CN101731494B - 一种去除黄曲霉毒素的方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种去除黄曲霉毒素的方法、装置及系统，提高紫外线去除AFT的能量利用率，减少去除过程中对食用油风味和品质的影响。其技术方案为：方法中使用单波长的紫外线光源，以紫外线照射法照射油脂，以分解油脂中的黄曲霉毒素，该单波长的紫外线光源的波长范围在355nm～375nm之间。本发明应用于食品油加工。

Description

一种去除黄曲霉毒素的方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及一种食品油加工技术，尤其涉及一种去除食品油中黄曲霉毒素(Aflatoxin，AFT)的方法、装置及系统。

背景技术

在众多的霉菌毒素中，黄曲霉毒素被认为是潜在的对人类危害极为突出的一类强致癌诱变剂。它们是由一些黄曲霉(Aspergillusflavus)和寄生曲霉(Aspergillusparasiticus)的次级代谢而产生，是一族结构相似的二氢呋喃杂氧萘衍生物。常见AFT的有B1、B2、G1、G2、M1、M2等几种结构，由于其中B1的毒性最强，通常所说的AFT就是指B1。这类毒素因含有大环共轭体系，热稳定性非常好，分解温度高达280℃。

花生、玉米等农作物在种植、收获和储存的过程中，很容易感染AFT，并在榨油时进入食用油中，对人体的健康构成威胁。因此，必须严格控制食用油中AFT的含量，国家规定花生油、玉米油中AFTB1的含量不得超过20μg/kg，其他食用油中AFTB1的含量不得超过10μg/kg。针对食用油中AFT的去除，目前采用的主要有化学碱炼法、物理吸附法和紫外线照射法三种。其中化学碱炼法主要指化学精炼过程中碱炼脱酸的工序，在脱酸的同时AFT和碱反应被分解。物理吸附法主要是指物理精炼过程中的脱色工序，在过滤时AFT被白土/活性炭吸附出来；也有一些AFT吸附剂产品，专门用来吸附食用油中AFT，但由于成本高、损耗大以及过滤困难等原因，实际使用较少。紫外线照射法是指使用紫外线分解食用油中的AFT，目前主要用于去除浓香花生油等无需经过化学精炼的食用油中的AFT。

紫外线照射法去除食用油中AFT的应用已经有很多实例，例如：《陕西粮油科技》1995年第20卷第1期第48页中提到，早在1984年广东粮科所等单位就研制了“LZB15型紫外光照去除AFT设备”，并累计处理1670吨花生油，效果良好；1984济南消毒设备厂联合济南灯泡厂研制了“ZC500/A型紫外线消毒器”，专门用于去除花生油中的AFT；咸宁市咸安科隆粮油食品机械厂的“花生油黄曲霉毒素降解机”、烟台市东昌机械制造有限公司的“HC20型黄曲霉毒素消除机”，也都是使用紫外线照射法去除花生油中的AFT；山东鲁花集团有限公司申请了专利号为ZL200620010495.7的实用新型专利—“一种除去黄曲霉毒素的装置”，该装置也是使用紫外线照射法去除花生油中的AFT。

然而，目前已公开的资料中并没有对紫外线照射法去除AFT进行深入探讨，没有明确指出不同波长、不同辐照强度的紫外线去除AFT的差异，有些资料甚至进行错误表述。例如《武汉粮食工业学院学报》1992年第2期第55页“去除食品中黄曲霉毒素的方法”一文中，指出用功率400W的高压汞灯、发射波长254nm紫外线可100％去除花生油中AFT。而实际上高压汞灯不可能只发射254nm紫外线，其发出的光线一般涵盖了从100～500nm的全部波段，主要为200～400nm波段的紫外线。同时，验证实验结果表明254nm紫外线能杀菌但不能分解AFT。

由于对不同波长、不同辐照强度的紫外线去除AFT的差异认识不清，包括上述设备在内，目前去除AFT使用的都是高压紫外汞灯，功率一般在500W以上，径向功率密度大于20W/cm，发热量大，灯管表面局部温度可到数百度，灯管发出的光线主要为200～400nm波段的紫外线。但经过研究发现其中只有特定波长的紫外线才能分解AFT。

