CN104270965A - 通过声学混合来混合产品的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于生产耐储藏的食物产品的方法。在一个一般实施例中，该方法包括在食物产品的热处理期间采用声学混合装置声学地混合所述食品。本发明的方法提供若干优点，其包括但不限于：在热处理期间快速地获得均匀的温度分布、保留所述食物产品的营养含量和感官性能、以及在混合期间及混合之后保留所述食物产品中的颗粒的完整性。

Description

通过声学混合来混合产品的方法
技术领域
本发明总体上涉及组分的混合。更具体地，本发明涉及用于通过声学混合来混合组分的方法，以在缩减的时间内获得均匀的温度分布。
背景技术
例如，对于特定的加工处理，并且取决于产品的稠度，可能需要花费不期望的长时间来实现整个产品中的均匀的温度分布。在特定情况下，现有技术使用外部搅动来减小这种时间延迟。通过搅动来混合被处理(如，加热、冷却等)的产品，并且当与在整个处理中保持静止的产品相比时，能以相对较短的时间获得均匀的温度。
已知本领域中存在用于在杀菌期间搅动容器的不同方法。然而，这些已知方法的有效性受到了特别是产品的稠度以及对产品中包含的颗粒物的可能影响的限制。事实上，采用已知搅动方法的最大的限制因素为当产品具有高粘度时产品的稠度。对于这种高粘度的产品而言，试验在获得整体均匀温度所需的时间延迟方面显示出很少的改进或者没有改进。
因此，期望提出一种混合组分的方法，其在产品加工处理(如，加热、冷却等)期间快速地提供整体均匀的温度分布。
发明内容
提供通过声学混合制作食物产品的方法。在一个实施例中，用于混合食物产品的方法包括提供食物产品、采用声学混合装置声学地混合食物产品、同时热处理该食物产品。
在一个实施例中，声学混合可提供食物产品中的高达大约150g、或者高达大约125g、或者高达100g、或者高达大约75g等的加速度。
在一个实施例中，声学混合可提供食物产品中的5Hz到1000Hz力的方向的改变频率。在一个实施例中，声学混合可提供食物产品中的至少20Hz、或至少30Hz、或至少40Hz、或至少50Hz、或至少60Hz、或至少70Hz、或至少80Hz等的力的方向的改变频率。
在一个实施例中，食物产品包括颗粒物和/或具有高粘度。
在一个实施例中，所述热处理选自包括加热、冷却及其组合的组。
在另一个实施例中，提供一种用于生产耐储藏的食物产品的方法。所述方法包括在热处理所述食物产品期间采用声学混合装置声学地混合该食物产品。
在另一个实施例中，提供一种在加热或冷却食物产品期间提供食物产品的均匀的温度的方法。所述方法包括在食物产品的热处理期间采用声学混合装置声学地混合该食物产品。
在又一个实施例中，提供一种减少在加热或冷却食物产品期间提供食物产品的均匀温度所需的时间的方法。所述方法包括在食物产品的热处理期间采用声学混合装置声学地混合该食物产品。
在另一个实施例中，提供一种用于减少热杀菌食物产品所需的时间的方法。所述方法包括在食物产品的热处理期间采用声学混合装置声学地混合该食物产品。
在又一个实施例中，提供一种用于减少产品容器内壁上的留滞物的的量的方法。所述方法包括在食物产品的热处理期间采用声学混合装置声学地混合该食物产品。
在一个实施例中，声学混合可提供食物产品中的高达大约150g、或者高达大约125g、或者高达100g、或者高达大约75g等的加速度。
在一个实施例中，声学混合可提供食物产品中的5Hz到1000Hz力的方向的改变频率。在一个实施例中，声学混合可提供在食物产品中的至少20Hz、或至少30Hz、或至少40Hz、或至少50Hz、或至少60Hz、或至少70Hz、或至少80Hz等的力的方向的改变频率。
在一个实施例中，食物产品包括颗粒物和/或具有高粘度。
在一个实施例中，所述热处理选自包括加热、冷却或其组合的组。
