高壓均質(zhì)技術(shù)在食品乳液加工中的應(yīng)用

高壓均質(zhì)技術(shù)（High pressure homogenization，HPH）是一種有廣闊前景的非熱加工技術(shù)，可以有效降低熱加工過程中的熱效應(yīng)對食品的影響，提高產(chǎn)品的“新鮮度”，特別適合于流體食品的連續(xù)加工。傳統(tǒng)均質(zhì)技術(shù)的壓力一般為20-60 MPa，隨著設(shè)備制造能力的提高，均質(zhì)設(shè)備的壓力最高能提高至400 MPa，一般將100MPa 以上的均質(zhì)技術(shù)稱為高壓均質(zhì)技術(shù)，其中壓力達(dá)到200MPa 以上稱為超高壓均質(zhì)技術(shù)（Ultra-high pressure homogenization，UHPH）。也有部分研究人員將100 MPa 以上的均質(zhì)技術(shù)稱為超高壓均質(zhì)技術(shù)。

高壓均質(zhì)處理過程中，流體通過均質(zhì)腔（閥）中狹窄的孔（縫）隙，獲得高壓高速，產(chǎn)生壓力梯度、剪切力、高速碰撞、空穴效應(yīng)等作用(對射微射流高壓均質(zhì)機處理過程中還有高速物料流體間的對撞作用)，一方面高壓均質(zhì)可以使食品顆粒大小達(dá)到納米級，增加食品穩(wěn)定性，達(dá)到均質(zhì)、乳化、改善食品外觀的效果，另一方面還具有殺菌鈍酶的作用。

高壓均質(zhì)技術(shù)已應(yīng)用于制藥、化學(xué)、生物化學(xué)行業(yè)中，可用于破碎分散體、減小顆粒粒徑、提取代謝產(chǎn)物等。目前，食品行業(yè)已開始研究高壓均質(zhì)技術(shù)在食品中的應(yīng)用，尤其在乳制品方面，HPH 技術(shù)可實現(xiàn)乳液的進(jìn)一步細(xì)化，乳制品的殺菌、滅酶，乳蛋白結(jié)構(gòu)的改變及牛奶凝結(jié)特性的改變等；在果蔬汁方面，也有研究表明高壓均質(zhì)能用于果蔬汁的殺菌、鈍酶及穩(wěn)定性的改善等方面。前人研究表明，高壓均質(zhì)技術(shù)可用于橙汁、蘋果汁、西紅柿汁和胡蘿卜汁等的殺菌、鈍酶及穩(wěn)定性的改善，更重要的是，高壓均質(zhì)是低溫物理殺菌，能避免傳統(tǒng)熱處理造成的對果蔬汁品質(zhì)的劣化，從營養(yǎng)、風(fēng)味、色澤等方面更好地保留食品原有的品質(zhì)，具有代替?zhèn)鹘y(tǒng)熱處理技術(shù)的潛力。

本文以微射流高壓均質(zhì)機在一種食品乳液加工中的應(yīng)用為例，簡要介紹儀器使用的實驗方案和結(jié)果。

主要實驗儀器與材料

美國Genizer金剛石微射流高壓均質(zhì)交互容腔F12Y（單通道，適用壓力范圍0-30,000psi，1/8"F-1/8"F接口）蘇州微流納米生物技術(shù)有限公司提供

客戶自有組合高壓動力輸出系統(tǒng)

激光粒度儀

一種粗制乳品 客戶自處理

實驗步驟

1）依據(jù)客戶動力輸出系統(tǒng)接口尺寸確定高壓轉(zhuǎn)接頭尺寸；

2）選用合適的轉(zhuǎn)接頭與Genizer金剛石交互容腔型號，連接客戶高壓動力輸出系統(tǒng)，組合成客戶定制的微射流高壓均質(zhì)機；

3）乳品預(yù)處理，選用特定植物種子組合，經(jīng)過煮、預(yù)剪切、尼龍網(wǎng)過濾去除大顆粒殘渣，獲得乳品粗樣品；

4）定制微射流高壓均質(zhì)機運行、蒸餾水清洗、排氣后，使用120MPa，對30L粗乳品進(jìn)行1次微射流高壓均質(zhì)處理（全部30L樣品共12min處理完成），取高壓均質(zhì)處理前的粗乳品作為對照，分別收取微射流高壓均質(zhì)處理2min與處理8min時的樣品備用待測；

5）使用激光粒度儀進(jìn)行粒度檢測。

實驗結(jié)果

1）外觀：搖晃收集的對照與實驗組樣品，觀察液體掛壁情況，如圖1，物料均質(zhì)前有細(xì)小顆粒聚集掛壁；物料經(jīng)微射流高壓均質(zhì)機均質(zhì)1次后，呈均一乳狀液，無明顯顆粒聚集現(xiàn)象。

   

圖1. 微射流高壓均質(zhì)前后乳品外觀對比（左.微射流高壓均質(zhì)處理前；右.處理后）

2）粒度分析報告

使用激光粒度儀，對每個樣品進(jìn)行3次重復(fù)檢測獲得最終檢測報告，如圖2。

圖2. 乳品微射流高壓均質(zhì)前后粒徑分析

小結(jié)

客戶制備的乳品物料在120MPa，經(jīng)過美國Genizer金剛石微射流高壓均質(zhì)交互容腔處理1次后，粒徑D90從250um下降到52um；粒徑分布D50從115um下降到23um，且均質(zhì)后不同時間取樣的粒徑測試重復(fù)性好，綠色和藍(lán)色檢測曲線幾乎完全重合，均質(zhì)過程穩(wěn)定。微射流高壓均質(zhì)處理后的乳品口感細(xì)膩，無明顯渣粒感。美國Genizer金剛石微射流高壓均質(zhì)交互容腔是微射流高壓均質(zhì)技術(shù)的核心部件之一，乳品物料經(jīng)加壓后，在金剛石微射流高壓均質(zhì)交互容腔內(nèi)部首先發(fā)生與金剛石部件碰撞，分流成兩股或多股超音速液體射流，在金剛石另一端口，兩股或多股超音速射流對撞，過程中發(fā)生劇烈液固碰撞、液液碰撞、空化、剪切、壓力降等作用，達(dá)到降低乳品內(nèi)含物粒徑，使乳品均勻細(xì)化，改善乳品口感。

            

圖3.Genizer金剛石微射流高壓均質(zhì)交互容腔外觀與作用示意圖

 

Quality of Mango Nectar Processed by High‐Pressure Homogenization with Optimized Heat Treatment_Alline.pdf