CN109475155A - 用于处理调味品组分的rf方法 - Google Patents
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Abstract
用于处理调味品组分的RF方法。描述了一种处理调味品组分的有效方法，包括将所述组分暴露于RF辐射，以使所述组分的温度在整个组分中基本均匀地升高至足以消除有害微生物同时基本上保持感官特性的水平。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年5月4日提交的美国临时申请No.62/331,579的权益，该临时申请通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明一般涉及的技术领域是食品组分的加工，尤其是草本植物和香料。
背景技术
安全食品的消费不仅对于日常消费者，而且对于政府、食品制造商、食品加工者，尤其是食品服务供应商、销售商和分销商而言是关键问题。除了对公众的健康和福祉的主要关注之外，与不安全食品相关的经济损害、重大声誉损害、对任何个人或组织的信任的破坏都可能是毁灭性的。因此虽然即使有需求，围绕安全食品的生产和运输的整个供应链相关的成本很高，在这些方面投入资源的效益成本比率是显而易见的，并且不能忽视的。
因此，与其他商业过程一样，不断寻求获得食品安全产品的最有效和最具成本效益的方法。
发明内容
本公开描述了一种处理调味品组分的方法，包括将组分暴露于RF辐射，以使组分的温度在整个组分中基本均匀地升高至足以消除有害微生物同时保持感官特性的水平。
另外的实施方案包括：上述方法，其中调味品组分是香料；上述方法，其中调味品组分是草本植物(herbs)；上述方法，其中调味品组分为种子形式；上述方法，其中种子是裂开的；上述方法，其中种子是胡椒籽；上述方法，其中调味品组分选自由以下组成的组：黑胡椒、白胡椒、红辣椒、辣椒粉、芫荽、罗勒、欧芹、香菜叶、牛至、大蒜，洋葱、迷迭香、莳萝、番茄、奶酪、胡椒、肉豆蔻和芥末；上述方法，其中调味品组分是磨碎的；上述方法，其中调味品组分是完整的；上述方法，其中调味品组分是干燥的；上述方法，其中调味品组分是湿的；上述方法，其中调味品组分是多孔的；上述方法，其中调味品组分暴露于RF辐射之前具有按重量计至多约50％的水分含量；上述方法，其中调味品组分暴露于RF辐射之前具有按重量计至多约10％的水分含量；上述方法，其中调味品组分暴露于RF辐射之前具有按重量计约5％至约10％重量的水分含量；上述方法，其中调味品组分暴露于RF辐射之前具有按重量计低于5％的水分含量；上述方法，其中调味品组分是磨碎的或完整的黑胡椒；上述方法，其中RF辐射约为30kw至约300kw；上述方法，其中所述温度为约170℉至约260℉；上述方法，其中调味品组分的水活度为0.4至0.99；上述方法，其中调味品组分温度保持30秒至1小时；上述方法，其中微生物是沙门氏菌；上述方法，其中微生物包括酵母菌、霉菌、大肠杆菌群、SPC(标准平板计数，其是样品中嗜温好氧细菌数量的近似值。该近似基于以下假设：当在琼脂上铺板并孵育时，每个细胞或细胞簇将形成可见的菌落形成单位(CFU)。SPC是一种通用的质量指标，但对某些食品比其他食品更有意义。例如，原始农产品的SPC差异很大，可能与质量无关。对于其他食品，如海鲜，高SPC可能表明卫生条件差、加工混乱或保质期结束。)和/或产芽孢菌株；以及上述方法，其中产芽孢菌株是蜡样芽孢杆菌(bacillus cereus)和/或产气荚膜梭菌(Claustridium perfringens)。
根据以下描述，这些实施方案和其他实施方案将是显而易见的。
具体实施方式
这里示出的细节仅是示例性的，并且仅出于对本发明的各种实施方案的说明性讨论的目的，为了提供被认为对本发明的原理和概念方面是最有用的且易于理解的描述而呈现。在这方面，没有试图更详细地显示对基本理解本发明所不必要的细节，本说明书使本领域技术人员明白如何在实践中体现本发明的几种形式。
现在将通过参考更详细的实施方案来描述本发明。然而，本发明可以以不同的形式实施，并且不应该被解释为限于这里阐述的实施方案。相反，提供这些实施方案是为了使本公开彻底和完整，并且将本发明的范围完全传达给本领域技术人员。
