嚴(yán)格把控食材品質(zhì)，無添加防腐劑和調(diào)味劑的食品，是現(xiàn)代家庭追求優(yōu)質(zhì)生活的健康選擇。然而，健康、口味與保鮮的沖突，歷來是食品生產(chǎn)商和消費(fèi)者的共同困擾，讓其顧此失彼、不得兼?zhèn)洹?/span>
而今，隨著科技的發(fā)展，這種困擾已經(jīng)不再是難題。在示范區(qū)唐槐產(chǎn)業(yè)園區(qū)，山西三水河科技有限公司（以下簡稱“三水河”）利用其自主開發(fā)的核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)食品殺菌同時(shí)更鎖鮮，保留食材的天然風(fēng)味和口感，無需調(diào)味和防腐劑，助力食品產(chǎn)業(yè)新升級。
5月12日，三水河公司董事長杜景東先生接受了記者采訪。
神奇的HPP技術(shù)
“食物有營養(yǎng)，細(xì)菌也喜歡。”甫一見面，杜景東就笑著給記者上了一堂生動(dòng)的科普課。他介紹，無論蔬菜水果，還是牛奶、肉制品，都是細(xì)菌容易滋長的溫床，因此滅菌工藝是現(xiàn)代食品工業(yè)中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。“你在超市買到的果汁，并不是真正的果汁，只能算是‘果湯’。”杜景東表示，傳統(tǒng)的高溫消毒法，通過蒸煮等方式將物體加熱到高溫，利用熱量殺死微生物，達(dá)到滅菌效果。但加熱處理會(huì)讓食品的色香味形發(fā)生顯著變化，如導(dǎo)致蛋白質(zhì)發(fā)生變性，空間構(gòu)像破壞，分子肽鏈松散，并可使各種酶失活，某些蛋白質(zhì)會(huì)因分子間作用而形成凝膠。高溫工藝下的食品還容易發(fā)生“非酶褐變”，即由蛋白質(zhì)、氨基酸等的氨基和糖及脂肪氧化的醛、酮等羰基所發(fā)生的反應(yīng)，使食品發(fā)生色變。許多天然食品含有低分子易揮發(fā)的香氣物質(zhì)，會(huì)因?yàn)榧訜釗]發(fā)而失去香氣。牛奶熱處理有時(shí)因所產(chǎn)酸、醛、酮、硫化氫等而產(chǎn)生熱臭味等。“燙熟了果汁，煮壞了維生素。”
而目前廣泛使用的巴氏滅菌法，也是利用病原體耐熱性差的特點(diǎn)，將原料加熱至68至82攝氏度，并保持此溫度15到30分鐘以后急劇冷卻到4至5攝氏度。巴氏滅菌法雖然可殺滅絕大多數(shù)細(xì)菌，但仍保留了小部分較耐熱的細(xì)菌或細(xì)菌芽孢。因此，巴氏消毒牛奶要在4攝氏度左右的溫度下保存，且只能保存3至10天，最多16天。有的廠家為了延長保質(zhì)期，不得不添加防腐劑。“HPP技術(shù)，另辟捷徑，利用高壓實(shí)現(xiàn)滅菌。”杜景東告訴記者，HPP是英文High Pressure Processing（超高壓工藝）的縮寫。美國物理學(xué)家珀西?布里奇曼因發(fā)現(xiàn)高靜水壓下蛋白質(zhì)發(fā)生變性、凝固而獲得了1946年諾貝爾物理獎(jiǎng)。但直到1990年代，有關(guān)HPP裝備、技術(shù)和理論的研究才得到了突破與發(fā)展。
該公司核心的HPP技術(shù)裝備，就是在密閉的超高壓容器內(nèi)，用水或油等液體作為介質(zhì)，對軟包裝食品等物料施加以100至1000兆帕的壓力。在超高壓條件下，生物體高分子立體結(jié)構(gòu)中的氫鍵結(jié)合、疏水結(jié)合、離子結(jié)合等非共有結(jié)合發(fā)生變化，使蛋白質(zhì)變性，淀粉糊化，酶失活，細(xì)胞膜破裂，菌體內(nèi)成分泄漏，生命活動(dòng)停止，微生物菌體破壞而死亡。“壓強(qiáng)達(dá)到200至300兆帕，病毒滅活；到300至400兆帕，霉菌、酵母菌滅活；到300至600兆帕，細(xì)菌、致病菌滅活；800至1000兆帕下，芽孢滅活。殺死所有的細(xì)菌、霉菌和酵母菌。”“只提高壓力，不提高溫度。精準(zhǔn)打擊細(xì)菌病毒，毫不傷及無辜。”HPP設(shè)備還有著明顯的優(yōu)勢，在超高壓冷殺菌過程中，食物中蛋白質(zhì)的氨基酸的縮氨結(jié)合、維生素、香氣成分等低分子化合物作為共有結(jié)合，在超高壓下并不會(huì)破壞、得以完整地保留。“簡而言之，就是在不損失營養(yǎng)和風(fēng)味的前提下，實(shí)現(xiàn)滅菌。同時(shí)做到色澤天然，安全性高，保質(zhì)期長。”
