CN116963961A - 热处理包装中包含的食品 - Google Patents
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Abstract
提供了一种用于热处理在包装(200)中包含的食品(201)的方法(400)。包装(200)由包括纸盒层(203)的包装材料(202)制成。该方法(400)包括：将包装(200)暴露(402)于热水(212)，从而将热量(HT)从热水(212)传递至食品(201)，干燥(404)包装(200)，使得包装材料(202)的纸盒层(203)中的水含量减少，以及将包装(200)暴露(406)于冷水(214)，从而将热量(HT)从食品(201)传递至冷水(214)。
Description
技术领域
本发明涉及食品加工。更具体地，其涉及对包括纸盒的包装中包含的食品进行热处理。
背景技术
20世纪90年代，技术的发展使得豆类和碎番茄等食品可以在纸盒包装中进行热处理。例如，此时，推出了/>(Tetra/>)包装，其中食品首先被填充到纸盒包装中，然后被进给到例如蒸馏站中，在其中对食品和包装进行热处理。通过可使用纸盒包装代替锡罐，可以实现相同的保质期，但通过使用更可持续的包装材料显著降低了对环境的影响。
尽管蒸馏通常用于豆类、豌豆等，但某些食品(例如西红柿)也可以通过使用所谓的热灌装来处理。当使用热灌装时，顾名思义，食品被加热并在加热的同时填充到包装中。食品的热量与食品的特性(例如食品的酸度水平)相结合使得细菌、孢子和其他不需要的微生物被杀死。
将食品包装和其中容纳的食品暴露于热量会带来食品变得可安全食用的积极效果。然而，热暴露对包装材料具有负面影响。例如，包装材料上的印刷装饰在热暴露期间(特别是在通过使用蒸汽提供热量的情况下)可能变差。
如何减少热暴露对包装材料的影响这一问题的常见解决方案可以从锡罐行业借鉴。为了避免热处理过程中印刷受到负面影响，包装在不印刷的情况下(例如干净的锡罐)进行热处理，热处理后在包装上贴标签。通过在热处理后贴标签(即印刷的包装材料)，避免了风险。
在用于承受热处理的基于纸盒的包装中，已知在纸盒层外部具有塑料层。这样，可包括印刷的纸盒层可以通过塑料层来保护免受蒸汽或任何其他传热介质的影响。
尽管现在有不同的技术可用，但仍然存在一个问题，即当对填充有食品的基于纸盒的包装进行热处理时，特别是当使用蒸汽提供热量时，包装材料可能受损。
发明内容
本发明的一个目的是至少部分地克服现有技术的上述限制中的一个或多个。具体地，一个目的是提供一种用于确保在保持包装材料完整性的同时将食品充分热处理的方法。
根据第一方面，提供了一种用于热处理包装中包含的食品的方法。包装可由包括纸盒层的包装材料制成。该方法可包括将包装暴露于热水，从而将热量从热水传递至食品，干燥包装使得包装材料的纸盒层中的水含量减少，以及将包装暴露于冷水从而将热量从食品传递至冷水。
通过包括干燥包装的步骤，可以在包装再次暴露于冷水形式的水之前除去可能经由包装暴露端部或通过保护层已渗透到例如纸盒层中的水。以这种方式去除水可以被视为允许包装在暴露于热水的步骤和暴露于冷水的步骤之间恢复。作为这种恢复的效果，包装在热处理期间受到的影响较小，这可以导致在暴露于热水和/或冷水的较长时间段内保持包装完整性，并且印刷装饰保持处于良好的状态。
包装可暴露于热水直至食品温度在90℃至130℃的范围内。包装可暴露在热水中15至80分钟。将包装暴露于热水可以包括将包装保持在相对湿度在80％至100％范围内的室中。
干燥可包括将包装保持在随时间变化的平均温度在10℃至75℃范围内的室中。干燥可以进行至少1分钟，或至少几分钟。干燥可以进行最多30分钟。干燥可以包括将包装保持在绝对湿度小于包装暴露于热水时室的绝对湿度一半的室中。干燥可以包括将包装保持在小于30％的相对湿度下。干燥可包括将包装保持在小于50％的相对湿度下或小于当包装暴露于热水时所述室的相对湿度。
包装可暴露于冷水直至食品的温度逐渐降低至低于50℃。更具体地，对于蒸馏站来说低于45℃，而对于巴氏灭菌器来说低于12℃。食品可暴露于冷水20至90分钟。将包装暴露于冷水可以包括将包装保持在80％至100％范围内的相对湿度中。
干燥步骤可以包括在容纳包装的室中产生气流，以将该蒸汽从所述室中去除，从而降低所述室中的湿度。干燥步骤可以包括从容纳包装的室中的空气中冷凝水，以提供所述室中降低的湿度。
