CN101442916A - 对食品物质进行巴氏杀菌的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对食品物质进行巴氏杀菌的装置(1)，包括：供给装置；至少一个第一管(5)，其由适合与食品接触的电磁惰性材料制成并且连接至所述供给装置；两个板状电极(6，7)，其位于所述第一管的两侧并且连接至RF能量发生器(8)，从而使第一管内的物质在该第一管中受到电介质加热；第一套管(10)，其充满可加热的第一液体并且围绕所述第一管延伸；和加热装置，其连接至所述第一管，并且使位于其内部的热物质保持在实际上恒定温度；在加热装置的末端，排出热物质以便进一步的处理，例如冷却、分份和包装。

Description

对食品物质进行巴氏杀菌的装置
技术领域
本发明涉及对食品物质进行巴氏杀菌。这种物质例如可以包括大豆、水果、马铃薯和/或肉类。这种物质还可以包括其它成分，例如糖、食盐、香料等。
发明内容
本发明提供了一种对食品物质进行巴氏杀菌的装置，所述物质例如为包含大豆成分的物质、包含鸡蛋的物质、包含水果的物质(例如果酱)、包含马铃薯的物质、包含肉类的物质等，所述装置包括：
供给装置，所述物质可以通过该供给装置在压力下以预定流量供应给所述装置；
第一加热装置，包括：
第一管，其由适合与食品接触的电磁惰性材料制成并且连接至所述供给装置；
两个板状电极，其位于所述第一管的两侧并且连接至RF能量发生器，所述RF能量发生器以大约10到50MHz的频率给所述电极提供能量，使得所述第一管内的物质在其于该第一管中的第一停留时间内受到电介质加热；
第一套管，其充满可加热的第一液体并且围绕所述第一管延伸；和
第二加热装置，其连接至所述第一管，并且热物质在其于该第二管中的第二停留时间内以实际上恒定温度保持在所述第二加热装置中；
在所述第二加热装置的末端，排出热物质以便进一步的处理，例如冷却、分份和包装。
重要的是，第一套管充满第一液体。由于加热原因，第一液体已经使经过的物质获得一定的温度升高，但更重要的是，所述液体必须是这样一种类型，使得电极之间电压经由食品物质的电击穿被这种液体有效地防止。在进行下面的讨论之前，人们已经注意到，非常适用的液体是软化水。
还可以使用一个以上的第一管，例如，两个、三个乃至四个。用于巴氏杀菌的物质经过这些子管(sub-tube)中的每一个。每个子管设置有自己的电极、自己的RF能量发生器和(可选地)自己的阻抗匹配电路。通过使用多个管和相关的多个发生器，可以有更多的物质在单位时间内加热到希望的温度。这种类型的能量发生器在商业上只能达到有限的功率，即70-90kW。只使用一个发生器会将处理流量以及装置的生产能力限制到与之相应的值。使用多个发生器使提高最大可实现能力至两倍、三倍或四倍，乃至更高的值成为可能。
必须指出的是，共同形成第一管的子管在原理上可以根据需要由设计师或使用者以串联或并联的方式彼此连接。在所有情况下都能实现所需要的增大能力的效果。在并联管的情况下，在每个子管中将物质从起始温度加热到希望的终端温度，而在管彼此串联连接的情况下，温度升高以大体上分段的方式进行，例如在两个管彼此串联的情况下，在第一子管内从大约10℃到40℃，在第二子管中从大约40℃到70℃。
并联管具有较低的流阻，因此，要求供给装置产生较低的进给压力。缺陷在于，虽然管沿纵向方向占据相对较小的空间，但是它们必然沿横向方向具有更大的尺寸。
通过根据本发明的装置进行的巴氏杀菌处理还可以通过一定时间的加热制备处理物质。因此，肉类成分、食盐、香料和粘合剂的混合物可以利用根据本发明的装置在一个连续的处理过程中形成连续的香肠，该香肠随后在无菌条件下分份，包装和必要时进行进一步的调制，然后可以运送给顾客。
