CN1712071A - 超高压水射流灭菌方法 - Google Patents

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本发明涉及一种灭菌方法，尤其是指利用超高压水射流瞬态卸压的膨化作用而使微生物破碎的灭菌方法。其特征在于：将含微生物的液体制剂，通过压力参数为100～1000MPa，温度参数为0～40℃的超高压水射流设备，利用超高压水射流瞬态卸压的膨化作用可破碎微生物的原理，达到灭菌目的。该方法是一种安全、高效、低耗、无污染的灭菌方法，特别适用于含热敏性成分和挥发性成分的中药液体制剂、西药液体制剂、液体食品及饮料的灭菌处理。

Description

超高压水射流灭菌方法
技术领域
本发明涉及一种灭菌方法，尤其是指利用超高压水射流瞬态卸压的膨化作用而使微生物破碎的灭菌方法。
背景技术
现有技术中，液体制剂的灭菌通常采用热力方法。其原理是：在高压灭菌器内，利用大于常压的水蒸气使微生物细胞膜结构变化、酶失活、蛋白质变性、DNA损伤而导致其死亡。它是应用最早、使用最广泛的灭菌方法。范碧亭主编，上海科学技术出版社出版的《中药药剂学》中记载，灭菌所需温度115.5-126.5℃，绝对压力166.72-235.37KPa，时间15-30min。但由于灭菌温度较高、时间较长，因而易导致热敏性成分分解、挥发性成分散失，且不能连续化生产。
超高压是一个相对的概念，一般认为压力在100MPa以上为超高压，目前超高压设备的最高压力可达15000MPa。超高压技术(UHP)已广泛用于化学工业、静液挤压、射流切割、射流粉碎、粉末冶金、食品保鲜等领域
超高压灭菌技术是利用压力能破坏细胞膜、抑制生化反应、影响遗传物质作用杀灭微生物的方法。早在1895年，H.Royer就进行了超高压杀灭微生物的研究，1899年，BertHite报道了利用超高压能延长牛奶保存期的研究；1987年，在东京大学林立丸的倡导下，日本开始用超高压技术杀灭食品中微生物的研究；1991年4月，日本的MeidiYa公司用超高压静态灭菌方法生产了第一个超高压食品——果酱，随后又有果味酸奶、果冻、色拉和调料等超高压食品面市。研究发现：超高压可导致微生物的形态结构、基因机制、生化反应及细胞膜发生多方面的变化，从而影响微生物的生理机能，甚至使原有功能破坏或发生不可逆变化。超高压灭菌技术分为静态法和动态法两种，静态法是将需要灭菌的物品置于超高压处理室中，以水或其他液体为加压介质，当升压结束后，在设定的最高点保持一定的时间，使维持微生物生命活动的蛋白质变性失活，从而达到灭菌目的；动态法是指直接将需要灭菌的物品加压到预定的压力点，然后通过瞬态卸压或梯度减压等连续或半连续作业方式，使加压渗透到微生物体内的水或其他物质汽化而发生爆炸，巨大的膨化压力破坏了蛋白质的空间结构，从而达到灭菌目的。目前为止，超高压灭菌专利申请多集中于设备，如：中国专利申请号92226336.1《超高压消毒设备》，申请号93238984.8《超高压杀菌装置》，申请号94106104.3《低(中)温超高压膨爆加工灭菌方法及设备》等。
超高压水射流是指以水作为携带能量的媒介，用高速水射流对各种固体材料进行切割、分离、破碎等加工的一种方法。自1971年第一台水射流切割机问世以来，超高压水射流加工技术已逐步成熟，应用范围逐渐扩大，加工材料从纸张、布料等软材料到塑料、复合材料、有色金属、钛合金、不锈钢、玻璃、岩石等硬材料，加工方式从切割、清洗到成形加工、磨削复杂形面等。超高压水射流的专利申请集中于切割机和清洗机，如：中国专利申请号93111731.3《超高压水射流万能切割机》，申请号94230098.X《超高压水切割机》，申请号01218026.2《超高压水射流清洗机》，申请号02281681.X《超高压水射流清洗设备》，申请号02211634.6《数控超高压水切割机》等。
目前，超高压灭菌技术多采用静态法，动态法也是在半连续状态下进行的，而超高压水射流是完全的连续状态，迄今为止，还没有将超高压水射流技术用于灭菌的报道。
