專利名稱：食品、飼料及其加工設備的殺菌和/或消毒方法及所用裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種對食品及蔬菜產(chǎn)品和制品、飼料或食品和/或飼料生產(chǎn)用機械和設備進行殺菌和消毒的方法。
由美國專利第4,849,237號可獲知一個相似的方法。
所說的該專利說明書涉及對浸沒在其中加有臭氧的冷卻水中的雞肉進行殺菌的方法。該方法中強制冷卻水沿雞肉運動反方向運動或流動。該已知方法的缺陷是冷卻水從一塊雞肉流動到下一塊雞肉時起了污染物的作用，此外該工藝可能導致肉類和脂肪變質(zhì)腐爛。
本說明書的一個目的是設計一個應用上述的原理但消除了其原有缺陷的方法。通過權(quán)項1所指出的特征來實現(xiàn)這一目的。
本發(fā)明涉及各類食品的殺菌和/或消毒方法，各機構(gòu)、企業(yè)、公司及食品方面的研究機構(gòu)可將該方法用于食品、糧食或飼料工業(yè)的各個方面。所述方法目的在于防止人類或動物受到來自微生物或微生物副產(chǎn)品的感染后產(chǎn)生病理疾病或病理反應、中毒或其它疾病的危險。當前，管理機構(gòu)和衛(wèi)生保健組織經(jīng)常報導不斷增長的對于安全、無毒、無感染、無病理或致病效應的食物和飼料的運輸、處理、加工、制造、包裝、流通和銷售方法的需要。
上述性質(zhì)的大多數(shù)傳染始于或起因于微生物在能夠持留并攜帶微生物的食物產(chǎn)品或制品表面、或者在其它材料或設備表面的生長。
多年來，在上文中所述的工業(yè)和企業(yè)領域的一個共同的和世所公認的實踐是在政府代理人和自身專家的幫助下對各個單獨的生產(chǎn)過程以一定時間間隔取一定量的樣品進行原材料和生產(chǎn)的控制，之后將樣品在官方承認的和/或自己的實驗室中進行檢驗分析。有關(guān)控制常常集中在對沙門氏細菌的檢測上，該菌已知有2000多種不同的類型，其中有些種類被人或動物消費后會引起嚴重的疾病或造成中毒。
過去幾年里細菌感染后果和病理疾病的發(fā)生均有相當程度的增長，估計這是由制造時間變短、大批量制造及大量生產(chǎn)、自動和機械控制及加工等原因，同時也由于制造過程中技工的工作和控制方法已交由技術(shù)裝備和分散式或統(tǒng)計決策式控制系統(tǒng)來完成這一原因。
一個通用的程序是從加工過的食品或飼料中取出小塊樣品交由實驗室測試。這里，微生物是在多種基質(zhì)(營養(yǎng)基)上培養(yǎng)的。經(jīng)3或4天生長后可發(fā)現(xiàn)有細菌或微生物出現(xiàn)。下一步必須決定是否讓這一生長現(xiàn)象待進一步的專業(yè)分析，這只能由裝備有足夠設備的專業(yè)實驗室來承擔，因此將細菌樣品送到這些專業(yè)實驗室檢驗會帶來附加費用及時間上的拖延。
食物制成品或飼料是在加工后立即從制造裝置取樣得到，否則它們將被送去冷凍。由于工業(yè)上對快速加工和縮短庫存期的要求，因此這些測試結(jié)果通常在送檢幾天后才能獲得。
少數(shù)幾種類型的沙門氏菌和其它細菌會引起嚴重的疾病。例如急性胃腸炎就是由沙門氏傷寒庫氏棒桿菌或沙門氏胃腸炎菌引起的。還有一些菌類如沙門氏副傷寒菌的A、B或C型以及沙門氏杜賓寧菌等會引起嚴重的多種疾病，它們引起的感染可能是致命的。尤其沙門氏傷寒菌是造成傳染性傷寒病的原因，在特定條件下傳染性傷寒病會引起人類中毒或地方性大流行而導致死亡。
眾所周知的一個事實是許多這類傳染病例并未向公眾當局報告，因此這些病例均未加以統(tǒng)計。但醫(yī)藥界預計全球每年發(fā)病人數(shù)、中毒或其它傳染病例總數(shù)不下數(shù)十萬，每年造成死亡的病例據(jù)報導達數(shù)千例。
最近注冊的歐洲專利第0,299,601(A1)指出所述的該發(fā)明可以在24小時內(nèi)確認沙門菌傳染的存在，這樣可縮短分析和測試所需要的時間。但該發(fā)明不能防止或排除這類細菌傳染。
由于冷卻或冷凍均不能產(chǎn)生殺菌或消毒的滅菌作用，因此存在于食品內(nèi)部或表面的微生物或細菌對消費者是危險的。在運輸、轉(zhuǎn)送、商業(yè)銷售及在冷卻、冷藏或冰凍條件下倉儲期間，細菌生長停滯，但隨后的使用或應用將使細菌能夠在適宜的溫度和其它條件下恢復生長。
沙門氏菌是表面細菌，若將其置于適宜的環(huán)境溫度下并有食品或飼料等形式的營養(yǎng)物存在時，細菌數(shù)目每20分鐘增長一倍，這意味著每經(jīng)24小時沙門氏細菌的數(shù)目將擴大1,000,000,000,000,000,000,000(1021)倍，這使數(shù)目巨大的傳染物能夠通過人手、運輸、切割、制造、加工和儲存等在加工環(huán)境下很容易地傳播。
