Способ стерилизации порошка или зерна и стерилизующее устройство для осуществления способа
Настоящее изобретение относится к пищевой промышленности. Способ включает приложение тепла и давления, при котором порошок или зерно подают в трубопровод с потоком нагретого газа и выдерживают в условиях приложения тепла и давления, и транспортирование порошка или зерна, при котором порошок или зерно вступает в непосредственный контакт с нагретым конденсирующимся газом в трубопроводе в течение 0,008-2 секунд. Затем проводят мгновенную стерилизацию сбрасыванием давления, при которой нагретый конденсирующийся газ и порошок или зерно пропускают через установку для снижения давления, расположенную по ходу после трубопровода с нагретым газом для снижения давления, которое происходит в течение от 0,00001 до 0,1 секунды. Предложенное изобретение обеспечивает уничтожение вредных насекомых и их яиц. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 4 табл., 23 пр.
Настоящее изобретение относится к способу стерилизации порошка или зерна, который может уничтожить микроорганизмы изнутри нагреванием и быстрым снижением давления, что может минимизировать ухудшение качества стерилизованного материала и обеспечить достаточную стерилизацию, и к стерилизующему устройству для осуществления способа. Дополнительно, способ стерилизации порошка или зерна и стерилизующее устройство для осуществления способа по настоящему изобретению могут быть применены для уничтожения вредных насекомых и их яиц.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Поверхность порошка или зерна, такого как мука, рисовая мука, специй, таких как перец, порошок чая, порошок или зерно хлореллы, и косметические порошки заражены микроорганизмами, такими как находящиеся в воздухе бактерии и грибки. Размножение микроорганизмов со временем снижает качество порошка или зерна. В случае, когда условия подходят для размножения микроорганизмов, например, высокая температура и влажность, в частности, во время транспортировки или обработки порошка или зерна, микроорганизмы могут мгновенно размножиться, принося большой вред.
Дополнительно, порошок или зерно может быть заражено вредными насекомыми, такими как кукурузный долгоносик и огневка амбарная, или их яйцами, что вызывает снижение качества порошка или зерна.
Для предотвращения размножения вредных организмов, таких как микроорганизмы и насекомые, исследовались и применялись на практике различные способы стерилизации. Например, для уничтожения микроорганизмов порошок или зерно обычно подвергают способам стерилизации, в которых порошок или зерно стерилизуют (термически) непрямым или прямым нагреванием или прямым электрическим нагреванием, индукционным нагреванием, нагретым воздухом, горячей водой, паром, перегретым паром или паром под давлением.
Для уничтожения микроорганизмов нагреванием, микроорганизмы подвергают нагреванию при заданной температуре стерилизации в течение заданного периода времени. Накоплено много знаний о зависимости между заданной температурой и заданным временем теплового воздействия. Термическую стерилизацию широко используют в области пищевой промышленности, поскольку она является очень безопасным способом стерилизации пищевого продукта, который доказал свою пригодность при различных применениях стерилизации, что позволило накопить знания и данные по определению безопасного заданного уровня стерилизации.
Например, в Патентном документе 1 в абзаце [0009] описано устройство, включающее установку, подающую сырьевой материал (позиции 2-8 на Фиг.1), в которой порошок или зерно подают при помощи давления и потока воздуха, нагретого и находящегося под давлением при температуре от около 80 до 200°C и давлении от атмосферного до 10 кг/см2 (по манометру) (т.е. 0,1-1 МПа избыточного давления) на первой форсунке, и установку подачи пара (позиции 14-17 на Фиг.1), в которой пар 13 и воздух 14 смешивают для подачи в первую форсунку с дроссельным регулированием 9. Предполагается, что порошок или зерно, подаваемые из установки подачи сырьевого материала, смешиваемые с потоком пара и воздуха, подаваемого из установки подачи пара, смешивают в устройстве 12 для термической стерилизации. Указывается, что нагревающее устройство 12 имеет выпускное отверстие, снабженное второй форсункой с дроссельным регулированием (абзац [0010]).
Изобретение, описанное в Патентном документе 1, на первый взгляд напоминает устройство по настоящему изобретению. Однако в абзаце [0009] указано, что в нагревающем устройстве 12 температура составляет 80-200°C, давление от атмосферного до 10 кг/см2 (по манометру) и экспозиция 3-60 секунд. Как указано в абзаце [0034], когда нагревающее устройство представляет собой прямую трубу, скорость потока смешанного газа составляет 20 м/секунду, и экспозиция составляет 0,5-2 секунд, прямая труба имеет длину 10-40 м. Следовательно, как показано на Фиг.8, необходим циклон, чтобы уменьшить экспозицию, и для уменьшения габаритов устройства.
Это подтверждается тем фактом, что в варианте воплощения изобретения, описанном в абзаце [0040] Патентного документа 1, скорость потока смешанного газа составляет 15 м/секунду, и экспозиция составляет 4 секунды, и в случае использования прямой трубы, ее длина составляет 60 м. Это подтверждается тем, что способ стерилизации, описанный в Патентном документе 1, главным образом зависит от нагревания, и динамика процесса нагревания, достаточная для уничтожения микроорганизмов, не может быть получена, если нагревание не длится, по меньшей мере, несколько секунд.
В Патентном документе 2 описывается способ нагревания, включающий подачу материала порошка или зерна в находящуюся под давлением и нагретую жидкую среду, такую как перегретый пар, для смешивания и транспортировки, транспортировку, находящейся под давлением и нагретой транспортирующей жидкой среды, смешанной с материалом порошка или зерна, в нагретом трубопроводе с созданием завихренного потока дальше по ходу, и завихрение транспортирующей среды вместе с потоком в нагретом трубопроводе образует завихренный поток для спирального переноса материала порошка или зерна. Нагретый трубопровод, создающий завихренный поток, нагревают непрямым образом. Как описано в колонке 4 этого документа, способ относится к термической стерилизации и термической денатурации порошка или зерна.
В Патентном документе 2 в колонке 6 описывается, что при сравнительно низкой температуре для стерилизации предпочтительно прямое нагревание, и сырьевой материал обрабатывают в течение от 0,1 до 3 секунд прямым контактом с насыщенным паром при манометрическом давлении 5 кг/см2 или менее, предпочтительно 0,5-2,5 кг/см2, или с перегретым паром при манометрическом давлении 4 кг/см2 или менее при температуре 300°C или менее, предпочтительно давление составляет 0,1-3 кг/см2 и температуре 250°C или менее. Однако даже самое короткое время обработки в вариантах воплощения этого изобретения при использовании перегретого пара при температуре 194°C требует 0,7 секунд (Вариант воплощения изобретения 1). По сравнению с Патентным документом 1, температура обработки выше, но время обработки значительно сокращено. Однако в описании не указывается, являются ли бактерии в вариантах воплощения этого изобретения устойчивыми к нагреванию бактериями или нет. Обработка устойчивых к нагреванию бактерий может требовать более продолжительного времени. Следовательно, дополнительное снижение времени и температуры обработки может снизить качество стерилизованного материала.
