EA037900B1 - Process for liquid food preservation using pulsed electrical field treatment - Google Patents

Process for liquid food preservation using pulsed electrical field treatment Download PDF

Info

Publication number
EA037900B1
EA037900B1 EA201890901A EA201890901A EA037900B1 EA 037900 B1 EA037900 B1 EA 037900B1 EA 201890901 A EA201890901 A EA 201890901A EA 201890901 A EA201890901 A EA 201890901A EA 037900 B1 EA037900 B1 EA 037900B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
liquid product
product
liquid
electric field
iep
Prior art date
Application number
EA201890901A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201890901A1 (en
Inventor
Риан Адриана Хендрика Тиммерманс
Рикарду Эрмириу Де Мораиш
Хендрикус Корнелис Маствейк
Original Assignee
Стичтинг Вагенинген Рисерч
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Стичтинг Вагенинген Рисерч filed Critical Стичтинг Вагенинген Рисерч
Publication of EA201890901A1 publication Critical patent/EA201890901A1/en
Publication of EA037900B1 publication Critical patent/EA037900B1/en

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L3/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
    • A23L3/005—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by heating using irradiation or electric treatment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVING, e.g. BY CANNING, MEAT, FISH, EGGS, FRUIT, VEGETABLES, EDIBLE SEEDS; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES; THE PRESERVED, RIPENED, OR CANNED PRODUCTS
    • A23B5/00—Preservation of eggs or egg products
    • A23B5/005—Preserving by heating
    • A23B5/01—Preserving by heating by irradiation or electric treatment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23C—DAIRY PRODUCTS, e.g. MILK, BUTTER OR CHEESE; MILK OR CHEESE SUBSTITUTES; MAKING THEREOF
    • A23C3/00—Preservation of milk or milk preparations
    • A23C3/02—Preservation of milk or milk preparations by heating
    • A23C3/03—Preservation of milk or milk preparations by heating the materials being loose unpacked
    • A23C3/033—Preservation of milk or milk preparations by heating the materials being loose unpacked and progressively transported through the apparatus
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23C—DAIRY PRODUCTS, e.g. MILK, BUTTER OR CHEESE; MILK OR CHEESE SUBSTITUTES; MAKING THEREOF
    • A23C3/00—Preservation of milk or milk preparations
    • A23C3/02—Preservation of milk or milk preparations by heating
    • A23C3/03—Preservation of milk or milk preparations by heating the materials being loose unpacked
    • A23C3/033—Preservation of milk or milk preparations by heating the materials being loose unpacked and progressively transported through the apparatus
    • A23C3/0335—Preservation of milk or milk preparations by heating the materials being loose unpacked and progressively transported through the apparatus the milk being heated by electrical or mechanical means, e.g. by friction
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L2/00—Non-alcoholic beverages; Dry compositions or concentrates therefor; Their preparation
    • A23L2/42—Preservation of non-alcoholic beverages
    • A23L2/46—Preservation of non-alcoholic beverages by heating
    • A23L2/48—Preservation of non-alcoholic beverages by heating by irradiation or electric treatment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L3/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
    • A23L3/16—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by heating loose unpacked materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L3/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
    • A23L3/16—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by heating loose unpacked materials
    • A23L3/18—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by heating loose unpacked materials while they are progressively transported through the apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/48—Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Food Preservation Except Freezing, Refrigeration, And Drying (AREA)
  • Dairy Products (AREA)

Abstract

The invention relates to a process for fast and homogeneously heating a liquid product to a predetermined temperature by means of resistive heating. According to the invention, sufficient and effective microbial inactivation is achieved upon applying an electrical field strength of less than 5.0 kV/cm for a prolonged period of time, thus by selecting a relatively low electrical field strength and a relatively long pulse duration. The process of the invention is efficient at neutral pH and at pH below 7. Furthermore, the process of the invention is efficient in inactivating a broad array of relevant micro-organisms. The invention further relates to said process wherein the liquid product is pre-heated prior to subjecting the liquid product to the process of the invention. The invention also relates to a liquid product obtainable by the process according to the invention.

Description

Область техникиTechnology area

Настоящее изобретение относится к способу быстрого и равномерного нагревания жидкого продукта до заданной температуры путем резистивного нагрева. Дополнительно, настоящее изобретение относится к указанному способу, в котором жидкий продукт предварительно нагревают перед обработкой способом по изобретению.The present invention relates to a method for rapidly and uniformly heating a liquid product to a predetermined temperature by resistance heating. Additionally, the present invention relates to said process, wherein the liquid product is preheated prior to being processed by the process of the invention.

Уровень техникиState of the art

Импульсные электрические поля (ИЭП) используют в качестве метода индукции электропорации клеточной мембраны путем подачи кратковременных импульсов с помощью внешнего электрического поля высокой интенсивности. Наиболее широко принятая теория для указанного явления заключается в том, что путем приложения внешнего электрического поля к биологической мембране индуцируют локальные неустойчивости в липидном бислое, что в конечном итоге приводит к образованию пор. Образование пор (электропорация) усиливает проницаемость мембраны (электропроницаемость), которая, в зависимости от интенсивности приложенного электрического поля, является либо обратимым процессом, либо, когда применяется при высоких напряжениях, является необратимой, что приводит к гибели клеток.Pulsed electric fields (PIE) are used as a method of inducing electroporation of the cell membrane by supplying short-term pulses using an external high-intensity electric field. The most widely accepted theory for this phenomenon is that by applying an external electric field to the biological membrane, local instabilities are induced in the lipid bilayer, which ultimately leads to the formation of pores. Pore formation (electroporation) enhances membrane permeability (electropermeability), which, depending on the intensity of the applied electric field, is either reversible or, when applied at high voltages, is irreversible, resulting in cell death.

В системе обработки ИЭП в непрерывном потоке необходимо учитывать различные критические времена (Mastwijk et al., 2007), включая длительность импульса, время между двумя импульсами (время паузы), время пребывания элементарного объема жидкости в области высокого электрического поля и время прохождения, время, чтобы покинуть область высокого электрического поля перед входом в секцию охлаждения. Суммарное время (эффективной) обработки определяется как произведение количества импульсов на время импульса, получаемого элементарным объемом жидкости в условиях высокого электрического поля при прокачке через устройство обработки. В настоящее время суммарное время обработки и напряженность электрического поля известны как критические факторы, определяющие эффективность необратимой электропорации (Saulis and Wouters, 2007). Необратимая электропорация эффективна для вегетативного микроорганизма при напряженностях поля в диапазоне 10-20 кВ/см при применении импульсов длительностью 2 мкс в течение суммарного времени обработки 100-400 мкс (фиг. 1). Рейнард и его коллеги (1998 г.) исследовали критический эффект длительности одиночного импульса для переноса генов. Они обнаружили, что минимальное время импульса, необходимое для ориентации, составляет ~1 мс, а измеренные критические времена отклика для проницаемости составляют от 3 до 5 мс при применении импульсов длительностью 24 мс при напряженности электрического поля 1-2,7 кВ/см.In the IEP processing system in a continuous flow, it is necessary to take into account various critical times (Mastwijk et al., 2007), including the pulse duration, the time between two pulses (pause time), the residence time of an elementary liquid volume in the region of a high electric field and the transit time, time, to leave the area of high electric field before entering the cooling section. The total time of (effective) processing is defined as the product of the number of pulses by the time of the pulse received by an elementary volume of liquid under conditions of a high electric field when pumping through the processing device. Currently, the cumulative processing time and electric field strength are known to be critical factors in the effectiveness of irreversible electroporation (Saulis and Wouters, 2007). Irreversible electroporation is effective for vegetative microorganisms at field strengths in the range of 10-20 kV / cm when using 2 μs pulses for a total processing time of 100-400 μs (Fig. 1). Raynard and colleagues (1998) investigated the critical effect of single pulse duration on gene transfer. They found that the minimum pulse time required for orientation was ~ 1 ms, and the measured critical response times for permeability were 3 to 5 ms when using 24 ms pulses at an electric field strength of 1–2.7 kV / cm.

В отличие от импульсов постоянного тока (DC) импульсы переменного тока (АС) используются для создания условий электрического поля высокой напряженности в жидкости. Несмотря на то что переменные токи с фиксированной частотой (f) можно рассматривать как импульсы с длительностью 1/f, характерная форма импульса, рассматриваемая здесь, является прямоугольной, это означает, что частота повторения импульсов меньше ширины полосы (1/длительность импульса). Импульсы переменного тока с частотами больше 1 МГц (или длительностями импульсов менее 1 мкс) были рассмотрены в патенте США № 2010/0297313.Unlike direct current (DC) pulses, alternating current (AC) pulses are used to create high-strength electric field conditions in a liquid. Although AC currents with a fixed frequency (f) can be thought of as 1 / f pulses, the characteristic pulse shape discussed here is rectangular, which means that the pulse repetition rate is less than the bandwidth (1 / pulse width). AC pulses with frequencies greater than 1 MHz (or pulse durations less than 1 μs) have been discussed in US Pat. No. 2010/0297313.

Выбор конкретных условий обработки связан с различными применениями и целью электропорации. Обратимая электропорация представляет собой процедуру, регулярно используемую в молекулярной биологии и клинической биотехнологии для введения в клетку малых или больших молекул, т.е. препаратов, олигонуклеотидов, антител и плазмид в цитоплазму, направленных на поддержание жизнедеятельности клеток. Необратимая электропорация может быть применена для извлечения молекул из клетки или для инактивации клеток. В настоящем изобретении мы ставим своей целью необратимую электропорацию как метод нетеплового консервирования, где максимальная температура, получаемая при обработке НЭП, и время выдержки меньше, чем при обычной тепловой пастеризации. Это приводит, например, помимо других полезных аспектов, к лучшему сохранению свежего вкуса и питательных свойств продукта.The choice of specific processing conditions is associated with various applications and the purpose of electroporation. Reversible electroporation is a routine routinely used in molecular biology and clinical biotechnology to introduce small or large molecules into a cell, i.e. drugs, oligonucleotides, antibodies and plasmids into the cytoplasm, aimed at maintaining the vital activity of cells. Irreversible electroporation can be used to remove molecules from a cell or to inactivate cells. In the present invention, we aim at irreversible electroporation as a non-thermal preservation method, where the maximum temperature obtained by the NEP processing and the holding time is shorter than with conventional heat pasteurization. This leads, for example, among other beneficial aspects, to better preservation of the fresh taste and nutritional properties of the product.

Условия обработки, выбранные для импульсной электрообработки с целью инактивации микробов, зависят от нескольких факторов и могут быть разделены на три группы: параметры обработки, характеристики микроорганизмов и характеристики среды обработки.The processing conditions chosen for pulsed electrical processing to inactivate microbes depend on several factors and can be divided into three groups: processing parameters, characteristics of microorganisms and characteristics of the processing environment.

В дополнение к напряженности электрического поля и времени обработки температура считается критичной для эффективности инактивации микробов с помощью ИЭП (Raso et al., 2014). Увеличение напряженности электрического поля и времени обработки будет приводить к увеличению летальности ИЭП. В результате указанных условий на единицу массы будет подаваться больше энергии, что приведет к большему нагреву продукта. Типичные условия процесса, используемые для необратимой электропорации, находятся в диапазоне коротких микросекундных импульсов при высоком напряжении (5-80 кВ/см).In addition to the electric field strength and treatment time, temperature is considered critical for the efficiency of microbial inactivation using IEP (Raso et al., 2014). An increase in the electric field strength and treatment time will lead to an increase in the lethality of the IEP. As a result of these conditions, more energy will be supplied per unit mass, which will lead to more heating of the product. Typical process conditions used for irreversible electroporation are in the range of short microsecond pulses at high voltage (5-80 kV / cm).

Степень инактивации микробов с помощью ИЭП увеличивают за счет увеличения температуры среды, например жидкого пищевого продукта, до обработки ИЭП, даже в диапазоне температур, которые не являются летальными для микроорганизмов. Безотносительно к теории, указанный эффект предварительного нагревания влияет на структуру фосфолипидного бислоя клеточной мембраны, делая клетки более уязвимыми для обработки ИЭП (Wouters et al., 1999).The degree of inactivation of microbes by the IEP is increased by increasing the temperature of the medium, for example, a liquid food product, before the treatment with the IEP, even in a temperature range that is not lethal to microorganisms. Without wishing to be bound by theory, this preheating effect affects the structure of the phospholipid bilayer of the cell membrane, making cells more vulnerable to IEP treatment (Wouters et al., 1999).

- 1 037900- 1 037900

Характеристики микроорганизмов оказывают влияние на эффективность инактивации микробов ИЭП. В целом, сообщалось, что относительно крупные микроорганизмы более чувствительны к ИЭП, чем более мелкие микроорганизмы, а грамотрицательные микроорганизмы более чувствительны к ИЭП, чем грамположительные микроорганизмы.The characteristics of microorganisms affect the efficiency of inactivation of microbes by IEP. In general, it has been reported that relatively large microorganisms are more sensitive to IEP than smaller microorganisms, and gram-negative microorganisms are more sensitive to IEP than gram-positive microorganisms.

Эффективность обработки ИЭП часто изучают в жидких средах, суспендированных с микроорганизмами. Были изучены характеристики указанных сред обработки, и сообщалось, что рН имеет важное значение для эффективности обработки. А именно обработка ИЭП была намного эффективнее в средах с низким рН, чем в средах с нейтральным рН.The effectiveness of IEP treatment is often studied in liquid media suspended with microorganisms. Were studied the characteristics of these processing environments, and reported that the pH is important for the effectiveness of the treatment. Namely, IEP treatment was much more effective in low pH environments than in neutral pH environments.

Промышленное применение необратимой обработки ИЭП ставит своей целью инактивацию микроорганизмов в непрерывном потоке при однократном прохождении через устройство для обработки. Циркуляционные контуры, обеспечивающие более чем один проход через устройство для обработки путем смешивания обработанного продукта с необработанным продуктом, как описано в патенте США № 2012/0103831, исключают из-за сложности процесса.The industrial application of irreversible IEP processing aims to inactivate microorganisms in a continuous flow with a single pass through the processing device. Circulation loops providing more than one pass through the treatment device by mixing the processed product with the untreated product, as described in US Pat. No. 2012/0103831, are eliminated due to the complexity of the process.

Как упоминалось ранее, подача внешних импульсов на продукт вводит энергию в продукт, что приводит к повышению температуры продукта. Указанное повышение температуры зависит от выбранных условий обработки и характеристик продукта (Heinz et al., 2002). Чтобы избежать чрезмерного нагрева продукта, в некоторых случаях между двумя камерами обработки помещали секции охлаждения (Sharma et al., 2014); однако в этом подходе необходимо больше электрической энергии и энергии для охлаждения. Другой описанной возможностью предотвращения слишком большого нагрева является введение пауз после подачи импульсов или после серии импульсов (El Zakhem et al., 2006); однако это невозможно в промышленных условиях, так как суммарное время обработки возрастает до 5200-7800 с в указанном исследовании (El Zakhem et al., 2007), в то время как типичные времена для внутрипоточной тепловой пастеризации находятся в диапазоне от секунд до минут. Паузы между импульсами или между сериями импульсов длительностью по меньшей мере 1 мин также применяют в серийном производстве, описанном в СА 2758678.As previously mentioned, applying external pulses to the product introduces energy into the product, which results in an increase in product temperature. The indicated temperature rise depends on the selected processing conditions and the characteristics of the product (Heinz et al., 2002). To avoid excessive heating of the product, in some cases, cooling sections were placed between the two processing chambers (Sharma et al., 2014); however, this approach requires more electrical and cooling energy. Another described possibility of preventing too much heating is the introduction of pauses after the impulse or after a series of impulses (El Zakhem et al., 2006); however, this is not possible in an industrial setting, as the cumulative processing time increases to 5200-7800 s in this study (El Zakhem et al., 2007), while typical times for in-line heat pasteurization range from seconds to minutes. Pauses between pulses or between pulse trains of at least 1 minute duration are also used in batch production described in CA 2758678.

Условия обработки, применяемые в промышленности, таковы, что ИЭП проводят с напряженностью электрического поля от 10 до 30 кВ/см, поскольку применение более высоких напряжений электрического поля имеет технические ограничения и может вызвать диэлектрический пробой пищевого материала.The processing conditions used in industry are such that the IEP is carried out with an electric field strength of 10 to 30 kV / cm, since the use of higher electric field voltages has technical limitations and can cause a dielectric breakdown of the food material.

Применяемые условия обработки подходят для жидких пищевых продуктов с низким рН, т.е. для высококислотных фруктовых соков с рН ниже примерно 4,6. Указанные условия обработки, повидимому, в некоторых применениях являются подходящими для инактивации микроорганизмов более крупного размера в жидких пищевых продуктах. Также грамотрицательные микроорганизмы могут быть инактивированы более эффективно, чем грамположительные микроорганизмы. Особенно инактивация грамположительных бактерий мелкого размера является в большинстве случаев затруднительной в известных в настоящее время условиях обработки ИЭП. Дополнительно применяемые в настоящее время условия обработки с низким уровнем рН не применимы эффективным образом для пищевых продуктов, имеющих рН выше чем примерно 4,6.The processing conditions used are suitable for liquid foodstuffs with a low pH, i. E. for highly acidic fruit juices with a pH below about 4.6. These processing conditions appear to be suitable in some applications for inactivating larger microorganisms in liquid food products. Also, gram-negative microorganisms can be inactivated more efficiently than gram-positive microorganisms. Especially the inactivation of small-sized gram-positive bacteria is in most cases difficult under the currently known IEP processing conditions. Additionally, currently applied low pH processing conditions are not efficiently applicable to foods having a pH greater than about 4.6.

Существующие в настоящее время обработки ИЭП для жидких пищевых продуктов включают в себя напряженности электрического поля, которые относительно высоки, то есть 5 кВ/см и выше, обычно 10-30 кВ/см. Указанные относительно высокие напряженности электрического поля обычно препятствуют увеличению масштабов обработки ИЭП до больших объемов по требованиям пиковой мощности и ограничениям в длительности однократного импульса максимальной энергией накопленного импульса. Указанные технологические рамки ограничивают максимальную пропускную способность одной линии для консервирования фруктовых соков с низкой проводимостью до 5000 л/ч.Current IED treatments for liquid food products include electric field strengths that are relatively high, i.e. 5 kV / cm and above, typically 10-30 kV / cm. The indicated relatively high electric field strengths usually prevent an increase in the scale of IEP processing to large volumes due to the requirements of peak power and limitations in the duration of a single pulse by the maximum energy of the accumulated pulse. The specified technological limits limit the maximum throughput of one line for canning fruit juices with low conductivity up to 5000 l / h.

Таким образом, существует потребность в условиях обработки ИЭП, которые эффективны для инактивации грамположительных бактерий и/или микробов с относительно мелкими размерами, предпочтительно без потери эффективности в отношении инактивации грамотрицательных бактерий и/или инактивации микробов, имеющих относительно крупные размеры; и/или инактивируют микроорганизмы и/или споры в жидких пищевых продуктах, имеющих рН выше примерно 4,6 и рН ниже 4,6; и/или экономически более выгодны, чем существующие способы инактивации; и/или применимы и имеют возможность увеличения масштабов до больших объемов пропускной способности с применением одной линии, чем условия, применяемые в существующей области техники.Thus, there is a need for PIE treatment conditions that are effective to inactivate gram-positive bacteria and / or relatively small microbes, preferably without losing effectiveness in inactivating gram-negative bacteria and / or inactivating relatively large microbes; and / or inactivating microorganisms and / or spores in liquid food products having a pH above about 4.6 and a pH below 4.6; and / or more cost effective than existing inactivation methods; and / or are applicable and have the ability to scale up to larger amounts of throughput using a single line than is the case in the current art.