傳統(tǒng)上，本行業(yè)人員長時期以來一直十分注意提防在所有相關(guān)工業(yè)和服務方面所存在的這種危險，并已通過清潔和環(huán)境衛(wèi)生的方法防止了細菌的生長和微生物的傳播。但所采取的預防措施仍不夠充分，不足以防止疾病傳染以及病理疾病尤其是胃腸炎或胃中毒等疾病的發(fā)生。而管理機構(gòu)、從事食品加工或飼料生產(chǎn)的公司、企業(yè)、批發(fā)商以及其它制造或服務單位尚不能向公眾和消費者提供經(jīng)過消毒不會發(fā)生上述傳染危險的食品。
沙門氏細菌和其它細菌的存在是一種自然現(xiàn)象，上述類型的細菌在動物腸道中天然存在。屠宰、屠殺及加工過程不可避免地會導致對其它表面的感染。通過在此所述的本發(fā)明，在上述的屠宰或產(chǎn)品加工生產(chǎn)線上引入或附設根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置能夠在生產(chǎn)場所隔斷現(xiàn)場細菌傳染途徑。
用于根據(jù)本發(fā)明方法的本發(fā)明的裝置或?qū)嵤┓桨赴ㄒ豢刂乒窈鸵谎b備有本發(fā)明的機械和控制技術(shù)的密封室或其它密閉式工作間。在密封室或工作間內(nèi)部是具有特殊殺菌和滅菌性能的水霧。在一定濃度、劑量和處理時間條件下，只要傳染性細菌與水霧粒子相接觸，該水霧就能夠?qū)⒓毦?、微生物、某些情形下還有病毒殺死。在所說的密封室中所形成的水霧具有以下性能即確保水霧粒子與所有可接近表面接觸并與這些表面發(fā)生作用，還要確保水霧微粒在短時間內(nèi)受作用的表面上具有殺菌能力。
本發(fā)明的設計目的是所有與食品、飼料和/或食物產(chǎn)品或食物制品相關(guān)的公司或機構(gòu)可將本發(fā)明用于對食物或飼料，例如肉類、家畜、魚類、蔬菜、油餅、魚食、骨粉飼料、奶制品等進行消毒或殺菌。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，受處理的物體接地或通大地，用經(jīng)處理的水的水霧對物體處理期望的時間。所述經(jīng)處理的水在高壓下噴霧或分散并具有氧化還原電位從而具有氧化或還原特性。水霧帶有正或負電壓，它進一步還具有確定的pH值。若期望的話可將物體暴露在一輔助磁場(優(yōu)選脈動場)中，隨后在水霧蒸發(fā)后物體將在干燥狀態(tài)下離開加工區(qū)。
通過采用本發(fā)明的方法，在待處理的物體上可形成一層薄而均勻的具有氧化性的液膜。處理過程極為短暫、徹底，使細菌的生命功能受到破壞而不會影響被處理物體的表面。某些種類的細菌被極化。這些類型的細菌將被脈動磁場變得失去危害性。
權(quán)項2描述了用于根據(jù)本發(fā)明的方法的工藝過程中的一種水處理形式。
權(quán)項3表述了用于根據(jù)本發(fā)明的方法的工藝過程中的另一種水處理形式。
權(quán)項4涉及與用于根據(jù)本發(fā)明的方法的工藝過程中的水進行噴霧化或分散有關(guān)的優(yōu)選的壓力范圍。
權(quán)項5涉及與用于根據(jù)本發(fā)明方法的工藝過程中的水的氧化還原電位有關(guān)的優(yōu)選的氧化還原電位范圍。
權(quán)項6涉及待用于根據(jù)本發(fā)明方法的工藝過程中的水在限定區(qū)域內(nèi)具有氧化還原電位時所優(yōu)選的pH值。
權(quán)項7所述為與用于根據(jù)本發(fā)明方法的工藝過程中的水中所產(chǎn)生的電荷有關(guān)的優(yōu)選的電壓范圍。
權(quán)項8涉及用于根據(jù)本發(fā)明方法的工藝過程中的磁場的優(yōu)選磁場強度和頻率范圍。
權(quán)項9涉及在用于根據(jù)本發(fā)明方法的工藝過程的水中產(chǎn)生氧化還原電位的優(yōu)選的媒介物或添加劑。
權(quán)項10涉及在用于根據(jù)本發(fā)明方法的工藝過程的水中產(chǎn)生氧化還原電位的其它媒介物或添加劑。
由權(quán)項11的解釋可知測量結(jié)果能夠重復。
本發(fā)明進一步還包括一個實施本發(fā)明工藝方法的裝置的實施方案。
權(quán)項12為設計用于根據(jù)本發(fā)明方法的工藝過程的裝置的優(yōu)選實施方案。
權(quán)項13描述了獲得產(chǎn)生氧化還原電位的氣體或空氣和水的混合物的特定裝置。
權(quán)項14涉及設計用來控制根據(jù)本發(fā)明方法的工藝過程的裝置的各種控制裝置。
