一种液体食品的超临界CO₂灭菌方法

专利名称：一种液体食品的超临界CO₂灭菌方法
技术领域：
本发明属食品的保存方法特别涉及一种用于食品的非热力杀菌技术，尤其适 用于果蔬汁、饮料、牛奶或其他液体食品。
技术背景预防和控制食品中微生物的污染，最重要的一个环节就是灭菌。常规的热 力杀菌技术，如高温瞬时杀菌、巴氏杀菌等均具有不可避免的缺陷，易造成食 品热敏性营养成分损失、挥发性物质散失、风味变化、质地变软、水分流失等 现象，因此传统的热杀菌方法受到了一定的限制。近年来，随着人们生活水平的提高和对高品质、安全食品需求的增加，非热杀菌(non-thermal treatment)技术越来越受到各国的青睐。非热杀菌是一类新型的杀菌技术，杀菌条件易于控制，外界环境影响较小，由于杀菌过程中食品的温度并不升高或升高很低，既有利于保持食品功能成分的生理活性，又有利于保持食品原有的色、香、味、形、结构及营养成分。超临界C02杀菌技术(Supercritical C02，简称SC-C02)是一种新型的食品非热力杀菌技术，所谓超临界co2杀菌技术是指利用超临界的C02(31.1°C以上、7.38MPa以上)对食品进行处理的技术。作为一种新型的非热力杀菌方式，SC-C02除具有所有非热力杀菌技术所具有的优点之外，如处理温度低、无残留、无污染、营养损失少、安全性高等，还具有其他非热力杀菌技术所不具有的优点，如与超高压(400MPa-800MPa)相比，SC-C02杀菌压力更低、时间更短；与，射线杀菌(易引起维生素损失、脂肪氧化、公众恐惧)相比，SC-C02杀菌对食品品质影响更小、安全性更高等优点。发明内容本发明的目的应用超临界状态的C02杀菌技术，杀菌时间短，杀菌力强，无残留，无污染，营养损失少，安全性高的目的。将co2首先经冷却器冷却为液态C02，再经高压泵加压、蒸发器加热转变为超临界状态的C02打入超临界杀菌釜中，与预先加热至32i: 45"C的液体食品在杀菌釜中混合，在 10MPa 50MPa、 32匸~45°(:条件下杀菌处理45min 150min，杀菌结束后，逐步 泄压至常压，打开出料阀门，进行无菌罐装，得到商业无菌的液体食品，并通 过C02回收系统回收C02至储罐中，实现生产的连续性。本发明技术能适用于 果蔬汁、饮料、牛奶等其它液体食品。本项技术针对液体食品确定不同温度和压力下的A值汉活速率，min—1)和 ^值(最低活菌对数值，1ogcfb/cfUo)范围，a值为0.1 0.3min"，」值为-7.0~-7.8; 并根据液体食品的种类、初始含菌量和拟采用的杀菌温度、杀菌压力，通过改 进的Gompertz方程log(iWiV。)=Jexp{-exp[ 〃 e (人一t)M +1]}，其中为t时间的活 菌数(cfU/mL); A^为初始菌数(cfli/mL);」为最低活菌对数值(logcfti/cfU0); //为灭活速率(mill'1); a为完全灭活时间(min)，计算出某种具体液体食品的 完全灭菌时间(杀菌时间)。如初始含菌量为105cfu/mL的原料奶，若采用 30MPa、 35。C的杀菌条件进行超临界C02杀菌，经计算完全灭菌时间(最少杀 菌时间)为90min 110min;而采用45MPa、 40"C的杀菌条件进行超临界(202杀 菌，则需60min 75min。本项杀菌技术杀菌温度低、无残留、无污染、营养损失少、安全性高。其 机理为在超临界C02处理下，微生物细胞膜受到一定程度的损伤，导致细胞内 容物外泄；同时C02在水中有较大的溶解度，并能与水结合形成H2C03，在高压状态下，C02容易进入细胞内部，当细胞内的C02累积到一定程度时，H2C03所解离产生的H+超过细胞质的缓冲能力，使得细胞内部的pH降低，细胞内的一些 关键性的蛋白和酶失活，导致细胞内一系列生理代谢活动无法正常进行，致使 微生物失活。与现有技术相比，本技术具有以下优点(1) 杀菌温度低，低于5(TC，不会破坏食品中热敏性和易挥发性成分，营 养损失少，可保持食品原有的色、香、味、形和结构，(2) 工艺和操作流程简单，可与无菌罐装技术配套，实现连续生产。(3) 除需采用高压外，无需蒸汽、高温环境，能耗低，操作成本低。(4) C02价格便宜，且可循环利用，杀菌成本低。(5) 无残留、无污染，属绿色加工技术，安全性高。
具体实施方式
