CN1288389A - 软木料和软木塞的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用微波照射对软木料和软木塞的灭菌、减少化学污染物以及改善胶结软木塞中胶料的聚合、固化和稳定化反应的处理方法,其中将软木塞处以15～1000W/kg软木的微波照射,时间为2.5～30min。

Description

软木料和软木塞的处理方法

本发明涉及，特别是有关灭菌以及减少软木料和软木塞中化学污染物的一种处理方法。

从软木树(栓皮槠)树皮而来的天然软木塞自从远古时期就已开始大量用于瓶和管等的封口。可按不同方式制造出高档产品如葡萄酒和香槟酒等的软木瓶塞并且其组成也不同。可从软木树的软木树皮中冲压出软木以得到单个的软木塞(天然软木塞)。另一种可能是，通过添加粘合剂从软木粉料制造出单个的或挤出物形式的普通胶结软木塞。天然软木塞和胶结体也能组合成软木塞。

伐就并贮存起来的软木树皮板(软木木料)要经过煮沸工艺以备进一步处理之用，在此过程中通过细胞结构的变化达到软木塞的高弹性，准备用于进一步加工。因此由于水中的杂质之故污染物也会有机可乘而进入软木料中。在随后通常多达21天的整个贮存期(稳定化)内一般采用空气干燥法将软木板的含水量调整到所要求的数值。在此期间内，细菌或霉菌可能会在软木料内和上面生长。

然后采用适宜的设备将天然软木塞从软木树皮中冲压出来并以优选基于过氧化物或者是经氯气漂白进行化学漂白处理。接着是采用各种外处理助剂进行进一步的处理。香槟酒软木塞用的天然软木片或者是由天然软木片与胶结体组合而成的复合软木酒塞从事先剥去外皮的天然软木的薄层中冲压出来。

从天然软木制造中(约为软木板的60％)未经使用的下脚料粉末制造出胶结的软木塞。将粉状物料，有赖于所要制造的胶结软木料的质量，进行深度或轻度清洗、与粘合剂(比如聚氨酯胶)混合并经挤出工艺或在单块加工工艺中成型。对于复合软木塞，利用各种胶料将胶结体和天然软木片粘在一起。

在各种制造工艺的过程中，由于新的外界污染物或者是因为内部温度和湿度增加而导致的环境条件改善，软木塞上或内部会因为许多原因而造成微生物含量的剧烈升高。现代涂胶技术所要求的稳定期很长，此过程中会产生微生物数目大量增加的现象。

除此之外，软木料中也会由于各种原因而产生一定程度的化学污染。在化学污染物的存在下微生物代谢选择性之间的协同作用会造成代谢产物的急剧富集，比如形成软木塞所特有的味道的常见的2,4,6-三氯苯甲醚。从现有知识的角度出发，后者完全是由于化学前体的微生物代谢作用而生成的。其它两个代谢产物是产生野蘑菇强烈气味的1-辛烯-3-醇以及造成药品/焦糊味的的愈创木酚。除此之外，许多化学污染物直接，即不经过中间的代谢过程，就会带来污染后果。

在普通的工业化软木塞制造过程中为解决或减少上述问题，软木料或软木塞用过氧化物处理。但是由于软木塞对液体的渗透性很差，溶液无法渗入软木塞中或者只能是很少的一些量，所以这并不能达到深度灭菌。除此之外，借此也无法减少化学污染物。采用目前所用的热空气处理法来调整含水量其波动幅度很宽，因为软木塞是相当好的热绝缘体。

因此本发明所要达到的目的是开发出一种软木料和软木塞的处理方法，通过它不仅能触及每个软木塞的表面而且还达到其内部并能达到所需的灭菌度，却不破坏软木料本身并且能在低成本的条件下进行，其中也减少了软木塞中的污染物。除此之外，胶结软木塞和复合软木塞从胶料固化方面得到改进。

借助具有主权利要求中示出的特征的处理方法就能达到此目的并以从属权利要求的特征加以增强。

为确保处理均匀，有赖于微波所施用的生产阶段，将软木板(比如经过蒸煮步后)或事先冲压出的软木塞、软木片、软木粉料、新粘结的软木塞或者是其它中间产品和成品适当地铺散在传送带上并送过微波装置以便经微波照射处理。