由權(quán)項15的描述可實現(xiàn)以下過程在控制/測量階段與氧化還原水罐中的水相接觸的控制單元能夠被升高到一個不與液體或水接觸的位置上。
下面將參考附圖進一步詳細描述本發(fā)明。


圖1表示設計用來進行根據(jù)本發(fā)明方法的工藝過程的裝置圖。
圖2為實施根據(jù)本發(fā)明方法的工藝過程的裝置的頂視圖。
圖3表示設計用來進行本發(fā)明方法的裝置的側(cè)視圖。
圖4表示在長達70秒的時間范圍內(nèi)所測得的根據(jù)本發(fā)明方法的工藝過程所達到的平均殺菌數(shù)目實驗圖線。
圖5表示在最大120秒時間范圍內(nèi)采用本發(fā)明時的平均殺菌數(shù)目實驗圖線。其一表示采用自來水的結(jié)果(標有0)，另一條表示采用經(jīng)脫鹽后完全純凈的水的結(jié)果(標有X)。
圖6表示采用本發(fā)明的方法在不同造霧水壓力下在100秒時間范圍內(nèi)所測得的平均殺菌數(shù)目的三條實驗曲線(H＝160bar，L＝20bar)。
圖7表示根據(jù)本發(fā)明的方法采用不同氧化還原電位時在180秒時間范圍內(nèi)所測得的平均殺菌數(shù)目的三條實驗曲線。
圖8表示根據(jù)本發(fā)明的方法若專門采用脈動磁場在不同磁場強度下所進行的兩個實驗在240秒時間范圍內(nèi)所測得的平均殺菌數(shù)目的實驗曲線。
圖9表示采用本發(fā)明的方法物體在僅具有氧化還原電位的水霧作用下或者在具有氧化還原電位的水霧及磁場作用下的兩個實驗在長達120秒的時間范圍內(nèi)所測得平均殺菌數(shù)目實驗曲線。
圖10為在相同的氧化還原電位下在長達250秒的時間范圍內(nèi)所測得的兩組實驗曲線。它們表示采用本發(fā)明的方法分別利用臭氧(O)或過氧化氫(X)建立氧化還原電位時所達到的平均殺菌數(shù)目。
圖11表示采用本發(fā)明的方法保持氧化還原電位不變(O)而增加水霧壓力(X)所達到的平均殺菌數(shù)目的兩條實驗曲線。
如圖1-3所示，設計用來實施本發(fā)明方法的裝置的實施方案可以包括以下部分1.水入口1a閥門，優(yōu)選為電磁閥，控制局部區(qū)域的正常水供應。
2.去離子單元，適用于將進料水轉(zhuǎn)變成純凈、清潔及合乎應用的水。
3.帶有一臺泵的分離器/分離單元，包括3a利用滲透或其它適當?shù)奶峒兗夹g(shù)阻止特定大小的分子、細菌、雜質(zhì)、傳染性病菌及其它不期望微粒通過的膜。
3b滲出液緩沖罐。
3c凈水進口管3d滲出液管線4.凈水儲罐及緩沖罐。
5.具有氧化還原電位即氧化還原性的水的儲罐，包括5a水密罐隔室。
5b帶有管道、導管進水設備的頂蓋。
5c具有氧化還原電位的造霧水成液。
6.氧化還原電位計，即所謂的ORP計，用于控制和測量所用的水成造霧液體中的氧化或還原強度，包括6a顯示例如mV值的氧化還原電位計。
6b由(貴)金屬如鉑或金制成的電位計電極，它將脈沖送到氧化還原電位計6a，在測量期間電極浸沒在造霧液體中，測量位置由控制單元16a和16b確定。
7.氧化還原電位發(fā)生器，例如臭氧發(fā)生設備，由光輻照或向空氣或氧氣放電產(chǎn)生氧化還原電位。包括7a帶有泵(34)的空氣處理單元。
7b氧化或還原性空氣進口管。
8.其它氧化還原電位發(fā)生器或混合設備，如過氧化氫混合器單元。
8a出口閥。
9.必要時產(chǎn)生操作壓力的內(nèi)部空氣壓縮機。
10.壓縮空氣電磁閥。
11.壓縮空氣驅(qū)動的高壓泵，包括
11a操作活塞及增壓裝置11b將造霧液體帶往分散器/霧化器的壓力管道。
11c分散器泵的進料管。
11d確保標定液體存在的回流管。
12.高壓液體分散器/霧化器，例如采用噴嘴工作原理的分散器/霧化器，包括12a具有例如噴嘴及給水成液和水霧或蒸氣施加電位的帶電電極的造霧分散器頭。
12b壓縮空氣閥，用于開動和關(guān)閉所得水霧向封閉室的輸送。
12c帶電電極(12a)的電場(高)強度。
13.用于控制、導通和切斷(ON/OFF)電流的電子繼電器。
14.高強度電子發(fā)生器。
15.激活傳動裝置(產(chǎn)生浸沒動作)16的啟動閥。
16.帶有控制和測量設備的傳動裝置，它具有通地或接地電位(36)，包括16a由壓縮空氣驅(qū)動的帶活塞汽缸。
16b安裝有控制和測量設備并附設有接地電位或在測量和進行氧化還原電位的調(diào)整/標定之前消除任何高電壓的設備的控制板的活塞。
16c活塞和控制板的移動距離。
17.控制氧化還原罐5中的液面位置的測量設備。
17a控制水/液體吸入量的閥，例如電磁閥。
17b液位計。
17c具有受控通地/或接地連線或開關(guān)的液體入口管。
