CN110393159B - 一种基于超声协同微纳米气泡技术的鸡蛋清洗及消毒方法 - Google Patents

一种基于超声协同微纳米气泡技术的鸡蛋清洗及消毒方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于超声协同微纳米气泡技术的鸡蛋清洗及消毒方法，属于食品加工技术领域，主要包括：1)用无菌水配制浓度为0.1‑2.0％的过氧化氢消毒溶液，并向消毒液中添加柠檬酸2‑12％、阴离子表面活性剂1‑10％作为增效剂；2)稀释消毒剂使体系中清洗消毒剂含量为200mg/L‑250mg/L，并加到超声清洗槽内设定超声参数，使消毒液成分均一稳定；3)将鸡蛋浸泡于消毒液中，调整超声装置及微纳米气泡发生器装置参数，对鸡蛋进行清洗杀菌。经此方法处理后的鲜蛋表面微生物杀菌率达99.99％，且消毒时间短，有效的提高了鸡蛋清洗消毒效率，避免了鸡蛋长时间浸泡于消毒液中造成二次污染的问题。同时，本发明提供了一种用于鸡蛋清洗消毒的专用复合消毒液。

Description

一种基于超声协同微纳米气泡技术的鸡蛋清洗及消毒方法
技术领域
本发明提供了一种高效的鸡蛋清洗消毒工艺，主要涉及一种基于超声协同微纳米气泡技术的鸡蛋清洗及消毒方法，属于食品加工技术领域。
背景技术
受传统消费观念的影响，我国鸡蛋消费仍然主要以鲜蛋为主，约占蛋品消费的93％，深加工相对较少。目前，市场上销售的鸡蛋多数未经清洗消毒或仅经过简单的清洗处理，其表面存在大量微生物，严重影响鸡蛋品质，对人体健康造成威胁。鸡蛋通常会受到两种不同途径的微生物污染，分别是母鸡卵巢的直向传播及外界环境微生物经过蛋壳气孔渗透到内部的横向传播。相关研究报道指出，不论是封闭式还是半封闭式的笼养方式，蛋壳表面均带有大量微生物，同时从蛋壳表面分离出棒状杆菌、肠杆菌、隐球菌、大肠杆菌、克雷伯氏菌、微球菌、变形杆菌属、沙门氏菌、志贺氏菌以及曲霉属真菌等。为了避免鸡蛋表面微生物对消费者健康造成威胁，有效的方法是在产蛋后对鸡蛋进行迅速杀菌。
目前，关于鸡蛋的杀菌技术研究主要有辐照、热风及水浴等杀菌技术，但是由于以上技术杀菌成本高且杀菌温度高易造成鸡蛋蛋白变性，目前蛋品企业仍然采用廉价的且具有一定氧化性的化学消毒剂，通过浸泡或喷淋的方式消毒杀菌，但是消毒剂不能很好的作用于蛋壳表面，杀菌效果并不理想。为了有效的达到鸡蛋的杀菌处理，一般会通过延长浸泡时间或依靠外力刷洗的方式清洗消毒，易造成鸡蛋蛋壳的破坏，导致鸡蛋的二次污染。
超声波清洗开始于20世纪50年代初，初期主要用于电子、光学和医药等领域。超声波清洗的主要特点是速度快、效果好，容易实现工业控制等，应用于食品原料的清洁处理，尤其是不规则及表面凹凸状的食品原料，对比国内外同类产品，传统清洗方法中以水力冲刷为主，辅以震荡、摩擦、离心等物理方式进行的清洗设备，对食品原料破坏性较大。超声波清洗过程中，在食品加工中一般以液体为介质，作用过程可产生空化效应，当空化微泡的体积增长到一定程度时发生剧烈的内爆，释放能量，并产生瞬时的高温、高压环境，以及大量活性自由基(H·和·OH)，但是单独使用超声清洁不能达到食品安全性要求，增加超声波强度同样会增加食品的破坏性。微纳米气泡是通过旋回剪切、加压溶解、微孔加压等方式将气体分散于溶液中并形成直径小于50μm气泡的一种物理技术，相比于传统气泡，微纳米气泡具有直径小、比表面积大、上升速度慢、停留时间长、吸附能力强等优点。