檢視超高溫消毒法的原始碼

[[File:超高溫殺菌機裝置.png|230px|thumb|有框|右|超高溫殺菌機裝置。[http://www.waysvalve.com/xyjjfa/info_16_itemid_286.html 原圖鏈接]]]
'''超高溫消毒法''', ('''Ultra-high-temperature processing'''，簡稱UHT），又稱超高溫加工處理，最常用這種方式來消毒的是牛奶，是一種通過在極短時間內加溫為食物滅菌的方法（用135~150°C加熱2~3秒）。這個溫度才能夠殺死殘留在牛奶中的[[孢子]]。

==概述==
===牛奶及多種食品消毒法===
'''超高溫消毒法'''的英文有多稱:ultra-heat treatment，ultra-pasteurization，ultra-high-temperature processing。皆是以超高溫加工（ UHT ）之意，除了牛奶製程中可見，同樣也運用於[[果汁]]、[[奶油]]、[[豆漿]]、酸奶、[[葡萄酒]]、湯、[[蜂蜜]]以及濃湯和燉菜等食品製造。這種消毒法在1960年代被發明，1970年代逐漸可行起來。'''超熱處理'''或'''超巴氏殺菌'''<ref>[https://www.accessdata.fda.gov/scripts/cdrh/cfdocs/cfcfr/CFRSearch.cfm?fr=131.3 “ CFR-聯邦法規標題21的代碼”]美國食品藥品管理局FDA</ref>。是一種食品加工技術，可通過將液態食品加熱到135°C（275°F）以上（殺死細菌內生孢子所需的溫度）來對液體食品進行滅菌–2至5秒鐘。UHT[[牛奶]]最早於1960年代開發，並於1970年代普遍可供消費。

===無菌容器包裝可長存===
UHT過程中使用的熱量可能導緻美拉德褐變並改變乳製品的味道和氣味。另一種方法是HTST巴氏滅菌法（高溫/短時間），其中將牛奶加熱到72°C（162°F）至少15秒鐘。如果未打開包裝，將UHT牛奶包裝在無菌容器中，通常的非冷藏保質期為6到9個月。相比之下，HTST巴氏殺菌牛奶在加工後的保質期約為2週，而從銷售開始的保質期約為1週。 在美國出售的作為有機食品的牛奶中，有很大一部分都經過UHT處理<ref>[https://www.scientificamerican.com/article/experts-organic-milk-lasts-longer/ 為什麼有機牛奶比普通牛奶持續時間更長？]美國科學家官網scientificamerican</ref>。

==歷史記錄==
提供安全和儲存穩定的[[牛奶]]最常用的技術是熱處理。 第一個涉及連續加熱（125°C [257°F] 6分鐘的間接加熱）的系統於1893年製造。1912年，連續加熱的直接加熱方法將蒸汽和牛奶在130至140的溫度下混合°C（266至284°F）獲得了專利。 但是，由於沒有可用於包裝和存儲產品的商業無菌包裝系統，這種技術本身並不是很有用，並且直到1950年代為止，進一步的開發都停滯了。 1953年，APV開創了蒸汽噴射技術，該技術涉及通過專門設計的噴嘴直接噴射蒸汽，該噴嘴以商品名Uperiser迅速提高產品溫度。 牛奶包裝在無菌罐中。在1960年代，APV以Palarisator品牌推出了首個商用蒸汽注入系統。

===瑞典利樂推出紙盒包裝===
在[[瑞典]]，利樂（Tetra Pak）於1952年推出了四面體紙板紙盒。隨著技術的進步，結合紙盒組裝和無菌包裝技術，並在國際範圍內擴展，它們在1960年代取得了商業突破。 在無菌加工中，與罐裝相比，先將產品和包裝合併然後滅菌，然後再進行裝罐，與此相反，將產品和包裝分開滅菌，然後合併並密封在無菌環境中。

[[英國]]議會在成功上訴至[[歐洲]]法院之後阻止了政府禁止UHT牛奶的進口，並通過了1983年 《 進口牛奶法》 。 
===高溫滅菌改變了色香味===
UHT過程中使用的熱量可能導緻美拉德褐變並改變乳製品的味道和氣味。另一種方法是HTST巴氏滅菌法（高溫/短時間），其中將牛奶加熱到72°C（162°F）至少15秒鐘。如果未打開包裝，將UHT牛奶包裝在無菌容器中，通常的非冷藏保質期為6到9個月。相比之下，HTST巴氏殺菌牛奶在加工後的保質期約為2週，而從銷售開始的保質期約為1週。 在美國出售的作為有機食品的牛奶中，有很大一部分都經過UHT處理。
1993年6月， 帕瑪拉特（Parmalat）將其超高溫滅菌牛奶引入[[美國]]。在美國市場上，消費者對飲用未經冷藏運送的牛奶感到不安，並且不願購買<ref>[https://www.nytimes.com/1993/06/26/business/seeking-to-change-us-tastes-italian-company-sings-the-praises-of-uht-milk.html 尋求改變美國口味；義大利公司唱出UHT牛奶的讚美。][[紐約時報]]</ref>。 為了解決這個問題，帕瑪拉特（Parmalat）正在用老式容器出售UHT牛奶，而不必要的是從冰箱過道出售。超高溫滅菌[[牛奶]]也用於許多乳製品。

