RU2235470C2

RU2235470C2 - Method and apparatus for sterilizing of melange

Info

Publication number: RU2235470C2
Application number: RU2001103961/13A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Котов (RU); Ю.А. Котов; С.Ю. Соковнин (RU); С.Ю. Соковнин; А.А. Питер (RU); А.А. Питер; В.И. Наконечный (RU); В.И. Наконечный
Original assignee: Институт электрофизики Уральского отделения РАН; Питер Александр Антонович; Наконечный Владимир Иосифович
Priority date: 2001-02-12
Filing date: 2001-02-12
Publication date: 2004-09-10

Abstract

FIELD: food-processing industry.

SUBSTANCE: method involves processing melange by electron beam in oxygen-free atmosphere so that dose absorbed does not exceed 50 kGy. Apparatus has electron accelerator, consumption vessel and receiving vessel, gas system and radiation chamber defined by outlet foil, electron accelerator flange and rear cover with melange supplying opening and melange discharge opening. Accelerator outlet flange has rigidity ribs for supporting of foil. Melange flow in said chamber is directed perpendicular to outlet foil deflected portions created between flange rigidity ribs upon vacuumization.

EFFECT: increased storage life and improved cleaning of melange from pathogenic microorganisms.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к стерилизации жидких продуктов, конкретно меланжа.The invention relates to the food industry, namely to sterilization of liquid products, specifically melange.

Продукты питания должны быть безопасны для потребителя. Одним из факторов опасности является микробиологическая загрязненность. Поэтому в производстве пищевых продуктов ведется непрерывный микробиологический контроль. При этом контроль микробиологической загрязненности включает контроль как общей микробиологической загрязненности, так и наличия/отсутствия отдельных видов особо опасных патогенных микроорганизмов. Требуемый уровень микробиологической безопасности достигается за счет применения комплекса санитарно-гигиенических мер при изготовлении и расфасовке пищевых продуктов. В настоящее время практически единственным способом снижения микробиологической загрязненности пищевых продуктов является термическая обработка. Однако термическая стерилизация ведет к необратимому изменению свойств сырья, что не всегда допустимо. Применяемые химические способы, например засаливание, засахаривание, приводят к тому же результату. Поэтому для увеличения сроков хранения пищевых продуктов широко применяется термическая пастеризация с последующим охлаждением до температур, при которых размножение микроорганизмов затруднено.Food should be safe for the consumer. One of the hazards is microbiological contamination. Therefore, in the production of food products, continuous microbiological control is carried out. At the same time, control of microbiological contamination includes control of both general microbiological contamination and the presence / absence of certain types of especially dangerous pathogenic microorganisms. The required level of microbiological safety is achieved through the use of a complex of sanitary and hygienic measures in the manufacture and packaging of food products. Currently, almost the only way to reduce the microbiological contamination of food products is through heat treatment. However, thermal sterilization leads to an irreversible change in the properties of raw materials, which is not always permissible. Used chemical methods, for example, salting, sugaring, lead to the same result. Therefore, to increase the shelf life of food products, thermal pasteurization with subsequent cooling to temperatures at which the reproduction of microorganisms is difficult is widely used.

При производстве меланжа используют пастеризацию [1], продолжительность пастеризации 40 секунд при температуре 60°С, при этом погибает 98-99% вегетативной микрофлоры. Однако данный метод имеет недостатки. Во-первых, требуются существенные энергозатраты на проведение пастеризации. Во-вторых, пастеризация не приводит к полному уничтожению патогенных микроорганизмов [2].In the production of melange pasteurization is used [1], the pasteurization duration is 40 seconds at a temperature of 60 ° C, while 98-99% of the vegetative microflora dies. However, this method has disadvantages. Firstly, significant energy costs for pasteurization are required. Secondly, pasteurization does not lead to the complete destruction of pathogenic microorganisms [2].

Альтернативой является радиационная стерилизация вследствие универсальности поражающего действия ионизирующего излучения на любые биологические объекты. При этом доза радиационной стерилизации (независимо от вида излучения) не превышает 25 кГр [3].An alternative is radiation sterilization due to the universality of the damaging effect of ionizing radiation on any biological objects. In this case, the dose of radiation sterilization (regardless of the type of radiation) does not exceed 25 kGy [3].

К недостатку радиационной стерилизации относится ее повышенная опасность для обслуживающего персонала. Однако эту опасность можно уменьшить, оптимизируя источник излучения. Например, в качестве источника излучения может быть использован ускоритель электронов. Серьезной проблемой при облучении непосредственно с помощью этого ускорителя является неоднородность поглощенной дозы по глубине, что связано с небольшой проникающей способностью ускоренных электронов.The disadvantage of radiation sterilization is its increased danger to staff. However, this danger can be reduced by optimizing the radiation source. For example, an electron accelerator may be used as a radiation source. A serious problem during irradiation directly using this accelerator is the inhomogeneity of the absorbed dose in depth, which is associated with the small penetrating power of accelerated electrons.

Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение сроков хранения и очистка от патогенных микроорганизмов меланжа способом радиационной стерилизации и устройство для осуществления способа, основанное на применении ускорителя электронов, с камерой облучения, позволяющей получать равномерное облучение продукта по глубине в бескислородной атмосфере.The technical result of the present invention is to increase the shelf life and purification from pathogenic microorganisms of melange by the method of radiation sterilization and a device for implementing the method based on the use of an electron accelerator with an irradiation chamber, which allows to obtain uniform irradiation of the product in depth in an oxygen-free atmosphere.

Поставленный результат достигается тем, что меланж обрабатывают электронным пучком в бескислородной атмосфере, при этом поглощенная доза не превышает 50 кГр. Обработка меланжа проводится с помощью специально разработанного устройство для стерилизации меланжа, содержащего ускоритель электронов, расходную емкость, камеру облучения и приемную емкость, отличающегося тем, что камера облучения образована выходной фольгой ускорителя, выходным фланцем ускорителя электронов с ребрами жесткости для поддержки выходной фольги и задней крышкой с отверстиями для подвода и отвода меланжа, выполнена так, что поток меланжа в камере направляется перпендикулярно прогибам выходной фольги, создающимся при вакуумировании между ребер жесткости выходного фланца.The stated result is achieved in that the melange is treated with an electron beam in an oxygen-free atmosphere, while the absorbed dose does not exceed 50 kGy. The processing of the melange is carried out using a specially designed device for sterilization of the melange containing the electron accelerator, the supply capacity, the irradiation chamber and the receiving capacity, characterized in that the irradiation chamber is formed by the output foil of the accelerator, the output flange of the electron accelerator with stiffeners to support the output foil and the back cover with holes for supplying and discharging melange, it is designed so that the flow of melange in the chamber is directed perpendicular to the deflections of the output foil created when accumulating between the stiffeners of the output flange.

Предлагаемое использование прогибов выходной фольги ускорителя, создающихся при вакуумировании вакуумного диода ускорителя между ребрами жесткости выходного фланца в качестве рассекателей потока для эффективного перемешивания меланжа при его прокачке, позволяет уменьшить неравномерность облучения по глубине.The proposed use of the deflections of the accelerator output foil, which is created by evacuating the vacuum diode of the accelerator between the stiffening ribs of the output flange as flow dividers for efficient mixing of the melange during its pumping, makes it possible to reduce the irregularity of irradiation in depth.

Предлагаемый способ стерилизации меланжа и устройство для его реализации были экспериментально проверены. Для реализации способа стерилизации меланжа использовалось устройство с технологической схемой, представленной на фиг.2.The proposed method of sterilization of melange and a device for its implementation have been experimentally tested. To implement the method of sterilization of melange, a device was used with the technological scheme shown in figure 2.

На фиг.1 представлена камера облучения, где 11 - выходная фольга ускорителя; 12 - выходной фланец с ребрами жесткости для поддержки выходной фольги и задней крышки, 13 - задняя крышка с отверстиями для подвода и отвода меланжа, 14 - вакуумный диод ускорителя.Figure 1 presents the radiation chamber, where 11 is the output foil of the accelerator; 12 - output flange with stiffeners to support the output foil and the back cover, 13 - the back cover with holes for supplying and discharging melange, 14 - the vacuum diode of the accelerator.

Камера облучения образована выходной фольгой ускорителя электронов, выходным фланцем ускорителя и задней крышкой из нержавеющей стали, зазор между которыми был не более 1 мм (исходя из глубины пробега электронов с энергией до 0,5 МэВ). На краях задней крышки имеются штуцеры для трубопроводов подачи и отвода меланжа, диаметр отверстий в них 3 мм. Задняя крышка устанавливается так, чтобы на оси расположения штуцеров (т.е. потока меланжа) находились ребра жесткости выходного фланца, поддерживающие выходную фольгу. Прогибы фольги, создающиеся при вакуумировании вакуумного диода ускорителя электронов собственной вакуумной системой, создают рассекатели потока, а следовательно, обеспечивают эффективное перемешивание меланжа, что сокращает неравномерность облучения по глубине.The irradiation chamber is formed by the output foil of the electron accelerator, the output flange of the accelerator and the stainless steel back cover, the gap between which was no more than 1 mm (based on the mean free path of electrons with energies up to 0.5 MeV). At the edges of the back cover there are fittings for pipelines for supplying and removing melange, the diameter of the holes in them is 3 mm The back cover is installed so that the stiffening ribs of the output flange supporting the output foil are located on the axis of the fittings (i.e., the melange flow). Foil deflections created when the vacuum diode of the electron accelerator is evacuated by its own vacuum system creates flow dividers and, therefore, provides effective mixing of the melange, which reduces irregularity of irradiation in depth.

