日本超高压食品专利技术的概况
张 晗 译
天津市华泰森淼生物工程技术有限公司
编者按：本文汇总了日本1971-1998年超高压食品加工设备和技术的部分专利，可以对日本超高压食品发展历程和技术方法有一个概括的了解。近来日本的超高压技术产业化有了更快的发展，目前我站已经搜索到日本专利300多个，我们将陆续地进行介绍，以嗣读者。
高压xx
本文以具有代表性的发明专利和实用新型为基础，对高压xx技术进行分析。与原有技术相比，它们是一种崭新的、与众不同的技术，或者从使用者的角度来看，它们是一种满足了使用者们强烈需求的技术发明。
从49件发明专利、9件实用新型，到33件发明专利、4件实用新型，以及作为参考专利提出的1件公开专利。
这里所举出的专利、实用新型只是代表部分领域，而不是代表全体。
高压xx技术的课题以及解决
(1)技术差别
表1表示了在技术机制差别上，已被授权的代表性专利、实用新型的公报中记载的原来的课题以及以怎样解决此课题的一种技术。看一下课题一栏，就可明白对构成高压xx技术的各种技术要素的需求。解决方法表示已被授权的专利、实用新型的技术内容，和后面的机构一栏中表示的内容，就大概可以了解这种解决方法是在怎样一种思维下产生的。
各个技术要素中反映出作为解决对象的课题（目的），主要内容如下：
高压设备：设备庞大、难以清洗
高压处理方法：xx力度的提高
温度控制：因细微的温度控制困难导致大量的热损失
连续处理：分批处理，效率低
用途开发：用普通的加热等xx方法食品的口味被破坏
表1高压xx技术的课题以及解决方法（1/3）
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技术 |
课题 |
解决方法 |
机构原理 |
公报号码 |
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连续处理 |
液态食品的xx方法中有加热、化学物品、紫外线、放射线等，但无论哪种都会引起食品质量的劣化 |
高压容器中放入被处理物，通过活塞断续地加压到500kgf/cm2以上 |
如果压力在500kgf/cm2以上的话，就能够有效地xx，也没有质量的劣化 |
特公平 |
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难以清洗由压力介质引起的被处理物污染了的压力容器 |
用可挠性筒体将被处理物与加压介质隔离 |
用橡胶、Teflon(特氟纶)等耐压性材料 |
特公平6-22533专利2655963 | |
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用保护层包覆以使筒体不破损， |
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专利2774683 | ||
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在第1和第2这两个压力空间中对被处理物间接加压 |
通过隔绝防止被污染 |
特公平7-51280 | ||
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处理物的排出方法 |
用可挠性筒体时，因为筒体和容器上的端盖是一个整体，在打开盖子的同时，筐篮的筒体也会被拉出 |
放入处理物的筐篮和容器的端盖的组合部件化带来了便利性 |
专利2523822 | |
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向容器底部鼓风，通过气体压力压出处理物 |
液状物、粉状物通过流体压力使传送成为可能 |
实公平7-29838 | ||
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底部设计被处理物的填充口以及处理物的排出口，活塞上游提供无菌气体 |
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专利2565790 | ||
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因为高压容器设备是竖立的，所以对房子的高度有要求，而且重 |
如果是横着的，一端作为轴另一端倾斜就能够容易地取出处理物 |
试想把竖的设备横置 |
实公平7-26947 | |
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移动相当笨重的框架结构，所以设备为大型化 |
固定框架，上下移动高压容器部分 |
可动部分的变换 |
专利2716853 | |
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设备为超大型，这对食品加压不适合 |
通过形状记忆合金的膨胀产生压力，设备为小型的 |
体积膨胀力作为加压手段是有效的，只是把作为压力媒介的水的体积压缩数%就能得到1000个大气压的高压 |
实公平7-28875 |
表1高压xx技术的课题以及解决方法（2/3）
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技术 |
课题 |
解决方法 |
机构原理 |
公报号码 |
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高压处理方法论 |
xx力度的提高 |
500kgf/m2以上加压，再减压，重复加减压 |
通过重复加减压，使xx的生存环境被破坏，或者通过xx中的气体的膨胀力来破坏xx |
特公平3-46102特开平5-76329 |