本发明的第一液体中的绝大部分为水。
在建议的实施例中，第一液体为水，优选地为软化水。
第二加热装置原理上可以任何希望的方式实现。显而易见的是，在第一管内被这些电气装置加热的物质在其停留于第二加热装置期间一定不能发生变干或其他变质。在空气中停留时间越长通常会产生不希望的后果，例如变干，甚至可能氧化。为了有效地消除这些不希望的现象，本发明的变形可以具有特定特征，即，第二加热装置包括第二管。
必须给所述第二管增加适当类型的加热元件。
非常适用的是包括第二套管的实施例，所述第二套管充满可加热的第二液体并且围绕所述第二管延伸。
为了进一步处理在装置中进行巴氏杀菌的物质，在许多情况下，必须在分份和包装之前提供冷却的可能。如果希望的话，这种冷却可以在分份和包装之后进行。
经常建议实施例包括冷却装置，其连接至第二加热装置并且在该冷却装置中热物质在其于这些冷却装置中的第三停留时间内被提供给冷却的可能，被冷却的物质在冷却装置的末端排出以便进行进一步的处理。
如上所述，第二加热装置优选地包括第二管。出于与上述相同的理由，上述实施例优选地具有这样的特征，即，冷却装置包括与所述第二管相连的第三管。
第三管可以盘绕成螺旋形，从而在相对较小的空间内获得更长的长度，因此，可选择地与例如流过气流的外部冷却介质相结合可以获得快速冷却。与第一管内的电介质加热不同，在这个冷却段，仅通过传导将热量从巴氏杀菌的物质上带走。为这一目的所必需的是时间，并且时间非常长。
还可以本身已知的方式进行分份处理，有选择地，其后为包装处理，其中，各份通过运输车导引穿过冷却空间。在这方面，本身已知的提升塔(lift-tower)是适用的。
需要注意的是，管的内径不必为圆形。可以选择任何希望且技术上可行的形状。
WO-A-88/02222披露了一种用于烹调和制备含肉物质的装置。为了加热由所述装置在压力下输送的物质，使用频率为10到41MHz的场，描述为电磁场，从而对物质进行有效加热。
介质通过管在所述装置中输送，以热状态离开所述装置，并且在该状态下切成块或片，如果希望的话，在其后立即进行包装。
WO-A-2004/039164涉及用于制造无肠衣的香肠产品的方法和系统。根据这种已知技术，物质由基于热传导的第一加热元件加热，随后通过第二加热元件加热到升高温度，从而获得无肠衣的香肠，随后，产品最终通过冷却器的作用以强制方式冷却。
本说明书提到了可能使用微波能或高频或射频能量。所讨论的频率范围在本发明中不做进一步的限定。因为微波根据定义具有超过300MHz的频率，由于相关波长的原因，它不可能避免存在于待加热物质中的热冷区域。就希望充分均匀加热来说，这是非常不受欢迎的，甚至为食品要求所不允许。最终为了巴氏杀菌处理选择要达到的温度，所述巴氏杀菌处理在受热物质中任何地方所需的最低温度为72℃，该温度必须保持至少2分钟的时间。在这方面，根据本发明，高于300MHz的频率当然是不适合的。这也是根据本发明选择大约10到50MHz的RF频率的原因。
与上述两种现有技术对比，人们认为，根据本发明有必要使用充满液体的套管，从而有效防止电极之间高RF电压的击穿。根据上述现有技术，不能避免这种缺陷，并且人们在实践中发现，经过物质的局部燃烧或其他变质情况是这种缺陷造成的后果。这是非常不受欢迎的现象，这种现象在大部分情况下造成对食品而言完全不受欢迎的控制不足和变质。
每一个管优选地具有处处相同的横截面形状。
可完全透过所述频率的材料是塑料，例如PTFE(聚四氟乙烯)。这种材料的另一优点是非常适合于接触食品。这种材料是食品不会粘附或难以粘附的光滑材料。这种材料可以非常容易地给定光洁度，从而可以根据设定要求进行定期清洁。
电极可以是任何适当的材料。例如可以使用铝板。