Дополнительно, в Патентном документе 2 в колонке 4 описывается, что контроль давления обеспечивает однородную и эффективную термическую денатурацию, и в колонке 7 описывается, что при использовании форсунки, в качестве устройства для подачи, давление снижают в течение более короткого периода времени по сравнению с шаровым затвором для достижения большего расширения. Однако нет указания, что это расширение (снижение давления) содействует стерилизации. Следовательно, способ осуществляется за счет термической стерилизации. В приведенном Документе 2, в частности, описывается способ нагревания и устройство для нагревания, посредством которого материал порошка или зерна эффективно термически стерилизуется нагретой средой перегретого пара, и при использовании которого материалы порошка или зерна, такие как злаковые, пищевой продукт и тому подобное, эффективно термически денатурированы, при этом устройство или система может быть уменьшена (строка 5 в колонке 4). Дополнительно указывается, что когда сырьевой материал протекает по трубопроводу в виде завихренного потока, протекающего вдоль стенок трубы, он нагревается, поскольку трубопровод подвергают непрямому нагреванию с использованием установки для нагревания, и, следовательно, сырьевой материал эффективно нагревается, и затем сырьевой материал стерилизуется или термически денатурирует, поскольку транспортирующий поток находится под давлением, и давление потока контролируют при использовании расположенного дальше по ходу клапана с дроссельным регулированием в зависимости от хода нагревания (строка 10 в колонке 5). Из описания ясно видно, что в приведенном Документе 2 описывается стерилизация, включающая нагревание.
В Патентном документе 3 описывается способ стерилизации порошка или зерна, включающий распыление порошка или зерна эжектором 3 (Фиг.1) с использованием перегретого пара в качестве переносящей среды, приложение давления и смешивание порошка или зерна и перегретого пара, термически стерилизуя порошок или зерно, и последующее отделение порошка или зерна от перегретого пара для сбора, причем как порошок или зерно, так и перегретый пар распыляют эжектором 3 с использованием перегретого пара в качестве переносящей среды. В абзаце [0016] указывается, что материал и перегретый пар распыляют, затем прилагают давление, смешивают и нагревают в диффузоре 19 при использовании перегретого пара, выходящего из выпускного отверстия форсунки 17, теплопроводность которого в этом процессе большая, и, следовательно, материал термически стерилизуется. Из описания видно, что в приведенном Документе 3 также описывается стерилизация латентным теплом пара.
Каждая из технологий, описанных в Патентных документах 1-3, представляет собой способ термической стерилизации, в котором микроорганизмы, такие как бактерии и грибки на сырьевом материале порошка или зерна, нагревают для повышения температуры всего порошка или зерна, и таким образом полисахариды, белки, липиды, нуклеиновые кислоты и тому подобное, входящие в состав микроорганизмов, денатурируют.
Однако такие способы связаны с проблемой, состоящей в том, что для поддержания достаточного уровня стерилизации при таком традиционном способе нагревания, сырьевые материалы порошка или зерна необходимо сильно нагревать. В этом случае часть крахмала, белка, липидов и тому подобного в сырьевом материале денатурирует с изменением их характеристик как сырья для пищевых продуктов и тому подобное и, следовательно, снижается их коммерческая ценность. Идеальным является такое короткое время нагревания, при котором нагревают только микроорганизмы, находящиеся на поверхности порошка или зерна, при этом желательно, чтобы внутри порошок или зерно оставались ненагретыми. Однако поскольку такое кратковременное нагревание не может обеспечить достаточную степень нагревания для уничтожения микроорганизмов, время нагревания не может быть сокращено.
Следовательно, в традиционных способах термической стерилизации определены условия стерилизации, при которых степень нагревания сырьевого материала порошка или зерна становится минимально возможной, и условия нагревания контролируются в зависимости от целей стерилизации. Другими словами, даже в случае, когда уровень стерилизации достаточно высокий, поскольку нагревание разрушает сырьевой материал порошка или зерна, или нагревание происходит в присутствии кислорода, вызывая быстрое окисление, что значительно снижает качество материала, традиционные способы термической стерилизации имеют ограничения в повышении уровня стерилизации.
В частности, микроорганизмы образуют споры (устойчивые к нагреванию формы бактерии), покрытые прочной оболочкой и, следовательно, могут быть уничтожены только при крайне жестких условиях стерилизации по сравнению с микроорганизмами в форме нормальных бесспоровых клеток. Следовательно, для того, чтобы достичь надежной стерилизации, требуется установить длительный период нагревания.
Таким образом, в отношении устойчивых к нагреванию бактерий провели исследования нетермической стерилизации воздействием радиационным излучением, ультрафиолетовым излучением, озоном или аналогичного им, и некоторые из них внедрены в практику. В этих способах оказывают воздействие радиационным излучением или ультрафиолетовым излучением и, следовательно, энергия электромагнитных волн разрушает ткани и, таким образом, стерилизует. С другой стороны, озон оказывает сильное окислительное воздействие, разрушая ткани бактерий и стерилизуя их. Однако эти нетермические способы стерилизации связаны с проблемами, заключающимися в том, что стерилизации не хватает достоверности, и часть, не облученная электромагнитными волнами, не стерилизуется. В способе с использованием озона, когда имеется часть микроорганизмов, которая может не контактировать с озоном, эта часть не стерилизуется. Дополнительно, радиационное излучение имеет фактор опасности, в частности, при облучении пищевого продукта, и, следовательно, такие способы стерилизации запрещены в Японии и других странах.
Напротив, примеры способов уничтожения насекомых и их яиц включают способ уничтожения насекомых и их яиц с использованием снижения давления, как указанно в Патентном документе 4. Согласно варианту выполнения, этот способ включает помещение обрабатываемого материала в закрытый контейнер под давлением 5-60 атмосфер в течение 3-20 минут, и быстрое или медленное снижение давления от указанных выше условий для уничтожения насекомых. Способ должен осуществляться только периодически для поддержания давления в течение нескольких минут и, следовательно, возникает проблема низкой эффективности обработки. Способ создает другую проблему, состоящую в том, что требуется устройство, способное выдерживать давление в 60 атмосфер, как указано в Варианте 4, и, следовательно, размеры устройства увеличиваются.
Патентный документ 1: Японская патентная заявка № 2000-24091 (Фигура 1, абзацы [0009], [0010] и [0040])
Патентный документ 2: находящаяся на рассмотрении Японская патентная заявка № 5-53, (например, пункты формулы изобретения 1, 4, 5)
Патентный документ 3: Японская патентная заявка № 2000-157615 (абзац [0016])
Патентный документ 4: находящаяся на рассмотрении Японская патентная заявка № 7-114674.
СУЩЕСТВО ИЗОБРЕТЕНИЯ
ЗАДАЧИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к способу стерилизации порошка или зерна, в котором время нагревания составляет минимально требуемое время для повышения качества за счет снижения тепловой деградации порошка или зерна, при этом обеспечивая достаточное стерилизующее воздействие, и стерилизующему устройству для осуществления способа. Дополнительно, настоящее изобретение относится к эффективному способу стерилизации, не требующему добавления антисептического агента и, таким образом, снижается стоимость сырьевого материала порошка или зерна. Настоящее изобретение также относится к стерилизующему устройству для уничтожения насекомых и яиц, имеющему меньший размер по сравнению с традиционными устройствами за счет минимизации требуемого времени нагревания (экспозиция) порошка или зерна, что позволяет снизить длину трубопровода с нагретым газом, включенного в стерилизующее устройство.
