水溶液的灭菌

本发明涉及灭菌，更具体讲涉及在食品加工操作期间产出的 水溶液或者其中含有一定浓度细菌营养物的其它溶液的灭菌。

许多工业中，于食品的工业加工期间产出例如蔗糖或类似材 料的水溶液，这些材料能够作为细菌(尤其包括乳酸杆菌和嗜热 杆菌)的营养物。例如，用制糖甜菜生产蔗糖期间，在提高的温度 下使固体甜菜片与水溶液长时间接触，以便将蔗糖提取到溶液之 中。处于制糖甜菜表面上的细菌不可避免地被引入工艺过程中。 因此，所说的接触期代表着细菌繁殖的极好机会；至少在提高的 温度下乳酸杆菌能够茁壮成长，而且进一步提高的温度时，嗜热 杆菌也能茁壮成长，因而原位形成乳酸和/或其它令人不愉快或 者甚至有毒的污染物。这种糖溶液随后经历提纯和结晶处理步 骤。制糖工业中人们完全知道这些潜在的问题，而且目前为了制 约这些问题而加入一系列杀菌剂。这些杀菌剂包括二硫代氨基甲 酸盐及甲醛。虽然使用杀菌剂是有效的，但是却出现了在食品加 工中是否允许使用它们的一些问题。使用甲醛的另一个问题是它 使糖着色，因此需要减小着色程度和/或增加洗涤糖的洗涤量，这 样一来既延长了处理时间，又能造成糖损失量增大。因此，最好提 出另一种灭菌体系。

在用制糖甜菜生产蔗糖的过程中，特别希望向其中加入杀菌 剂的区域之一是浸提器，而浸提器是工厂中使经切碎和洗净的制 糖甜菜与提出液相接触以便提取蔗糖的那部分设备。在此区域内 加入的刹菌剂以下叫作“D溶液”。人们希望加入杀菌剂的另一区 域是榨过的甜菜渣水循环系统，在此系统中从甜菜中提取出与甜 菜分离后的部分母液被再循环到浸提器中。向此区域中加入的杀 菌剂以下叫作“PWC溶液”。

有人提出一类用作灭菌剂的化合物包括过氧羧酸，其中包括 过乙酸。在Rolf Nystrand于110(1985)，No 8,693～ 698上发表的题为“制糖甜菜提取中的灭菌”的文章中，记载了使 用或者提议使用它作为制糖工业中的灭菌剂。但是，由Nystrand 建议的处理制度，只包括使用过氧化氢与过乙酸之间摩尔比高的 单一过乙酸溶液。导致作出本发明的研究期间已发现，在不同位 置上使用两种不同的过乙酸溶液，能够对细菌种群进行经济、有 效和良好的控制。

本发明提供一种适于蔗糖水溶液或者在食品加工中得到的 其中含有显著量细菌营养物的其它溶液灭菌方法，其特征在于向 榨过的甜菜渣水循环系统中，加入包含相对于过乙酸具有显著摩 尔过量的过氧化氢的、有效量的过乙酸溶液，并且向浸提器的中 心段加入包含相对于过乙酸不具有显著摩尔过量的过氧化氢的、 有效量过乙酸溶液。

本发明方法能按以下方式极简单地实施，即按照适当的时间 间隔，于所需的工艺阶段，向过程母液中加入一定量的所说组合 物。

在PWC溶液中，只要采用过氧化氢相对于过乙酸具有显著 摩尔过量的条件，其组成的精确选取由用户自定。最好使选出的 H2O2∶PAA间摩尔比至少为12∶1左右，而且此摩尔比实际上通 常不高于大约120∶1。在一些优选方案中，选出此摩尔比处于大约 18∶1～大约54∶1范围内。虽然理论上讲过乙酸浓度可以在大浓 度范围内变化，但是实践中优选至少0.5(W/W)％浓度，以便减 小过乙酸组合物在运输和贮存期的总容积。过乙酸浓度通常选择 不大于约5(W/W)％的，而且为了便于和易于制造常常选择大约 2～3(W/W)％的。此组合物中的过氧化氢常常有利地选择得处 于大约15～50(W/W)％范围内。

在特别简易的方案中，本发明使用的PWC溶液可以利用浓 过氧化氢溶液，时常从含30～65(W/W)％过氧化氢的溶液，尤其 是从名义含35(W/W)％H2O2的溶液中选出的。与少量乙酸或乙 酐，例如按过氧化氢与乙酸间摩尔比在大约10∶1～30∶1范围内 反应，然后使此混合物达到平衡的方法制得。可以加入少量传统 的稳定剂和/或强酸催化剂或催化剂和稳定剂的组合物，其中包 括硫酸和有机膦酸，如通常为不高于约1或1.5(W/W)％量的羟 乙基二膦酸，和/或芳族羟基酸，如通常为不高于约0.5(W/W)％ 量的吡啶二羧酸。该组合物的制造温度由生产者自定，而且考虑 到希望从生产设备制得产品的速度以及该设备是否有适当的安 全规定，生产温度通常选择得不低于10℃。

