CN109068873A - 家用食物加工设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于旋转式食物加工的家用食物加工设备，其中在加工过程中或加工后立即将食物温度控制在50.0～75.0℃的范围内。诸如水果或蔬菜等食物可以进行加工，如混合或榨汁。加热过程用于使抗坏血酸氧化酶失活，从而使其不会在水果或蔬菜已经混合或榨汁后分解维生素C。温度足够高以提供抗坏血酸氧化酶的失活，但不会高到因过热而破坏维生素C。超声系统(28、30)用于产生热量和湍流，从而产生搅拌和加热的组合效果，并且除温度依赖性效应之外，搅拌效果还通过机械加工部分地破坏抗坏血酸氧化酶活性。

Description

家用食物加工设备和方法

技术领域

本发明涉及一种家用食物加工设备，如搅拌器或榨汁机。

背景技术

由新鲜蔬菜、水果或两者的组合制成的新鲜果汁被认为是非常健康和天然的。尤其令人感兴趣的是其高维生素C含量。

已知多种家用厨房用具用于提取果汁，这些用具包括榨汁机和搅拌器。在家用电器领域，搅拌器和榨汁机通常用于制作立即食用的新鲜果汁。在混合和/或榨汁期间，植物组织甚至植物细胞被破坏。在存在氧气的情况下，维生素C(也称抗坏血酸)在被内源性抗坏血酸氧化酶催化时，氧化为脱氢抗坏血酸(DHA)。大多数蔬菜和水果中都富含内源性抗坏血酸氧化酶。有报告表明，由抗坏血酸氧化酶引起的抗坏血酸降解的催化氧化途径是食物中维生素C损失的重要反应途径之一。通常，这种酶在40℃时表现出最大活性，并且在65℃时几乎完全失活。

众所周知，搅拌器用牛奶/酸奶和水果制作冰沙，并且具有旋转刀片，其可以非常快速地移动以切碎食物而不会留下任何东西。搅拌器的一个问题在于，高速转子提取会使温度升高至一定的温度范围(如20～30℃)。混合或榨汁导致细胞破裂后，维生素C与抗坏血酸氧化酶接触，进而在该温度范围内容易分解。该温度范围导致更完全地激活抗坏血酸氧化酶，结果导致大部分维生素C被破坏。

还有一些快速和慢速榨汁方法及相应器具。

快速榨汁机用于通过分离果肉和种子的过程从水果和蔬菜制作果汁。电动榨汁机系列的最新产品是离心式榨汁机，该榨汁机首先将水果切成碎片，然后旋转碎片以生产果汁，这也会破坏部分维生素C的含量，并导致如上文中结合搅拌器所述的发热。

慢速榨汁机采用冷提取制作新鲜果汁，可以保留更多维生素C。但是，在这两种类型的榨汁机中，维生素C在加工过程中或之后都会遇到抗坏血酸氧化酶，导致维生素C在室温下被氧化。

因此，对于新鲜制作的果汁，大部分维生素C经常在加工过程中被破坏，并且之后，其余的也很快会被破坏。新鲜果汁不能保存，因为在室温下，抗坏血酸氧化酶将持续起作用。

因此，需要一种食物加工设备和方法，其在加工食物中保留高水平的维生素C，并且可以足够简单且低成本地实现，以适用于家用厨房用具。

WO2013/035029公开了一种果泥制备装置，其利用加热来使加速维生素C损失的酶失活。

发明内容

本发明由权利要求限定。

根据本发明一个方面的实施例，提供了一种家用设备，包括：

容器，用于容纳待加工的食物；

旋转加工元件，被安装在容器中；

马达，用于驱动旋转加工元件；

加热系统；

温度传感器；

超声振动装置，用于振动食物；以及

控制器，

其中控制器适于控制加热系统，以在加工期间或加工后立即提供50.0～75.0℃范围内的食物温度。

在这种家用电器中，可以加工诸如水果或蔬菜之类的食物。例如，加工包括混合或榨汁。当混合时，与榨汁过程相比，果肉得以保留以提高健康益处。但是，可以使用任意一种加工过程。加热过程用于使抗坏血酸氧化酶失活，从而使其在榨汁或混合期间或在水果或蔬菜已经混合或榨汁后不会分解维生素C。温度足够高以提供抗坏血酸氧化酶的失活，但不能高到因过热而破坏维生素C。