Краткое описание изобретенияBrief description of the invention

Настоящее изобретение относится к способу быстрого и равномерного нагревания жидкого продукта до заданной температуры путем резистивного нагрева для получения нагретого жидкого продукта, включающему:The present invention relates to a method for rapidly and uniformly heating a liquid product to a predetermined temperature by resistance heating to obtain a heated liquid product, comprising:

a) обеспечение жидкого продукта;a) providing a liquid product;

b) обеспечение устройства для быстрого и равномерного нагревания жидкого продукта до заданной температуры путем резистивного нагрева;b) providing a device for rapidly and uniformly heating the liquid product to a predetermined temperature by resistive heating;

c) непрерывную подачу жидкого продукта на вход устройства и прохождение жидкого продуктаc) continuous supply of liquid product to the device inlet and passage of liquid product

- 2 037900 через устройство;- 2 037900 through the device;

d) непрерывное генерирование электрического тока через текущий жидкий продукт в устройстве, причем минимально одиночный импульс подают на каждый элементарный объем жидкости во время прохождения с длительностью импульса по меньшей мере 10 мкс, где напряженность электрического поля составляет от 0,1 до 5 кВ/см и где максимальная температура жидкого продукта автономно остается ниже 92°C во время резистивного нагрева.d) continuous generation of electric current through the flowing liquid product in the device, and a minimum single pulse is applied to each elementary volume of liquid during the passage with a pulse duration of at least 10 μs, where the electric field strength is from 0.1 to 5 kV / cm and where the maximum liquid product temperature remains autonomously below 92 ° C during resistive heating.

Часть изобретения состоит в том, что критическим фактором является длительность одиночного импульса, а не суммарное время эффективной обработки. При длительности импульса 2 мкс (τ) и напряженности электрического поля (Е) 10 кВ/см авторы изобретения обнаружили, что инактивация была неэффективной, несмотря на то что суммарное время эффективной обработки, рассчитанное как Е2-т, было в 4 раза больше, чем при 20 кВ/см, где используется обычная обработка ИЭП. Было обнаружено, что при условиях 0,1-5 кВ/см инактивация эффективна только для длительностей импульсов больше 10 мкс, например от 100 до 1000 мкс.Part of the invention is that the critical factor is the duration of a single pulse rather than the total effective processing time. With a pulse duration of 2 μs (τ) and an electric field strength (E) of 10 kV / cm, the inventors found that inactivation was ineffective, despite the fact that the total effective treatment time, calculated as E 2 -t, was 4 times longer. than at 20 kV / cm, where conventional IEP processing is used. It has been found that under conditions of 0.1-5 kV / cm, inactivation is effective only for pulse durations greater than 10 μs, for example from 100 to 1000 μs.

Способ по изобретению применим к жидким пищевым продуктам и жидким кормовым продуктам, а условия обработки ИЭП по изобретению одинаково эффективны для инактивации грамотрицательных бактерий и грамположительных бактерий. Условия обработки ИЭП применимы к жидким пищевым продуктам и жидким кормовым продуктам, причем эти условия эффективны как для инактивации относительно крупных микробов, так и для инактивации относительно мелких микробов. Кроме того, авторы изобретения неожиданно обнаружили, что условия обработки ИЭП по настоящему изобретению применимы в существующих в настоящее время условиях относительно низкого рН, а также применимы в условиях более высокого рН. Наконец, авторы изобретения обнаружили, что условия обработки применимы для более высоких объемов переработки жидких пищевых продуктов или жидких кормовых продуктов, чем объемы переработки, которые ранее были возможны при быстром и равномерном нагревании жидкого продукта до заданной температуры путем резистивного нагрева, известным в области техники.The method according to the invention is applicable to liquid food products and liquid food products, and the conditions for treating the IEP according to the invention are equally effective for inactivating gram-negative bacteria and gram-positive bacteria. The IEP processing conditions are applicable to liquid foods and liquid feeds, and these conditions are effective for both inactivating relatively large microbes and inactivating relatively small microbes. In addition, the inventors have surprisingly found that the conditions for treating the IEP of the present invention are applicable under current conditions of relatively low pH, as well as applicable under conditions of higher pH. Finally, the inventors have found that the processing conditions are applicable for higher processing volumes of liquid food or liquid feed than the processing volumes previously possible by rapidly and uniformly heating the liquid product to a predetermined temperature by resistance heating known in the art.

Второй аспект настоящего изобретения относится к жидкому продукту, получаемому способом по изобретению.A second aspect of the present invention relates to a liquid product obtainable by the process of the invention.

Описание графических материаловDescription of graphic materials

Фиг. 1А и 1В - уменьшение количества жизнеспособных микроорганизмов Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Lactobacillus plantarum, Salmonella Senftenberg, Saccharomyces cerevisiae в апельсиновом соке при рН 3,8 после различных условий обработки ИЭП. Панели слева представляют условия ИЭП, применяемые в настоящее время, а панели справа показывают условия обработки ИЭП по изобретению.FIG. 1A and 1B - a decrease in the number of viable microorganisms Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Lactobacillus plantarum, Salmonella Senftenberg, Saccharomyces cerevisiae in orange juice at pH 3.8 after various conditions of IEP treatment. The panels on the left represent the IEP conditions currently in use, and the panels on the right show the processing conditions for the IEP according to the invention.

Ссылка на различные условия обработки ИЭП, относящиеся к каждой панели, сделана ниже панелей на фиг. 1В. Закрашенные черные треугольники: 10 кВ/см, 2 мкс; закрашенные серые ромбы: 15 кВ/см, 2 мкс; незакрашенные белые кружки: 20 кВ/см, 2 мкс; закрашенные серые кружки: 0,9 кВ/см, 1000 мкс; закрашенные черные ромбы: 2,7 кВ/см, 1000 мкс; незакрашенные белые ромбы: 2,7 кВ/см, 100 мкс; пунктирная линия: предел обнаружения.Reference to the various IEP processing conditions related to each panel is made below the panels in FIGS. 1B. Filled black triangles: 10 kV / cm, 2 μs; filled gray rhombuses: 15 kV / cm, 2 μs; open white circles: 20 kV / cm, 2 μs; filled gray circles: 0.9 kV / cm, 1000 μs; filled black diamonds: 2.7 kV / cm, 1000 μs; open white diamonds: 2.7 kV / cm, 100 μs; dotted line: detection limit.

Фиг. 2 - профиль температуропроводности апельсинового сока (рН 3,8), кокосовой воды (рН 5,0) и арбузного сока (рН 6,0).FIG. 2 - thermal diffusivity profile of orange juice (pH 3.8), coconut water (pH 5.0) and watermelon juice (pH 6.0).

Фиг. 3 - уменьшение количества жизнеспособных микроорганизмов Е. coli и L. monocytogenes в апельсиновом соке, кокосовой воде и арбузном соке после обработки ИЭП при 2,7 кВ/см, 1000 мкс.FIG. 3 - decrease in the number of viable microorganisms E. coli and L. monocytogenes in orange juice, coconut water and watermelon juice after IEP treatment at 2.7 kV / cm, 1000 μs.

Фиг. 4 - микробиологический анализ (n=6) необработанного и обработанного ИЭП апельсинового сока, где некоторые анализы были качественными (фиг. 4В), а другие количественными (фиг. 4А).FIG. 4 is a microbiological analysis (n = 6) of untreated and PIE treated orange juice, where some analyzes were qualitative (FIG. 4B) and others were quantitative (FIG. 4A).

Фиг. 5 - органолептическая оценка образцов апельсинового сока, хранившихся при 7°C и при температуре окружающей среды в течение указанного периода времени, где образцы были обозначены как хорошие, если они были сопоставимы с свежевыжатым апельсиновым соком, и нехорошие, если они не были сопоставимы со свежевыжатым апельсиновым соком.FIG. 5 - Sensory evaluation of orange juice samples stored at 7 ° C and at ambient temperature for a specified period of time, where the samples were rated as good if they were comparable to freshly squeezed orange juice, and not good if they were not comparable to freshly squeezed orange juice.

Фиг. 6 - количество растворимых твердых веществ (градусы Брикса) в апельсиновом соке до обработки ИЭП и после обработки ИЭП в течение 3 месяцев хранения при 7°C и при температуре окружающей среды.FIG. 6 - the amount of soluble solids (degrees Brix) in orange juice before IEP treatment and after IEP treatment for 3 months storage at 7 ° C and at ambient temperature.

Фиг. 7 - кислотность апельсинового сока до обработки ИЭП и после обработки ИЭП в течение 3 месяцев хранения при 7°C и при температуре окружающей среды.FIG. 7 - acidity of orange juice before processing with IEP and after processing with IEP for 3 months storage at 7 ° C and at ambient temperature.

Фиг. 8 - рН апельсинового сока до обработки ИЭП и после обработки ИЭП в течение 3 месяцев хранения при 7°C и при температуре окружающей среды.FIG. 8 - pH of orange juice before processing with IEP and after processing with IEP for 3 months storage at 7 ° C and at ambient temperature.

Фиг. 9 - содержание масел в апельсиновом соке до обработки ИЭП и после обработки ИЭП в течение 3 месяцев хранения при 7°C и при температуре окружающей среды.FIG. 9 - content of oils in orange juice before IEP treatment and after IEP treatment for 3 months storage at 7 ° C and at ambient temperature.

Фиг. 10 - содержание витамина С в апельсиновом соке до обработки ИЭП и после обработки ИЭП в течение 3 месяцев хранения при 7°C и при температуре окружающей среды.FIG. 10 - the content of vitamin C in orange juice before processing with IEP and after processing with IEP for 3 months storage at 7 ° C and at ambient temperature.

Фиг. 11 - активность пектинэстеразы до обработки ИЭП и после обработки ИЭП в течение 3 месяцев хранения при 7°C и при температуре окружающей среды.FIG. 11 - activity of pectinesterase before treatment with IEP and after treatment with IEP for 3 months of storage at 7 ° C and at ambient temperature.

- 3 037900- 3 037900

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

Авторы изобретения в данной работе обнаружили, что условия обработки ИЭП применимы к жидким пищевым продуктам и жидким кормовым продуктам, причем эти условия одинаково эффективны для инактивации грамотрицательных бактерий, а также грамположительных бактерий. Авторы изобретения также обнаружили, что условия обработки ИЭП применимы к жидким пищевым продуктам и жидким кормовым продуктам, причем эти условия эффективны как для инактивации относительно крупных микробов, так и для инактивации относительно мелких микробов. Кроме того, авторы изобретения неожиданно обнаружили, что условия обработки ИЭП по настоящему изобретению применимы в условиях относительно низкого рН, а также применимы в условиях более высокого рН. Наконец, авторы изобретения обнаружили, что условия обработки ИЭП применимы к большим объемам обработки жидких пищевых продуктов и жидких кормовых продуктов, чем объемы, которые были ранее возможны с имеющимися в настоящее время условиями обработки.The inventors in this work have found that the conditions for processing IEP are applicable to liquid food products and liquid food products, and these conditions are equally effective in inactivating gram-negative bacteria as well as gram-positive bacteria. The inventors have also found that PIE processing conditions are applicable to liquid food and liquid food, which conditions are effective both for inactivating relatively large microbes and for inactivating relatively small microbes. In addition, the inventors have surprisingly found that the conditions for treating the IEP of the present invention are applicable under relatively low pH conditions, and are also applicable under conditions of higher pH. Finally, the inventors have found that the IEP processing conditions are applicable to higher processing volumes of liquid foods and liquid feeds than were previously possible with current processing conditions.

При этом, авторы изобретения предлагают способ, который устраняет многие недостатки, связанные с известными в настоящее время способами нагревания жидкого продукта для получения жидкого продукта с уменьшенной микробной нагрузкой.Thus, the inventors propose a method that eliminates many of the disadvantages associated with currently known methods of heating a liquid product to obtain a liquid product with a reduced microbial load.

Настоящее изобретение относится к способу быстрого и равномерного нагревания жидкого продукта до заданной температуры путем резистивного нагрева для получения нагретого жидкого продукта, включающему:The present invention relates to a method for rapidly and uniformly heating a liquid product to a predetermined temperature by resistance heating to obtain a heated liquid product, comprising:

а) обеспечение жидкого продукта;a) providing a liquid product;

b) обеспечение устройства для быстрого и равномерного нагревания жидкого продукта до заданной температуры путем резистивного нагрева;b) providing a device for rapidly and uniformly heating the liquid product to a predetermined temperature by resistive heating;

c) непрерывную подачу жидкого продукта на вход устройства и прохождение жидкого продукта через устройство;c) continuous supply of liquid product to the device inlet and passage of liquid product through the device;

d) непрерывное генерирование электрического тока через текущий жидкий продукт в устройстве, причем минимальный одиночный импульс подают на каждый элементарный объем жидкости во время прохождения с длительностью импульса по меньшей мере 10 мкс, где напряженность электрического поля составляет от 0,1 до 5 кВ/см; и где максимальная температура жидкого продукта автономно остается ниже 92°C во время резистивного нагрева.d) continuous generation of electric current through the flowing liquid product in the device, and a minimum single pulse is applied to each elementary volume of liquid during the passage with a pulse duration of at least 10 μs, where the electric field strength is from 0.1 to 5 kV / cm; and where the maximum temperature of the liquid product autonomously remains below 92 ° C during resistive heating.

Согласно настоящему изобретению способ быстрого и равномерного нагревания жидкого продукта до температуры нагрева путем резистивного нагрева обеспечивает нагретый жидкий продукт с уменьшенной микробной нагрузкой.According to the present invention, a method for rapidly and uniformly heating a liquid product to a heating temperature by resistance heating provides a heated liquid product with reduced microbial load.

Нагревание жидкого продукта до температуры выше определенной максимальной температуры, например заданной максимальной температуры, может вызвать нежелательное уменьшение свежих вкусов, витаминов и питательных веществ и денатурацию белков, присутствующих в свежем (необработанном) продукте. Степень уменьшения и денатурации компонентов связана с температурой и временем воздействия обработки на продукт. Различные жидкие продукты подвергаются различным температурновременным комбинациям для получения желаемой степени ферментативной и микробной инактивации. Таким образом, альтернативные нетермические процессы со сниженной температурой и/или временем воздействия на продукт привлекают большой интерес, так как они могут лучше сохранять свежие характеристики продукта. Когда можно уменьшить температуру или время воздействия, можно ожидать лучшего качества продукта. В способе по изобретению время воздействия тепла резко уменьшается, и из-за выбранных условий обработки максимальная температура жидкого продукта автономно остается ниже примерно 92°C во время резистивного нагрева. Предпочтительно максимальная температура жидкого продукта автономно остается ниже критической температуры во время резистивного нагрева согласно способу по изобретению, при этой температуре жидкий продукт не страдает от уменьшения теплочувствительных компонентов или денатурации белков, если они присутствуют в продукте, в то время как микробная нагрузка в жидком продукте снижается до приемлемого уровня.Heating a liquid product to a temperature above a certain maximum temperature, such as a specified maximum temperature, can cause an undesirable decrease in fresh flavors, vitamins and nutrients and denaturation of proteins present in the fresh (unprocessed) product. The degree of reduction and denaturation of components is related to the temperature and time of exposure of the product to the treatment. Different liquid products are subjected to different temperature and time combinations to obtain the desired degree of enzymatic and microbial inactivation. Thus, alternative non-thermal processes with reduced temperature and / or exposure time are attracting great interest as they can better maintain fresh product characteristics. When the temperature or exposure time can be reduced, better product quality can be expected. In the process according to the invention, the exposure time to heat is drastically reduced, and due to the selected processing conditions, the maximum temperature of the liquid product autonomously remains below about 92 ° C during resistive heating. Preferably, the maximum temperature of the liquid product autonomously remains below the critical temperature during resistance heating according to the method according to the invention, at this temperature the liquid product does not suffer from a decrease in heat-sensitive components or denaturation of proteins, if present in the product, while the microbial load in the liquid product is reduced to an acceptable level.

В настоящей работе благодаря способу по настоящему изобретению условия обработки становятся применимыми, они предотвращают перегрев жидкого продукта, при этом все еще успешно и эффективно снижают микробную нагрузку жидкого продукта.In the present work, thanks to the method of the present invention, the processing conditions become applicable, they prevent overheating of the liquid product, while still successfully and effectively reducing the microbial load of the liquid product.

В способе по изобретению критическим фактором является длительность одиночного импульса, а не суммарное время эффективной обработки. При применении импульсов длительностью 2 мкс и напряженности электрического поля 10 кВ/см было установлено, что инактивация микробов неэффективна, несмотря на то что суммарное время эффективной обработки было в четыре раза больше, чем при 20 кВ/см, соответствующей напряженности электрического поля, при которой проводят обычную обработку ИЭП. Не будучи связанными теорией, объяснение заключается в том, что при уменьшении напряженности электрического поля до 10 кВ/см эффект электропорации снижен.In the method of the invention, the critical factor is the duration of a single pulse rather than the total effective treatment time. When using pulses with a duration of 2 μs and an electric field strength of 10 kV / cm, it was found that the inactivation of microbes was ineffective, despite the fact that the total time of effective treatment was four times longer than at 20 kV / cm, corresponding to the electric field strength at which carry out the usual processing of the IEP. Without being bound by theory, the explanation is that by decreasing the electric field strength to 10 kV / cm, the electroporation effect is reduced.

Авторы изобретения неожиданно обнаружили, что в условиях низкой напряженности электрического поля 0,1-5 кВ/см, комбинированной с продолжительными длительностями импульсов 100 и 1000 мкс, инактивация микробов была эффективной для достижения инактивации при температурновременных комбинациях, менее интенсивных, чем требуется при обычной тепловой пастеризации или обработке ИЭП при 10 кВ/см. Безотносительно к теории, эти данные указывают на то, что длительностьThe inventors unexpectedly found that under conditions of low electric field strengths of 0.1-5 kV / cm, combined with long pulse durations of 100 and 1000 μs, inactivation of microbes was effective to achieve inactivation at temperature-time combinations less intense than that required by conventional thermal pasteurization or processing IEP at 10 kV / cm. Apart from theory, these data indicate that the duration

- 4 037900 импульса стала критическим фактором в способе по изобретению.4,037,900 pulses became a critical factor in the method of the invention.

Безотносительно к теории, внешнее электрическое поле, приложенное к продукту, оказывает влияние на белковые каналы в клеточной мембране и/или липидный домен клеточной мембраны микроорганизма, присутствующего в продукте, приводя к конформационным изменениям в каналах и/или в домене. Мембранные белковые каналы открываются при мембранном потенциале 50 мВ, что значительно ниже чем 150-400 мВ, необходимые для образования пор в липидном бислое (Tsong, 1992).Without wishing to be bound by theory, an external electric field applied to the product affects the protein channels in the cell membrane and / or the lipid domain of the cell membrane of the microorganism present in the product, leading to conformational changes in the channels and / or in the domain. Membrane protein channels open at a membrane potential of 50 mV, which is significantly lower than the 150-400 mV required for pore formation in the lipid bilayer (Tsong, 1992).

Поскольку открытие и закрытие многих белковых каналов зависит от трансмембранных потенциалов, предполагают, что при применении электрической обработки будут открыты потенциалзависимые белковые каналы. Как только эти каналы будут открыты, они будут проводить более высокий ток, чем ток, для которого предназначены эти каналы. В результате эти каналы могут стать необратимо денатурированными джоулевым нагревом и/или электрической модификацией их функциональных групп (Tsong, 1992). Открытие/закрытие белкового канала происходит в субмикросекундном временном диапазоне, тогда как денатурация белка занимает от миллисекунды до нескольких секунд (Tsong, 1992).Since the opening and closing of many protein channels depends on transmembrane potentials, it is expected that voltage-gated protein channels will be opened when electrical treatment is applied. Once these channels are open, they will conduct a higher current than the current for which these channels are intended. As a result, these channels can become irreversibly denatured by Joule heating and / or electrical modification of their functional groups (Tsong, 1992). Opening / closing of a protein channel occurs in a submicrosecond time range, while protein denaturation takes from a millisecond to a few seconds (Tsong, 1992).