D溶液中过乙酸浓度可以在大范围内选择，但是通常处于大 约0.5～40(W/W)％，最经常处于大约4～20(W/W)％范围内。 D溶液中过氧化氢浓度常选在大约5～30(W/W)％范围内，但是 无论如何都要使D溶液中过氧化氢与过乙酸间摩尔比选在低于 大约10∶1，最经常低于大约5∶1范围内。本领域中普通技术人员 容易清楚的是：使用蒸馏级的过乙酸可以获得过氧化氢与过乙酸 间的低摩尔比要求。在最优选方案中，过乙酸浓度处于约10～15 (W/W)％范围内，而过氧化氢浓度处于大约15～25(W/W)％范 围内。

D溶液可以按本领域中任何已知方法制备，这些方法一般包 括乙酸或乙酐溶液与过氧化氢溶液反应，反应可以采用的选择性 条件是在提高温度下和存在强酸催化剂，同时也可以有所需的稳 定剂，例如吡啶二羟酸和/或有机膦酸，如羟乙基二膦酸。

优选加到榨过的甜菜渣水循环系统中的PWC溶液量，取决 于一系列因素，例如发生再污染的程度和频度，存在的杆菌菌株 以及食品加工过程的操作条件。一般来说，最好作一系列确定参 数范围的试验，以便确定应当使用组合物的近似最低量。迄今遇 到的许多情况中，将PWC溶液加入工艺母液或类似溶液中，使过 氧酸浓度不高于约100ppm，而且优选至少5ppm至大约50ppm， 即优选大约6.5×10-5～6.5×10-4M。将D溶液加到浸提器中使 母液中过氧酸浓度不高于约500ppm，而且优选至少25ppm至大 约350ppm以下。

本发明方法可以在大操作温度范围内，即从环境操作温度开 始，温度可以低至5℃和高达约90℃下进行。因此，本发明方法很 适于引入到用制糖甜菜提取蔗糖的传统工艺方法之中。在此方法 中，蔗糖甜菜根被清洗、切片，再与萃取蒸气/水接触。在各种方法 变化中，相当大比例的蔗糖是在连续操作的浸提器内于受控的温 度和PH条件下提取出来的，在浸提器中被浸渍的甜菜一般以对 流方式进入提取母液中。在这些方法中，温度梯度是常规的，从大 约40～50℃至大约75～80℃。一些变化中，使用前除渣器 (prescalder)作初始接触操作，其中操作温度平均为40℃左右。一 般将该提取母液至少在一定程度上被再循环到浸提器的级间，浸 提器中的母液的总滞留时间常常达几小时，此期内经受住过乙酸 初始攻击的细菌能够在无残余杀菌剂或抗菌剂(Biostat)条件下 繁殖。

PWC溶液经计量被供入包含来自榨机的循环母液的浸提器 部分母液中，此母液最好经过筛除去细粒物质后被循环。

D溶液被供到浸提器的中心级。许多实际情况下，该中心级 包括浸提器长度的大约1/3长，即由母液出口处测量，D溶液在 不小于浸提器长度1/3又不大于其2/3的位置处被供入。供料点 优选处于这样一种位置上，以便使过乙酸的有效寿命不短于母液 自供料点流至出口所需的时间。过乙酸的有效寿命，是指过乙酸 浓度降低到基本上无杀菌作用浓度下所需的时间。

必要时，还可以将过乙酸组合物加到前除渣器内的含水甜菜 渣中，但是在许多场合下这不是必须的。

采用本发明方法可以控制乳酸杆菌和嗜热杆菌的生长，而这 两种菌在使用同样的(即含过乙酸的)灭菌剂时，往往在糖提取过 程的不同阶段成活。这样一来，减少了这种过程中需要使用的许 多不同的处理剂。

本发明方法还能使生产出的蔗糖，在洗涤之前就具有比使用 一些其它处理制度时的情形更为增加的白度，因而减少了产出所 希望白度的蔗糖所需的洗液量。要得到良好的白度，最好在榨过 的甜菜水循环系统中，使用至少5ppm浓度的过乙酸，而在浸提 器中使用至少25ppm浓度的过乙酸。

对本发明进行了概括说明之后，将利用下列实施例说明其特 例的效果。

                    实施例1

本试验是就制糖甜菜流水线而进行的。

含有3(W/W)％过乙酸和30(W/W)％过氧化氢的过乙酸溶 液，连续供入母液过筛除去颗粒物质后的榨过的甜菜渣水循环系 统中。所用的过乙酸浓度为11ppm。将含有12(W/W)％过乙酸和 20(W/W)％过氧化氢的第二过乙酸溶液(可由Solvay Interox公 司买到商标名为PROXITANE的商品)，在210ppm过乙酸浓度 下成批加到浸提器中，然后利用每三小时给料10分钟的方法使 之保持在130ppm过乙酸浓度下。此第二过乙酸溶液被供到含有 总数34个挡板的浸提器之第17挡板处。

供入榨过的甜菜渣水循环系统中过乙酸，使此系统中微生物 污染减少1000倍。浸提器排出粗糖中乳酸浓度控制在100ppm 以下。

                     实施例2

采用实施例1的操作，但是供入榨过的甜菜渣水循环系统中 的过乙酸溶液采用一小时供料，一小时断料的方式。

据发现，这两种处理制度都能有效地控制工艺母液中的细菌 种群，而且蔗糖形成乳酸的转化率很低，产品着色程度也很小。