较低
超高压输电技术的局限性
01
技术进步：随着科 技的发展，超高压 输电技术将更加成 熟，传输效率更高。
02
应用领域：超高压 输电技术将广泛应 用于电力系统、新 能源等领域，推动 能源结构的优化和 转型。
03
成本降低：随着技 术的成熟和规模化 生产，超高压输电 技术的成本将逐渐 降低，使其更具竞 争力。
04
环保效益：超高压 输电技术有助于减 少能源损耗，降低 碳排放，对环境保 护具有积极意义。
超高压技术
1. 营养成分受影响小 超高压处理的范围只对生物高分子物质立体 结构中非共价键结合产生影响，因此对食品中维 生素等营养成分和风味物质没有任何影响，最大 限度地保持了其原有的营养成分，并容易被人体 消化吸收
2. 产生新的组织结构，不会产生异味 超高压处理可改变食品物质性质，改善食品 高分子物质的构象，获得新型物性的食品。超高 压会消除传统的热加工引起共价键的形成或破坏 所致的变色、发黄及加热过程出现的不愉快异味， 如热臭等弊端
④20世纪80年代，各国特别是日本开始对UHP杀菌技术进行系统研 究，结果表明，当压力达200Mpa微生物被灭活或杀死，500Mpa 蛋白质发生不可逆变性，600Mpa以上细菌芽孢才会杀死。
⑤20世纪90年代，一批UHP食品相继问世 1）日本明治屋食品厂于1991年4月推出UHP加工果酱等7个品种。 2）法国，1991年开始研究，1993年底推出UHP杀菌鹅肝小面饼， 是首次用该技术生产的商业化低酸性食品。 3）1992年，美国FMC公司、英国凯氏食品饮料公司开始建立商业 化的食品UHP杀菌工艺设备。
超高压迫使蛋白质的原始结构伸展，分子从有序 而紧密的构造转变为无序而松散的构造，或发生变 形，活性中心受到破坏，失去生物活性
高压破坏蛋白质胶体溶液，使蛋白质凝集，形 成凝胶 蛋白质经过超高压处理，不论在色泽、光泽、风 味、透明度上都取得了良好特性，同时在硬度、弹 性上也具有很好的特性 超高压可用于蛋白质的化学修饰以产生新的功能
7. 食品本身的组成和添加物
营养丰富环境中微生物的耐压性较强，蛋白质、 碳水化合物、脂类和盐分对微生物具有缓冲保护作 用，而且这些营养物质加速了微生物的繁殖和自我 修复功能 食品基质含有的添加剂组分对超高压灭菌影响 很大，如添加脂肪酸酯、蔗糖酯或乙醇等添加剂， 将提高加压杀菌的效果
2. 产生新的组织结构，不会产生异味 超高压处理可改变食品物质性质，改善食品 高分子物质的构象，获得新型物性的食品。超高 压会消除传统的热加工引起共价键的形成或破坏 所致的变色、发黄及加热过程出现的不愉快异味， 如热臭等弊端
④20世纪80年代，各国特别是日本开始对UHP杀菌技术进行系统研 究，结果表明，当压力达200Mpa微生物被灭活或杀死，500Mpa 蛋白质发生不可逆变性，600Mpa以上细菌芽孢才会杀死。
⑤20世纪90年代，一批UHP食品相继问世 1）日本明治屋食品厂于1991年4月推出UHP加工果酱等7个品种。 2）法国，1991年开始研究，1993年底推出UHP杀菌鹅肝小面饼， 是首次用该技术生产的商业化低酸性食品。 3）1992年，美国FMC公司、英国凯氏食品饮料公司开始建立商业 化的食品UHP杀菌工艺设备。
超高压迫使蛋白质的原始结构伸展，分子从有序 而紧密的构造转变为无序而松散的构造，或发生变 形，活性中心受到破坏，失去生物活性
高压破坏蛋白质胶体溶液，使蛋白质凝集，形 成凝胶 蛋白质经过超高压处理，不论在色泽、光泽、风 味、透明度上都取得了良好特性，同时在硬度、弹 性上也具有很好的特性 超高压可用于蛋白质的化学修饰以产生新的功能
7. 食品本身的组成和添加物
营养丰富环境中微生物的耐压性较强，蛋白质、 碳水化合物、脂类和盐分对微生物具有缓冲保护作 用，而且这些营养物质加速了微生物的繁殖和自我 修复功能 食品基质含有的添加剂组分对超高压灭菌影响 很大，如添加脂肪酸酯、蔗糖酯或乙醇等添加剂， 将提高加压杀菌的效果
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3、超高压技术的现状
❖ 日本、美国等一些发达国家在高压加工装置的定 型化、标准化、实现批量生产等方面取得了一些 新成就；
❖目前国际上供应商业化UHP 设备的公司主要有： 美国Avure Technologies 公司和Elmhurst Research公司、西班牙NC Hyperbaric 公司、法 国Alstom 公司、日本Kobelco 公司、荷兰Stork Food & Dairy Systems B.V.公司、瑞典ABB公司 和德国Uhde 等。
❖国内：超高压技术在农产品加工中应用还处于起
步阶段，超高压技术和超高压装置研制与国外相 比存在较大差距，其在食品上的应用还缺乏系统 研究。 ❖ 近年来，国内的部分高校（中国农业大学、江苏 大学等）和科研院所对超高压技术的应用进行了 实验室研究，但实现工业化还遥遥无期。
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1、超高压技术的概念
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2、超高压技术的特点
❖ 在超高压条件下，生物体内高分子立体结构中的 氢键、离子键、疏水相互作用等非共价键结合发 生变化，使蛋白质变性，淀粉糊化，酶失活，细 胞膜破裂，菌体内成分泄漏，微生物生命活动停 止而死亡。