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在60-100℃下，高压处理添加如xx剂等的食品 |
经过加压，xx剂等的效果提高 |
特公平7-28706 | ||
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导致农作物和食品质量差的原意之一是昆虫和螨虫 |
加压到5-60个大气压之后再立刻在10分钟内减压 |
在60气压的空气加压媒介下便能除去昆虫、螨虫 |
特公平7-114674 | |
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如果是2500kgf/m2的高压，那么就必须有成本高、大型的设备。 |
使食品吸收二氧化碳后加压，并重复 |
加压下是微生物细胞吸收二氧化碳，减压下气体膨胀细胞被破坏 |
专利2736605 | |
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温度控制 |
被处理物的加热从容器外部对容器加热，或者在容器外部通过加热介质从而不给容器加热 |
压力媒介循环设备上设置加热设备和冷却设备 |
用加热设备和冷却设备进行加热冷却操作，能够设置任意的温度压力类型 |
特公平7-61238 |
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冷冻食品的xx如果是加热xx，那么就必须解冻 |
在高压xx下以原本的冷冻状态xx |
即使在冷冻状态下也能高压xx |
特公平8-13258 | |
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加热xx好的方面是热负荷，但是，也会破坏营养素，降低原味 |
在谁没有冻结的范围尽量高压处理 |
为了在不冻范围处理，食品组织不被破坏 |
特公平 | |
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压媒的加热就需要大型的加热设备，来自管路的热量损失大，容器加热也会导致热量的大量浪费 |
在高压容器内通过微波加热 |
利用通过密闭体系可能加热的微波 |
专利2647722 | |
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介质容器和熱媒容器相邻放置，成为一体，对它们一起保温保冷，热损失也少 |
一体化扩大了热容量和热稳定性 |
特公平7-71463 |
表1高压xx技术的课题以及解决方法（3/3）
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技术 |
课题 |
解决方法 |
机构原理 |
公报号码 |
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连续处理 |
如果是单一设备，升压了的能量与减压一样不可回收而被浪费，用分批处理，效率低 |
把介质供给方法用于多台加压设备上，向升压前的设备供给高压，保持介质的高压状态 |
由压媒转移引起的能量转移 |
特公平6-22534 |
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用分批处理对容器反反复复地加压减压，导致容器的极度损耗 |
将两个液室容积稍微不同的复数缸筒（并排放置，把被处理物从容积大的移向容积小的,升压 |
复数缸筒使被处理物移动缩小容器压变化 |
专利2622315 | |
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通过复数加压组合的可动喷嘴和固定喷嘴来实施加压 |
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实公平6-8715 | ||
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高压容器过厚传热性差，因为绝热压缩，温度控制难 |
被处理物在高压处理导管中流动，用节流阀加压连续处理 |
以螺旋导管容易控制温度 |
专利2766806 | |
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用途开发 |
对含油脂的水中油滴型乳化物的高压xx尚无前例 |
通过4-10kbar表压力在静水压下接连处理可可块 |
即使奶油状物也能够达到目的 |
特公平6-87743 |
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香料辣料等也是质量下降 |
通过空气压缩对粉状食品进行加压，再迅速地开放 |
瞬间连通高圧容器和低压容器食品爆发排出，xx被破坏 |
特公平6-53 | |
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高压处理的果酱不浓，口感不佳 |
冻结浓缩水果之后添加果胶等，通过2000kgf/m2以上加压处理，做成果酱 |
通过冻结，果实的香味和食感得到维持 |
专利2740690 | |
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xx果汁的加热的话，果胶酶失活，没有原味 |
含果胶酶的果汁经过2000以上的气压处理，保持xx纤维质和果胶的胶质状态 |
即使是高压，酶也不会失活，增加酶 |
特公平7-102119 | |
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制造果酒时，把果实浸入酒精饮料后，最少需要1-2个月的时间，非常耗时间 |
水果中加入酒精饮料，通过2000以上的压力加熟 |