食物通常在家用设备中加工以立即食用。因此，时间过长导致食物变色不是问题，重点在于保存食物中的维生素C。

众所周知并且接受的是，维生素C对加热敏感，因此，常用做法是如果要保存维生素C的水平，则要避免加热。本发明是基于以下认识：在低温范围内，由抗坏血酸氧化酶诱导的酶促降解一旦被激活，就起到更主导的作用。通过加热至一定范围内的温度，同时超过抗坏血酸氧化酶的活性温度范围，使抗坏血酸氧化酶失活的有益效果将超过加热降解对维生素C的负面影响。

例如，本发明提供一种新鲜果汁的制备方法，通过至少控制温度(但可选地，还控制搅拌或振动和处理时间)来保留更多的维生素C而不会破坏味道。本发明适用于榨汁和混合。

超声振动的作用是在食物中产生湍流效应并提供食物的加热(或者用作加热系统，或者另外提供进一步的加热)。除温度依赖性效应之外，湍流效应，尤其是因此产生的高剪切力和压力，还具有通过机械加工来部分地破坏抗坏血酸氧化酶活性的益处。例如，超声振动装置与诸如电阻加热等其它加热结合使用。湍流效应还提供搅拌效果。

控制器可以适于控制加热系统以提供在60.0～70.0℃范围内的食物温度。

不同的温度可能适合不同的食物。较低的最高温度可以避免过热导致维生素C的破坏，但可能导致抗坏血酸氧化酶的不完全失活，从而破坏维生素C。

控制器可以适于控制加热系统以在2～5分钟的加热时间内提供加热，以使抗坏血酸氧化酶失活，从而有助于保留最大可能水平的维生素C。最大时间选择为防止过热，也是因为食物加工任务有最长持续时间。该设备可以进一步包括冷却系统，用于在加热过程完成后冷却经加工的食物。

冷却过程使经加工的食物可以食用。冷却系统可以例如包括半导体冷却器。

超声系统可以包括耦合至容器的超声换能器。

超声换能器可以制造得非常小和薄，从而使其可以例如内置在设备的容器的内壁中，并且靠近食物加工区。食物加工元件加工食物，并且超声系统产生的空穴将在加热的辅助下使抗坏血酸氧化酶失活。

控制器可以适用于以脉冲模式控制超声振动装置。这避免了食物中的局部高温。

加热系统可以包括电阻加热器。这提供了易于控制的加热装置。替代地，可以用超声加热/振动和电阻加热的组合。

例如，电阻加热器耦合至旋转加工元件。以这种方式，加热作为加工的一部分发生。在完成加工以执行搅拌功能后，可以使加工元件减速，从而实现搅拌加热。

容器的容积可以在0.6～2.0升之间。这与国内的食物加工设备相当。

根据本发明第二方面的实例提供一种由家用设备实现的食物加工方法，包括：

在容纳有待加工的食物的容器内驱动旋转食物加工元件；

加热食物以在加工过程中或加工后立即提供50.0～75.0℃范围内的食物温度，从而通过加热使抗坏血酸氧化酶失活；以及

用超声振动装置振动食物。

该方法在通过加热防止维生素C的破坏与使抗坏血酸氧化酶失活以防止维生素C的破坏之间找到了平衡。

食物温度可以在60.0～70.0℃的范围内。可以控制加热系统以在2～5分钟的加热时间内提供加热。

该方法可以进一步包括在加热过程完成之后冷却经混合的食物。

加热可以利用食物的超声振动和/或使用电阻加热器对食物进行的电阻加热实现。例如，该方法用于加工0.6～2.0升之间体积的食物。

附图说明

下面将结合附图详细描述本发明的实施例。在附图中：

图1示出食物加工设备；

图2示出食物加工方法；

图3示出表示不同条件下维生素C保留的第一实验结果；

图4示出表示不同条件下维生素C保留的第二实验结果；以及

图5示出表示不同条件下维生素C保留的第三实验结果。

具体实施方式

本发明提供一种用于旋转式食物加工的家用食物加工设备，其中，在加工过程中或在加工后立即将食物温度控制在50.0～75.0℃的范围内。诸如水果或蔬菜等食物可以进行加工，如混合或榨汁。加热过程用于使抗坏血酸氧化酶失活，从而使其在榨汁或混合期间、或在水果或蔬菜已经混合或榨汁后不会分解维生素C。温度足够高以提供抗坏血酸氧化酶的失活，但不能高到因过热而破坏维生素C。