На фиг.2. представлена технологическая схема устройства для стерилизации меланжа: 1 - газовый баллон; 2 - расходная емкость; 3 - камера облучения; 4 - приемная емкость; 5 - газовый редуктор, 6 - электроконтактный манометр; VA1, VA2 - электромагнитные клапаны, 7 - ускоритель электронов.In figure 2. The technological scheme of the device for sterilization of melange is presented: 1 - gas cylinder; 2 - consumable capacity; 3 - radiation chamber; 4 - receiving capacity; 5 - gas pressure reducer; 6 - electric contact pressure gauge; VA1, VA2 - solenoid valves, 7 - electron accelerator.

Данная технологическая схема позволяет проводить обработку меланжа в выбранной бескислородной атмосфере (аргона, углекислого газа или азота), что позволяет уменьшить воздействие продуктов радиолиза воздуха на сырье. Конструктивно расходная емкость представляет собой бак из нержавеющей стали, в качестве приемной емкости использовались стеклянные банки объемом 1 литр с полиэтиленовыми крышками, через отверстие в которых вводился трубопровод с зазором, обеспечивающим стравливание избытка газа. Герметизация приемных емкостей для проведения анализов производилась целыми полиэтиленовыми крышками. В качестве трубопроводов использовались пластиковые трубки.This flow chart allows processing of melange in a selected oxygen-free atmosphere (argon, carbon dioxide or nitrogen), which reduces the effect of air radiolysis products on raw materials. Structurally, the supply tank is a stainless steel tank; glass containers with a volume of 1 liter with polyethylene caps were used as a receiving tank, through which a pipeline was introduced through a hole with a gap providing for bleeding off excess gas. Sealing of receiving containers for analysis was carried out with whole plastic caps. Plastic pipes were used as pipelines.

Способ стерилизации меланжа осуществляется на данном устройстве следующим образомThe method of sterilization of melange is carried out on this device as follows

1. Перед работой всю систему промывают и стерилизуют в сборе озоном, образующимся при облучении воздуха, находящегося в системе, при этом выводной трубопровод пережимается.1. Before work, the entire system is washed and sterilized as an assembly with ozone generated by irradiating the air in the system, while the discharge pipe is pinched.

2. Приемные емкости 4 стерилизуются отдельно.2. Receiving containers 4 are sterilized separately.

3. Меланж загружают в расходный бак 2, который установлен ниже уровня камеры облучения 3, что исключает попадание меланжа самотеком.3. Melange is loaded into a consumable tank 2, which is installed below the level of the irradiation chamber 3, which eliminates the ingress of melange by gravity.

4. Открыванием вентиля VA1 производят 1-2 минутную продувку трубопроводов и камеры облучения 3 выбранным газом для удаления воздуха, затем включают ускоритель электронов 7.4. Opening valve VA1, 1-2 minutes are purged of pipelines and irradiation chamber 3 with the selected gas to remove air, then the electron accelerator 7 is turned on.

5. Открыванием вентиля VA2 производят надув расходной емкости 2 газом для подачи меланжа в камеру облучения 3, где выполняют его облучение.5. Opening the valve VA2, inflate the supply tank 2 with gas to supply melange to the irradiation chamber 3, where it is irradiated.

6. Электроконтактный манометр 6 управляет открыванием вентиля VA2 для поддержания необходимого давления газа в расходной емкости 2, чем задается скорость протока меланжа в камере облучения 3.6. The contact pressure gauge 6 controls the opening of the valve VA2 to maintain the necessary gas pressure in the supply tank 2, which sets the speed of the flow of melange in the irradiation chamber 3.

7. После окончания обработки вентиль VA2 закрывают, ускоритель 7 выключают, приемную емкость 4 герметизируют.7. After processing, the valve VA2 is closed, the accelerator 7 is turned off, the receiving tank 4 is sealed.