因为大部分电能转化成了热能和不能分解AFT的紫外线，所以不仅能量利用率低，而且在去除食用油中AFT的同时，高温、紫外线以及短波紫外线照射产生的臭氧对油脂也造成了破坏，影响了油脂的风味和品质。为了解决高压紫外汞灯发热量大的问题，处理量较大的设备—烟台市东昌机械制造有限公司的“HC20型黄曲霉毒素消除机”以及山东鲁花集团的“一种除去黄曲霉毒素的装置”均安装了冷却设备，但这并不能从根本上解决问题，能量利用率低、灯管局部温度过高以及短波紫外线照射产生臭氧等问题依然存在。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种去除黄曲霉毒素的方法，提高紫外线去除AFT的能量利用率，减少去除过程中对食用油风味和品质的影响。

本发明的另一目的在于提供了一种去除黄曲霉毒素的装置，提高紫外线去除AFT的能量利用率，减少去除过程中对食用油风味和品质的影响，同时可以连续化生产处理食用油。

本发明的又一目的在于提供了一种去除黄曲霉毒素的系统，提高去除食用油中的AFT的处理能力和处理效率。

本发明的技术方案为：本发明揭示了一种去除黄曲霉毒素的方法，其中，使用单波长的紫外线光源，以紫外线照射法照射油脂，以分解油脂中的黄曲霉毒素，该单波长的紫外线光源的波长范围在355nm～375nm之间。

上述的去除黄曲霉毒素的方法，其中，该单波长的紫外线光源的波长是365nm。

上述的去除黄曲霉毒素的方法，其中，该单波长的紫外线光源的光源功率为60～120W，径向功率密度为0.3-1.5W/cm，光源表面辐射照强度为1000～10000μW/cm²。

上述的去除黄曲霉毒素的方法，其中，使用单波长的紫外线光源照射油脂的过程是在油脂流动时进行的，该单波长的紫外线光源照射油脂的有效最大垂直照射距离为8cm，油脂的流速控制在0.01～0.1m/s，处理油脂所需的累计照射剂量为A×1.4×2000μW·min/cm²，其中A为油脂中黄曲霉毒素的含量，单位是μg/kg，流动的油脂在入口时的油温控制在小于40℃。

本发明还揭示了一种去除黄曲霉毒素的装置，包括：

外筒，一端作为油脂入口，另一端作为油脂出口；

安装在该外筒内部的至少一个灯管，灯管内装有单波长的紫外线光源，其中该单波长的紫外线光源的波长范围在355nm～375nm之间；

其中该外筒和该灯管组成一密闭夹层，供油脂在其中流动并被单波长的紫外线光源以紫外线照射法照射，油脂中的黄曲霉毒素得以分解。

上述的去除黄曲霉毒素的装置，其中，该单波长的紫外线光源的波长是365nm。

上述的去除黄曲霉毒素的装置，其中，该单波长的紫外线光源的光源功率为60～120W，径向功率密度为0.3-1.5W/cm，光源表面辐射照强度为1000～10000μW/cm²。