实例1—果汁超临界co2杀菌方法(1) 将加工完待灭菌的果汁(初始含菌量105cfU/mL) 4000L经无菌管道泵 送到5个1000L的超临界杀菌釜中，加热至4(TC; '(2) 打开高压泵和换热器把气态C02转换成超临界C02，经高压泵打入超 临界杀菌釜中，与预热的果汁混合，加压至30MPa，经改进的Gompertz方程计 算，果汁在30MPa、 4(TC下需杀菌处理60min 90min，为此在30MPa、 40。C下 对果汁处理60min 90min;(3) 打开降压阀门，泻压至常压，C02通过回收系统回流至储罐中，循环 使用。(4) 打开出料阀门，与无菌罐装机配套进行无菌罐装，得到商业无菌果汁实例2——牛奶超临界C02杀菌方法(1 )将初始含菌量为105cfu/mL的原料奶4000L经无菌管道泵送到5个1000L 的超临界杀菌釜中，加热至35"C;(2) 打开高压泵和换热器把气态C02转换成超临界C02，经高压泵打入超 临界杀菌釜中，与预热的原料奶混合，加压至30MPa,经改进的Gompertz方程 计算，牛奶在30MPa、 35r下杀菌处理15min 20min可达到巴氏杀菌乳卫生标 准的要求，杀菌90min 110min可达到灭菌乳卫生标准的要求。为此，在30MPa、 35"C下对牛奶处理15min 20min即可得到达到巴氏杀菌乳卫生标准的牛奶，杀 菌90min 110min即可得到达到灭菌乳卫生标准的牛奶；(3) 其他步骤同果汁超临界杀菌。 实例3——蛋白饮料超临界C02杀菌方法(1) 将加工完待灭菌的蛋白饮料(初始含菌量104cfo/mL) 4000L经无菌管 道泵送到5个1000L的超临界杀菌釜中，加热至40°C;(2) 打开高压泵和换热器把气态C02转换成超临界C02，经高压泵打入超 临界杀菌釜中，与预热的蛋白饮料混合，经改进的Gompertz方程计算，蛋白饮 料在30MPa、 4(TC下需杀菌处理90min 120min,为此在30MPa、 4(TC下对蛋白 饮料处理90min 120min;(3) 其他步骤同果汁超临界杀菌。
权利要求
1.一种液体食品的超临界CO2灭菌方法，其特征在于将CO2首先经冷却器冷却为液态CO2，再经高压泵加压、蒸发器加热转变为超临界状态的CO2打入超临界杀菌釜中，与预先加热至32℃～45℃的液体食品在杀菌釜中混合，在10MPa～50MPa、32℃～45℃条件下杀菌处理45min～150min，杀菌结束后，逐步泄压至常压，打开出料阀门，进行无菌罐装，得到商业无菌液体食品，并通过CO2回收系统回收CO2至储罐中。
2. 根据权利要求1所述一种液体食品的超临界C02灭菌方法，其特征在于 液体食品是指果蔬汁、饮料、牛奶。
3. 根据权利要求1所述一种液体食品的超临界C02灭菌方法，其特征在于 根据液体食品的种类、初始含菌量和拟采用的杀菌温度、杀菌压力，依据改进 的Gompertz方程log(AWV0)=^exp{-exp|>e (X—t)A4+1]}，计算出某种具体液体 食品的完全灭菌时间，其中iV为t时间的活菌数cfti/mL; A^为初始菌数cfti/mL; 爿为最低活菌对数值1ogcfli/cflio; ^为灭活速率min";义为完全灭活时间min。
4. 根据权利要求3所述一种液体食品的超临界C02灭菌方法，其特征在于 针对液体食品确定不同温度和压力下的A和」值范围，值为0.1 0.3min"， j 值为-7.0~ -7.8。
5. 根据权利要求1所述一种液体食品的超临界C02灭菌方法，其特征在于 杀菌结束泻压后，将超临界C02杀菌与无菌罐装技术配套，实现杀菌与罐装的连 续生产。
全文摘要
本发明液体食品的超临界CO₂杀菌方法属食品保存方法，它采用超临界状下的CO₂，在压力10～50MPa、温度32～45℃条件下，对液体食品处理45min～150min，达到商业无菌的目的，同时与无菌罐装技术配套，实现连续生产。该技术可应用于果蔬汁、饮料、牛奶或其他液体食品的杀菌中，是一种新型的非热力杀菌技术。该杀菌工艺简单，杀菌条件易于控制，杀菌温度低，对食品的品质影响较小，可保持食品原有的色、香、味、形及结构。杀菌过程无残留、无污染，能耗低，CO₂便宜且可循环利用，操作成本低。
文档编号A23L3/3418GK101327034SQ20071011908
公开日2008年12月24日 申请日期2007年6月20日 优先权日2007年6月20日
发明者刘思杨, 周洪杰, 张德权, 李庆鹏, 李淑荣 申请人:中国农业科学院农产品加工研究所