Это говорит о том, что белковые каналы могут быть изменены при напряженности электрического поля в 3-8 раз меньше напряженности электрического поля, при которой изменяются липидные бислои, а именно при напряженности электрического поля от 2,5 до 7 кВ/см для инактивации белкового канала, по сравнению с требуемой 20 кВ/см для необратимого повреждения путем электропорации липидного бислоя (т.е. традиционные условия ИЭП). Согласно изобретению напряженность электрического поля от 0,1 до 5 кВ/см в комбинации с длительностью импульса 10-1000 мкс является достаточной и эффективной для достижения эффективной инактивации микробов в жидком продукте. Например, способ по изобретению применим для жидкого продукта в устройстве ИЭП 1 л/ч (система ИЭП). Для указанного примерного жидкого продукта длительность импульса была установлена равной 100 мкс или 1000 мкс, а выбранная напряженность электрического поля или напряженность электрического поля составляла 0,9 или 2,7 кВ/см. Количество импульсов, подаваемых на жидкий продукт, варьировалось от 0 до 35, промежуток времени между двумя последовательными импульсами варьировался от 0,6 до 199 мс, в результате полученные максимальные температуры варьировались от 36 до 92°C. Смотри более подробное описание примеров, демонстрирующих эффективность способа по изобретению, пример 1 ниже.This suggests that protein channels can be changed when the electric field strength is 3-8 times less than the electric field strength at which the lipid bilayers change, namely, when the electric field strength is from 2.5 to 7 kV / cm to inactivate the protein channel , compared to the required 20 kV / cm for irreversible damage by electroporation of the lipid bilayer (i.e., traditional IEP conditions). According to the invention, an electric field strength of 0.1 to 5 kV / cm in combination with a pulse duration of 10-1000 μs is sufficient and effective to achieve effective inactivation of microbes in a liquid product. For example, the method of the invention is applicable to a liquid product in a 1 L / h IEP device (IEP system). For this exemplary liquid product, the pulse width was set to 100 μs or 1000 μs, and the selected electric field strength or electric field strength was 0.9 or 2.7 kV / cm. The number of pulses applied to the liquid product varied from 0 to 35, the time interval between two successive pulses varied from 0.6 to 199 ms, resulting in maximum temperatures ranging from 36 to 92 ° C. See a more detailed description of examples demonstrating the effectiveness of the method according to the invention, example 1 below.

Авторы изобретения обнаружили, что инактивация микробов особенно эффективна для вегетативных клеток. С большой степенью вероятности, на основе этого эффекта способа по изобретению, способ по изобретению обеспечивает эффективный механизм инактивации спор. Споры содержат незаменимые белки для прорастания во внутренней мембране и кортексе споры, которые являются мишенями для внешних электрических раздражителей.The inventors have found that microbial inactivation is particularly effective for vegetative cells. With a high degree of probability, based on this effect of the method of the invention, the method of the invention provides an efficient mechanism for inactivating spores. Spores contain essential proteins for germination in the inner membrane and cortex of the spore, which are targets for external electrical stimuli.

В качестве еще одного примера применения способа по изобретению, например, партию жидкого продукта обрабатывают в способе по изобретению, применяя устройство ИЭП 1200 л/ч для быстрого и равномерного нагревания жидкого продукта до заданной температуры путем резистивного нагрева. Длительность импульса составляет 1000 мкс, а напряженность электрического поля составляет 2,0 кВ/см. Количество импульсов, подаваемых на жидкий продукт, составляет примерно 5 импульсов, а временной интервал между двумя последовательными импульсами составляет 3,8 мс. Смотри также пример 3 ниже для подробного варианта реализации изобретения.As another example of the application of the method according to the invention, for example, a batch of liquid product is processed in the method according to the invention using an IEP device of 1200 l / h for rapid and uniform heating of the liquid product to a predetermined temperature by resistance heating. The pulse duration is 1000 μs, and the electric field strength is 2.0 kV / cm. The number of pulses applied to the liquid product is approximately 5 pulses, and the time interval between two successive pulses is 3.8 ms. See also Example 3 below for a detailed embodiment of the invention.

Одним из вариантов реализации изобретения является способ по изобретению, где рН жидкого продукта составляет от 1,5 до 9,0, предпочтительно выше 4,6, предпочтительно от 4,8 до 9,0, более предпочтительно от 5,5 до 8,0, более предпочтительно от 6,0 до 7,5. Одним из вариантов реализации изобретения является способ по изобретению, где рН составляет примерно 5,0, предпочтительно примерно 6,0.One embodiment of the invention is a process according to the invention, wherein the pH of the liquid product is from 1.5 to 9.0, preferably above 4.6, preferably from 4.8 to 9.0, more preferably from 5.5 to 8.0 more preferably 6.0 to 7.5. One embodiment of the invention is a process according to the invention, wherein the pH is about 5.0, preferably about 6.0.

Кроме того, в одном варианте реализации изобретение относится к способу по изобретению, где рН жидкого продукта ниже 4,6, предпочтительно от 1,5 до 4,6, более предпочтительно от примерно 1,5 до примерно 3,8.In addition, in one embodiment, the invention relates to a process according to the invention, wherein the pH of the liquid product is below 4.6, preferably from 1.5 to 4.6, more preferably from about 1.5 to about 3.8.

В следующем варианте реализации настоящего изобретения рН жидкого продукта составляет более 4,6, предпочтительно от 4,6 до 9,0. Одним из вариантов реализации изобретения является способ по изобретению, в котором рН жидкого продукта составляет от 5,0 до 9,0, предпочтительно от 6,0 до 9,0.In a further embodiment of the present invention, the pH of the liquid product is greater than 4.6, preferably between 4.6 and 9.0. One embodiment of the invention is a process according to the invention, in which the pH of the liquid product is from 5.0 to 9.0, preferably from 6.0 to 9.0.

В настоящей работе из-за применимости способа по изобретению жидкие продукты, имеющие широкий диапазон рН, обрабатывают в одном и том же способе по изобретению. Поскольку способ по изобретению применим для обработки жидких продуктов с таким широким варьированием рН, разнообразие жидких продуктов, для которых требуется обработка ИЭП и которые могут быть выбраны для обработки в способе по изобретению, очень велико. Практически любой жидкий продукт, ингредиент или полуфабрикат, применяемый, например, в пищевой промышленности, в настоящей работе подходит для быстрого и равномерного нагревания способом по изобретению. Благодаря неожиданному обнаружению авторов изобретения, что их обработка ИЭП успешна и эффективна в таком широком диапазоне рН, обработка пищевых продуктов с помощью способа, включающего ИЭП по изобретению, теперь стала более доступной, чем раньше.In the present work, due to the applicability of the method according to the invention, liquid products having a wide pH range are processed in the same method according to the invention. Since the process of the invention is applicable to the treatment of liquid products with such a wide variation in pH, the variety of liquid products that require PEP treatment and which can be selected for treatment in the process of the invention is very large. Virtually any liquid product, ingredient or semi-finished product used, for example, in the food industry, in the present work is suitable for rapid and uniform heating by the method of the invention. Due to the unexpected discovery by the inventors that their PIE treatment is successful and effective over such a wide pH range, food processing with the method comprising the PIE of the invention is now more affordable than before.

Кроме того, одним из вариантов реализации изобретения является жидкий продукт по изобретению, имеющий электрическую проводимость от 0,01 до 10 См/м, измеренную при 20°C, более предпочтительно от 0,1 до 3 См/м, измеренную при 20°C, наиболее предпочтительно от 0,2 до 0,8 См/м, измеренную при 20°C.In addition, one embodiment of the invention is a liquid product of the invention having an electrical conductivity of 0.01 to 10 S / m measured at 20 ° C, more preferably 0.1 to 3 S / m measured at 20 ° C. , most preferably 0.2 to 0.8 S / m, measured at 20 ° C.

- 5 037900- 5 037900

Электрическая проводимость в указанных границах обычно предпочтительна, поскольку такая электрическая проводимость способствует быстрому и равномерному нагреванию жидкого продукта согласно способу по изобретению. Так как большинство жидких пищевых продуктов имеют электрическую проводимость в границах, подходящих для применения способа по изобретению к указанным жидким пищевым продуктам, способ по изобретению применим для обработки многочисленных жидких пищевых продуктов, для которых необходимо уменьшение микробной нагрузки. Например, электрическая проводимость при 20°C была измерена для нескольких партий жидких пищевых продуктов и составляла, например, 0,1 См/м для клюквенного сока, 0,15 См/м для пива, 0,2 См/м для яблочного сока, 0,4 См/м для шоколадного молока, 0,45 См/м для цельного молока, 0,4 См/м для соевого молока, 0,25 См/м для миндального молока, 1,0 См/м для морковного сока и 1,8 См/м для томатного соуса. Таким образом, способ по изобретению применим для широкого спектра сильно различающихся жидких пищевых продуктов.Electrical conductivity within these ranges is generally preferred since such electrical conductivity facilitates rapid and uniform heating of the liquid product according to the method of the invention. Since most liquid foodstuffs have electrical conductivity in the range suitable for applying the method of the invention to said liquid foodstuffs, the method of the invention is applicable to the treatment of numerous liquid foodstuffs that require a reduction in microbial load. For example, electrical conductivity at 20 ° C was measured for several batches of liquid food products and was, for example, 0.1 S / m for cranberry juice, 0.15 S / m for beer, 0.2 S / m for apple juice. 0.4 Cm / m for chocolate milk, 0.45 Cm / m for whole milk, 0.4 Cm / m for soy milk, 0.25 Cm / m for almond milk, 1.0 Cm / m for carrot juice and 1.8 cm / m for tomato sauce. Thus, the method of the invention is applicable to a wide variety of highly varied liquid food products.

Безотносительно к теории, представляется, что условия обработки ИЭП по настоящему изобретению открывают путь к новому механизму инактивации микробов.Without wishing to be bound by theory, it seems that the processing conditions of the IEP according to the present invention open the way to a new mechanism of microbial inactivation.

Авторы изобретения в ходе настоящей работы обнаружили, что жидкие пищевые продукты эффективно пастеризуются, то есть микробы успешно и эффективно инактивируются при применении условий обработки ИЭП по изобретению, включающих неожиданно низкую напряженность электрического поля 0,1-5 кВ/см, предпочтительно 4 кВ/см или ниже, более предпочтительно 3 кВ/см или ниже, в комбинации с длительностью импульса 10-1000 мкс, предпочтительно примерно 1000 мкс, более предпочтительно примерно 100 мкс, при максимальной температуре жидкого пищевого продукта в диапазоне от 40 до 92°C, предпочтительно от 50 до 92°C, более предпочтительно примерно от 60 до 85°C.In the course of this work, the inventors have found that liquid food products are effectively pasteurized, that is, microbes are successfully and effectively inactivated when applying the processing conditions of the IEP according to the invention, including an unexpectedly low electric field strength of 0.1-5 kV / cm, preferably 4 kV / cm or below, more preferably 3 kV / cm or below, in combination with a pulse width of 10-1000 μs, preferably about 1000 μs, more preferably about 100 μs, at a maximum temperature of the liquid food product in the range of 40 to 92 ° C, preferably from 50 to 92 ° C, more preferably from about 60 to 85 ° C.

Согласно изобретению пастеризация при применении способа по изобретению особенно эффективна и успешна, когда количество импульсов, подаваемых в непрерывно текущий жидкий продукт, составляет по меньшей мере 1, предпочтительно от 1 до 100, более предпочтительно от 5 до 50, на каждый элементарный объем жидкости во время прохождения в зоне обработки.According to the invention, pasteurization using the method according to the invention is particularly effective and successful when the number of pulses supplied to the continuously flowing liquid product is at least 1, preferably from 1 to 100, more preferably from 5 to 50, for each elementary volume of liquid during passing through the processing area.

Количество импульсов задается уравнением 1 n = v “ (уравнение 1) где n - число импульсов, V - объем камеры обработки (L), f - частота импульсов (Гц), а φ - скорость потока (л/ч).The number of pulses is given by the equation 1 n = v “(equation 1) where n is the number of pulses, V is the processing chamber volume (L), f is the pulse frequency (Hz), and φ is the flow rate (l / h).

Количество импульсов не является критической мерой при разработке способа при условии, что, по меньшей мере, одиночный импульс подан на каждый элементарный объем жидкости, протекающей через камеры обработки устройства для быстрого и равномерного нагревания жидкого продукта, по изобретению. Чтобы гарантировать, что по крайней мере один импульс подан на каждый элементарный объем жидкости, система должна быть спроектирована таким образом, чтобы время пребывания в камере обработки было больше 1/f. Количество поданных импульсов будет зависеть от разработки способа на основе требуемой пропускной способности жидкого продукта (φ, л/ч), проводимости жидкого продукта (σ, См/м), удельной теплоемкости продукта (ср, кДж/кг-K), плотности продукта (ρ, кг/м3), приложенной напряженности электрического поля (Е, В/м), длительности импульса (тимпульса, с) и градиента температуры (ΔΤ, °C), полученного с помощью способа (разница между температурой на входе жидкого продукта и температурой на выходе). Связь между этими параметрами приведена в уравнении 2.The number of pulses is not a critical measure in the development of the method, provided that at least one pulse is applied to each elementary volume of liquid flowing through the processing chambers of the device for rapid and uniform heating of the liquid product according to the invention. To ensure that at least one pulse is applied to each elementary volume of fluid, the system must be designed so that the residence time in the treatment chamber is greater than 1 / f. The number of pulses supplied will depend on the development of the method based on the required throughput of the liquid product (φ, l / h), the conductivity of the liquid product (σ, S / m), the specific heat of the product (c p , kJ / kg-K), and the density of the product (ρ, kg / m 3 ), the applied electric field strength (E, V / m), the pulse duration (t pulse , s) and the temperature gradient (ΔΤ, ° C) obtained using the method (the difference between the temperature at the inlet of the liquid product and outlet temperature). The relationship between these parameters is shown in Equation 2.

ΔΤ(ρ·сР)-σΈ2 η-Тимпульса (уравнение 2)ΔΤ (ρ s P ) -σΈ 2 η-Timing (equation 2)

Как упоминалось ранее и как дополнительно показано в примере 1 ниже, длительность импульса имеет решающее значение для эффективности обработки ИЭП согласно способу по изобретению. Таким образом, применение одного относительно длинного импульса может быть более эффективным, чем применение более коротких импульсов с аналогичным суммарным временем эффективной обработки.As previously mentioned and as further illustrated in Example 1 below, the pulse width is critical to the efficiency of the IED processing according to the method of the invention. Thus, using one relatively long pulse can be more efficient than using shorter pulses with the same total effective processing time.

Например, для жидкого продукта, обработанного в устройстве ИЭП 1 л/ч с непрерывным потоком, со скоростью 1 л/ч, согласно способу по изобретению обычно длительность импульса составляет примерно 100-1000 мкс, а напряженность электрического поля составляет примерно 2,7 кВ/см.For example, for a liquid product processed in an IEP device of 1 L / h with a continuous flow at a rate of 1 L / h, according to the method of the invention, the pulse duration is usually about 100-1000 μs, and the electric field strength is about 2.7 kV / cm.

Как правило, количество импульсов составляет примерно 1-25, а временные интервалы между двумя последовательными импульсами составляют примерно 0,6-39 мс, в зависимости от требуемого повышения температуры по всем камерам обработки, определяемого разницей между температурой на входе и максимальной температурой.Typically, the number of pulses is approximately 1-25, and the time intervals between two successive pulses are approximately 0.6-39 ms, depending on the required temperature rise across all treatment chambers, determined by the difference between the inlet temperature and the maximum temperature.

Например, для партии жидкого продукта, обработанной в устройстве ИЭП 1200 л/ч согласно способу по изобретению, обычно длительность импульса составляет 1000 мкс, а напряженность электрического поля составляет примерно 2,0 кВ/см в способе по изобретению. Как правило, количество импульсов составляет примерно 5, а временные интервалы между двумя последовательными импульсами составляют примерно 3,8 мс.For example, for a batch of liquid product processed in a 1200 L / h IEP device according to the method according to the invention, the pulse duration is typically 1000 μs and the electric field strength is about 2.0 kV / cm in the method according to the invention. Typically, the number of pulses is about 5, and the time intervals between two successive pulses are about 3.8 ms.

Как правило, способ по изобретению применим для обработки жидкого продукта в устройстве ИЭП, имеющем пропускную способность от 30 до 200 л/ч согласно изобретению.Typically, the method according to the invention is applicable to the treatment of a liquid product in an IEP device having a throughput of 30 to 200 l / h according to the invention.

- 6 037900- 6 037900

Как правило, способ по изобретению применим для обработки жидкого продукта в устройстве ИЭП, имеющем пропускную способность около 30000 л/ч согласно изобретению.Typically, the method according to the invention is applicable to the treatment of a liquid product in an IEP device having a throughput of about 30,000 l / h according to the invention.

Одним из вариантов реализации изобретения является способ изобретения, в котором устройство для быстрого и равномерного нагревания жидкого продукта до заданной температуры имеет пропускную способность от примерно 1 л/ч до примерно 30000 л/ч, предпочтительно примерно 1 л/ч, или примерно 30 л/ч, или примерно 200 л/ч, или примерно 1200 л/ч, или примерно 30000 л/ч.One embodiment of the invention is a method of the invention, in which a device for rapidly and uniformly heating a liquid product to a predetermined temperature has a throughput of about 1 l / h to about 30,000 l / h, preferably about 1 l / h, or about 30 l / h, or about 200 l / h, or about 1200 l / h, or about 30,000 l / h.

Опять же, безотносительно к теории, эти условия обработки ИЭП по изобретению приводят к инактивации микробов, следуя теоретическому механизму инактивации белковых каналов мембран клеток. Указанные новые условия обработки ИЭП по изобретению обеспечивают новые возможности для инактивации микробов по сравнению с используемыми в настоящее время условиями обработки ИЭП. В указанных новых условиях по изобретению все вегетативные микроорганизмы инактивированы без предпочтения инактивации относительно крупных микроорганизмов и/или грамотрицательных микроорганизмов по сравнению с относительно мелкими микроорганизмами и/или грамположительными микроорганизмами.Again, without regard to theory, these conditions for processing the IEP according to the invention lead to inactivation of microbes, following the theoretical mechanism of inactivation of protein channels of cell membranes. These new processing conditions for the IEP according to the invention provide new possibilities for inactivation of microbes in comparison with the currently used conditions for processing IEP. Under these new conditions according to the invention, all vegetative microorganisms are inactivated without preference for inactivation of relatively large microorganisms and / or gram-negative microorganisms over relatively small microorganisms and / or gram-positive microorganisms.

Таким образом, в способе по изобретению грамотрицательные бактерии, такие как, например, штаммы Escherichia coli, виды Salmonella, другие Enterobacteriacea и бактерии уксусной кислоты, инактивированы в жидких продуктах. Дополнительно, в способе по изобретению грамположительные бактерии, такие как, например, Listeria monocytogenes, Lactobacillus plantarum, штаммы Leuconostoc и Streptococcus, также инактивированы в жидких продуктах. Исходя из ожидаемого теоретического механизма можно предположить, что также спорообразующие бактерии могут быть инактивированы, так как их клеточная мембрана также содержит потенциалзависимые каналы, такие как бактерии Alicyclobacillus и бактерии Clostridium. Кроме того, сами споры содержат незаменимые белки для прорастания во внутренней мембране и кортексе споры, которые могут быть мишенью для внешних приложенных импульсов.Thus, in the method of the invention, gram-negative bacteria such as, for example, Escherichia coli strains, Salmonella spp., Other Enterobacteriacea and acetic acid bacteria are inactivated in liquid products. Additionally, in the method according to the invention, gram-positive bacteria such as, for example, Listeria monocytogenes, Lactobacillus plantarum, Leuconostoc and Streptococcus strains are also inactivated in liquid products. Based on the expected theoretical mechanism, it can be assumed that also spore-forming bacteria can be inactivated, since their cell membrane also contains voltage-gated channels, such as bacteria Alicyclobacillus and bacteria Clostridium. In addition, the spores themselves contain essential proteins for germination in the inner membrane and cortex of the spore, which can be targeted by external applied impulses.