上述的去除黄曲霉毒素的装置，其中，该装置还包括：

自动擦拭组件，安装在该外筒内，进一步包括：

擦拭盘，设有第一孔、第二孔和至少一个第三孔；

丝杠，穿过该擦拭盘的该第一孔，通过丝杠螺母连接；

导杠，穿过该擦拭盘的该第二孔，通过直线轴承连接；

硅胶圈，设置在该些第三孔中，该些灯管通过该些硅胶圈连接在该些第三孔中，

动力和传动单元，通过该丝杠和该导杠控制该自动擦拭组件做往复运动，该些硅胶圈在该些灯管外壁来回擦拭以擦去外壁上的滞留油层。

上述的去除黄曲霉毒素的装置，其中，该擦拭盘、该丝杠和该导杠由食品级不锈钢加工而成，该硅胶圈是食品级硅胶圈，该丝杠螺母和该直线轴承是由食品级四氟乙烯制造而成。

本发明另外揭示了一种去除黄曲霉毒素的系统，其中，包括多个串联或并联的去除黄曲霉毒素的装置，该装置包括：

外筒，一端作为油脂入口，另一端作为油脂出口；

安装在该外筒内部的至少一个灯管，灯管内装有单波长的紫外线光源，其中该单波长的紫外线光源的波长范围在355nm～375nm之间；

其中该外筒和该灯管组成一密闭夹层，供油脂在其中流动并被单波长的紫外线光源以紫外线照射法照射，油脂中的黄曲霉毒素得以分解。

上述的去除黄曲霉毒素的系统，其中，该单波长的紫外线光源的波长是365nm。

上述的去除黄曲霉毒素的系统，其中，该单波长的紫外线光源的光源功率为60～120W，径向功率密度为0.3-1.5W/cm，光源表面辐射照强度为1000～10000μW/cm²。

上述的去除黄曲霉毒素的系统，其中，该去除黄曲霉毒素的装置还包括：

自动擦拭组件，安装在该外筒内，进一步包括：

擦拭盘，设有第一孔、第二孔和至少一个第三孔；

丝杠，穿过该擦拭盘的该第一孔，通过丝杠螺母连接；

导杠，穿过该擦拭盘的该第二孔，通过直线轴承连接；

硅胶圈，设置在该些第三孔中，该些灯管通过该些硅胶圈连接在该些第三孔中，

动力和传动单元，通过该丝杠和该导杠控制该自动擦拭组件做往复运动，该些硅胶圈在该些灯管外壁来回擦拭以擦去外壁上的滞留油层。

上述的去除黄曲霉毒素的系统，其中，该擦拭盘、该丝杠和该导杠由食品级不锈钢加工而成，该硅胶圈是食品级硅胶圈，该丝杠螺母和该直线轴承是由食品级四氟乙烯制造而成。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明通过利用特定波长的单波长紫外线光源(波长为365nm)作为食用油的照射源，以传统的紫外线照射法照射油脂，分解油脂中的黄曲霉毒素。相较于现有技术，本发明的方法将电能主要转化成了特定波长的紫外线，和传统高压紫外线汞灯和连续波段紫外线照射相比，这种单波长紫外线照射具有光源功率低、能量利用效率高、不产生臭氧、不需要冷却设备、运行成本低等优点，而且在去除食用油中AFT的同时，对油脂的风味和品质几乎没有影响。

附图说明

图1是本发明的去除黄曲霉毒素的装置的一个较佳实施例的截面图。

图2是本发明的去除黄曲霉毒素的装置的另一较佳实施例的截面图。

图3是图2实施例的局部立体图。

图4是本发明的去除黄曲霉毒素的系统的一个较佳实施例的原理图。

图5是本发明的去除黄曲霉毒素的系统的另一较佳实施例的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

方法实施例

在去除黄曲霉毒素的方法的本实施例中，使用波长为365nm的单波长紫外线光源作为照射光源，以传统的紫外线照射法照射油脂(通常为食用油)，分解油脂中的黄曲霉毒素。

除了满足波长要求外，为了达到更好的效果，紫外线光源需要满足光源功率为60～120W，径向功率密度为0.3～1.5W/cm，光源表面辐射照强度为1000～10000μW/cm²。

优选的，单波长的紫外线光源的光源功率为80～100W，径向功率密度为0.5～1W/cm，光源表面辐射照强度为3000～5000μW/cm²。

进一步地，为了达到连续化生产处理的目的，照射食用油的过程是在食用油流动时进行的。在照射过程中，需要控制的参数有：控制单波长的紫外线光源照射食用油的有效最大垂直照射距离为8cm，食用油的流速控制在0.01～0.1m/s，处理食用油所需的累计照射剂量为A×1.4×2000μW·min/cm²，其中A为食用油中黄曲霉毒素的含量，单位是μg/kg，流动的食用油在入口时的油温控制在小于40℃。

