一盒酸奶，保質期30天；一瓶果汁，保質期6個月；一罐咖啡，保質期1年……當我們在超市買買買的時候，不知道您有沒有想過，這些食品為什麼能在規定時間內保證質量不變壞呢？

其實，簡單的幾個數字背後，是複雜的科學原理和生產工藝。

食品最怕兩件事，一是腐敗變質，二是微生物汙染，要保證食品安全，就得殺死腐敗菌和致病菌。因此，殺菌和包裝是防止食品腐敗、保障安全的最關鍵工藝。如果這一步沒做好，可能就會引發食品安全問題。世界衛生組織（WHO）2015年的報告資料顯示，全球因致病菌導致的食源性疾病患病人數高達6億人，死亡人數達42萬人。

殺菌和包裝有兩種形式，一種是先包裝好後連同外包裝一起殺菌，一種是食品和包裝容器分別殺菌再在無菌環境中灌裝封口。但長期以來這兩種形式的殺菌和包裝裝備技術還不是很高效，可實現高效、高品質包裝食品生產的高溫連續殺菌和無菌灌裝裝備都被歐美企業壟斷。

如何破解難題、掌握關鍵裝備的主動權呢？

浙江大學生物系統工程與食品科學學院劉東紅教授帶領團隊透過十餘年的科研攻關，在食品殺菌和包裝高階裝備領域取得了重大突破，實現了量大面廣的液態乳、植物蛋白飲料、罐頭食品、休閒食品等產品的連續高效、短時高品質殺菌與包裝，讓中國老百姓吃得品質更好、更安全、更放心。

在今年召開的國家科學技術獎勵大會上，這項成果獲得國家技術發明獎二等獎。

食品殺菌要快而準

食品殺菌與一般的醫學消毒不同，食品殺菌好比是二次加工，對食品的影響越小越好，也就是說在徹底殺菌的同時還不能影響食品的品質和口感，如何掌握好殺菌的度很重要。如果滅菌環節耗時長了，不僅耗能而且食品風味和質地肯定有影響，不好吃的食品，消費者還願意吃嗎？

劉東紅說，在保證安全的前提下，食品殺菌最講究的是一個“快”字。正所謂，唯快不破。

然而，包裝食品殺菌因為涉及食品、容器和環境等多維複雜體系，要實現高效生產一直以來存在著殺菌強度精準控制難、連續化高溫動態密封要求高、無菌灌裝長效無菌保持難度大的裝備技術難題。

在一堆問題面前，如何快得起來？

比如，在先包裝後殺菌的方式中，傳統企業多采用釜式殺菌。“一鍋推進去，滅菌好了拉出來，再換下一鍋。”這樣的滅菌方式是非連續性的，速度慢效率低，而且勞動強度也大。

要解決效率的問題，實現高效連續殺菌，就要把滅菌方式從原來間歇式改成運動式。但這又帶來一個新問題，在間歇操作方式下，殺菌釜是密封的，溫度、壓力等引數比較方便控制，殺菌是不是徹底也好判斷，但在動態過程中，這些控制都成了難題。

此外，無菌灌裝要求容器和環境都要在極短時間內實現無菌化處理，殺菌高效、徹底和可靠是綜合性的難題，多年來一直難以實現。劉東紅率領團隊從十多年前就逐步開始探索從實驗室到小型的無菌灌裝裝置，但日益增長的中國食品市場急需大規模高效率的生產裝備。

“民以食為天。食品安全的問題牽涉到千家萬戶的切身利益。這個難題必須由我們中國人自己來解決。”

劉東紅和團隊成員決心在已有基礎上繼續深入研究，從殺菌效率和裝置改進上尋找突破口。

實現殺菌精準控制

殺菌講究“適可而止”。傳統食品企業在殺菌過程中，為了保證食品安全，往往是“過度”殺菌，就像我們平時燒菜的時候說“寧可熟過頭也不要吃生的”一樣，這樣一來，殺菌時間長了，花費的能耗也大了，品質也下降了。

所以，要想在保證殺菌效果的同時降低能耗保證品質，就必須精準監控殺菌值。

但在連續高溫的殺菌方式中，又不能開啟食品包裝測量，怎麼知道殺菌效果呢？劉東紅針對動態連續殺菌的非穩態多重傳熱體系專門設計了一套迭代控制演算法，透過模型來預測和控制殺菌過程。

“食品種類很多，有純液體的牛奶果汁，有液體加固體的果蔬罐頭，包裝型別也很複雜，有塑膠的，有玻璃的，具體情況需要具體分析。”為了讓模型能適用於所有食品型別，劉東紅團隊進行了大量實驗，不斷調整引數、修正模型，最終建立了時變場變連續殺菌過程的殺菌F值精準控制方法，破解了高溫逆壓輸送中溫壓動態恆定保持和自適應熱偏離補償難題。

“我們實現了對殺菌的精準監控，只要殺菌達到安全標準，就可馬上結束殺菌，殺菌值偏差控制在5%以內。”

在無菌灌裝方面，團隊也有新突破。

劉東紅團隊建立的熱氧化協同殺菌方法實現了高效無殘留殺菌，多工位耦合無菌正壓和無菌屏障阻隔技術確保了環境可以在低耗能的情況下保持長效無菌，擁有自主智慧財產權的高速高精度無菌灌裝閥組支撐了國際最高速的軟塑系列無菌灌裝成套裝備。

劉東紅說，無論是高溫連續殺菌還是無菌灌裝，依靠團隊研發的技術和裝備，都能夠做到殺菌“快準狠”。

從無到有、從進口到出口

十多年的研究經歷了太多曲折，可是正所謂“守得雲開見月明“，在863計劃、科技支撐計劃等國家重大專案的支援下，團隊終於成功構建了包裝食品殺菌技術體系，形成了擁有自主智慧財產權的高溫連續殺菌和無菌灌裝裝備。目前成果已經廣泛應用於我國植物蛋白飲料和液態乳行業龍頭企業，支撐了我國乳品行業和植物蛋白飲料行業高速增長。

專案共獲授權發明專利41件，其中美國專利2件，德國專利3件。團隊牽頭制訂了國家標準2項、行業標準1項，參與制訂國家標準4項，並且參與起草了ISO/TC313首個包裝機械國際標準。專案先後獲得中國輕工業聯合會、包裝聯合會科學技術一等獎。

更驕傲的是，專案成果在支撐中國食品行業快速發展的同時，還應用到了世界前二十強的食品企業，彰顯了中國製造的國際影響力。

攝影記者：盧紹慶

今日編輯：浙江大學融媒體中心學生記者團 葉靜

責任編輯：周亦穎