非侵入式液态产品灭菌优化工艺制造技术

一种生物食品安全技术领域的非侵入式液态产品灭菌优化工艺，先将待处理液态产品中的固体悬浮物分离得到半固态重液部分和轻液部分；对固液分离后的轻液部分进行膜过滤，得到半固态重液部分及过滤液部分；将所有半固态重液部分合并，进行高压或高温灭菌处理；将膜过滤得到的灭菌后的滤液部分和第三步得到的半固态重液部分合并，并在无菌的环境中包装，以得到最终的液态产品。本发明专利技术结合了物理的固液分离，膜分离与高压工艺或高温灭菌工艺，以去除和灭活液态产品中的致病源和腐败菌，从而延长了液态产品的保质期，同时又保留了液态产品原有的自然风味、色泽、和营养价值。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种生物食品安全
的非侵入式液态产品灭菌优化工艺，先将待处理液态产品中的固体悬浮物分离得到半固态重液部分和轻液部分；对固液分离后的轻液部分进行膜过滤，得到半固态重液部分及过滤液部分；将所有半固态重液部分合并，进行高压或高温灭菌处理；将膜过滤得到的灭菌后的滤液部分和第三步得到的半固态重液部分合并，并在无菌的环境中包装，以得到最终的液态产品。本专利技术结合了物理的固液分离，膜分离与高压工艺或高温灭菌工艺，以去除和灭活液态产品中的致病源和腐败菌，从而延长了液态产品的保质期，同时又保留了液态产品原有的自然风味、色泽、和营养价值。【专利说明】非侵入式液态产品灭菌优化工艺
本专利技术涉及的是一种生物食品安全
的方法，具体是一种通过将物理分离技术，膜分离过滤技术与高压处理技术以及加热过程有机地结合起来以达到对液态产品进行非化学的、非侵入式的灭菌处理工艺。
技术介绍
食品保藏可以追溯到古代。多年来，人们专利技术了许多的灭菌方法保存他们的食物。最常使用的杀死或灭活病原体的方法是加热，而加热虽然可以有效地消除和灭活食源性致病菌，它会同时改变或破坏食物的营养成分、色泽、和自然风味。近年来，人们对具有天然的风味、颜色、和营养价值的液态食品和化妆品以及通过有机认证的产品的需求正在迅速增加。目前的灭菌方法，如加热，化学防腐剂，Y射线辐射等都无法满足这方面的需求。为此，液态产品行业及相关领域的研究人员正在寻求其他液态产品的灭菌方式，可以既保存天然风味的食物和营养成份，而又可以灭活引起食物变质的微生物，延长其保质期。HPP (High Pressure Process,高压处理)是一种在高压下不改变产品本身自然状态的灭活或摧毁病原体的方法，而逐渐成为首选液态产品灭菌方法。HPP被认为是一种常温下的巴氏灭菌过程。它涉及到用非常高的压力对液态产品进行处理，通常为50000至150000psi或更高。该技术的主要优点，首先是作为一种物理方法在不加热或不添加化学防腐剂的条件下杀死致病菌和腐败菌，这样处理过的液态产品通常有高于3个数量级的病原体的减少，从而保障食品的安全，延长食品的货架期；其次，HPP作为一种非热加工手段，在杀菌过程中没有温度的剧烈变化，不会破坏化学键，对小分子物质影响较小，能够较好的保持食品原有的色泽、风味以及功能与营养成分。但是，高压灭菌处理的特点是技术局限于只能有效地处理酸性食品(pH〈4.5);对于pH>4.5的液态产品(包括弱酸性，中性，和碱性)其处理效果就很不理想，还是要通过高温灭菌或其他手段来弥补。为了更好地减少微生物，特别是针对PH>4.5的低酸性液态产品，高压处理通常结合热处理同时进行。美国专利号US6207215B1公开了一种结合高温和超高压力的多次循环食品消毒方法。该技术通过引进高压处理后，可以缩短高温巴氏杀菌的时间，从而弥补了长时间加热的一些缺陷。但是该工艺还是需要对整个产品进行高温灭菌。该方法主要用于低酸食品(pH>4.5)，如肉类等的灭菌处理。另外，目前高压工艺只局限于能对一些半固体产品进行有效的批量处理，这从以上提到的专利内容也能看出；对于液体产品来说，目前的工艺显得力不从心。而目前国内外对于高压处理的现有工艺改进都是围绕在增加压力或者增加处理时间来试图扩大其应用，均因受到高压处理自身的局限而收效甚微。高压处理的另一个重大的技术缺陷就是由于高压处理技术本身的原因，可以实现超高压力的设备的容积是有一定限制的。容积越大，能达到的压力越小，而且压力在液态物质中传递受到体积的影响很大，处理效果下降。压力大于125000psi的设备无论在制造或商业化处理体积较大的液态产品上来说，以目前的技术都是无法做到的。虽然HPP工艺处理技术具有保持液态产品几乎完整无缺的原有风味和色泽的特长，使得其在食品工业中的应用在这几年有了很大的发展，但是这两个来自高压处理本身技术的重大缺陷，使得该技术在液态产品灭菌方面的应用受到了极大限制。这些限制使得HPP仍不能摆脱加热灭菌来弥补其不足。