CN101327034A

CN101327034A - 一种液体食品的超临界co2灭菌方法

Info

Publication number: CN101327034A
Application number: CNA2007101190817A
Authority: CN
Inventors: 张德权; 李淑荣; 刘思杨; 李庆鹏; 周洪杰
Original assignee: Institute of Food Science and Technology of CAAS
Current assignee: Institute of Food Science and Technology of CAAS
Priority date: 2007-06-20
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2008-12-24

Abstract

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。

Description

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。

背景技术

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CO₂杀菌技术(Supercritical CO₂，简称SC-CO₂)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CO₂(31.1℃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-CO₂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-CO₂杀菌压力更低、时间更短；与γ-射线杀菌(易引起维生素损失、脂肪氧化、公众恐惧)相比，SC-CO₂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CO₂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，得到商业无菌的液体食品，并通过CO₂回收系统回收CO₂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μ值(灭活速率，min^-1)和A值(最低活菌对数值，logcfu/cfu₀)范围，μ值为0.1～0.3min^-1，A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(N/N₀)＝Aexp{-exp[μe(λ-t)/A+1]}，其中N为t时间的活菌数(cfu/mL)；N₀为初始菌数(cfu/mL)；A为最低活菌对数值(logcfu/cfu₀)；μ为灭活速率(min^-1)；λ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℃的杀菌条件进行超临界CO₂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℃的杀菌条件进行超临界CO₂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CO₂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CO₂在水中有较大的溶解度，并能与水结合形成H₂CO₃，在高压状态下，CO₂容易进入细胞内部，当细胞内的CO₂累积到一定程度时，H₂CO₃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50℃，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)CO₂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40℃；

(2)打开高压泵和换热器把气态CO₂转换成超临界CO₂，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、40℃下需杀菌处理60min～90min，为此在30MPa、40℃下对果汁处理60min～90min；

(3)打开降压阀门，泻压至常压，CO₂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CO₂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℃；

(2)打开高压泵和换热器把气态CO₂转换成超临界CO₂，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、35℃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℃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CO₂杀菌方法

(1)将加工完待灭菌的蛋白饮料(初始含菌量10⁴cfu/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℃；

(2)打开高压泵和换热器把气态CO₂转换成超临界CO₂，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、40℃下需杀菌处理90min～120min，为此在30MPa、40℃下对蛋白饮料处理90min～120min；

(3)其他步骤同果汁超临界杀菌。

Claims

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CO₂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CO₂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(N/N₀)＝Aexp{-exp[μe(λ-t)/A+1]}，计算出某种具体液体食品的完全灭菌时间，其中N为t时间的活菌数cfu/mL；N₀为初始菌数cfu/mL；A为最低活菌对数值logcfu/cfu₀；μ为灭活速率min^-1；λ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CO₂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μ和A值范围，μ值为0.1～0.3min^-1，A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CO₂灭菌方法，其特征在于：杀菌结束泻压后，将超临界CO₂杀菌与无菌罐装技术配套，实现杀菌与罐装的连续生产。