超声系统用于产生热量和湍流，从而产生搅拌和加热的组合效果，并且除温度依赖性效应之外，搅拌效果还通过机械加工部分地破坏抗坏血酸氧化酶活性。

图1示出家用食物加工设备。图中示出的实例为搅拌器，但是该加工方法也可以应用于榨汁机。

设备包括容器10，用于容纳待加工的食物12。该食物通常是生的水果和/或蔬菜。

旋转加工元件14安装在容器10中，在该实例中示为搅拌器刀片。设备具有设置在容器下方的底座16，容器可拆卸地耦合至底座16。底座16中设置有马达18，用于驱动旋转加工元件14，包括齿轮传动装置20。在一些其它实施例中，旋转加工元件可以是其它形式，如慢速榨汁机中的挤压螺杆。

底座还包括整体控制器22。

控制器22提供对马达18的控制，以提供对旋转的定时、持续时间和速度的控制。

设备具有用于加热容器中的食物的加热系统24，以及用于测量容器中的食物温度的温度传感器26。

控制器控制加热系统24，以在加工期间或加工之后立即提供50.0～75.0℃范围内的食物温度。

该加热过程使抗坏血酸氧化酶失活，从而使抗坏血酸氧化酶不会在水果或蔬菜已被加工后分解维生素C。温度足够高以提供抗坏血酸氧化酶的失活，但不能高到因过热而破坏维生素C。

酶促降解过程既依赖于温度也依赖于时间。在温度范围的相对低端，部分酶活性仍然存在，因而酶促降解是主要途径。在温度范围的较高端，酶活性几乎丧失，但维生素C的部分破坏仍会因过热而存在。例如，所选择的特定温度可以取决于食物类型或用户的偏好。温度可以在60.0～70.0℃的范围内。

例如，2～5分钟的加热持续时间适用于使抗坏血酸氧化酶失活，从而有助于保留最大可能水平的维生素C。整个榨汁或混合过程通常持续不超过5分钟，因此加热可以持续整个加工过程。

在所示实例中，加热系统包括电阻加热器，其设置在加工元件14的轴15上。可以使用电线或薄膜加热器，并直接与食物接触。

加热系统在加工元件旋转过程中提供均匀加热。加热器提供期望的温和加热效果，这引起小的并且相似的空穴效应以使抗坏血酸氧化酶失活。

图1还示出包括超声发生器28和超声换能器30的第二加热系统。超声可以使用连续波或脉冲波发生。超声换能器产生热量和湍流。该实例中的超声换能器30靠近底部地联接至容器10的内壁，以产生湍流搅拌效应。因此，超声系统实现了搅拌和加热的组合效果。超声系统起到加热和振动的作用，并且振动产生湍流效应，除温度依赖效应之外，这还具有通过机械加工部分地破坏抗坏血酸氧化酶活性的益处。

控制器22控制加热系统24和超声系统28、30以提供期望温度。存在反馈控制以保持期望温度。可以控制超声系统的频率和幅度以提供期望温度控制，并且可以控制电加热系统的占空比或电流。例如，超声系统使用20kHz～40kHz范围内的频率和50W～60W的典型功率。

图1还示出用于在加热过程完成后冷却经加工的食物的冷却系统32。冷却系统32用于将食物温度冷却至适合食用的温度。冷却系统可以实现为设置在容器10的内壁或底座上的小型半导体冷却器。

应当注意，当应用电阻加热时，使用超声系统进行加热是可选的。此外，冷却系统是可选的，因为作为替代，用户可以简单地将经加工的食物放置在冰箱中一段特定时间，以使其达到期望的食用温度。