高压的静水压处理是果实的细胞被破坏，短时间内就能有效率地生成食品风味 |
特公平7-79675 | |
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茶饮料的xx有曲颈瓶（蒸馏瓶）xx法，但是儿茶酚、类黄酮、维生素被破坏 |
在60-100℃的温度下以300MPa以上的高压处理茶提取溶液，然后再保存14天以上 |
加压后再在无菌室内保存一段时间，这样耐压的芽孢菌也被除去了 |
专利2518752 |
高压设备
与原有的加热、保鲜剂、紫外线、放射线等相比，食品的高压xx{zd0}的优点是不会出现质量劣化、口感香气丧失等状况。但是，设备上却存有各种各样的问题。为了让食品传送压力，液态的食品就得通过活塞来加压，而固态的食品就得使用水等的压力媒介。随之而来的恐怕有由压力媒介带来的污染和容器带来的污染。还有，如果直接把食品放入容器的话，那么容器的清洗就会变得很麻烦。以被授权的专利使用可挠性的柔囊和筐篮，解决了这些问题。材料是橡胶膜和聚四氟乙烯膜，用它把容器和食品隔离开来，防止了食品带来的污染。还有，设置一次压力室和二次压力室，采用间接的加压方法。
取出xx处理过的食品的时候，如果用泵汲取的话，压力容器就会承受压力，同时也会担心未处理的食品以及外面的污垢、灰尘进入，因此便考虑这种通过压入气体押出被处理物的方法。此方法中，把配管伸到容器内的底部导入气体，并在活塞内设置气体导入灌浆处理物结构，从容器底部的出口押出物料，此结构已经被授权（申请了专利）。这些对液体或与之相近的粘状流体的食品都可适用，但是，如果是固态食品就难以应用了。
原先的设备因为容器是竖立的、超大型的，所以就必须要求放置它的房间的高度，而且也笨重。于是，轻量化就成为一个重要的研究课题。方法之一就是把容器做成横型的，让他上下移动，降低设备的高度，变得容易处理，这也在申请的专利中。
从根本上改变原来的压力发生方法，利用如形状记忆合金这样的物质的膨胀来加压，这种方法属于专利的范围。同时，这种方法也和设备的简便化有联系。
压力处理方法
怎样的一种加压方法能提高xx能力已成为研发的目标。即使是500kgf/cm2以上的高圧，单单是加压也需要与之相应的时间。压力越高xx效果也就钺好，但是设备也就是重大型。
为了以合适的压力来xx，想出了这样一种方法：让加压、减压反复地进行，并且也用上保鲜剂，以取得相乘效果。重复加压减压的话，xx的生存环境的平衡性被破坏，或者xx中的气体的膨胀也使xx破裂。二氧化碳是一种容易被水性媒介吸收的气体。
在这种相乘效果的方法中xx剂和抗氧化剂已被申请专利，也在研究其它的和紫外线xx和臭氧xx的相乘效果。
温度控制
被处理物加热的方法一种是从外部对容器加热或者加热压力媒介再传送给容器内部，以及在容易内部放置加热器的方法，但是，这样的方法却不能够快速地应对处理室内的温度变化，同时来自配管的热量损失也很大。为了快速地控制温度，就想到在压力媒介循环设备上设置加热设备和冷却设备能够急速加热、急速冷却的装置。与能量损失相关，考虑到保温保冷方法和微波加热方法。
在冷冻食品的高压处理中，增设冷却设备，以及在水的气液平衡图中不冻区域中的处理，也已经申请了专利。
连续处理
高压处理的缺点之一就是难以使处理连续化。还有，加压上的能量不可回收而被浪费。目的便是使之合理化，并排放置几台设备，通过交换工序就能够在外观是实现连续处理，这种方法也已经被申请了专利。研究在能量的有效利用中，把卸压能量再用在其它设备的升压上。
以基本的连续化为目标中，对耐压导管加压使食品通过，再从導管节流阀排出，实施高压连续处理的食品的设备也申请了专利。
用途开发
在强调食感和香味的食品上能够看到对高压xx的特定食品的应用技术。再有，在限定了食品的方法中，只是浓缩和熟化效果、有害酶的失活为目的尽力加压处理。这个技术只是以xx为目的，或许难以使用在某些食品上。
(2)其它课题
高压xx的课题和解决方法作为不同课题在図1-4的系统图上有所介绍。分成下面9个课题
• 提高xx力度
• 防止食品的污染
• 确保高压的密封
• 已被处理过的食品的取出方法
• 保持原风味、质量
• 温度的控制
• 加压方法的改良
• 设备的改良
• 用途的扩广
从已被授权的代表性专利来看，这些课题中的防止食品的污染、设备的改良、提高xx力度、用途的扩广这四点上关系到设备的重量。这些课题是高压xx中的基本的问题，特别是如果前3点没有解决的话，就没有在{zh1}的食品领域中的用途扩广。在提高xx力度中，如果即使不是那样的高压也能够发挥xx效果的话，那末就可能使设备轻巧、简单化，成为一种通过设备自身改良而容易采用的技术，用途的扩广也成为可能。期待着作为此方法出发点的加压方法的技术开发和目前加压方法的改良相结合，在食品保存之一的xx领域占据主要地位。
用图表示所分的三个阶段的构造，各阶段如下例所示。
図1 高圧殺菌技術の課題解決系統図（課題別）
図2 高圧殺菌技術の課題解決系統図（課題別）
シール：密封
ボンブ：泵
二酸化炭素：二氧化碳
図3高圧殺菌技術の課題解決系統図（課題別）
図4高圧殺菌技術の課題解決系統図
図5高圧殺菌技術の課題解決系統図
表2 高压xx的代表性专利实用新方案
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专利编码 |
发明的名称 |
专利申请人 |
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(1) |
特公平6-57236 |
高圧液体殺菌设备 |
神戸製鋼所 |
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(2) |
特公平6-22533 |
高圧殺菌方法 |
神戸製鋼所 |
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(3) |