但是微纳米气泡处理时间长，产生气泡在水溶液中运动慢，将微纳米气泡技术与超声结合会显著提高二者效率，微纳米气泡技术会提高超声空化效果，增加水溶液中自由基含量，此外超声同样会增加微纳米气泡在水溶液中运动速率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，如杀菌不彻底、杀菌时间较长、清洗过程易造成鸡蛋破损等问题，提供一种安全高效且对鸡蛋破坏性小的清洗消毒方法。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现，一种基于超声协同微纳米气泡技术的鸡蛋清洗及消毒方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：采用人工和机械相结合的方法剔除破损及有细小裂纹的鸡蛋和陈旧蛋；
步骤二：采用流速为0.08m/s～0.10m/s的流动水将鸡蛋壳表面易于清除的粪便、杂草、羽毛、泥土等冲洗掉，减轻后续消毒杀菌负荷；
步骤三：配制消毒剂，配制浓度为0.1～2.0％的过氧化氢溶液，然后依次填加2～12％柠檬酸，1～10％阴离子表面活性剂，其中阴离子表面活性剂为聚丙烯酰胺，磷酸氢二钠，磷酸三钠，硫酸亚铁中的一种或几种组成；
步骤四：将消毒剂原液按照1:1000的比例进行稀释，同时置于超声体系中，设置超声温度20℃～40℃，超声功率50W～90W，超声时间10s～60s，将消毒液中的各成分充分溶解形成一个稳定的复合消毒液体系；
步骤五：启动微纳米气泡发生装置，利用微纳米气泡发生装置通过旋回逆流与多项涡流气液剪切技术产生直径为10μm～50μm的微纳米气泡微纳米气泡,微纳米气泡发生装置参数设置为：进气量为10mL/min～80mL/min，气液混合比为1～10％，压力0.1Mpa～2.0Mpa，并将待消毒杀菌鸡蛋置于超声协同微纳米气泡体系中，调整超声装置的工作参数，其中超声功率20W～80W，时间80s～120s，温度20℃～40℃，利用超声波协同微纳米气泡发生装置对鸡蛋进行清洗消毒，使消毒液很好的作用于蛋壳表面并进行杀菌；
步骤六：将已消毒鸡蛋取出，经流速为0.08m/s～0.10m/s流动水冲掉鸡蛋壳表面残留消毒液，置于恒温鼓风干燥箱，温度40℃，时间3min，去除鸡蛋壳表面水分，保存备用。超声协同微纳米气泡及消毒液处理体系如附图中图1所示，具体鸡蛋清洗消毒流程如附图中图2所示。
分析方法
抑菌圈的测定
在超近台内，配制浓度为106cfu/ml，用无菌吸管吸取200ul涂布于平板上，用无菌涂布棒涂布均匀，使菌液遍布整个平板，在超净台内放置10min～15min，使菌液很好的贴附于琼脂表面。取灭菌烘干的牛津杯置于已涂有菌液的培养皿中，每个平板放置3个牛津杯，使用移液枪分别向牛津杯中注入复合消毒剂100ul，空白组为无菌生理盐水。将培养皿置于37℃恒温培养箱中培养24h-48h，通过游标卡尺测定抑菌圈大小，通过抑菌圈大小反映复配消毒液的协同杀菌效果。
杀菌率的测定
将鸡蛋置于不同清洗消毒体系中，测定鸡蛋经过不同清洗消毒方式下蛋壳表面前后菌落总数变化。菌落总数的测定参照GB4789.2-2016中菌落总数的测定方法，通过杀菌率反映杀菌效果。杀菌率计算公式如下：
Figure BDA0002170633490000031
式中：M1-未消毒前蛋壳表面菌落总数；M2-消毒后蛋壳表面菌落总
表1：几种鸡蛋消毒杀菌效果的对比：
Figure BDA0002170633490000032
本发明的优势：
