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非熱加工技術: 提供多重優勢

  •   來源:榮格  發布日期:2016-10-09     

食品加工最大的悖論就是熱處理,加熱既是對食品營養成分的保存,又是對營養成分的破壞。所有這些技術的目標都是為了加工食品,其中也包括高壓處理。

椰子水供應商Harmless Harvest 放棄了使用了四年的HPP 殺菌技術, 而選用多級微濾工藝

不經過加熱,就不能被稱之為加工食品。加熱通常是保存食品,確保食品安全的唯一途徑。然而加熱同時也改變了食品的外觀,破壞了營養成分,局限了食品加工商提供最健康的食品的可選性。

幸運的是,冷加工或微溫加工技術正在逐漸發展。其中排在首位的是高壓處理(HPP),這是本世紀最為成功的商業非熱殺菌工藝。有時候會有局部溫度升高問題,但不足以破壞孢子形成,這就是為什么加工貨架期較穩定的食品不采用高壓處理技術的原因。保持一段時間的高溫在殺死孢子的同時也會破壞營養成分,這也就違背了這項技術的主要優點之一。

HPP對于加工商而言是巨大的變革。馬薩諸塞州一家102年悠久歷史的肉制品公司Old Neighborhood Foods兩年前在Danvers附近的海鮮工廠安裝了一套420升的Hiperbaric高壓設備,從而進入發展最快的健康預制食品領域。這項技術在最近五年內一直處于增長率達38%的快速上升階段。

HPP系統的可靠性和產量得到不斷的提升,投資成本始終保持在數百萬美元,比以往任何時候更為有利。Hiperbaric525升設備的投資成本比420升僅高出10%左右,但產量高出50%,最高可達每小時7000磅,邁阿密的Hiperbaric總裁Jaime Nicolás-Correa介紹說。如果考慮到投資成本的通貨膨脹因素,基本不存在價格差異。為了在更短時間內達到每個批次的壓力預設點,工程師采用了增壓泵,這樣一來批次循環時間也很具有吸引力。

Multivac公司HPP銷售經理Cem Yildirim指出,HPP 能夠基本接近不間斷的運行模式。堪薩斯城真空包裝OEM Uhde高壓技術在提供終端到終端HPP 系統方面展開了合作。“我們可以在三臺設備間循環,從而消除了泵不運作時的停機時間,幾乎等同于連續生產。”Yildirim說。

此外,他還補充說,不同頻率的驅動器減少了泵的啟停機次數,減少了保養需求。即便三臺高壓設備配合,將物料加載到高壓容器的過程仍會有瓶頸。他預計,利用帶熱成型的取料裝置可以提高產量。

最近HPP 技術展現出另一個小問題,致使椰子水供應商Harmless Harvest 放棄了使用了四年的HPP殺菌技術,這項技術自產品推出就使用至今。Harmless Harvest新選用的是多級微濾工藝。過濾可能是冷殺菌的極致,然而5-log的殺菌目標是一個很大的挑戰。在去年11 月,因為旗下一款低酸果汁飲料肉毒桿菌無法減少5-log,公司收到了FDA的警告信,之后公司立刻用過濾工藝取代了HPP

壓力與密相二氧化碳的結合可以實現低酸果汁產品的連續加工。佛羅里達大學研究人員開發了這樣一套系統,并于2003年由普萊克斯投入商業化生產。這套系統名為Better Than Fresh,最高運行壓力為10,000 psiHPP 的典型壓力值為85,000psi)。這套設備在上一年度另一家果汁廠的運行結果得到了驗證,殺菌能力達到了5-log

不幸的是,這套系統的商業成功案例很有限,據普萊克斯稱。在與大學授權協議過期后,公司停止了所有商業化項目。每分鐘40 加侖連續加工完全可以實現,但因為有二氧化碳殘余,最終產品變成了“果汁汽水”,據大學某熟悉該技術研發過程的專業人員解釋說。

動態高壓處理技術Pascalization的前途似乎更加光明。Stansted Fluid Power公司是一家來自英國的連續式HPP 均質設備供應商。George Cavender當時在佐治亞大學當博士候選人的時候就開始研究這種系統的效率,嘗試用其代替熱殺菌。他對Stansted的設備進行了適當調整,降低了流體通過壓力釋放閥時因為切力造成的溫度提升。Cavender對調整后設備的微流有效性進行了評估,尤其在質量和微生物滅活效果上。

“因為泄壓閥摩擦,總會產生一定的熱量,但你可以減少這些熱量的影響。”Cavender解釋說。350兆帕(近51,000psi)的“近線壓力”是由設備的雙作用增壓器提供的,為冰淇淋混合物提供了奶油質感等積極屬性。

牛奶和蘑菇

化學品和電磁波譜中的相對良性波長有時可以作為冷加工的助劑。還有一個亮點就是脈沖紫外線(PUV)技術及其與蘑菇的相互作用。

哺乳動物體內的膽固醇會在陽光下轉化為維生素D3,菌類中的麥角甾醇在陽光下會轉化為維生素D2。賓夕法尼亞州立大學研究人員Robert Beelman通過一項實驗證實,每秒三次紫外線脈沖就能促發蘑菇產生足量的維生素D,每天推薦攝入3盎司蘑菇就能超過這個量。