在另一个实施例中，提供一种用于生产耐储藏的食物产品的方法。所述方法包括提供热处理容器，该热处理容器具有构造和布置成由外部容器密封地容纳的产品容器、用食物产品填充所述产品容器的至少一部分、并且在热处理容器中同时地热处理和声学混合食物产品。
在一个实施例中，所述方法还包括用加热或冷却介质填充所述外部容器的至少一部分。
在一个实施例中，所述方法还包括将所述产品容器密封在所述外部容器中，使得在所述产品容器和所述外部容器之间不存在流体输送。
在一个实施例中，采用声学混合装置实现声学混合。
在一个实施例中，声学混合可提供食物产品中的高达大约150g、或者高达大约125g、或者高达100g、或者高达大约75g等的加速度。
在一个实施例中，声学混合可提供食物产品中的5Hz到1000Hz力的方向的改变频率。在一个实施例中，声学混合可提供食物产品中的至少20Hz、或至少30Hz、或至少40Hz、或至少50Hz、或至少60Hz、或至少70Hz、或至少80Hz等的力的方向的改变频率。
在一个实施例中，食物产品包括颗粒物和/或具有高粘度。
在一个实施例中，所述热处理选自包括加热、冷却或其组合的组。
本发明的一个优点是提供用于混合食物产品的改进方法。
本发明的另一个优点是提供采用声学混合的食物产品混合方法。
本发明的又一个优点是提供用于快速获得产品的均匀温度的改进方法。
本发明的另一个优点是提供用于食物产品杀菌的方法，该方法改善和/或维持了整体的产品质量。
本发明的另一个优点是提供用于冷却食物产品的方法，该方法改善和/或保持了整体的产品质量。
附加特征和优点在本文中得到了描述，并且将从以下的详细说明和附图中显而易见。
附图说明
图1示出根据本发明的实施例的集成有加热/冷却的声学混合组件的示意图。
图2示出根据本发明一个实施例的产品容器中的鸡肉面条产品在靠近壁面处以及位于中心处的产品温度。
图3示出根据本发明一个实施例的产品容器中的烧烤鸡肉米饭产品在靠近壁面处以及位于中心处的产品温度。
图4示出根据本发明一个实施例的产品容器中的意大利面和牛肉产品在靠近壁面处以及位于中心处的产品温度。
具体实施方式
如本文中所用到的，单数形式“一”、“一个”、“这个”包括复数的指示对象，除非在文中另外明确地指出。因此，例如，参考“一种多肽”包括一种或多种多肽等的混合物。
如本文中所用到的，“大约”理解为指处于一定数值范围内的数值。此外，本文中所有的数值范围应理解为包括处于该范围内的所有的整数、全数或分数。
如本文中所用到的，“产品容器”应理解为包括杀菌容器、热处理容器等等。
为了生产高质的、安全的、货架稳定/耐储藏的食品，必须在包装之前或者在包装之后对食品进行杀菌(例如，超高温度/无菌处理、容器内(in-container)杀菌等)。应该对产品进行适当地杀菌以确保产品食用安全，但与此同时，不应使食品加热过度(over-cooked)或者处理过度。事实上，杀菌过度可降低最终产品的感官的吸引力。
用以生产耐储藏的食品的一种方法为蒸馏处理。蒸馏是基于蒸汽的处理并且通常存在四种基于蒸汽的处理，它们用于对食品、营养物品及药用产品进行杀菌。蒸汽可为直接的加热介质(如，饱和蒸汽)或者为间接的加热介质(如，用在水浸处理中的蒸汽-加热的水)。不同类型的蒸馏处理包括如下：(i)饱和蒸汽处理(直接蒸汽加热)；(ii)旋转的和静态的水浸处理(间接蒸汽加热)；(iii)旋转的和静态的水溅处理(间接蒸汽加热)；以及(iv)旋转的和静态的蒸汽-空气处理(直接蒸汽加热)。
饱和蒸汽处理为容器内杀菌的最古老的方法。由于空气被视为隔热介质，此处理要求使蒸馏容器内充满蒸汽。在此处理期间，通过使(蒸馏)容器中灌满蒸汽且允许空气通过排气阀离开，所有的空气从蒸馏(容器)中排出。由于在任何杀菌阶段中的任何时间都不允许空气进入到容器中，在该处理的杀菌阶段期间不会存在超压。