由於牛奶供應和冷藏供應有限，自2008年以來，UHT牛奶已在[[波多黎各]]和[[韓國]]的美國軍事基地出售。 由於環境因素，UHT牛奶在波多黎各廣受歡迎，可以作為巴氏滅菌牛奶的替代品。 例如，颶風後的停電可能持續長達2週，在這段時間內巴氏殺菌的牛奶會因缺乏冷藏而變質。

2008年，[[英國]]政府提議到2020年，每10品中的UHT就產生9品脫 ，他們認為這將大大減少對製冷的需求，從而通過減少溫室氣體排放來保護環境。然而，牛奶行業對此表示反對，這一主張被放棄了。
[[File:巴氏消毒法發明人.jpg|230px|thumb|有框|右|巴氏殺菌法發明人-路易·巴斯德。[https://kknews.cc/food/eo68krr.html 沒有巴氏消毒法，鮮奶和飲料將不會伴你渡過酷熱的夏天。]]]
===巴氏清毒法廣泛用於生產牛乳===
我們飲用的牛奶和很多飲料是採用巴氏清毒法來生產的，發明人路易·巴斯德，出生於1822年，畢業於巴黎高等師範專科學校化學系，並成為里爾大學的教授。他的基本原理是，在一定溫度範圍內，溫度越低，細菌繁殖越慢；溫度越高，繁殖越快（一般微生物生長的適宜溫度為28℃—37℃）。但溫度太高，細菌就會死亡。不同的細菌有不同的最適生長溫度和耐熱、耐冷能力。利用病原體不耐熱的特點，用適當的溫度和保溫時間處理，可將其全部殺滅。但經巴氏消毒後，仍保留了小部分無害或有益、較耐熱的細菌，因此巴氏消毒牛奶要在4℃左右的溫度下保存，且只能保存3~10天，最多16天。巴氏消毒純鮮奶較好地保存了牛奶的營養與天然風味，在所有牛奶品種中是最好的一種<ref>[https://kknews.cc/food/eo68krr.html 沒有巴氏消毒法，鮮奶和飲料將不會伴你渡過酷熱的夏天]每日頭條</ref>。

==燒焦味==
20世紀後期發表的兩項研究表明，UHT處理會導致牛奶中所含的蛋白質展開並變平，而通常被天然蛋白質掩蓋的以前被“掩埋”的巰基 （SH）基團會導致極度煮熟或燃燒味道出現在人的味蕾上。 一項研究通過在UHT加熱的脫脂牛奶中固定巰基氧化酶來降低硫醇含量，並報導了酶氧化後風味得到改善。兩名美國作者在加熱前向牛奶中添加了類黃酮化合物表兒茶素 ，並報告部分減少了熱產生的香氣。

==技術==
在復雜的生產工廠中執行超高溫處理，這些工廠自動並連續地執行食品加工和包裝的多個階段：<br>
* 閃光燈加熱
* 閃光燈冷卻
* 均質化
* 無菌包裝<br>
在加熱階段，首先將處理後的液體預熱至非臨界溫度（牛奶的溫度為70-80°C [158-176°F]），然後快速加熱至過程所需的溫度。 有兩種加熱技術： 直接加熱和直接加熱，其中產品與熱蒸汽直接接觸； 間接加熱，產品和加熱介質通過設備的接觸面保持分開。 從產品質量和效率的角度出發，設計的主要目標是在盡可能短的時間內保持較高的產品溫度，並確保整個溫度均勻分佈。

===直接加熱系統===
直接系統的優點是將產品在高溫下放置更短的時間，從而減少了對敏感產品（如牛奶）的熱損傷。 有兩類直接系統：<br>
基於注入，其中將高壓蒸汽注入到液體中。 它可以快速加熱和冷卻，但僅適用於某些產品。 當產品與熱噴嘴接觸時，可能會導致局部過熱。
基於浸入 ，其中液體通過噴嘴以相對較低的濃度被高壓蒸汽泵入腔室，從而提供較大的表面接觸面積。 此方法可實現近乎瞬時的加熱和冷卻以及均勻的溫度分佈，從而避免了局部過熱。 適用於低粘度和高粘度液體。
===間接加熱系統===
在間接系統中，產品通過類似於巴氏滅菌法的固體熱交換器加熱。 然而，隨著施加更高的溫度，必須採用更高的壓力以防止沸騰。正在使用三種類型的交換器：<br>
* 板式換熱器
* 管狀交換器
* 刮板式換熱器。
為了獲得更高的效率，將加壓水或蒸汽用作加熱交換器本身的介質，並附帶一個再生單元，該再生單元可以重新使用介質並節省能源。