Кроме того, способ по изобретению подходит для инактивации в жидких продуктах относительно крупных микроорганизмов, таких как, например, дрожжи и плесени. Способ по изобретению также подходит для инактивации в жидких продуктах относительно мелких микроорганизмов, таких как, например, L. monocytogenes. Конечно, способ по изобретению в равной степени подходит для инактивации в жидких продуктах микроорганизмов с размерами, находящимися в диапазоне размеров примерных микроорганизмов, показанных в примере 1.In addition, the method according to the invention is suitable for inactivating relatively large microorganisms in liquid products, such as, for example, yeasts and molds. The method according to the invention is also suitable for inactivating relatively small microorganisms in liquid products, such as, for example, L. monocytogenes. Of course, the method of the invention is equally suitable for inactivating, in liquid products, microorganisms with sizes within the size range of the exemplary microorganisms shown in Example 1.

Далее, с указанными новыми условиями по изобретению, теперь возможна инактивация микроорганизмов во всех типах (жидких пищевых) продуктов, поскольку условия обработки ИЭП по изобретению одинаково эффективны для инактивации микроорганизмов в жидких пищевых продуктах, имеющих относительно низкий рН, и в жидких пищевых продуктах, имеющих относительно высокий рН.Further, with the specified new conditions according to the invention, it is now possible to inactivate microorganisms in all types of (liquid food) products, since the processing conditions of the IEP according to the invention are equally effective for inactivating microorganisms in liquid food products having a relatively low pH, and in liquid food products having relatively high pH.

Наконец, из-за более низкой напряженности электрического поля, применяемой в условиях обработки ИЭП по изобретению, по сравнению с применяемыми в настоящее время условиями обработки ИЭП, указанные условия по изобретению легко адаптировать к расширенному производству, поскольку в изобретении используются более низкие максимальные напряжения, что делает условия обработки ИЭП по изобретению применимыми для реализации в промышленности при больших объемах и пропускной способности.Finally, due to the lower electric field strength applied in the processing conditions of the IED according to the invention, compared to the currently used processing conditions of the IED, the specified conditions according to the invention can be easily adapted to expanded production, since the invention uses lower maximum voltages, which makes the processing conditions of the IED according to the invention applicable to industrial implementation at large volumes and throughput.

Способ по изобретению особенно подходит для жидких пищевых продуктов, обрабатываемых способом по изобретению в устройстве для быстрого и равномерного нагревания жидкого продукта до температуры нагрева путем резистивного нагрева, когда время пребывания жидкости в области высокого электрического поля составляет от примерно 17 мс до 2 с. Частота импульсов ограничена от 1 до 50 кГц, чтобы избежать высвобождения металла из электродов (Mastwijk, 2006). Как правило, согласно изобретению в способе по изобретению скорость потока жидкого продукта составляет примерно от 1 до 5000 л/ч, предпочтительно примерно от 1000 до 30000 л/ч.The method according to the invention is particularly suitable for liquid food products processed by the method according to the invention in a device for rapidly and uniformly heating the liquid product to a heating temperature by resistance heating, when the residence time of the liquid in the high electric field region is from about 17 ms to 2 seconds. The pulse frequency is limited from 1 to 50 kHz to avoid metal release from the electrodes (Mastwijk, 2006). Typically, according to the invention, in the process according to the invention, the flow rate of the liquid product is from about 1 to 5000 l / h, preferably from about 1000 to 30,000 l / h.

Еще одним вариантом реализации изобретения является способ по любому из предыдущих вариантов реализации изобретения, в котором жидкий продукт представляет собой жидкий пищевой продукт или жидкий кормовой продукт.Another embodiment of the invention is a method according to any of the preceding embodiments, wherein the liquid product is a liquid food product or a liquid food product.

Дополнительно, одним из вариантов реализации изобретения является способ по изобретению, в котором жидкий продукт представляет собой ингредиент, полуфабрикат или конечный жидкий продукт, такой как фруктовый сок, овощной сок, детское питание, джем, спред или смузи, алкогольный или безалкогольный напиток, молочный продукт, растительный молочный продукт, яичная масса, суп или соус.Additionally, one embodiment of the invention is a method according to the invention, in which the liquid product is an ingredient, semi-finished product or final liquid product such as fruit juice, vegetable juice, baby food, jam, spread or smoothie, alcoholic or non-alcoholic beverage, dairy product , vegetable dairy product, egg mass, soup or sauce.

Одним из вариантов реализации изобретения является способ быстрого и равномерного нагревания жидкого продукта до заданной температуры путем резистивного нагрева по изобретению, в котором молочный продукт выбран из молока, молочного продукта или жидкой композиции, содержащей молочный компонент или молочную фракцию.One embodiment of the invention is a method for rapidly and uniformly heating a liquid product to a predetermined temperature by resistance heating according to the invention, in which the dairy product is selected from milk, a dairy product or a liquid composition containing a milk component or a milk fraction.

Дополнительно, одним из вариантов реализации изобретения является способ по изобретению, в котором жидкий продукт представляет собой молочный продукт, включающий молоко, молочный продукт, молочный компонент или молочную фракцию.Additionally, one embodiment of the invention is a process according to the invention, wherein the liquid product is a milk product including milk, milk product, milk component or milk fraction.

Важным аспектом изобретения является обнаружение того, что во время обработки ИЭП не нужнаAn important aspect of the invention is the discovery that during processing the IEP is not needed.

- 7 037900 охлаждающая секция между камерами обработки устройства, применяемого в способе по изобретению, чтобы поддерживать температуру жидкого продукта ниже примерно 92°C, или ниже примерно 85°C, или ниже примерно 70°C, или ниже примерно 60°C в соответствии с изобретением. Как упоминалось ранее, в существующих в настоящее время способах охлаждающие секции добавляют между камерами обработки, чтобы избежать перегрева жидкого продукта. Как уже было сказано, в настоящем изобретении важно, что охлаждение в способе по изобретению не требуется, так как нагрев при критических температурах очень быстрый (время пребывания в камерах обработки, составляет менее 1 с), время воздействия максимальной температуры является очень коротким.- 7 037900 cooling section between the processing chambers of the device used in the method according to the invention to maintain the temperature of the liquid product below about 92 ° C, or below about 85 ° C, or below about 70 ° C, or below about 60 ° C in accordance with invention. As previously mentioned, in current processes, cooling sections are added between the processing chambers to avoid overheating of the liquid product. As already mentioned, in the present invention, it is important that no cooling is required in the process according to the invention, since heating at critical temperatures is very fast (residence time in the treatment chambers is less than 1 s), the exposure time to the maximum temperature is very short.

Чтобы иметь эффективный процесс, только воздействие критических температур (температур, влияющих на качество продукта) получают с помощью электрической энергии, описанной в изобретении. В некритичной температурной области нагревание может осуществляться обычными способами. Таким образом, предпочтительно, в способе по изобретению жидкий продукт предварительно нагревают до температуры в диапазоне от 20 до 70°C перед подачей в устройство, предпочтительно от 35 до 65°C, более предпочтительно от 40 до 60°C. Одним из вариантов реализации изобретения является способ по изобретению, в котором жидкий продукт предварительно нагревают перед подачей в устройство до температуры в диапазоне от 20 до 70°C, предпочтительно от 35 до 65°C, более предпочтительно от 40 до 60°C.In order to have an efficient process, only exposure to critical temperatures (temperatures affecting the quality of the product) is obtained using the electrical energy described in the invention. In a non-critical temperature range, heating can be carried out using conventional methods. Thus, preferably, in the process according to the invention, the liquid product is preheated to a temperature in the range of 20 to 70 ° C before being fed into the apparatus, preferably 35 to 65 ° C, more preferably 40 to 60 ° C. One embodiment of the invention is a process according to the invention, in which the liquid product is preheated before being fed into the device to a temperature in the range of 20 to 70 ° C, preferably 35 to 65 ° C, more preferably 40 to 60 ° C.

Для практических целей жидкие продукты, обработанные способом по изобретению, такие как жидкий пищевой продукт, немедленно охлаждают до температуры окружающей среды или ниже, например охлаждают до 2-8°C. Поскольку время выдержки не требуется, охлаждение жидкого продукта происходит сразу (предпочтительно в течение 3 с) после того, как жидкий продукт выходит из области высокого электрического поля. Согласно настоящему изобретению охлаждающие трубки могут быть установлены на 0,5 м ниже по потоку от области высокого электрического поля. Для системы 30000 л/ч (8,3 л/с) с диаметром трубы 3 дюйма это означает объем 2,2 л или 0,27 с перед входом в первую секцию охлаждения и приблизительно 1-5 с (в зависимости от вязкости) до того, как падение критической температуры на первые 10°C от максимальной температуры установлено, с последующим (обычным) охлаждением до требуемой температуры на выходе, обычно в диапазоне 4-7°C.For practical purposes, liquid products processed by the method of the invention, such as a liquid food product, are immediately cooled to ambient temperature or below, for example cooled to 2-8 ° C. Since no holding time is required, cooling of the liquid product occurs immediately (preferably within 3 seconds) after the liquid product leaves the high electric field region. According to the present invention, the cooling tubes can be installed 0.5 m downstream of the high electric field region. For a 30,000 l / h (8.3 l / s) system with a 3 '' pipe diameter, this means a volume of 2.2 l or 0.27 s before entering the first cooling section and approximately 1-5 s (depending on viscosity) until after the drop of the critical temperature for the first 10 ° C from the maximum temperature is established, followed by (normal) cooling to the required outlet temperature, usually in the range of 4-7 ° C.

Термин автономно имеет свое традиционное значение и в настоящем документе относится к температуре жидкого продукта, которая достигает определенного значения в способе по изобретению без помощи внешнего охлаждения (или нагревания) во время обработки.The term autonomously has its traditional meaning and, as used herein, refers to the temperature of a liquid product that reaches a certain value in the process of the invention without the aid of external cooling (or heating) during processing.

Жидкий продукт, такой как, например, жидкий пищевой продукт, выбранный из апельсинового сока, молочного продукта, кокосовой воды, арбузного сока, например, предварительно нагревают до примерно 40°C, примерно 50°C или примерно 60°C. Например, для эффективной и успешной инактивации микроорганизмов в жидком продукте при применении способа по изобретению жидкий продукт предварительно нагревают до температуры примерно от 30 до 65°C, предпочтительно от 36 до 59°C.A liquid product such as, for example, a liquid food product selected from orange juice, dairy product, coconut water, watermelon juice, for example, is preheated to about 40 ° C, about 50 ° C, or about 60 ° C. For example, in order to effectively and successfully inactivate microorganisms in a liquid product using the method of the invention, the liquid product is preheated to a temperature of from about 30 to 65 ° C, preferably from 36 to 59 ° C.

Предпочтительно максимальная температура жидкого продукта автономно остается ниже примерно 85°C во время резистивного нагрева, более предпочтительно ниже примерно 70°C, или ниже примерно 63°C, или ниже примерно 60°C согласно изобретению. Часть изобретения состоит в том, что параметры способа по изобретению выбраны таким образом, что максимальная температура жидкого продукта автономно остается ниже выбранной температуры. При выбранной температуре или ниже ее обеспечено эффективное и успешное уничтожение микроорганизмов, присутствующих в жидком продукте, тогда как нежелательное уменьшение свежего вкуса и запаха, витаминов и питательных веществ и денатурация белков, присутствующих в свежем (необработанном) жидком продукте, предотвращено или по меньшей мере предотвращено в значительной степени при применении способа по изобретению.Preferably, the maximum temperature of the liquid product autonomously remains below about 85 ° C during resistive heating, more preferably below about 70 ° C, or below about 63 ° C, or below about 60 ° C according to the invention. Part of the invention is that the parameters of the process according to the invention are chosen so that the maximum temperature of the liquid product remains autonomously below the selected temperature. At or below the selected temperature, effective and successful killing of microorganisms present in the liquid product is ensured, while the undesirable decrease in fresh taste and smell, vitamins and nutrients and denaturation of proteins present in the fresh (unprocessed) liquid product is prevented or at least prevented. largely when using the method according to the invention.

Применяя напряженность электрического поля по изобретению с длительностью импульса по изобретению, авторы изобретения неожиданно обнаружили, что температура жидкого продукта остается ниже максимальной температуры примерно 92°C, или примерно 85°C, или примерно 70°C, или примерно 60°C согласно изобретению, что делает способ по изобретению особенно подходящим для реализации в расширенном производстве, например в промышленных условиях. Примером промышленного применения способа по изобретению является обработка жидкого пищевого продукта в устройстве для быстрого и равномерного нагревания жидкого продукта до заданной температуры путем резистивного нагрева, при этом прохождение жидкого пищевого продукта через устройство происходит со скоростью примерно от 500 до 30000 л/ч, например примерно 1200 л/ч согласно изобретению.By applying the electric field strength of the invention with the pulse duration of the invention, the inventors have surprisingly found that the temperature of the liquid product remains below a maximum temperature of about 92 ° C, or about 85 ° C, or about 70 ° C, or about 60 ° C according to the invention. which makes the method according to the invention particularly suitable for implementation in extended production, for example in an industrial setting. An example of the industrial application of the method according to the invention is the processing of a liquid food product in a device for rapid and uniform heating of a liquid product to a predetermined temperature by resistance heating, while the passage of the liquid food product through the device occurs at a rate of from about 500 to 30,000 l / h, for example about 1200 l / h according to the invention.

Следовательно, одним из вариантов реализации изобретения является способ по изобретению, в котором температура жидкого продукта автономно остается ниже 85°C во время резистивного нагрева, предпочтительно ниже 75°C, более предпочтительно ниже 60°C.Therefore, one embodiment of the invention is a process according to the invention, in which the temperature of the liquid product autonomously remains below 85 ° C during resistance heating, preferably below 75 ° C, more preferably below 60 ° C.

В одном варианте реализации изобретение относится к способу по изобретению, в котором напряженность электрического поля ниже примерно 5 кВ/см.In one embodiment, the invention relates to a method of the invention wherein the electric field strength is below about 5 kV / cm.

Одним из вариантов реализации изобретения является способ по изобретению, в котором напряженность электрического поля составляет от 0,5 до 5 кВ/см, более предпочтительно от 2,5 до 4 кВ/см. В одном варианте реализации изобретение относится к способу по изобретению, где напряженность электрического поля ниже примерно 3 кВ/см, предпочтительно примерно 2,7 кВ/см или ниже, более предпочOne embodiment of the invention is a method according to the invention, in which the electric field strength is from 0.5 to 5 kV / cm, more preferably from 2.5 to 4 kV / cm. In one embodiment, the invention relates to a method of the invention, wherein the electric field strength is less than about 3 kV / cm, preferably about 2.7 kV / cm or less, more preferably

- 8 037900 тительно составляет от примерно 0,9 до примерно 2,5 кВ/см.- 8 037900 is between about 0.9 and about 2.5 kV / cm.

Одним из вариантов реализации изобретения является способ по изобретению, в котором длительность импульса составляет по меньшей мере 10 мкс, более предпочтительно от 10 до 2000 мкс, еще более предпочтительно от 50 до 500 мкс, наиболее предпочтительно от 50 до 100 мкс. В одном варианте реализации изобретение относится к способу по изобретению, в котором длительность импульса составляет от примерно 100 мкс до примерно 1000 мкс. В еще одном варианте реализации изобретение относится к способу по изобретению, где длительность импульса составляет 1000 мкс или ниже, предпочтительно примерно 100 мкс.One embodiment of the invention is a method according to the invention, in which the pulse width is at least 10 μs, more preferably 10 to 2000 μs, even more preferably 50 to 500 μs, most preferably 50 to 100 μs. In one embodiment, the invention relates to a method of the invention, wherein the pulse width is from about 100 μs to about 1000 μs. In yet another embodiment, the invention relates to a method according to the invention, wherein the pulse width is 1000 μs or less, preferably about 100 μs.

Одним из вариантов реализации изобретения является способ по изобретению, в котором применяемые импульсы представляют собой биполярные импульсы. Таким образом, одним из вариантов реализации изобретения является способ по изобретению, в котором минимальный одиночный импульс, применяемый к жидкому продукту, представляет собой импульс, применяемый в форме биполярного импульса. Предпочтительным является применение биполярного импульса к жидкому продукту, чтобы избежать повреждения электрода (Loeffler, 1996). Разумеется, часть изобретения также относится к другим типам импульсов, которые в равной степени применимы в способе по изобретению.One embodiment of the invention is a method according to the invention, in which the pulses used are bipolar pulses. Thus, one embodiment of the invention is a method according to the invention, wherein the minimum single pulse applied to the liquid product is a pulse applied in the form of a bipolar pulse. It is preferable to apply a bipolar pulse to the liquid product to avoid damage to the electrode (Loeffler, 1996). Of course, part of the invention also relates to other types of pulses that are equally applicable in the method of the invention.

Способ по изобретению особенно подходит для инактивации микроорганизмов в жидких пищевых продуктах, таких как соки, соусы, молочные продукты. Другими словами, примерами таких жидких пищевых продуктов являются ингредиент, полуфабрикат или конечный жидкий продукт, такой как фруктовый сок, овощной сок, детское питание, джем, спред или смузи, алкогольный или безалкогольный напиток, молочный продукт, растительный молочный продукт, яичная масса, суп или соус.The method according to the invention is particularly suitable for inactivating microorganisms in liquid food products such as juices, sauces, dairy products. In other words, examples of such liquid food products are an ingredient, semi-finished product or final liquid product such as fruit juice, vegetable juice, baby food, jam, spread or smoothie, alcoholic or non-alcoholic beverage, dairy product, vegetable dairy product, egg mass, soup or sauce.

Одним из вариантов реализации изобретения является способ по изобретению, в который представляет собой способ инактивации микроорганизмов в жидком продукте. Как было сказано ранее, способ по изобретению имеет много преимуществ по сравнению с настоящими способами нагревания жидкого продукта путем резистивного нагрева. Одним из основных преимуществ, достигаемых в способе по изобретению, является пастеризация жидкого продукта, например жидкого пищевого продукта, в котором микроорганизм является мелким или крупным, где микроорганизм представляет собой грамотрицательную бактерию или грамположительную бактерию.One embodiment of the invention is a method of the invention, which is a method for inactivating microorganisms in a liquid product. As previously stated, the method of the invention has many advantages over the present methods of heating a liquid product by resistive heating. One of the main advantages achieved in the method of the invention is the pasteurization of a liquid product, for example a liquid food product in which the microorganism is small or large, where the microorganism is a gram negative bacterium or a gram positive bacterium.

С практической целью жидкие продукты, обработанные способом по изобретению, такие как жидкий пищевой продукт, охлаждают до температуры окружающей среды или ниже, например охлаждают до 2-8°C, сразу же после того, как способ по изобретению применяют к жидкому продукту.For practical purposes, liquid products processed by the process of the invention, such as a liquid food product, are cooled to ambient temperature or below, for example cooled to 2-8 ° C, immediately after the process of the invention is applied to the liquid product.

