一种高压均质与高压二氧化碳复合杀菌方法及其装置

摘要

本发明公开了一种高压均质与高压二氧化碳复合杀菌方法及其装置，包括二氧化碳产生输送单元、高压杀菌罐和高压均质回路杀菌单元；二氧化碳产生输送单元包括一个二氧化碳储罐，二氧化碳储罐的出口串联两个换热器后与高压杀菌罐的二氧化碳入口相连；高压杀菌罐包括罐体和换热夹套，所述的罐体上安装有进料阀，且所述的罐体与高压均质回路杀菌单元相连。该复合杀菌装置的高压均质回路不仅能实现微生物细胞的机械破坏，而且能够强化料液与二氧化碳的充分混合传质，利于二氧化碳与微生物细胞的充分接触，且连续的加压/泄压循环使得二氧化碳在微生物细胞内实现了快速溶入和释放，强化了二氧化碳的杀菌效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种杀菌方法及其装置，特别涉及一种高压均质与高压二氧化碳复合杀菌方法及其装置。

背景技术

液态食品杀菌大多采用传统加热杀菌，但其存在一些难以克服的缺点，其会导致食品颜色和口味变化、香气消失、营养破坏和质构变化等问题，已无法满足既要确保杀菌又要保持产品的原有感官营养品质要求。随着科学技术的发展，一些非热杀菌高新技术应运而生，其具有杀菌温度低、热敏性成分易保持、感官品质变化小等优点，成为目前食品领域研究的一个焦点。

在非热杀菌技术当中，高压杀菌技术是近年来引起世界广泛关注的一类新型杀菌方法。高压杀菌技术的工作原理主要是利用压力或引起的次级效应来实现微生物的致死，其主要包括超高静压杀菌技术、超高动压杀菌(超高压均质)技术、高压C0₂杀菌技术。这些杀菌方法仍存在着杀菌效率低、杀菌不彻底、设备造价及运行费用高等缺点，阻碍了食品超高压杀菌技术的应用。为了提升其杀菌能力，用多种技术的协同杀菌有望成为解决目前非热杀菌技术弊端的有效途径。

发明内容

本发明的目的包括两个，其中一个目的是提供一种用于液体食品杀菌的高压均质与高压二氧化碳复合杀菌装置及方法。本发明的另一目的是在于提供使用上述装置进行杀菌的方法。

为达到上述第一个目的，本发明的提供的第一种技术方案如下：

一种高压均质和高压二氧化碳复合杀菌装置，其特征在于，包括二氧化碳产生输送单元、高压杀菌罐和高压均质回路杀菌单元；

所述的二氧化碳产生输送单元包括一个二氧化碳储罐，所述的二氧化碳储罐的出口串联两个换热器后与高压杀菌罐的二氧化碳入口相连；

所述的高压杀菌罐包括罐体和换热夹套，所述的罐体上安装有进料阀，且所述的罐体与高压均质回路杀菌单元相连。

进一步的，所述的二氧化碳储罐经减压阀和过滤器后与第一换热器的物料入口串联；第一换热器的物料出口与二氧化碳增压泵入口相连，增压泵出口与第二换热器的物料入口连接，第二换热器的物料出口经单向阀与高压杀菌罐的二氧化碳入口相连。

进一步的，所述的罐体顶端分别连接进料阀、均质料液出口阀、安全阀、温度表和压力表，罐体底端分别连接出料阀和均质料液入口阀。

进一步的，所述的高压均质回路单元包括第三换热器和高压均质阀，第三换热器的物料入口与罐体的底部相连，第三换热器的物料出口与高压泵入口相连，高压泵出口与高压均质阀入口相连，高压均质阀出口经切断阀与高压杀菌罐相连。

进一步的，所述的高压均质阀内连有换热套管。

进一步的，所述高压杀菌罐内的二氧化碳相态可为气态、液态或超临界态。

进一步的，所述高压均质阀可为阀式或对撞冲击式。

进一步的，第一换热器、第二换热器和第三换热器上均安装有温度表。

进一步的，所述的二氧化碳储罐与高压杀菌罐连接的管路上多处设有压力表。

另一方面，本发明的技术方案提供一种高压均质和高压二氧化碳复合杀菌方法，包括以下操作步骤：

连接高压杀菌罐与高温蒸汽发生器，设定灭菌温度和灭菌时间，对高压杀菌罐和高压均质回路进行高温灭菌；

往高压杀菌罐中注入待杀菌的样品，然后关闭进料阀门进行密封；

依次打开第一、第二、第三换热器、换热夹套、换热套管，设定其工作温度；

打开二氧化碳储罐阀门，开启增加泵进行增压，将高压二氧化碳注入到高压杀菌罐中，待设定压力达到后停止注入；

开启高压均质阀，通过操作手柄对其高压均质压力调节；

达到预先设定的处理时间后，高压均质回路和高压杀菌罐先后进行泄压，将处理样品从高压杀菌罐中取出，用无菌瓶包装。

本发明的有益效果如下：

该复合杀菌装置的高压均质回路不仅能实现微生物细胞的机械破坏，而且能够强化料液与二氧化碳的充分混合传质，利于二氧化碳与微生物细胞的充分接触，且连续的加压/泄压循环使得二氧化碳在微生物细胞内实现了快速溶入和释放，强化了二氧化碳的杀菌效果。实验证明该高压均质与高压二氧化碳复合杀菌方法具有更强的非热杀菌能力。