过氧化氢作为一种绿色强氧化剂，其杀菌性依赖于过氧化氢的强氧化性，作用原理是在水溶液中解离出具有高活性的羟基及活性氧原子并作用于菌体细胞膜、蛋白质而使微生物死亡。过氧化氢呈现一定的微弱酸性，低浓度的过氧化氢长时间放置不稳定，易转化成分子氧和水而失去氧化性，进而使其抑菌性能降低。因此，过氧化氢在酸性条件下其氧化性较强(H2O2+2H++2e-＝2H2O,E＝1.78V)，在非酸性条件下氧化性相对较弱(H2O2+2e-＝2OH-,E＝0.8V)，所以本发明选用柠檬酸作为过氧化氢的增效剂及稳定剂，同时柠檬酸由于其酸性同样会对微生物造成一定的抑制作用。此外本发明采用阴离子表面活性剂，增加了鸡蛋壳表面的去污效果，有利于蛋壳表面粪便、泥土等物质的分离剥离，一定程度上有利于鸡蛋的清洁。
超声波的作用原理主要有以下几个方面：机械作用、热效应和空化效应，超声波清洗过程中，在食品加工中一般以液体为介质，作用过程可产生空化效应，当空化微泡的体积增长到一定程度时发生剧烈的内爆，释放能量，并产生瞬时的高温、高压环境以及大量活性自由基(H·和·OH)，但是单独使用超声清洁不能达到食品安全性要求，增加超声波强度同样会增加食品的破坏性。微纳米气泡是通过旋回剪切、加压溶解、微孔加压等方式将气体分散于溶液中并形成直径小于50μm气泡的一种物理技术，相比于传统气泡，微纳米气泡具有直径小、比表面积大、上升速度慢、停留时间长、吸附能力强等优点。将微纳米气泡引入超声处理体系中，增强超声空化现象，提升体系的杀菌效果。但是单独微纳米气泡处理鸡蛋时间长，产生气泡在水溶液中运动慢，将微纳米气泡技术与超声结合会显著提高二者效率。微纳米气泡技术会提高超声空化效果，增加水溶液中自由基含量，同时超声会增加微纳米气泡在水溶液中运动速率。此外，超声协同微纳米技术产生的空化效应有利于化学消毒剂更好的作用于蛋壳表面，尤其蛋壳是一个多孔结构，利用超声空化效应使微纳米气泡剧烈运动并且可以渗入到蛋壳气孔，能够有效的杀灭存在于蛋壳孔隙中的微生物。
利用超声协助微纳米气泡清洗鸡蛋避免了使用传统方法中毛刷清洗、机械振动清洗和桨叶清洗造成鸡蛋破碎的问题，此外，超声及微纳米气泡技术产生的空化效应增加溶液中自由基含量，与本发明中使用的以过氧化氢为有效杀菌剂的化学消毒剂产生协同效应，极大的提高蛋壳表面的微生物的清洗消毒效率。超声协同微纳米气泡技术及化学消毒剂的鸡蛋清洗消毒方法极大的缩短了鸡蛋浸泡于消毒液的时间，由于鸡蛋壳表面分布着约7000多的气孔，且鸡蛋长时间浸泡于消毒液中，消毒液会通过鸡蛋气孔渗透到鸡蛋内部造成鸡蛋的二次污染问题，因此本发明鸡蛋浸泡于化学消毒剂的时间短，有效的规避了传统鸡蛋清洗方法中将鸡蛋长时间浸泡于消毒液中造成的二次污染问题。
附图说明：
附图1超声协同微纳米气泡及消毒液处理体系；
附图2鸡蛋清洗消毒流程；
附图3消毒剂的抑菌性能；
具体实施方法：
实施例1：
采用人工和机械相结合的方法剔除破损及有细小裂纹的鸡蛋和陈旧蛋；
采用流速为0.08m/s～0.10m/s的流动水将鸡蛋壳表面易于清除的粪便、杂草、羽毛、泥土等冲洗掉，清洗时间为60s，减轻后续消毒杀菌负荷；
吸取浓度为30％的过氧化氢0.83mL，用50mL的无菌水中配制浓度为0.5％的过氧化氢消毒液；
向消毒液分别依次加入柠檬酸2g，磷酸氢二钠5g，将已配制好的消毒剂原液按照1:1000进行稀释，将复配消毒液置于超声清洗槽中，设置超声温度20℃，超声功率50W，超声时间20s，使消毒剂中各成分在过氧化氢体系中均一稳定。
将鸡蛋浸泡于消毒液中，启动微纳米气泡发生装置，设置微纳米气泡发生装置的参数：进气量10mL/min，气液混合比1％，压力0.5Mpa，超声装置的参数为：超声温度40℃，时间100s，功率30W，调整微纳米气泡发生装置，使体系产生稳定气泡后将鸡蛋放于超声体系中进行清洗消毒处理。