发明内容
发明人针对现有灭菌技术的不足，在中药膨化技术和超高压水射流技术的启示下，引入了微生物膨化灭菌理念，利用超高压水射流原理对液体制剂中的微生物进行膨化处理，以达到彻底杀灭微生物的目的。该方法在室温和连续状态下进行，不仅适用于一般液体制剂的灭菌处理，特别适用于含热敏性成分和挥发性成分液体制剂的灭菌处理。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：将含微生物的液体制剂，通过压力参数为100-1000Mpa，温度参数为0-40℃的超高压水射流设备即可达到灭菌目的。首先将含微生物的液体制剂经高压增压器使其压力达15Mpa以上；其次进入超高压增压器，经柱塞加压后，压力达100-1000Mpa；下一步进入蓄能器中，超高压使某些分子穿透微生物的细胞膜而致其受损，甚至彻底破坏，同时，在超高压下，蛋白质仍保持球形，水分子之间的距离将缩小，并渗透和填充到蛋白质内的氨基酸周围；然后液体制剂经喷嘴(直径为0.2-0.6mm)射出，此时超高压瞬态卸压后，蛋白质内氨基酸周围的水分子汽化而发生爆炸，巨大的膨化压力破坏了蛋白质的空间结构，从而改变了蛋白质的性质，达到灭菌目的；最后用耐超高压容器收集灭菌后的液体制剂。
超高压水射流灭菌机理：微生物是由蛋白质组成的，超高压的独特性质是它只作用于蛋白质的氢键、二硫键和离子键。在超高压下蛋白质仍保持球形，液体制剂中的小分子(如水分子)之间的距离将缩小，并渗透和填充到蛋白质内的氨基酸周围，当超高压瞬态卸压后，蛋白质内氨基酸周围的水分子汽化而发生爆炸，巨大的膨化压力使蛋白质的大分子链被拉长，破坏了蛋白质的空间结构，从而改变了蛋白质的性质，称之为“变性”；同时，超高压使某些分子穿透微生物的细胞膜而致其受损，甚至彻底破坏，达到灭菌目的，称之为“灭活”。
本发明的有益效果是，可以在室温及连续状态下对液体制剂进行灭菌处理，有效保护了液体制剂中的热敏性成分和挥发性成分。据测算，该灭菌方法耗能仅为热力方法的1/5，热敏性成分和挥发性成分损失在5％以内。其特点是：低温灭菌，效果可靠，可保护有效成分；效率高，耗能低，可连续化生产；操作安全，设备定型，无污染，无毒素残留和未知物产生。
本发明提出的超高压水射流灭菌可用于液体制剂的灭菌处理，这种方法尤其适用于含热敏性成分和挥发性成分的中药液体制剂、西药液体制剂、液体食品及饮料的灭菌处理。
附图说明
下面附图对本发明进一步说明。
附图超高压水射流灭菌流程图：
a.首先，将含定量微生物的液体制剂供试品经高压增压器使其压力达15Mpa以上；
b.其次，液体制剂进入超高压增压器，经柱塞加压后，压力达100-1000Mpa；
c.下一步，液体制剂进入蓄能器中，消除高压脉动，超高压使某些分子穿透微生物的细胞膜而致其受损，甚至彻底破坏，使其“灭活”；同时，在超高压下，蛋白质仍保持球形，水分子之间的距离将缩小，并渗透和填充到蛋白质内的氨基酸周围；
d.然后，液体制剂经喷嘴射出，当超高压瞬态卸压后，蛋白质内氨基酸周围的水分子汽化而发生爆炸，巨大的膨化压力使蛋白质的大分子链被拉长，破坏了蛋白质的空间结构，使其“变性”达到灭菌目的；
e.最后，收集灭菌后的液体制剂膨化样品。
具体实施方式
本发明通过以下实施例详细说明
1、供试品制备：制备含定量热敏性成分天麻素、挥发性成分薄荷脑、非热敏性成分黄连素的液体制剂，加入定量微生物(金黄色葡萄球菌、伤寒沙门氏菌、大肠杆菌)，配制成温度为30℃的液体制剂供试品。
2、超高压水射流灭菌流程：首先将含微生物的液体制剂经高压增压器使其压力达15Mpa以上，其次液体制剂进入超高压增压器，压力达500-700Mpa，下一步液体制剂进入蓄能器中，然后液体制剂经喷嘴射出，最后收集灭菌的液体制剂(见附图)。
3、结果：在温度为30℃条件下，金黄色葡萄球菌、寒沙门氏菌、大肠杆菌在压力分别为700Mpa、600Mpa、500Mpa即可被完全杀灭，用鲎法检测供试品为阴性，天麻素、薄荷脑、黄连素的损失均在5％以内。

