專利名稱：被黃曲霉毒素污染的谷物或堅果的密度分離法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將未被污染的整粒谷種、整的或碎的核仁、堅果和種子同已被霉菌毒素污染的谷物、核仁、種子和堅果分開，以得到這些食品的基本上未被污染的供應(yīng)源的方法。本方法包括將被霉菌毒素污染的食物漂浮在一種液體中，利用密度不同來分離出含霉菌毒素的物料。最好能將分離的被污染的部分進(jìn)一步加工而提供霉菌毒素含量在安全水平之內(nèi)的食料。
霉菌毒素是由于真菌在食物上生長而產(chǎn)生的一大類有毒物質(zhì)。黃曲霉毒素是由于一種屬于曲霉屬的真菌在谷物、種子、核仁或堅果上面作用而產(chǎn)生的一種特殊的霉菌毒素。黃曲霉毒素污染在花生工業(yè)中是一個特別重要的問題。此外，黃曲霉毒素也能影響玉米、啤酒花等谷物，也能影響油籽(如棉子)、大豆、杏仁、巴西果、山核桃、阿月渾子果等。對堅果和谷物生長的良好條件同樣也有利于產(chǎn)生黃曲霉毒素的真菌的生長。
由于已經(jīng)證明在動物試驗中黃曲霉毒素含量高會引起致癌作用，因此，食物中黃曲霉毒素含量高會威脅動物及人類。為此，美國農(nóng)業(yè)部對食品中的黃曲霉毒素和其他霉菌毒素規(guī)定了最高限量。
已經(jīng)有人試圖對被黃曲霉毒素污染的食品進(jìn)行去毒，但是，一般來說效果很有限，而且往往產(chǎn)生不良的副作用，或者是風(fēng)味變壞，或者是食品本身受到損壞。所以，通常用于處理被黃曲霉毒素污染的物料的方法是試圖把被黃曲霉毒素污染的物料同未被污染的物料進(jìn)行分離。黃曲霉毒素污染發(fā)生在單粒谷粒、核仁、堅果或花生上。所以，通常使用光學(xué)檢測器分選以去除污染的物料以及用手工剔除損壞的堅果。但是，這種方法對檢測被黃曲霉毒素污染的整粒堅果效果不佳，因為從外觀一點也看不出是損壞的。
美國專利4，035，518闡述了一種色選法，在該方法中將污染有黃曲霉毒素的谷物、玉米和堅果同一種水溶液于高溫下短時間接觸，該水溶液含有一種水溶性的、可同食品共存的黃曲霉毒素試劑。然后用水清洗堅果。該黃曲霉毒素試劑使污染有黃曲霉毒素的堅果產(chǎn)生一種明顯的、幾乎是立即可見的變化。然后對堅果進(jìn)行色選。黃曲霉毒素試劑通常是氫氧化鉀、氫氧化鈉等堿性物質(zhì)。
通常，玉米、谷粒、種子或堅果產(chǎn)品的黃曲霉毒素污染量是以該產(chǎn)品的樣品中含有十億分之幾或百萬分之幾的黃曲霉毒素來表示的。如果以十億分之幾表示的量低于作為最終食品用的許可含量，則該樣品或這批物料可以進(jìn)行加工。但是，如果取樣時漏掉一些污染量較高的物料，則即使樣品中含有的黃曲霉毒素的量較低，某些最終成品也可能含有很高的黃曲霉毒素污染量。另外，取樣的差異也可以使基本上是良好的一批谷物、堅果或種子，由于試驗出有較高的含量而被宣布為不能食用。所以，一種能夠分離污染的堅果或谷物，特別是外觀看來并未損壞的污染的堅果或谷物的方法，將是非常有用的。這種方法能夠?qū)⒈晃廴镜恼９攘！怨蚍N子同其他沒有損壞的整粒產(chǎn)品分開，從而降低整批物料中的霉菌毒素或黃曲霉毒素的含量。
令人驚奇的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)污染有黃曲霉毒素的種子、谷粒或堅果比未污染的種子、谷?；驁怨哂休^低的密度。因此，可以采用一種液體浮選法來分離含有黃曲霉毒素的堅果。一種非常優(yōu)選的方法是動力浮選法，這種分離方法是在小心控制的條件下完成的，使得無論是被污染的或未被污染的谷物、核仁、種子或堅果的內(nèi)部，都不會被密度分離介質(zhì)有任何程度的滲透。這種方法可用來分離單個的污染的整粒核仁，而用其他方法可能漏選。