鸡蛋消毒杀菌后，采用流速为0.08m/s～0.10m/s的流动水去除鸡蛋壳表面残留消毒液，然后将鸡蛋置于电热恒温鼓风干燥箱内，设置温度为40℃，时间3min，去除鸡蛋表面水份，保存备用。其中实例1中消毒剂配方抑菌性能如附图中图3(A)所示。
实施例2：
采用人工和机械相结合的方法剔除破损及有细小裂纹的鸡蛋和陈旧蛋；
采用流速为0.08m/s～0.10m/s的流动水将鸡蛋壳表面易于清除的粪便、杂草、羽毛、泥土等冲洗掉，清洗时间为60s，减轻后续消毒杀菌负荷；
吸取浓度为30％的过氧化氢3.3mL，用50mL的无菌水中配制浓度为2％的过氧化氢消毒液；
像消毒液分别依次加入柠檬酸5g，磷酸三钠2.5g，将消毒剂原液按照1:1000的比例稀释，将复配消毒液置于超声清洗槽中，设置超声温度40℃，超声功率60W，超声时间30s，使消毒剂中各成分在过氧化氢体系中均一稳定。
将鸡蛋浸泡于消毒液中，启动微纳米气泡发生装置，设置微纳米气泡发生装置：进气量30mL/min，气液混合比5％，压力0.7Mpa，超声装置的参数为：超声温度40℃，时间120s，功率50W，调整微纳米气泡发生装置，使体系产生稳定气泡后将鸡蛋放于超声体系中进行清洗消毒处理。
鸡蛋消毒杀菌后，采用流速为0.08m/s～0.10m/s的流动水去除鸡蛋壳表面残留消毒液，然后将鸡蛋置于电热恒温鼓风干燥箱内，设置温度为40℃，时间3min，去除鸡蛋表面水份，保存备用。其中实例2中消毒剂配方抑菌性能如附图中图3(B)所示。

Claims (1)

1.一种基于超声协同微纳米气泡技术的鸡蛋清洗及消毒方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
(1)采用人工和机械相结合的方法剔除破损及有细小裂纹的鸡蛋和陈旧蛋；
(2)采用流速为0.08m/s～0.10m/s的流动水将鸡蛋壳表面易于清除的粪便、杂草、羽毛、泥土冲洗掉，减轻后续消毒杀菌负荷；
(3)配制消毒液：首先配制不同浓度的过氧化氢溶液，然后依次添加柠檬酸、阴离子表面活性剂到过氧化氢溶液中；其中，过氧化氢溶液的浓度为0.1～2.0％，向过氧化氢溶液中加入2～12％的柠檬酸，阴离子表面活性剂为聚丙烯酰胺，添加量为1～10％，将已配制好的消毒液按1:1000比例进行稀释；
(4)将配制好的消毒液原液按照1:1000比例稀释并置于超声清洗槽内，调整超声温度、超声功率、超声时间，使消毒剂中各成分在过氧化氢体系中均一稳定，具体将超声功率设置为50W～90W，超声时间10s～60s，超声温度20℃～40℃，将消毒液中的各成分充分溶解形成一个稳定的复合消毒液体系；
(5)将(2)中冲洗过后的鸡蛋浸泡于消毒液中，同时设置微纳米气泡发生装置产生微纳米气泡水通入超声清洗槽内，利用超声协同微纳米气泡及化学消毒剂对鸡蛋进行清洗消毒，其中，利用微纳米气泡发生装置通过旋回逆流与多项涡流气液剪切技术产生直径为10μm～50μm的微纳米气泡，其中进气量为10mL/min～80mL/min，气液混合比为1～10％，压力0.1Mpa～2.0Mpa，调整超声功率为20W～80W，温度20℃～40℃，时间80s～120s，利用超声波协同微纳米气泡发生装置对鸡蛋进行清洗消毒，使消毒液很好的作用于蛋壳表面并进行杀菌；
(6)将已消毒鸡蛋取出，经流速为0.08m/s～0.10m/s流动水冲掉鸡蛋壳表面残留消毒液，置于恒温鼓风干燥箱，温度40℃，时间3min，去除鸡蛋壳表面水分，保存备用。
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