特公平3-46102 |
加圧卸圧殺菌方法 |
神戸製鋼所 |
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(4) |
特許2523822 |
高圧処理装置及高圧处理方法 |
神戸製鋼所 |
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(5) |
特許2519783 |
温間静水圧加圧设备以及被処理物的処理方法 |
神戸製鋼所 |
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(6) |
特公平7-87758 |
食品等的加圧殺菌方法以及保蔵方法 |
神戸製鋼所 |
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(7) |
特公平8-13258 |
食品的殺菌法 |
マルハ |
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(8) |
特公平7-61238 |
高圧処理装置 |
神戸製鋼所 |
|
(9) |
特公平7-28706 |
食品の処理方法 |
大洋漁業 |
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(10) |
特公平6-87743 |
含有可可块食品の処理方法 |
明治製菓 |
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(11) |
特許2647722 |
温間静水圧加圧方法以及装置 |
神戸製鋼所 |
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(12) |
特公平7-114673 |
高圧処理方法 |
凸版印刷 |
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(13) |
特公平7-79675 |
薬用酒、果実酒の製造法 |
ジャパンエナジー |
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(14) |
特公平6-53 |
粉状食料品殺菌装置 |
土本 幸太郎 |
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(15) |
特許2740690 |
果酱的製造方法 |
キューピー |
|
(16) |
特許2716853 |
高圧処理装置 |
三菱重工業 |
|
(17) |
特許2625246 |
魚節の製造方法 |
マルトモ |
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(18) |
特許2774683 |
高圧処理装置 |
神戸製鋼所 |
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(19) |
特公平7-51280 |
等方圧加圧成型装置および等方圧加圧成型方法 |
日機装 |
|
(20) |
特公平7-102119 |
果汁の高圧処理方法 |
凸版印刷 |
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(21) |
特公平6-22534 |
高圧処理方法 |
神戸製鋼所 |
|
(22) |
特公平7-71463 |
高圧処理装置 |
神戸製鋼所 |
|
(23) |
特許2622315 |
連続加圧装置 |
三菱重工業 |
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(24) |
特公平7-28705 |
果実、野菜汁の殺菌方法 |
和歌山ノーキョー食品工業 |
|
(25) |
特許2773493 |
高圧殺菌用指示器 |
凸版印刷 |
|
(26) |
特許2655963 |
食品等的高圧処理方法以及処理装置 |
神戸製鋼所 |
|
(27) |
特公平7-114674 |
農産品食品の品質保持法 |
農林水産省食品総合研究所長 |
|
(28) |
特許2761182 |
xx色素含有食品的褐変防止方法 |
鐘紡 |
|
(29) |
特許2736605 |
液状物的殺菌方法 |
花王 |
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(30) |
特許2766808 |
液体的連続超高圧処理方法以及処理装置 |
エヌケーケープラント建設 |
|
(31) |
特許2637716 |
高圧処理装置 |
神戸製鋼所 |
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(32) |
実公平7-29838 |
食品殺菌装置 |
石川島播磨重工業 |
|
(33) |
実公平7-26947 |
高圧処理装置 |
三菱重工業 |
|
(34) |
実公平7-28874 |
食品加工用高圧装置 |
石川島播磨重工業 |
|
(35) |
実公平6-8715 |
液状食品的加圧殺菌装置 |
山本水圧工業所 |
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(36) |
実登2565790 |
液状食品素材的高圧処理装置 |
神戸製鋼所 |
|
(37) |
実登3024091 |
xx無菌包装野菜類食品 |
シンワ機械 |
|
(38) |
特許2518752 |
茶飲料的殺菌方法 |
食品産業超高圧利用技術研究組合 |