优选的，食用油的流速控制在0.03～0.07m/s，较佳的是在无气泡的食用油流动时进行单波长的紫外光源照射。

本发明还提供了另两个方法实施例，在上述其他参数保持不变的情况下，单波长紫外线光源的波长还可以分别取355nm和375nm。

装置第一实施例

图1示出了本发明的去除黄曲霉毒素的装置的第一实施例。请参见图1，装置包括食品级不锈钢圆筒外壳10和安装在外壳内部的六个石英玻璃灯管12。圆筒外壳10的一端作为食品油的入口，另一端作为食品油的出口。每个石英玻璃灯管12内都装有一个单波长的紫外线光源120，单波长的紫外线光源120的波长可以是355nm～375nm之间的任一值，较佳的是365nm。圆筒外壳10和石英玻璃灯管12之间是一个密闭夹层14，食品油在密闭夹层14中流动，单波长的紫外线光源120以紫外线照射法对夹层14中的食品油进行照射，使得食品油中的黄曲霉毒素得以分解。

单波长的紫外线光源120除了需要满足上述的波长要求之外，为了得到更好的效果，其光源功率设置为60～120W，径向功率密度设置为0.3～1.5W/cm，光源表面辐射照强度设置为1000～10000μW/cm²。除此之外，装置还需要做到在照射过程中：控制单波长的紫外线光源120照射食用油的有效最大垂直照射距离为8cm，食用油的流速控制在0.01～0.1m/s，处理食用油所需的累计照射剂量为A×1.4×2000μW·min/cm²，其中A为食用油中黄曲霉毒素的含量，单位是μg/kg，流动的食用油在入口时的油温控制在小于40℃。本领域技术人员可知实现以上参数控制的部件，在此不再赘述。

优选的，单波长的紫外线光源的光源功率为80～100W，径向功率密度为0.5～1W/cm，光源表面辐射照强度为3000～5000μW/cm²。食用油的流速控制在0.03～0.07m/s，较佳的是在无气泡的食用油流动时进行单波长的紫外光源照射。

装置的第二实施例

图2和图3示出了本发明的去除黄曲霉毒素的装置的第二实施例。请参见图2和图3，装置包括食品级不锈钢圆筒20、六个石英玻璃灯管22、自动擦拭组件。其中自动擦拭组件进一步包括擦拭盘246、丝杠240、导杠242、食品级硅胶圈244以及动力和传动单元248。

圆筒外壳20的一端作为食品油的入口，另一端作为食品油的出口。每个石英玻璃灯管22内都装有一个单波长的紫外线光源220，单波长的紫外线光源220的波长可以是355nm～375nm之间的任一值，较佳的是365nm。圆筒外壳20和石英玻璃灯管22之间是一个密闭夹层24(图中未标出，请标出)，食品油在密闭夹层24中流动，单波长的紫外线光源220以紫外线照射法对夹层24中的食品油进行照射，使得食品油中的黄曲霉毒素得以分解。

单波长的紫外线光源220除了需要满足上述的波长要求之外，为了得到更好的效果，其光源功率设置为60～120W，径向功率密度设置为0.3～1.5W/cm，光源表面辐射照强度设置为1000～10000μW/cm²。除此之外，装置还需要做到在照射过程中：控制单波长的紫外线光源220照射食用油的有效最大垂直照射距离为8cm，食用油的流速控制在0.01～0.1m/s，处理食用油所需的累计照射剂量为A×1.4×2000μW·min/cm²，其中A为食用油中黄曲霉毒素的含量，单位是μg/kg，流动的食用油在入口时的油温控制在小于40℃。本领域技术人员可知实现以上参数控制的部件，在此不再赘述。

优选的，单波长的紫外线光源的光源功率为80～100W，径向功率密度为0.5～1W/cm，光源表面辐射照强度为3000～5000μW/cm²。食用油的流速控制在0.03～0.07m/s，较佳的是在无气泡的食用油流动时进行单波长的紫外光源照射。

食用油在夹层24内流动的过程中容易附着在石英玻璃灯管22的外表面。石英玻璃灯管22的外表面有一个滞留油层，长时间照射会慢慢固化，从而影响装置的正常使用。安装在圆筒外壳20内的自动擦拭组件可以擦去石英玻璃灯管22外的滞留油层。自动擦拭组件在运行时整个结构都浸没在食品油中，由外部的动力驱动做往复运动。

