超高压生物处理的理论基础
超高压（UHP）又称高压（HP），因为它是用流体介质传递压力所以又称作等静水压。我国一般将100MPa以上的压力称为超高压，以示与100MPa以下的压力相区别。将生物材料（包括食品，下同）放入柔软的的塑料袋里，密封后，将其置于密闭的超高压容器中，然后通过流体介质施加100－1000Mpa的压力，改变生物材料的分子结构，达到预定效果，例如微生物灭活、蛋白质变性、淀粉糊化、细胞破碎、催化反应、加速提取、诱变育种、生物材料的超高压冷冻无损保藏等等，这项技术称为超高压生物处理技术。
超高压处理过程中依靠水、油或乙醇等液体介质传递压力，被处理的生物材料和食品一般是液体或含水量足够大的材料，所以应该对流体力学有一个基本概念。
在我国, 超高压食品的研究仅仅有十余年的历史,都是利用进口的实验设备。 虽然还有些问题急须解决, 但其价格的昂贵是我国发展超高压技术应用的瓶颈。但是加工食品时所具有的优点仍是其他技术所不能代替的。所以我们抓住机遇, 加快了超高压技术的研究和工业化应用设备的制造,600Mpa纯水超高压发生器的问世，将有利于我国食品的开发和产值增值, 提高我国在国际食品加工业中的地位。
水在压缩过程中需要克服分子间的摩擦力而做功，这些功以压缩能的形式储存在被压缩的水中，一旦外力撤销，被压缩形成的内能会瞬间释放出来，这不仅会对被处理的生物材料产生影响，而且会对设备系统产生冲击，损坏机件或系统。图2-4是每公斤水在20℃时，施加800MPa的力所做的功约为55 kJ/kg。
在加压过程中，随着压力的升高，介质被压缩，将会使温度升高，一般认为在绝热条件下，对20 oC的水每施加100MPa会提高3 oC，增加到800 MPa，温度会升高21-22oC。随着水的初始温度的提高，其温度受压力的影响越大。当水的初始温度为80oC时，若压力升到800 MPa，温度能提高约35 oC。图2-5是压力对介质温升的影响。但是，卸压后介质的压力会瞬间降低，理论上回到初始温度。但是由于实际上设备的导热和散热作用，温度恢复将会有一定的误差。
例如在1 oC的水中加压到600MPa，卸压后被加工材料表面会出现一层薄薄的冰壳。
这是因为加压时介质温升，通过容器的金属将热量散发一部分，卸压的一瞬间热量来不及传导补充，故产生上述现象。
在超高压压力作用下，不仅流体密度提高，而且pH值也发生变化（见图2-6），水的粘度也会发生变化，但是这些变化是可逆的，一旦压力消失pH值和粘度即恢复原状。水果果汁通常是酸性的，在500MPa处理pH值会发生向偏酸的方向改变一个单位。最后，水在超高压条件下固-液相的转变呈现一种非常重要的特性，它是超高压冷冻技术依据的基本原理。
由于超高压技术的一个独特性质是：它只作用于食品成分的非共价键, 从而保证共价键的完好无损, 这在保持食品原有品质方面非常有益, 它能够改变食品的凝固点、熔点、浓度等物理性质和改善食品的组成状态以及结构属性等。水在超高压下被压缩,而受压介质中的蛋白质、淀粉等物质也被压缩, 即在高压下形成生物体结构的氢键结合、离子键结合以及疏水键等非共价键结合发生变化,导致酶失活、微生物被杀死; 同样, 食物中的微生物及香气等低分子化合物也具有共价键结合, 在高压下不发生变化。超高压加工食品的特点大致可以概括为以下几个方面: 具有冷杀菌的作用; 保持食品的营养价值;形成食品特有的色泽和风味; 具有速冻及不冻冷藏效果; 延长食品的保质期; 改善生物多聚体的结构,调节食品质构; 简化食品加工工艺, 节约能源; 原料的利用率高, 无“三废”污染。利用超高压加工食品达到灭菌并保持原有营养成分的方法, 在国际上受到了学术届的关注, 本文主要论述高压灭菌技术,超高压灭菌与传统灭菌技术的比较、在食品工业中的应用以及目前处理食品存在的不足之处。
我们的技术亮点是300-600Mpa超高压发生器的设计、制造成套工业化系统，最大蓄能器300-500Mpa/500L 除超高压阀采用进口配套外，系统全部国产化。突破了进口设备价格昂贵的超高压液态技术应用瓶颈！预计设备应用成本在150万左右，是进口价的30%。能够满足超高压杀菌牛乳的工艺条件：常温，450-550MPa，加压20 min交变4次（加压5min间隔2min），可不添加ε-聚赖氨酸。