除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。本文中对本发明的描述中使用的术语仅用于描述特定实施方案，并不旨在限制本发明。如在本发明的描述和所附权利要求中所使用的，单数形式“一种”，“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。本文提及的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献都通过引用整体明确地并入本文。
除非另有说明，否则在说明书和权利要求中使用的表示成分的量、反应条件等的所有数字应理解为在所有情况下均由术语“约”修饰。因此，除非有相反的指示，否则在以下说明书和所附权利要求书中列出的数值参数是近似值，其可以根据本发明寻求获得的所需性质而变化。至少，并不是试图将等同原则的应用限制在权利要求的范围内，每个数值参数应该根据有效数字的位数和普通的舍入方法来解释。
尽管阐述本发明广泛范围的数值范围和参数是近似值，但具体实施例中列出的数值被尽可能精确地呈现。然而，任何数值固有地包含了由其各自的测试测量中发现的标准偏差所必然引起的某些误差。本说明书中给出的每个数值范围将包括落入这样更宽的数值范围内的每个较窄的数值范围，如同这些较窄的数值范围都在本文中明确写出一样。
本公开描述了一种处理调味品组分的方法，包括将组分暴露于RF辐射。除了其他效果之外，控制该处理以便使组分的温度在整个组分中基本均匀地提高。并进行到足以消除有害微生物如病原菌、酵母菌、霉菌、大肠杆菌群和其他细菌的水平，同时保持感官特性。
由于食品安全的原因，过去曾尝试用RF辐射处理食品。参见，例如，第9,120,587号、第8,640,609号、第6,638,475号和第8,808,773号的美国专利，其公开内容通过引用并入本文。然而，调味品组分，如草本植物和香料，需要特殊的处理。要求整个产品的温度均匀，以生产食品安全的产品并保持其感官特性。例如，对于胡椒的保温时间必须足以破坏微生物且不会损害所得产品。需要这种特殊处理和对待的这些调味品组分的一些实例包括，例如，干或湿的，一般的草本植物和香料、黑胡椒、白胡椒、红辣椒、辣椒粉、种子形式的调味品组分、芫荽籽、胡椒籽、草本植物、罗勒、欧芹、香菜叶、牛至、大蒜、洋葱、迷迭香、莳萝、番茄、奶酪、辣椒，芥末籽等——基本上任何可以用来调味的成分。并且，如上所述，所使用的时间、温度、功率等因处理的调味品组分而定，以实现消除有害微生物的主要目的、且不损害感官特性、并且特别是从商业角度来看加工条件的成本不至于过高。基于用特定材料产生的数字(例如，参见实施例)，可以预测对其他调味品组分的处理参数，例如，基于它们的相对热容、比热、堆积密度、粒度、介电特性、物理性质、导热性等。另外，加工通常必须围绕商业上可获得的设备进行设计，例如可从MACROWAVETM Radio Frequency Company获得的设备。
如上所述，除了其他加工条件之外，处理时间是一个特别重要的参数。由于各种原因——仅举几例，商业加工的时间和成本、感官特性的保存，调味品组分所必须经受RF微生物控制加工的时间越短越好。尤其是草本植物和香料，时间越短越好。可以并且应该优化工艺参数，例如加热速率、水分含量、几何形状等，以实现所需的均匀加热水平。加热不均匀会对调味品的质量产生不利影响。
虽然所有有害微生物(例如，沙门氏菌、酵母菌、霉菌、大肠杆菌群等)都是本文所述方法的目标，但沙门氏菌由于其已知的有害影响而被特别针对。幸运的是，沙门氏菌也是本文所述的RF处理最容易控制的一种。因此，在适当的时间和温度处理条件下，可以完全从本文所述的调味品组分中消除沙门氏菌。
如上所述，感官特性的保存是本文所述方法的重要方面。外观(颜色)和味道(味道组分，如挥发油)的保存是消费者接受的关键。理想情况下，在通过RF处理消除不需要的微生物的同时，对于消费者可发觉的调味品组分不应存在可发觉的不利外观和味道(flavor)影响。出于商业考虑，还期望自动控制该方法。这种控制对于生产很重要，因为需要在生产车间轻松管理该方法。
