压热声复合失活芽胞方法及设备技术

本发明专利技术公开了一种压热声复合失活芽胞方法，将待灭菌产品于温度75～85℃，压力450～550kPa，振幅为100％，频率为20khz进行超声处理25～35min，芽孢失活效果显著。本发明专利技术采用压热声复合的方法处理待灭菌处理，在温度不超过85℃的条件下具有较高的芽胞失活效率，与现有技术相比，不仅能够减少能源消耗，还能降低对食品品质的影响，保障食品安全。本发明专利技术还公开一种压热声复合失活芽胞设备，包括杀菌罐、氮气罐、冷水池、热水池、温度继电器、超声振动装置、温度探头、泵组件和电磁阀组件，满足上述方法超声、压强和热联合杀菌的设备要求。

Thermoacoustic complex deactivated spore method and equipment

The invention discloses a method of combined inactivation of spores by pressure-thermoacoustic method. The sterilized products are treated at 75-85 C, 450-550 kPa with 100% amplitude and 20 kHz frequency for 25-35 minutes, and the inactivation effect is remarkable. The invention adopts the method of pressure thermoacoustic composite to treat the sterilized treatment, and has high spore inactivation efficiency under the condition that the temperature does not exceed 85 C. Compared with the existing technology, it can not only reduce energy consumption, but also reduce the impact on food quality and ensure food safety. The invention also discloses a thermoacoustic composite inactivation spore device, which comprises a sterilization tank, a nitrogen tank, a cold water tank, a hot water tank, a temperature relay, an ultrasonic vibration device, a temperature probe, a pump assembly and an electromagnetic valve assembly, to meet the requirements of the equipment for ultrasonic, pressure and thermal combined sterilization.