在100MPa下，E.coli的天冬氨酸酶失活；琥珀酸脱氢 酶经20MPa高压即失活；蚁酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、琥 珀酸脱氢酶对高压的反应也很敏感。
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1.超高压杀菌原理
（2）影响细胞形态
❖ 细胞外形变长、质壁分离、细胞壁变厚及细胞膜消 失、细胞质出现网状区域、核糖体数目减少、细胞分裂 减慢等。 ❖ 但当压力超过某一点时，细胞形态发生不可逆变化。
德国、法国、澳大利亚等国家得到了稳定的发 展（果蔬产品及畜产品等）； ❖日本的超高压米饭；美国（avomex）的鳄梨制 品、胡萝卜汁、苹果汁、蒜泥、芒果酱以及诸 多肉制品等；欧洲的火腿制品、系列果汁及鲜 切水果等； ❖目前，全世界每年加工的超高压食品超过13万 吨… …
主要内容
1 超高压技术概述 2 超高压杀菌 3 超高压对食品品质的影响 4 小结与展望 5 附表
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第一节：超高压技术概述
1、超高压技术的概念 2、超高压技术的特点 3、超高压技术的现状
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1、超高压技术的概念
❖ 超高压技术是20世纪90年代由日本首创的杀菌方 法，是指利用压力媒介(食用油、甘油、油与水的 混合液) 使食品在极高的压力(＞100MPa, Resato International 公司和Stansted Fluid Power公司生产的超高压试验机最高压力均已到 达1400MPa，温度控制范围-20℃- 150℃ )下产 生蛋白质变性、酶失活、细胞破碎等变化，从而杀 灭微生物的一种新型杀菌技术。
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3、超高压技术的现状
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第二节：超高压杀菌
1、超高压杀菌原理 2、影响超高压杀菌的因素
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1.超高压杀菌原理
（1）影响细胞内酶活力
❖ 超高压会引起微生物细胞内主要酶系的失活； ❖ 通过影响微生物体内的酶，进而对微生物基因机 制产生影响，导致由酶参与的DNA复制和转录步骤会 因酶失活而中断。
丝衣霉：70℃/700Mpa/60min
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1.超高压杀菌原理
（3）影响微生物基因的表达和蛋白质合成
❖ 啤酒酵母：产生四倍体； ❖ 嗜热甲烷球菌、埃希氏大肠杆菌：产生诱导蛋白； ❖ 单核李斯特氏菌、伤寒沙门氏菌：核物质凝结； ❖ 大肠杆：酸类物质沉淀（HPLC）、遗传物质凝集
❖ 细菌： 150MPa处理后溴乙锭进入胞内与DNA 结合；500MPa处理后未发现上述现象；超高压处 理后胆盐和NaCl进入细胞；菌体胞外的ATP浓度 增加… …
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（5）细胞内容物的泄漏
1.超高压杀菌原理
❖ 细菌悬液：400-600MPa处理，金属离子（ Zn2+ 、 Fe2+ 、 Mg2+ 、 Ca2+等）浓度达CK的10倍以上， RNA类似物浓度约为CK的20倍。
❖ 蛋白质氨基酸的缩氨结合、维生素、香气成分等 低分子化合物是共价键结合，在超高压条件下得 以完整保留。
❖ 超高压处理在杀菌钝酶的同时，最大限度的保持 了食品的风味与营养物质。
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3、超高压技术的现状
❖国外：超高压技术的商业化应用在美国、日本、
成块,胞浆RNA外泄,胞浆内部分区域没有核糖体,而 且出现了密度斑（核糖体亚单位或胞浆蛋白质聚集， 发生在细胞静止期和对数生长中期）。
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1.超高压杀菌原理
（4）影响细胞壁、细胞膜的通透性
➢ 细胞膜主要由磷脂和蛋白质分子组成，主要通过
氢键和疏水键维持结构。 ➢ 高压下，膜蛋白与膜脂质结合能力降低，细胞膜 通透性增大；
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3、超高压技术的现状
半连续式超高压设备 用于处理液态物料（果汁）
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3、超高压技术的现状
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3、超高压技术的现状
20-40MPa能使较大细胞的细胞壁发生松解，100MPa导 致其断裂，200MPa的压力下细胞壁遭到破坏。
细胞内溶物的紊乱或外泄
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1.超高压杀菌原理
❖ 双形热带念珠菌：200MPa下,细胞壁遭到破坏,细 胞亚显微结构发生变化,线粒体受到不同程度的损伤, 核膜孔张开；