本发明涉及一种对例如肉、蔬菜制品或农产品的食物、饲料或 食物及饲料的加工机械设备进行消毒或灭菌的方法。

这样的方法已由丹麦专利申请No.1377/94公开了。

该已知方法的缺点是，其中所用的赋予水溶液氧化还原电势的 雾状氧化物质或其溶液在严重的情况下可能因使表面成分如颜色或 染料发生化学还原反应而造成机械部件腐蚀和表面氧化。此外，最 好在除纯净水和热效应外不采用其它手段的某些地理区域中使用消 毒方法。

本发明的目的是设计出一种没有已知方法的缺点的方法或上述 方法的实施例。通过权利要求1特征部分所述的方法实现了此发明 目的。

由于采用了本发明的方法，所以食物最终获得了消毒/灭菌，由 此保护了人或动物不会出现病态反应、中毒和生病，同时减少或防 止了上述腐蚀的侵袭。

权利要求2涉及本发明方法所用电势的优选最低水平。

权利要求3涉及用于形成在本发明方法中所用蒸汽的液体。

权利要求4涉及本发明方法所用蒸汽的生成温度的高低。

权利要求5涉及本发明方法所用电场的优选电势范围。

权利要求6涉及形成本发明方法所用蒸汽的溶液的一个例子。

权利要求7涉及形成本发明方法所用蒸汽的溶液的另一个例 子。

本发明还包括一种设计用于实施本发明方法的工程设备。

权利要求8涉及这样的一套工程设备。

权利要求9涉及用于获得喷入本发明橱室中的蒸汽的理想喷射 方式的装置。

权利要求10涉及赋予本发明设备所用蒸汽电势的装置。

以下将参见附图来更具体地描述本发明，其中：

图1以框图示出了设计用于实施本发明方法的设备；

图2是图1所示设备的示意平面图；

图3示出了在显微镜中看到的细菌；

图4示出了用于不同物品的消毒方法的曲线图；

图5示出了表示消毒过程中的温度和处理时间与杀菌剂之间的 关系的曲线；

图6示出了经过计算的杀菌剂曲线和试验的杀菌剂曲线。

如图1所示，实施本发明方法的工程设备可包括以下部分：

1a-磁阀自来水入口；1b-自来水入口；2-自来水的去离子处 理；3a-反渗透热处理；3b-出口；3c-渗透出口；3d-浓缩出口； 4-淡化水的缓冲压力罐；5a-淡化水的缓冲罐2；5b-缓冲罐2的 盖子；6a-监视器；6b-探测器；7-8-未用；9-内空气压缩机； 10-蒸汽磁阀，压力泵ON；11a-过热蒸汽的蒸汽发生器；11b-蒸 汽发生器的入口；11c-从蒸汽发生器到汽射器的出口；12a-汽射 器；12b-蒸汽入口的启/闭；12c-用于产生环绕场的HV发生器的 高电压；13-延时控制器；14-高电压发生装置；15-用于气缸上/ 下的磁阀；16a-双向气缸；16b-监视器底架，入口和水平控制； 16c-底架的上/下运动；17a-将水输入缓冲罐2的磁阀；17b-水 平计；17c-入水口支管；18-要消毒的物品或制品；19-由静态环 绕场控制的蒸汽；20-未用；21-橱室；22～28-未用；29-外部 压缩空气的入口；30～35-未用；36-接地；37-通风设备。

大多数的上述细菌感染是由微生物在食物、饲料物品的表面或 在微生物可寄生的其它物质表面的生长而引发的。

设计用于实施本发明方法的设备包括一个控制室13和一个橱室 21。在橱室21内，通过蒸汽使食物、饲料或其它物品在预定期间内 承受高于50℃的表面温度，能够杀死微生物、病毒或细菌地选定上 述蒸汽高温处理的时间及温度。

在暴露表面上的温度升高是在水蒸汽的影响下或在其它情况中 是在其它适用液体的蒸汽的影响下获得的，蒸汽将以这样的方式冷 凝在食物、饲料或其它物品的表面上，即将蒸汽从将蒸汽排给汽射 器12a的蒸汽发生器11a引到表面。在汽射器中，使蒸汽穿过一个 建立于可安装在汽射器中的电气接头和接地件18之间的电场。电场 的电势将在很短的时间内把来自汽射器12a的蒸汽传到待消毒物品 18的表面上并将确保冷凝蒸汽均匀散布在所述物品的表面上。