浮選法過去已被用來分離油、種子、殼、和水果中的果核、石塊、梗莖等不可食用的夾雜物。它也曾被用來從其他物料中分離油。但是，尚未發(fā)現(xiàn)用浮選法來從合乎衛(wèi)生的產(chǎn)品中分離污染有黃曲霉毒素的種子、核仁、堅果或谷物。
因此，本發(fā)明的一個目的是用一種液體密度分離方法來分開被霉菌毒素污染的堅果、核仁、種子、谷物和未被污染的堅果、核仁、種子、谷物。
本發(fā)明的另一個目的是將看來完好的但實際上是污染的堅果、種子、核仁或谷粒同其他未被污染的產(chǎn)品分開，因此降低了產(chǎn)品的總的霉菌毒素含量。
這些目的以及其他目的在本發(fā)明的詳細(xì)描述中闡明。
本方法介紹的是用液體浮選法將被霉菌毒素污染的食品放在水中或比重在約0.9到1.2之間的可同食品共存的其他液體中，并由此使污染有黃曲霉毒素的生的堅果、種子、核仁或谷物同未被污染的物料分開。


圖1是本方法的流程圖。
圖2和3表示用于分離產(chǎn)品的優(yōu)選設(shè)備。圖2是一種動力分離器的上視圖。在圖2中，(1)表示用于分離漂浮物料的一個槽;(3)是用于分離沉降的堅果、種子、核仁或谷粒的底槽排出口;(5)是供堅果和水流動的通道;(7)是用于預(yù)濕潤堅果的裝置;(9)是用于分開漂浮物和沉降物的可調(diào)檔板;(11)是漂浮物排放裝置;(13)是一個去核機和(或)收集物的再循環(huán)水系統(tǒng)。圖3是同一設(shè)備的側(cè)視圖，并表示出活動門和分離器。
如前所述，產(chǎn)生黃曲霉毒素的真菌是在谷物和堅果生長的相同的一般條件下生長的。這些真菌也能在某些貯存條件下增殖。因此谷物常污染有黃曲霉毒素，特別是玉米、燕麥，還有堅果，特別是山核桃、杏仁、核桃以及種子或核仁(如花生仁)。本發(fā)明的方法適用于所有此后統(tǒng)稱為“污染有黃曲霉毒素的食料”的核仁、種子、谷物和堅果。本方法特別適用于花生，并將用花生的分離為例進(jìn)行說明，但不應(yīng)認(rèn)為只適用于花生。
污染有黃曲霉毒素的食料可經(jīng)過篩分使整粒產(chǎn)品留在篩上而同碎?；驌p壞物料分開。建議先經(jīng)初分或篩分步驟除去所有石塊、大顆粒碎屑、殼、細(xì)枝等。
通常，用于花生的網(wǎng)篩大小應(yīng)能篩留整?；ㄉＫ姓５奈磽p壞的花生，不論其大小如何，都可以同留在網(wǎng)篩上的花生仁加在一起。此初篩可以去除小于規(guī)定大小的所有碎的或損壞的花生產(chǎn)品。
通常，花生的含水量約在6%到10.5%之間。這里最好使用含水量在約6%到9%之間的花生。
浮選設(shè)備包含有一個放浮選介質(zhì)的容器和一個篩子、槽或其他可用于分離漂浮的污染有黃曲霉毒素的食料同沉降的未經(jīng)污染的核仁、堅果、種子、谷物或花生的裝置。一種簡單的浮選設(shè)備是一個盛有浮選介質(zhì)的桶或缸，在該容器中用篩網(wǎng)將漂浮的產(chǎn)品分出。
一種優(yōu)選的浮選設(shè)備如圖2和3所示。這是GeorgeJ.Olney，Inc.，Westernville，NewYork生產(chǎn)的豌豆分選機的改型。其他食品加工設(shè)備銷售商的同類型的機器也可用于此方法。
