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非热加工技术,更好的保存食品的营养成分 [复制链接]

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离线凌建刚
 

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只看楼主 倒序阅读 使用道具 地平线  发表于: 2017-12-19

食品加工最大的悖论就是热处理,加热既是对食品营养成分的保存,又是对营养成分的破坏。所有这些技术的目标都是为了加工食品,其中也包括高压处理。

椰子水供应商Harmless Harvest 放弃了使用了四年的HPP 杀菌技术, 而选用多级微滤工艺。

不经过加热,就不能被称之为加工食品。加热通常是保存食品,确保食品安全的唯一途径。然而加热同时也改变了食品的外观,破坏了营养成分,局限了食品加工商提供最健康的食品的可选性。

幸运的是,冷加工或微温加工技术正在逐渐发展。其中排在首位的是高压处理(HPP),这是本世纪最为成功的商业非热杀菌工艺。有时候会有局部温度升高问题,但不足以破坏孢子形成,这就是为什么加工货架期较稳定的食品不采用高压处理技术的原因。保持一段时间的高温在杀死孢子的同时也会破坏营养成分,这也就违背了这项技术的主要优点之一。

HPP对于加工商而言是巨大的变革。马萨诸塞州一家102年悠久历史的肉制品公司Old Neighborhood Foods两年前在Danvers附近的海鲜工厂安装了一套420升的Hiperbaric高压设备,从而进入发展最快的健康预制食品领域。这项技术在最近五年内一直处于增长率达38%的快速上升阶段。

HPP系统的可靠性和产量得到不断的提升,投资成本始终保持在数百万美元,比以往任何时候更为有利。Hiperbaric的525升设备的投资成本比420升仅高出10%左右,但产量高出50%,最高可达每小时7000磅,迈阿密的Hiperbaric总裁Jaime Nicolás-Correa介绍说。如果考虑到投资成本的通货膨胀因素,基本不存在价格差异。为了在更短时间内达到每个批次的压力预设点,工程师采用了增压泵,这样一来批次循环时间也很具有吸引力。

Multivac公司HPP销售经理Cem Yildirim指出,HPP 能够基本接近不间断的运行模式。堪萨斯城真空包装OEM 和Uhde高压技术在提供终端到终端HPP 系统方面展开了合作。“我们可以在三台设备间循环,从而消除了泵不运作时的停机时间,几乎等同于连续生产。”Yildirim说。

此外,他还补充说,不同频率的驱动器减少了泵的启停机次数,减少了保养需求。即便三台高压设备配合,将物料加载到高压容器的过程仍会有瓶颈。他预计,利用带热成型的取料装置可以提高产量。

最近HPP 技术展现出另一个小问题,致使椰子水供应商Harmless Harvest 放弃了使用了四年的HPP杀菌技术,这项技术自产品推出就使用至今。Harmless Harvest新选用的是多级微滤工艺。过滤可能是冷杀菌的极致,然而5-log的杀菌目标是一个很大的挑战。在去年11 月,因为旗下一款低酸果汁饮料肉毒杆菌无法减少5-log,公司收到了FDA的警告信,之后公司立刻用过滤工艺取代了HPP。

压力与密相二氧化碳的结合可以实现低酸果汁产品的连续加工。佛罗里达大学研究人员开发了这样一套系统,并于2003年由普莱克斯投入商业化生产。这套系统名为Better Than Fresh,最高运行压力为10,000 psi(HPP 的典型压力值为85,000psi)。这套设备在上一年度另一家果汁厂的运行结果得到了验证,杀菌能力达到了5-log。

不幸的是,这套系统的商业成功案例很有限,据普莱克斯称。在与大学授权协议过期后,公司停止了所有商业化项目。每分钟40 加仑连续加工完全可以实现,但因为有二氧化碳残余,最终产品变成了“果汁汽水”,据大学某熟悉该技术研发过程的专业人员解释说。

动态高压处理技术Pascalization的前途似乎更加光明。Stansted Fluid Power公司是一家来自英国的连续式HPP 均质设备供应商。George Cavender当时在佐治亚大学当博士候选人的时候就开始研究这种系统的效率,尝试用其代替热杀菌。他对Stansted的设备进行了适当调整,降低了流体通过压力释放阀时因为切力造成的温度提升。Cavender对调整后设备的微流有效性进行了评估,尤其在质量和微生物灭活效果上。

“因为泄压阀摩擦,总会产生一定的热量,但你可以减少这些热量的影响。”Cavender解释说。350兆帕(近51,000psi)的“近线压力”是由设备的双作用增压器提供的,为冰淇淋混合物提供了奶油质感等积极属性。

牛奶和蘑菇

化学品和电磁波谱中的相对良性波长有时可以作为冷加工的助剂。还有一个亮点就是脉冲紫外线(PUV)技术及其与蘑菇的相互作用。

哺乳动物体内的胆固醇会在阳光下转化为维生素D3,菌类中的麦角甾醇在阳光下会转化为维生素D2。宾夕法尼亚州立大学研究人员Robert Beelman通过一项实验证实,每秒三次紫外线脉冲就能促发蘑菇产生足量的维生素D,每天推荐摄入3盎司蘑菇就能超过这个量。