对于蒸馏的食物产品，并且取决于产品的稠度，通常存在一定的时间延迟以使产品体积中的每一点达到相同的温度。在特定情况下，现有技术使用外部搅动来减小这种时间延迟。通过搅动，容器中的产品得到了混合并且当与在整个杀菌处理中保持不动的容器相比时，能以相对较短的时间获得均匀的温度。为了在杀菌期间搅动食品容器，采用了不同的方法，但是这些方法的有效性受到了限制。产品的稠度是限制有效性的最大的因素，并且对于具有非常高粘度的某些产品而言，试验在获得均匀的内部产品温度所需的时间延迟方面显示出很少的改进或者没有显示出改进。
对比于用于杀菌技术的现有的非侵入式(non-invasive)搅动技术，申请人开发了用于热处理(如，杀菌、巴氏消毒等)的方法，所述方法可用于若干产业中，包括例如食品、宠物食品、药用制品、营养品等。因此，本发明的方法通过在食品热杀菌应用中使用声学混合解决了现有技术所存在的问题。声学混合使用低频、高强度的声能来提供不同状态的物质(例如包括气体/液体，液体/液体、液体/固体或者固体/固体系统)的均匀混合。换言之，声学混合使用均匀分布的一致的声能来取代传统的机械混合装置。用于提供声学混合技术的装置可为能够进行声学混合的任何装置，并且可包括例如在Resodyn公司的美国专利No.7,188,993和No.7,866,878中所公开的装置。然而，本领域技术人员应理解的是，在美国专利No.7,188,993和No.7,866,878中所公开的装置仅为声学混合装置的示例，并且任何其他的声学混合装置可用于本方法中。
本方法包括在杀菌处理(如，蒸馏处理)期间使用声学混合来混合产品。在这点上，将对密封的(如，容器内的)食物的声学混合技术结合到热处理中，使得密封的食物具有耐储藏性。申请人惊奇地发现，在杀菌处理期间的这种声学混合可减少食物的整个热杀菌时间并且改善将接受热处理的产品的整体产品质量(如，营养保留、感官性能)。
应理解的是，本方法不应限制于用在杀菌处理(如，无菌或蒸馏热处理)中，但也可用在要求组分的均匀的温度分布的任何应用中。例如，本发明的方法可用于加热或冷却处理，包括但不限于微波加热、欧姆/通电加热、传导加热、传导冷却、对流加热、对流冷却、辐射加热、辐射冷却、蒸馏、无菌加热、无菌冷却、杀菌处理及其组合。还应理解的是，本方法不限于容器内杀菌，并且可用于任何上述加热/冷却处理中。
如上所述，用以获得产品的均匀温度分布的现有方案中的首要和最大的缺点包括：现有的搅动方法的有效性随着产品稠度增加的显著降低。换言之，为引起产品在容器内的混合，必须以变化的方向将恒定或可变的力施加到容器，使得产品的顶部空间(headspace)不断改变它在容器内的相对位置并且因此形成产品混合。现有技术采用的方法中所施加到产品上的力具有很低的加速度值。随着加速度值变大且更快地改变方向，产品混合变得更加有效。作为一个示例，在市场上可获得的最高效的非侵入式搅动方法中，施加到产品容器上的最高的加速度的量级为2-3g(即，重力加速度)。
相反，使用如本发明中的声学混合，可获得高达大约75g或高达大约100g或高达大约125g或高达大约150g的重力加速度。此外，可实现5Hz到1000Hz、或至少20Hz、或至少30Hz、或至少40Hz、或至少50Hz、或至少60Hz、或至少70Hz、或至少80Hz的力的方向的改变频率。这种在实现和控制高混合强度方面的灵活性消除了采用其他混合技术所受到的限制。采用这种有效的混合，并且由于几乎可瞬间获得均匀的容器温度，显著地减少了(如，90+％的)整个热处理时间。因此，可改善处理的食品的感官性能，同时可减少在热处理期间所产生的营养丢失。
通过使用声学混合可获得的另一个优点是，使用目前可用的热处理技术，在产品容器的内壁处可发生产品粘结(burn-on)现象。这种现象可发生在当位于容器内壁处的食品变得留滞不动且变热并且粘结到容器内壁上的情况下。通过使用声学混合所获得的容器内的均匀混合移除了内部容器壁上的产品留滞层，由此消除了在内部容器壁上粘结的可能性。