Обработку осуществляют в бескислородной атмосфере за счет наддува расходной емкости выбранным газом таким образом, чтобы поглощенная доза при движении потока меланжа в камере облучения не превышала 50 кГр. Для этого обеспечивают работу ускорителя (использовался в экспериментах ускоритель УРТ-0,5 [3]) на частоте до 50 Гц и движение потока меланжа со скоростью до 10 см/с (задавалась давлением в расходной емкости). Такую скорость задают давлением в расходной емкости.The treatment is carried out in an oxygen-free atmosphere due to the pressurization of the supply capacity of the selected gas so that the absorbed dose during movement of the melange stream in the irradiation chamber does not exceed 50 kGy. To do this, ensure the operation of the accelerator (the URT-0.5 accelerator [3] was used in the experiments) at a frequency of up to 50 Hz and the movement of the melange flow at a speed of up to 10 cm / s (set by pressure in the supply tank). This speed is set by the pressure in the supply tank.

Измерения поглощенной дозы электронного пучка выполнялись с помощью дозиметрических пленок типа ЦДП-2-Ф2 [5]. Для получения достоверных данных о воздействии электронного пучка пробы заражались микроорганизмами Salmonella концентрацией 100 1/мл. Приготовление зараженных проб и анализы на содержание МА-ФАИМ, БГКП и Salmonella выполнялись в Отделе особо опасных инфекций Свердловского областного центра ГСЭН по стандартной методике.Measurements of the absorbed dose of the electron beam were performed using dosimetric films of the type TsDP-2-F2 [5]. To obtain reliable data on the effect of the electron beam, the samples were infected with Salmonella microorganisms at a concentration of 100 1 / ml. Preparation of infected samples and analyzes for MA-FAIM, BGKP and Salmonella contents were carried out in the Department of Highly Infectious Infections of the Sverdlovsk Regional Center of the SSES according to a standard method.

В процессе экспериментов установлено, что стерильность проб меланжа наблюдается при поглощенной дозе на поверхности пробы 30 кГр, поглощенная доза на задней стороне камеры облучения составляла не более 5 кГр.During the experiments, it was found that the sterility of melange samples is observed at an absorbed dose on the sample surface of 30 kGy, the absorbed dose on the rear side of the irradiation chamber was no more than 5 kGy.

Проверка свойств меланжа после облучения на соответствие Сан. ПиН 2.3.2.560-96 (раздел 6, п.6.1) выполнялась в лабораториях Свердловского областного центра СЭВ по стандартным методикам.Checking the properties of melange after irradiation for compliance with San. PiN 2.3.2.560-96 (section 6, clause 6.1) was carried out in the laboratories of the Sverdlovsk Regional Center for CMEA according to standard methods.

В процессе экспериментов не установлено изменения физико-химических и потребительских свойств меланжа при поглощенной дозе до 50 кГр.During the experiments, no changes were found in the physicochemical and consumer properties of melange at an absorbed dose of up to 50 kGy.

ЛитератураLiterature

1. Лобзов К.И., Митрофанов Н.С., Хлебников В.И. //Переработка мяса птицы и яиц./ М.: Агропромиздат, 1987, 240 с.1. Lobzov K.I., Mitrofanov N.S., Khlebnikov V.I. // Processing of poultry meat and eggs./ M .: Agropromizdat, 1987, 240 p.

2. Санитарная А., Каушанский Д.А.// Радиационная стерилизация./ М.: Медицина, 1974. 304 с.2. Sanitary A., Kaushansky D.A. // Radiation sterilization. / M .: Medicine, 1974. 304 p.

3. Котов Ю.А., Соковнин С.Ю., Балезин М.Ю.// Частотный наносекундный ускоритель электронов УРТ-0,5./ ПТЭ, 2000, №2, с.112-115.3. Kotov Yu.A., Sokovnin S.Yu., Balezin M.Yu.// Frequency nanosecond electron accelerator URT-0.5. / PTE, 2000, No. 2, pp. 112-115.

4. Генералова В.В., Гурский М.Н.//Дозиметрия в радиационной технологии./ М.: Изд-во стандартов, 1981, 184 с.4. Generalova V.V., Gursky M.N.// Dosimetry in radiation technology./ M.: Publishing House of Standards, 1981, 184 p.

Claims

1. A method of sterilization of melange, comprising treating it with an electron beam, characterized in that the treatment is carried out in an oxygen-free atmosphere so that the absorbed dose does not exceed 50 kGy.

2. A device for sterilization of melange containing an electron accelerator, a supply container, an irradiation chamber, a receiving container, a gas cylinder, a reducer and solenoid valves, characterized in that the irradiation chamber formed by the output foil of the accelerator, the output flange of the electron accelerator with stiffeners to support the output foil and a back cover with holes for supplying and discharging melange, made so that the flow of melange in it is directed perpendicular to the deflections of the output foil created between the stiffeners outlet flange during evacuation.