PL233633B1

PL233633B1 - Sposob sterylizacji przypraw

Info

Publication number: PL233633B1
Application number: PL415215A
Authority: PL
Inventors: Maciej Grabowski; Waldemar Dabrowski; Michal Balcerak; Stanislaw Kalisiak; Tomasz Jakubowski
Original assignee: Zachodniopomorski Univ Technologiczny W Szczecinie
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2019-11-29
Also published as: PL415215A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób sterylizacji przypraw z wykorzystaniem zimnej plazmy.

Przyprawy, które są dostępne w handlu nie są sterylne. Po przeprowadzeniu analiz mikrobiologicznych pieprzu czarnego stwierdzono, że ogólna liczba bakterii tlenowych wynosi 105, ogólna liczba spor bakterii tlenowych wynosi 105, natomiast ogólna liczba spor bakterii beztlenowych wynosi 104, w przypadku papryki słodkiej ogólna liczba bakterii tlenowych wynosi 102, ogólna liczba spor bakterii tlenowych wynosi 102, natomiast ogólna liczba spor bakterii beztlenowych wynosi 103. Znany jest sposób sterylizacji przypraw polegający na stosowaniu nasyconej pary wodnej o ciśnieniu od 0,16 do 0,60 bar i temperaturze od 120 do 400°C. Sterylizacja prowadzi się w czasie od 15 do 60 sekund. Stosowane sita dodatkowo oddzielają zanieczyszczenia od surowca sterylizowanego. Zastosowanie magnesów pozwala na usunięcie z surowca ferromagnetyków. Z opisu patentowego PL189396 znany jest sposób ciągłej sterylizacji przypraw i innych surowców pochodzenia roślinnego, w którym surowiec przemieszcza się w ciągłym wzdłużnie-poprzecznym ruchu w rynnowym reaktorze, zaopatrzonym w przenośnik dwuślimakowy. Podczas przemieszczania surowca poddaje się go jednocześnie działaniu nasyconej lub przegrzanej pary wodnej, podawanej bezpośrednio z dysz zasilających, umieszczonych wewnątrz rynnowego reaktora. Otrzymany półprodukt suszy się do uzyskania końcowego produktu, posiadającego równowagową wilgotność. Znane jest z polskiego zgłoszenia wynalazku P.388955 mikrofalowe urządzenie do sterylizacji ziół, przypraw, tytoniu i suszonych warzyw oraz owoców, w którym sterylizowany materiał nagrzewany jest energią mikrofalową o częstotliwości od 900 MHz do 3000 MHz w metalowej, komorze z umieszczonym wewnątrz dielektrycznym transporterem taśmowym lub z dielektrycznym bębnem i po nagrzaniu do temperatury w zakresie od 70°C do 130°C wprowadzany jest do komory schładzania. W komorze schładzania materiał schładzany jest do temperatury poniżej 15°C w czasie nie dłuższym, niż 3 minuty w strumieniu zimnego powietrza. Komora schładzania wykonana może być w postaci transportera wibracyjnego z wymuszonym przepływem zimnego powietrza, w postaci sita z wymuszonym przepływem zimnego powietrza od spodu sita lub też w postaci układu transportera pneumatycznego, w którym materiał jest transportowany w strumieniu zimnego powietrza tłoczonego z wentylatora poprzez układ schładzający powietrze. Z polskiego zgłoszenia wynalazku P.408384 znany jest sposób sterylizacji przypraw z wykorzystaniem zimnej plazmy, gdzie sterylizację prowadzi się w ciśnieniu atmosferycznym, w atmosferze argonu lub powietrza, w temperaturze od 19 do 85°C. Znany jest z polskiego zgłoszenia patentowego P.405861 sposób sterylizacji który charakteryzuje się tym, że przyprawy suszy się w temperaturze od 25°C do 35°C przez okres od 2 godziny do 3,5 godziny lub suszy się do osiągnięcia przez przyprawę aktywności wody nie większej niż 0,300, następnie podsuszoną przyprawę poddaje się działaniu niskociśnieniowej zimnej plazmy w obecności gazowego nadtlenku wodoru o stężeniu od 50% do 70%. Ze zgłoszenia patentowego P. 412032 znany jest reaktor plazmy nietermicznej do sterylizacji produktów pochodzenia organicznego wyposażony w komorę, podstawę, na której umieszczono obudowę reaktora, uziemiającą, dolną elektrodę i górną elektrodę, który charakteryzuje się tym, że ma ruchomą, wieloigłową górną elektrodę połączoną poprzez izolatory z mechanizmem jej przesuwu, który umieszczony jest na podstawie na dolnych izolatorach. Górna elektroda umieszczona jest na izolowanej platformie ruchomej i przyłączona jest poprzez przepust elektryczny z wysokim potencjałem. Dolna elektroda ma perforacje (np. siatka lub blacha) i jest połączona z potencjałem uziemiającym. Reaktor jest o mocy od 0 do 350 W i o napięciu od 0 do 30 kV. Reaktor na obudowie, powyżej górnej elektrody ma co najmniej jedno ogniwo peltiera. Daje to możliwość chłodzenia reaktora bez zastosowania płynu chłodzącego. Reaktor, korzystnie, na obudowie, powyżej górnej elektrody ma co najmniej jeden wentylator do chłodzenia ogniwa peltiera.