Поэтому, одним из вариантов реализации изобретения является способ, в котором нагретый жидкий продукт охлаждают сразу же после прохождения через устройство для быстрого и равномерного нагревания жидкого продукта до заданной температуры путем резистивного нагрева. Разумеется, с практическими целями охлаждение целесообразно проводить сразу же после того, как жидкий продукт прошел через устройство, например как можно быстрее, предпочтительно в течение 3 с. Таким образом, также вариантом реализации изобретения является способ по изобретению, в котором нагретый жидкий продукт охлаждают после его пропускания через устройство для быстрого и равномерного нагревания жидкого продукта до температуры нагрева посредством резистивного нагрева. Часть изобретения состоит в том, что способ по изобретению подходит для применения с устройством для быстрого и равномерного нагревания жидкого продукта до температуры нагрева путем резистивного нагрева, причем устройство работает при скорости потока жидкого продукта от примерно 0,5 до примерно 2000 л/ч, предпочтительно от примерно 0,5 до примерно 2 л/ч, более предпочтительно при примерно 1 л/ч или предпочтительно от примерно 100 до примерно 2000 л/ч, предпочтительно примерно от 1000 до 1500 л/ч, более предпочтительно примерно 1200 л/ч. Предпочтительно скорость потока составляет примерно 30000 л/ч.Therefore, one embodiment of the invention is a method in which a heated liquid product is cooled immediately after passing through a device for rapidly and uniformly heating the liquid product to a predetermined temperature by resistance heating. Of course, for practical purposes, the cooling is expediently carried out immediately after the liquid product has passed through the device, for example as quickly as possible, preferably within 3 seconds. Thus, also an embodiment of the invention is the method according to the invention, in which the heated liquid product is cooled after passing it through a device for rapidly and uniformly heating the liquid product to a heating temperature by means of resistive heating. Part of the invention is that the method according to the invention is suitable for use with a device for rapidly and uniformly heating a liquid product to a heating temperature by resistance heating, the device being operated at a liquid product flow rate of from about 0.5 to about 2000 l / h, preferably from about 0.5 to about 2 L / h, more preferably at about 1 L / h, or preferably from about 100 to about 2000 L / h, preferably from about 1000 to 1500 L / h, more preferably about 1200 L / h. Preferably, the flow rate is about 30,000 l / h.

Как было сказано выше, ранее было установлено, что предварительный нагрев жидкого продукта перед тем, как обработать жидкий продукт способом быстрого и равномерного нагревания жидкого продукта до заданной температуры путем резистивного нагрева, улучшает эффективность инактивации во время обработки. Однако охлаждение жидкого продукта в ходе обработки было необходимым условием, так как жидкий продукт нагревался до неприемлемых значений при применении условий ИЭП, известных в области техники. Как уже было сказано, важным обнаружением в настоящем изобретении было то, что охлаждение в способе по изобретению не требуется, так как температура жидкого продукта не превышает недопустимый порог. Поэтому в способе по настоящему изобретению жидкий продукт предварительно нагревают перед тем, как обработать жидкий продукт способом быстрого и равномерного нагревания жидкого продукта до заданной температуры путем резистивного нагрева без необходимости охлаждения во время обработки. Таким образом, предпочтительно в указанном способе жидкий продукт предварительно нагревают до температуры в интервале от 20 до 70°C перед подачей в устройство, предпочтительно от 35 до 65°C, более предпочтительно от 40 до 60°C.As mentioned above, it has previously been found that preheating the liquid product before treating the liquid product by rapidly and uniformly heating the liquid product to a predetermined temperature by resistance heating improves the inactivation efficiency during processing. However, cooling the liquid product during processing was a prerequisite, as the liquid product was heated to unacceptable values when applying the conditions known in the art IEP. As already mentioned, an important finding in the present invention was that no cooling is required in the process according to the invention, since the temperature of the liquid product does not exceed an unacceptable threshold. Therefore, in the method of the present invention, the liquid product is preheated before the liquid product is treated by a method of rapidly and uniformly heating the liquid product to a predetermined temperature by resistive heating without the need for cooling during processing. Thus, preferably in said process, the liquid product is preheated to a temperature in the range of 20 to 70 ° C before being fed into the apparatus, preferably 35 to 65 ° C, more preferably 40 to 60 ° C.

Способ по изобретению является очень успешным и эффективным для инактивации микроорганизмов, присутствующих в жидком продукте, обработанном способом быстрого и равномерного нагревания жидкого продукта до заданной температуры путем резистивного нагрева согласно изобретению. Применяя способ по изобретению к жидкому продукту, содержащему микроорганизмы, микробное число уменьшают по меньшей мере на 2log КОЕ/мл, наиболее предпочтительно на 6log КОЕ/мл или больше.The method according to the invention is very successful and effective for inactivating the microorganisms present in the liquid product treated by the method of rapidly and uniformly heating the liquid product to a predetermined temperature by resistance heating according to the invention. By applying the method of the invention to a liquid product containing microorganisms, the microbial count is reduced by at least 2 log CFU / ml, most preferably 6 log CFU / ml or more.

- 9 037900- 9 037900

Таким образом, предпочтительно изобретение представляет собой способ, в котором микробное число (колониеобразующая единица, КОЕ) в жидком продукте уменьшают, по меньшей мере, на 2log КОЕ/мл, предпочтительно по меньшей мере на 5log КОЕ/мл, наиболее предпочтительно на 6log КОЕ/мл или больше. Одним из вариантов реализации изобретения является способ по изобретению, в котором микробное число в жидком продукте уменьшают по меньшей мере на 4log КОЕ/мл, предпочтительно по меньшей мере на 7log КОЕ/мл.Thus, preferably, the invention is a method in which the microbial count (colony forming unit, CFU) in the liquid product is reduced by at least 2 log CFU / ml, preferably at least 5 log CFU / ml, most preferably 6 log CFU / ml or more. One embodiment of the invention is a method according to the invention, in which the microbial count in the liquid product is reduced by at least 4 log CFU / ml, preferably by at least 7 log CFU / ml.

Авторы изобретения установили, что такое уменьшение микробного числа в жидких пищевых продуктах в значительной степени способствует сохранению качественных показателей продукта. Например, вкус, запах, цвет и внешний вид сохраняются в течение длительного периода времени для жидких пищевых продуктов, обработанных способом по изобретению, по сравнению с необработанными жидкими пищевыми продуктами. Например, в способе по изобретению вкус и запах жидкого пищевого продукта сохраняется в течение примерно 60 дней или более при применении способа по изобретению к апельсиновому соку, когда сок хранится при примерно 7°C. Столь же эффективным является сохранение качества апельсинового сока в течение примерно 23 дней при хранении при температуре окружающей среды после обработки апельсинового сока способом по изобретению.The inventors have found that such a reduction in the microbial count in liquid food products greatly contributes to the retention of the quality characteristics of the product. For example, taste, odor, color and appearance are retained over a long period of time for liquid food products processed by the method of the invention as compared to untreated liquid food products. For example, in the method of the invention, the taste and smell of a liquid food product is maintained for about 60 days or more when the method of the invention is applied to orange juice when the juice is stored at about 7 ° C. Equally effective is the preservation of the quality of the orange juice for about 23 days when stored at ambient temperature after processing the orange juice with the method of the invention.

Способ по изобретению оказывается одинаково применимым для инактивации грамположительных бактерий в жидком продукте и для инактивации грамотрицательных бактерий в жидком продукте. Кроме того, размер микроорганизма не играет ограничивающей роли, а это означает, что микроорганизмы как мелкого размера, так и более крупного размера инактивируются способом по изобретению. Таким образом, различные аспекты и варианты реализации изобретения являются важным вкладом в область техники, поскольку до настоящего изобретения мелкие грамположительные бактерии не могли быть эффективно инактивированы известными способами быстрого и равномерного нагревания жидкого продукта до температуры нагрева путем резистивного нагрева. Таким образом, одним из вариантов реализации изобретения является способ по изобретению, в котором микроорганизмы необязательно включают грамположительные бактерии.The method according to the invention is equally applicable for inactivating gram-positive bacteria in a liquid product and for inactivating gram-negative bacteria in a liquid product. In addition, the size of the microorganism does not play a limiting role, which means that both small and larger microorganisms are inactivated by the method of the invention. Thus, various aspects and embodiments of the invention represent an important contribution to the art, since prior to the present invention, small gram-positive bacteria could not be effectively inactivated by known methods of rapidly and uniformly heating a liquid product to a heating temperature by resistive heating. Thus, one embodiment of the invention is a method of the invention, wherein the microorganisms optionally include gram-positive bacteria.

При применении способа по изобретению к жидкому продукту рН жидкого продукта минимально изменяется в ходе обработки, если она вообще изменяется. Это еще одна полезная особенность способа по изобретению.When the method of the invention is applied to a liquid product, the pH of the liquid product changes minimally, if at all, during processing. This is another useful feature of the method according to the invention.

В одном варианте реализации изобретение, таким образом, относится к способу, в котором рН жидкого продукта в конце обработки находится в диапазоне 0,5 единицы рН от рН в начале процесса, предпочтительно в диапазоне 0,2 единицы рН, более предпочтительно в диапазоне 0,1 рН, наиболее предпочтительно в диапазоне 0,05 единицы рН.In one embodiment, the invention thus relates to a process in which the pH of the liquid product at the end of the treatment is in the range of 0.5 pH units of the pH at the start of the process, preferably in the range of 0.2 pH units, more preferably in the range of 0, 1 pH, most preferably in the range of 0.05 pH units.

Способ по изобретению подходит для жидких продуктов, в частности жидких пищевых продуктов.The method according to the invention is suitable for liquid products, in particular liquid food products.

Второй аспект изобретения относится к жидкому продукту, получаемому способом по изобретению, как было описано выше.A second aspect of the invention relates to a liquid product obtainable by the process of the invention as described above.

Изобретение дополнительно иллюстрируется следующими неограничивающими примерами, представленными ниже.The invention is further illustrated by the following non-limiting examples below.

ПримерыExamples of

Пример 1.Example 1.

Инактивация микробов Е. coli, Listeria monocytogenes, Lactobacillus plantarum, Salmonella Senftenberg и Saccharomyces cerevisiae при рН=3,6 в апельсиновом соке (шкала 1 л/ч).Inactivation of microbes E. coli, Listeria monocytogenes, Lactobacillus plantarum, Salmonella Senftenberg and Saccharomyces cerevisiae at pH = 3.6 in orange juice (scale 1 l / h).

Патогенные и вызывающие порчу микроорганизмы были отобраны на основе их морфологии и их связи и распространенности во фруктовом соке. Дополнительно, в качестве критерия отбора штаммов использовали термостойкость или ИЭП-устойчивость штаммов. Отобранные микроорганизмы перечислены в табл. 1.Pathogenic and spoilage microorganisms were selected based on their morphology and their relationship and abundance in fruit juice. Additionally, heat resistance or IEP-resistance of the strains was used as a criterion for the selection of strains. Selected microorganisms are listed in table. one.

- 10 037900- 10 037900

Таблица 1Table 1

Штаммы бактерий и штаммы дрожжей, применявшиеся в этом примереBacterial strains and yeast strains used in this example

Виды/штаммы применявшиес я Species / strains used Коллекция культур Collection cultures Бактерии / дрожжи Bacteria / yeast Структура клеточной стенки Cell wall structure Размер* (микрометр ы) Size * (micrometer s) Ссылка Link Escherichia coli Escherichia coli АТСС 35218 ATCC 35218 Бактерии Bacteria Г рамотрицательны е Gram negative 1.1-1.5 х 2-6 1.1-1.5 x 2-6 Gurtler et al. (2011) Gurtler et al. (2011) Listeria monocytogenes NV8 Listeria monocytogenes NV8 Бактерии Bacteria Г рамположительн ые G rampositive 0.4-0.5 х 0.5- 2 0.4-0.5 x 0.5- 2 Van der Veen et al. (2009) Van der Veen et al. (2009) Lactobacillus plantarum Lactobacillus plantarum АТСС 1491 7 ATCC 1491 7 Бактерии Bacteria Г рамположительн ые G rampositive 0.9-1.2 х 3-8 0.9-1.2 x 3-8 Campos and Cristianin i(2007) Campos and Cristianin i (2007) Salmonella entericia подвид. enterica serovar Senftenberg Salmonella entericia subspecies. enterica serovar Senftenberg АТСС4384 5 ATCC4384 five Бактерии Bacteria Г рамотрицательны е Gram negative 0.7-1.5 х 2-5 0.7-1.5 x 2-5 Doyle and Mazzotta (2000) Doyle and Mazzotta (2000) Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces cerevisiae CBS 1544 CBS 1544 Дрожжи Yeast 3-15 х 2-8 3-15 x 2-8 Put et al. (1976) Put et al. (1976) (Центр Биоразнообразия Грибов, Утрехт, Нидерланды); АТСС: Американская (Center for Mushroom Biodiversity, Utrecht, Netherlands); ATCC: American коллекция типовых культур, USA * Характерные размеры взяты из Bergey, 1986 collection of type cultures, USA * Typical dimensions taken from Bergey, 1986

Свежие культуры всех пяти микроорганизмов, перечисленных в табл. 1, были посеяны на чашки Петри из замороженного материала на среду и культивировались в течение ночи. Культивирование Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Saccharomyces cerevisiae и Salmonella enterica subsp. enterica serovar Senftenberg было описано у Timmermans et al., 2014 г. Свежие культуры Lactobacillus plantarum получали аналогичным образом путем посева на чашки из замороженного материала на среду MRS, содержащую 52,2 г MRS (De Man, Rosoga и Sharp жидкая среда, Merck) и 12 г агара на 1 л дистиллированной воды. Чашки инкубировали в течение ночи при 30°C. Одну колонию использовали для инокуляции 100 мл колбы с 10 мл жидкой среды MRS и культивировали в течение 24 ч при 20°C во встряхивающем инкубаторе (180 об/мин). Из этой культуры 200 мкл использовали для инокуляции 19,8 мл свежей жидкой среды MRS с добавлением 1% глюкозы (колба на 100 мл) и инкубировали в течение 24 ч при 20°C и 180 об/мин.Fresh cultures of all five microorganisms listed in table. 1, were plated on frozen Petri dishes on medium and cultured overnight. Cultivation of Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Saccharomyces cerevisiae and Salmonella enterica subsp. enterica serovar Senftenberg was described by Timmermans et al., 2014. Fresh cultures of Lactobacillus plantarum were obtained in a similar manner by plating on frozen plates on MRS medium containing 52.2 g MRS (De Man, Rosoga and Sharp liquid medium, Merck) and 12 g of agar per liter of distilled water. The plates were incubated overnight at 30 ° C. One colony was used to inoculate a 100 ml flask with 10 ml MRS liquid medium and cultured for 24 h at 20 ° C in a shaking incubator (180 rpm). From this culture, 200 μl was used to inoculate 19.8 ml of fresh liquid MRS medium supplemented with 1% glucose (100 ml flask) and incubated for 24 hours at 20 ° C. and 180 rpm.

После культивирования клетки промывали и суспензию выбранного микроорганизма добавляли к апельсиновому соку (Minute Maid®) до конечной концентрации примерно 1,0Е+8-1,0Е+9 КОЕ/мл.After culturing, the cells were washed and the suspension of the selected microorganism was added to orange juice (Minute Maid®) to a final concentration of about 1.0E + 8-1.0E + 9 CFU / ml.

Инокулированную суспензию прокачивали через систему ИЭП 1 л/ч со скоростью потока 13,0±0,5 мл/мин и до электрической обработки предварительно нагревали до 36°C. Затем суспензия поступала в две расположенные вертикально на одной прямой камеры обработки, в которых проводили электрическую обработку. Из-за различий в интенсивности условий обработки (напряженность электрического поля, длительность импульса и количество поданных импульсов) сок нагревался до различных максимальных температур автономно (табл. 2 иллюстрирует применяемые условия). Не была добавлена секция выдержки, поэтому сразу после выхода из камер обработки (в течение 3 с) сок охлаждали с помощью нагревательной спирали, которая была погружена в водяную баню. На выходе образцы собирали асептически. Из-за различий выбранной частоты количество применяемых импульсов и последующее увеличение температуры, приводящее к максимальной температуре, варьировали (табл. 2). Образцы собирали при различных максимальных температурах и определяли кинетику постоянной силы электрического поля и длительности импульса.The inoculated suspension was pumped through the IEP system 1 l / h at a flow rate of 13.0 ± 0.5 ml / min and was preheated to 36 ° C prior to electrical treatment. Then the suspension entered two processing chambers located vertically on one straight line, in which electrical processing was carried out. Due to differences in the intensity of the processing conditions (electric field strength, pulse duration and number of applied pulses), the juice was heated to different maximum temperatures autonomously (Table 2 illustrates the applied conditions). No holding section was added, so immediately after leaving the processing chambers (within 3 s), the juice was cooled using a heating coil, which was immersed in a water bath. At the outlet, samples were collected aseptically. Due to the differences in the selected frequency, the number of applied pulses and the subsequent increase in temperature leading to the maximum temperature varied (Table 2). Samples were collected at various maximum temperatures and the kinetics of constant electric field strength and pulse duration were determined.

- 11 037900- 11 037900

Количество жизнеспособных микробных клеток определяли путем посева 100 мкл серийно разведенного сока, обработанного ИЭП, в стерильном физиологическом солевом растворителе пептона (PSDF, peptone physiological salt diluent) на чашках соответствующего агара с добавлением 0,1% пирувата натрия для увеличения темпов роста сублетально поврежденных клеток (Timmermans et al., 2014). Выжившие клетки подсчитывали через 5 дней инкубации при 25°C (S. cerevisiae), 30°C (L.monocytogenes, L. plantarum) или 37°C (S. Senftenberg, E.coli).The number of viable microbial cells was determined by plating 100 μl of serially diluted juice treated with IEP in sterile physiological saline peptone (PSDF, peptone physiological salt diluent) on appropriate agar plates supplemented with 0.1% sodium pyruvate to increase the growth rate of sublethally damaged cells ( Timmermans et al., 2014). Surviving cells were counted after 5 days of incubation at 25 ° C (S. cerevisiae), 30 ° C (L. monocytogenes, L. plantarum), or 37 ° C (S. Senftenberg, E. coli).

Температуру до и сразу после камер обработки измеряли с помощью HYP-O термопары Т-типа (Omega). Дополнительно, максимальную температуру измеряли косвенно с использованием NTCрезистора для контроля максимальной температуры.Temperatures before and immediately after the treatment chambers were measured with a HYP-O T-type thermocouple (Omega). Additionally, the maximum temperature was measured indirectly using an NTC resistor to control the maximum temperature.

Прямоугольные биполярные импульсы, напряжение и ток в камере обработки регистрировали с помощью цифрового осциллографа (Rigol DS1102E). Электрическую энергию получали путем численного интегрирования кривых напряжения и тока и приравнивали к тепловой энергии в пределах погрешности эксперимента (10%) согласно (Mastwijk, 2006) и (Timmermans et al., 2014).Rectangular bipolar pulses, voltage and current in the processing chamber were recorded using a digital oscilloscope (Rigol DS1102E). Electrical energy was obtained by numerically integrating voltage and current curves and equated to thermal energy within the experimental error (10%) according to (Mastwijk, 2006) and (Timmermans et al., 2014).

Все эксперименты выполнялись в двух повторениях.All experiments were performed in duplicate.

