專利名稱：熱處理和加工生物材料的方法
熱處理和加工生物材料的方法
技術領域：
本發明涉及在封閉的包裝中用來自流體源的流體熱處理和加工生 物材料的方法。
背景技術：
生物材料的質量和貨架期因例如細菌，真菌和霉菌的微生物活性 的緣故而有部分程度地降低。
現在已經知道通過在封閉的包裝中加入例如，二氧化碳和氮氣的 氣體混合物，以尤其抑制微生物的生長，從而延長生物材料的貨架期。
從US-A-6023915中了解到在封閉的包裝中用二氧化碳處理氧敏 材料的方法。在包裝被密封前，用二氧化碳替換包裝中的氧氣。
從US-A-3521806中了解到在封閉的包裝中用惰性氣體處理易腐 產品，如食物或花的方法，其中包裝被首先抽空空氣。然后包裝用惰 性氣體加壓，密封，待配送和儲存。
所述方法均未提供任何有效殺死細菌和其它微生物，或增加生物 材料的感官特性的可能性。
現在已經知道在封閉包裝中的蒸氣中熱處理食品，其中蒸氣在包 裝，例如，鋁制包裝(底部有一些水)內部通過將包裝直接暴露于外 部熱源(熱板，燃氣燃燒器，微波爐)產生，由此，蒸氣的內部生成 發生在包裝內，蒸氣通過閥門從包裝中釋放出來，并且其中該過程發 生在常壓下。因此，該處理僅僅用蒸氣在大氣壓下進行，并且提供了 在約IO(TC進行的熱處理。這種方法未提供任何可控性地調節(例如，增加)壓力，溫度， 飽和度，量和/或環流量，或除內在水蒸氣外加入其它氣體或液體進行 更有效的處理的可能性。
本發明通過用管道系統中的外部流體源使其與封閉包裝中的生物 材料直接接觸，然后循環出或排出包裝外，以有效的方式解決了前述 缺陷。
與本發明有關的術語"生物材料"應被理解為人和動物營養用生
品(raw products)， 半成品(semi-prepared products)或i見成菜肴，膳 食等。
應該強調的是，本發明還可以有利地用于其它生物材料，如各種 類型的生物廢料。
外部流體源的應用使得流體可以為任何被批準用于特定用途的氣 體或液體，其可以在其被引入包裝內之前達到預期的壓力，溫度，飽 和度，量，組成和環流量等，在包裝內，其與要處理的生物材料直接 接觸，之后，流體被輸出包裝。
包裝可以是例如形狀軟/撓性或剛性的，袋，罐，盆，塑料桶(plastic bucket)，塑料圓筒(plastic drum)，工業用容器，例如，塑料或類似 的托盤容器(pallet container)，并且可以用所有類型的耐熱材料生產。
包裝被設計成在食物已被放入其中后封閉，隨后將流體加入到包 裝中，并在包裝內進行處理，然后將包裝密封。
因此，根據本發明的在封閉包裝中進行處理的方法的特征在于， 將流體引入包裝內與生物材料直接接觸處理，然后將流體輸出包裝，一旦處理完成，便將包裝密封。
發明詳述 方法
技術領域：
本發明期望成為工業方法的一部分，在該工業方法中，首先加工 或制備生物材料，然后將生物材料置于封閉包裝內。然后實施本發明 的方法，之后將包裝完全密封，接著，通常將該包裝儲存并運送給使 用者。
包裝可以是，例如，軟/撓性袋或罐等，或者，包裝可以為剛性形 式，例如，盆，桶，容器/工業用容器等，其中包裝適合不同使用者， 如個人，大家庭，餐飲服務業，公共機構，企業等。包裝將由所有類 型的耐熱材料制成，并且為被批準用于生物材料的包裝的任意可以加 熱的材料。這些包裝材料可以是，例如，塑料，鋁，聚苯乙烯泡沫或 玻璃。