十年一劍傾力研發(fā)
事實(shí)上，由于HPP技術(shù)具有無與倫比的優(yōu)越性，世界各國的科學(xué)家都在加緊研發(fā)裝備、拓展應(yīng)用，但受冶金工藝、材料制備、控制技術(shù)等方面的條件制約，成功者寥寥無幾。在三水河之前，只有美國和西班牙的兩家公司可以生產(chǎn)同類產(chǎn)品。但杜景東為了拿下這個(gè)技術(shù)高地，帶著他的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，十年磨一劍，直追國際先進(jìn)水準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了一次又一次的“超車”，終于登峰造極。“一個(gè)大氣壓，約0.1兆帕。普通壓力鍋工作時(shí)的內(nèi)壁壓強(qiáng)約0.18兆帕，也就是不到兩個(gè)大氣壓；蛟龍?zhí)栂聺摰?000米的深海，意味著要承受700個(gè)大氣壓，相當(dāng)于每平方米承受七千噸的壓力。而我們的設(shè)備，核心壓力達(dá)到600到1000兆帕，意味著6000到1萬個(gè)大氣壓，相當(dāng)于每平方米承受6萬到10萬噸的壓力。”杜景東打了個(gè)形象的比方，“在研發(fā)過程中，我們也是把身家性命押在項(xiàng)目上，承受的壓力如同泰山壓頂。”
三水河研發(fā)團(tuán)隊(duì)有4名教授級高工，6名中級工程師，研發(fā)設(shè)計(jì)人員10余名，專業(yè)涵蓋機(jī)械設(shè)備制造、電氣儀表、過程控制、化工、食品、英語、國際貿(mào)易等專業(yè)。在研發(fā)過程中，杜景東帶著團(tuán)隊(duì)跑遍了全國各類高校、學(xué)術(shù)交流會(huì)和試驗(yàn)基地，多次參加國外專業(yè)展會(huì)。在一次次模型建立和推倒重來中，一點(diǎn)一滴地積累數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。
創(chuàng)新就要超前，就要一步到位。此前工業(yè)上生產(chǎn)此類超高壓設(shè)備，使用的材料為碳鋼或內(nèi)襯不銹鋼。為了設(shè)備品質(zhì)的最優(yōu)化，三水河在材料選用上敢為人先，公司研發(fā)的超高壓設(shè)備的關(guān)鍵部位，均使用不銹鋼材質(zhì)，不使用任何碳鋼，工作腔材質(zhì)全部為食品級高強(qiáng)不銹鋼，從而保證加工食品材料的衛(wèi)生與安全。
6000到1萬個(gè)大氣壓下，如果稍微發(fā)生壓力泄露，高速噴涌而出的承壓物質(zhì)，可以讓普通鋼材在其面前變得“不堪一擊”。為此，三水河的超高壓設(shè)備獨(dú)創(chuàng)了連鎖互鎖機(jī)制操作系統(tǒng)，保證所有操作在安全模式下進(jìn)行，還擁有急停制動(dòng)系統(tǒng)、斷電卸壓系統(tǒng)等，保證在非正常狀態(tài)下設(shè)備與人員的安全。
設(shè)備造出來了。設(shè)備壓強(qiáng)太大，超出了國內(nèi)所有專業(yè)機(jī)構(gòu)的檢測能力范圍。可是，沒有專業(yè)機(jī)構(gòu)的檢測認(rèn)證，就不能生產(chǎn)銷售。最終找到了最權(quán)威的美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)，2014年6月18日到20日，美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)委派檢測師進(jìn)行了監(jiān)督審核和對驗(yàn)證機(jī)的現(xiàn)場檢查，順利通過認(rèn)證檢查，拿到壓力容器制造授權(quán)書。