Таблица 2table 2

Условия обработки ИЭП, примененные в настоящей работеIEP processing conditions used in this work

Напряжены ость электричес кого поля (кВ/см) Tense spine electric field (kV / cm) Длительное ть импульса (микросеку иды) Pulse duration (microsecond) Время пребывания в двух камерах обработки (миллисеку иды) Stay time in two processing chambers (milliseku ida) Часто та (Гц)) Frequency Hz)) Количес тво импульс ов Number of impulses Расчетное время между 2 последователь ными импульсами (миллисекунд ы) Estimated time between 2 consecutive pulses (milliseconds) Максимал ьная температу ра(°С) Maximum temperature (° С) 20 twenty 2 2 14.5±0.5 14.5 ± 0.5 [0- 964] [0- 964] [0-14] [0-14] [1.0-5.5] [1.0-5.5] [36-54] [36-54] 15 fifteen 2 2 48.9±1.9 48.9 ± 1.9 [0- [0- [0-47] [0-47] [1.0-5.5] [1.0-5.5] [36-62] [36-62] 964] 964] 10 10 2 2 227.3±8.5 227.3 ± 8.5 [0- 964] [0- 964] [0-204] [0-204] [1.0-5.5] [1.0-5.5] [36-70] [36-70] 2.7 2.7 100 100 17.5±0.7 17.5 ± 0.7 [0- 1400] [0- 1400] [0-25] [0-25] [0.6-2.7] [0.6-2.7] [36-70] [36-70] 2.7 2.7 1000 1000 17.5±0.7 17.5 ± 0.7 [0- 210] [0- 210] [0-4] [0-4] [4.7-39] [4.7-39] [36-87] [36-87] 0.9 0.9 1000 1000 695.9±26 695.9 ± 26 [0-50] [0-50] [0-35] [0-35] [19.0-199] [19.0-199] [36-92] [36-92]

Протестированные условия приведены в табл. 2. Размеры камеры обработки варьировали для получения различной напряженности электрического поля. В результате указанных различных размеров время пребывания в камерах обработки не было одинаковым для каждого протестированного условия. Для получения требуемой максимальной температуры частоту корректировали. Наконец, количество импульсов рассчитывали как произведение примененных времени пребывания продукта и частоты. Время между двумя импульсами рассчитывали путем деления времени пребывания на количество импульсов, минус длительность импульса.The tested conditions are shown in table. 2. The dimensions of the processing chamber were varied to obtain different electric field strengths. As a result of these different sizes, the residence times in the treatment chambers were not the same for each condition tested. The frequency was corrected to obtain the required maximum temperature. Finally, the number of pulses was calculated as the product of the applied product residence time and frequency. The time between two pulses was calculated by dividing the residence time by the number of pulses minus the pulse duration.

Инактивация показана как логарифм количества выживших микроорганизмов в протестированных условиях N, деленное на начальную концентрацию микроорганизмов N0, то есть log10(N/N0). На фиг. 1 инактивация показана как функция максимальной температуры на выходе из камеры обработки для тестируемых микроорганизмов. На левой панели показана инактивация при различной напряженности электрического поля для коротких импульсов (2 мкс), демонстрирующая современное состояние области техники, а на правой панели показана инактивация при различной напряженности электрического поля для длинных импульсов (т.е. 100 или 1000 мкс), демонстрирующая изобретение, описанное в этой заявке.Inactivation is shown as the logarithm of the number of surviving microorganisms under the tested conditions N divided by the initial concentration of microorganisms N0, that is, log 10 (N / N 0 ). FIG. 1, inactivation is shown as a function of the maximum temperature at the outlet of the treatment chamber for the microorganisms tested. The left panel shows inactivation at different electric field strengths for short pulses (2 μs), demonstrating the state of the art, and the right panel shows inactivation at different electric field strengths for long pulses (i.e. 100 or 1000 μs), demonstrating the invention described in this application.

Инактивация E.coli в апельсиновом соке в зависимости от напряженности электрического поля и варьирующей длительности импульса показана на фиг. 1.Inactivation of E. coli in orange juice as a function of electric field strength and varying pulse duration is shown in FIG. one.

Увеличение напряженности электрического поля при неизменной длительности импульса приводило к большей инактивации при выбранной максимальной температуре, что видно на фиг. 1 как на левойAn increase in the electric field strength with a constant pulse duration led to greater inactivation at the selected maximum temperature, which can be seen in Fig. 1 as on the left

- 12 037900 панели на фиг. 1 (напряженность электрического поля составляет 10, 15 или 20 кВ/см, длительность импульса составляет 2 мкс), так и на правой панели на фиг. 1 (напряженность электрического поля составляет 0,9 или 2,7 кВ/см, длительность импульса составляет 1000 мкс).12 037900 panels in FIG. 1 (the electric field strength is 10, 15, or 20 kV / cm, the pulse duration is 2 μs), and on the right panel in Fig. 1 (the electric field strength is 0.9 or 2.7 kV / cm, the pulse duration is 1000 μs).

Этот эффект увеличения напряженности электрического поля можно было наблюдать и для других микроорганизмов, показанных на фиг. 1, что свидетельствует о большей инактивации при более высокой напряженности электрического поля. Можно предположить, что дальнейшее увеличение напряженности электрического поля в условиях, описанных в настоящем изобретении, до 5 кВ/см еще больше снизит максимальную температуру, при этом все еще инактивируя требуемое количество микроорганизмов.This effect of increasing the electric field strength could be observed for other microorganisms shown in FIG. 1, which indicates a greater inactivation at a higher electric field strength. It can be assumed that a further increase in the electric field strength under the conditions described in the present invention, up to 5 kV / cm will further reduce the maximum temperature, while still inactivating the required number of microorganisms.

Безотносительно к теории, это объясняется превышением внешнего электрического поля (Е) над критической напряженностью электрического поля (Ec) мембраны, что приводит к большему повреждению и инактивации (Alvarez et al., 2006). Ec варьируется для разных микроорганизмов, и в технической области существует консенсус в отношении того, что для инактивации микроорганизмов требуется напряженность электрического поля выше 5 кВ/см (Raso et al., 2014). Однако в настоящей работе авторы изобретения впервые показывают, что также напряженность электрического поля ниже 5 кВ/см, например 2,7 кВ/см, эффективна для достижения инактивации микроорганизмов на достаточном уровне 1,0Е-7 (N/N0) или ниже согласно изобретению. При сравнении левых панелей фиг. 1 с правыми панелями видно, что напряженность электрического поля 2,7 кВ/см с длительностью импульса 100 или 1000 мкс обеспечивает инактивацию микроорганизмов в более высокой степени по сравнению с более высокими напряженностями электрического поля и более короткой длительностью импульса, обычно применяемыми в данной области.Apart from theory, this is explained by the excess of the external electric field (E) over the critical electric field strength (Ec) of the membrane, which leads to greater damage and inactivation (Alvarez et al., 2006). Ec varies for different microorganisms, and there is a technical consensus that an electric field strength above 5 kV / cm is required to inactivate microorganisms (Raso et al., 2014). However, in this work, the inventors show for the first time that also an electric field strength below 5 kV / cm, for example 2.7 kV / cm, is effective to achieve inactivation of microorganisms at a sufficient level of 1.0E-7 (N / N0) or below according to the invention ... When comparing the left panels of FIG. 1 with the right panels, it can be seen that an electric field strength of 2.7 kV / cm with a pulse duration of 100 or 1000 μs provides inactivation of microorganisms to a higher degree compared to the higher electric field strengths and shorter pulse durations commonly used in this field.

Безотносительно к теории, предполагают, что длительность импульса играет решающую роль в инактивации микроорганизма, намекая на другой механизм для условий, описанных в изобретении, чем применяемые в настоящее время. Предполагают, что, когда длительность импульса достаточно продолжительна, будут открыты потенциалзависимые белковые каналы и будут проводить более высокий ток, чем тот, для которого они предназначены. В результате каналы станут необратимо денатурированными, клетки потеряют свою жизнеспособность.Without wishing to be bound by theory, pulse duration is believed to play a critical role in inactivating the microorganism, hinting at a different mechanism for the conditions described in the invention than those currently used. It is assumed that when the pulse duration is long enough, voltage-gated protein channels will open and conduct higher currents than they are intended for. As a result, the channels will become irreversibly denatured, and the cells will lose their viability.

Данные по инактивации E.coli не показывают разницы в степени инактивации при 2,7 кВ/см при использовании импульсов 100 или 1000 мкс, намекая, что критическая длительность импульса составляет меньше 100 мкс.Coli inactivation data does not show a difference in the degree of inactivation at 2.7 kV / cm using 100 or 1000 μs pulses, hinting that the critical pulse width is less than 100 μs.

Кроме того, можно видеть, что грамположительные и грамотрицательные бактерии могут быть инактивированы до 1,0Е-7 (N/N0) с применением указанных новых условий обработки ИЭП. Также размер микроорганизмов не играет заметной роли в степени инактивации (правая панель), какую он играет в условиях существующего уровня техники (левая панель). Несмотря на то что дрожжи можно инактивировать при более низких максимальных температурах при 2,7 кВ/см, чем L. plantarum и S. Senftenberg, больших различий между E.coli и L.monocytogenes в новых условиях обработки ИЭП не обнаружено, в то время как большие различия обнаружены в применяемых в настоящее время условиях обработки ИЭП (левые панели).In addition, it can be seen that gram-positive and gram-negative bacteria can be inactivated to 1.0E-7 (N / NO) using these new IEP processing conditions. Also, the size of the microorganisms does not play a significant role in the degree of inactivation (right panel), which it does under the state of the art (left panel). Despite the fact that yeast can be inactivated at lower maximum temperatures at 2.7 kV / cm than L. plantarum and S. Senftenberg, no large differences were found between E. coli and L. monocytogenes under the new IEP processing conditions, while how large differences are found in current IEP processing conditions (left panels).

Пример 2.Example 2.

Инактивация микробов E.coli и Listeria monocytogenes в продуктах с различными характеристиками (масштаб 1 л/ч).Inactivation of E. coli and Listeria monocytogenes microbes in products with different characteristics (scale 1 l / h).

Escherichia coli (ATCC 35218) и Listeria monocytogenes NV8 получали из замороженного материала и культивировали в триптон-соевой жидкой среде (Е. coli) или бульоне с сердечно-мозговым экстрактом (L. monocytogenes) согласно способу, описанному у (Timmermans et al., 2014).Escherichia coli (ATCC 35218) and Listeria monocytogenes NV8 were obtained from frozen material and cultured in tryptone soy liquid medium (E. coli) or brain heart infusion broth (L. monocytogenes) according to the method described by (Timmermans et al., 2014).

После культивирования, клетки промывали и суспендировали для достижения концентрации примерно 1,0Е+8 КОЕ/мл в апельсиновом соке (Minute Maid), кокосовой воде (Healthy People) или арбузном соке (свежевыжатый), каждый из которых имел различные рН и электрическую проводимость (см. фиг. 2). Использовали такую же систему устройства ИЭП и настройки, как описано в примере 1, имеющую скорость потока 13,5±0,5 мл/мин. Однако использовали только одно условие обработки - напряженность электрического поля 2,7 кВ/см и длительность импульса 1000 мкс. Поскольку проводимость варьирует среди трех продуктов (фиг. 2), были необходимы другие настройки частоты, количество импульсов, подаваемых во время обработки для достижения одной и той же максимальной температуры для каждого продукта, отличалось. В табл. 3 показаны диапазон протестированных частот, количество импульсов и максимальные температуры после обработки для трех протестированных соков.After cultivation, cells were washed and suspended to reach a concentration of approximately 1.0E + 8 CFU / ml in orange juice (Minute Maid), coconut water (Healthy People) or watermelon juice (freshly squeezed), each with different pH and electrical conductivity ( see Fig. 2). Used the same system of device IEP and settings as described in example 1, having a flow rate of 13.5 ± 0.5 ml / min. However, only one processing condition was used - an electric field strength of 2.7 kV / cm and a pulse duration of 1000 μs. Since conductivity varies among the three products (FIG. 2), different frequency settings were needed, the number of pulses applied during processing to achieve the same maximum temperature for each product was different. Table 3 shows the frequency range tested, the number of pulses and the maximum post-treatment temperatures for the three tested juices.

Инактивация показана как логарифм количества выживших микроорганизмов в тестируемых условиях N, деленное на начальную концентрацию микроорганизмов N0, то есть log10(N/N0).Inactivation is shown as the logarithm of the number of surviving microorganisms under the test conditions, N, divided by the initial concentration of microorganisms N0, that is, log 10 (N / N 0 ).

- 13 037900- 13 037900

Таблица 3Table 3

Условия обработки ИЭП, примененные в настоящем исследованииIEP processing conditions applied in this study

Продукт Product Напряжен ность электриче ского поля (кВ/см) Electric field strength (kV / cm) Длительность импульса(микрос екунды) Pulse duration (microseconds) Время пребывани я в двух камерах обработки (миллисек унды) Dwell time in two processing chambers (milliseconds ounces) Част ота (Гц) Frequency Hz) Количе ство импуль сов Number of pulses Максимал ьная температу ра(°С) Maximum temperature (° С) Апельсин овый сок Orange juice 2.7 2.7 1000 1000 17.5±0.7 17.5 ± 0.7 [0- 210] [0- 210] [0-4] [0-4] [36-87] [36-87] Арбузный сок Watermelon the juice 2.7 2.7 1000 1000 17.5±0.7 17.5 ± 0.7 [0- 240] [0- 240] [0-4] [0-4] [36-72] [36-72] Кокосова я вода Kokosova I am water 2.7 2.7 1000 1000 17.5±0.7 17.5 ± 0.7 [Ο- Ι 00] [Ο- Ι 00] [0-2] [0-2] [36-76] [36-76]

Инактивация E.coli и L.monocytogenes при различных максимальных температурах в различных соках показана на фиг. 3. Когда сравнивают кривые инактивации E.coli (фиг. 3A) и L.monocytogenes (фиг. 3B) для различных жидких сред, т.е. жидкого продукта апельсинового сока, кокосовой воды и арбузного сока, видно, что не наблюдается различий в температурах, при которых начинается инактивация. Кроме того, степень инактивации одинакова для апельсинового сока, кокосовой воды и арбузного сока. Это показывает, что изменяющийся рН основы продукта, то есть жидкого продукта апельсинового сока, кокосовой воды и арбузного сока, а также различная электрическая проводимость не влияют на степень инактивации. Кроме того, сопоставимая кривая инактивации, показывающая инактивацию при одинаковой температуре, обнаружена для грамотрицательных E.coli (с размером бактериальной клетки примерно 0,7-1,5 х2-5 мкм) и для грамположительных L.monocytogenes (с размером клетки примерно 0,4-0,5х0,5-2 мкм), что указывает на отсутствие различий у исследованных микроорганизмов.The inactivation of E. coli and L. monocytogenes at different maximum temperatures in different juices is shown in FIG. 3. When comparing the inactivation curves of E. coli (FIG. 3A) and L. monocytogenes (FIG. 3B) for different liquid media, i. E. liquid orange juice product, coconut water and watermelon juice, it is seen that there is no difference in temperatures at which inactivation begins. In addition, the degree of inactivation is the same for orange juice, coconut water, and watermelon juice. This shows that the varying pH of the product base, that is, the liquid orange juice product, coconut water and watermelon juice, as well as different electrical conductivity, do not affect the degree of inactivation. In addition, a comparable inactivation curve showing inactivation at the same temperature was found for gram-negative E. coli (with a bacterial cell size of about 0.7-1.5 x2-5 μm) and for gram-positive L. monocytogenes (with a cell size of about 0, 4-0.5x0.5-2 μm), which indicates the absence of differences in the studied microorganisms.

Это показывает, что способ по изобретению, примененный к апельсиновому соку, кокосовой воде и арбузному соку, одинаково успешен и эффективен в отношении инактивации грамположительных бактерий и грамотрицательных бактерий во множестве различных жидких сред, то есть в различных жидких пищевых продуктах.This shows that the method of the invention, applied to orange juice, coconut water and watermelon juice, is equally successful and effective in inactivating gram-positive bacteria and gram-negative bacteria in a variety of different liquid media, i.e. different liquid food products.

Пример 3.Example 3.

Микробиологическая проверка в масштабе 1200 л/ч.Microbiological examination at a scale of 1200 l / h.

Одна партия апельсинов (сорт Natal folha murcha) была в промышленных условиях отжата для получения 4000 л апельсинового сока. Апельсиновый сок не инокулировали микроорганизмами, следовательно популяцию микроорганизмов, естественно присутствующих в апельсиновом соке, изучали для проверки условий обработки, которые были определены ранее в 1 л/ч, в более крупных масштабах (1200 л/ч).One batch of oranges (Natal folha murcha variety) was commercially squeezed to produce 4,000 liters of orange juice. Orange juice was not inoculated with microorganisms, hence the population of microorganisms naturally present in orange juice was studied to verify the processing conditions, which were previously defined at 1 L / h, on a larger scale (1200 L / h).

Апельсиновый сок закачивали со скоростью потока 1200±100 л/ч и предварительно нагревали до 59°C. Импульсы подавали в три вертикально расположенные камеры для обработки для достижения максимальной температуры 70°C. Объем зоны обработки в средней камере обработки был меньше (размеры: длина 14 мм, диаметр 8 мм), чем зона обработки первой и третьей (наружных) камер обработки (размеры 14 мм, диаметр 12 мм). Из-за соединений источников питания это приводило к двойной напряженности электрического поля в средней камере обработки по сравнению с внешними камерами обработки, а именно 1,9 кВ/см в средней и 1,0 кВ/см во внешней камере обработки. Импульсы имели фиксированную длительность 1000 мкс. Время пребывания в средней камере обработки составляло 5,4±0,5 мс, а во внешних камерах обработки 9,5±0,9 мс, общее количество импульсов, подаваемых во время обработки, составляло 5,1±0,01 при частоте повторения 207±18 Гц.Orange juice was pumped at a flow rate of 1200 ± 100 L / h and preheated to 59 ° C. The pulses were applied to three vertically positioned treatment chambers to achieve a maximum temperature of 70 ° C. The volume of the treatment zone in the middle treatment chamber was smaller (dimensions: length 14 mm, diameter 8 mm) than the treatment zone of the first and third (outer) treatment chambers (dimensions 14 mm, diameter 12 mm). Due to power supply connections, this resulted in double the electric field strength in the middle treatment chamber compared to the external treatment chambers, namely 1.9 kV / cm in the middle and 1.0 kV / cm in the external treatment chamber. The pulses had a fixed duration of 1000 μs. The residence time in the middle processing chamber was 5.4 ± 0.5 ms, and in the external processing chambers it was 9.5 ± 0.9 ms, the total number of pulses supplied during processing was 5.1 ± 0.01 at a repetition rate 207 ± 18 Hz.

Сок охлаждали сразу после выхода из камер обработки в течение 3 с, таким образом время выдержки сводилось к минимуму, чтобы уменьшить тепловую нагрузку на продукт. После охлаждения сок упаковывали асептически и хранили.The juice was chilled immediately after leaving the processing chambers for 3 seconds, thus holding time was minimized to reduce the heat load on the product. After cooling, the juice was packaged aseptically and stored.

Микробиологические образцы необработанного и обработанного ИЭП сока анализировали дважды в трех разных лабораториях, суммарно было проанализировано 6 необработанных и обработанных ИЭП образцов. Суммарное количество мезофильных бактерий при посеве на чашках Петри, суммарное колиMicrobiological samples of untreated and IEP-treated juice were analyzed twice in three different laboratories, a total of 6 untreated and IEP-treated samples were analyzed. The total number of mesophilic bacteria when plated on Petri dishes, the total number

- 14 037900 чество колиформ и количество дрожжей и плесени анализировали согласно способу, описанному Dowes и ITO (2001). Ацидотермофильные спорообразующие бактерии (ATSB) анализировали согласно способу Eguchi et al. (1999), сальмонеллы анализировали согласно способу АОАС (2000), Listeria monocytogenes анализировали согласно способу ISO 11290-1 (1996) и молочнокислые бактерии анализировали согласно способу Silva et al. (2007).- 14 037900 The number of coliforms and the amount of yeast and mold were analyzed according to the method described by Dowes and ITO (2001). Acidothermophilic spore-forming bacteria (ATSB) were analyzed according to the method of Eguchi et al. (1999), Salmonella was analyzed according to the AOAC method (2000), Listeria monocytogenes was analyzed according to the ISO 11290-1 (1996) method, and lactic acid bacteria were analyzed according to the method of Silva et al. (2007).