18.由根據(jù)本發(fā)明的方法處理的食物或飼料等物體，它將從消毒或殺菌水霧中通過。
19.所形成的水霧或蒸汽，待處理的物體將從中通過。與水霧微粒接觸將確保殺菌或消毒效果。
20.具有閥(20a)的用于殺菌劑的罐，殺菌劑自身并不具有氧化還原電位，殺菌劑可以是例如甲酸或乙醇。
21.用于處理物體(18)的密封室或機殼，在該密封室或機殼中利用水霧(19)的反應特性對細菌或微生物發(fā)生作用。密封室或機殼進一步可用作干燥段，采用調(diào)節(jié)空氣與物體18的表面起作用，這將增強在上述表面的干燥過程的效果。
22.設計用于產(chǎn)生脈動磁場的發(fā)生器。
23.對物體(18)的表面進行處理的調(diào)節(jié)空氣的進口。
24.控制柜。
25.備用。
26.備用27.備用28.備用29.必要時外部壓縮空氣進口。
30.電動或氣動循環(huán)泵，包括30a泵推進器，發(fā)動機/馬達30b泵殼30c絕緣材料制的泵座轉(zhuǎn)動軸。
30d泵抽吸管套。
30e到造霧液體的絕緣空氣緩沖距離。
31.液體分散器或霧化器，包括31a輸送液體/空氣混合物、直徑為10到25mm，長度可達30mm的螺旋形蒸發(fā)室，其尺寸根據(jù)本裝置的生產(chǎn)能力來定。
31b由液體/空氣混合管通入造霧液體中的出口。
31c未能分散到液體中的上升空氣泡。
32將空氣與液體混合的文丘里管式空氣注射噴嘴。
33.液位，液體容器中的液位。
34.將空氣從分散器(7a)輸送到進口管(7b)的泵。
35.干燥空氣的干燥工段。
35a臭氧發(fā)生器。
35b空氣或純氧進口。
36整個裝置的通地線或接地線。
根據(jù)本發(fā)明的裝置其操作方式如下
將生水加入本裝置使它流過去離子單元2對它進行必要的處理，在一定程度上向本裝置提供不含可能影響食品或飼料的味道、氣味、色澤、外觀或貯藏期的細菌、傳染性微?；虿黄谕奈⒘５那鍧嵥?。為此目的，本發(fā)明采用一種已知的應用于飲用水或工藝水處理方面的技術(shù)。所加入的水被送到薄膜過濾工段3把不應與物體18相接觸的分子、傳染性微?；虿黄谕奈⒘３?。物體18為食物制成品，本方法實際上就是力圖將物體18上的以微生物或細菌形式存在的傳染性微粒除去。
一個可能用于此目的的工藝方法是已知的被稱為“反滲透”的技術(shù)。該技術(shù)是將一種液體溶解于其中混合有其它物質(zhì)的小分子并另外加進了少量含有較大分子、微生物和不期望微粒的滲出液的小分子液體中，滲出液通到出口3b。
其后，經(jīng)此處理的水進入高壓貯罐4。水在流經(jīng)一閥門后從貯罐4進入罐5并在罐5中獲得氧化或還原性。這樣，若在本工藝后一級所形成的水霧與這些物體的表面相接觸，就能夠防止或排除外部/不期望微粒在物體18表面上的存在。
來自氧化還原發(fā)生器7的臭氧化空氣或其它具有所期望的性質(zhì)的濃縮空氣由泵34輸送流經(jīng)管路7b進入容器罐5內(nèi)的水中。罐5中的水由泵30b輸送經(jīng)空氣噴射器32循環(huán)。在此過程中文丘里效應促使空氣分散到液體中，該液體同時通過混合室31a中的液體運動或流動建立氧化還原電位。在罐5中繞出口31b會產(chǎn)生環(huán)流，在這種環(huán)流作用下液體獲得大小可由測量儀器6b及17b控制的氧化還原電位。
可由數(shù)種方法產(chǎn)生氧化還原電位，例如可在含水液體中混入少量過氧化氫來產(chǎn)生。發(fā)生器8用來增強或逆轉(zhuǎn)這一由氧化還原電位發(fā)生設備建立起來的工藝過程。氧化還原電位發(fā)生設備以期望的效能制造臭氧。
只要用戶期望，其它產(chǎn)生氧化還原電位的方法也可以是利用氯氣或次氯酸鹽的工藝方法，這類物質(zhì)可加入到合適的發(fā)生器中的電解質(zhì)基物上或在電解質(zhì)基物上產(chǎn)生出來。
壓縮機9生產(chǎn)用于本裝置的壓縮空氣功能區(qū)操作所需的壓縮空氣，尤其是本裝置的空氣活塞(傳動機構(gòu))16、高壓泵11及水霧19開工和停車等的操作所需的壓縮空氣。特定工況下泵30也可由高壓馬達驅(qū)動。高壓泵11使氧化性、可能的話還有還原性(具有氧化還原電位)液體處于例如16bar的高壓下，這將使造霧分散器12a甚至能夠產(chǎn)生極細小的液體微粒。在將這些微粒輸送之前使它們帶正電或負電。經(jīng)此操作后所形成的微?？梢造F態(tài)長時間漂浮或懸浮并且由于微粒帶電而能夠與物體18相接觸。物體18通地或接地。只要允許有適當?shù)倪^程停留時間，由此形成的液霧微粒及其所帶的電荷就可保證物體18的所有表面與液霧微粒接觸以便在殺菌過程中殺死所有的細菌和微生物。