可以单独使用超声加热，并且免除对电阻加热的需要。因此，可以使用电阻加热、超声或两者的组合来实现加热。超声和温和电阻加热的组合是优选的。

加工元件可在加热完成之前完成食物加工(混合或榨汁)。然后，可以降低加工元件的速度，使其主要执行搅拌功能。

图1的系统既能产生机械搅拌/振动功能，又能产生局部加热，以生成局部气泡(即小的空穴)，这些气泡将上升并与食物细胞接触。伴随空穴产生的高剪切力和压力与温和加热一起致使抗坏血酸氧化酶失活。例如，搅拌/振动效果能够缩短加热过程所需的持续时间，以提供抗坏血酸氧化酶所需的失活水平。特别地，存在抗坏血酸氧化酶的物理破坏和解离，以及在压力和热条件下的变性。

本发明涉及家用电器，例如，具有容器尺寸为0.6升～2.0升之间的家用电器。

图2示出由家用设备实施的食物加工方法。该方法包括步骤40：在容纳有待加工食物的容器内驱动旋转食物加工元件。

在步骤42，加热食物以在加工过程中或加工后立即提供50.0～75.0℃范围内的食物温度，从而通过加热使抗坏血酸氧化酶失活。

该方法在通过加热防止维生素C的破坏与使抗坏血酸氧化酶失活以防止维生素C的破坏之间找到平衡。例如，步骤42中的加热具有2～5分钟的持续时间，并且可以基于食物的超声振动和/或食物的电阻加热。

在步骤44，对经加工的食物进行可选的主动冷却。

下面给出了一些实验结果，这些实验结果表示不同加工条件对维生素C含量的影响。

第一实验旨在展示加热的影响。第一实验中使用的是鲜橙汁。通过下述方式获得每个样品：将半个新鲜橙子放入塑料袋中，然后用锤击工艺挤压橙子，直到橙子被均匀破坏并变成果汁。

然后，将袋子浸泡在具有受控水温的水浴中。

在不同水温下加工8个样品，并且具有没有浸泡的对照样品。对照样品置于8℃的条件下，因为这是样品制备后的核心温度，并且在下表中列出为“浸泡温度”(虽然如上所述，并没有长时间浸泡)。

然后在实验室中用高效液相色谱法(HPLC)分析维生素C的含量。

下表中示出结果。对于每个样品，给出浸泡温度和时间及最终的维生素C含量，以及与对照样品相比的保留百分比。

图3示出结果。条形图用图表左侧的y轴刻度表示维生素C含量(mg/100g)，线图用图表右侧的y轴刻度表示相应的保留率百分比。

在59℃和80℃的样品之间的温度范围内可以看到峰值保留。特别地，已经发现50～75℃的温度范围，更具体地，60～70℃的温度范围是特别令人感兴趣的。

第二实验旨在展示超声处理的影响。其涉及以上述相同方式制备样品。浸泡后，进行超声暴露以处理橙汁，同时在15℃的自来水中继续浸泡一段时间。

然后在实验室中用高效液相色谱法(HPLC)分析维生素C的含量。

下表中示出结果。对于每个样品，给出浸泡温度和时间及最终的维生素C含量，以及与对照样品相比的保留百分比。同样，存在一个未经超声处理的对照样品。浸泡温度在固定的浸泡时间内变化。除对照样品以外的所有样品都进行相同的超声处理。

图4示出结果。条形图用图表左侧的y轴刻度表示维生素C含量(mg/100g)，线图用图表右侧的y轴刻度表示相应的保留率百分比。

与图3的结果相比，在相同的对应温度下，保留率略有提高。因此，即使在15℃的温度下，提供超声振动也可以进一步提高保留。

第三实验旨在展示加热时间与温度之间的关系。其再次使用以上述方法制备和分析的鲜橙汁。

下表中示出结果。对于每个样品，给出浸泡温度和时间及最终的维生素C含量，以及与对照样品相比的保留百分比。对于70℃的固定浸泡温度，浸泡时间是变化的。

图5示出结果。条形图用图表左侧的y轴刻度表示维生素C含量(mg/100g)，线图用图表右侧的y轴刻度表示相应的保留率百分比。

这些结果表明，在给定温度下，增加的加热时间可以提高维生素C的保留率。

这些实验示出在新鲜制备的果汁和蔬菜汁中保留维生素C的加工方法和设备的有益效果。

本发明涉及即时食用、不需要烹饪的、并且供家庭用户使用的食物的制备。因此，加热过程并非用于烹饪食物，并且食物通常用于冷食(在室温或略冷的条件下)。其可以用于例如制备果汁饮料和基于果汁或蔬菜汁(及可选的果肉)的冰沙或食物。