Сырьевой материал порошка или зерна используют в различных областях, таких как пищевые продукты, биологически активные добавки к пище, косметика и фармацевтические продукты, в которых он находит различные применения. Следовательно, заражение сырьевых материалов порошка или зерна микроорганизмами и аналогичное им может оказать влияние на качество конечного продукта. В частности, споры, живущие на сырьевом материале порошка или зерна, прорастают в процессе реализации, хранения в доме и, таким образом, повышается микробное заражение продукта. Для решения этой задачи производители, например, устанавливают более короткие сроки или более короткие сроки реализации в розничной сети, использование специальных способов реализации (реализация в охлажденном виде, реализация в замороженном виде и тому подобное) или добавляют антисептический агент, что в результате повышает стоимость продукта, приводит к неэффективному использованию сырьевого материала и ставит под угрозу безопасность. С другой стороны, способ стерилизации нагреванием паром для более легкой стерилизации создает проблему, связанную с ухудшением качества, таким как желатинизация крахмала, термическая денатурация белка, разрушение витаминов и разрушение пигментов, таких как хлорофилл и полифенолы. Дополнительно, как указано выше, поскольку способ стерилизации имеет низкое стерилизующее воздействие на устойчивые к нагреванию бактерии, требуемая температура обработки и время обработки для полного уничтожения устойчивых к нагреванию бактерий необходимо увеличить и, следовательно, получаемая в результате степень тепловой обработки вызывает неизбежное ухудшение качества, такое как желатинизация крахмала.
СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение решает поставленные задачи посредством способа стерилизации порошка или зерна, включающего приложение тепла и давления, в котором порошок или зерно подают в трубопровод с потоком нагретого газа и выдерживают в условиях приложения тепла и давления, и порошок или зерно транспортируют, при этом оно вступает в непосредственный контакт с нагретым конденсирующимся газом в трубопроводе с нагретым газом в течение от 0,008 до 2 секунд и стерилизуется мгновенно за счет снижения давления, когда нагретый конденсирующийся газ и порошок или зерно мгновенно подают в пространство с давлением ниже, чем таковое в трубопроводе с нагретым газом, вода, содержащаяся в микроорганизмах на порошке или зерне, быстро закипает, и ткани микроорганизмов разрушаются.
В частности, во-первых, приложение тепла и давления, при которых температура микроорганизмов на поверхности порошка или зерна, повышается, в то время как сырьевой материал порошка или зерна транспортируется, при этом равномерно вступая в контакт с нагретым конденсирующимся газом в трубопроводе с нагретым газом, температура микроорганизмов, таких как бактерии и грибки на поверхности порошка или зерна, повышается. Используемый здесь термин «нагретый конденсирующийся газ» относится к пару под давлением, насыщенному пару и перегретому пару. В таком конденсирующемся газе пар конденсируется при температуре насыщенного пара при определенном давлении, и латентная теплота проводит тепло к поверхности микроорганизмов. Следовательно, температура микроорганизмов, находящихся на поверхности порошка или зерна, может быть повышена в течение очень короткого периода времени. Например, при использовании пара под давлением 0,2 МПа (по манометру) и температуры 133°C, когда порошок или зерно контактирует с паром под давлением в течение только периода времени от 0,008 до 2 секунд при приложении тепла и давления, количество тепла является достаточно большим для осуществления способа стерилизации по настоящему изобретению. С точки зрения снижения качества порошка или зерна, время прямого контакта пара под давлением и порошка или зерна предпочтительно составляет от 0,01 до 2 секунд. Более предпочтительно, время прямого контакта составляет от 0,01 до 1 секунды и наиболее предпочтительно, от 0,01 до 0,5 секунд. Когда время прямого контакта составляет такой короткий период, температура поверхности порошка или зерна повышается, но внутри повышение температуры ничтожно мало. Это происходит, поскольку диаметр частиц порошка или зерна гораздо больше, чем таковой у микроорганизмов. Например, E. coli имеет диаметр около 0,7 микрон и споры бактерий, таких как бациллы, имеют диаметр около 2 микрон. Напротив, что касается порошка или зерна, например, порошкообразный чай имеет диаметр частиц около 30 микрон, и диаметр частиц пшеничной муки составляет около 100 микрон. Следовательно, приложение тепла и давления имеет целью обеспечить условия, в которых температура порошка или зерна повышается ничтожно мало для минимизации денатурации композиции сырьевого материала, но только температура микроорганизмов на поверхности повышается при температуре насыщенного пара при определенном давлении.
После приложения тепла и давления в способе проводят стерилизацию мгновенным снижением давления, при этом нагретый конденсирующийся газ и порошок или зерно поступают в пространство с более низким давлением, чем таковое в трубопроводе с нагретым газом. После приложения тепла и давления, при которых микроорганизмы на поверхности порошка или зерна нагреты, порошок или зерно, подвергшиеся приложению давления, мгновенно высвобождают при пониженном давлении на стадии мгновенной стерилизации сбрасыванием давления, при этом вода, содержащаяся в микроорганизмах на порошке или зерне, быстро выкипает, и ткани микроорганизмов разрушаются стерилизацией. В данном случае средства для мгновенного выделения нагретого конденсирующегося газа и порошка или зерна в пространство с более низким давлением, по сравнению с таковым в трубопроводе с нагретым газом, по существу не ограничены. В предпочтительном примере представлен способ, в котором нагретый конденсирующийся газ и порошок или зерно проходят через установку для снижения давления, снижающую давление по ходу после трубопровода с нагретым газом. Примеры такой установки, снижающей давление, включают отверстие и узкую трубку. При использовании установки для снижения давления, такой как узкая трубка, поток смешенного газа из порошка или зерна и нагретого конденсирующегося газа, проходящий через узкую трубку, имеет высокую скорость прохождения с потерей большей части давления. Это приводит к разнице давления между давлением внутри трубопровода с нагретым газом и давлением в узкой трубке дальше по ходу. За счет разницы в давлении и минимальной термической энергии, обеспеченной приложением тепла и давления, вода, содержащаяся в микроорганизмах, быстро закипает. Для того, чтобы должным образом выполнить стерилизацию мгновенным снижением давления по настоящему изобретению, время прохождения через узкую трубку (время снижения давления) составляет, например, предпочтительно от 0,00001 до 0,1 секунд, как рассчитанный показатель, и предпочтительно разница давления составляет 0,05-0,7 МПа. Более предпочтительно, время прохождения через узкую трубку составляет, например, предпочтительно от 0,00002 до 0,1 секунд, как рассчитанный показатель, и предпочтительно разница давления составляет 0,05-0,5 МПа. Еще более предпочтительно, время прохождения через узкую трубку составляет, например, предпочтительно от 0,00002 до 0,01 секунд, как рассчитанный показатель, и предпочтительно разница давления составляет 0,07-0,5 МПа.
Например, когда давление в трубопроводе с нагретым газом составляет 0,2 МПа (по манометру), температура насыщенного пара составляет 133°C, и экспозиция в трубопроводе с нагретым газом составляет около 0,16 секунд, температура внутри спор на поверхности порошка или зерна составляет около 133°C. Напротив, в случае пшеничной муки, расчетная температура внутри частиц пшеничной муки повышается только на несколько десятков градусов Цельсия. Затем поток смешанного газа пропускают через узкую трубку в течение 0,00025 секунд (рассчитанный показатель) и высвобождают в окружающую среду, имеющую атмосферное давление, для мгновенного сброса давления на 0,2 МПа. Вода внутри спор быстро испаряется, поскольку не может находиться при этой температуре в форме жидкости при атмосферном давлении. В результате внутри споры заполняются большим количеством пара, который разрывает ткани спор, уничтожая их.