此外，与热处理相结合的声学混合具有如下优点：通过采用相对于由现有技术实现的整体混合而言的极其短(如，50微米的量级)的混合长度，实现了均匀混合。整体混合被发现其对包括食品颗粒物的产品中的颗粒完整性具有不利的作用。在很多情形下，颗粒物被剪切成使得颗粒物的尺寸变得比在杀菌之前所导入的(颗粒物的)原始尺寸小很多的程度，或者使得颗粒物破碎成小的且不规则的碎块。
图1示出可用于根据本文所公开的方法的食物产品的加热和/或冷却的示意性的生产线10。在一个实施例中，其中，生产线用于对产品进行加热杀菌，“入口”可包括蒸汽供给并且“出口”可包括蒸汽排放。在另一个实施例中，其中，生产线用于冷却产品，“入口”可包括冷水供给且“出口”可包括“暖水排放”。
如图1所示，并且在一个实施例中，生产线10用于混合食物产品同时加热杀菌产品。因此，生产线10包括位于“入口”处的向外部容器12的蒸汽供给，该蒸汽供给在容器12的相对端处排出之前横穿容器12的内部。在容器12内形成的任何冷凝(水)可通过排水阀14排出并且引至排水管16。虽然示出低的且宽的外部容器12，本领域技术人员应理解的是，容器12可为任何适当的尺寸和形状，只要容器12能够结合声学混合提供加热/冷却功能。例如，容器12还可为比如图1所示的容器12更高且更薄的大致圆柱形容器。
外部容器12容纳有内部容器18，该内部容器18包含多个食品容器20。食品容器20位于作为声学混合机构24的一部分的有效载荷板22的上方。如上所述，声学混合机构24用于提供对包含在食品容器20中的产品的快速搅动(如，振动)以快速获得产品的均匀温度。此外，对于包含颗粒物和/或具有高粘度的产品而言，声学混合机构24允许产品以延长的时间加热至足够高的温度来实现对整个产品的杀菌，但防止产品“粘”到容器20的内壁。相比于已知的搅动方法，产品的恒定的声学混合以更快的频率实现了整个产品的更加均匀的温度分布。
在替代实施例中，生产线10可用于冷却包含在容器20中的食物产品。当用作冷却目的时，生产线10可包括使用给容器20提供冷水的喷头26。
通过示例而非限制的方式，以下示例示出本发明的多个实施例。所给出的以下配方和处理仅用于示例，并且本领域技术人员根据所期望的特定特征可对它们进行一定必要程度的改造。
示例
申请人使用不同的产品配方开展实验以确定在杀菌期间结合有声学混合的方法的混合效率。通过使用加热/冷却容器开展这些实验，所述加热/冷却容器具有成形的容器(例如产品容器)，机加工护套(如，外部容器)包围该成形容器以用于容纳加热或冷却介质。加热/冷却容器呈大致圆柱形，并且包括O形圈，以对外部容器和产品容器之间进行密封。产品容器具有大约8盎司的容量。两个带有护套的热电偶连接到加热容器，一个测量靠近产品容器壁面的产品温度，并且另一个测量靠近产品容器中心的产品温度。
示例1——鸡肉面条产品
如图2所示，随着鸡肉面条产品受到来自护套一侧的加热，当不采用声学混合时，壁面(即，边缘)热电偶快得多地升至一定温度。此外，当不采用声学混合时，要花费超过2000秒的时间以使两个传统的温度测量值升至250°F之上。另一方面，当采用声学混合时，两个温度测量值的温度基本同时地上升。在鸡肉面条产品的冷却阶段可清楚地看到相同的效果。
示例2——烧烤鸡肉米饭产品
如图3所示，烧烤鸡肉米饭产品的中心温度和壁面温度(如，产品的整个体积)可被均匀地加热和冷却。因此，通过在杀菌期间使用对烧烤鸡肉米饭产品的声学混合减轻了容器中的冷点/未热透区的任何相关问题。
示例3——意大利面和牛肉产品
如图4所示，意大利面和牛肉产品的中心温度和壁面温度(如，产品的整个体积)可被均匀地加热和冷却。因此，通过在杀菌期间使用对意大利面和牛肉产品的声学混合减轻了容器中的冷点的任何相关问题。