装置具有顺列布置并且能够执行连续和非常均匀的加热，其中，可以确保受热物质中最热和最冷区域之间的温差小于5℃。
系统能够例如以大约1℃/s的速度快速加热物质核心。
所供应物质的温度可以假定为大约0到10℃。在电极末端达到目标温度。
根据本发明的确定方面，装置具有特定特征，即，第二管的材料为不锈钢。
装置还可以具有特定特征，即第三管的材料为不锈钢。
在实施例中非常实用的是，第二管和第三管结合在一起形成整体式管。
根据本发明的后续方面，装置具有特定特征，即可以调节第一停留时间和电极上的RF电压的均方根值(RMS)，使得物质在第一管末端的温度为大约70到100℃。
为达到所述温度的所述参数的设置尤其依赖于物质的含盐量。因此，参数选择必须在其文献中给出。
根据本发明的下列方面，装置具有特定特征，即第一管的平均有效内径为大约20-150毫米。在这里尤为关注的值为50到115毫米。
装置尺寸设定的另一方面在于电极长度为大约0.3到3米。电极优选地具有大约0.5到1.5米的长度。
在每个电极具有与管的外部形状相符的形状的实施例中，可以实现RF加热的最大效率。
在互相连接管的内部横截面形状彼此相同并且与最终产品的希望横截面形状相符的实施例中，可以实现给定物质流量和总体上没有间断性的情况下的恒定速度。
可以考虑使用各种液体充满套管。在建议的实施例中，第二液体为水(优选地为软化水)或油(优选地为热油)。
为了操作人员和其他在场人员的安全，在建议的实施例中，所有的RF电压承载部件容纳在外壳，尤其是法拉第筒内。对与根据本发明使用的频率相关的相对较长的波长(相对于微波辐射)来说，法拉第筒的网孔可以相对较大。
为了使用于烹调和巴氏杀菌的物质加热的效率最大化，在建议的实施例中，第一套管中的液体保持在大约20到100℃的温度。
在使物质保持温热的部分(例如，第二管)中最少两分钟的停留时间内，物质各处为进行巴氏杀菌的温度不低于预定温度，通常为大约72到75℃。
为此，在特定实施例中，装置可以具有特定特征，即第二套管中的液体保持在大约70到100℃的温度。
根据本发明的优选方面在于，电极通过可调节的阻抗匹配电路与相关的RF发生器相关。
装置例如可以具有特征，即供给装置适合于连接到预生产装置，例如肉泵上。为此，第一管的进口侧可以设置有法兰，其适合于密封连接到已知肉泵的相应形成的外法兰上。
装置可以具有特定特征，即频率为12到29MHz。
根据本发明的另一方面，装置具有特征，即频率值为27+2MHz。例如，频率27.12MHz是允许进行工业应用(例如本发明的装置)的频率。
根据本发明的另一方面，装置具有特定特征，即频率值为13.5±1MHz。频率13.56MHz同样是允许进行工业应用(例如本发明的装置)的频率。
人们注意到，第三管通过内部传导和外部对流使经受烹调和巴氏杀菌的物质逐渐冷却。因此，第三管通常必须具有与第一和第二管相比相对较大的长度。
在特定实施例中，装置具有特定特征，第一和第二套管结合在一起形成一个整体式套管。建议在这种情况下用加热的软化水充满套管。
人们通常还注意到，使加热液体流过的套管具有热交换的主要回路的作用，其相关的管形成辅助回路。因此，在加热液体和通过管传递进行处理的物质之间发生热交换。如通常已知的那样，这种同轴型热交换器在回流的情况下具有最高效率。为此，加热液体的供给优选地位于被输送物质的下游侧，而该加热液体的排出(在热交换器中已经略微冷却)位于被输送物质的上游侧。
根据本发明的最后一个方面，装置具有特定特征，即处理部分位于第二管的下游，热物质在所述处理部分中经受后处理，例如烟熏、添加调料、烧烤等。
附图说明
现在参照附图描述本发明。在附图中：
图1是部分地以框图形式、部分地以横截面形式显示的根据本发明装置的示例性实施例的极为简化的示意图；和
图2是沿图1中装置剖开的纵剖面图。
