Репортажи

Коллеги, добрый день!

Сегодня — третья часть статьи, о которых рассказал наш научный руководитель направления НРР в Екатеринбурге, доктор технических наук, профессор Алексей Юрьевич Волков (Институт физики металлов УрО РАН).

Когда одного давления мало, HPP добавляют температуру

В предыдущей публикации я немного испортил красивую рекламную картину: HPP при обычных нетепловых режимах не уничтожает бактериальные споры. Значит, обработанный продукт в большинстве случаев по-прежнему требует холодильного хранения.

Возникает логичный вопрос: а если нам нужен продукт, который должен долго храниться без холодильника? Например, готовая еда для удалённых территорий, экспедиций, аварийного запаса или социального питания. Обычная стерилизация решает эту задачу, но длительный нагрев может заметно изменить вкус, цвет, текстуру и пищевые свойства продукта. Можно ли уничтожить споры, но сократить время интенсивного теплового воздействия («по-нашему» — чтоб в кастрюле не варить😊)

Именно для этого развивается HPTP — High-Pressure Thermal Processing, обработка высоким давлением в сочетании с температурой.

Что такое бактериальная спора

Некоторые бактерии при неблагоприятных условиях переходят в своеобразный режим ожидания. В этом состоянии они значительно устойчивее обычных вегетативных клеток. Давление, которое эффективно воздействует на многие микроорганизмы, спора может пережить. Поэтому HPP часто сравнивают с пастеризацией, а не со стерилизацией.

Чтобы получить срокостойкий продукт (это их термин, сиречь «с увеличенным сроком годности»), необходимо решить более сложную задачу: воздействовать не только на обычные клетки микроорганизмов, но и на устойчивые споровые формы. Поэтому к давлению добавляется тепло.

Наверняка многие скажут: «Ну вы тут что-то перепутали! Мы же как раз всё „свеженькое“ в холодильнике держим и ничего не хотим варить»

А вот и нет! На самом деле, давление помогает нагреву. Кто когда-нибудь быстро накачивал велосипедное колесо, наверняка замечал: насос нагревается. То есть при активном сжатии температура повышается. В HPTP используется именно тот же физический принцип, только при совершенно других давлениях и с точным управлением процессом.

Продукт предварительно нагревают, затем подают высокое давление. При сжатии температура продукта дополнительно и довольно быстро возрастает.

Для воды и многих продуктов с высоким содержанием воды ориентир составляет примерно 3 °C на каждые 100 МПа. При 600 МПа дополнительный нагрев может составить около 18 °C. Но это не универсальная константа: жир, вода и сложные пищевые системы нагреваются по-разному.

После сброса давления происходит быстрое охлаждение.

Получается интересная технологическая конструкция:

• предварительный нагрев;
• быстрое повышение температуры при сжатии;
• короткая выдержка под совместным воздействием давления и тепла;
• быстрое охлаждение после декомпрессии.

Главное отличие от классической ретортной стерилизации — возможность значительно сократить время, в течение которого продукт находится при высокой температуре.

Уф. Ещё чуть-чуть и я стану таким же умным как профессор Капица в любимой с детства программе «Очевидное-невероятное» 😊

Однако продолжим.

Подробный научный обзор HPTP, опубликованный в 2025 году, рассматривает этот процесс как перспективный путь к стерилизации с меньшим повреждением качества продукта. Но авторы подчёркивают: результат зависит от состава, начальной температуры, давления, упаковки, равномерности нагрева и конкретной микробиологической цели. Вот гляньте: Научный обзор From Concept to Commercialization — High-Pressure Thermal Processing

И про этот способ мы уже, как опытные люди, можем просто сказать — «обычная HPP, только погорячее»

Конечно, на словах всё выглядит просто: нагрели продукт, поставили в HPP-камеру, подали давление — получили стерилизацию. А на практике появляется целый ряд инженерных задач.

Продукт должен быть равномерно прогрет до начала цикла. Необходимо контролировать изменение температуры при сжатии. Упаковка должна выдержать одновременно давление и нагрев. Нужно исключить холодные зоны и доказать, что требуемый режим достигнут во всём объёме продукта. Кроме того, недостаточно получить хороший вкус и красивый цвет. Необходимо подтвердить микробиологическую безопасность и воспроизводимость процесса...

Иными словами, HPTP требует не только гидростата, но и отдельной системы температурной подготовки, измерений, моделирования и валидации. Именно поэтому переход от лабораторного опыта к промышленной линии оказался сложнее, чем первоначально ожидалось.

А что происходит в мире «гипербарической оксигенации»?

Исследования HPTP ведутся уже не первый год. В 2009 году американский регулятор принял к рассмотрению и согласовал конкретный процесс обработки картофельного пюре с использованием давления и температуры. Позднее были разработаны пилотные решения для других продуктов.

Один из заметных инженерных подходов — специальный изолированный контейнер, созданный австралийской научной организацией CSIRO и доработанный совместно с производителем HPP-оборудования Hiperbaric. Идея контейнера состоит в том, чтобы не нагревать всю рабочую жидкость и массивную камеру HPP-установки. Предварительно нагретый продукт помещается в изолированный внутренний контур, способный выдерживать одновременно высокую температуру и давление. Это приближает HPTP к использованию на существующих промышленных HPP-машинах.

Но здесь особенно важно не опередить действительность.

Научный обзор 2025 года прямо говорит: технология доказала работоспособность в исследованиях и на пилотных установках, однако её массовая коммерциализация пока только начинается. Среди ограничений — масштабирование, температурная равномерность, специальное оборудование, валидация и экономика процесса.

То есть HPTP — реальная технология. Но пока ещё не стандартная услуга, которую можно просто выбрать из прайс-листа.

Что это значит для российского рынка?

Для нас HPTP интересна прежде всего как направление НИОКР.

В России много задач, где обычного увеличения срока хранения в холодильнике недостаточно:

• продукты для труднодоступных территорий;
• питание для длительных перевозок;
• готовые блюда и многокомпонентные продукты;
• продукты для экспедиций и резервного снабжения;
• детское, геродиетическое и специальное питание;
• продукты, качество которых сильно страдает от продолжительного нагрева.

Но начинать здесь снова нужно не с обещания «сделаем продукт без холодильника». Правильно, мы сначала спрашиваем: Какой продукт мы исследуем? Какие споры и микроорганизмы являются целевыми? Какую температуру выдерживает упаковка? Что происходит со вкусом, цветом и текстурой? Как будет подтверждаться безопасность? Можно ли воспроизвести режим в промышленном масштабе? И будет ли результат экономически оправдан?

Хорошие вопросы? Не то слово... Для нашего НТЦ высокого давления это возможная научно-технологическая программа, а не готовый серийный ответ. Сначала необходимо определить продукт, сформировать программу исследований, подтвердить оборудование и измерительный контур, провести испытания и получить доказательную базу. Только после этого можно говорить о срокостойком продукте и коммерческой модели.

HPP сегодня уже работает в промышленности. А HPTP показывает — куда технология высокого давления может развиваться дальше.

Но между словами «это физически возможно» и «это можно стабильно производить и продавать» находится большая территория науки, инженерии и испытаний.

И, пожалуй, именно эта территория сейчас самая интересная.

Владимир Сурьянинов, РАНТ / HPP / Балтик Экспосервис

P. S. Давление действительно умеет многое. Но даже 6000 бар не освобождают нас от необходимости сначала хорошо подумать😊.