CN1184406A - 药草香料的消毒灭菌方法和设备 - Google Patents

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Abstract

将药草、香料和其它易受细菌腐蚀的物质消毒灭菌的一种方法,包括工序:1)将上述药草、香料或其它物质冷却到0℃以下温度,2)将上述冷却过的药草、香料或其它物质快速加热到消毒或灭菌温度,及3)将上述药草、香料或其他物质重新冷却到室温左右,其中至少工序2)和3)是在压力大于1巴的环境中进行的。

Description

药草香料的消毒灭菌方法和设备
本发明关于药草香料和易受细菌腐蚀的其它物质的消毒灭菌方法和设备。
人仍一直在努力开发包括热处理在内的药草香料的消毒灭菌方法，然而这些方法被发现是不可行的，因为热处理工序导致药草和香料有效的和诱人的挥发性物质转移出来和/或破坏掉，因此，传绕上将药草和香料暴露到环氧乙烷(ethylene oxide)中处理。
不令人满意的是，这种环氧乙烷工艺有一定的缺点。如已经发现在这种工艺使产品中细菌数量减少的同时，他们有这样的缺点，即因为细菌和真菌孢子普遍具有天然的抗灭菌能力，所以其效果取决于浓度及渗透所需要的长的暴露时间。甚至，有报道说含盐浓度高的食品暴露到环氧乙烷中会产生反应产物，如可能有毒的表氯醇(epichlorhydrin)。
因此，本发明的目的之一就是提供对药草、香料和其他易受细菌腐蚀的物质进行有效消毒灭菌的一种方法和设备，它对有效成分几乎没有不良效果。
因此在第一个方面，本发明提供了对药草、香料及其他易受细菌腐蚀的物质进行消毒灭菌的一种方法，包括的工序有：
(1)将上述药草、香料或其它物质冷却到低于0℃的温度，
(2)将上述冷却过的药草、香料或其它物质快速加热到消毒或灭菌温度，及
(3)将上述的药草、香料或其它物质重新冷却到室温左右。
其中至少工序(2)和(3)在压力大于1巴的环境下进行。
在压力大于1巴的环境下进行工序(2)和(3)防止了从所处理的物质中的挥发损失。此外，在这些工序中使用这样的压力的确对不褪颜色和减少细菌数量有积极作用。在工序(2)和(3)中所使用的压力最好大于3巴。一旦工序(3)结束，包容物质的环境可以回到大气压力。
工序(1)优选是一快速冷却工序且在0.05到5.0分钟内完成，最好在0.5到3.0分钟内完成。在工序(1)中药草、香料或其它物质优选冷到约-70℃以下的温度，最好是到约-170℃的温度。同样工序(1)最好在压力大于1巴的条件下进行。
实施快速加热工序(2)可以使用任何热源，辐射热、热传导或对流，它们可以是燃烧发热，电磁辐射、微波引起的感应或绝缘材料发热，红外线辐射或其他方法发热。热量应该作用0.05到5.0分钟，最好是作用0.1到3.0分钟或者根据物质和它的细菌含量更长些。
重新冷却工序(3)也优选是一快速冷却工序且在0.05到5.0分钟内完成。最好是0.1到2.0分钟完成。
在第二个方面，本发明提供了设备来实施本发明第一个方面说明的方法。
可根据材料的批量或连续地处理来实施该方法。因此，本发明的按批处理的设备包括：
一只容器，它包括：
一个送入一批药草、香料或其它易受细菌俯蚀的物质的进料设备，
将该批物质冷却到0℃以下温度的设备，
将该批冷却后的物质快速加热到消毒灭菌温度的设备，
将该批物质重新冷却到室温左右的设备，
在加热或重新冷却期间将容器内压力施加和/或调节到大于1巴的设备。
从容器中移出处理过的该批物质的设备。
按批处理的设备最好包括按卫生标准制造的压力容器，它通过阀门出料到市场上采购的无菌漏斗。一批待处理的物质通过带阀门的入料斗引入到容器中，由电动搅拌机带动搅拌。由于喷到要处理物质上的膨胀剂的冷却效果，物质快速冷却到0℃以下。膨胀剂可以是液氮，液态的C02或两者的混合物，或者其它气体，或者组合起来或者单独使用，在使用之前它们可能要调湿。