他的研究獲得了專利,成為大學專利費用非常可觀的一部分,大學植物和蘑菇健康食品中心的Beelman 說。Beelman2010年退休,但目前仍在該中心工作。

賓夕法尼亞州的Giorgio Foods幾年前申請了PUV技術使用權。采用D' Lightful 標簽的這款蘑菇產品占總產量的3%,每周約50,000磅。“這當然是一個非常窄的市場。”總裁David Carroll說。他寄希望于越來越多美國和歐洲人能夠意識到維生素D攝入的重要性,從而刺激蘑菇銷量。

提高蘑菇中維生素D 含量的方法非常簡單,就是將蘑菇平鋪放在PUV 燈下面。這個額外的步驟只需要很小的溢價。“這個過程需要嚴格控制,但難度并不大。” Carroll說。

食品中維生素和氨基酸對健康的益處一直飽受爭議,目前D2D3的生物利用性還在被激烈討論。D3來自羊毛的羊毛脂,主要產地是中國,以丸劑形式提供,Beelman指出。他認為,D'Lightful想要取得好的銷量成績,公眾必須更多的意識到維生素D 缺乏的后果。

無脈沖UV 技術并不需要開價向工業或公眾出售。因此,它在水的巴氏殺菌領域使用的比PUV更多。工廠中飲用水的標準更寬松,這使很多加工商認為市政自來水并不需要處理。

據加州的咨詢和工程服務公司Food Automation LLC的負責人Craig Nelson表示,不同生產批次在切換時必須對灌裝線進行沖洗,按照巴氏滅菌奶生產條例規定,沖洗所用的必須是巴氏殺菌水。然而很多城市水標準比較寬松,乳制品和碳酸軟飲生產商會在最后沖洗階段和清洗超濾膜和反滲透系統時采用CIP水。“一些比較積極主動的加工商在這方面非常謹慎。”Nelson指出。Nelson代表FDA起草了巴氏滅菌奶生產條例中的多個技術章節。

Nelson補充說,美國食品安全現代化法案正在大力推動UV 殺菌的應用。由于飲用水的風險有所提高,加工商必須要清楚解釋他們是如何在沒有停下整個生產線的運作時徹底沖洗干凈過濾膜。

傳統的巴氏殺菌需要更多的場地和儲罐,需要操作人員,還需要大量煮水的能源。總而言之,運行成本通常超過30萬美元,是在線UV 巴氏消毒成本的三倍。“熱處理的投資成本高得多,”Nelson補充說,“紫外線巴氏消毒已被證明是非常有效的。”

用于清洗和消毒食品接觸面的抗氧化劑對于食品而言也可以成為一種抗菌劑。一般來說,監管部門對這些化學劑的允許值最多達百萬分之50。這樣一來立刻面臨的問題是,它們在這樣的濃度下是否有效?對于食品有任何負面影響嗎?

新鮮農產品加工商正在評估電解氧化水(EOW)的作用,希望用它來替代水槽和浴缸中用于殺菌的氯化水。除了農產品,禽肉也是諸多食品領域中連續幾年使用電解氧化水的一個重要分支。

多數EOW 系統利用一個帶膜的反應器室創建一個氧化劑和堿性化學物質,這種化學物質通常是用于清洗的氫氧化鈉或氯化鈉。作為氧化劑的是次氯酸,它比臭氧水更穩定,但不能和清洗劑同時儲存。然而,由三星開發的單細胞技術可以創建90%的次氯酸溶液,減少儲存需求。

幾個美國投資者以Ecolox的名義參股這家單細胞設備的加工廠。總部位于邁阿密的Ecolox曾在南美洲大獲成功,他們在尼加拉瓜的一家家禽廠目前被Cargill收購,在2014年安裝了16套發生器。現在Ecolox正在北美和歐洲市場試水。

“每個人都對可以直接應用于食品的消毒劑表示出濃厚興趣。”Electrolox首席醫療官Scott Hartnett說,“我們有著很大的把握”。

大量科學研究證實次氯酸對孢子成形等致病菌有著明顯效果,50ppm下可以在30秒鐘內實現5-log。如果時間延長到5 分鐘,諾如病毒可減少3-log。 “這正是人們所需要的。”Hartnett 說,“但他們必須更詳細的了解整個原理。”

即插即用的反應器正在餐飲行業,特別是有機餐廳獲得很多商機。工業規模的裝置勉強可達到1.5立方英尺,但需要安裝外接儲罐。該裝置可以生成最高濃度達到400ppm 的次氯酸,可以在一個小時內被稀釋到2500加侖水溶液,Hartnett說。

在可預見的未來,熱處理將在食品加工中發揮不可或缺的作用。盡管如此,一些積極的替代方案也在被逐漸應用或開發,這將更有利于食品的安全和健康。

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