Claims (7)

1、一种在室温下液体制剂超高压水射流灭菌方法，包括按下列顺序的各个步骤，其顺序为：
a.室温下制备含微生物的液体制剂；
b.首先，将液体制剂经高压增压器使其压力达15Mpa以上；
c.其次，液体制剂进入超高压增压器，经柱塞加压后，压力达100Mpa以上；
d.下一步，液体制剂进入蓄能器管腔中，消除高压脉动，超高压使某些分子穿透微生物的细胞膜而致其受损，甚至彻底破坏，同时，蛋白质在超高压下仍保持球形，水分子之间的距离将缩小，并渗透和填充到蛋白质内的氨基酸周围；
e.然后，液体制剂经喷嘴射出，此时超高压瞬态减至常压后，蛋白质内氨基酸周围的水分子汽化而发生爆炸，巨大的膨化压力破坏了蛋白质的空间结构，从而改变了蛋白质的性质，达到灭菌目的；
f.最后，用耐超高压容器收集灭菌的液体制剂。
2、如权利要求1所述的超高压水射流灭菌方法，其特征在于温度参数为0-40℃。
3、如权利要求1所述的超高压水射流灭菌方法，其特征在于微生物包括金黄色葡萄球菌、伤寒沙门氏菌、大肠杆菌、副溶血性弧菌、肉毒杆菌、炭疽杆菌、支原体、衣原体、螺旋体、真菌及病毒。
4、如权利要求1所述的超高压水射流灭菌方法，其特征在于液体制剂包括中药液体制剂、西药液体制剂、液体食品及饮料，尤其是含热敏性成分和挥发性成分的液体制剂。
5、如权利要求1所述的超高压水射流灭菌方法，其特征在于压力参数为100-1000Mpa。
6、如权利要求1所述的超高压水射流灭菌方法，其特征在于喷嘴直径为0.2-0.6mm。
7、如权利要求1所述的超高压水射流灭菌方法，其特征在于容器为耐超高压容器。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101828657A (zh) * 2010-04-14 2010-09-15 潘见 一种液态物质两步超高压杀菌方法
CN101531964B (zh) * 2009-04-13 2012-05-02 南京大地水刀股份有限公司 基于超高压水射流瞬间卸压技术的酒精饮料催陈方法及系统
CN102511895A (zh) * 2012-01-05 2012-06-27 四川可士可果业股份有限公司 一种流体食品加工生产工艺技术
CN101703787B (zh) * 2009-11-19 2012-07-25 中国农业大学 一种液态物料超高压连续杀菌渗流释压方法
CN106173791A (zh) * 2016-07-22 2016-12-07 浙江工商大学 一种液体食品的脉冲超高压灭菌方法
CN106389874A (zh) * 2016-11-10 2017-02-15 广东国方医药科技有限公司 一种可直接口服中药饮片铁皮石斛粉的制备方法
CN106762863A (zh) * 2016-12-16 2017-05-31 中国科学院理化技术研究所 一种果汁高压杀菌装置
CN113134496A (zh) * 2021-04-29 2021-07-20 哈动国家水力发电设备工程技术研究中心有限公司 一种抽水蓄能机组管路微生物附着清除方法
CN116172223A (zh) * 2023-01-19 2023-05-30 中国农业大学 液体灭菌方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103284278B (zh) * 2013-06-17 2014-11-26 浙江大学 鲜榨杨梅汁在杀灭金黄色葡萄球菌中的应用

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2165851Y (zh) * 1993-07-09 1994-05-25 重庆大学 超高压杀菌装置
JPH07170955A (ja) * 1993-12-21 1995-07-11 Yakult Honsha Co Ltd 飲食物の殺菌方法
CN1102312A (zh) * 1994-05-24 1995-05-10 陈兴禄 低(中)温超高压膨爆加工灭菌法及设备
CN2655655Y (zh) * 2003-08-15 2004-11-17 天津市森淼生物工程技术有限公司 一体化超高压生物处理设备

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101531964B (zh) * 2009-04-13 2012-05-02 南京大地水刀股份有限公司 基于超高压水射流瞬间卸压技术的酒精饮料催陈方法及系统
CN101703787B (zh) * 2009-11-19 2012-07-25 中国农业大学 一种液态物料超高压连续杀菌渗流释压方法
CN101828657A (zh) * 2010-04-14 2010-09-15 潘见 一种液态物质两步超高压杀菌方法
CN101828657B (zh) * 2010-04-14 2013-07-10 潘见 一种液态物质两步超高压杀菌方法
CN102511895A (zh) * 2012-01-05 2012-06-27 四川可士可果业股份有限公司 一种流体食品加工生产工艺技术
CN106173791A (zh) * 2016-07-22 2016-12-07 浙江工商大学 一种液体食品的脉冲超高压灭菌方法
CN106173791B (zh) * 2016-07-22 2020-02-25 浙江工商大学 一种液体食品的脉冲超高压灭菌方法
CN106389874A (zh) * 2016-11-10 2017-02-15 广东国方医药科技有限公司 一种可直接口服中药饮片铁皮石斛粉的制备方法
CN106389874B (zh) * 2016-11-10 2019-10-29 广东国方医药科技有限公司 一种可直接口服中药饮片铁皮石斛粉的制备方法
CN106762863A (zh) * 2016-12-16 2017-05-31 中国科学院理化技术研究所 一种果汁高压杀菌装置
CN113134496A (zh) * 2021-04-29 2021-07-20 哈动国家水力发电设备工程技术研究中心有限公司 一种抽水蓄能机组管路微生物附着清除方法
CN116172223A (zh) * 2023-01-19 2023-05-30 中国农业大学 液体灭菌方法

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