水是标准的压力传递介质在高压加工（HPP）系统中，主要是因为其物理效率、成本效益和法规合规性。它充当理想的液压流体，将泵产生的力传递到处理室，确保该过程对食品应用既安全又经济可行。
通过使用水，HPP系统实现了关键的平衡：它们在保持严格的食品安全标准的同时，利用可预测的热力学行为来精确控制酶的灭活。
压力传递的力学原理
通过不可压缩性实现效率
为了有效运行，HPP系统必须以最小的损耗将能量从泵传递到密封容器。选择水是因为其优异的不可压缩性。
这种物理特性确保了系统泵产生的压力能够有效地传递到密封的处理室。水充当一种刚性介质，能够快速加压，而不会像可压缩性更强的流体那样出现能量衰减。
符合食品安全标准
在涉及可食用产品的加工环境中，污染是重大的操作风险。水本身就符合食品安全标准。
使用水消除了因泄漏而将产品污染有毒液压油或合成流体的风险。这使其成为旨在处理食品和饮料产品的系统的最安全选择。
经济和热学优势
降低运营成本
流体的选择会影响任何工业系统的长期运营成本。与专用液压油相比，水因其成本低廉而被选用。
这种可用性和可负担性降低了HPP技术的进入门槛。它允许工厂在不产生昂贵的流体更换或管理成本的情况下运行大批量周期。
可预测的绝热加热
有效的酶灭活需要精确控制环境条件。水表现出稳定的绝热加热特性，这意味着其温度在压力下会可预测地升高。
具体而言，水的温度通常会随着每100 MPa的压力升高而升高约3°C。这种稳定性对于试图维持特定加工参数的工艺工程师至关重要。
控制压力-温度协同作用
水温升的可预测性使得在加工过程中能够进行精确计算。操作员可以利用这一点来管理压力和温度之间的协同作用。
这种控制对于酶灭活至关重要。它确保了过程足够有效以灭活酶，但又足够受控以避免产品发生热降解。
理解权衡
管理温度升高
虽然水的温度升高是可预测的，但它是压缩不可避免的物理结果。每100 MPa的3°C升高必须积极管理。
操作员不能将该过程视为纯粹的非热过程。如果起始温度没有降低以抵消这种绝热加热，那么腔体内的最终温度可能会超过产品的热极限，从而无意中将其煮熟而不是仅仅保存。
优化您的HPP工艺策略
选择水作为介质不仅仅是一个默认选择；它是您加工方程中的一个战略变量。
- 如果您的主要重点是工艺经济性：利用水的低成本来最大化产量，但要确保您的过滤系统足够强大以保持泵的效率。
- 如果您的主要重点是产品质量：计算总绝热热量（约每100 MPa升高3°C），并降低初始批次温度，以防止在压力保持期间发生热损伤。
水提供了必要的可靠性，将高压物理学转化为一种可控、安全且具有商业可行性的保存方法。
总结表：
| 关键特性 | 在高压加工（HPP）系统中的优势 | 价值主张 |
|---|---|---|
| 不可压缩性 | 高效的能量传递 | 快速加压，能量损失最小 |
| 食品安全 | 无毒且合规 | 发生泄漏时无污染风险 |
| 低成本 | 高可用性 | 降低运营和更换费用 |
| 绝热稳定性 | 可预测的加热 | 稳定的3°C/100 MPa升高，便于精确控制 |
| 液压流动 | 高效率 | 可靠的泵性能和力传递 |
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参考文献
- Nur Aribah Fatini Zawawi, Alifdalino Sulaiman. Thermal, High Pressure, and Ultrasound Inactivation of Various Fruit Cultivars’ Polyphenol Oxidase: Kinetic Inactivation Models and Estimation of Treatment Energy Requirement. DOI: 10.3390/app12041864
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