附图说明

图1是本发明高压均质与高压二氧化碳复合杀菌装置的结构示意图。

其中，1-二氧化碳储罐，2-过滤器，3-二氧化碳增压泵，4-高压杀菌罐，5-换热夹套，6-均质高压泵，7-高压均质阀，8-换热套管，E1～E3-热交换器，V1-减压阀，V2～V7-高压切换阀，V8-安全阀，P1～P3-压力表，T1～T4-温度表。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明公开了一种高压均质和高压二氧化碳复合杀菌装置，包括二氧化碳产生输送单元、高压杀菌罐和高压均质回路杀菌单元；

所述的二氧化碳产生输送单元包括一个二氧化碳储罐，所述的二氧化碳储罐的出口串联两个换热器后与高压杀菌罐的二氧化碳入口相连；

所述的高压杀菌罐包括罐体和换热夹套，所述的罐体上安装有进料阀，且所述的罐体与高压均质回路杀菌单元相连。

具体如图1所示，是本发明实施例的一种高压均质与高压二氧化碳复合杀菌装置结构示意图，本发明实施例的高压均质与高压二氧化碳复合杀菌装置，主要由CO₂储罐1、过滤器2、CO₂增压泵3、高压杀菌罐4、换热夹套5、均质高压泵6、高压均质阀7、阀内冷却器8、热交换器E1～E3、减压阀V1、高压切换阀V2～V7、安全阀V8、压力表P1～P3、温度表T1～T4组成，可分为二氧化碳产生输送单元、高压杀菌罐、高压均质回路杀菌单元。

二氧化碳产生输送单元：二氧化碳储罐1经减压阀V1和过滤器2与换热器E1的物料入口依次串联，换热器E1的物料出口与二氧化碳增压泵3入口相连，增压泵3出口与换热器E2的物料入口连接，换热器E2的物料出口经单向阀V2与高压杀菌罐的二氧化碳入口相连。

高压杀菌罐：由罐体4和换热夹套5组成，罐体4顶端分别连接进料阀V3、均质料液出口阀V7、安全阀V8、温度表T3和压力表P3，罐体4底端分别连接出料阀V4和均质料液入口阀V7。

高压均质回路单元：高压杀菌罐经均质料液入口阀V7与换热器E3相连，换热器E3的物料出口与高压泵6入口相连，高压泵6出口与高压均质阀7入口相连，高压均质阀7出口经切断阀V7与高压杀菌罐相连，高压均质阀7内连有换热套管8。

进一步的，换热器E1、换热器E2和换热器E3上分别安装有温度表T1、温度表T2和温度表T3。

进一步的，二氧化碳储罐与高压杀菌罐连接的管路上多处设有压力表P1、压力表P2。

进一步的，杀菌罐内的二氧化碳相态可为气态、液态或超临界态。

进一步的，高压均质阀可为阀式或对撞冲击式。

下面以含菌果汁作为样品，利用本发明实施例的高压均质与高压二氧化碳复合杀菌装置进行杀菌，进行进一步说明：

1)连接高压杀菌罐与高温蒸汽发生器，设定灭菌温度为121℃，灭菌时间为30min，对高压杀菌罐和高压均质回路进行高温灭菌；

2)往高压杀菌罐中注入100ml含菌果汁，然后关闭进料阀门进行密封；

3)依次打开高压杀菌罐的换热夹套和均质阀内换热套管的冷却水循环系统，换热夹套的冷却温度为30℃，换热套管的冷却温度为-5℃；

4)打开二氧化碳储罐减压阀门，开启气体增加泵进行增压，将高压二氧化碳注入到高压杀菌罐中，待压力达到8.2MPa后停止注入；

5)开启高压均质机，通过操作手柄对其高压均质压力调节，高压均质压力为150MPa,；

6)处理时间为10min，达到预先设定的处理时间后，高压均质回路和高压杀菌罐先后进行泄压，将处理样品从高压杀菌罐中取出，用无菌瓶进行包装。

由以上实施例可以看出，本发明实施例的试验装置实现了高压均质和高压二氧化碳的复合杀菌，具有单一杀菌更强的杀菌效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。