他的研究获得了专利,成为大学专利费用非常可观的一部分,大学植物和蘑菇健康食品中心的Beelman 说。Beelman于2010年退休,但目前仍在该中心工作。

宾夕法尼亚州的Giorgio Foods几年前申请了PUV技术使用权。采用D' Lightful 标签的这款蘑菇产品占总产量的3%,每周约50,000磅。“这当然是一个非常窄的市场。”总裁David Carroll说。他寄希望于越来越多美国和欧洲人能够意识到维生素D摄入的重要性,从而刺激蘑菇销量。

提高蘑菇中维生素D 含量的方法非常简单,就是将蘑菇平铺放在PUV 灯下面。这个额外的步骤只需要很小的溢价。“这个过程需要严格控制,但难度并不大。” Carroll说。

食品中维生素和氨基酸对健康的益处一直饱受争议,目前D2和D3的生物利用性还在被激烈讨论。D3来自羊毛的羊毛脂,主要产地是中国,以丸剂形式提供,Beelman指出。他认为,D'Lightful想要取得好的销量成绩,公众必须更多的意识到维生素D 缺乏的后果。

无脉冲UV 技术并不需要开价向工业或公众出售。因此,它在水的巴氏杀菌领域使用的比PUV更多。工厂中饮用水的标准更宽松,这使很多加工商认为市政自来水并不需要处理。

据加州的咨询和工程服务公司Food Automation LLC的负责人Craig Nelson表示,不同生产批次在切换时必须对灌装线进行冲洗,按照巴氏灭菌奶生产条例规定,冲洗所用的必须是巴氏杀菌水。然而很多城市水标准比较宽松,乳制品和碳酸软饮生产商会在最后冲洗阶段和清洗超滤膜和反渗透系统时采用CIP水。“一些比较积极主动的加工商在这方面非常谨慎。”Nelson指出。Nelson代表FDA起草了巴氏灭菌奶生产条例中的多个技术章节。

Nelson补充说,美国食品安全现代化法案正在大力推动UV 杀菌的应用。由于饮用水的风险有所提高,加工商必须要清楚解释他们是如何在没有停下整个生产线的运作时彻底冲洗干净过滤膜。

传统的巴氏杀菌需要更多的场地和储罐,需要操作人员,还需要大量煮水的能源。总而言之,运行成本通常超过30万美元,是在线UV 巴氏消毒成本的三倍。“热处理的投资成本高得多,”Nelson补充说,“紫外线巴氏消毒已被证明是非常有效的。”

用于清洗和消毒食品接触面的抗氧化剂对于食品而言也可以成为一种抗菌剂。一般来说,监管部门对这些化学剂的允许值最多达百万分之50。这样一来立刻面临的问题是,它们在这样的浓度下是否有效?对于食品有任何负面影响吗?

新鲜农产品加工商正在评估电解氧化水(EOW)的作用,希望用它来替代水槽和浴缸中用于杀菌的氯化水。除了农产品,禽肉也是诸多食品领域中连续几年使用电解氧化水的一个重要分支。

多数EOW 系统利用一个带膜的反应器室创建一个氧化剂和碱性化学物质,这种化学物质通常是用于清洗的氢氧化钠或氯化钠。作为氧化剂的是次氯酸,它比臭氧水更稳定,但不能和清洗剂同时储存。然而,由三星开发的单细胞技术可以创建90%的次氯酸溶液,减少储存需求。

几个美国投资者以Ecolox的名义参股这家单细胞设备的加工厂。总部位于迈阿密的Ecolox曾在南美洲大获成功,他们在尼加拉瓜的一家家禽厂目前被Cargill收购,在2014年安装了16套发生器。现在Ecolox正在北美和欧洲市场试水。

“每个人都对可以直接应用于食品的消毒剂表示出浓厚兴趣。”Electrolox首席医疗官Scott Hartnett说,“我们有着很大的把握”。

大量科学研究证实次氯酸对孢子成形等致病菌有着明显效果,50ppm下可以在30秒钟内实现5-log。如果时间延长到5 分钟,诺如病毒可减少3-log。 “这正是人们所需要的。”Hartnett 说,“但他们必须更详细的了解整个原理。”

即插即用的反应器正在餐饮行业,特别是有机餐厅获得很多商机。工业规模的装置勉强可达到1.5立方英尺,但需要安装外接储罐。该装置可以生成最高浓度达到400ppm 的次氯酸,可以在一个小时内被稀释到2500加仑水溶液,Hartnett说。

在可预见的未来,热处理将在食品加工中发挥不可或缺的作用。尽管如此,一些积极的替代方案也在被逐渐应用或开发,这将更有利于食品的安全和健康。

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