Узкая трубка по изобретению имеет определенную ширину поперечного сечения и по форме отличается от отверстия. Дополнительно, функциональный аспект зависит от формы узкой трубки или отверстия, порошок или зерно с трудом проходит через отверстие из-за сжатия потока, таким образом, отверстие обеспечивает обработку меньшего количества, но оказывает превосходное стерилизующее воздействие по сравнению с таковым у узкой трубки. Напротив, узкая трубка имеет тенденцию оказывать меньшее стерилизующее воздействие, но позволяет обработать большее количество по сравнению с таковым у отверстия. Следовательно, каждый из них может быть выбран в зависимости от применения.
Поскольку главным образом нагреты только микроорганизмы на поверхности порошка или зерна, а порошок или зерно сильно нагреваются при приложении тепла и давления, порошок или зерно не увеличивается в размерах до разрыва даже при мгновенной стерилизации сбрасыванием давления. Напротив, микроорганизмы, поскольку они нагреты, мгновенно увеличиваются в размерах, то они уничтожаются стерилизацией мгновенным сбрасыванием давления.
При необходимости, после мгновенной стерилизации сбрасыванием давления, порошок или зерно, подвергшиеся мгновенной стерилизации сбрасыванием давления, могут быть охлаждены, нагретый конденсирующийся газ и порошок или зерно охлаждают подачей неконденсирующегося газа из установки для охлаждения, и проводят отделение охлажденного порошка или зерна от нагретого конденсирующегося газа и неконденсирующегося газа. При охлаждении порошок или зерно, полученные после мгновенной стерилизации сбрасыванием давления, смешивают с неконденсирующимся газом, подаваемым из установки для охлаждения, без разделения нагретого конденсирующегося газа и порошка или зерна. Эта стадия позволяет предотвратить снижение качества порошка или зерна из-за остаточного тепла после мгновенной стерилизации сбрасыванием давления по настоящему изобретению. При охлаждении предпочтительно, чтобы период времени с момента, когда порошок или зерно начинают транспортироваться нагретым конденсирующимся газом до момента, когда температура в атмосфере транспортирующей смеси с неконденсирующимся газом достигает 65°C или менее, составил от 0,05 до 1 секунды, поскольку может быть минимизировано снижение качества порошка или зерна из-за остаточного тепла после мгновенной стерилизации сбрасыванием давления по настоящему изобретению. Предпочтительно время составляет от 0,08 до 1 секунды.
Средства для охлаждения по существу неограниченны, а их примеры включают вентиляционную установку с высокоэффективным воздушным фильтром (HEPA фильтр), которая может очищать от пыли и находящихся в воздухе бактерий за счет подачи большого количества стерилизованного неконденсирующегося газа. Дополнительно, «неконденсирующийся газ» по настоящему изобретению может представлять собой любой неконденсирующийся газ, такой как воздух с комнатной температурой и охлажденный воздух, при условии что газ может охладить порошок или зерно при его подаче в стерилизующее устройство для порошка или зерна. Для предотвращения окисления порошка или зерна остаточным теплом и атмосферным кислородом после стерилизации снижением давления, предпочтительно используют неконденсирующийся газ, представляющий собой неокисляющий газ, такой как газообразный азот, аргон, диоксид углерода и гелий.
При отделении охлажденный порошок или зерно отделяют от смешанного газа, состоящего из нагретого конденсирующегося газа и неконденсирующегося газа. Отделение может быть осуществлено любым способом, например, при использовании циклона, вихревой поток, генерируемый в циклоне, создает центробежную силу, и за счет этого порошок или зерно отделяется от смашенного газа. Порошок или зерно, полученные после мгновенной стерилизации сбрасыванием давления, сразу же отделяют в циклоне от нагретого конденсирующегося газа без охлаждения, порошок или зерно в вихревом потоке движутся, оставаясь в циклоне, что ведет к снижению качества сырьевого материала, поскольку в это время он имеет температуру около 100°C. Дополнительно, порошок или зерно, помещенные в циклон первыми, не всегда выходят оттуда первыми и, следовательно, такой порошок или зерно, остающиеся там в течение долго времени, имеют значительное снижение качества. Следовательно, в настоящем изобретении порошок или зерно после стерилизации мгновенным снижением давления не отделяют мгновенно, а смешанный поток газа смешивают с охлажденным газом для быстрого охлаждения в течение очень короткого периода времени, и, следовательно, в течение очень короткого периода времени температура снижается до 65°C или менее. Затем порошок или зерно отделяют в циклоне и, таким образом, решают задачу повышения качества. Температура около 65°C представляет собой граничную температуру желатинизации крахмала или денатурации белка и, следовательно, когда температура снижена до 65°C или менее, такая денатурация не может развиться и окисление откладывается на значительный срок.
Когда порошок или зерно подают в трубопровод с нагретым газом, порошок или зерно предпочтительно плавают в неокисляющем газе. Поскольку, если порошок или зерно подвергают воздействию условий высокой температуры с присутствием кислорода в трубопроводе с нагретым газом, запускается реакция избыточного окисления, которая вызывает снижение качества.
При использовании способа стерилизации порошка или зерна по настоящему изобретению может быть получен стерилизованный порошок или зерно, у которого за счет степени нагревания минимизировано снижение качества, такое как желатинизация крахмала и термическая денатурация белка. Стерилизованный порошок или зерно по настоящему изобретению означает, что 1 грамм порошка или зерна содержит 300 (КОЕ) или менее бактерий.
Дополнительно, способ стерилизации порошка или зерна и устройство для осуществления способа по настоящему изобретению оказывает воздействие на вредных насекомых и их яйца. Способ стерилизации и устройство по настоящему изобретению оказывают воздействие на таких вредных насекомых, как кукурузный долгоносик и огневка амбарная, и их яйца, и условия для уничтожения насекомых и яиц такие же, как в способе стерилизации.
Как указанно выше, настоящее изобретение относится к способу, в котором микроорганизмы, вредные насекомые и их яйца на поверхности порошка или зерна нагревают в течение минимально требуемого времени, и порошок или зерно, на котором адгезированы микроорганизмы и аналогичное им, подвергают быстрому снижению давления. Способ может быть осуществлен при использовании различных устройств. Предпочтительный вариант воплощения настоящего изобретения представляет собой стерилизующее устройство для порошка или зерна, которое включает установку, подающую сырьевой материал, установку, подающую нагретый конденсирующийся газ, соединительный блок, соединяющий установку, подающую сырьевой материал, и установку, подающую нагретый конденсирующийся газ, трубопровод с нагретым газом, присоединенный к соединительному блоку по ходу после соединительного блока, установку для снижения давления, расположенную по ходу после трубопровода с нагретым газом, трубопровод с охлажденным газом со средней точкой, к которой подсоединена установка для снижения давления, охлаждающую установку, соединенную ближе по ходу от трубопровода с охлажденным газом, и устройство для отделения порошка или зерна, соединенное дальше по ходу от трубопровода с охлажденным газом.
Конфигурация устройства более подробно описана ниже. При использовании способа стерилизации порошка или зерна по изобретению время контактирования порошка или зерна с нагретым конденсирующимся газом может быть значительно снижено. Следовательно, трубопровод с нагретым газом в качестве составляющей устройства может представлять собой короткую прямую трубу. В частности, в зависимости от внутреннего диаметра трубы и скорости потока, трубопровод с нагретым газом, имеющий длину от около 100 до 5000 мм, может обеспечить достаточное стерилизующее воздействие.
ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ ИЗОБРЕТЕНИЯ
При использовании способа стерилизации порошка или зерна по настоящему изобретению порошок или зерно может быть быстро и просто стерилизовано с минимальным снижением качества за счет степени нагревания. Настоящее изобретение очень полезно на рынке сырьевого материала порошка или зерна с серьезными проблемами, такими как термическая денатурация белка или разрушение витаминов и пигментов. Дополнительно, способ по настоящему изобретению позволяет уничтожить вредных насекомых и их яйца без снижения качества порошка или зерна.
При охлаждении, когда порошок или зерно охлаждают сразу же после мгновенной стерилизации сбрасыванием давления, качество порошка или зерна не снижается от остаточного тепла в процессе отделения.
При использовании неокисляющего газа, когда порошок или зерно подают в трубопровод с нагретым газом, порошок или зерно может быть защищено от окисления, снижающего качество во время приложения тепла и давления. Аналогично, при использовании неокисляющего газа, такого как неконденсирующийся газ, подаваемый из охлаждающей установки, снижение качества окислением может быть минимизировано во время охлаждения и отделения.
При использовании мгновенной стерилизации сбрасыванием давления по настоящему изобретению, микроорганизмы и аналогичное им могут быть уничтожены, независимо от степени нагревания. Это означает сокращение времени контактирования порошка или зерна с нагретым конденсирующимся газом в трубопроводе с нагретым газом. Следовательно, длина трубопровода с нагретым газом может быть значительно уменьшена в традиционном устройстве, в котором осуществляют способ уничтожения насекомых и яиц по настоящему изобретению. За счет этого отпадает необходимость в традиционном нагревающем циклоне или аналогичном ему для достижения времени выдержки. Следовательно, конфигурация устройства может быть дополнительно упрощена для повышения его эксплуатационной надежности и снижения стоимости.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
Фиг.1 - технологическая схема способа стерилизации порошка или зерна по настоящему изобретению.
Фиг.2 - схематический вид варианта воплощения стерилизующего устройства для осуществления способа стерилизации порошка или зерна по настоящему изобретению.
ВАРИАНТЫ ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Здесь и далее вариант воплощения настоящего изобретения будет детально описан со ссылкой на Фигуру 1, представляющую собой технологическую схему способа стерилизации порошка или зерна по настоящему изобретению. Фигура 2 представляет собой схематический вид варианта воплощения стерилизующего устройства для осуществления способа стерилизации порошка или зерна по настоящему изобретению.
Как показано на Фиг.1, настоящее изобретение включает стадию приложения тепла и давления 11, на которой порошок или зерно 1 подают в трубопровод с нагретым газом, и порошок или зерно транспортируется по трубопроводу с нагретым газом при использовании нагретого конденсирующегося газа, подвергшегося нагреванию и приложению давления, и стадию мгновенной стерилизации сбрасыванием давления 12, на которой нагретый конденсирующийся газ и порошок или зерно мгновенно подают в пространство с более низким давлением по сравнению с таковым в трубопроводе с нагретым газом, вода, содержащаяся в микроорганизмах и аналогичном им на порошке или зерне, быстро закипает, и ткани микроорганизмов и аналогичного им разрушаются. При необходимости дополнительно к двум стадиям способ по настоящему изобретению также может включать стадию охлаждения 13, на которой нагретый конденсирующийся газ и порошок или зерно охлаждают при использовании неконденсирующегося газа, подаваемого из охлаждающей установки, и стадию 14, на которой охлажденный порошок или зерно отделяют от нагретого конденсирующегося газа и неконденсирующегося газа. Мгновенное снижение давления по настоящему изобретению достигается за счет стадии приложения тепла и давления 11 и стадии мгновенной стерилизации сбрасыванием давления 12 с получением стерилизованного порошка или зерна 2. Однако когда порошок или зерно отделяют от нагретого конденсирующегося газа, качество порошка или зерна снижается из-за остаточного тепла на стадии приложения тепла и давления 11. Следовательно, стадию охлаждения 13 и стадию отделения 14 предпочтительно проводят в комбинации.
Устройство, приведенное на Фиг.2, представляет собой вариант воплощения стерилизующего устройства по настоящему изобретению, подходящего для осуществления способа стерилизации порошка или зерна по настоящему изобретению. На Фиг.2 показан эжектор 103, используемый в качестве соединительного блока, соединяющего устройство 101, подающее сырьевой материал, и установку 102, подающую нагретый конденсирующийся газ. Стерилизующее устройство для порошка или зерна включает установку 101, подающую сырьевой материал, установку 102, подающую нагретый конденсирующийся газ, эжектор 103, соединяющий установку 101, подающую сырьевой материал, и установку 102, подающую нагретый конденсирующийся газ, который распыляет порошок или зерно с нагретым конденсирующимся газом в качестве движущей силы, подаваемым из установки 102, подающей нагретый конденсирующийся газ, трубопровод с нагретым газом 104, соединенный с эжектором 103 дальше по ходу, установку 105 для снижения давления, расположенную по ходу после трубопровода 104 с нагретым газом, трубопровод 107 с охлажденным газом со средней точкой, к которой подсоединен трубопровод 1030, отходящий от установки 105 для снижения давления, охлаждающую установку 106, присоединенную ближе по ходу от трубопровода 107 с охлажденным газом, и установку 108 для отделения порошка или зерна, подсоединенную дальше по ходу от трубопровода с охлажденным газом 107.
Установка 101, подающая сырьевой материал, включает расходный резервуар 1001 для сырьевого материала, шнековый питатель 1002, присоединенный по ходу после расходного резервуара 1001 для сырьевого материала, подающему порошок или зерно, заполненное в расходный резервуар 1001 для сырьевого материала, ротационный питатель 1004, расположенный по ходу после шнекового питателя 1002 и подающий порошок или зерно, поданное шнековым питателем 1002, в трубопровод 1006, подающий сырьевой материал, установку 1014, подающую неокисляющий газ, расположенную по ходу до ротационного питателя 1004, трубопровод 1010, подающий неокисляющий газ, соединяющий установку 1014, подающую неокисляющий газ, и ротационный питатель 1004, и трубопровод 1006, подающий сырьевой материал, соединенный с ротационным питателем 1004 дальше по ходу и через который порошок или зерно поступает в эжектор 103 с неокисляющим газом, в качестве транспортирующего газа, подаваемого из установки 1014, подающей неокисляющий газ.
В варианте изобретения описана стерилизующего устройство для порошка или зерна с установкой 1014, подающей неокисляющий газ, но установка 1014, подающая неокисляющий газ, не является существенной и в некоторых случаях может отсутствовать.
Установка 102, подающая нагретый конденсирующийся газ в варианте изобретения, включает бойлер 1019, редукционный клапан 1015, пароотделитель 1016, отделяющий избыточную воду от пара, клапан регулировки подачи пара 1018, датчик давления 1020 и индикатор температуры 1021.
Дополнительно, устройство в варианте изобретения включает рубашку с теплоизоляцией 1017. Рубашка с теплоизоляцией 1017 расположена таким образом, что покрывает эжектор 103, трубопровод 104 с нагретым газом, установку 105 для снижения давления, трубопровод с охлажденным газом 107 и устройство отделения порошка или зерна 108.