污染有黃曲霉毒素的食料從振動篩下來經(jīng)過在(1)上邊的料斗進(jìn)入到分離設(shè)備。水流入(1)、(3)和(13)部分，并同食料一起流經(jīng)斜槽(5)。漂浮物流出到一個振動的網(wǎng)篩上。下沉的花生落到第二個振動網(wǎng)篩上。
浮選介質(zhì)可以是任何一種密度約在0.9到1.2范圍之間的物料，但由于該浮選介質(zhì)將同供動物和人類用作食物的堅果、核仁、谷物或種子相接觸，因此必須是可以食用的和/或可以和食品合用的。優(yōu)選的浮選介質(zhì)是水。除水之外，也可以用鹽溶液、鹽水、糖溶液、甘油、酒精或酒精水溶液以及食用油等。浮選介質(zhì)中可以加入抗氧化劑、抗真菌劑和抗細(xì)菌劑。
優(yōu)選的浮選介質(zhì)是水、0.001-1.0M的氯化鈉溶液、乙醇、乙醇和水的混合物、豆油、玉米油、花生油和葵花籽油。這些油可以進(jìn)行部分氫化。
最好先將花生或其他污染有黃曲霉毒素的食料預(yù)濕潤或在分離操作的第一階段進(jìn)行濕潤?；ㄉ砻娴念A(yù)濕潤可以破壞浮選介質(zhì)的表面張力，從而使花生沉降。預(yù)濕潤可以在產(chǎn)品進(jìn)入分離裝置時或進(jìn)入之前通過噴淋來完成，也可以將產(chǎn)品放在浮選介質(zhì)液面之下進(jìn)入裝置來完成。預(yù)濕潤的方式應(yīng)使物料接觸介質(zhì)的時間減到最少。這可以防止由于物料暴露在較高的水分或油和酒精等其他物質(zhì)中而使物料的風(fēng)味降解。也可以防止水或其他浮選介質(zhì)滲透入產(chǎn)品的內(nèi)部。
一般說來，未污染的種子、核仁、堅果或谷粒的密度大于1，因此下沉。例如，整?；ㄉ拿芏?，平均約為1.05至1.2。污染有黃曲霉毒素的花生的密度小于1，通常在0.98至0.99之間，因此上浮。
在一個優(yōu)選實施方案中，花生或其他污染有黃曲霉毒素的食料通過一個振動進(jìn)料器進(jìn)入分離裝置。它們?nèi)缓笸ㄟ^一個短的狹縫或斜槽以及通過一個小的開口槽而將石頭分出來。通常應(yīng)有一個輕微的水壓從狹縫向上，使通常會在浮選介質(zhì)中下沉的堅果或谷粒保持在浮選介質(zhì)中不下沉，只有最重的物料，即石頭，才能通過狹縫下落。此壓力可以用水的流動動力來產(chǎn)生，一般小于每分鐘半加侖流速。也可以使用空氣或任何其他的氣動或液壓裝置。
花生(和其他物料)進(jìn)入分離器的速率從約4000至10，000磅/小時。
花生通過槽并落到水中。如果此堅果曾經(jīng)過預(yù)濕潤，則不需要額外的浸漬。使谷物或堅果通過浮選介質(zhì)。浮選介質(zhì)的溫度并不重要。通常，45°F至80°F的溫度即可。漂浮物從頂部排出，而沉降物則在分離裝置的底部排出。
最優(yōu)選的方法包含有動力浮選作用。在此方法中，污染有黃曲霉毒素的食料在同介質(zhì)接觸的同時被攪動。這可以通過使用振動篩、水壓、水湍流或氣壓來實現(xiàn)?？梢允褂妹糠昼娂s250至約350加侖水或液體的流速。這樣的流速，同上述的進(jìn)料速度相結(jié)合，可以得到良好的分離作用。
然后將漂浮物和沉降物放在振動篩上以除去所有浮選介質(zhì)，這些在表面上的介質(zhì)很易排去，如果需要，也可循環(huán)再用。可以用空氣環(huán)流通過篩子以加速浮選介質(zhì)的排除。