最大限度地提高设备和其他资源的效率，同时减少停机时间，会具有明显的生产优势。基于开始RF处理、退出RF处理和RF处理过程中的调味品组分温度、水分含量、具有相同或相似密度的组分的参数组、传输带速度、待处理产品的量、粒度等的方法控制，仅仅是几个为可以自动RF处理建立的检查点的例子。这些可以与传统的方法或系统的传递和控制相关联，以控制机器并保持系统有效工作。
在该期间，可以使用一系列RF功率设置(例如，约20MHz至约2000MHz)，如上所述，调味品组分中的温度、水活度(样品中水的平衡部分蒸气压与在该温度下的纯液态水的平衡蒸气压之比)和生产的时间是重要的工艺参数。并且这可能取决于多种因素：包括所用常规RF功率设备的RF功率设置，包括处理时间、RF产生板彼此的距离和RF产生板与调味品组分的距离、调味品组分的密度、组分的大小和数量、调味品组分的水分含量、材料的介电性质、材料的孔隙率、湿或干燥的组分、磨碎的或完整的组分等(加热水分的添加、工艺中是否存在氧气，例如在加热的氮气覆盖下运行RF过程，可能也是一个因素，尽管这种工艺的附加成本和环境控制显然会增加成本)。
虽然在连续批量生产过程中加工调味品组分可能是有利的(例如，在组分包装之前在传送带上将其通过常规RF处理器)，但是在例如调味品组分已经包装好之后，连续的包装内(in-package)加工处理，可以具有很大的加工优势。并且批次产品也可以具有相当大的体积，例如，包装在25磅袋子或盒子中的组分。例如，对于已包装的黑胡椒，这样做可能特别有效。如果组分已经包装，则必须小心调整处理条件以避免产品在包装中结块，对于例如洋葱、大蒜和辣椒粉这样的东西尤其如此。
本文所述的方法特别适用于完整的草本植物和香料，例如完整或裂开的种子产品——例如胡椒籽。然后可以在处理后研磨这些产品，或者作为种子产品出售，或者在例如小型研磨机中使用。
对于本文所述的RF处理，通常，待处理的调味品组分含有至少一些水分是有利的。对于某些材料，其天然水分含量使得其无需进行任何时间、RF功率上的修正或任何其他工艺的修正。它们携带足够的水分以在不调节水分含量的情况下被均匀加热并消除不需要的微生物。对于一些材料来说，它们在自然状态下是干燥的，因此调节水分含量可以更好地进行加工。例如，在无需任何水分调节的情况下，黑胡椒可以被有效地加工，并且种子形式、裂开的种子形式或磨碎形式都可以被有效地加工。对于许多草本植物，虽然它们通常含有6％至8％(按重量计)的水分含量，但是增加水分含量，例如增加1％或2％，可以更好地进行加工(减少时间，例如，更短的加热时间，改善加热处理的均匀性等)。如本文所述，在RF处理之前，可以通过水浸、喷洒或喷雾等(甚至高达50％)任何典型的方式添加水分。虽然可以如本文所述加工具有任何湿度的调味品组分，但是通常将调味品组分的水分含量调节至高达约10％以进行有效加工，同时相应地调整处理时间和RF功率。例如，通常对于特定的RF功率设置，水分含量越低，达到组分内的温度(和加热均匀性)以实现有效的微生物消除和控制所需的RF暴露时间越长。水分含量也会影响组分内部的加热均匀性。
例如，已知欧芹和莳萝具有4％至5％的相对低的水分含量。水分含量提高到10％，可以非常顺利地进行RF工艺。对于大多数草本植物，在它们已经具有4％、5％或6％水分的基础上，添加5％的水分可以显著提高该工艺的效率。即使使用完整的胡椒，在某些加工条件下，添加2％至3％的水分可以减少加热时间，从而提高商业效率。尽管，黑胡椒种子通常含有约12％的水分，即使碾磨仍然保持在12％水分含量。
通常，本文所述的方法所使用的RF设备以约30kw(千瓦)至约300kw(例如，30kw、40kw、50kw、60kw、70kw、80kw、90kw、100kw、110kw、120kw、130kw、140kw、150kw、160kw、170kw、180kw、190kw、200kw、210kw、220kw、230kw、240kw、250kw、260kw、270kw、280kw、290kw、300kw)的功率运行。