一旦达到冷却工序所需要的温度(如-70℃到-170℃之间的温度)和压力(如大于1巴的压力)，关闭压力调节阀，冷却剂和入流量减小，然后控制维持在1巴以上的压力，最好大于3巴。在保持这个压力的同时，物质暴露到热量中处理的时间足以将总细菌含量减少到期望的比例，处理时间取决于入料中的细菌和真菌含量。
施加的热源最好设置在容器上，这样优化了热量的作用和渗透时间，因此将所需的处理时间和引起的产品破坏减到最小。可设置快速响应的敏感的压力和温度传感器监视处理过程，而且传感器的输出送到控制回路，控制回路反回来调所加的热和压力。通常控制回路包括可编程逻辑控制器和监视设备、控制设备及数据平集计算机。
本发明的连续处理设备可以包括：
第一个容器，包括连续送入药草、香料或其它易受细菌腐蚀物质的进料设备，将药草、香料或其它物质冷却到0℃以下温度的设备；
第二个容器，包括将上面冷却过的药草、香料或其它物质快速加热的设备，及施加和/或调节1巴以上压力的设备，及
第三个容器，包括重新将药草、香料或其它物质冷却到室温的设备，施加和/或调节一巴以上压力的设备，及将处理过的药草、香料或其它物质从上述容器中移出的出口设备，
其中第一个容器连接到第二个容器，第二个容器连接到第三个容器，布置上是这样的，即送入到第一个容器的药草、香料或其它物质可以连续逐步地输送到第二个然后是第三个容器中。
除了特别研究的药草、香料外，由本发明处理的物质可以是易受细菌腐蚀的其他食品、药物、各种形式的叶状物质如烟叶或各种自由流动的粉状物质。
使用下面非限制性例子和附图将进一步说明本发明。
附图的简要描述
图1提供了一示意性立面图，表示了本发明优选的按批处理药草和香料的设备。
图2提供了一示意性立面图，表示了本发明优选的连续流程处理药草和香料的设备。
例1：按批处理的设备
如图1所示，具有逐渐变窄的圆锥底的按卫生要求设计的压力容器(1)装有电动搅拌器(2)，进料漏斗/阀(3)和出口漏斗/阀(4)，还设有安全排气口(7)。
通过进料漏斗/阀(3)送入要处理的称好重的一批物质，然后用搅拌器(2)开始搅拌，冷却剂通过喷射口(10)进入且通过压力调节阀(6)使其排出，直到与要处理的物质相接触的热电偶(9)计录到需要的冷却工序温度为止。
下一步，减小冷却剂气流及伺服驱动压力调节阀以维持所需要的压力(＞3巴)，该压力用压力传感器(8)探测。然后开始由加热器(5)加热到70-90℃之间的消毒温度及105-150℃之间的灭菌温度，要优化暴露时间以使细菌含量最大程度地减少，同时最大程度地保持要处理物质的香味和有效成分。通常，可以平衡热能/批质量以获得只要0.1-3.0分钟的处理时间，这种短时间/高温度工艺使细菌含量得到4、且经常是6的对数减少。
在渗透性热处理阶段的后期，开始处理后的保护性冷却，这对保护优美的香味和有效成分是必须的，在还有压力时马上进行冷却，压力是通过重新控制喷射口(10)处的冷却剂入流及压力调节阀(6)处的释放实现的。快速冷却将在处理的物质温度减小到20℃以下，然后停止冷却剂入流，使容器内的压力回到环境压力。
在整个过程中连续进行搅拌且一直到物质直接排入到(11)处的无菌漏斗为止。
例2：连续流程设备
在另一布置中，可通过三个容器对传送的材料实施本发明的方法的工序，三个容器与按批处理工艺中装备的类似，这样各处理阶段可连续进行。每个容器用转锁隔开且每个容器有分段的输送机械，图2中描述了相应的设备。
图2中所示的设备使用开式输送带，然而应该知道螺旋式输送机可替代使用。
图2中设备(3)-(6)，(9)及(10)如例1中所述。
例3-初步试验
试验A
目的：评价对药草和香料加以减少细菌含量的可能性。
方法：
试验材料：罗勒属植物，全黑胡椒子
已知两者的细菌含量高(大于108cfu/g)
设备；