自动擦拭组件可分为三个部分：擦拭盘246、丝杠240和导杠242、动力和传动单元248。擦拭盘246由食品级不锈钢加工而成，其上设有一个第一孔、两个第二孔和六个第三孔。在六个第三孔中分别连接有食品级硅胶圈244，石英玻璃灯管22通过这些食品级硅胶圈244连接在这六个第三孔中，运行时食品级硅胶圈244对石英玻璃灯管22的外表面进行擦拭。丝杠240穿过擦拭盘的第一孔，通过丝杠螺母241加以连接。两个导杠242穿过擦拭盘的第二孔，通过直线轴承243加以连接。丝杠240和导杠242都是用食品级不锈钢定制而成，配套的丝杠螺母241和直线轴承243以及丝杠的支撑轴承均使用食品级四氟乙烯制成。因此，整个运行过程稳定可靠且不会因为金属间相互摩擦而产生金属微粒。动力和传动单元248通过丝杠240和导杆242控制整个自动擦拭组件做往复运动，以使硅胶圈244在石英玻璃灯管22的外壁来回擦拭，擦去外壁上的滞留油层。动力和传动单元248由智能芯片控制，可编程控制往复运动的距离、速度和频率。

系统第一实施例

图4示出了本发明的去除黄曲霉毒素的系统的第一实施例。请参见图4，系统是由多个照射单元30串联而成，还包括连接各个照射单元30的传动系统31、动力系统32以及控制柜33，控制柜33用于控制动力系统32的输出。照射单元30可以是如图2所示的去除黄曲霉毒素的装置，也可以是如图3所示的包含了自动擦拭组件的去除黄曲霉毒素的装置。

系统第二实施例

图5示出了本发明的去除黄曲霉毒素的系统的第二实施例。请参见图5，系统是由多个照射单元40并联而成，还包括连接各个照射单元40的传动系统41、动力系统42以及控制柜43，控制柜43用于控制动力系统42的输出。照射单元40可以是如图2所示的去除黄曲霉毒素的装置，也可以是如图3所示的包含了自动擦拭组件的去除黄曲霉毒素的装置。

以下是本发明的有益效果的一些对比实验结果。

1、不同波段的紫外线灯管分解AFT的对比实验结果

 

紫外波段	灯管型号	功率	照射时间	照射后油品AFT、PV及风味的变化	照射后的油温
						200-400nm	QAFTB500济南灯泡厂	500W	10min	AFT含量明显降低PV升高约1倍有明显臭氧味和氧化味	油温将近100℃
200-400nm	HOK10/120L飞利浦(进口)	1000W	5min	AFT含量明显降低PV升高1倍以上有明显臭氧味和氧化味	油温在150℃以上
						254nm	美国进口	40W	15min	AFT含量无变化PV升高1倍以上有明显臭氧味和氧化味	油温略有升高
365nm	黑光灯	15W	20min	AFT含量无明显变化PV无变化油品风味无变化	油温无变化

 

365nm

N3B-80R(定制)

80W

15min

AFT含量明显降低PV无变化油品风味无变化

油温无明显变化

2、有无擦拭的对比实验结果

 

紫外波段	灯管厂家及型号	功率	照射时间	照射后玻璃管表面的情况	备注
						365nm	N3B-80R(定制)	80W	30min	有约0.1mm固化油层	无擦拭
365nm	N3B-80R(定制)	80W	30min	没有固化油层，玻璃管透明度好	10min擦拭一次

3、单波长紫外线去除不同含量AFT的实际效果

 

紫外线波段

功率

AFT含量

照射时间

照射后AFT含量

照射后油品风味

照射后油品PV

365nm

100W

44ug/kg

30min

未检出

略有氧化味

略有升高

365nm

100W

21ug/kg

20min

未检出

无明显变化

略有升高

365nm

100W

16ug/kg

15min

未检出

无变化

无变化

365nm

100W

7ug/kg

10min

未检出

无变化

无变化

实验结果表明，使用前面所述的光源、照射方法和设备，可以有效地将食用油中AFT含量降至未检出水平，同时对油脂的风味和品质几乎没有影响，提高了食用油的安全性。整个过程节能、高效，不需要冷却设备，不会对环境造成影响。

上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普通技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (8)