生物材料可以是食品，例如，魚，肉，貝類，蔬菜，馬鈴薯，面 制品，米，豆類，香料，草本植物，水果，漿果等，其可以是新鮮的 或者通過例如，冷凍，干燥，用調味汁浸泡，煮沸，蒸等方式加工過 的。
在許多情況下，生物材料是混合食品，其通過本發明的方法加工 后將被充分蒸煮過，可立即食用，但是如果需要，可以在烤箱，微波 爐或平底鍋內加熱，或者在煎鍋，炒鍋等與膳食有關的器具內煎炸。
使用者可以是，例如，私人，飲食機構，公共機構，工廠等購買 產品的機構。
生物材料的貨架期將取決于其由什么組成，以及如何實施本方法。如果生物材料是食品，且是新鮮食物，其通常冷藏兩周或兩周以上。
如果生物材料是非新鮮食物的食品，并且例如用，在高溫高壓下 制備的流體和無菌氣體處理，則存儲時間將更長。
在實施本方法的過程中，生物材料將與流體直接接觸。流體可以 是熱氣體，熱液體蒸氣和/或熱液體。
應該了解的是，術語"熱"在這里意味著高于環境溫度的溫度，
優選高于50°C，最優選約100QC或100°C以上。
熱氣體的組成和溫度可變，并且可以含有有助于保存生物材料或 延長生物材料的貨架期，或者可以增加其它需要的特性。
例如，無氧的氣體混合物可以導致氧化，尤其是脂肪的氧化減少， 因此酸敗減少。熱氣體可以，例如，殺死微生物和使生物材料表面干 透。
熱液體蒸氣可以具有不同的壓力，飽和度和溫度，并可由所有類 型的液體產生，例如，具有在其中加入的風味添加劑的液體，用該風 味添加劑可以有利地處理生物材料。熱液體蒸氣可以，例如，殺死微 生物和使生物材料表面干透。
熱液體可以具有不同的化學組成和溫度，并且可以含有有助于保 存生物材料或延長生物材料的貨架期的組分，或者其可以增加其它需 要的特性。熱液體可以，例如，具有在其中加入的風味添加劑，生物 材料用該風味添加劑可以有利地處理，也可以保持儲存在其中。
在實施本方法的過程中，流體可以通過例如，閥門，管連接件，管子，空心針等循環出入包裝。閥門和管連接件可以為不同設計，并 且將是實際包裝結構的一部分。導管/空心針將是實際流體系統的一部 分，并且在包裝中形成循環流體的臨時入口/出口，本方法的實施可以 發生在例如包裝機內進行。
如果包裝是軟/撓性塑料袋，例如，薄膜時，流體可以例如通過， 插在構成包裝的塑料薄膜之間的管/空心針引入包裝。然后流體以相似 的方法輸出包裝。
當使用剛性包裝，如桶，圓筒，工業容器等時，流體通過例如， 屬于實際包裝結構的閥門或管連接件循環進出。
在一些實施方案中，生物材料可以借助例如，包裝結構中所裝配
的活動架(loose rack)或脊(ridges)等方便地從包裝的底部稍微抬高。
流體從外部流體源制備，在外部流體源，流體可以在被加入包裝 內的生物材料中之前獲得預期的壓力，溫度，飽和度和量。
流體源是可是任何可以與系統相連的源，如儲氣箱。
流體源優選為用于制備不同壓力和溫度，飽和度和量的熱氣體， 熱液體和/或熱液體蒸氣的加熱鍋爐/蒸汽鍋爐。
在其中產生的壓力可以是正壓，大氣壓或負壓。
通過增大或減小流體源中的壓力，有可能獲得用于處理各生物材 料的最佳氣體，液體或蒸氣壓力。
有一些類型的生物材料將例如在，高壓下獲得更好的處理和質地。 通過增大或減小壓力，還可能產生溫度與其在常壓下的溫度相比分別升高或降低的液體的蒸氣。因此，在高于100°C的溫度下處理一些類 型的肉是可能的，其可以產生比普通的蒸煮更好的效果。
能改變流體的溫度以適應不同的生物材料當然是有利的。
通過增大蒸氣源的壓力將液體蒸氣的溫度升高到100°C以上，生