在本发明的方法中，将要消毒/灭菌的物品18接地并在这样的 温度、电势和工作时间内对其进行处理，即所述温度、电势和工作 时间在任何情况下都足以确保杀死病毒或细菌。可以通过要处理物 品的移动速度、处理阶段、物品的转动或其它与时间有关的因素的 帮助来控制时间，并通过蒸汽发生器的蒸汽出口温度来控制可获温 度，本发明的蒸汽发生器可以是其温度接近水/液体的沸点的低压发 生器，或者它是其温度高于水/液体的沸点的高压发生器。这样一 来，蒸汽可以含有实现消毒/灭菌所需的热量，而且热量可以通过热 传导或通过释放冷凝热而被传给物品表面，这种冷凝热量是水/液体 蒸汽比热的许多倍。

静电势场是根据要处理物品的结构、形状和表面尺寸而设计成 型和建立的，从而由冷凝蒸汽进行的热传递在物品表面上象所希望 的那样变得均匀。以可以至少为1000V的电势给静电场充电，并且 当与蒸汽发生器的出口有关地安装正/负充电电极时，将要处理物品 接地，从而电场可以高速加速射到物品表面上的蒸汽而且没有明显 减速、没有大量向周围空气传热地均匀散布它们。

势场的上限是由实际的理论工作场地、绝热条件、包括高压静 电工作性能在内的其它物理条件决定的。

在本发明的方法中，水/液体的薄薄一层冷凝蒸汽形成于要处理 物品的表面上，所述表面为此以计算深度被加热到计算温度。在根 据本发明方法的处理后，温度将马上降低到根据比较高的物品热容 而进行处理的物品的温度水平。冷凝蒸汽在物品表面上的热效应如 此强烈，以致在所选期间内在所需温度下仅在很有限的计算深度加 热实际表面。所选的热处理强度是根据可以杀死所有细菌和病毒的 原则选择的，而物品表面的外观和结构不受热处理的影响。

蒸汽发生器11a的磁阀10控制着蒸汽的定量喷射。蒸汽发生器 11a在从罐5a中通过管路11b吸入水/液体时产生了所需体积的蒸 汽，所形成的蒸汽通过管路11c被引向汽射器12a。剩余的水/液体 通过图中未示出的管路被送回罐5a。

通过管口或喷嘴(汽射器)12a按照所需的扇形或锥形或其它合 适的几何形状喷射和发散蒸汽，并由阀12b来控制蒸汽的喷入量。 通过12c赋予蒸汽喷雾/扇形蒸汽/蒸汽锥电势。电势场的形状是通 过将电极放置在汽射器12a的内部、前面或旁边并同时将物品接地 且还将该物品放在橱室内和/或通过传送过设备区域的某些部位或 传送过在汽射器前面的环绕空间而设定的。

要处理物品的表面接收蒸汽冷凝产物，就预计处理期间、蒸汽 温度和汽射器与物品之间的距离而言，冷凝物数量少，从而冷凝物 将快速地从物品表面汽化，或者将通过通风装置37的干燥空气或热 空气除去冷凝物。

与食品消毒或灭菌有关的物质传送的物理/数学调查结果列于 表1中：

表1 肉组织加热 100mym 厚度：0.1mm  面积m2     1 kcal/kg/℃     0.9 kcal/80℃     7.2 理论温度 升高    冷凝物     mm     m2   kcal/kg   kcal/m2     t℃ 蒸汽 50mym     0.05     1   580     29.0     322 蒸汽 25mym     0.025     1   580     14.5     15 蒸汽 15mym     0.015     1   580     8.7     97 蒸汽 10mym     0.01     1   580     5.8     64

15mym水蒸汽(580kcal/kg)的冷凝液层的理论厚度将足以使物 品表面温度升高97℃，所述表面的热容为0.9kcal/kg/℃。温度升 高到液体沸点以上只能由过热蒸汽实现。

理论计算显示出了，物品表面上的蒸汽冷凝物的相对重量或冷 凝物层的厚度直接与时间间隔、物品速度、蒸汽容量、分布面积、 蒸汽温度(作为对在从汽射器传向物品时损失的热量的补偿的过 热)、物品与汽射器之间的距离、电势场强度成比例。可以改变表面 温度和蒸汽处理时间并将它们控制在适应于最终专门杀死或全部杀 死微生物、细菌或病毒所需的消毒或灭菌强度的任何范围内。