W publikacji Kim J., Lee D., Min S. 2014. Microbial decontamination of red pepper powder by cold plasma. Food Microbiology (38:128-136) naukowcy prowadzili sterylizację sproszkowanej papryki stosując zimną plazmę niskociśnieniową, przy następujących parametrach: częstotliwość - 2,45 GHz, moc od 50 W do 1 000 W, ciśnienie wynosiło od 55 hPa do 300 hPa. Przy poziomie mocy 900 W i ciśnieniu 6,67 hPa w atmosferze azotu, po czasie pracy 20 minut oraz temperaturze mniejszej niż 30°C osiągnięto spadek spor grzybów należących do gatunku Aspergillus flavus o około 2,5 logarytmu. W podobnych warunkach osiągnięto spadek ogólnej liczby bakterii o 1 logarytm. Uzyskano również redukcję spor bakterii należących do gatunku Bacillus cereus o około 3,4 logarytmu, jednak temperatura procesu wynosiła aż 90°C, czas wynosił 30 minut, mieszankę gazową tworzył hel z tlenem. Pozostałe parametry były identyczne. Po usunięciu przetrwalników grzybów należących do gatunku Aspergillus flavus z papryki czerwonej w proszku poziom aktywności wodnej został obniżony. W punkcie krytycznym wynosił 0,3,

PL 233 633 B1 co przyczyniło się do straty masy. W przypadku usunięcia przetrwalników bakterii z gatunku Bacillus cereus naukowcy nie podają spadku aktywności wody i masy, lecz z uwagi na zastosowanie wysokiej temperatury (90°C) musiał on mieć miejsce. Plazma atmosferyczna zimna jest również stosowana do zmniejszenia ilości mikroorganizmów w przyprawach. W publikacji Sun S., Anderson N., Keller S. 2014. Atmospheric pressure plasma treatment of black peppercorns inoculated with Salmonella and held under controlled storage. Journal of Food Science (12:2441 -2446) opisana jest modyfikacja wyładowania Gliding Arc do sterylizacji przypraw. Przedmiot badań stanowiły całe ziarna pieprzu. Temperatura po 20 sekundach przekroczyła aż 70°C, zaś po 80 sekundach trwania procesu osiągnęła ponad 120°C, co spowodowało spadek ilości bakterii Salmonella o 5 logarytmów. Aby utrzymać efektywność wyładowania, przepływ gazu musiał być na poziomie do 34 l/min. W publikacji Hertwig C., Reineke K., Ehlbeck J., Knorr D., Schluter O. 2015. Decontamination of whole black pepper using different cold atmospheric pressure plasma applications. Food control (55:221-229) autorzy prowadzili proces sterylizacji plazmowej pieprzu czarnego ziarnistego z zastosowaniem zimnej plazmy atmosferycznej w formie wyładowania typu „Plasma Jet” w atmosferze argonu. Po 15 minutach procesu zimnej plazmy na ziarna pieprzu czarnego spadek liczby bakterii tlenowych nie osiągnął jednego logarytmu, podobna sytuacja dotyczy spor bakterii tlenowych. Liczba zainokulowanych bakterii Bacillus atrophaeus obniżyła się o półtora logarytmu, a bakterii Bacillus subtilis o mniej niż jeden logarytm. Liczba wprowadzonych bakterii z gatunku Salmonella enteritica obniżyła się prawie o 3 logarytmy. Nie została podana temperatura. Wyładowanie mikrofalowe w atmosferze powietrza generujące plazmę, która była wpuszczana do szklanego p ojemnika z ziarnami pieprzu umożliwiła osiągnąć lepsze wyniki (spadki) mikrobiologiczne. Po okresie 30 minut spadek ilości spor bakterii tlenowych i bakterii tlenowych wahał się na poziomie 2 logarytmów. Liczba zainokulowanych bakterii Bacillus atrophaeus obniżyła się o 2,8 logarytmu, zaś bakterii z gatunku Bacillus subtilis o 2,4 logarytmu. Tylko liczba wprowadzonych bakterii z gatunku Salmonella enteritica obniżyła się o 4,1 logarytmu. Temperatura wynosiła 22°C, choć szklany pojemnik miał temperaturę graniczną wynoszącą nawet 120°C.

