Bei der Ultrahochtemperaturverarbeitung (UHT) werden Temperaturen im Bereich von 135–150 °C für 2–5 Sekunden verwendet, um kommerziell sterile Produkte herzustellen, die bei Umgebungstemperaturen lagerstabil sind. Durch die extreme Hitzebehandlung wird eine Reduzierung der thermophilen Sporen um 9–12 log erreicht und gleichzeitig chemische Reaktionen minimiert, die zu einer Verschlechterung der Qualität führen, wie z. B. Maillard-Bräunung und Vitaminzerstörung. Die UHT-Verarbeitung wird am häufigsten bei Milch und Milchgetränken angewendet, aber auch bei Säften, Suppen, flüssigen Eiprodukten und pflanzlichen Alternativen.
Heizmethoden werden als direkt oder indirekt klassifiziert. Beim direkten Erhitzen handelt es sich um eine Dampfinjektion in das Produkt oder eine Dampfinfusion des Produkts in eine Dampfkammer. Direkte Methoden ermöglichen ein sehr schnelles Erhitzen und Abkühlen, was zu weniger thermischen Schäden und einer besseren Geschmacksqualität führt. Bei der indirekten Beheizung kommen Plattenwärmetauscher, Röhrenwärmetauscher oder Kratzwärmetauscher zum Einsatz. Indirekte Methoden sind energieeffizienter und einfacher zu kontrollieren, erzeugen aber aufgrund der etwas längeren Verweildauer bei hoher Temperatur einen stärkeren Kochgeschmack. Für viskose oder partikelförmige Produkte werden Röhrensysteme bevorzugt.
Aseptische Verpackung ist ein wesentlicher Bestandteil der UHT-Technologie. Das sterilisierte Produkt wird abgekühlt und unter aseptischen Bedingungen in vorsterilisierte Behälter abgefüllt und anschließend hermetisch verschlossen. Tetra Pak-Kartons sind das bekannteste Format, bei dem Wasserstoffperoxid und Hitze zur Verpackungssterilisierung verwendet werden. Zu den weiteren Systemen gehören aseptische Bag-in-Box-Systeme, aseptische PET- oder HDPE-Flaschen und aseptische Beutel. Zu den Sterilisationsmethoden für Verpackungen gehören H₂O₂, UV-Bestrahlung, Elektronenstrahlen und Dampf. Die Füllumgebung wird mit steriler Luft oder Stickstoffüberdruck aufrechterhalten.
Qualitätsunterschiede zwischen UHT- und pasteurisierten Produkten sind bemerkenswert. UHT-Milch entwickelt durch flüchtige Schwefelverbindungen (H₂S, Methanthiol) einen charakteristischen Koch- oder Sulfhydrylgeschmack, der während der Lagerung abnimmt. Rahmtrennung und Altersgelierung begrenzen die Haltbarkeit von UHT-Milch auf 6–12 Monate. Der Vitaminverlust ist etwas höher als bei der Pasteurisierung (Thiamin ~10 %, Vitamin C ~20 %), aber UHT-Produkte behalten mehr Nährstoffe als sterilisierte Äquivalente. Der enzymatische Verderb durch hitzebeständige Proteasen und Lipasen aus psychrotrophen Bakterien bleibt ein Problem hinsichtlich der Haltbarkeit. Bei der UHT-Verarbeitung wird eine stärkere mikrobielle Reduzierung erreicht als bei der Pasteurisierung und gleichzeitig weniger Qualitätsschäden verursacht als bei der Sterilisierung im Behälter. In Kombination mit Trocknung und Dehydrierung ermöglicht es die Lagerung stabiler Produkte bei Umgebungstemperatur.