1.一种去除黄曲霉毒素的方法，其特征在于，使用单波长的紫外线光源，以紫外线照射法照射油脂，以分解油脂中的黄曲霉毒素，该单波长的紫外线光源的波长范围在355nm～375nm之间，其中该单波长的紫外线光源的光源功率为60～120W，径向功率密度为0.3-1.5W/cm，光源表面辐射照强度为1000～10000μW/cm²，使用该单波长的紫外线光源照射油脂的过程是在油脂流动时进行的，该单波长的紫外线光源照射油脂的有效最大垂直照射距离为8cm，油脂的流速控制在0.01～0.1m/s，处理油脂所需的累计照射剂量为A×1.4×2000μW·min/cm²，其中A为油脂中黄曲霉毒素的含量，单位是μg/kg，流动的油脂在入口时的油温控制在小于40℃。

2.根据权利要求1所述的去除黄曲霉毒素的方法，其特征在于，该单波长的紫外线光源的波长是365nm。

3.一种去除黄曲霉毒素的装置，包括：

外筒，一端作为油脂入口，另一端作为油脂出口；

安装在该外筒内部的至少一个灯管，灯管内装有单波长的紫外线光源，其中该单波长的紫外线光源的波长范围在355nm～375nm之间；

自动擦拭组件，安装在该外筒内，进一步包括：

擦拭盘，设有第一孔、第二孔和至少一个第三孔；

丝杠，穿过该擦拭盘的该第一孔，通过丝杠螺母连接；

导杠，穿过该擦拭盘的该第二孔，通过直线轴承连接；

硅胶圈，设置在该些第三孔中，该些灯管通过该些硅胶圈连接在该些第三孔中，

动力和传动单元，通过该丝杠和该导杠控制该自动擦拭组件做往复运动，该些硅胶圈在该些灯管外壁来回擦拭以擦去外壁上的滞留油层；

其中该外筒和该灯管组成一密闭夹层，供油脂在其中流动并被单波长的紫外线光源以紫外线照射法照射，油脂中的黄曲霉毒素得以分解；

其中该单波长的紫外线光源的光源功率为60～120W，径向功率密度为0.3-1.5W/cm，光源表面辐射照强度为1000～10000μW/cm²。

4.根据权利要求3所述的去除黄曲霉毒素的装置，其特征在于，该单波长的紫外线光源的波长是365nm。

5.根据权利要求3所述的去除黄曲霉毒素的装置，其特征在于，该擦拭盘、该丝杠和该导杠由食品级不锈钢加工而成，该硅胶圈是食品级硅胶圈，该丝杠螺母和该直线轴承是由食品级四氟乙烯制造而成。

6.一种去除黄曲霉毒素的系统，其特征在于，包括多个串联或并联的去除黄曲霉毒素的装置，该装置包括：

外筒，一端作为油脂入口，另一端作为油脂出口；

安装在该外筒内部的至少一个灯管，灯管内装有单波长的紫外线光源，其中该单波长的紫外线光源的波长范围在355nm～375nm之间；

自动擦拭组件，安装在该外筒内，进一步包括：

擦拭盘，设有第一孔、第二孔和至少一个第三孔；

丝杠，穿过该擦拭盘的该第一孔，通过丝杠螺母连接；

导杠，穿过该擦拭盘的该第二孔，通过直线轴承连接；

硅胶圈，设置在该些第三孔中，该些灯管通过该些硅胶圈连接在该些第三孔中，

动力和传动单元，通过该丝杠和该导杠控制该自动擦拭组件做往复运动，该些硅胶圈在该些灯管外壁来回擦拭以擦去外壁上的滞留油层

其中该外筒和该灯管组成一密闭夹层，供油脂在其中流动并被单波长的紫外线光源以紫外线照射法照射，油脂中的黄曲霉毒素得以分解；

其中该单波长的紫外线光源的光源功率为60～120W，径向功率密度为0.3-1.5W/cm，光源表面辐射照强度为1000～10000μW/cm²。

7.根据权利要求6所述的去除黄曲霉毒素的系统，其特征在于，该单波长的紫外线光源的波长是365nm。

8.根据权利要求6所述的去除黄曲霉毒素的系统，其特征在于，该擦拭盘、该丝杠和该导杠由食品级不锈钢加工而成，该硅胶圈是食品级硅胶圈，该丝杠螺母和该直线轴承是由食品级四氟乙烯制造而成。

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