已经发现，这些功率可以在合理的时间内(约1分钟至1小时，例如1分钟、2分钟、3分钟、4分钟、5分钟、6分钟、7分钟、8分钟、9分钟、10分钟、11分钟、12分钟、13分钟、14分钟、15分钟、16分钟、17分钟、18分钟、19分钟、20分钟、21分钟、22分钟、23分钟、24分钟、25分钟、26分钟、27分钟、28分钟、29分钟、30分钟、31分钟、32分钟、33分钟、34分钟、35分钟、36分钟、37分钟、38分钟、39分钟、40分钟、41分钟、42分钟、43分钟、44分钟、45分钟、46分钟、47分钟、48分钟、49分钟、50分钟、51分钟、52分钟、53分钟、54分钟、55分钟、56分钟、57分钟、58分钟、59分钟、60分钟的RF处理)使调味品组分内达到所需的均匀的温度，例如，约210℉(例如，约170℉至约260℉，例如170℉、180℉、190℉、200℉、210℉、220℉、230℉、240℉、250℉、260℉)，从而支持例如用于商业生产的更具成本效益的微生物消除。当然，使用较低功率或组分的水分含量较低，则需要更多时间才能在组分内达到相同的微生物消除条件。
监测调味品组分内的温度是控制本文所述方法的最简单方式之一。这可以使用常规的市售设备例如红外热检测设备、热电偶或光纤来完成。并且一旦达到所需的温度，重要的是使调味品组分的温度再次相对快地降低至或接近室温(例如，至约90℉)，以平衡快速冷却所需的成本与整体加工的时间。使组分快速降温也有助于保持组分的质量，特别是对于磨碎的或更易碎的组分。使组分周围的空气流动或吹动组分周围的空气，包括选择使用冷风，是冷却组分的一种方式。这对例如具有相对低的密度和高表面积的草本植物和香料来讲，当然是一个精细的过程。另一种选择是在RF处理后对组分抽真空。这具有(蒸发)冷却以及干燥组分中天然含有的或任何为了加工添加的水分的双重功能。干燥和冷却也可以通过使用流化床技术或转筒干燥(rotary drum drying)技术来完成。同样，目标也是尽可能快地将RF处理过的组分降回至室温或接近室温以进行商业加工。
应该注意的是，由于它们的天然水分含量，该工艺特别适用于植物性草本植物和香料，例如黑胡椒和白胡椒。由于这些草本植物和香料通常是新鲜加工的，因此必须在RF加工之前和在RF加工之后管理水分含量以确保存储稳定性。
一旦调味品组分经受RF加工，它们会在升高的温度下保持一定时间，该时间取决于所要消除的细菌/微生物。例如，该保温时间可以通过在绝缘处理室中进行处理来完成。通过加热吹过该室的空气也可以辅助保持温度。因此，处理的总时间包括RF处理时间和保温时间。保温时间可取决于在组分内均匀保持的温度以及组分携带的水或水分或水活度的量。然而，如上所述，这些组分不应在高温下保持太长时间，因为这会对特别是草本植物磨碎的香料的诸如味道和外观等的感官特性产生不利影响。因此，RF处理应尽可能快，并且应在消除微生物后尽快恢复至室温。如果调味品组分仍然在它们的壳中，它们将更加坚固并且对在较长时间内处于较高温度不太敏感，而磨碎的草本植物和香料对在长时间处于较高温度下的感官特性的不利影响更敏感。然而，这是因组分而定，例如，白辣椒和黑胡椒这样的香料，即便是磨碎的，也比任何形式的辣椒(其会更敏感)更具有加工鲁棒性。
如上所述，使用RF能量消除微生物也是一种在调味品组分内产生热量的有效方式。但重要的是在整个组分中产生均匀的热量。
上述各种加工条件的有效使用，需要基于调味品组分的特定特性进行选择，其中具有相似特性的组分用类似条件，包括RF设置、时间等进行处理。这些特性包括诸如组分的介电特性、物理性质、热容量、热导率、密度、粒度之类的。
实施例1
将包装在20-40磅的袋子中，且具有按重量计的12％-30％的天然水分含量的常规磨碎的黑胡椒，在常规的MACROWAVE RF发生器中经受15-45kw的RF辐射2-5分钟，达到约170-240℉的温度。将其在该温度下保持约3-20分钟，然后静置在空气中冷却回至室温。除了消除任何可检测的沙门氏菌微生物的存在外，该胡椒还具有与未处理的磨碎的黑胡椒基本相同的感官特性，包括味道和外观。
实施例2
将包装在20-40磅的盒子中，且具有按重量计的5％-20％的天然水分含量的常规的完整黑胡椒，在常规的MACROWAVE RF发生器中经受20-50kW的RF辐射3-10分钟，达到约180-250℉的温度。将其在该温度下保持约5-45分钟，然后静置在空气中冷却回至室温。除了消除任何可检测的沙门氏菌微生物的存在外，该胡椒还具有与未处理的完整黑胡椒基本相同的感官特性，包括味道和外观。