【技术实现步骤摘要】
压热声复合失活芽胞方法及设备
本专利技术涉及杀菌方法及设备，具体涉及一种压热声复合失活芽胞方法及设备。
技术介绍
随着经济的发展和生活水平的提高，食品成为一个越来越活跃的舞台，消费者对自己所吃的食物有了更高的要求，而影响食品的一些重要的属性如风味、质地、外观和营养等与加工方式有着解不开的关系。热处理是最原始最传统的杀菌方式，也是目前工业上应用最广泛的，已经有许多研究致力于热杀菌的机理和对食品品质的影响。近年来，为了满足个性化食品的需求，各类新型食品加工技术和方法应运而生，但是由于各种原因还未在工业上普及，因此迄今为止，热杀菌仍然是食品杀菌的最主要和最有效的方法。超声波是一种有效的辅助灭菌方法，已经成功用于废水处理、饮用水消毒等领域，在液体食品灭菌中的应用也有较多的研究，如啤酒、橙汁、酱油等。超声波所具有的杀菌效力主要由于超声波所产生的空化作用，达到加快食品灭菌的速率。但是单独的超声波作用很难达到实际应用所要求的效果。高压条件下，微生物的遗传物质、蛋白结构等方面都发生一定的改变，细胞壁和细胞膜受到一定程度的损坏，微生物的生理功能将部分或者全部丧失，甚至导致微生物失活甚至死亡，但是单独使用高压技术具有一定的局限性，不能完全杀死所有的细菌，将高压杀菌结合其他方法杀菌效果更为明显。非热杀菌在有效杀死微生物的同时最大程度上保持了产品的风味和营养物质，避免了热杀菌破坏食品原有的结构以及风味。但是非热杀菌有一定的局限性，单独作用往往效果较差，因此，可以将热与各项非热杀菌技术联合改善自身缺点，使非热技术有更好的应用前景。芽胞作为产芽胞细菌的休眠体，在生长环境缺乏营养或有害代谢物质积累过多时形成。芽胞是整个生物界抗逆性最强的生命体，在抗热、抗化学药物、抗辐射、抗高压等方面更是首屈一指。芽胞极强的抗性对食品加工中杀菌环节是一个巨大的挑战，若不能有效杀灭或控制芽胞，芽胞萌发后会导致食品腐败，产生的毒素也对人体健康构成潜在威胁。现工业上常用的杀菌手段为热处理，而芽胞的热抗性极高，如枯草芽胞杆菌芽胞在88℃时的D值为30.2min，故为保证食品安全，不得不过度热处理。因此，寻找一种有效的芽胞失活手段具有重大意义。压热声作为一种新型加工技术，多用于提高食品保鲜效果，如非专利文献《压热声处理对酶活性影响的评述》告知压热声处理能够使酶失活达到保鲜效果。酶作为一种普通的蛋白质，一些简单的处理即可使其活性降低甚至失活，如单独的热处理或超声处理等等，而芽胞作为细菌的特殊休眠体结构，无法与参照酶进行相应的处理工作，且尚未查询到压热声技术应用于芽胞的失活相关文献。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提出一种压热声复合失活芽胞方法及设备。为了解决上述问题，本专利技术提出一种压热声复合失活芽胞设备：所述压热声复合失活芽胞设备包括杀菌罐、夹套、氮气罐、冷水池、热水池和超声振动装置；所述超声振动装置包括依次相连的超声发生器、超声换能器和超声探头；所述杀菌罐与氮气罐相连通；所述夹套套装在杀菌罐外表面，且夹套分别与冷水池和热水池相连通；所述超声换能器安装在杀菌罐顶部，超声探头安装在超声换能器上，且超声探头的端部密封的贯穿杀菌罐后伸入其内腔Ⅰ中。作为本专利技术压热声复合失活芽胞设备的改进：所述压热声复合失活芽胞设备还包括泵组件、电磁阀组件、温度继电器和温度探头；所述温度继电器分别与泵组件、电磁阀组件和温度探头相连；所述温度探头的端部伸入内腔Ⅰ中。作为本专利技术压热声复合失活芽胞设备的进一步改进：所述泵组件包括冷水泵和热水泵；电磁阀组件包括电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ；所述冷水泵、热水泵、电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ分别与温度继电器相连。所述夹套上从上至下依次设有出水口和进水口；所述进水口通过冷水泵与冷水池相连通，还通过热水泵与热水池相连通；所述出水口通过电磁阀Ⅰ与冷水池相连通，还通过电磁阀Ⅱ与热水池相连通；作为本专利技术压热声复合失活芽胞设备的进一步改进：所述杀菌罐上设有进气口和出气口；所述进气口处设有减压阀，进气口通过减压阀与氮气罐相连通；所述出气口处设有泄压阀；所述夹套为位于进气口和出气口下方。为了解决上述问题，本专利技术还提出一种压热声复合失活芽胞方法(该方法利用上述设备实现)，包括以下步骤：将待灭菌产品放入杀菌罐的内腔Ⅰ中，于75～85℃的加热温度，450～550kPa的加压压力，进行振幅为100％(114μm)，频率为20khz的超声处理25～35min。作为本专利技术压热声复合失活芽胞方法的改进：将待灭菌产品放入杀菌罐的内腔Ⅰ中，于温度80℃的加热温度，于500kPa的加压压力，进行振幅为100％(114μm)，频率为20khz的超声处理30min。作为本专利技术压热声复合失活芽胞方法的进一步改进：加热的方法为：首先通过温度继电器设定加热温度；温度探头实时检测待灭菌产品的温度，并将温度信号发送至温度继电器，温度继电器根据所接收的温度信号控制电磁阀组件和泵组件工作；当待灭菌产品的温度低于所设定加热温度，温度继电器控制热水泵工作，热水池中的加热水(85～100℃)进入夹套的内腔Ⅱ中；同时，温度继电器控制电磁阀Ⅱ打开，夹套的内腔Ⅱ中的水由电磁阀Ⅱ回到热水池中；反之，则温度继电器控制冷水泵工作，冷水池中的冷却水(常温水，15～35℃)进入夹套内腔Ⅱ中；同时，温度继电器控制电磁阀Ⅰ打开，夹套内腔Ⅱ中的水由电磁阀Ⅰ回到冷水池中。作为本专利技术压热声复合失活芽胞方法的进一步改进：所述超声处理的方法为：利用超声发生器发出超声信号，超声换能器将该信号超声信号转换为电信号传递到超声探头上，超声探头在杀菌罐的内腔Ⅰ中根据该信号发生特定振幅的振动；所述超声探头的端部距离杀菌罐的内腔Ⅰ底部1±0.05cm。作为本专利技术压热声复合失活芽胞方法的进一步改进：加压的方法为：利用氮气罐向杀菌罐的内腔Ⅰ中注入高纯度氮气，并通过减压阀调节压力，直至杀菌完成后打开泄压阀放出氮气。与现有技术相比，本专利技术的技术优势在于：本专利技术采用超声波与高压以及热联用的方法失活芽胞；与单独的热处理、超声处理相比，压热声可以较大程度上失活芽胞。另一方面，减少杀菌时间可以降低能源损耗，起到了节能、降耗、环保的重要作用。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。图1为本专利技术压热声复合失活芽胞设备结构示意图；图2为本专利技术空白对照中芽胞超微结构示意图；图3为本专利技术实施例1中芽胞超微结构示意图；图4为本专利技术对比例1-1中芽胞超微结构示意图；图5为本专利技术对比例1-2中芽胞超微结构示意图；图6为本专利技术对比例1-3中芽胞超微结构示意图；图7为本专利技术对比例1-4中芽胞超微结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此。实施例1、压热声复合失活芽胞设备，如图1所示，包括杀菌罐1、氮气罐3、冷水池4、热水池5、温度继电器6、超声振动装置、温度探头8、泵组件和电磁阀组件。泵组件包括冷水泵41和热水泵51；电磁阀组件包括电磁阀Ⅰ42和电磁阀Ⅱ52。超声振动装置包括依次相连的超声发生器72、超声换能器70和超声探头71；超声发生器72作为驱动电源与超声换能器70和超声探头71相连。当超声发生器72发出超声信号时，超声换能器70将该超声信号转换为电信号传递到超声探头71上，超声探头71发生特定振幅的振动。杀菌罐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.压热声复合失活芽胞设备，其特征在于：所述压热声复合失活芽胞设备包括杀菌罐(1)、夹套(2)、氮气罐(3)、冷水池(4)、热水池(5)和超声振动装置；所述超声振动装置包括依次相连的超声发生器(72)、超声换能器(70)和超声探头(71)；所述杀菌罐(1)与氮气罐(3)相连通；所述夹套(2)套装在杀菌罐(1)外表面，且夹套(2)分别与冷水池(4)和热水池(5)相连通；所述超声换能器(70)安装在杀菌罐(1)顶部，超声探头(71)安装在超声换能器(70)上，且安装在超声换能器上的端部密封的贯穿杀菌罐(1)后伸入其内腔Ⅰ(100)中。