堅果或谷粒同浮選介質(zhì)接觸的總時間一般少于30秒鐘，但也可多到5分鐘。接觸時間的長短取決于介質(zhì)能滲透入食料而改變其密度并影響其風(fēng)味或質(zhì)地的時間。此外，浮選介質(zhì)長時間滲透入花生、堅果或谷粒能引起風(fēng)味的降解。特別是水更會產(chǎn)生此問題。同介質(zhì)接觸的時間通常少于5分鐘。最好接觸時間從約5秒鐘到180秒鐘，特別是從約5秒鐘到30秒鐘。
沉降產(chǎn)物立即流過一個干燥裝置。也可以使用能蒸發(fā)浮選介質(zhì)的任何一種裝置。可以應(yīng)用微波、輻射或?qū)α鞯燃訜岱椒?。將產(chǎn)品干燥到它原有的含水量。對花生來說將小于10.5%，通常含水量為6%到9%之間。重要的是應(yīng)將產(chǎn)品干燥到它原有的含水量，因為這表明表面沾上的浮選介質(zhì)已被全部去除。如干燥到低于原有的含水量，說明堅果或種子內(nèi)部的水份也被除去了，這將改變該產(chǎn)品。
干燥器中的溫度應(yīng)保持低溫，以保證不損壞或烤熟堅果或谷物。對大多數(shù)種子、核仁、堅果和谷物來說，約125°F至250°F的溫度范圍是合適的。干燥以后，物料可以通過一個冷卻裝置使其冷卻。
如浮選介質(zhì)中含有鹽或糖，或除水以外的其它物質(zhì)，則應(yīng)在干燥前先將其洗凈。
幾乎全部沉降的整粒花生不含黃曲霉毒素或僅含極微量的黃曲霉毒素。此時可對其進(jìn)行干燥。
干燥后的花生可以通過一個色選機或其它的黃曲霉毒素檢測器。任何深色的或污染的堅果都可在經(jīng)過此系統(tǒng)時予以剔除。然后把淺色的花生、堅果、谷物、核仁或種子加工成食品、油或其它可食用物。
因為污染有黃曲霉毒素的食品通常比未污染的產(chǎn)品顏色深，因此可用色選機將其剔除。產(chǎn)品從料斗加入到振動進(jìn)料盤上，進(jìn)料盤把產(chǎn)品移到兩個反向轉(zhuǎn)動的滾輪上。這些滾輪使產(chǎn)品排成單列，這樣每粒產(chǎn)品都可以單獨經(jīng)過掃描頭而被觀察到。當(dāng)顆粒經(jīng)過掃描頭時，每粒產(chǎn)品由三個光電池進(jìn)行觀察。這些光電池檢測每一顆粒的反射光(亮度)，并同一個對比本底板進(jìn)行比較。如果顆粒上有缺點部分的陰影使反射光同本底板的對比有不同時，此顆粒即可被剔除。
掃描頭是內(nèi)部照明的。光從顆粒上和本底板上反射入光電倍增管光學(xué)元件上。
本底板色澤的選擇應(yīng)使其反射光同大多數(shù)顆粒表面的反射光有同樣的強度。這樣，無論是色澤均勻的顆粒經(jīng)過孔眼，或者孔眼前是空的，反射到光電倍增管上的光是相同的。
含有較高量黃曲霉毒素的漂浮堅果經(jīng)過干燥后，可以通過漂燙，然后再進(jìn)行色選。
這些堅果使用常規(guī)的漂燙方法進(jìn)行漂燙。通常，漂燙器中有帶子或滾輪，這些帶子或滾輪從堅果或谷物上去除表皮，如系堅果，也能將它分裂成片。對花生來說，則分成兩半。再用一個可見光黃曲霉毒素檢測器對這些經(jīng)過漂燙的分裂開的堅果進(jìn)行色選。將深色的、污染有黃曲霉毒素的堅果同淺色的未污染的堅果分開。通過色選的那些堅果通常可用于食品加工。經(jīng)過色選剔除的那部分可以用作其他目的，或者對其是否可以進(jìn)一步加工作出決定。
通常，優(yōu)選的動力密度分離方法可以分離出約80%到95%的沉降物花生或未污染的產(chǎn)品，以及約5%到20%的漂浮物。分離的量隨產(chǎn)品原始污染的程度而定。漂浮物的黃曲霉毒素含量要比原始樣品以及沉降物中的含量大得多。