為了產(chǎn)生正或負電勢以適應物體18的形狀及表面特征，使水霧帶電。已在高達200，000V或更高電壓下獲得了滿意的效果和結(jié)果。
閥15控制傳動機構(gòu)16的動作，傳動機構(gòu)16再推動控制板16b上下運動，使安裝在控制板上的功能單元只在傳動機構(gòu)16已將其上安裝有功能單元的控制板浸入密封室或容器5內(nèi)的液體中時才起作用或進行操作。由此，借助于通地或接地裝置36使整個裝置的電壓為零伏。
利用或者不用壓縮空氣將水霧19送出分散器單元12a。這樣水霧就具有了速度，這將保持處理物體18的密封室或機殼有恒定密度水霧的供應以確保對不均勻或不平整物體進行均勻的表面處理。
若期望的話采用罐20來增強產(chǎn)生氧化還原電位的物質(zhì)如來自7的臭氧和/或來自8的過氧化氫的效果。這些化學物質(zhì)具有已知公認的相當顯著的殺菌效果。
待處理的物體可以具有不同的形狀、外型和表面結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的裝置包括密封室或機殼21，物體18以如下方式通過密封室或機殼21即物體在密封室或機殼中停留確定的反應時間以便水霧微?？梢詫毦蛭⑸锸┘託⒕饔??？梢愿杆俚馗稍锉惶幚淼谋砻?，應用經(jīng)過調(diào)節(jié)的空氣(23)增強干燥過程5。
在特定條件或環(huán)境下，磁場尤其是脈動磁場對被極化的細菌有特殊的破壞或殺菌效果，而且對于被極化的微生物采用上述的步驟是合理可行的，以確保在短時間內(nèi)達到最大殺菌效果。磁場強度在200到900TesLa之間，磁場頻率在1-800kHz之間。
本發(fā)明已由包括上文所說的所有組成部分的中試裝置進行了全面測試，對食物制品樣品進行處理。在此期間對時間范圍、強度、劑量、造霧過程、電壓、空氣壓力、泵壓力、速度、轉(zhuǎn)速及其它參數(shù)或變量加以改變、變化或調(diào)節(jié)，隨后通過顯微檢驗及實驗室測試對結(jié)果加以評估。聯(lián)合采用顯微檢驗與實驗室測試能夠得到本方法的可靠性和在不同條件下的有效性和效果情況。
初期和同步研究探索包括生物學和生化領域以預測本發(fā)明廣泛的應用前景及其效果并提高可信度。有關(guān)研究似乎表明，內(nèi)部壓力據(jù)認為在5到25bar之間的細菌細胞在暴露于強度或密度改變的氧化還原電位下時被殺死，并且當采用合適的超過約400mV并直至高達在據(jù)認為是理論最大電位值的1000到2000mV之間的氧化還原電位強度時在以秒為單位計的極短的時間內(nèi)即產(chǎn)生殺菌效果。預計細胞膜中的通常所說的“鉀-鈉泵”會遭到破壞。但尚未發(fā)現(xiàn)這一過程的科學依據(jù)。
殺菌過程與氧化還原電位之間的關(guān)系已由在顯微鏡下進行的實驗加以研究。研究表明，氧化還原電位下降或減小會導致過程時間延長，這相應于在特定細菌如傷寒庫氏棒桿菌及Interdis Dublin等的殺菌效果圖中在縱坐標值相同時橫坐標值的增加，結(jié)果是殺菌效果曲線或圖線近似為一水平漸近線，即若氧化還原電位接近約400mV時細菌數(shù)目在觀察期間不發(fā)生改變。對不同種類的細菌在相同的氧化還原電位下所測得殺菌時間稍有變化，但結(jié)果都較相近。根據(jù)上述試驗，當氧化還原電位下降時所需的殺菌時間成倍增加。另一方面，當采用超過680mV的氧化還原電位時，以秒計的殺菌時間下降并且殺菌曲線在氧化還原電位近似為1000mV時變得非常陡峭。對這類處理過程而言，1000mV是合適有利的，這是由于若氧化還原電位進一步增加時，電能消耗、建筑材料的腐蝕以及對防護措施和設備的需要隨之增加，這將導致生產(chǎn)費用增加。
圖4至圖11表示若干試驗結(jié)果曲線。圖中所示為滅菌數(shù)目的對數(shù)值與時間(秒)的比例關(guān)系。
圖4表示在70秒時間范圍內(nèi)測得的采用本發(fā)明的方法所能達到的平均滅菌數(shù)目對數(shù)值。
圖5表示兩條試驗曲線。其中標有“X”的表示采用自來水所得的結(jié)果。另一條標有“O“的表示采用絕對純凈的脫鹽水所得的結(jié)果。很明顯若工藝過程采用純凈水則處理時間下降。
圖6為三條試驗曲線。其中標有“ H”的表示采用160bar的壓力時的結(jié)果；另一標有“O”的表示采用90bar的壓力時的結(jié)果；標有“L”的第三條曲線表示采用20bar的壓力時所得到的結(jié)果。這清楚地表明處理時間隨壓力增加而增加。
