專利名稱：液態(tài)可食物品加工中的高壓脈沖滅菌方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于食品消毒滅菌類，具體地是對液態(tài)類可食物品的消毒滅菌方法。
啤酒、醬油、牛奶及一些營養(yǎng)口服液等各種液態(tài)食品，其中含有臘樣芽胞、大腸桿菌、酵母菌等細(xì)菌，為保障人民的身體健康，在這些液態(tài)食品的加工過程中必須有一殺菌工序?，F(xiàn)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(yǎng)成分，因此尋求一種有效的低溫滅菌方法很有必要。
高壓脈沖放電是一早就有的技術(shù)，以往都用在檢驗(yàn)電氣設(shè)備的絕緣及核工業(yè)等方面。日本曾研究過高壓脈沖殺滅液體中細(xì)菌的方法(ISH-89，29.02)，但他們只是停留在實(shí)驗(yàn)室階段，作了一般的論述，未見任何應(yīng)用方面的詳細(xì)敘述。他們殺菌的機(jī)理是放電擊穿細(xì)菌細(xì)胞，使細(xì)胞膜的半滲透性功能發(fā)生不可逆的損壞，從而造成細(xì)胞的死亡。這從圖9可清楚顯見，酵母細(xì)胞有擊穿的空洞，從而使細(xì)胞膜喪失了半滲透性。
本發(fā)明的目的是要研究出一種在常溫下用高壓脈沖技術(shù)殺滅液態(tài)食品中的細(xì)菌的方法，采用本方法，可將細(xì)菌細(xì)胞粉碎，使之死亡，而液態(tài)食品中不產(chǎn)生任何對人體有害的自由基等物質(zhì)，營養(yǎng)成分無任何改變。
本發(fā)明的目的是以下述方式實(shí)現(xiàn)的液態(tài)食品加工中的高壓脈沖滅菌方法，它是利用一臺高壓直流發(fā)生器對高壓電容器充電，由旋轉(zhuǎn)電極和放電間隙串聯(lián)后跨接在高壓電容器的高壓側(cè)及地之間，由旋轉(zhuǎn)電極的斷通，使高壓電容器通過放電間隙在液態(tài)食物中形成高壓脈沖放電，殺死其中的細(xì)菌。
下面參照附圖詳述本發(fā)明的內(nèi)容。


圖1 本發(fā)明電氣原理2 電極系統(tǒng)示意3 高壓脈沖的波形圖4 脈沖次數(shù)與滅菌率的關(guān)系圖5 放電電容量與滅菌率的關(guān)系圖6 醬油處理前后自由基測定的結(jié)果圖7 去離子水中臘樣芽胞處理前的電鏡觀測結(jié)果圖8 去離子水中臘樣芽胞處理后的電鏡觀測結(jié)果圖9 日本對去離子水中酵母細(xì)胞處理后的電鏡照片參照圖1，高壓電容器由高壓直流電源充電至適合試樣的電壓后，再通過旋轉(zhuǎn)電極，使圖2所示的試樣中的電極間隙放電，放電產(chǎn)生如圖3所示的高壓脈沖波形。
當(dāng)試樣為去離子水、自來水、飲料、啤酒等導(dǎo)電率較低的液體時(shí)，放電直接在試液中發(fā)生;當(dāng)試樣為NaCl溶液、醬油等導(dǎo)電率較高的液體時(shí)，應(yīng)將放電間隙置于導(dǎo)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(fā)生。
食品在制造、加工、保藏及銷售過程中，都有可能受到食品微生物的污染而影響食品質(zhì)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(fā)明方法對微生物的作用，我們根據(jù)微生物在食物中的分布及對外界環(huán)境抵抗力的大小，選擇了由湖北省衛(wèi)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(shí)驗(yàn)菌株。并按國家標(biāo)準(zhǔn)(GB4789.3-84、GB478.14-84及GB4789.15-84)的操作規(guī)定制備菌液和檢測滅菌效果。