因为待处理物料的组成、质量及含水量不同，所采用的能量以及微波照射时间也得根据每个初始条件(软木塞类型、软木塞质量及含水量)以及所需的结果进行调整。

因此能量和处理时间要根据需要来确定并经适宜的分析方法进行检验。其值取决于其它的边界条件如周围空气的湿度和温度以及所用微波装置的尺寸和结构。

为保证均匀照射待处理的软木塞，软木塞在封闭的微波炉箱中或者优选在连续的输送带型微波炉箱中进行照射。经证明特别适宜的是，照射时间2.5～30min期间内照射剂量为15～1000W/kg软木塞。功率为0.1～4kW/h/kg软木塞，优选约0.5kW/h/kg的微波炉箱一般会对软木料产生非常良好的灭菌效果。功率等级较低的话只能造成软木塞的部分干燥却无法灭菌。实际上，同未经微波处理的软木塞相比，照射剂量较低甚至会导致污染物增加。这是因为在软木塞内部产生30～40℃的温度，其有利于微生物的快速繁殖。如果照射超过上述的功率等级，会造成软木料过热并导致过干和分解，因此这种处理是必须避免的。一般会实现完全灭菌。从而大大降低了软木塞中觉察到的化学品经微生物生成的几率，这是后来令人讨厌的葡萄酒、香槟酒以及以软木塞封口的其它饮料中香味和味道变化的主因。

灭菌所带来的副面影响是，历经漂白和后续洗涤步骤而来的初始湿度相对较高、含水量约为6～20％的软木塞，均匀干燥至平均湿度约为4～10％，这是处理所理想的。

这些条件下也发生化学污染物减少的现象。通过处理明显地降低了因污染物迁移而直接导致的口味改变的几率，它不经中间的微生物代谢过程就能造成气味或口味的改变，也就是因为首先转变成经微生物代谢后能觉察得到的化合物的污染物的迁移而造成的口味改变的几率。

对于胶结软木塞或者包含有胶结软木塞和天然软木片的复合软木塞(比如香槟酒塞，所谓的1+1软木塞)的制造而言，这些方法会加快目前采用的聚氨酯粘合剂的聚合和固化反应。特别改进之处在于这里所采用的“片胶”(香槟酒软木塞或1+1型软木塞的胶结体胚料粘结到天然软木塞上)，借其能大大缩短粘结后和深处理前所谓的“稳定化阶段”。

通过采用新方法相当精确地调整软木塞和软木中间制品的含水量，显著提高了决定软木塞封口性能的外处理助剂的应用以及粘结性能，并且能确保正确密封和开启瓶子。

与热处理法相比，微波处理法的巨大优势是因为对软木塞热处理法所有类型都常见的一个基本缺陷：极低的热传导系数。采用外部施加的热处理法，所需的温升只限于软木或软木塞的外部区域并且向着软木塞内部逐渐降低。

与此相反，微波以光速并且相应非常大的穿透深度将水和能被微波激发且处于待处理物料中的其它分子激发，从而使得待处理物料非常快且均匀地升温或受热却不形成温度梯度。待处理物料的含水量越高，微波转变成热的效率就越高。这解释了微波的杀菌和灭菌效果，这是因为微波在微生物的细胞水中高效地转变成热量而将它杀死。

微波处理的物料其含水量可在生产条件下采用适当的感应技术(非接触型的IR测量法、高温计等)进行连续的监测，因为含水量的降低与微波能量转变成热量的减少有关，使得待处理物料中温度依赖性的精确计算和预测成为可能。