===閃光燈冷卻===
加熱後，熱的產品先進入保溫管，然後再進入真空室 ，在此真空室突然失去溫度並蒸發。 該過程稱為快速冷卻 ，可降低熱損壞的風險，除去與蒸汽接觸而獲得的部分或全部過量水，並除去對產品質量有不利影響的揮發性化合物。 冷卻速度和去除的水量取決於真空度，必須對其進行仔細校準。

===均質化===
均質化是專門針對牛奶的過程的一部分。 均質化是一種機械處理，可導致牛奶中脂肪球的尺寸減小，數量和總表面積增加。 這減少了牛奶在表面形成奶油的趨勢，並且與容器接觸可增強其穩定性，並使其對消費者更可口<ref>[https://www.uoguelph.ca/foodscience/book-page/introduction-1 牛奶和奶製品的均質化]乳業科技電子書</ref> 。

==機械==
===高溫瞬時殺菌機===
[[File:Htst-pasteurizers.jpg|230px|thumb|有框|右|高溫瞬時殺菌機。[https://www.fuchen-tw.com/zh-TW/product/htst-pasteurizers.html 原圖鏈接]]]
高溫短時間殺菌法（HTST）或瞬間巴氏殺菌法廣泛地應用在食品及飲料產業。產品加熱後保持在特定的溫度與時間，緊接著快速冷卻，有效地保證產品所含的病原微生物被完全破壞。與批次式巴氏殺菌相比，HTST殺菌系統不僅能源消耗成本較低，而且有著更高的連續生產能力。除此之外，利用熱交換器回收熱能還可進一步提高系統效率。產品到達平衡桶後，泵送到板式熱交換器。將其加熱至巴氏殺菌溫度，該溫度取決於食品的類型和製程要求。隨後，產品在所需的溫度下，於保持管中維持指定的時間，確保巴氏殺菌正確完成。

如果熱交換器具有再生階段，則加熱過的產品用於對剛進入的原料進行預熱，並在該過程中失去熱量，這減少了達到巴氏殺菌溫度及冷卻所需的能量。最後，將產品冷卻至4°C進行冷充填或在儲存在恆溫桶中。如果因為任何因素，導致殺菌溫度低於所需的溫度，則分流閥會自動將產品送回平衡桶，從而防止最終產品的微生物污染<ref>[https://www.fuchen-tw.com/zh-TW/product/htst-pasteurizers.html 高溫瞬時殺菌機]富騁科技</ref>。<br>
*主要元件
基本系統通常包含供料平衡桶、進料泵、組合型板式熱交換器以及保持管。系統可擴充並增添高壓均質機、加壓泵、產品儲存桶、再生熱交換器，同時保持管可依不同的時間需求設計長度。
*選項
可選用管式熱交換器處理帶有纖維、顆粒的漿狀產品。系統配有電控面板與PLC，可選擇半自動或全自動控制。如有需求，亦可提供溫度記錄與相關的儀控元件。
*應用範圍
HTST巴氏殺菌機的處理流量從每小時500到20,000公升，是專為殺菌處理所設計的連續式設備，適用於乳製品、飲料、果汁和其他流體食品。

==全球使用==
在歐洲大部分地區，UHT牛奶都取得了巨大的成功，在整個歐洲大陸，十分之七的人定期喝牛奶。在氣候溫暖的國家（例如西班牙），由於冷藏運輸的高成本和“低效的冷藏櫃”，UHT牛奶是首選。 UHT在北歐和斯堪的納維亞半島不太受歡迎，尤其是在[[丹麥]]，[[芬蘭]]，[[挪威]]，[[瑞典]]，[[英國]]和[[愛爾蘭]]。 在[[希臘]]，新鮮巴氏殺菌牛奶最受歡迎。<br>

==營養效應==
*卡路里：超高溫滅菌牛奶與巴氏殺菌牛奶所含的卡路里數量相同。
*鈣：超高溫滅菌和巴氏殺菌牛奶含有相同量的[[鈣]] 。
*蛋白：UHT牛奶的[[蛋白質]]結構與巴氏消毒的牛奶不同，這可以防止其在奶酪製作過程中分離。
*葉酸：UHT牛奶每100克中含有1微克[[葉酸]] ，而巴氏殺菌的牛奶中則含有9微克。
*UHT牛奶中可能會損失一些[[維生素B12]] ，[[維生素C]]和[[硫胺素]] 。

==視頻==
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==參考資料==
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[[Category:400 應用科學總論]]