圖7所示為三條試驗曲線。其中標有“高”的表示給定處理媒介物的氧化還原電位為950mV時的結(jié)果；標有“平均”的表示采用氧化還原電位為750mV的處理媒介物時的結(jié)果；標有“低ORP”的曲線表示采用氧化還原電位為610mV的處理媒介物時的結(jié)果。顯然，處理時間隨氧化還原電位增加而降低。
圖8為二條試驗曲線，分別標有“低Tesla”和“高Tesla”。這些結(jié)果得自僅采用脈動磁場時的試驗。顯然，圖中表明采用“高“Tesla值比“低”Tesla值的殺菌效果要好。
圖9表示二條試驗曲線，分別標有“僅采用氧化還原電位”和“用外加磁場”。這兩條曲線分別表示僅采用處理媒介物時所得的結(jié)果與采用處理媒介物外加磁場時所得的結(jié)果。圖9表明若采用輔助磁場將縮短處理時間。
圖10表示二條曲線，分別標有“O”和“ X”。它們分別表示在處理媒介物中加入臭氧建立起550mV的氧化還原電位時所得的結(jié)果或采用加入具有相近氧化還原電位的過氧化氫的處理媒介物所得的結(jié)果(X)。該圖表明當采用臭氧時獲得最佳效果。
圖11所示為二條試驗曲線，分別標有“O”和“X”。其中曲線“O”表示對水霧/媒介物19采用平均壓力的過程曲線；曲線“X“表示采用高壓時的過程曲線。
下面來描述所進行的幾個實驗。
實驗1消毒/殺菌實驗1是采用在丹麥一家大型肉類加工廠的試驗室中被沙門氏菌類的果樹菌所感染的10種豬肉樣品進行的。豬肉染菌后被立即取出并直接送往中試裝置，在21℃下保存4小時后由中試裝置處理。實驗意圖是對所有十種豬肉樣品用相同劑量進行處理以判定對同種物體是否能達到有效處理。將各個豬肉樣品分別攜帶通過水霧19的傳送器以大約0.5m/s的速度運動，溫度保持在21℃。通過向造霧水性媒介物中加入臭氧產(chǎn)生約+600mV的氧化還原電位來設計試驗條件。處理后將豬肉樣品用無菌塑料袋在無菌狀態(tài)下封裝，之后在21℃下將豬肉樣品送到同一家實驗室。樣品送到后開始標準的控制沙門氏菌感染的程序，4天后報告結(jié)果，表明未發(fā)現(xiàn)沙門氏菌感染痕跡。所用的樣品重為25克，這是樣品最常用的尺寸。樣品是從有代表性的多種普通豬肉上切割下來的。一個相似的實驗是采用過氧化氫作為氧化還原電位發(fā)生組分進行實驗，得到了類似的結(jié)果。
實驗2來自購自一家信譽良好的零售店的兩塊豬肝和兩塊雞肉進行了實驗。每種樣品中有一個樣品被取自Copenhagen Royal Veterinary andAgricultural College(哥本哈根皇家獸醫(yī)與農(nóng)學院)的活性基物上沙門氏杜賓寧細菌所感染并且所有4個樣品均通過內(nèi)有水霧19的中試裝置的機殼而進行處理。傳送器速度為0.5m/s，各處理過程間隔60秒。每個樣品在第二次通過水霧19前翻轉(zhuǎn)180度以確保大樣品的各個表面得到均勻處理。第二次處理后再等待60秒之后，將樣品在60℃的熱空氣中放置60秒。這一試驗程序的目的部分是檢驗一定處理時間的效果，部分是在一定時間期限內(nèi)完成處理過程。這樣將樣品干燥保存以獲得不存在殘余活性組分的干燥表面，該活性組分僅存在于造霧水溶液媒介物中。樣品經(jīng)熱空氣處理后用無菌塑料袋包裝并將它們送到官方的AalborgVeterinary Laboratory用合適的方法對4個樣品進行沙門氏菌感染試驗。4天后該實驗室發(fā)表的一份報告表明，一塊雞肉樣品表現(xiàn)出受沙門氏菌感染的跡象。按照程序，受到感染的雞肉樣品在進行本實驗前并未在試驗室中感染沙門氏菌。該報告表明另外3個樣品未感染沙門氏菌。在機殼中進行的處理期間采用其中加入了少量臭氧的造霧水性媒介物，由此產(chǎn)生約600mV的氧化還原電位，氧化還原電位值由安裝在機殼中的毫伏計測量。
上述實驗的目的是對確定已知的細菌種類以及自然界天然存在的尚未確定的細菌種類確定在根據(jù)本發(fā)明的中試裝置中的充分必要的處理時間或期限以及相應的處理強度。所用參數(shù)的選擇或選定方式如下即預期的總體殺菌數(shù)目能夠與在圖4到圖7中所示的總體測試過程所得的殺菌數(shù)目曲線相比較。
對上述參數(shù)加以選定使在已知的細菌種類與任何可能存在的對所選定的處理強度可能具有較強抵抗力的菌種之間表現(xiàn)出差異性。這樣可以確認最終處理參數(shù)的確定具有極高的精度，這依賴于所存在的細菌菌種或類別。