化学污染物的减少是由于：

-直接激发待除去的化合物，并因而加热和提高相应组份的蒸气压，使得软木料快速脱气，和/或

-在水从待处理软木料内蒸发出来的过程中发生共蒸馏效应和/或

-由于软木料中水受到激发而使温度升高加剧了脱气现象。

在一个优选的实施方案中，将软木料连续送过一个连续型传送带式微波装置以达到上述目的。显然，也可以采用业已商业化多年的其它常见类型的连续型微波加热器或干燥机。

试验用的连续型微波炉箱其微波功率在约2000mm的加热区域内可调到4.0kW，其中待照射的产品可在带速0～2m/min而带宽290mm的传送带上进行输送。为了研究灭菌作用，软木塞一同放在传送带上并以2～10min的物料通量速度送过炉箱。微波功率为500～4000W。如表1所见，弱微波照射能提高未处理的软木塞的微生物活性，其中最高可使活性加倍，随后以本发明所用的较高的照射密度，则快速衰减至约为0。表1：软木塞灭菌的微波处理：

每kg软木塞承受的能量，W    微生物活性(CORA因子)

未处理                     1.075

1.5                        1.055

10                         1.260

15                         2.020

100                        0.019

表2表示了三个例示化学污染物(三氯甲烷、二氯苯和2,4,6-三氯苯甲醚)的减少。于是在4kW的照射下以炉箱流通时间10min对1kg量的软木塞进行微波处理，这是于成功灭菌合适的一个照射条件。已证实除掉了约90％的两种产物。因此脱气作用可能是各组份蒸气压经由软木料的加热而升高以及与排出的水一起共蒸馏的结果。表2：软木塞脱化学污染物的微波处理：a)

每kg软木塞承受的能量，W    三氯甲烷，μg/g软木塞

未处理                     125

100                        12.5b)

每kg软木塞承受的能量，W    二氯苯，μg/g软木塞

未处理                     8.9

100                        0.89c)

每kg软木塞承受的能量，W   2,4,6-三氯苯甲醚，μg/g软

                          木塞

未处理                          25

100                             2.5

以下针对各种类型的软木塞具体描述其制造和处理方法：

在所有情况下，首先收割软木树树皮，接着经过一个陈化步骤，然后蒸煮。为了灭菌和预灭菌或脱污染物，随后将单张的软木树皮以能量15～250W/(kg软木)的微波进行处理，其中所施加的能量取决于单张软木树皮的湿度。

为制造单个的天然软木塞，接着将其从软木皮中冲压出来并随后以功率50～200W/(kg软木)的微波重新照射，以实现基本上完全灭菌和脱污染物。香槟酒和香槟软木塞所用的天然软木片按类似方式制造和处理。

天然软木在剥离后，以H₂O₂(过氧化氢)进行漂白并随后经过微波能量为15～150W/(kg软木)的重新照射干燥至所需的湿度。

为制造胶结软木塞或复合软木塞，从天然软木塞冲压过程中形成的下脚料中得到粉末物料，经过微波能量为50～200W/(kg软木塞)的照射将其湿度调整至所需的数值并进而同时灭菌和脱污染物。然后以单品制造法或在挤出工艺中通过添加胶料从粉末物料中制造出软木塞胚料，并将其粘结到先前制造的天然软木片上。按此方式制造的软木塞以20～150W/(kg软木)的微波能量进行照射以使胶料灭菌，其中借此能同时达到几乎完全的灭菌和脱污染物效果。

从软木塞的制造到运送至消费者手中有时要历经4～6星期的时间，因此在某些隔离的条件下软木塞的含水量(小于4％)可能不够。此时，通过洒水使软木塞变湿并随后采用微波能量将含水量调整到所需的水平，其中起到重新灭菌和脱污染物的效果。

Claims (5)

1．针对软木料以及完全或部分包含软木的软木塞的处理方法，特别是一种脱污染物和灭菌的方法，其特征在于采用15～1000W/(kg软木)的功率对软木料或软木塞进行微波照射，时间为2.5～30min。

2．权利要求1的方法，其特征在于功率值为15～250W/(kg软木)。

3．权利要求1或2的方法，其特征在于在连续型传送带式微波炉箱中照射软木料或软木塞。

4．权利要求1～3任意一项的方法，其特征在于处理前软木料或软木塞的含水量为6～20wt％而照射后的含水量为4～10wt％。

5．权利要求1～4任意一项的方法，其特征在于来自胶结料和天然软木片的胶结软木塞或复合软木塞在其制造过程中进行微波照射，以加快粘合剂的聚合和固化反应以及提高天然软木片间胶料的稳定化速度。