应理解的是，对本领域技术人员而言，对本文中的优选实施例所作出的各种变型和改型将是显而易见的。可作出这些变型和改型而不偏离本发明的主题并且不减少所预期的优点。因此，旨在通过所附权利要求书涵盖这些变型和改造。

Claims (22)

1.一种用于混合食物产品的方法，所述方法包括：
提供食物产品；
采用声学混合装置声学地混合所述食物产品，同时对所述食物产品进行热处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述声学混合提供所述食物产品中的高达大约150g的加速度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述声学混合提供所述食物产品中的至少20Hz的力的方向的改变频率。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述食物产品包括颗粒物。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述食物产品大致为均质的。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述食物产品包括高粘度。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述热处理选自包括加热、冷却及其组合的组。
8.一种用于生产耐储藏的食物产品的方法，所述方法包括：在所述食物产品的热处理期间采用声学混合装置声学地混合所述食物产品。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述声学混合提供所述食物产品中的高达大约150g的加速度。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，采用声学混合装置混合所述食物产品的步骤包括：提供热处理容器，所述热处理容器包括构造和布置成由外部容器密封地容纳的产品容器；
用食物产品填充所述产品容器的至少一部分；以及
在所述热处理容器中同时地热处理和声学混合所述食物产品。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括用加热或冷却介质填充所述外部容器的至少一部分。
12.根据权利要求9所述的方法，还包括将所述产品容器密封在所述外部容器中，使得在所述产品容器和所述外部容器之间不存在流体输送。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述食物产品包括颗粒物。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述食物产品大致为均质的。
15.根据权利要求9所述的方法，其中，所述食物产品包括高粘度。
16.根据权利要求8所述的方法，还包括在所述食物产品的加热或冷却期间混合所述食物产品以获得所述食物产品的大致均匀的温度。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，相比于其他方法而言，减少了在所述食物产品的加热或冷却期间提供所述食物产品的大致均匀的温度所需的时间量。
18.根据权利要求8所述的方法，其中，所述食物产品采用热杀菌。
19.根据权利要求8所述的方法，其中，所述食物产品采用热巴氏消毒。
20.根据权利要求8所述的方法，其中，相比于其他方法而言，减少了食物产品热杀菌所需的时间量。
21.根据权利要求8所述的方法，其中，相比于其他方法而言，减少了对食物产品进行热巴氏消毒所需的时间量。
22.根据权利要求8所述的方法，其中，相比于其他方法而言，减少了在产品容器内壁上的留滞产品的量。
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