Эжектор 103 герметично соединяет трубопровод 1006, подающий сырьевой материал в установку 101, подающую сырьевой материал с установкой 102, подающей нагретый конденсирующийся газ, распыляет порошок или зерно в трубопровод 1006, подающий сырьевой материал нагретым конденсирующимся газом в качестве движущей силы, подаваемым из установки 102, подающей нагретый конденсирующийся газ, и подает порошок или зерно и нагретый конденсирующийся газ, при этом перемешивает их в трубопроводе 104 с нагретым газом, расположенным дальше по ходу.
Трубопровод 104 с нагретым газом герметично соединен с эжектором 103 дальше по ходу. Например, при подаче пара под давлением с давлением 0,75 МПа (изб) в качестве движущей силы в эжектор 103, эжектор 103 распыляет порошок или зерно из трубопровода 1006, подающего сырьевой материал, для подачи порошка или зерна и пара под давлением в трубопровод 104 с нагретым газом. Давление в трубопроводе 104 с нагретым газом поддерживают эквивалентным потере давления, происходящей при смешивании потока газа, состоящего из порошка или зерна и пара под давлением, проходящего через установку 105 для снижения давления. В случае, когда давление поддерживают 0,2 МПа (изб) и температуру поддерживают 133°C в трубопроводе 104 с нагретым газом, скорость потока пара под давлением составляет 25 м/секунду в трубопроводе 104 с нагретым газом, используют узкую трубку в качестве установки 105 для снижения давления, и поперечное сечение узкой трубки устанавливают, таким образом, что скорость потока пара под давлением на входе в узкую трубку будет составлять 300 м/секунду, как рассчитанный показатель, значительная потеря давления происходит перед и за узкой трубкой с достижением мгновенной стерилизации сбрасыванием давления. В варианте воплощения настоящего изобретения трубопровод 104 с нагретым газом имеет длину 4000 мм и внутренний диаметр 35,7 мм. В этом случае время контактирования пара под давлением и порошка или зерна рассчитано, как 0,16 секунд, и микроорганизмы на поверхности порошка или зерна по расчетам достаточно нагреть до температуры 133°C. В случае, когда частица порошка или зерна имеет средний диаметр несколько десятых микрон или более, температура в центре частиц порошка или зерна по расчетам повышается только на несколько десятков градусов Цельсия, и, следовательно, порошок или зерно по расчетам имеет малую степень нагревания. В случае, когда узкая трубка имеет длину 100 мм, смешанный поток, состоящий из пара под давлением и порошка или зерна, проходит через узкую трубку при рассчитанном показателе за 0,00033 секунд. Однако, поскольку разница давления, составляющая 0,2 МПа, происходит перед и за узкой трубкой, давление мгновенно снижается. В это время рассчитанная температура внутри бактерий на поверхности порошка или зерна, должна составить 133°C. Поскольку давление после прохождения через узкую трубку является по существу атмосферным, вода в бактериях мгновенно вскипает, генерируя в них большое количество пара. Сила мгновенно генерированного пара разрушает ткани бактерий и уничтожает их.
Установка 105 для снижения давления герметично соединена с трубопроводом 104 с нагретым газом дальше по ходу. Установка 105 для снижения давления может представлять собой любую установку, способную мгновенно достигать снижения давления на 0,05-0,5 МПа (в течение от 0,00001 до 0,1 секунд). В варианте воплощения настоящего изобретения используют узкую трубку с внутренним диаметром 10,4 мм и длиной 100 мм.
Установка 106 для охлаждения включает фильтрующую установку 1023 с высокоплотным фильтром и вентиляционной установкой, и очищает от пыли и находящихся в воздухе бактерий для подачи большого количества стерилизованного неконденсирующегося газа. В качестве высокоплотного фильтра используют высокоэффективный воздушный фильтр (HEPA фильтр). Дополнительно, такие составляющие устройства, как фильтрующая установка и вентиляционная установка, по существу не имеют ограничений, при условии достижения цели. Дополнительно, в варианте воплощения настоящего изобретения в качестве неконденсирующегося газа используют газообразный азот. Газообразный азот подают из установки, подающей неокисляющий газ, на схеме не показано.
Трубопровод 107 с охлажденным газом соединяет вентиляционную установку 1024 с охлаждающей установки 106 и трубопроводом 1030, отходящим от установки 105 для снижения давления, происходит смешивание порошка или зерна и нагретого конденсирующегося газа, подаваемого из установки 105 для снижения давления с неконденсирующимся газом, подаваемым из охлаждающей установки 106, и смесь подает в устройство 108 для отделения порошка или зерна, охлаждая при этом смесь. Трубопровод с охлажденным газом 107 имеет любую длину и любой внутренний диаметр, при котором возможно охлаждение порошка или зерна до заранее заданной температуры (в варианте воплощения настоящего изобретения длина составляет 1000 мм и внутренний диаметр составляет 97,6 мм). Дополнительно, трубопровод с охлажденным газом 107 может быть просто соединен с охлаждающей установкой 106 при использовании Y-образной муфты. Y-образная муфта создает отрицательное давление рядом с местом соединения для распыления смашенного газа, состоящего из нагретого конденсирующегося газа и порошка или зерна, и затем неконденсирующийся газ, подаваемый из охлаждающей установки 106 выталкивает смесь газа, состоящую из нагретого конденсирующегося газа и порошка или зерна для эффективного смешивания двух потоков газа с отличающимися друг от друга температурами.
Устройство 108 для отделения порошка или зерна соединено с трубопроводом 107 с охлажденным газом по ходу после и отделяет порошок или зерно от смешанного газа, состоящего из нагретого конденсирующегося газа и неконденсирующегося газа. Устройство 108 для отделения порошка или зерна может представлять собой любое устройство, способное отделить порошок или зерно от смешанного газа. В варианте воплощения настоящего изобретения используют циклон.
Для оценки воздействия стерилизации, стерилизующее устройство для порошка или зерна, описанное выше используют в качестве базовой конфигурации, и составляющие устройства должным образом модифицируют в зависимости от каждого из условий, приведенных в Таблице 1, для стерилизации. Прошедший стерилизацию порошок или зерно оценивают при измерении степени желатинизации при использовании β-амилаза-пуллуланазного способа, количества бактерий после стерилизации (КОЕ: колониеобразующая единица) и оценки внешнего вида порошка или зерна. Условия стерилизации приведены в Таблице 1. Сырьевые материалы в Таблице 1 означают сырьевые материалы для стерилизации. Рисовая мука + устойчивые к нагреванию бактерии получают посевом 1×105 единиц штамма BN (Bacillus subtilis) от Meiji Seika Kaisha, Ltd. в виде спор (устойчивые к нагреванию бактерии) на 1 г рисовой муки. Экспозиция означает время, в течение которого порошок или зерно находится в прямом контакте с нагретым конденсирующимся газом в трубопроводе с нагретым газом. Время обработки означает время с момента подачи сырьевого материала в трубопровод с нагретым газом до момента охлаждения сырьевого материала до температуры 65°C или менее и выгрузки из циклона. Степень желатинизации крахмала рисовой муки составляет перед стерилизацией 14,1%.