物材料可能獲得比普通的100。C水蒸氣/液體蒸氣更有效的處理。
依照根據本發明的方法的優選實施方案，為得到對生物材料的更 有效處理，在指定時間內壓力被增加至超過大氣壓。
處理時間將根據被處理生物材料的類型的不同而改變，并且，隨 生物材料的量和/或體積的增大，處理時間將增加，并且隨蒸氣壓的增 大(例如，更高的溫度和飽和度)以及蒸氣量和蒸氣環流量的增大， 處理時間將減少。
一般而言，不同性質(不同組成，壓力，溫度，量，飽和度等) 的流體的處理時間當然會隨著不同的生物材料和預期結果而改變。
下表1顯示了飽和水蒸氣的壓力和溫度的相依性表l:基于一個大氣壓的飽和水蒸氣的壓力-溫度
壓力(bar) 溫度(°C)
1120
2133
3143
4151
158
6165
7171
8175
9179
10184
11188
12192
13196
14199
15202
16204
17207
18209
19212
20216
22221
24225
當流體離開流體源時，其被送入包裝。根據完成的方式不同，在 流體進入包裝之前，流體的溫度和壓力可以稍微進行改動。例如，流 體的溫度可以在傳送的過程中稍稍降低。如果流體在正壓下制備時，如果需要，例如，為了避免損壞一些類型的包裝，可以將壓力降低。 這可以用已知手段和方法完成。
例如，流體可以經軟管流入大的容器，如儲柜，這樣壓力便被降 低，然后通過直徑比將該流體通入容器的軟管稍大的軟管進一步傳送， 這樣，即使壓力被降至為大氣壓，溫度也可以保持在該特定流體在大 氣壓下通常具有的溫度之上。
根據本方法的一個特別優選實施方案，由于產生的具有正或負壓 的流體在被引入包裝之前己經將壓力常壓化，因此包裝只經受了大氣 壓或近似大氣壓的壓力。
如果需要，還可以直接地保護包裝免受正壓損壞。可將包裝置于
內部尺寸等于或小于該包裝的最大尺寸的耐壓圓頂形物(dome)內，
這樣，即便在使用高壓時，包裝也無法膨脹至其預期最大尺寸以上。
通過將包裝置于耐壓腔室內，在那里，其被處于壓力或真空下， 以中和正壓或負壓，也可以直接地保護包裝免受正壓或負壓損壞。
如果包裝被置于處于壓力或真空下的耐壓圓頂形物或腔室內時，
避免了蒸氣在其被引入包裝內之前的壓力均衡(equalisation)。
當流體被引入包裝內時，其將置換和取代包裝中的空氣，并與生 物材料直接接觸，從而處理材料，然后流體被運送或循環出包裝外。 如此，便獲得了對流向生物材料的流體的連續流和體積控制。
另一種方法是使用軟/撓性包裝(例如，袋)，其中流體被交替地 注入和排出包裝。
本方法可以在需要流體包圍生物材料較短的時間(任選幾次)，然后隨著時間的消逝不再向其循環的時候使用。
本方法也可以用正或負壓流體進行，因為包裝被置于耐壓腔室內。
本方法可以用于處理僅僅需要短時間處理以例如，殺死在包裝過 程中可能產生的任何表面細菌的生物材料。
當流體源最后與包裝斷開時，用已知手段將包裝完全密封。包裝 的密封可以根據本方法的實施過程中所選擇的包裝材料的類型和包裝 方法的不同，例如用，塑料薄膜和熱(例如，熱封)或機械手段，如 閥門等進行。
如果一旦處理結束，便進行包裝的密封，則處理后不會有外部空 氣引入細菌及其它微生物或氧氣。如果生物材料在處理過程中已滅菌， 則其將保持無菌狀態。
在包裝被密封之前，可以任選地進一步進行處理。
額外處理的一種形式是通過使冷流體在包裝內循環來冷卻生物材 料。"冷"表示流體具有比包裝和生物材料低的溫度。該流體可以是 處理生物材料的流體，或另一種流體。例如，可以使用來自獨立容器 的冷水蒸氣或氮氣。