为试验制造的设备包括约3升容积的花园喷水用的塑料承压箱，选用的箱子要有足够的强度承受压力，安装一只小汽车轮胎阀门修改了压力进口。设有用下行螺纹式O形环密封的进口，它通常用作增加喷淋和加水，还设有适当加强的安全压力释放阀。
设备应该用天然的高或超高密度聚乙烯或类似的塑料制造，它应在高于试验中预计会达到的压力下试验且验证即使在加热时也能承受3巴以上的压力。
热量从装有转盘的750瓦家用微波炉中产生，转盘用于放置能透过微波的塑料容器，且当暴露到所接受的微波能中时不需要对它加很多热量。当装上约15ml水且在2巴高的压力下暴露5分钟发现所有接触面都被灭菌，而且在大气压力下连续加热可蒸干该容器。在每次新试验前要进行这些过程。
为了克服最初热量的不均匀，设计一倾斜容器的系统，当转盘使其旋转时，混合了暴露着的试验材料。
暴露方法：
100克试验材料的样品暴露不同的时间和微波功率中，用装有快速响应热电偶的电子温度计记下所达到的温度。
在压缩空气产生1和2巴的高压下重新暴露且用外部压力表读数，来评价由不同时间和微波功率达到的温度下所获得的压力效果。
根据这些数据选择暴露范围，这样可以预测范围在70到140℃之间的到达的温度谱，而且用1和2巴的高压压缩空气重新暴露试验材料。在暴露结束以后马上释放压力。
结果：
现象：有凝结出现但很少，
高压释放时有明显的挥发性气味。
试验材料：
预计至少损失30％材料的器官可察觉的成分，
特别是可闻到很大的气味。
微生物分析：
细菌含量的减少平行于时间和温度减少，在使用温度下长时间暴露，在标准计数板上获知可以达到6以上的对数减少。
结论：
可观察到细菌数量有很大程度的减少，容易实现产品消毒和商业灭菌。
试验B
目的：使用保护性冷却和高压的方法，开发一种方法以防止加热药草和香料时失去挥发性物质。
方法：
试验材料：同试验A
设备：同试验A，但使用了从瓶装食品级压缩的二氧化碳中产生的由调节器控制的高压。在试验材料暴露过热量以后，维持住高压的同时，用它来帮助冷却。还可以把容器埋到冰池中实现附加的冷却。
暴露方法：同试验A。
结果：
现象：凝结及挥发性气味显著减少
试验材料：材料没有裉色，器官可察觉的现象有很大减少。
微生物分析：与试验A没有很大不同。
结论：
在此条件下一定的改进没有产生杀菌效果，材料的有效成分在下面的处理时仍可见到。
在认为有一些价值的同时，要寻找进一步减少损失挥发性物质的方法。
试验C
目的：
在工艺过程中采用预冷工序进一步减少挥发。
方法：
试验材料：同试验A
设备：同试验A和B，且加上下面二者之一：
将二氧化碳(-70℃)喷入到容器中预冷，
浸入到液氮中(-170℃)。
暴露方法：如试验A和B
结果：
现象：如试验B
试验材料：用两种预冷方法任何一种，通过对器官可察觉的现象的评价，没有发现可见的挥发性和有效成分损失。
微生物分析：在用氮预冷材料的情况下，细菌含量大于7、接近8的对数减少。
结论：
在保持细菌含量减少的同时，就药草和香料有机物有效成分的损失，实现在商业意义上的很大减少的目的是可以达到的。
本专业技术人员可对具体的实施例中所示的发明，在不偏离已广泛说明的本发明的精神和范围内作许多变更和/或修改。所示的实施例应该看成是对各方面的说明而不是限制性的。

Claims (27)

1.一种药草、香料和易受细菌腐蚀的其它物质的消毒灭菌方法，包括工序：
(1)将药草、香料或其它物质冷却到约小于0℃的温度，
(2)将上述冷却过的药草、香料或其它物质快速加热到消毒或灭菌温度，及
(3)将上面的药草、香料或其它物质重新冷却到室温左右。
其中至少工序(2)和(3)是在压力大于1巴的环境中进行。
2.根据权利要求1的方法，其中在工序(1)中将药草、香料或其它物质冷却到约-70℃以下的温度。
3.根据权利要求1或2的方法，其中在工序(1)中将药草、香料或其它物质冷却到约-170℃的温度。