Как видно из Примера 1 и Примера 2 в таблице 1, когда температура в трубопроводе с нагретым газом составляет 133°C и экспозиция составляет 0,01-0,16 секунд, количество бактерий составляет 300 КОЕ или менее, и степень желатинизации крахмала после обработки составляет 14,2-14,5%. Степень желатинизации крахмала остается почти такой же, как перед обработкой 14,1%. Следовательно, согласно настоящему изобретению достаточное стерилизующее воздействие может быть получено в отношении устойчивых к нагреванию бактерий с сохранением качества порошка или зерна. В качестве альтернативы, в Примерах 8 и 9, когда экспозиция составляет 1,0 секунд или 0,48 секунд, степень желатинизации крахмала каждого из них немного выше, но находится в приемлемых пределах в зависимости от применений. В Примере 10, когда экспозиция в трубопроводе с нагретым газом составляет 0,008 секунд, стерилизующее воздействие немного снижено, но все еще наблюдается.
Напротив, в Сравнительном Примере 1, когда экспозиция сокращена (0,005 секунд), не получено достаточное стерилизующее воздействие (2×103 КОЕ). В Сравнительном Примере 2, в котором в качестве устройства для снижения давления используют отверстие, а время снижения давления сокращено (0,000005 секунд), получено достаточное стерилизующее воздействие (300 КОЕ или менее), но отверстие вызывает сжатие потока и, следовательно, затрудняет прохождение через него порошка или зерна (отверстие имеет внутренний диаметр 9 мм). Следовательно, пропускная способность порошка или зерна снижается (15 кг/час) по сравнению с пропускной способностью при других условиях стерилизации и, следовательно, не подходит для практического применения.
В Примере 3, даже когда экспозиция в трубопроводе с нагретым газом немного увеличена (2 секунды), степень желатинизации крахмала повышается не очень значительно (16,0%), и получено стерилизующее воздействие (300 КОЕ или менее) на устойчивые к нагреванию бактерии. Напротив, в Сравнительном Примере 3, когда экспозиция составляет более 2 секунд (2,5 секунды), получено достаточное стерилизующее воздействие, но неприемлемо высокая желатинизация крахмала (21,0%).
Для времени снижения давления, как видно из Сравнительного Примера 4, когда в качестве установки для снижения давления используют шаровой затвор, для достижения пониженного давления требуется некоторое время (0,2 секунды), не получено достаточное стерилизующее воздействие (3×103). Напротив, в Примере 4, когда в качестве установки для снижения давления используют узкую трубку, снижение давления достигается быстро (время снижения давления составляет 0,1 секунду), получено достаточное стерилизующее воздействие на устойчивые к нагреванию бактерии (300 КОЕ или менее).
Для разницы в давлении, полученной при использовании установки для снижения давления, в Примере 5, когда давление в трубопроводе с нагретым газом 0,05 МПа (изб), и нагревание проводят при использовании пара под давлением, температура в трубопроводе с нагретым газом повышается до 111°C, и разница давления, созданная установкой для снижения давления, составляет 0,05 МПа. Было выявлено, что в этих условиях получено достаточное стерилизующее воздействие на устойчивые к нагреванию бактерии (300 КОЕ или менее). Напротив, как видно в Сравнительном Примере 5, когда давление в трубопроводе с нагретым газом составляет 0,03 МПа (изб) и нагревание проводят при использовании пара под давлением, температура в трубопроводе с нагретым газом повышается до 107°C, и разница давления, созданная установкой для снижения давления, достигает 0,03 МПа. При такой разнице давления не получено достаточное стерилизующее воздействие на устойчивые к нагреванию бактерии (1×103 КОЕ).
Как видно в Примере 6, когда давление в трубопроводе с нагретым газом составляет 0,5 МПа и нагревание проводят при использовании пара под давлением, температура в трубопроводе с нагретым газом повышается до 158°C, и разница давления, созданная при использовании установки для снижения давления, составляет 0,5 МПа. В этих условиях наблюдается удовлетворительное стерилизующее воздействие на устойчивые к нагреванию бактерии (300 КОЕ или менее), но рисовая мука немного увеличивается в размерах. Напротив, в Примере 7, когда давление в трубопроводе с нагретым газом составляет 0,6 МПа и нагревание проводят при использовании пара под давлением, температура в трубопроводе с нагретым газом повышается до 164°C, и разница давления, созданная при использовании установки для снижения давления, составляет 0,6 МПа. В этих условиях также наблюдается удовлетворительное стерилизующее воздействие на устойчивые к нагреванию бактерии (300 КОЕ или менее), и некоторые из образцов рисовой муки увеличиваются в размерах до разрыва. Однако разрыв снижен за счет диаметра частиц порошка или зерна, предпочитаемых в зависимости от применений.
Рисовые отруби стерилизуют при использовании стерилизующего устройства для порошка или зерна по настоящему изобретению, и количество бактерий (КОЕ: колониеобразующая единица) подсчитывают до и после стерилизации. Результаты измерения приведены в Таблице 2. Пример 11 в Таблице 2 показывает, что настоящее изобретение эффективно для стерилизации рисовых отрубей и имеет достаточное стерилизующее воздействие в отношении жизнеспособных бактерий на рисовых отрубях.
Далее проводят стерилизацию порошкообразного зеленого чая при использовании стерилизующего устройства для порошка или зерна по настоящему изобретению, и количество бактерий (КОЕ: колониеобразующая единица) подсчитывают до и после стерилизации, также после стерилизации проводят оценку ее качества при проведении органолептического исследования. Условия стерилизации и результаты исследования приведены в Таблице 3. При стерилизации экспозиция в трубопроводе с нагретым газом контролируется, таким образом, что порошок или зерно будет иметь температуру 64°C при выгрузке из циклона.
Как видно из Примера 12, когда время обработки для стерилизации составляет 0,05 секунд, температура порошка или зерна при выгрузке из циклона составляет 64°C. Порошок или зерно после стерилизации сохраняет оригинальный аромат и оттенок цвета, что означает сохранение качества. Дополнительно, получено достаточное стерилизующее воздействие (300 КОЕ или менее). Напротив, в Сравнительном Примере 6, когда время обработки (означает время с момента подачи сырьевого материала в трубопровод с нагретым газом до момента выгрузки из циклона) составляет 0,03 секунды, время охлаждения недостаточно и, следовательно, температура порошка или зерна не снижается до 65°C или менее при выгрузке из циклона.
Когда время обработки составляет 1 секунду в условиях, приведенных в Примере 13, экспозиция в трубопроводе с нагретым газом составляет 0,9 секунд и получено достаточное стерилизующее воздействие (300 КОЕ или менее), но аромат и оттенок цвета слабо изменился. Однако качество сырьевого материала не ухудшилось. Напротив, когда время обработки составляет 1,5 секунды в условиях, приведенных в Сравнительном Примере 7, экспозиция в трубопроводе с нагретым газом составляет 1,4 секунды и получено достаточное стерилизующее воздействие (300 КОЕ или менее). Однако порошкообразный зеленый чай после стерилизации изменился, например, по аромату или имеет немного более светлый цвет, и, следовательно, оказывается воздействие на качество сырьевого материала.
Таким образом, согласно настоящему изобретению различные сырьевые материалы, порошок или зерно, могут быть стерилизованы, без снижения качества из-за нагревания. Дополнительно, согласно настоящему изобретению устойчивые к нагреванию бактерии, которые трудно уничтожить, могут уничтожаться непрерывно, и, следовательно, показатель промышленной применимости очень высок.