實例1將含有0.6%碎花生的45，400磅花生仁進(jìn)行篩分。原始含水量是7.5%。在篩分中1.4%的花生仁由于大小、損壞或破碎而被剔除。然后那些留在15/64英寸網(wǎng)篩上的部分經(jīng)過一個浮選裝置，該裝置是Olney公司的改進(jìn)型分選機。進(jìn)料器是一個每分鐘操作66磅到166磅的振動篩。
將花生漂浮在水中(每小時有4000至10000磅花生仁在水中，水的流速每分鐘300到350加侖，水溫約60°F)?；ㄉM(jìn)入分離器時在一檔板下穿過以進(jìn)行濕潤。約有90%的花生仁沉降，約10%的花生仁漂浮。它們通過分離器的時間大約為30秒鐘。通過量每小時約5000磅。漂浮花生仁的最后含水量約13±1%。
然后將花生仁放在振動篩上通過一個含有三個加熱區(qū)的焙烤爐。三個區(qū)的溫度分別為180°F、130°F和130°F。然后將花生仁通過一個冷卻器以冷卻到約80°F的室溫。通常，花生仁經(jīng)過焙烤爐的時間約為45分鐘。此系統(tǒng)調(diào)整到花生仁接觸高含水量的總時間少于約三分鐘。其余的干燥時間是使產(chǎn)品的含水量減少到恢復(fù)原有的水平。
然后將沉降的花生干燥并通過一個配備有可見光檢測器的色選器。大約有99.5%的花生仁的顏色是合格的。
原始花生仁中的黃曲霉毒素總含量平均小于10ppb(十億分之十)。合格花生仁的黃曲霉毒素平均含量約8ppb。
沉降部分經(jīng)過篩分剔除的花生仁約為0.5%。剔除部分中整?；ㄉ实狞S曲霉毒素含量約為22ppb。
漂浮的花生仁分離出來后經(jīng)過干燥和漂燙。黃曲霉毒素含量約為49ppb。然后將漂燙的花生仁進(jìn)行色選。這些花生仁中約有91%的顏色是合格的。這些顏色合格花生仁的黃曲霉毒素含量約14ppb。這些合格花生仁再加到進(jìn)料花生流中再循環(huán)進(jìn)行浮選分離。剔除的花生仁為原來漂浮部分的8.7%，或為原始花生仁的約2%，剔除的花生仁的黃曲霉毒素含量約為129ppb。
這一方法能分離出約98%的黃曲霉毒素含量極低的部分(小于10ppb)和2%高度污染有黃曲霉毒素的部分(含量從10ppb以上到129ppb)。
實例2用實例1中的同樣的方法處理第二批黃曲霉毒素含量約為4ppb的花生仁。這一批花生仁有98.1%沉降和1.9%漂浮。干燥后經(jīng)過色選和再篩分，沉降的整粒好花生仁有98.8%，其黃曲霉毒素含量約為1ppb。裂開的花生仁也含有約1ppb的黃曲霉毒素。沉降花生仁經(jīng)過色選。沉降花生仁經(jīng)過色選后被剔除的那部分含有黃曲霉毒素約8ppb。
漂浮物中，經(jīng)過色選，有92.9%漂燙過的合格的花生含有黃曲霉毒素約5ppb。約7.1%的剔除的經(jīng)過漂燙的漂浮花生的黃曲霉毒素含量約為79ppb。
權(quán)利要求
1.一種將實質(zhì)上不含黃曲霉毒素的食料同污染有黃曲霉毒素的食料分離的方法，該方法包括(a)用一種密度約為0.9到1.2的浮選介質(zhì)同污染有黃曲霉毒素的食料接觸，并將此食料分成二部分，一部分的密度小于介質(zhì)的密度，另一部分的密度等于或大于介質(zhì)的密度；(b)干燥此二部分堅果或谷物到它們原有的含水量。
2.一種權(quán)利要求1所述的方法，其中密度小于浮選介質(zhì)的部分先被漂燙，然后干燥。
3.一種權(quán)利要求2所述的方法，其中每一部分都經(jīng)過色選。
4.一種權(quán)利要求3所述的方法，其中所述的污染有黃曲霉毒素的食料加到浮選介質(zhì)中的進(jìn)料速度約為每小時4000磅至10，000磅。