实施例3
将包装在10-25磅的盒子中，且具有按重量计的5％-20％的天然水分含量的常规的莳萝片，在常规的MACROWAVE RF发生器中经受5-15kw的RF辐射1-4分钟，达到约170-230℉的温度。将其在该温度下保持约2-20分钟，然后静置在空气中冷却回至室温。除了消除任何可检测的沙门氏菌微生物的存在外，该莳萝还具有与未经处理的莳萝基本相同的感官特性，包括颜色、味道和外观。
因此，所描述的是用于加工调味品组分的高效的方法。不仅消除了不需要的微生物，而且基本上也保持了感官特性。因此，本发明的范围应包括可落入所附权利要求范围内的所有修改和变化。考虑到本文公开的本发明的说明书和实践，本发明的其他实施方案对于本领域技术人员而言是显而易见的。说明书和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真实范围和精神由所附权利要求表明。
Claims (24)
1.一种用于处理调味品组分的方法，包括将所述组分暴露于RF辐射，以使所述组分的温度在整个组分中基本均匀地升高至足以消除有害微生物同时保持感官特性的水平。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述调味品组分是香料。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述调味品组分是草本植物。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述调味品组分为种子形式。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述种子是裂开的。
6.如权利要求4所述的方法，其中，所述种子是胡椒籽。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述调味品组分选自由以下组成的组：黑胡椒、白胡椒、红辣椒、辣椒粉、芫荽、罗勒、欧芹、香菜叶、牛至、大蒜、洋葱、迷迭香、莳萝、番茄、奶酪、胡椒、肉豆蔻和芥末。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述调味品组分是磨碎的。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述调味品组分是完整的。
10.如权利要求1所述的方法，其中，所述调味品组分是干燥的。
11.如权利要求1所述的方法，其中，所述调味品组分是湿的。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述调味品组分在暴露于所述RF辐射之前具有按重量计至多约50％的水分含量。
13.如权利要求11所述的方法，其中，所述调味品组分在暴露于所述RF辐射之前具有按重量计至多约10％的水分含量。
14.如权利要求11所述的方法，其中，所述调味品组分在暴露于所述RF辐射之前具有按重量计约5％至约10％的水分含量。
15.如权利要求11所述的方法，其中，所述调味品组分是多孔的。
16.如权利要求1所述的方法，其中，所述调味品组分在暴露于所述RF辐射之前具有按重量计低于5％的水分含量。
17.如权利要求1所述的方法，其中，所述调味品组分的水活度为0.4至0.99。
18.如权利要求1所述的方法，其中，所述调味品组分温度保持30秒至1小时。
19.如权利要求1所述的方法，其中，所述调味品组分是磨碎的或完整的黑胡椒。
20.如权利要求1所述的方法，其中，所述RF辐射为约30kw至约300kw。
21.如权利要求1所述的方法，其中，所述温度为约170℉至约260℉。
22.如权利要求1所述的方法，其中，所述微生物是沙门氏菌。
23.如权利要求1所述的方法，其中，所述微生物包括酵母菌、霉菌、大肠杆菌群、SPC和/或产芽孢菌株。
24.如权利要求23所述的方法，其中，所述产芽孢菌株包括蜡样芽孢杆菌和/或产气荚膜梭菌。
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