實驗3本實驗采用受到嚴重感染的不同形狀的5只整雞樣品進行試驗。所有樣品都取自現(xiàn)場生產(chǎn)線并浸泡在充滿了沙門氏細菌的液體肉湯中，之后將樣品在約30℃下保存24小時，接著進行處理(本實驗中處理4個樣品)。本實驗中對2個雞肉樣品用氧化還原電位為500mV的水霧19處理，另2個雞肉樣品用氧化還原電位約為620mV的水霧19處理。在各組實驗中各有一個雞肉樣品通過水霧19兩次，第二次通過前將樣品翻轉(zhuǎn)180度。特別將經(jīng)過處理的4個雞肉樣品暴露在機殼內(nèi)的水霧19中，這是由于可以預料水霧19不能噴灑到孔隙如此小的凹形空間。經(jīng)過處理的4個雞肉樣品與未經(jīng)處理的第5號樣品被送到官方獸醫(yī)試驗室進行沙門氏細菌感染的分析和控制。所有樣品均表現(xiàn)出受到感染的跡象，但第3號樣品表現(xiàn)出僅受到低水平感染。第3號樣品是由具有620mV的氧化還原電位的水霧處理的并進行了兩次處理，第二次處理前雞肉樣品翻轉(zhuǎn)了180度。
所進行的本實驗目的在于證實本發(fā)明過程效率的一致性并同時指出在水霧19的物理性質(zhì)、處理過程以及被處理物體的特性等方面有一定的限制。另外還進行了一系列實驗，目的在于建立并確定在造霧水性媒介物或液體內(nèi)的氧化還原電位(以毫伏計)的測定過程。在此所述的本發(fā)明包括確保在造霧水性媒介物中具有一致、穩(wěn)定的特性值或特性效果的組分。有關(guān)氧化還原電位發(fā)生組分的選擇對本發(fā)明應用的重要性很關(guān)鍵，而實驗也已表明臭氧效果比采用過氧化氫、氯氣、次氯酸、堿溶液中的次氯酸根離子及氯胺等的效果更快。
臭氧的殺菌效果比次氯酸快25倍，比堿溶液中的次氯酸根離子快2500倍。應用于處理病毒、孢子及阿米巴變形蟲時也有同樣的關(guān)系。
本實驗的意圖在于表明在食品加工裝置中并不會自然產(chǎn)生或發(fā)生的特定條件下的極緩慢的細菌感染會要求相當高的處理強度以獲得實用的殺菌效果。選擇對受到極嚴重細菌感染并放任細菌生長繁殖許多小時(超過24小時)的雞肉樣品進行實驗。這樣可以確信根據(jù)本發(fā)明的處理方法能夠設計用來適應現(xiàn)有的條件，確保實際的處理過程充分必要。為確定合適的處理參數(shù)，有必驗檢驗整體殺菌效果的限度，這也依賴于在不同高低的數(shù)值、范圍或大小的參數(shù)下所進行的實驗來確定。
實驗4在顯微鏡下用不同的細菌菌株進行一系列實驗。采用酵母細胞在放大約10,000倍的顯微鏡下確認了上述的殺菌過程曲線、殺菌時間及殺菌試驗效果。
實驗5由于臭氧比臭氧中的基本組分、氧化還原電位較低的氧更易溶解于水中(臭氧溶解度是氧的12.5倍)，為了得到水中的臭氧濃度進行了一系列實驗。但臭氧在短時間內(nèi)會退化成氧，這取決于溫度、水分含量或濕度。這樣，臭氧流量為0.072g/h時在氧化還原電位為420mV的40升水中溶解2天后所得到的臭氧濃度為431ppm。本實驗表明，臭氧量必須能隨時得到并且有較高的濃度以便在液體中產(chǎn)生能達到所期望的快速殺菌效果的氧化還原電位。本實驗的方法被用來確定合適的臭氧發(fā)生器的生產(chǎn)能力。此外，本系列實驗證實了所預測的結(jié)果，即臭氧化氣體中的臭氧濃度正比于造霧水成液中的臭氧溶解量。本系列實驗還預測到另一個結(jié)果臭氧溶解度隨溫度上升而下降。當氣相臭氧濃度為24mg/m3時，于20℃下在恒定溶解可能性下所得的液相濃度約為8mg/l。
有關(guān)氧化還原電位發(fā)生組分的選擇對本發(fā)明的工業(yè)應用意義重大，這是由于在處理食品和飼料時，這些組分的選擇與食物的味道、氣味、風味等密切相關(guān)，均能改變物體的天然狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明所用的氧化還原電位發(fā)生組分可按如下方式蒸發(fā)濃縮水霧19的水相攜帶活性微?；蛟?，當水相蒸發(fā)后任何可能的效應和后效均完全停止。
部分平行實驗室測試表明，如果選擇必要充分的處理強度，水成液或媒介物5C對活細胞的作用要快于對死細胞的作用。這一事實對本發(fā)明的工業(yè)應用意義重大。本發(fā)明無意描述活細胞與死細胞之間的特征差異。
在此所描述的本發(fā)明的裝置僅僅意指它是設計用于完成根據(jù)本發(fā)明方法的工藝過程的裝置的一個實施例或?qū)嵤┓桨浮?br> 權(quán)利要求
1.一種用于食物制品如肉類和蔬菜產(chǎn)品、飼料或食品生產(chǎn)或飼料生產(chǎn)機械和設備的殺菌和/或消毒方法，其特征在于待殺菌/消毒處理的物體(18)接地或通大地并由在壓力下分散或霧化并具有氧化還原電位從而具有氧化或還原特性的經(jīng)過預處理的液體(5C)所形成的水霧(19)處理期望的時間，液體(5C)帶正或負電并具有確定的pH值；并且若期望的話還可以將物體(18)暴露在一輔助磁場、優(yōu)選為脈動磁場(22)中，此后物體(18)通過水霧蒸發(fā)段。