具体实施方式
附图显示了用于对含肉物质4进行烹调和巴氏杀菌的装置1，所述物质4通过已知类型的肉泵2供应给装置1。该装置包括供给装置3，所述食物4通过该供给装置在压力下以预定流量供应给所述装置；第一管5，其由适合与食品接触的电磁惰性材料制成并且连接至所述供给装置3，所述材料尤其是PTFE；两个板状电极6、7，其位于所述第一管5的两侧并具有与第一管5的外部形状相对应的形状，所述电极连接至RF能量发生器8，所述RF能量发生器以大约27.12MHz的频率给所述电极6、7提供能量，使得所述第一管5内的物质4在其于该第一管5中的第一停留时间内受到电介质加热；第一套管10，其围绕第一管5延伸并充满软化水9；第二管11，其连接至第一管5，并且在第一管5内加热的物质在其于第二管中的最少两分钟的第二停留时间内保持实际上恒定的温度；第二套管13，其围绕第二管11延伸并充满热油12；和相对较长的第三管14，其连接至第二管11并且热物质在其于该第三管中的第三停留时间内被提供给冷却的可能，在第三管14的末端15，被冷却的物质排出以便进行进一步的处理，例如分份和/或包装。
第二管11和第三管14结合在一起形成一个一体、整体式不锈钢管。
可以调节第一停留时间和电极上的RF电压的均方根值，使得物质4的温度在第一管5的末端16处为大约70℃-90℃。为了以最大可能的效率进行能量传递，并由此加热物质4，电极6、7通过阻抗匹配电路17连接至RF发生器8。电路17包括串联连接至电极6、7的可变电容器8和并联连接至电极6、7的第二可变电容器19。
RF发生器8可适合于产生频率例如为27.12MHz或13.56MHz的能量。这两个频率都是可用于这种类型的工业应用的允许频率。
第一液体通过使用具有带泵的热交换器的加热装置20保持在例如40℃的希望温度。在本实施例中，供给管道21中还包括软化装置22。在这种情况下，使用水。例如热油的其他液体也是适用的。
第二液体12可以类似的方式达到并保持在希望的温度。
就为巴氏灭菌法规定的要求来说，热物质在第二管11中的停留时间必须为最短两分钟。
RF电压承载部件都容纳在法拉第筒23内。法拉第筒通过地线23接地。电极6也通过地线25接地，并且电极还通过所述地线连接到RF发生器上。因此，RF发生器也接地。法拉第筒和所述接地对于操作人员的安全来说必不可少。
显而易见的是，也是按照法律条文，装置还将包括安全技术措施，其例如确保在装置打开或者法拉第筒的接地断开时，例如通过立即切断RF能量发生器来立即切断电极的RF电压。
显而易见是，本发明不局限于所描述的示例性实施例。如前所述，第一管可以包括根据需要串联或并联连接的许多部分或其组合，例如两个平行的子管，每个子管包括两个串联连接的子段。
使用管与例如在输送带上进行开放输送相比具有流阻较高的缺陷，其中必须指出的是，例如被处理物质中的水或脂肪对加热管的内表面具有润滑和滑动作用。在冷却情况下，例如可以使用高湿度环境或保护气氛(例如，氮气)，其中，物质在原理上以无压力方式输送。
通常建议的是，物质内的压力不高于大约4bar。

Claims (28)

1.一种对食品物质进行巴氏杀菌的装置，所述物质例如为包含大豆成分的物质、包含鸡蛋的物质、包含水果的物质，例如果酱、包含马铃薯的物质、或者包含肉类的物质等，所述装置包括：
供给装置，所述物质可以通过该供给装置在压力下以预定流量供应给所述装置；
第一加热装置，包括：
第一管，其由适合与食品接触的电磁惰性材料制成并且连接至所述供给装置；
两个板状电极，其位于所述第一管的两侧并且连接至RF能量发生器，所述RF能量发生器以大约10-50MHz的频率给所述电极提供能量，使得所述第一管内的物质在其于该第一管中的第一停留时间内受到电介质加热；
