液態可食物品加工中的高壓脈衝滅菌方法
2023-09-15 11:15:15 3
專利名稱：液態可食物品加工中的高壓脈衝滅菌方法
技術領域：
本發明屬於食品消毒滅菌類，具體地是對液態類可食物品的消毒滅菌方法。
啤酒、醬油、牛奶及一些營養口服液等各種液態食品，其中含有臘樣芽胞、大腸桿菌、酵母菌等細菌，為保障人民的身體健康，在這些液態食品的加工過程中必須有一殺菌工序。現在比較通用的殺菌方法是巴氏消毒的方法，這種高溫殺菌雖能起到殺菌效果，但卻破壞了食品中的營養成分，因此尋求一種有效的低溫滅菌方法很有必要。
高壓脈衝放電是一早就有的技術，以往都用在檢驗電氣設備的絕緣及核工業等方面。日本曾研究過高壓脈衝殺滅液體中細菌的方法(ISH-89，29.02)，但他們只是停留在實驗室階段，作了一般的論述，未見任何應用方面的詳細敘述。他們殺菌的機理是放電擊穿細菌細胞，使細胞膜的半滲透性功能發生不可逆的損壞，從而造成細胞的死亡。這從圖9可清楚顯見，酵母細胞有擊穿的空洞，從而使細胞膜喪失了半滲透性。
本發明的目的是要研究出一種在常溫下用高壓脈衝技術殺滅液態食品中的細菌的方法，採用本方法，可將細菌細胞粉碎，使之死亡，而液態食品中不產生任何對人體有害的自由基等物質，營養成分無任何改變。
本發明的目的是以下述方式實現的液態食品加工中的高壓脈衝滅菌方法，它是利用一臺高壓直流發生器對高壓電容器充電，由旋轉電極和放電間隙串聯後跨接在高壓電容器的高壓側及地之間，由旋轉電極的斷通，使高壓電容器通過放電間隙在液態食物中形成高壓脈衝放電，殺死其中的細菌。
下面參照附圖詳述本發明的內容。
圖1 本發明電氣原理2 電極系統示意3 高壓脈衝的波形圖4 脈衝次數與滅菌率的關係圖5 放電電容量與滅菌率的關係圖6 醬油處理前後自由基測定的結果圖7 去離子水中臘樣芽胞處理前的電鏡觀測結果圖8 去離子水中臘樣芽胞處理後的電鏡觀測結果圖9 日本對去離子水中酵母細胞處理後的電鏡照片參照圖1，高壓電容器由高壓直流電源充電至適合試樣的電壓後，再通過旋轉電極，使圖2所示的試樣中的電極間隙放電，放電產生如圖3所示的高壓脈衝波形。
當試樣為去離子水、自來水、飲料、啤酒等導電率較低的液體時，放電直接在試液中發生;當試樣為NaCl溶液、醬油等導電率較高的液體時，應將放電間隙置於導電率低的液體中，用可傳遞壓力的薄膜將兩液體分隔，使之放電順利發生。
食品在製造、加工、保藏及銷售過程中，都有可能受到食品微生物的汙染而影響食品質量。微生物種類繁多，其生長繁殖條件、對外界抵抗力各不相同，為全面了解本發明方法對微生物的作用，我們根據微生物在食物中的分布及對外界環境抵抗力的大小，選擇了由湖北省衛生防疫站提供的臘樣芽胞桿菌(4001株)、大腸桿菌(8099株)以及啤酒酵母等實驗菌株。並按國家標準(GB4789.3-84、GB478.14-84及GB4789.15-84)的操作規定製備菌液和檢測滅菌效果。
為探求高壓脈衝放電與滅菌效果之間的關係，我們首先對散布在去離子水中的臘樣芽胞的滅菌效果進行了試驗。試驗條件(下同)為電壓20～30kV，電容量為8200pF～32800pF，脈衝次數為60～300次。
脈衝次數和放電電容量與滅菌效果之間的關係如圖4、圖5所示。從圖中可見，隨著脈衝次數和放電電容量的增大，滅菌率相應提高，滅菌率可高達90%以上。
脈衝放電在導電率高的液體中難以發生，滅菌效果也會受到影響。其實驗結果如表1所示。
表1 NaCl水溶液與醬油中芽胞的滅菌效果
將大腸桿菌置於自來水和汽水中，將酵母菌置於啤酒中，進行了不同脈衝次數的試驗，結果見表2。
表2 大腸桿菌和酵母菌的滅菌效果
從表中可見本方法對大腸桿菌及酵母菌的滅菌效果是顯著的。
食品中含有的某些營養素及酶類物質，經氧化後會成為自由基的產生來源之一。自由基在很多情況下，對人體有損害作用。我們用順磁共振法(EPR)檢測了滅菌前後醬油中自由基的情況，其結果如圖6所示。從圖中自由基的圖譜表明，醬油經高壓脈衝處理後未發現自由基的增加及新的自由基產生。
本方法對液態食品中的營養成分有無破壞呢？我們以啤酒為例，測定了啤酒在滅菌前後的胺基酸的含量，其結果見表3。
表3 啤酒中胺基酸的檢驗報告 (單位毫克／升)
從表中可見高壓脈衝滅菌不會改變食物中的營養成分。
從圖7、8可見，去離子水中臘樣芽胞在滅菌前細胞生長良好，數量多，僅有少量的正常代謝的壞死組織，而在滅菌後，絕大多數細菌細胞崩潰溶解，並可見不同壞死時期的細胞組織。究其原因，我們認為在高壓脈衝放電時產生了強烈的電水錘效應，功率極大的電水錘效應給予細菌細胞猛烈的機械衝擊波，使其粉碎，從而死亡。
本發明利用傳統的高壓脈衝放電技術對液態食物進行滅菌處理，由於強烈的電水錘效應作用，給予細胞猛烈的衝擊波，使其粉碎死亡，滅菌率可達90%以上。滅菌後食品中不產生任何對人體有害的自由基等物質，營養成分無任何改變。本發明適用於所有液態可食物品的消毒滅菌。
權利要求
1.液態食品中高壓脈衝滅菌方法，其特徵在於它是利用一臺高壓直流發生器對高壓電容器充電，由旋轉電極和放電間隙串聯後跨接在高壓電容器的高壓側及地之間，由旋轉電極的斷通，使高壓電容器通過放電間隙在液態食物中形成高壓脈衝放電，殺死其中的細菌。
全文摘要
液態食品加工中的高壓脈衝滅菌方法，是利用一臺高壓直流發生器對高壓電容器充電，由旋轉電極和放電間隙串聯後跨接在高壓電容器的高壓側及地之間，由旋轉電極的斷通，使高壓電容器通過放電間隙形成脈衝放電，從而在液態食物中造成強烈的「電水錘效應」，使細菌粉碎死亡。採用本方法滅菌率可達90％以上，滅菌後食品中不產生任何自由基等有害物質，營養成分不變。本發明方法適用於所有液態可食物品的消毒滅菌。
文檔編號A23L3/32GK1072328SQ92110728
公開日1993年5月26日 申請日期1992年9月11日 優先權日1992年9月11日
發明者董正言, 蔣虹, 歐陽素娥 申請人:能源部武漢高壓研究所