4.根据上述任一权利要求的方法，其中工序(1)在0.05到5.0分钟内完成。
5.根据权利要求4的方法，其中工序(1)在0.5到3.0分钟内完成。
6.根据上述任一权利要求的方法，其中工序(1)还在压力大于1巴的环境下进行。
7.根据上述任一权利要求的方法，其中工序(2)和(3)在压力大于3巴的环境下进行。
8.根据上述任一权利要求的方法，其中工序(2)在0.05到5.0分钟内完成。
9.根据权利要求8的方法，其中工序(2)在0.1到3.0分钟内完成。
10.根据上述任一权利要求的方法，其中工序(3)在0.05到5.0分钟内完成。
11.根据权利要求10的方法，其中工序(3)在0.1到2.0分钟内完成。
12.根据上述任一权利要求的方法，其中冷却工序(1)和(3)用喷射适当的冷却剂气体的方法实现。
13.根据上述任一权利要求的方法，其中加热工序(2)由燃烧，电磁辐射、微波引起的感应或绝缘材料发热，或红外线辐射而产生的热作用来实现。
14.一种使一批药草、香料和其它易受细菌腐蚀的物质消毒灭菌的设备，包括：
一只容器，包括：
一只送入一批药草，香料或其它易受细菌腐蚀的物质的进料设备，
将该批物质冷却到0℃以下温度的设备，
将该批冷却后的物质快速加热到消毒灭菌温度的设备，
将该批物质重新冷却到室温左右的设备，
在至少是加热和重新冷却期间，将容器内压力施加和/或调节到1巴以上的设备，及
从上述容器中移出处理过的该批物质的设备。
15.根据权利要求14的设备，其中冷却设备将这批物质冷却到约-70℃以下的温度。
16.根据权利要求14或15的设备，其中冷却设备将这批物质冷却到约-170℃的温度。
17.根据权利要求14到16中任一权利要求的设备，其中压力施加和/或调节设备将容器内的压力施加和调节到3巴以上。
18.根据权利要求14到17中任一权利要求的设备，其中冷却和重新冷却设备包括合适的冷却剂气体的喷射口。
19.根据权利要求14到18中任一权利要求的设备，其中加热设备包括由燃烧，电磁辐射、微波引起的感应或绝缘材料发热，或红外线辐射产生的加热设备。
20.一种对药草、香料和其它易受细菌腐蚀的物质消毒灭菌的设备，包括：
第一个容器，包括连续送入药草、香料或其它易受细菌腐蚀物质的进料设备，及将药草、香料或其他物质冷却到约0℃以下温度的设备，
第二个容器，包括将上面冷却过的药草、香料或其它物质快速加热的设备，及施加和/或调节1巴以上压力的设备，及
第三个容器，包括重新将药草、香料或其它物质冷却到室温的设备，施加和/或调节1巴以上压力的设备及将处理过的药草、香料或其他物质从上述容器中移出的出口设备，
其中上述第一个容器连接到第二个容器，第二个容器连接到第三个容器，布置上是这样的，即送入到第一个容器的药草、香料或其它物质可以连续向下输送到第二个然后是第三个容器中。
21.根据权利要求20的设备，其中冷却设备将药草、香料或其它物质冷却到约-70℃以下温度。
22.根据权利要求20或21的设备，其中冷却设备将药草、香料或其它物质冷却到约-170℃温度。
23.根据权利要求20到22中任一权利要求的设备，其中第一个容器还包括施加和/或调节1巴以上压力的设备。
24.根据权利要求20到23中任一权利要求的设备，其中在第二和第三个容器上设置的压力施加和/或调节设备施加和调节3巴以上的压力。
25.根据权利要求20到24中任一权利要求的设备，其中在第一和第三个容器上设置的冷却和重新冷却设备包括合适的冷却剂气体喷射口。
26.根据权利要求20到25中任一权利要求的设备，其中加热设备包括由燃烧，电磁辐射、微波引起的感应或绝缘材料发热，或红外线辐射产生热量的加热设备。
27.将药草和香料消毒和灭菌的按权利要求1到13中任一权利要求的方法。
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