试验1：

利用标准配置方案进行一个试验，因而可以改变所有参数。放 入猪肉块并使其在可变速移动的传送带上接地。电势场可以至少从 1kV起变化，而在100℃下从汽射器12a中喷出蒸汽喷雾。最初，蒸 汽可以从汽射器中射出，但是在超过5000V的电势下，蒸汽云聚集， 从而它随电势场的场线移动并快速移向处理物品并均匀地沉积在物 品18的表面上。在每次试验中，对应于支承物品的传送带的某个速 率地改变供给蒸汽发生器的热量和电势场强度，从而可以获得单位 面积内同等数量的冷凝蒸汽/冷凝水。在第一系列的试验中，采用目 测评估方法来评价表面不洒落地容纳冷凝液层的能力，但是，后一 系列的试验是在受汽射器的喷流影响地经过橱室21之前和之后马 上称重的情况下进行的，这是因为0.1mm的水层等于100g/m2或等 于2000g/0.02m2，这可能是绝对必须要控制的。由此确实显示出向 物品表面传热的试验是可以预计和控制的。

试验2：

由于所获温度是测量目标，所以试验1的配置方案再次被用于 试验2。利用温度计来计量物品薄层上的温度在此情况(0.01mm～ 0.1mm)下是不可能的。因此，选用热红外线辐射测温计并采用一种 其测量结果确实可信且其参数可重复地实施的方法。物品表面的升 温随蒸汽量而定，在加热区内的蒸汽处理时间直接成比例地高达100 ℃～105℃，随后升高的温度又成比例地降低。对于所有实际的传送 带速率、相应地受控的蒸汽量、电势场的场强以及蒸汽喷雾扩散到 明显可以看到由电场传递蒸汽的波动或环绕的程度来说，情况确实 如此。在第二试验中的电压接近90000V，值得注意的是，在电势场 场强增大的情况下，从汽射器喷射蒸汽变得越发不明显，这是由于 更快速的蒸汽离子传递、传递过程中的较小冷却和随后较少的冷凝 造成的。在90℃～100℃的温度间隔内，传递作用的损失为理论值 的20％～40％。

试验3：

对于该第三试验来说，事先预定某些参数以确保可以确定在某 些温度下、在某个期间内对某些特定细菌品种的杀菌效果。本发明 的目的是应该对某些类型的细菌获得消毒和灭菌的效果，但是考虑 到这些概念可能混淆重叠，首先必须明确定义：

灭菌是目的在于去除、灭活或杀死所有微生物的措施，即获得 无菌的措施。无菌是绝对概念。

消毒是目的在于根据目的去除、灭活或杀死某些特定种群微生 物到适当程度的措施。消毒是相对概念。在图6中，曲线a就杀菌 效果示出了理想化的一系列情况，曲线b示出了实际的一系列情况。

就食物或饲料技术而论，对病原菌的杀菌效果为95％～98％。

为了几个目的而在食品工业中采用了消毒措施，在图4中示出 了几个实例，其中：

曲线1示出了当在50℃～60℃下进行细菌、霉菌和病毒的消毒 2分钟～3分钟时的一系列情况；

曲线2示出了当在76℃下于各种食物加工设备中进行1分钟～3 分钟消毒时的一系列情况；

曲线3示出了当在82℃下在屠宰场中进行1分钟～2分钟消毒 时的一系列情况；

曲线4示出了当在85℃下对果汁(软饮料)进行11秒钟防腐处理 时的一系列情况；

曲线5示出了当在62℃下对伤寒沙门氏菌进行30分钟的巴氏消 毒时的一系列情况；

曲线6示出了在100℃下对医生器械消毒(杀灭病原菌)10分钟 的一系列情况；

曲线7示出了在100℃下进行10分钟～30分钟的诊所高压蒸汽 消毒的一系列情况；

曲线a示出了在100℃下消毒30秒～60秒的本发明试验3的一 系列情况。

杀菌效果取决于处理时间和温度，包括处理温度和时间这两个 变量的组合的最初试验决定了试验的最终参数。在食品加工业中众 所周知的是，快速加热和冷却与温度缓慢变化相比将使消毒更加有 效，这就是为什么在各类加工设备中选择消毒温度极大变化的原 因。

如图5所示，细菌数量理想地随所用处理时间按指数减少。如 箭头1所示，灭菌时间是根据杀菌剂计量的增大而缩短的。如箭头2 所示，灭菌时间在微生物量减少的情况下缩短，如箭头3所示，某 些细菌比其它细菌更不易杀死，因此延长所需的蒸汽处理时间。