Sposób sterylizacji przypraw, według wynalazku, z wykorzystaniem reaktora zimnej plazmy wyposażonego w układ chłodzenia, w ciśnieniu atmosferycznym, w atmosferze argonu lub powietrza, charakteryzuje się tym, że sterylizację prowadzi się przy gęstości energii nie przekraczającej 5 J/cm² i wartości przyrostu temperatury w czasie trwania procesu nie przekraczającej 10°C. Korzystnie stosuje się przyprawy w osłonie barierowej, dzięki czemu unika się ponownego zakażenia bakteriologicznego przy pakowaniu. W przypadku przyrostu temperatury powyżej 10°C należy uruchomić układ chłodzenia reaktora. Korzystnie jest zastosować układ chłodzenia składający się z wentylatora i ogniwa peltiera.

Zaletą rozwiązania jest to, że przypraw nie trzeba podsuszać i niezależnie od poziomu aktywności wody można poddać je od razu działaniu zimnej plazmy przy ciśnieniu atmosferycznym. W związku z powyższym zmniejsza się czas sterylizacji o czas suszenia i czas obniżania ciśnienia. Nie ma potrzeby stosowania suszarek i pomp próżniowych, co ułatwia i upraszcza proces technologiczny i zmniejsza koszty o cenę tych urządzeń, jak i cenę użytkowania i kosztów eksploatacyjnych. Ponadto metoda ta nie powoduje spadku masy (czasami minimalny) przypraw oraz minimalny spadek aktywności wody. Cechy organoleptyczne przypraw takie jak zapach, sypkość i zapach są zachowane. Sposób według wynalazku pozwala na sterylizację mikroorganizmów, które pierwotnie bytują na produkcie spożywczym (przyprawach), w przeciwieństwie do innych badań, te nie są przeprowadzone tylko dla określonego drobnoustroju (badania modelowe). Oznacza to, że nie używamy innych metod do sterylizacji żywności, aby najpierw wysterylizować żywność, a potem zainfekować ją wybranym przez nas drobnoustrojem. W momencie zainfekowania, możliwe jest, że mikroorganizm ten jest osłabiony np. poprzez pasażowanie. Dzięki zastosowaniu gęstości nie przekraczającej 5 J/cm² można prowadzić proces sterylizacji przy niskich temperaturach.

Wynalazek został bliżej przedstawiony w poniższych przykładach wykonania.