Далее, рисовую муку, хранившуюся до момента обработки ее от кукурузного долгоносика и огневки амбарной, обрабатывают при тех же условиях, как таковые в Примерах 1-10 и Сравнительных Примерах 1-5 в Таблице 1. Сразу же после обработки проводят обследование на наличие кукурузного долгоносика или огневки амбарной. Затем обработанную рисовую муку помещают в чашку Петри, чашку укупоривают киперной лентой и помещают в инкубатор при температуре 30°C на неделю, и затем проверяют вылупление из яиц. Результаты приведены в Таблице 4.
| Таблица 4 | ||||||
| Материал | Условия по | Вредное насекомое | Выживаемость | Вылупление | Примечание | |
| Пример 14 | Рисовая мука | Пример 1 | Огневка амбарная | Нет | Нет | Для снижения давления используют узкую трубку. Степень желатинизации составляет: 14,2%. |
| Пример 15 | Рисовая мука | Пример 2 | Огневка амбарная | Нет | Нет | Для снижения давления используют узкую трубку. Степень желатинизации составляет: 14,5%. |
| Сравнительный пример 9 | Рисовая мука | Сравнительный пример 1 | Огневка амбарная | Наблюдается | Наблюдается | Для снижения давления используют узкую трубку. |
| Сравнительный пример 10 | Рисовая мука | Сравнительный пример 2 | Огневка амбарная | Нет | Нет | Для снижения давления используют отверстие, малый внутренний диаметр которого вызывает сжатие потока и очень низкую пропускную способность. |
| Пример 16 | Рисовая мука | Пример 3 | Огневка амбарная | Нет | Нет | Для снижения давления используют узкую трубку. Степень желатинизации составляет: 16,0%. |
| Сравнительный пример 11 | Рисовая мука | Сравнительный пример 3 | Огневка амбарная | Нет | Нет | Для снижения давления используют узкую трубку. Степень желатинизации составляет: 21,0%. |
| Пример 17 | Рисовая мука | Пример 4 | Огневка амбарная | Нет | Нет | Для снижения давления используют узкую трубку. |
| Сравнительный пример 12 | Рисовая мука | Сравнительный пример 4 | Огневка амбарная | Наблюдается | Наблюдается | Для снижения давления используют шаровый затвор. |
| Пример 18 | Рисовая мука | Пример 5 | Кукурузный долгоносик | Нет | Нет | Для снижения давления используют узкую трубку. |
| Сравнительный пример 13 | Рисовая мука | Сравнительный пример 5 | Кукурузный долгоносик | Наблюдается | Наблюдается | Для снижения давления используют узкую трубку. |
| Пример 19 | Рисовая мука | Пример 6 | Кукурузный долгоносик | Нет | Нет | Для снижения давления используют узкую трубку. Частицы рисовой муки немного увеличиваются в размерах. |
| Пример 20 | Рисовая мука | Пример 7 | Кукурузный долгоносик | Нет | Нет | Для снижения давления используют узкую трубку. Некоторые частицы рисовой муки увеличиваются в размерах до разрыва в приемлемых пределах в зависимости от применения. |
| Пример 21 | Рисовая мука | Пример 8 | Кукурузный долгоносик | Нет | Нет | Для снижения давления используют узкую трубку. Степень желатинизации составляет: 15,2%. |
| Пример 22 | Рисовая мука | Пример 9 | Кукурузный долгоносик | Нет | Нет | Для снижения давления используют узкую трубку. Степень желатинизации составляет: 14,9%. |
| Пример 23 | Рисовая мука | Пример 10 | Кукурузный долгоносик | Нет | Нет | Для снижения давления используют узкую трубку. Степень желатинизации составляет: 14,2%. |
Из Таблицы 4 видно, что кукурузный долгоносик, огневка амбарная или их яйца, поразившие рисовую муку, уничтожены достоверным образом согласно настоящему изобретению. Дополнительно к кукурузному долгоносику или огневке амбарной, способ уничтожения насекомых и яиц по настоящему изобретению оказывает воздействие на мучного хрущака, которым заражена пшеничная мука.
Позиции на чертежах
1 - порошок или зерно
2 - стерилизованный порошок или зерно
11 - стадия приложения тепла и давления
12 - стадия мгновенной стерилизации сбрасыванием давления
13 - стадия охлаждения
14 - стадия отделения
101 - установка, подающая сырьевой материал
102 - установка, подающая нагретый конденсирующийся газ
103 - эжектор
104 - трубопровод с нагретым газом
105 - установка для снижения давления
106 - охлаждающая установка
107 - трубопровод с охлажденным газом
108 - устройство для отделения порошка или зерна
1001- расходный резервуар с сырьевым материалом
1002 - шнековый питатель
1004 - ротационный питатель
1006 - трубопровод, подающий сырьевой материал
1010 - трубопровод, подающий неокисляющий газ
1011 - мотор
1014 - установка, подающая неокисляющий газ
1015 - редукционный клапан
1016 - пароотделитель
1017 - рубашка с теплоизоляцией
1018 - клапан регулировки подачи пара
1019 - бойлер
1020 - датчик давления
1021 - индикатор температуры
1023 - фильтрующая установка
1024 - вентиляционная установка
1025 - датчик контроля температуры
1026 - вращающийся вал ротора
1027 - Y-образная муфта
1028 - датчик контроля давления
1029 - индикатор давления
1030 - трубопровод
1. Способ стерилизации порошка или зерна, включающий:
приложение тепла и давления, при котором порошок или зерно подают в трубопровод с потоком нагретого газа и выдерживают в условиях приложения тепла и давления, и транспортирование порошка или зерна, при котором порошок или зерно вступает в непосредственный контакт с нагретым конденсирующимся газом в трубопроводе в течение 0,008-2 с, и
мгновенную стерилизацию сбрасыванием давления, при которой нагретый конденсирующийся газ и порошок или зерно пропускают через установку для снижения давления, расположенную по ходу после трубопровода с нагретым газом для снижения давления, которое происходит в течение от 0,00001 до 0,1 с, так что вода, содержащаяся в микроорганизмах на порошке или зерне, закипает, и ткани микроорганизмов разрушаются.
2. Способ по п.1, в котором при осуществлении мгновенной стерилизации сбрасыванием давления нагретый конденсирующийся газ и порошок или зерно подают в пространство с давлением, на 0,05-0,7 МПа более низким, чем давление, прилагаемое на стадии приложения тепла и давления.
3. Способ по п.1, дополнительно включающий:
охлаждение нагретого конденсирующегося газа и порошка или зерна неконденсирующимся газом, поданным из установки для охлаждения; и отделение охлажденного порошка или зерна от нагретого конденсирующегося газа и неконденсирующегося газа.
4. Способ по п.1, дополнительно включающий:
охлаждение нагретого конденсирующего газа и порошка или зерна неконденсирующимся газом, поданным из охлаждающей установки без разделения нагретого конденсирующегося газа и порошка или зерна, а время от момента, когда порошок или зерно начинают транспортировать нагретым конденсирующимся газом до момента, когда температура в атмосфере транспортирующей смеси с неконденсирующимся газом достигает 65°С или менее, составляет 0,05-1 с.
5. Способ по п.1 или 3, в котором порошок или зерно подают в трубопровод с нагретым газом при использовании неокисляющего газа.
6. Порошок или зерно, стерилизованные способом по любому из пп.1-5.