试验2的配置方案再次被用于试验3，考虑到最初的物品表面消 毒/灭菌的目的，采用直径为8cm～11cm、厚为2cm的椭圆形猪肉切 块地进行试验，这导致了所有蒸汽处理侧面的总表面为1.3dm2。用 刮铲使十一块猪肉感染上仙影拳属细菌，这类细菌被认为具有与伤 寒菌相同的耐温性能。

设置水蒸汽发生器11a以便距离0.5dm地将蒸汽喷射到直径为 1.5dm的表面上，调节蒸汽发生器以产生5克/分钟的蒸汽量，这在 计算出热损失高于50％时理论上等于表面在100℃下蒸汽处理60秒 钟。在蒸汽发生器的负极与待处理的接地物品之间的压降为80kV的 情况下建立强电势场。

在如此设置的情况下，上述猪肉切块被传送带送入处理区并被 定中、停住，在接受过60秒的水蒸汽处理后，以0.5cm/s的速度被 送出电场。与此同时，在处理过程中，获得了证明温度为97℃～102 ℃的红外线辐射温度读数。(如图4的曲线所示)

在如此处理后，试验的下一步是确定杀菌作用的程度。

考虑到有许多杀菌效果的分析方法，实验室配有一台放大率为 800倍的显微镜，它装有一台摄像机和14英寸监视器，从而可以24 小时地观测细菌的生命迹象。这些生命迹象由细菌分裂或繁殖的能 力决定。以直径约为10mm的比例即放大2000倍地示出细菌的图象 (图3)。

在处理之后，用纯净水润湿5cm2的面积，然后用吸管收集水并 加入无菌培养基(肉汤)，随后将混合物存放入口径为0.02mm的吸管 中。密封吸管端部并放置在显微镜下。捕捉到液体并可以在视野中 看到如此截聚的细菌，它含有10个～90个细菌。计数确保了可以 确定繁殖情况(如果有的话)。

24小时地进行计数，随后证明细菌没有繁殖或分裂，因此消毒 是100％的有效。就概念而论，灭菌是绝对概念，科学证据要求有很 多只可以在实践中获得的数字统计材料，这是因为科学上定义的消 毒是在121℃下在过热水蒸汽中待10分钟～30分钟获得的，其中蒸 汽具有理想剂量(120℃的水蒸汽将在1.99巴下获得并在130℃下于 2.70巴下获得)。

此试验系列是以10次连续试验结束的。头五次试验是在温度和 蒸汽处理时间分别保持为97℃～102℃和60秒的情况下进行的，细 菌数目平均为67个，这些细菌在上述的24小时、37℃的情况下没 有显示出生命迹象，后五次试验是在相同温度下进行30秒的蒸汽处 理，结果细菌平均数为73个。这些细菌在随后的24小时、37℃的 情况下没有显示出生命迹象。图3示出了细菌控制区的截面。

利用一块不受蒸汽处理的肉检测试验可靠性。在经过了一段等 于上述试验所需的平均时间的时间后，从上述表面细菌中用吸管取 样，24小时以后的细菌数目表示出细菌数目成许多倍地增长，这一 事实证明了在所用培养基中存在着细菌成长环境。

在上述试验结果的基础上，在图4中示出了杀菌效果。在相似 条件下但在更短的处理时间内进行的系列试验表明，热处理间隔或 时间的缩短意味着细菌可能繁殖。在系列试验中，细菌初始生长的 显露将取决于许多复杂参数。对于本发明来说，重要的是确定当采 用某个短暂的热处理时间或间隔时可证明细菌继续生存，而且如果 采用了适当的和确定的热处理时间段，则人们可以获得其效果渐近 100％的杀菌率。

根据本发明，采用更少的水(液)蒸汽并由此需要比其它依靠加 热的消毒方法更少的消毒或灭菌能量，这是因为热能损失被极大地 减少了，从而绝大部分的所用蒸汽用于在待处理物品的表面上形成 热作用，这些蒸汽被传给很薄的表面层而不会传给周围的空气或设 备。在具体描述的实施例中，本发明将通过为本发明目的而建立的 静电场使附近的工作场所没有废蒸汽。

在此所示的配置方案、设备或实施例仅起到了一个实施本发明 方法的例子的作用。