5.一種權(quán)利要求4所述的方法，其中浮選介質(zhì)的密度約為1.0至1.05。
6.一種權(quán)利要求5所述的方法，其中所述的浮選介質(zhì)是水或稀的鹽溶液。
7.一種權(quán)利要求6所述的方法，其中所述的食用物料是花生。
8.一種權(quán)利要求7所述的方法，其中所述的花生用水預(yù)濕潤到含水量約13%。
9.一種權(quán)利要求8所述的方法，其中所述的花生在約125°F到250°F的溫度下干燥。
10.一種權(quán)利要求8所述的方法，其中所述的浮選是在少于30秒鐘內(nèi)完成的。
11.一種權(quán)利要求3所述的方法，其中所述的浮選介質(zhì)選自鹽水、食用醇類、甘油糖溶液和食用油。
12.一種權(quán)利要求3所述的方法，其中所述的食用物料包括選自玉米、燕麥、杏仁和核桃等一組物料中的一種。
13.一種將實質(zhì)上不含黃曲霉毒素的食用物料同污染有黃曲霉毒素的食用物料分離的方法，該方法包括(a)用一種密度約為0.9到1.2的動態(tài)浮選介質(zhì)同污染有黃曲霉毒素的食用物料接觸，將此物料分成二部分，一部分的密度小于介質(zhì)的密度，另一部分的密度等于或大于介質(zhì)的密度;(b)干燥此兩部分堅果或谷物到它們原有的含水量。
14.一種權(quán)利要求13所述的方法，其中所述的浮選介質(zhì)是水或稀的鹽溶液。
15.一種權(quán)利要求14所述的方法，其中浮選介質(zhì)的流速為每分鐘200加侖到350加侖。
16.一種權(quán)利要求15所述的方法，其中浮選介質(zhì)的密度約為1.0至1.05。
17.一種權(quán)利要求16所述的方法，其中密度小于浮選介質(zhì)的部分先被漂燙，然后干燥。
18.一種權(quán)利要求17所述的方法，其中每一部分都經(jīng)過色選。
19.一種權(quán)利要求18所述的方法，其中所述的污染有黃曲霉毒素的食用物料是花生。
20.一種權(quán)利要求19所述的方法，其中所述的花生用水預(yù)濕潤到含水量約13%。
21.一種權(quán)利要求20所述的方法，其中所述的花生在約125°F到250°F的溫度下干燥。
22.一種權(quán)利要求21所述的方法，其中所述的浮選是在少于30秒鐘內(nèi)完成的。
23.一種權(quán)利要求16所述的方法，其中所述的浮選介質(zhì)選自鹽水、食用醇類、甘油糖溶液和食用油。
24.一種權(quán)利要求16所述的方法，其中所述的污染有黃曲霉毒素的食用物料包括選自玉米、燕麥、杏仁和核桃等一組物料中的一種。
全文摘要
公開的是一種將被霉菌毒素污染的谷物、核仁、種子和堅果同未被污染的整粒谷物種子、整個的或裂開的有仁堅果和種子分開，以得到一種實質(zhì)上是未被污染的這些食物的供應(yīng)源。分離的被污染的那部分可以進(jìn)一步加工以降低霉菌毒素污染程度。此方法包括在一種液體中漂浮污染有黃曲霉毒素的食物，從而將含有霉菌毒素或黃曲霉毒素的物料用密度法予以分開。一種極為優(yōu)選的方法是使用動力浮選。
文檔編號B03D1/00GK1038949SQ8810399
公開日1990年1月24日 申請日期1988年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1988年6月30日
發(fā)明者詹姆斯·查爾斯·亨德森, 斯坦利·亨利·克羅伊策, 阿瑟·艾爾弗雷德·施米特, 查爾斯·艾爾弗雷德·史密斯, 威廉·羅德尼·哈根 申請人:普羅格特-甘布爾公司