P r z y k ł a d I

Do przeprowadzenia sterylizacji wykorzystano reaktor zimnej plazmy, który ma ruchomą, wieloigłową górną elektrodę połączoną poprzez izolatory z mechanizmem jej przesuwu, który umieszczony jest na podstawie na dolnych izolatorach. Górna elektroda umieszczona jest na izolowanej platformie ruchomej i przyłączona jest poprzez przepust elektryczny z wysokim potencjałem. Dolna elektroda ma perforacje (np. siatka lub blacha) i jest połączona z potencjałem uziemiającym. Reaktor jest o mocy od 0 do 350 W i o napięciu od 0 do 30 kV. Reaktor na obudowie, powyżej górnej elektrody ma ogniwo peltiera. Daje to możliwość chłodzenia reaktora bez zastosowania płynu chłodzącego.

PL 233 633 B1

Reaktor na obudowie, powyżej górnej elektrody ma wentylator do chłodzenia ogniwa peltiera. Generowanie plazmy w komorze odbywa się poprzez podawanie wysokiego napięcia na układ elektrod, korzystnie pod górną elektrodą jest zamocowany dielektryk (wykonany np., ze stali nierdzewnej, szkła, AI2O3), w wyniku czego nie będzie wytwarzane wyładowanie koronowe, a dielektryczne wyładowanie barierowe. Daje to możliwość wzbudzenia dwóch rodzajów wyładowań w jednym reaktorze plazmowym. Pieprz czarny mielony w osłonie barierowej-opakowaniu do sterylizacji plazmowej, bez podsuszania umieszcza się od razu w reaktorze plazmowym. Nie obniża się ciśnienia w reaktorze. Następnie wprowadza się argon. Kolejno załącza się generator reaktora (gęstość energii 1,2 J/cm²) i rozpoczyna się proces sterylizacji plazmowej w temperaturze 25°C. Odległość między elektrodowa wynosi 25 mm. Grubość warstwy pieprzu nie większa niż 5 mm. Przyrost temperatury w wyniku trwania procesu nie przekracza 3°C.

Ilość bakterii po sterylizacji plazmowej pieprzu czarnego mielonego spada o 3 logarytmy.

P r z y k ł a d II

Pieprz czarny mielony, bez podsuszania umieszcza się od razu w reaktorze plazmowym jak w przykładzie I. Nie obniża się ciśnienia w reaktorze. Proces przeprowadza się w obecności powietrza. Kolejno załącza się generator reaktora (gęstość energii 1,7 J/cm²) i rozpoczyna się proces sterylizacji plazmowej w temperaturze 23°C. Odległość między elektrodowa wynosi 20 mm. Przyrost temperatury w wyniku trwania procesu nie przekracza 4°C.

P r z y k ł a d III

Paprykę słodką w osłonie barierowej, bez podsuszania umieszcza się od razu w reaktorze plazmowym jak w przykładzie I. Nie obniża się ciśnienia w reaktorze. Następnie wprowadza się argon. Kolejno załącza się generator reaktora (gęstość energii 2,5 J/cm²) i rozpoczyna się proces sterylizacji plazmowej w temperaturze 20°C. Odległość między elektrodowa wynosi 30 mm. Grubość warstwy papryki nie większa niż 5 mm. Przyrost temperatury w wyniku trwania procesu nie przekracza 5°C.

Ilość bakterii po sterylizacji plazmowej papryki słodkiej oscyluje w granicach poniżej limitu wykrywalności.

P r z y k ł a d IV

Paprykę słodką, bez podsuszania umieszcza się od razu w reaktorze plazmowym jak w przykładzie I. Nie obniża się ciśnienia w reaktorze. Następnie wprowadza się powietrze. Kolejno załącza się generator reaktora (gęstość energii 4,3 J/cm²) i rozpoczyna się proces sterylizacji plazmowej w temperaturze 15°C. Odległość między elektrodowa wynosi 30 mm. Przyrost temperatury w wyniku trwania procesu nie przekracza 7°C.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób sterylizacji przypraw z wykorzystaniem reaktora zimnej plazmy wyposażonym w układ chłodzenia, w ciśnieniu atmosferycznym, w atmosferze argonu lub powietrza, znamienny tym, że sterylizację prowadzi się przy gęstości energii nie przekraczającej 5 J/cm² i wartości przyrostu temperatury w czasie trwania procesu nie przekraczającej 10°C.
2. Sposób sterylizacji według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się przyprawy w osłonie barierowej.