Результаты инактивации микробов в неочищенном апельсиновом соке и в апельсиновом соке, обработанном ИЭП, показаны на фиг. 4А и 4В. Первоначальная микробная нагрузка в неочищенном апельсиновом соке была относительно велика, поскольку примерно 1,0Е+5 КОЕ/мл присутствовало в необработанном апельсиновом соке (фиг. 4А). После обработки ИЭП апельсинового сока на чашках Петри не было обнаружено никаких микроорганизмов (общее количество колоний на чашке) и дополнительно на чашках не было обнаружено ни плесени, ни дрожжей, ни колиформ (все чашки показывали <1 КОЕ/мл; см. фиг. 4А). На фиг. 4В из качественных данных видно, что также все молочнокислые бактерии и ацидотермофильные спорообразующие бактерии (ATSB), которые присутствовали в необработанном апельсиновом соке, были инактивированы в ходе обработки ИЭП указанного апельсинового сока.The results of microbial inactivation in crude orange juice and in PIE-treated orange juice are shown in FIG. 4A and 4B. The initial microbial load in unrefined orange juice was relatively high as about 1.0E + 5 CFU / ml was present in untreated orange juice (FIG. 4A). No microorganisms were detected on the Petri dishes after treatment with the PIE of orange juice (total number of colonies per dish) and additionally, no mold, yeast, or coliforms were detected on the plates (all dishes showed <1 CFU / ml; see Fig.4A ). FIG. 4B, it can be seen from the qualitative data that also all lactic acid bacteria and acidothermophilic spore-forming bacteria (ATSB) that were present in the untreated orange juice were inactivated during the PIE treatment of said orange juice.

Пример 4.Example 4.

Действие условий обработки ИЭП по изобретению на аспекты качества и срок хранения, оцененное по микробиологическим показателям.Effect of the processing conditions of the IEP according to the invention on aspects of quality and shelf life, assessed by microbiological parameters.

Образцы апельсинового сока, обработанные ИЭП, полученные и описанные в примере 3, анализировали каждую неделю во время исследования срока хранения, продолжавшегося в течение 3 месяцев. В течение этого периода были проанализированы аспекты качества и микробные числа. Микробиологический анализ был аналогичен способам, описанным в примере 3. Для анализа качества согласно способам, широко известным в области техники, количество растворимых твердых веществ (JBT FoodTech Citrus Systems, 2011-1), кислотность (JBT FoodTech Citrus Systems, 2011- 2), pH (JBT FoodTech Citrus Systems, 2011-3), содержание масел (JBT FoodTech Citrus Systems, 2011-4), содержание витамина С (JBT FoodTech Citrus Systems, 2011-5) и активность пектинестеразы (Rouse and Atkins, 1955) измеряли в указанное время (табл. 2). Образцы хранили при 7°C и при комнатной температуре (температура окружающей среды 2025°C) для облегчения ускоренного исследования срока хранения.Samples of orange juice treated with IEP, obtained and described in example 3, were analyzed every week during the study of shelf life, which lasted for 3 months. During this period, aspects of quality and microbial numbers were analyzed. Microbiological analysis was similar to the methods described in Example 3. For quality analysis according to methods well known in the art, the amount of soluble solids (JBT FoodTech Citrus Systems, 2011-1), acidity (JBT FoodTech Citrus Systems, 2011-2), pH (JBT FoodTech Citrus Systems, 2011-3), oil content (JBT FoodTech Citrus Systems, 2011-4), vitamin C content (JBT FoodTech Citrus Systems, 2011-5) and pectinesterase activity (Rouse and Atkins, 1955) were measured in the specified time (Table 2). Samples were stored at 7 ° C and at room temperature (ambient temperature 2025 ° C) to facilitate accelerated shelf life studies.

Оценка численности микроорганизмов в образцах была проведена, результаты приведены в табл. 4. Микробные числа в образцах, обработанных ИЭП, оказались ниже предела обнаружения в 1 КОЕ/мл в течение всего исследования срока хранения, продолжающегося в течение 104 дней, как при хранении апельсинового сока при температуре 7°C, так и при хранении апельсинового сока при температуре окружающей среды.The assessment of the number of microorganisms in the samples was carried out, the results are shown in table. 4. Microbial numbers in the samples treated with IEP were below the detection limit of 1 CFU / ml during the entire storage period study lasting for 104 days, both when orange juice was stored at 7 ° C, and when orange juice was stored at ambient temperature.

Таблица 4Table 4

Результаты микробиологического анализа обработанного ИЭП апельсинового сока во время срока хранения, хранившегося при 7°C или при температуре окружающей средыResults of microbiological analysis of IEP-treated orange juice during shelf life stored at 7 ° C or at ambient temperature

Хранение при 7°С Storage at 7 ° C Хранение при температуре окружающей среды Storage at temperature the environment День Day Число колоний на чашке Colonies per plate Дрожжи Yeast Плесени Mold Молочнокислые бактерии Lactic acid bacteria ATSB ATSB Число колоний на чашке Colonies per plate Дрожжи Yeast Плесени Mold Моло чнокисл ые бактерии Lactic acid bacteria ATSB ATSB КОЕ/мл CFU / ml 1 one <1 <1 <1 <1 <1 <1 <10 <10 absent absent <1 <1 <1 <1 <1 <1 <10 <10 absent absent 6 6 <1 <1 <1 <1 <1 <1 <10 <10 НА. ON THE. <1 <1 <1 <1 <1 <1 <10 <10 HA. HA. 13 13 НА. ON THE. НА. ON THE. НА. ON THE. НА. ON THE. absent absent НА. ON THE. НА. ON THE. НА. ON THE. НА. ON THE. absent absent 20 twenty <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА. ON THE. НА. ON THE. <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА. ON THE. HA. HA. 27 27 <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА. ON THE. НА ON THE <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА. ON THE. HA. HA. 34 34 <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА. ON THE. НА. ON THE. <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА. ON THE. HA. HA. 41 41 <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА. ON THE. НА. ON THE. <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА. ON THE. HA. HA. 48 48 <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА. ON THE. НА. ON THE. <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА. ON THE. HA. HA. 55 55 <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА. ON THE. НА. ON THE. <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА. ON THE. HA. HA. 62 62 <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА. ON THE. НА. ON THE. <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА. ON THE. HA. HA.

- 15 037900- 15 037900

69 69 <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА. ON THE. НА. ON THE. <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА. ON THE. НА. ON THE. 76 76 <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА ON THE НА. ON THE. <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА ON THE НА. ON THE. 83 83 <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА. ON THE. НА. ON THE. <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА. ON THE. НА. ON THE. 90 90 <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА. ON THE. НА. ON THE. <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА. ON THE. НА. ON THE. 97 97 <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА. ON THE. НА. ON THE. <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА. ON THE. НА. ON THE. 104 104 <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА. ON THE. НА. ON THE. <1 <1 <1 <1 <1 <1 НА. ON THE. НА. ON THE.

НА - не анализировалиHA - not analyzed

Органолептическая оценка проводилась обученной группой. Образцы оценивали по общему внешнему виду, цвету, запаху и вкусу. Образцы оценивали как хорошие, когда свойства были сходными со свежевыжатым апельсиновым соком, образцы оценивались как не хорошие, когда больше не было высокого качества свежевыжатого сока.The sensory evaluation was carried out by a trained group. Samples were evaluated for overall appearance, color, odor and taste. Samples were rated good when properties were similar to freshly squeezed orange juice, samples were rated not good when high quality fresh juice was no longer available.

Результаты органолептической оценки в течение срока хранения показаны на фиг. 5. Образцы, хранившиеся при 7°C, были похожи на свежевыжатый апельсиновый сок до 64 дней хранения. После этого срока хранения свежий запах и вкус уменьшались, хотя внешний вид и цвет сока считались хорошими до 90 дней хранения при 7°C (фиг. 5А). Обработанные НЭП соки, хранившиеся при температуре окружающей среды, были приемлемы только до 27 дней хранения (фиг. 5В). По истечении этого времени его больше нельзя было рассматривать как свежий сок.The sensory evaluation results during shelf life are shown in FIG. 5. Samples stored at 7 ° C were similar to freshly squeezed orange juice up to 64 days of storage. After this shelf life, fresh odor and taste decreased, although the appearance and color of the juice was considered good up to 90 days storage at 7 ° C (Fig. 5A). NEP-treated juices stored at ambient temperature were only acceptable up to 27 days of storage (FIG. 5B). After this time, it could no longer be regarded as fresh juice.

Были также проверены аспекты качества апельсинового сока. Для проверки указанных аспектов необработанный сок анализировали также до обработки ИЭП, чтобы оценить воздействие способа на указанные аспекты.The quality aspects of the orange juice were also tested. To test these aspects, the raw juice was also analyzed prior to IEP treatment to assess the effect of the method on these aspects.

Суммарное содержание растворимых твердых веществ (градусы Брикса) (фиг. 6, кривые экспериментов, проведенных при 7°C и при температуре окружающей среды, совпадают на 6-й день и далее на графике), кислотность (фиг. 7), рН (фиг. 8), содержание масел (фиг. 9) и содержание витамина С (фиг. 10) не изменялись при обработке ИЭП, при хранении при 7°C и при хранении при температуре окружающей среды.The total content of soluble solids (degrees Brix) (Fig. 6, curves of experiments carried out at 7 ° C and at ambient temperature coincide on the 6th day and then on the graph), acidity (Fig. 7), pH (Fig. 8), oil content (FIG. 9) and vitamin C content (FIG. 10) did not change with IEP treatment, storage at 7 ° C, and storage at ambient temperature.

Различия обнаружены в активности пектинметилэстеразы (РМЕ) до и после обработки ИЭП (фиг. 11). Из-за температуры, создаваемой во время обработки ИЭП, часть фермента РМЕ инактивируется, что приводит к снижению активности фермента. То есть тепло, создаваемое в способе по изобретению, увеличивает температуру сока до 70°C. Сок, подвергнутый обработке ИЭП по изобретению, предварительно нагревали до 59°C перед введением в устройство ИЭП при непрерывном потоке. Инактивация указанного фермента является одной из целей пастеризации, так как остаточная активность фермента может привести к помутнению и желатинизации цитрусового сока во время хранения. Активность этих ферментов выражается как выделение кислоты на 1 мл (умноженное на 1,0Е+4) во время гидролиза пектина как функция времени при рН 7,8 и 20°C. Как правило, большинство пастеризаторов соков обеспечивают сок, обладающий активностью пектинестеразы, выраженной в единицах пектинестеразы (PEU) со значениями от 1,0Е-6 до 1,0Е-4.Differences were found in the activity of pectin methyl esterase (PME) before and after treatment with PEP (Fig. 11). Due to the temperature created during IEP treatment, part of the PME enzyme is inactivated, which leads to a decrease in the enzyme activity. That is, the heat generated in the method according to the invention increases the temperature of the juice to 70 ° C. The juice treated with the IEP according to the invention was preheated to 59 ° C before being introduced into the IEP device in a continuous flow. Inactivation of this enzyme is one of the goals of pasteurization, since the residual activity of the enzyme can lead to clouding and gelatinization of citrus juice during storage. The activity of these enzymes is expressed as the release of acid per ml (multiplied by 1.0E + 4) during pectin hydrolysis as a function of time at pH 7.8 and 20 ° C. Typically, most juice pasteurizers provide juice with pectinesterase activity expressed in pectinesterase units (PEU) with values ranging from 1.0E-6 to 1.0E-4.

- 16 037900- 16 037900

ИсточникиSources of

АО AC (2000). АО AC Official Method 989.13-1998. Motile Salmonella in all foods. AO AC International, Official Method of Analysis of AO AC International.AO AC (2000). AO AC Official Method 989.13-1998. Motile Salmonella in all foods. AO AC International, Official Method of Analysis of AO AC International.

Alvarez, I., Condon, S., Raso, J., (2006). Microbial inactivation by pulsed electric fields. In: Raso, J., Heinz, V. (Eds). Pulsed Electric Fields Technology for the Food Industry, Fundamentals and Applications. Springer, New York.Alvarez, I., Condon, S., Raso, J., (2006). Microbial inactivation by pulsed electric fields. In: Raso, J., Heinz, V. (Eds). Pulsed Electric Fields Technology for the Food Industry, Fundamentals and Applications. Springer, New York.

Bergey, 1986. Manual of systematic bacteriology. Williams and Wilkins, Baltimore Campos, F.P., Cristianini, M. (2007) Inactivation of Saccharomyces cerevisiae, and Lactobacillus plantarum in orange juice using ultra high-pressure pasteurisation. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 8, 226-229Bergey, 1986. Manual of systematic bacteriology. Williams and Wilkins, Baltimore Campos, F.P., Cristianini, M. (2007) Inactivation of Saccharomyces cerevisiae, and Lactobacillus plantarum in orange juice using ultra high-pressure pasteurisation. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 8, 226-229

Doyle, M.E., Mazotta, A.S. (2000) Review studies on the thermal resistance of Salmonella. Journal of Food Protection, 63, 779-795Doyle, M.E., Mazotta, A.S. (2000) Review studies on the thermal resistance of Salmonella. Journal of Food Protection, 63, 779-795

Dowes, F.P., Ito, K., (2001). Compendium of methods for the microbiological examination of foods. 4th edition. American Public Health Association, Washington, D.C.Dowes, FP, Ito, K., (2001). Compendium of methods for the microbiological examination of foods. 4 th edition. American Public Health Association, Washington, DC

Eguchi, S.Y., Manfio, G.P., Pinhatti, M.E., Azuma, E., Variane, S.F. (1999). Acidothermophilic sporeforming bacteria (ATSB) in orange juices: detection methods, ecology, and involvement in the deterioration of fruit juices. Report of the research project ABE Citrus, Campinas (SP), Brasil.Eguchi, S.Y., Manfio, G.P., Pinhatti, M.E., Azuma, E., Variane, S.F. (1999). Acidothermophilic sporeforming bacteria (ATSB) in orange juices: detection methods, ecology, and involvement in the deterioration of fruit juices. Report of the research project ABE Citrus, Campinas (SP), Brasil.

El Zakhem, H., Lanoiselle, J-L., Lebovka, N.I., Nonus, M., Vorobiev, E. (2006) Behavior of yeast cells in aqueous suspension affected by pulsed electric field. Journal of Colloid and Interface Science, 300, 553-563El Zakhem, H., Lanoiselle, J-L., Lebovka, N. I., Nonus, M., Vorobiev, E. (2006) Behavior of yeast cells in aqueous suspension affected by pulsed electric field. Journal of Colloid and Interface Science, 300, 553-563

El Zakhem, H., Lanoiselle, J-L., Lebovka, N.I., Nonus, M., Vorobiev, E. (2007) Influence of temperature and surfactant on Escherichia coli inactivation in aqueous suspensions treated by moderate pulsed electric fields. International Journal of Food Microbiology, 120, 259-265El Zakhem, H., Lanoiselle, J-L., Lebovka, N.I., Nonus, M., Vorobiev, E. (2007) Influence of temperature and surfactant on Escherichia coli inactivation in aqueous suspensions treated by moderate pulsed electric fields. International Journal of Food Microbiology, 120, 259-265

Eynard, N., Rodriguez, F., Trotard, J., Teissie, J. (1998) Electrooptics studies of Escherichia coli electropulsation: orientation, permeabilization and gene transfer. Biophysical Journal, 75, 2587-2596Eynard, N., Rodriguez, F., Trotard, J., Teissie, J. (1998) Electrooptics studies of Escherichia coli electropulsation: orientation, permeabilization and gene transfer. Biophysical Journal, 75, 2587-2596

Gurtler, J.B., Bailey, R.B., Geveke, D.J., Zhang, H.Q. (2011) Pulsed electric field inactivation of E.coli O157:H7 and non-pathogenic surrogate E.coli in strawberry juice as influenced by sodium benzoate, potassium sorbate, and citric acid. Food Control, 22, 1689-1694Gurtler, J.B., Bailey, R.B., Geveke, D.J., Zhang, H.Q. (2011) Pulsed electric field inactivation of E. coli O157: H7 and non-pathogenic surrogate E. coli in strawberry juice as influenced by sodium benzoate, potassium sorbate, and citric acid. Food Control, 22, 1689-1694

- 17 037900- 17 037900

Heinz, V., Alvarez, I., Angersbach, A., Knorr, D. (2002). Preservation of liquid foods by high intensity pulsed electric fields - basic concepts for process design. Trends in Food Science & Technology, 12, 103-111Heinz, V., Alvarez, I., Angersbach, A., Knorr, D. (2002). Preservation of liquid foods by high intensity pulsed electric fields - basic concepts for process design. Trends in Food Science & Technology, 12, 103-111

ISO 11290-1 (1996). Microbiology of food and animal feeding stuffs. Horizontal method for the detection and enumeration of Listeria monocytogenes - Part 1: detection method.ISO 11290-1 (1996). Microbiology of food and animal feeding stuffs. Horizontal method for the detection and enumeration of Listeria monocytogenes - Part 1: detection method.

JBT Food Tech Citrus Systems (2011-1). Total soluble solids by refractometer. In: Procedures for analysis of citrus products. 6th Edition, Lakeland.JBT Food Tech Citrus Systems (2011-1). Total soluble solids by refractometer. In: Procedures for analysis of citrus products. 6 th Edition, Lakeland.

JBT Food Tech Citrus Systems (2011-2). Total titratable acidity (industry method) In: Procedures for analysis of citrus products. 6th Edition, Lakeland.JBT Food Tech Citrus Systems (2011-2). Total titratable acidity (industry method) In: Procedures for analysis of citrus products. 6 th Edition, Lakeland.

JBT Food Tech Citrus Systems (2011-3). pH. In: Procedures for analysis of citrus products. 6th Edition, Lakeland.JBT Food Tech Citrus Systems (2011-3). pH. In: Procedures for analysis of citrus products. 6 th Edition, Lakeland.

JBT Food Tech Citrus Systems (2011-4). Recoverable oil (Scott method). In: Procedures for analysis of citrus products. 6th Edition, Lakeland.JBT Food Tech Citrus Systems (2011-4). Recoverable oil (Scott method). In: Procedures for analysis of citrus products. 6 th Edition, Lakeland.

JBT Food Tech Citrus Systems (2011-5). Ascorbic acid by Iodine titration. In: Procedures for analysis of citrus products. 6th Edition, Lakeland.JBT Food Tech Citrus Systems (2011-5). Ascorbic acid by Iodine titration. In: Procedures for analysis of citrus products. 6 th Edition, Lakeland.

Loeffler, M.J. (2006) Generation and application of high intensity pulsed electric fields. In: Heinz, V., Raso, J. (Eds.) Pulsed electric field technology for the food industry - fundamentals and applications. Springer, New York.Loeffler, M.J. (2006) Generation and application of high intensity pulsed electric fields. In: Heinz, V., Raso, J. (Eds.) Pulsed electric field technology for the food industry - fundamentals and applications. Springer, New York.

Mastwijk, H.C. (2006) Pulsed Power systems for application of pulsed electric fields in the food industry. In: Heinz, V., Raso, J. (Eds.) Pulsed electric field technology for the food industry - fundamentals and applications. Springer, New York.Mastwijk, H.C. (2006) Pulsed Power systems for application of pulsed electric fields in the food industry. In: Heinz, V., Raso, J. (Eds.) Pulsed electric field technology for the food industry - fundamentals and applications. Springer, New York.

