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液体食品非热杀菌保鲜技术  
我有意向    2023-08-23    浏览:1226  
技术简介
评估价值
技术图片
成熟度证明
成果水平评价图片
一、 项目简介
我国是世界最大的浓缩汁生产国,而在非还原汁(not from concentrate, 非浓
缩还原果汁)、果肉汁(Smoothies)、主剂复配等新型果蔬汁理论、技术、产品
和装备等方面,与发达国家相比还存在明显差距。2020 年我国果汁销售额达到
1300 亿元,但产业大而不强,存在如下突出问题:
(一)传统汁产品单一、加工过度、品质营养损失严重:果蔬原料经过复杂
的酶解、过滤、吸附、浓缩、高温杀菌等工序,品质和营养损失大,产品同质化
严重,多数企业处于亏损状态,产业转型迫在眉睫。
(二)新型果蔬制汁的理论研究与技术研发结合不紧密,技术缺少原创性:
以 NFC 为代表的新型果蔬汁成为消费者“新宠”,但相关基础研究不完善,且与
产业结合不够紧密,针对不同果蔬制汁的精准系列化配套技术尚不充分;终端果
蔬汁和主剂复配开发不够,产品标准相对落后;目前 NFC 出汁率低(<70%),
生产效益有待提高。
(三)关键加工装备和全程智能生产线技术研发滞后、自主知识产权的配套
技术缺乏,关键设备依赖进口:新型杀菌设备的可靠性和稳定性有待提高,以超
高压(HPP)为代表的非热杀菌采用间歇式操作,生产效率低、成本高;冷榨果
蔬汁设备配套和智能控制有待完善。
本项目利用脉冲电场对果汁进行灭菌保鲜处理。在外加电场的作用下,细胞
会产生跨膜电势,跨膜电势挤压细胞膜,使得细胞膜厚度减小。当超过临界值时,
细胞膜会产生崩解,形成小孔。由于细胞具有自我修复能力,当这些小孔面积较
小时,细胞能自动修复这些小孔,这些小孔是可逆小孔。但随着电场强度增加,
或者随着作用时间增长,细胞崩解面积大到细胞难以自愈,此时的击穿不可逆,
细胞内容物外泄,导致细胞死亡,达到灭菌目的。
研究制备针对果蔬汁、牛奶等营养饮品的脉冲电场灭菌保鲜处理装备,可进
一步提高营养饮品品质,改善我国饮品结构,提升全民生活质量,响应我国“健
康中国”的号召。根据健康中国 2050 国家相关政策,液体食品非热杀菌保鲜技术
在长期内都会具有较好的政策扶持及政府支持。本项目所生产产品均满足国家标
准 GB4789,且同时满足各果汁、牛奶生产企业的企业标准。
面对传统热力杀菌伴随的饮品营养损失严重、品质低,等行业瓶颈问题,本
项目基于脉冲电场和低温等离子体,研发了协同非热杀菌装置。设计专门的处理
装备,针对不同种类和参数的电场技术对非热杀菌效果进行优化处理,避免了传
统热力和化学杀菌技术带来的问题,实现高效杀菌的同时,最大程度地保留果蔬
的营养成分,为非热杀菌保鲜技术的跨越式变革提供助力。

二、产品性能优势
项目主要对标目前炙手可热的“巴氏杀菌”,分别从以下三个方面具有明显优
势。
(一)灭菌效果:巴氏灭菌只可以对牛奶中的原生菌进行杀灭,仍残留部分
的耐热细菌及芽孢,因此只能在 2-6℃的温度下保存,且只能保存 2-7 天,这是
目前巴氏杀菌所面临的最大短板。但是脉冲电场利用高压电场所引起的细胞形变,
进一步导致细胞死亡,可以在 50 摄氏度以下的环境中,达到 99.99%的灭菌效率,
且不仅可以杀灭原生菌,对耐热菌以及芽孢同样具有较好的灭菌效果。
(二)营养保留:脉冲电场灭菌技术作为一种低温灭菌技术,避免了热杀菌
所带来的营养损失,经检测经过脉冲电场灭菌的牛奶对牛奶中所富含的蛋白质、
维生素、乳糖等营养物质几乎没有损伤。
(三)处理成本:经调研,处理相同流量的牛奶,脉冲电场灭菌装备成本的
巴氏灭菌装备的 70%,因此,脉冲电场灭菌还是一种更为经济的处理方式。
项目前期基于放电等离子体核心技术,研制了三种类型的大气压放电等离子
体源(平板型、沿面型、共轴型),揭示了等离子体产生和活性粒子调控机制(国
科金青年、面上,博士后基金特别、面上,国家重点实验室基金 3 项),应用于
细菌灭活(革兰氏阴/阳性、真菌、芽孢)(西安交大学科交叉基金,获得陕西省
科技二等奖和陕西高等学校科技一等奖)、动物细胞处理(促进成纤维细胞增值、
抑制肿瘤细胞增值)(中央基本科研业务专项基金)、种子杀菌干燥(科技部重
点研发 2018YFD0700202,获得第九届西安交通大学创业实践大赛(“创客清远”
杯)金奖)、果汁杀菌保鲜(广东省重点研发 2018B020239001,获得第九届西
安交通大学创业实践大赛(“创客清远”杯)金奖)、空气消毒净化(国科金新冠
应急专项 52041702,获得第十五届全国研究生电子设计大赛(商业赛道)金奖),
共发表论文 60 余篇,其中 SCI 检索 32 篇,申报专利 40 件(发明 33,PCT 2,
实用新型 5)。

三、市场前景及应用
随着科技水平和国民生活水平的提升,在保证食品安全的前提下,如今,越
来越多的消费者对方便、优质、风味自然、口感醇厚、外观新鲜的食品更为青睐,对获得这种食品的最少化加工亦提出了更高的要求。另外,中共中央、国务院于
2016 年 10 月 25 日印发实施《“健康中国 2030”规划纲要》,对食品制造加工业
提出了新的要求,明确提出推进健康中国建设,因此,食品杀菌保鲜技术工艺面
临着巨大机遇。
2014 年我国饮品市场约为 158 亿元人民币,同比增长率为 7%,全国饮料产
量在 2014 年达到 166.99 万吨,国内牛奶产量在未来几年内将不断增长,2017 年
以后牛奶产量突破 500 万吨,市场规模约 473.08 亿元,以后每年将以 10%的增
长速度增长,截止到 2022 年我国牛奶产量将达到 17254 万吨。结合前期的市场调研,团队前期开发基于脉冲电场和低温等离子体的流体食
品杀菌保鲜装置定位于各类果汁果类饮品加工制造企业、各类牛奶加工制造企业,
以及研究院、高校等科研院所。



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