【技术特征摘要】
2018.04.27 CN 20181039060921.压热声复合失活芽胞设备，其特征在于：所述压热声复合失活芽胞设备包括杀菌罐(1)、夹套(2)、氮气罐(3)、冷水池(4)、热水池(5)和超声振动装置；所述超声振动装置包括依次相连的超声发生器(72)、超声换能器(70)和超声探头(71)；所述杀菌罐(1)与氮气罐(3)相连通；所述夹套(2)套装在杀菌罐(1)外表面，且夹套(2)分别与冷水池(4)和热水池(5)相连通；所述超声换能器(70)安装在杀菌罐(1)顶部，超声探头(71)安装在超声换能器(70)上，且安装在超声换能器上的端部密封的贯穿杀菌罐(1)后伸入其内腔Ⅰ(100)中。2.根据权利要求1所述的压热声复合失活芽胞设备，其特征在于：所述压热声复合失活芽胞设备还包括泵组件、电磁阀组件、温度继电器(6)和温度探头(8)；所述温度继电器(6)分别与泵组件、电磁阀组件和温度探头(8)相连；所述温度探头(8)的端部伸入内腔Ⅰ(100)中。3.根据权利要求2所述的压热声复合失活芽胞设备，其特征在于：所述泵组件包括冷水泵(41)和热水泵(51)；电磁阀组件包括电磁阀Ⅰ(42)和电磁阀Ⅱ(52)；所述冷水泵(41)、热水泵(51)、电磁阀Ⅰ(42)和电磁阀Ⅱ(52)分别与温度继电器(6)相连。所述夹套(2)上从上至下依次设有出水口(22)和进水口(21)；所述进水口(21)通过冷水泵(41)与冷水池(4)相连通，还通过热水泵(51)与热水池(5)相连通；所述出水口(22)通过电磁阀Ⅰ(42)与冷水池(4)相连通，还通过电磁阀Ⅱ(52)与热水池(5)相连通。4.根据权利要求1-3任一所述的压热声复合失活芽胞设备，其特征在于：所述杀菌罐(1)上设有进气口(11)和出气口(12)；所述进气口(11)处设有减压阀(31)，进气口(11)通过减压阀(31)与氮气罐(3)相连通；所述出气口(12)处设有泄压阀(32)；所述夹套(2)为位于进气口(11)和出气口(12)下方...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东红，吕瑞玲，丁甜，周建伟，王文骏，叶兴乾，曾天泽，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33