Mastwijk, H.C., Gulfo-van Beusekom, K., Pol-Hofstad, I.E., Schuten, H., Boonman, M, Bartels, P.V. (2007). Definitions and guidelines for reporting on pulsed electric field experiments. In: Lelieveld, H.L.M., Notermans, S., de Haan, S.W.H. (Eds.). Food preservation by pulsed electric fields. From research to application. Woodhead publishing.Mastwijk, H.C., Gulfo-van Beusekom, K., Pol-Hofstad, I.E., Schuten, H., Boonman, M, Bartels, P.V. (2007). Definitions and guidelines for reporting on pulsed electric field experiments. In: Lelieveld, H.L.M., Notermans, S., de Haan, S.W.H. (Eds.). Food preservation by pulsed electric fields. From research to application. Woodhead publishing.

Raso, J., Condon, S., Alvarez, I., (2014). Non-thermal processing. Pulsed Electric Field. In: Batt, C.A. (Ed). Encyclopedia of Food Microbiology (second edition). Elsevier.Raso, J., Condon, S., Alvarez, I., (2014). Non-thermal processing. Pulsed Electric Field. In: Batt, C.A. (Ed). Encyclopedia of Food Microbiology (second edition). Elsevier.

Put, H.M.C., De Jong, J., Sand, F.E.M.J., Van Grinsven, A.M. (1976) Heat resistance studies on yeast spp. causing spoilage in soft drinks. Journal of Applied Bacteriology, 40, 135-152Put, H. M. C., De Jong, J., Sand, F. E. M. J., Van Grinsven, A. M. (1976) Heat resistance studies on yeast spp. causing spoilage in soft drinks. Journal of Applied Bacteriology, 40, 135-152

- 18 037900- 18 037900

Rouse, A.H., and Atkins, C.D. (1955) Pectinesterase and pectin in commercial citrus juices as determined by methods used at the citrus experiment station. Florida Agricultural Experiment Stations, 570, 3-19.Rouse, A.H., and Atkins, C.D. (1955) Pectinesterase and pectin in commercial citrus juices as determined by methods used at the citrus experiment station. Florida Agricultural Experiment Stations, 570, 3-19.

Saulis, G., Wouters, P.C. (2007). Probable mechanisms of microorganism inactivation by pulsed electric fields. In: Lelieveld, H.L.M., Notermans, S., de Haan, S.W.H. (Eds.). Food preservation by pulsed electric fields. From research to application. Woodhead publishing.Saulis, G., Wouters, P.C. (2007). Probable mechanisms of microorganism inactivation by pulsed electric fields. In: Lelieveld, H.L.M., Notermans, S., de Haan, S.W.H. (Eds.). Food preservation by pulsed electric fields. From research to application. Woodhead publishing.

Sharma, P., Bremer, P., Oey, I., Everett, D.W. (2014) Bacterial inactivation in whole milk using pulsed electric field processing. International Dairy Journal, 35, 49-56Sharma, P., Bremer, P., Oey, I., Everett, D.W. (2014) Bacterial inactivation in whole milk using pulsed electric field processing. International Dairy Journal, 35, 49-56

Silva, N., Junqueira, V.C.A., Silveira, N.F.A., Taniwaki, M.H., Santos, R.F.S., Gomes, R.A.R., Okazaki, M.M., ( 2007). Manual de Metodos de analise microbiologica de alimentos, third edition, Sao Paulo.Silva, N., Junqueira, V.C.A., Silveira, N.F.A., Taniwaki, M.H., Santos, R.F.S., Gomes, R.A.R., Okazaki, M.M., (2007). Manual de Metodos de analise microbiologica de alimentos, third edition, Sao Paulo.

Timmermans, R.A.H., Nierop Groot, M.N., Nederhoff , A.L., van Boekel, M.A.J.S., Matser, A.M. Mastwijk, H.C. (2014). Pulsed electric field processing of different fruit juices: Impact of pH and temperature on inactivation of spoilage and pathogenic micro-organisms. International Journal of Food Microbiology, 173 , 105-111.Timmermans, R.A.H., Nierop Groot, M.N., Nederhoff, A.L., van Boekel, M.A.J.S., Matser, A.M. Mastwijk, H.C. (2014). Pulsed electric field processing of different fruit juices: Impact of pH and temperature on inactivation of spoilage and pathogenic micro-organisms. International Journal of Food Microbiology, 173, 105-111.

Tsong, T.Y. (1992) Time sequence of molecular events in electroporation. In: Chang, D.C., Chassy, B.M., Saunders, J.A., Sowers, A.E. (Eds). Guide to electroporation and electrofusion. Academic PressTsong, T.Y. (1992) Time sequence of molecular events in electroporation. In: Chang, D.C., Chassy, B.M., Saunders, J.A., Sowers, A.E. (Eds). Guide to electroporation and electrofusion. Academic Press

Van der Veen, S., Wagendorp, A., Abee, T., Wells-Bennink, M.H. (2009). Diversity assessment of heat resistance of Listeria monocytogenes strains in a continuous-flow heating system. Journal of Food Protection, 5, 999-1004Van der Veen, S., Wagendorp, A., Abee, T., Wells-Bennink, M.H. (2009). Diversity assessment of heat resistance of Listeria monocytogenes strains in a continuous-flow heating system. Journal of Food Protection, 5, 999-1004

Wouters, P.C., Dutreux, N., Smelt, J.P.P.M., Lelieveld, H.L.M. (1999). Effects of pulsed electric fields on inactivation kinetics of Listeria innocua. Applied and Environmental Microbiology, 65, 5364-5371Wouters, P.C., Dutreux, N., Smelt, J.P.P.M., Lelieveld, H.L.M. (1999). Effects of pulsed electric fields on inactivation kinetics of Listeria innocua. Applied and Environmental Microbiology, 65, 5364-5371

Claims (13)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ инактивации микроорганизмов в жидком продукте путем резистивного нагрева для получения нагретого жидкого продукта, включающий:1. A method of inactivating microorganisms in a liquid product by resistive heating to obtain a heated liquid product, including: a) непрерывную подачу жидкого продукта на вход устройства для быстрого и равномерного нагревания жидкого продукта до заданной температуры посредством резистивного нагрева и прохождение жидкого продукта через устройство;a) continuous supply of a liquid product to the inlet of the device for rapid and uniform heating of the liquid product to a predetermined temperature by means of resistive heating and passing the liquid product through the device; b) непрерывное генерирование электрического тока через проходящий жидкий продукт в устройстве, где минимальный одиночный импульс подают на каждый элементарный объем жидкости во время прохождения, с длительностью импульса по меньшей мере 10 мкс, где напряженность электрического поля составляет от 0,1 до ниже 3 кВ/см, так, чтобы максимальная температура нагретого жидкого продукта автономно оставалась в диапазоне от 40 до 85°C во время резистивного нагрева; а микробное число (КОЕ) нагретого жидкого продукта уменьшалось по меньшей мере на 2log КОЕ/мл.b) continuous generation of electric current through the passing liquid product in a device, where a minimum single pulse is applied to each elementary volume of liquid during the passage, with a pulse duration of at least 10 μs, where the electric field strength is from 0.1 to below 3 kV / cm, so that the maximum temperature of the heated liquid product autonomously remains in the range from 40 to 85 ° C during resistive heating; and the microbial number (CFU) of the heated liquid product decreased by at least 2 log CFU / ml. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что рН жидкого продукта составляет от 1,5 до 9,0, предпочтительно выше 4,6, предпочтительно от 4,8 до 9,0, более предпочтительно от 5,5 до 8,0, более предпочтительно от 6,0 до 7,5.2. A method according to claim 1, characterized in that the pH of the liquid product is from 1.5 to 9.0, preferably higher than 4.6, preferably from 4.8 to 9.0, more preferably from 5.5 to 8, 0, more preferably 6.0 to 7.5. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что жидкий продукт имеет электрическую проводимость от 0,01 до 10 См/м, измеренную при 20°C, предпочтительно от 0,1 до 3 См/м, измеренную при 20°C, более предпочтительно от 0,2 до 0,8 См/м, измеренную при 20°C.3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the liquid product has an electrical conductivity of 0.01 to 10 S / m measured at 20 ° C, preferably 0.1 to 3 S / m measured at 20 ° C, more preferably 0.2 to 0.8 S / m, measured at 20 ° C. - 19 037900- 19 037900 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что жидкий продукт представляет собой жидкий пищевой продукт или жидкий кормовой продукт.4. A method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the liquid product is a liquid food product or a liquid food product. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что жидкий продукт представляет собой ингредиент, полуфабрикат или конечный жидкий продукт, такой как фруктовый сок, овощной сок или смузи, джем, спред, алкоголь или безалкогольный напиток, молочный продукт, растительный молочный продукт, яичная масса, суп или соус.5. A method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the liquid product is an ingredient, semi-finished product or final liquid product such as fruit juice, vegetable juice or smoothie, jam, spread, alcohol or soft drink, dairy product, vegetable dairy product, egg mass, soup or sauce. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что молочный продукт выбран из молока, молочного продукта или жидкой композиции, содержащей молочный компонент или молочную фракцию.6. A method according to claim 5, characterized in that the milk product is selected from milk, a milk product or a liquid composition containing a milk component or a milk fraction. 7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что температура жидкого продукта автономно остается ниже 75°C, предпочтительно ниже 60°C.7. A method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the temperature of the liquid product independently remains below 75 ° C, preferably below 60 ° C. 8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что напряженность электрического поля составляет 2,7 кВ/см или ниже.8. A method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the electric field strength is 2.7 kV / cm or less. 9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что длительность импульса составляет по меньшей мере 10 мкс, предпочтительно от 10 до 2000 мкс, более предпочтительно от 50 до 500 мкс, наиболее предпочтительно от 50 до 100 мкс.9. Method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the pulse duration is at least 10 μs, preferably 10 to 2000 μs, more preferably 50 to 500 μs, most preferably 50 to 100 μs. 10. Способ по любому из пп.1-9, в котором применяют биполярные импульсы.10. A method according to any one of claims 1-9, wherein bipolar pulses are used. 11. Способ по любому из пп.1-10, в котором нагретый жидкий продукт охлаждают сразу же после прохождения через устройство.11. A method according to any one of claims 1-10, wherein the heated liquid product is cooled immediately after passing through the device. 12. Способ по любому одному из пп.1-11, в котором жидкий продукт предварительно нагревают перед подачей в устройство до температуры в диапазоне от 20 до 70°C, предпочтительно от 35 до 65°C, более предпочтительно от 40 до 60°C.12. A method according to any one of claims 1 to 11, wherein the liquid product is preheated before being fed into the device to a temperature in the range of 20 to 70 ° C, preferably 35 to 65 ° C, more preferably 40 to 60 ° C ... 13. Способ по любому из пп.1-12, в котором микробное число (КОЕ) в нагретом жидком продукте уменьшается по меньшей мере на 5log КОЕ/мл, предпочтительно на 6log КОЕ/мл или более.13. A method according to any one of claims 1-12, wherein the microbial count (CFU) in the heated liquid product is reduced by at least 5 log CFU / ml, preferably 6 log CFU / ml or more.
EA201890901A 2015-11-17 2016-11-17 Process for liquid food preservation using pulsed electrical field treatment EA037900B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562256497P 2015-11-17 2015-11-17
EP16177902 2016-07-05
PCT/NL2016/050799 WO2017086784A1 (en) 2015-11-17 2016-11-17 Process for liquid food preservation using pulsed electrical field treatment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201890901A1 EA201890901A1 (en) 2018-12-28
EA037900B1 true EA037900B1 (en) 2021-06-03

Family

ID=56372769

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201890901A EA037900B1 (en) 2015-11-17 2016-11-17 Process for liquid food preservation using pulsed electrical field treatment

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP3376878A1 (en)
JP (1) JP6921838B2 (en)
CN (1) CN108471787A (en)
AU (1) AU2016357683B2 (en)
BR (1) BR112018009870B1 (en)
EA (1) EA037900B1 (en)
MY (1) MY189799A (en)
SG (1) SG11201803585PA (en)
WO (1) WO2017086784A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108103138A (en) * 2018-02-05 2018-06-01 西北农林科技大学 The exceeded quick discrimination method of fresh sheep breast total plate count based on dielectric and magnetic technology
US11191289B2 (en) 2018-04-30 2021-12-07 Kraft Foods Group Brands Llc Spoonable smoothie and methods of production thereof
DE102019202549A1 (en) * 2019-02-26 2020-08-27 Krones Ag Device and method for providing a sterilized or pasteurized liquid food
EP3996523A1 (en) * 2019-07-10 2022-05-18 Kemin Industries, Inc. Novel applications of pulsed electric field and e-beam technology
CN112438359B (en) * 2019-08-27 2024-03-08 湖南农业大学 Vacuum freeze-dried beef jerky and method for accelerating drying rate thereof

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4695472A (en) * 1985-05-31 1987-09-22 Maxwell Laboratories, Inc. Methods and apparatus for extending the shelf life of fluid food products
US5741539A (en) * 1995-06-02 1998-04-21 Knipper; Aloysius J. Shelf-stable liquid egg
JP2007229319A (en) * 2006-03-03 2007-09-13 National Agriculture & Food Research Organization Sterilizing device
EP2543254A1 (en) * 2011-07-08 2013-01-09 Nestec S.A. Pulsed electric field treatment process and dairy product comprising bioactive molecules obtainable by the process
WO2013141703A1 (en) * 2012-03-20 2013-09-26 Stichting Dienst Landbouwkundig Onderzoek Process for fast and homogeneously heating a liquid product and apparatus for such process
WO2014079149A1 (en) * 2012-11-21 2014-05-30 The Hong Kong University Of Science And Technology Pulsed electric field for drinking water disinfection
JP2015159734A (en) * 2014-02-26 2015-09-07 株式会社フロンティアエンジニアリング Ac high electric field sterilization method for fluid food material

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0628566B2 (en) * 1989-09-11 1994-04-20 麒麟麦酒株式会社 Liquid Food Sterilization Method
WO2008114116A1 (en) 2007-03-21 2008-09-25 Opus Industry Sa Method and device for sterilising a liquid
US20120034131A1 (en) 2009-03-30 2012-02-09 Boris Rubinsky apparatus, system and method for preventing biological contamination to materials during storage using pulsed electrical energy
FR2943892B1 (en) 2009-04-07 2011-08-05 Commissariat Energie Atomique METHOD OF MEMBRANE PERMEABILIZATION OF BIOLOGICAL CELLS BY USE OF A PULSE ELECTRIC FIELD
JP6243786B2 (en) * 2014-04-02 2017-12-06 株式会社フロンティアエンジニアリング Sterilizer for food and drink

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4695472A (en) * 1985-05-31 1987-09-22 Maxwell Laboratories, Inc. Methods and apparatus for extending the shelf life of fluid food products
US5741539A (en) * 1995-06-02 1998-04-21 Knipper; Aloysius J. Shelf-stable liquid egg
JP2007229319A (en) * 2006-03-03 2007-09-13 National Agriculture & Food Research Organization Sterilizing device
EP2543254A1 (en) * 2011-07-08 2013-01-09 Nestec S.A. Pulsed electric field treatment process and dairy product comprising bioactive molecules obtainable by the process
WO2013141703A1 (en) * 2012-03-20 2013-09-26 Stichting Dienst Landbouwkundig Onderzoek Process for fast and homogeneously heating a liquid product and apparatus for such process
WO2014079149A1 (en) * 2012-11-21 2014-05-30 The Hong Kong University Of Science And Technology Pulsed electric field for drinking water disinfection
JP2015159734A (en) * 2014-02-26 2015-09-07 株式会社フロンティアエンジニアリング Ac high electric field sterilization method for fluid food material

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WPI / 2017 Clarivate Analytics Week 200771, 13 September 2007 Derwent World Patents Index; XP002764708, UEMURA K: "Electric sterilizer for liquids e.g. juice, soy sauce, has titanium electrodes at exit-side of flow path to apply pulse electric field" *
WPI / 2017 Clarivate Analytics Week 201561, 7 September 2015 Derwent World Patents Index; XP002764707, HOSHINO H: "Alternating current high electric field disinfection method of fluid food materials, such as gel-like food materials, involves applying high voltage alternating current between electrodes while continuously passing fluid food materials" *

Also Published As

Publication number Publication date
BR112018009870A2 (en) 2018-11-13
BR112018009870A8 (en) 2019-02-26
JP6921838B2 (en) 2021-08-18
SG11201803585PA (en) 2018-06-28
EA201890901A1 (en) 2018-12-28
WO2017086784A1 (en) 2017-05-26
MY189799A (en) 2022-03-08
CN108471787A (en) 2018-08-31
AU2016357683B2 (en) 2021-03-11
JP2018536435A (en) 2018-12-13
EP3376878A1 (en) 2018-09-26
NZ742053A (en) 2022-03-25
AU2016357683A1 (en) 2018-05-17
BR112018009870B1 (en) 2022-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Timmermans et al. Moderate intensity Pulsed Electric Fields (PEF) as alternative mild preservation technology for fruit juice
Amiali et al. Synergistic effect of temperature and pulsed electric field on inactivation of Escherichia coli O157: H7 and Salmonella enteritidis in liquid egg yolk
AU2016357683B2 (en) Process for liquid food preservation using pulsed electrical field treatment
Torregrosa et al. Ascorbic acid stability during refrigerated storage of orange–carrot juice treated by high pulsed electric field and comparison with pasteurized juice
Bermúdez-Aguirre et al. Effect of processing parameters on inactivation of Bacillus cereus spores in milk using pulsed electric fields
Yildiz et al. Identification of equivalent processing conditions for pasteurization of strawberry juice by high pressure, ultrasound, and pulsed electric fields processing
Mosqueda-Melgar et al. Influence of treatment time and pulse frequency on Salmonella Enteritidis, Escherichia coli and Listeria monocytogenes populations inoculated in melon and watermelon juices treated by pulsed electric fields
Bendicho et al. Milk processing by high intensity pulsed electric fields
Shamsi et al. Alkaline phosphatase and microbial inactivation by pulsed electric field in bovine milk
Michalac et al. Inactivation of selected microorganisms and properties of pulsed electric field processed milk
Dutreux et al. Effects of combined exposure of Micrococcus luteus to nisin and pulsed electric fields
Evrendilek et al. Application of pulsed electric fields to skim milk inoculated with Staphylococcus aureus
JPH11506011A (en) Improved method for reducing microbial levels in pumpable foods using high pulse voltage systems
Simonis et al. Pulsed electric field effects on inactivation of microorganisms in acid whey
Kumar et al. Pulsed electric field processing of foods-a review
Jin et al. Effects of pH and temperature on inactivation of Salmonella typhimurium DT104 in liquid whole egg by pulsed electric fields
Aronsson et al. Growth of pulsed electric field exposed Escherichia coli in relation to inactivation and environmental factors
Griffiths et al. Pulsed electric field processing of liquid foods and beverages
Selma et al. Control of Lactobacillus plantarum and Escherichia coli by pulsed electric fields in MRS Broth, Nutrient Broth and orange–carrot juice
Mosqueda‐Melgar et al. Inactivation of Salmonella enterica ser. Enteritidis in tomato juice by combining of high‐intensity pulsed electric fields with natural antimicrobials
US11903400B2 (en) Process for liquid food preservation using pulsed electrical field treatment
Martín-Belloso et al. Enzymatic inactivation by pulsed electric fields
KR101733060B1 (en) Sterilization method of milk using pulsed electric field and low temperature long time, and sterilized milk therefrom
Mittal et al. Pulsed electric field processing of liquid foods and beverages
Viedma et al. Effect of enterocin AS-48 in combination with high-intensity pulsed-electric field treatment against the spoilage bacterium Lactobacillus diolivorans in apple juice