该设备是厨房中使用的独立家用电器。

如上所述，该设备使用控制器。控制器可以用软件和/或硬件以多种方式实现，以执行各种所需功能。处理器是采用一个或多个微处理器的控制器的一个实例，该微处理器可以用软件(例如，微代码)编程以执行所需功能。然而，控制器可以在使用或不使用处理器的情况下实现，并且还可以实现为执行某些功能的专用硬件和处理器(例如，一个或多个编程微处理器及相关电路)的组合以执行其它功能。

可以在本公开各实施例中采用的控制器构件的实例包括但不限于，常规微处理器、专用集成电路(ASICs)及现场可编程门阵列(FPGAs)。

在各种实施方式中，控制器可以与一个或多个存储介质相关联，如易失性和非易失性计算机存储器，诸如RAM、PROM、EPROM和EEPROM。存储介质可以用一个或多个程序编码，当在一个或多个处理器和/或控制器上执行时，该程序执行所需功能。各种存储介质可以固定在处理器或控制器中，或者可以是可运输的，从而使存储在其中的一个或多个程序可以加载至处理器或控制器中。

在实践所要求保护的发明的过程中，通过学习附图、公开内容及所附权利要求，本领域技术人员对于所公开实施例的其它变型是可以理解并实现的。在权利要求中，“包括”一词不排除其它元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除多个。某些措施被记载在相互不同的从属权利要求中的事实不指示这些措施的组合不能被用于获得优势。

权利要求中的任意附图标记不应理解为限定其范围。

Claims (15)

1.一种家用设备，包括：

容器(10)，用于容纳待加工的食物(12)；

旋转加工元件(14)，安装在所述容器中；

马达(18)，用于驱动所述旋转加工元件；

加热系统(24)；

温度传感器(26)；

超声振动装置(28、30)，用于振动所述食物；以及

控制器(22)，

其中所述控制器(22)适于控制所述加热系统，以在加工期间或加工后立即提供50.0～75.0℃范围内的食物温度。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器(22)适于控制所述加热系统，以提供60.0～70.0℃范围内的食物温度。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述控制器(22)适于控制所述加热系统，以在2～5分钟的加热时间期间提供加热。

4.根据前述任意一项权利要求所述的设备，还包括冷却系统(32)，用于在加热过程后冷却经加工的食物。

5.根据前述任意一项权利要求所述的设备，其中所述超声振动装置包括耦合至所述容器的超声换能器(30)。

6.根据权利要求5所述的设备，其中所述控制器(22)适于以脉冲模式控制所述超声振动装置(28，30)。

7.根据前述任意一项权利要求所述的设备，其中所述加热系统(24)包括电阻加热器。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述电阻加热器耦合至所述旋转加工元件(14)。

9.根据权利要求1-6中任意一项所述的设备，其中所述加热系统由所述超声振动系统实现。

10.根据权利要求1所述的设备，其中所述容器(10)的容积在0.6～2.0升之间。

11.一种由家用设备实施的食物加工方法，包括：

在容纳有待加工的食物(12)的容器(10)内驱动旋转食物加工元件(14)；以及

加热食物以在加工过程中或加工后立即提供50.0～75.0℃范围内的食物温度，借此通过加热使抗坏血酸氧化酶失活；以及

利用超声振动装置(28，30)振动所述食物。

12.根据权利要求11所述的方法，包括提供60.0～70.0℃范围内的食物温度。

13.根据权利要求11或12所述的方法，包括控制加热系统以在2～5分钟的加热时间期间提供加热。

14.根据权利要求11-13中任意一项所述的方法，还包括在加热加工后冷却经加工的食物。

15.根据权利要求11-14中任意一项所述的方法，包括通过利用所述食物的超声振动和/或利用所述食物的电阻加热来加热。