如前所述，加热灭菌会造成天然风味，色泽，和营养成分的流失。许多食品，特别是蔬菜水果香味中主要成分的头香和基调是由中低分子的精油、芳香油、酯类、醇类、醛类等化合物所组成，根据拉乌尔定律，它们很容易在加热时被水蒸气带走。比如像柠檬中的柠檬烯，甜橙中的β甜橙醛，苹果中的丁醇，草莓中的丁酸乙酯，香蕉中的乙酸异戊酯等，都会被水蒸气带出。加热也会造成许多天然成分如维生素、葫萝卜素、以及多酚类的加速氧化而失去活性。例如维生素C在40°C就开始有较大程度的分解，葫萝卜素加热时会异构化，而天然色素如叶绿素遇到高温时很容易分解变色，它的分解半衰期在100°C时为10钟，90°C时为16分钟，80°C时为31分钟，70°C时为36分钟。根据文献和我们的实验表明，普遍存在于水果蔬菜中的功能性色素花青素在加热时也会变性变色，其天然紫色会转变成红色。一般来说，加热到60°C以上，这些活性成分就会遭到破坏。而要达到5个数量级的灭菌效果，往往要加热到至少100°C。膜分离是一种新型的液体处理的分离浓缩技术。其原理是与膜孔径大小相关的筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以在表面密布许多细小的固定孔径的微孔的膜为过滤介质，在一定的压力差下，当液体流过膜表面时，膜表面的微孔只允许小于微孔孔径的分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于微孔孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液重液，因而实现对原液的分离和浓缩的目的。膜分离技术的另一个特点是大规模的膜分离生产可以很容易地由多个膜过滤组件的平行组装来实现。膜分离技术根据孔径大小及用途可以分为:微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)等。微滤膜的通常孔径范围在0.1?I μ m，其基本原理是筛孔分离过程。超滤是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径在0.05μπι至Inm之间。超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术。纳滤是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，孔径为几纳米，因此称纳滤。其截留分子量在80?1000的范围内，故纳滤膜能对小分子有机物等与水、无机盐进行分离，实现脱盐与浓缩的同时进行。反渗透膜的孔径只有0.1纳米左右，它的截留对象是所有的离子，仅让水透过膜，可根据需要来达到净化水或脱水浓缩的目的。超滤，纳滤，和反渗透等膜过滤技术只能用于分离已溶解于溶液中的溶质。现有工艺大多数只是利用反渗透和纳滤膜的特性来浓缩液体，类似于普通的海水淡化工艺。膜过滤的一个主要的缺陷，就是对于带有较多悬浮质的液体和粘度大的液体的过滤，因为流速过慢和悬浮物质的双重作用，会很快导致膜表面的微孔堵塞，并造成膜污染，从而使得膜过滤过程根本没法顺利进行。比如象原始的蔬菜水果汁中就会带有难溶或不溶的悬浮成分，如果不进行分级处理的话，不但会造成膜的堵塞，同时也导致大量的有效营养成分流失，研究表明，这些悬浮物质中往往带有多种营养成分，除了共有的植物蛋白，食物纤维，多酚，多聚糖外，石榴悬浮液中含有大量的鞣花丹宁，苹果和葡萄悬浮液中含有多聚原花青素，根皮甙等.为了达到蔬果汁澄清并能能通过膜处理(主要使处理后的蔬果汁有透亮的效果)，必须先除去液体中的悬浮物。这也就造成了目前市场本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非侵入式液态产品灭菌优化工艺，其特征在于，包括以下步骤：第一步、先将待处理液态产品中的固体悬浮物分离得到半固态重液部分和轻液部分；第二步、对固液分离后的轻液部分进行膜过滤，得到半固态重液部分及去除了致病菌和腐败菌的过滤液部分；第三步、将第一步和第二步中得到的半固态重液部分合并，进行高压灭菌或高温灭菌处理；第四步、将膜过滤得到的灭菌后的滤液部分和第三步得到的半固态重液部分合并，并在无菌的环境中包装，以得到最终的液态产品；所述的固液分离的尺度为：粒径大于10μm的固体含量通常从液相中分离出来，分离得到半固态重液部分以重量计为待处理液态产品总质量的0.1％至35％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：W·杰瑞，C·建国，史亚辉，
申请(专利权)人：上海天源植物制品有限公司，
类型：发明
国别省市：