額外處理的另一種形式是使要在生物材料未來的儲存期間包圍生 物材料的具有預期特性的流體循環。該流體可以是例如，因不含氧氣
而阻止氧化的惰性氣體，或液體，例如，用來保護生物材料的質地。 該流體從獨立的容器中添加。
另一種可能的額外處理是從包裝中除去氣體和/或過程流體
(process fluid)(例如，凝結水)。氣體和/或過程流體可以通過例如，施加真空或壓力吸出或壓出包裝。過程流體的去除可以優選通過包裝 結構中所裝配的閥門或管連接件實現。
如果包裝在用液體蒸氣完成處理后立即密封，則在外部冷卻期間
包裝內將產生真空。如果包裝被制成具有至少一個能倒坍(collapsing) 的部分，例如，軟塑料頂部(例如，"松弛的(slack)"塑料薄膜)， 或者包裝是例如，袋，則包裝然后可以十分緊貼地直接置于生物材料 上。
方法的應用
如上文所述，許多不同生物材料都可以用本發明的方法處理。例 如，可以制備質地和風味改善的即食菜肴和熱菜，如蒸蔬菜和馬鈴薯， 蒸雞或魚片等。
感官特性的改善可以用科學上認可的方法，如通過品嘗員進行測 定。感官特性的例子包括如氣味，味道和/或質地以及外觀的特性。
本發明的方法的應用因此通過對不同處理參數(壓力，溫度，時 間，蒸氣量等)的優化，提供了預期的食品/生物材料的質地，風味和
質量o
按照希望獲得的結果，根據流體的溫度和處理的持續時間，生物 材料可以半處理或全穿透處理或僅表面處理。
本發明的方法的應用還導致了與制備時未用熱氣體，熱蒸氣和/或 熱液體在封閉包裝中對生物材料直接進行處理的類似產品相比改善的 貨架期。
如上文所述，這歸功于包裝在處理結束后立即被密封，所以處理 完成后無空氣或微生物進入包裝的事實。測量密封貨架期的方法是本領域已知的，包括如測定細菌水平和 測定氧化的技術，其將根據生物材料的性質的不同而改變。
權利要求
1.在封閉的耐熱包裝中用來自流體源的熱流體對生物材料進行熱處理和加工的方法，其特征在于流體被引入包裝與生物材料直接接觸處理，流體被輸出或循環出包裝外，并且一旦處理結束，包裝便被密封。
2. 根據權利要求1的方法，其特征在于熱氣體，熱蒸氣或熱液體 被用作處理用流體。
3. 根據權利要求l的方法，其特征在于被處理的生物材料是為了 增加貨架期和/或感官特性的食品等。
4. 根據前述權利要求的方法，其特征在于流體通過在外部流體源 中加熱被預加工至一定的壓力，該壓力可不同于大氣壓，并且可以改 變，從而根據被處理的具體生物材料優化流體的特性，如壓力，溫度， 飽和度，量等。
5. 根據前述權利要求的方法，其特征在于將流體壓力增加至高于 大氣壓，以制備溫度高于100°C的流體，或者將流體壓力降低至低于 大氣壓，以制備溫度低于100QC的流體，其中流體壓力可以在流體被 加熱之后和流體被引入包裝內之前任選地進行常壓化。
全文摘要
本發明提供了在封閉的包裝/容器中用來自流體源的流體熱處理和加工生物材料的方法，其中將流體引入包裝/容器內與生物材料直接接觸處理，然后將流體輸出或循環出包裝，隨后將包裝/容器完全密封。該方法可用于用流體熱處理和加工生物材料以增加材料的貨架期或感官特性。
文檔編號B65B55/02GK101553404SQ200780037654
公開日2009年10月7日 申請日期2007年10月9日 優先權日2006年10月9日
發明者施泰納·格耶爾斯多 申請人:施泰納·格耶爾斯多