第一套管，其充满可加热的第一液体并且围绕所述第一管延伸；和
第二加热装置，其连接至所述第一管，并且热物质在其于该第二管中的第二停留时间内以实际上恒定的温度保持在所述第二加热装置中；
热物质在所述第二加热装置的末端排出以便进行进一步的处理，例如冷却、分份和包装。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一液体中的大部分为水。
3.如权利要求2所述的装置，其中，所述第一液体为水，优选地为软化水。
4.如权利要求1所述的装置，其中，所述第二加热装置包括第二管。
5.如权利要求4所述的装置，包括第二套管，所述第二套管充满可加热的第二液体并且围绕所述第二管延伸。
6.如权利要求1所述的装置，包括冷却装置，其连接至第二加热装置并且在冷却装置中热物质在其于这些冷却装置中的第三停留时间内被提供给冷却的可能，被冷却的物质在冷却装置的末端排出以便进行进一步的处理。
7.如权利要求4和6所述的装置，其中，所述冷却装置包括与所述第二管相连的第三管。
8.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一管的材料为塑料。
9.如权利要求7所述的装置，其中，所述第一管的材料为PTFE。
10.如权利要求4或7所述的装置，其中，所述第二管和/或第三管的材料为不锈钢。
11.如权利要求4所述的装置，其中，所述第二管和第三管结合在一起形成一个整体式管。
12.如权利要求1所述的装置，其中，可以调节第一停留时间和电极上的RF电压的均方根值，使得物质在第一管末端的温度为大约70到100℃。
13.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一管的平均有效内径为大约20到50毫米。
14.如权利要求1所述的装置，其中，所述电极的长度为大约0.3到3米。
15.如权利要求1所述的装置，其中，每个所述电极具有与管的外部形状相对应的形状。
16.如在先权利要求中任一项所述的装置，其中，相互连接的管的内部横截面形状彼此相同并且与最终产品的希望横截面形状相对应。
17.如权利要求1所述的装置，其中，所述第二液体为水，优选地为软化水、或者油，优选地为热油。
18.如权利要求1所述的装置，其中，所有的RF电压承载部件容纳在外壳，尤其是法拉第筒内。
19.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一套管内的液体保持在大约20℃到100℃的温度。
20.如权利要求5所述的装置，其中，所述第二套管内的液体保持在大约70℃到100℃的温度。
21.如权利要求1所述的装置，其中，所述电极经由可调节的阻抗匹配电路连接到相关的RF发生器上。
22.如权利要求1所述的装置，其中，所述供给装置用于连接到预生产装置，例如肉泵上。
23.如权利要求1所述的装置，其中，所述频率为12到29MHz。
24.如权利要求1所述的装置，其中，所述频率为27±2MHz。
25.如权利要求1所述的装置，其中，所述频率为13.5±1MHz。
26.如权利要求5所述的装置，其中，所述第一套管和第二套管结合在一起形成一个整体式套管。
27.如权利要求4所述的装置，其中，一处理部分布置在所述第二管的下游，其中所述热物质经受后处理，例如烟熏、添加调料、烧烤等。
28.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一管包括至少两个子管，每个子管增加两个板状电极、RF能量发生器和可选的阻抗匹配电路。
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