為探求高壓脈沖放電與滅菌效果之間的關(guān)系，我們首先對散布在去離子水中的臘樣芽胞的滅菌效果進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)條件(下同)為電壓20～30kV，電容量為8200pF～32800pF，脈沖次數(shù)為60～300次。
脈沖次數(shù)和放電電容量與滅菌效果之間的關(guān)系如圖4、圖5所示。從圖中可見，隨著脈沖次數(shù)和放電電容量的增大，滅菌率相應(yīng)提高，滅菌率可高達(dá)90%以上。
脈沖放電在導(dǎo)電率高的液體中難以發(fā)生，滅菌效果也會(huì)受到影響。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
表1 NaCl水溶液與醬油中芽胞的滅菌效果
將大腸桿菌置于自來水和汽水中，將酵母菌置于啤酒中，進(jìn)行了不同脈沖次數(shù)的試驗(yàn)，結(jié)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(yǎng)素及酶類物質(zhì)，經(jīng)氧化后會(huì)成為自由基的產(chǎn)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)檢測了滅菌前后醬油中自由基的情況，其結(jié)果如圖6所示。從圖中自由基的圖譜表明，醬油經(jīng)高壓脈沖處理后未發(fā)現(xiàn)自由基的增加及新的自由基產(chǎn)生。
本方法對液態(tài)食品中的營養(yǎng)成分有無破壞呢？我們以啤酒為例，測定了啤酒在滅菌前后的氨基酸的含量，其結(jié)果見表3。
表3 啤酒中氨基酸的檢驗(yàn)報(bào)告 (單位毫克／升)
<p>從表中可見高壓脈沖滅菌不會(huì)改變食物中的營養(yǎng)成分。
從圖7、8可見，去離子水中臘樣芽胞在滅菌前細(xì)胞生長良好，數(shù)量多，僅有少量的正常代謝的壞死組織，而在滅菌后，絕大多數(shù)細(xì)菌細(xì)胞崩潰溶解，并可見不同壞死時(shí)期的細(xì)胞組織。究其原因，我們認(rèn)為在高壓脈沖放電時(shí)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的電水錘效應(yīng)，功率極大的電水錘效應(yīng)給予細(xì)菌細(xì)胞猛烈的機(jī)械沖擊波，使其粉碎，從而死亡。
本發(fā)明利用傳統(tǒng)的高壓脈沖放電技術(shù)對液態(tài)食物進(jìn)行滅菌處理，由于強(qiáng)烈的電水錘效應(yīng)作用，給予細(xì)胞猛烈的沖擊波，使其粉碎死亡，滅菌率可達(dá)90%以上。滅菌后食品中不產(chǎn)生任何對人體有害的自由基等物質(zhì)，營養(yǎng)成分無任何改變。本發(fā)明適用于所有液態(tài)可食物品的消毒滅菌。
權(quán)利要求
1.液態(tài)食品中高壓脈沖滅菌方法，其特征在于它是利用一臺高壓直流發(fā)生器對高壓電容器充電，由旋轉(zhuǎn)電極和放電間隙串聯(lián)后跨接在高壓電容器的高壓側(cè)及地之間，由旋轉(zhuǎn)電極的斷通，使高壓電容器通過放電間隙在液態(tài)食物中形成高壓脈沖放電，殺死其中的細(xì)菌。
全文摘要
液態(tài)食品加工中的高壓脈沖滅菌方法，是利用一臺高壓直流發(fā)生器對高壓電容器充電，由旋轉(zhuǎn)電極和放電間隙串聯(lián)后跨接在高壓電容器的高壓側(cè)及地之間，由旋轉(zhuǎn)電極的斷通，使高壓電容器通過放電間隙形成脈沖放電，從而在液態(tài)食物中造成強(qiáng)烈的“電水錘效應(yīng)”，使細(xì)菌粉碎死亡。采用本方法滅菌率可達(dá)90％以上，滅菌后食品中不產(chǎn)生任何自由基等有害物質(zhì)，營養(yǎng)成分不變。本發(fā)明方法適用于所有液態(tài)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(yōu)先權(quán)日1992年9月11日
發(fā)明者董正言, 蔣虹, 歐陽素娥 申請人:能源部武漢高壓研究所