2014年6月21日，三水河代表團(tuán)參加2014年美國食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)(IFT)年會(huì)暨食品科技展覽會(huì)，其超高壓設(shè)備受到了來自國內(nèi)外數(shù)千人次和數(shù)十家廠商的青睞，一舉走紅。實(shí)現(xiàn)訂單化生產(chǎn)后，三水河超高壓設(shè)備技術(shù)、生產(chǎn)和安全穩(wěn)定的性能、超高的性價(jià)比受到了客戶的廣泛關(guān)注。
憑借深厚的技術(shù)積累，三水河的產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先。杜景東告訴記者，國內(nèi)一個(gè)用戶曾花兩千多萬元買了臺(tái)進(jìn)口設(shè)備，在使用過程中，光廠家派駐的維護(hù)人員就有6個(gè)人，尚且不能保證全負(fù)荷生產(chǎn)。而三水河的同類產(chǎn)品，價(jià)格只有不到一千萬元，且在多個(gè)場景下實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷生產(chǎn)，日常維護(hù)僅需一人。
依托技術(shù)開發(fā)下游
“我現(xiàn)在不求多銷售產(chǎn)品，只想著做全產(chǎn)業(yè)鏈，拓展更多的應(yīng)用場景。”談到未來的規(guī)劃，杜景東有著另一種打算。
他告訴記者，嬰幼兒消化系統(tǒng)尚未健全，食品一般應(yīng)保持原味，不宜添加糖、鹽和刺激類調(diào)味。而市面上的兒童食品為了追求口感，往往添加糖或其他物質(zhì)。這種做法會(huì)增加?jì)胗變喊l(fā)胖、患齲齒、糖尿病、心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)。因此很多嬰兒食品生產(chǎn)廠家也在尋求生產(chǎn)高品質(zhì)，高營養(yǎng)，天然、無添加劑食品的生產(chǎn)工藝。HPP技術(shù)作為一種非熱滅菌，能夠很好的研發(fā)出天然、營養(yǎng)、無防腐劑的食品。保證食品的安全，讓父母更放心，也有利于生產(chǎn)廠家開發(fā)出新產(chǎn)品，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，提高收益。
此外，在肉制品加工中，利用HPP技術(shù)保壓1至5分鐘，就可以有效殺死肉制品中的乳酸菌、酵母菌、酶菌等腐敗性微生物和李斯特菌、大腸桿菌、沙門氏菌等病原菌。HPP技術(shù)生產(chǎn)的肉制品減緩了酶化作用的速度，可以不使用防腐劑而將冷藏時(shí)間延長為原來的2到5倍，還解決了冷凍所造成的口感變差等困擾。
HPP設(shè)備還可以作為實(shí)驗(yàn)研究型的應(yīng)用，將物料放入高壓容器中，通過流體介質(zhì)施加100到1000兆帕的壓強(qiáng)，以改變生物材料的分子結(jié)構(gòu)，達(dá)到預(yù)定效果。例如微生物滅活、蛋白質(zhì)變性、淀粉糊化、細(xì)胞破壁、催化反應(yīng)、加速提取、誘變育種、生物材料的超高壓冷凍無損保藏等等，適用于各大院校、研究所或公司的研發(fā)中心來評估市場，開發(fā)新產(chǎn)品等。“十年前的今天，是‘5·12汶川特大地震’，讓人記憶猶新，也必須居安思危。”杜景東認(rèn)為，隨著極端氣候頻繁出現(xiàn)，很難保證平衡的糧食產(chǎn)出，如何有效儲(chǔ)存食品更值得思考。尤其是遭受地震、干旱或暴風(fēng)雪等自然災(zāi)害襲擊時(shí)，保質(zhì)期長、易儲(chǔ)存的食品成為人們賴以生存的主要食物。HPP技術(shù)不僅能徹底抑制微生物生長，還能保持食品原有口感和新鮮程度，可以用來開發(fā)“長壽食品”，尋找令食品永不變質(zhì)的“長壽秘方”。日常生活中，長壽食品更有節(jié)能減排優(yōu)勢，能源價(jià)格日益高漲，依賴冰箱、冷柜儲(chǔ)藏的食品市場前景有限，“長壽食品”未必不是下一個(gè)藍(lán)海。