2.根據(jù)權(quán)項1的方法，其特征在于對液體(5C)進行去離子處理。
3.根據(jù)權(quán)項1的方法，其特征在于液體(5C)通過一反滲透膜(3a)。
4.根據(jù)權(quán)項1的方法，其特征在于液體(5C)在20到160bar的壓力下分散。
5.根據(jù)權(quán)項1的方法，其特征在于液體(5C)的氧化還原電位在400mV到2000mV范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)項1和5的方法，其特征在于氧化還原電位在1000mV到2000mV之間的液體(5C)是酸性的，其pH值小于6.5。
7.根據(jù)權(quán)項1的方法，其特征在于使液體(5C)靜電壓為20KV到200KV，這取決于物體(18)的尺寸和形狀。
8.根據(jù)權(quán)項1的方法，其特征在于磁場強度在200Tesla到900Tesla之間，磁場頻率范圍在1-800kHz之間。
9.根據(jù)權(quán)項1和5的方法，其特征在于氧化還原電位是由臭氧在液體(5C)中的受控溶解產(chǎn)生或形成的。
10.根據(jù)權(quán)項1和5的方法，其特征在于氧化還原電位是由過氧化氫、氯氣、次氯酸、堿溶液或堿性液體中的次氯酸根離子及氯胺或這些組分的混合物在液體(5C)中的受控溶解產(chǎn)生或形成的。
11.根據(jù)權(quán)項1、5和7的方法，其特征在于在形成水霧(19)期間氧化還原電位和靜電量或靜電壓均會在造霧水成液中積累并且在進行造霧水成液參數(shù)測試程序之前通過設置接地或通地連接裝置使造霧液體(5C)不帶電荷。
12.實施根據(jù)權(quán)項1的本發(fā)明方法的裝置，其特征在于，本裝置包括對經(jīng)由反滲透膜單元(3a)進入本裝置的生水(1)進行調(diào)節(jié)的去離子單元(2)，一優(yōu)選采用臭氧的氧化還原電位發(fā)生器或發(fā)生設備(7)，一個或數(shù)個例如設計采用過氧化氫的其它氧化還原電位產(chǎn)生單元(8)，一用于溶解臭氧或其它氧化還原電位發(fā)生質(zhì)的混合器罐(5)，一將經(jīng)過處理的液體(5C)從混合器罐(5)輸送到一具有分散頭(12a)的高壓液體分散器(12)的高壓泵(11)，一沿物體(18)的運動方向產(chǎn)生脈動磁場的發(fā)生器(22)以及用來調(diào)節(jié)空氣、縮短物體(18)的處理過程之后的蒸發(fā)和干燥階段的空氣設備(23)，所述分散頭(12a)具有噴嘴和帶電電極，它能產(chǎn)生水霧(19)并使上述水霧帶電。水霧(19)分布在機殼或密封室(21)內(nèi)部，待殺菌/消毒的物體(18)通過機殼或密封室(21)輸送。
13.根據(jù)權(quán)項11的裝置，其特征在于采用噴射器(32)和螺旋形混合室(31a)將氧化還原電位發(fā)生氣體溶解于混合器罐(5)內(nèi)的水中。
14.根據(jù)權(quán)項11和12的裝置，其特征在于本裝置包括控制單元或設備，控制單元或設備包括一設有顯示器(6a)和測量電極(6b)、對進入混合器罐(5)的氧化還原電位發(fā)生氣體進料進行控制，例如通過起動或關(guān)閉泵或風機(34)進行控制的氧化還原電位計(6)以及控制混合器罐(5)中的液位的測量儀器或測量設備(17)，還包括一安裝在具有受操縱或受控接地線的液體進口管(17C)上、控制液體進料量的電磁閥(17a)和一液位計(17b)。
15.根據(jù)權(quán)項11到13的裝置，其特征在于控制單元(6b)和(17b)以及液體進料管(17c)均安裝在一設有接地線(36)的浸沒裝置(16)上，浸沒裝置在往復式汽缸(16a)的作用下可從各部件上升離開混合器罐(5)的上升位置移動到各部件與混合器罐(5)中的液體(5C)相接觸的浸沒位置。
全文摘要
待殺菌/消毒處理的物體(18)接大地并由在高壓下分散并具有氧化還原電位從而具有氧化或還原特性的經(jīng)過調(diào)節(jié)的水(1)所形成的水霧(19)噴霧處理期望的時間。使物體(18)帶正或負電并具有確定的pH值,進一步將物體(18)暴露在一輔助磁場、優(yōu)選為脈動磁場(22)中將物體干燥。
文檔編號A23B4/30GK1171725SQ9519728
公開日1998年1月28日 申請日期1995年11月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月2日
發(fā)明者U·路泊, T·B·卡恩菲爾德特 申請人:U·路泊, T·B·卡恩菲爾德特