根据第二方面，提供了一种用于热处理包装中包含的食品的设备，该包装由包括纸盒层的包装材料制成，所述设备包括布置成保持食品包装的室、布置成向室内提供热水以使包装暴露于热水从而将热量从热水传递至食品并在室内提供冷水以使包装暴露于冷水从而将热量从食品传递至冷水的喷嘴装置，以及空气循环系统，所述空气循环系统用于在室中循环空气并包括冷凝器，所述冷凝器用于降低空气湿度从而当包装位于室内时提供干燥，使得包装材料的纸盒层中的水含量减少。
根据第三方面，提供了一种用于热处理包装中包含的食品的系统，该包装由包括纸盒层的包装材料制成，所述系统按顺序包括加热站，其设置有布置成将包装暴露于热水中从而将热量从热水传递至食品的室；干燥站，其布置成干燥包装使得包装材料的纸盒层中的水含量减少，以及冷却站，其设置有布置成将包装暴露于冷水从而将热量从食品传递至冷水的室。
根据第四方面，提供了一种包含在通过根据第一方面的方法获得的食品包装中的食品。
该设备和系统均具有与该方法相同的优点，并且可以包括与该方法相同的实施方案和特征。
本发明的其他目的、特征、方面和优点将从以下详细描述以及附图中显见。
附图说明
现在将参考所附示意图以示例的方式描述本发明的实施方案，其中
图1是用于热处理在包装中包含的食品的方法的流程图。
图2A至图2C示出了当热处理、干燥和冷却时包含食品的包装。
图3A和图3B是分别示出了由吸收的水引起的包装的重量增加和边缘芯吸随时间变化的图。
图4是示出用于热处理在包装中包含的食品的方法的流程图。
图5示出了用于对包装中的食品进行分批热处理的设备。
图6示出了用于对包装中的食品进行连续热处理的系统。
具体实施方式
图1是示出对包装中包含的食品进行热处理的过程的流程图100。在第一步骤102中，将包装堆叠在布置成将包装输送到蒸馏站的承载设备或其他设备或用于热处理食品和容纳食品的包装的其他设备上。在第二步骤104中，当放置在蒸馏设备中时，将包装加热至第一温度。接下来，在第三步骤106中，将包装进一步加热至通常高于第一温度的第二温度。第二步骤104和第三步骤106都可以包括将热水喷洒到包装上。热水可以具有液体形态或者或多或少是气态的(蒸汽)。在第二步骤104和第三步骤106期间，将热量传递到食品中，使得将这些食品加热并杀死微生物。尽管描述了两个加热步骤，但这仅被视为示例。此外，如何对食品进行热处理，即多少个步骤、不同步骤的持续时间、温度等，不仅关系到食品安全，而且还影响食品的口味和特性。因此，不同的食品生产者可以选择不同的加热步骤组合。
一旦食品和包装被加热，在第四步骤108中，使包装干燥。如下面将进一步详细阐述的，这可以包括通过使用空气循环系统来降低蒸馏站内的湿度水平。具有干燥步骤的优点是可以减少对包装材料的负面影响。
干燥108可以在大气条件和约23℃的温度下进行。干燥可以在低于该温度的温度下(例如20℃以下、17℃以下或14℃以下)进行。在每种情况下，温度仍应在0℃以上，优选在5℃以上。在较冷的温度下干燥可能是有利的，因为周围空气的水分含量则可以较低，导致更多的干燥空气取代从包装中的纸盒层蒸发的水。这使得包装的干燥更加有效。当使用较低温度时，可以说干燥还包括“冷却”，因为它冷却纸盒层。当然，也可以使用热空气来干燥，但那时优选应保证周围空气的水含量不要太高。
此后，在第五步骤110中，冷却包装。这可以通过将冷水喷洒到包装上来实现。至于加热包装的步骤，即第二步骤104和第三步骤106，冷却可以分为两个步骤，因此在第五步骤110之后，可以进行第六步骤112，其中进一步冷却包装。第五步骤110和第六步骤112中使用的冷水在两个步骤中可以具有不同的温度。此外，两个步骤之间的持续时间和用水量可不同。
在第七步骤114中，可以对包装拆堆叠。这可涉及打开蒸馏站、从蒸馏站取出承载设备以及将包装从承载设备移动到传送带或其他下游设备上以进行进一步处理。
图2A至2C通过示例分别示出了在加热期间(例如图1所示的第二步骤104或第三步骤106)，在包装200的干燥(例如在第四步骤108)期间，在包装200的冷却期间(即第五步骤110或第六步骤112)的包装200。
从图2A开始，包装200包括食品201。包装200可以由包括纸盒层203、外塑料层204和内塑料层206的包装材料202形成。纸盒层203为包装提供刚性。纸盒层可以是纸板层。纸盒层可以是主要由纤维素制成的基于纤维的层。外塑料层204保护纸盒层203免受例如周围环境的湿气的影响，同时内塑料层206可以保护纸盒层203免受食品201的影响。
当生产包装200时，可以在坯料上提供纵向密封，从而形成套筒。套筒可以在一端通过第一横向密封封闭，使得形成底部或顶部，填充有食品201，然后在另一端通过第二横向密封封闭，使得提供底部和顶部两者。由于包装200由从包装材料卷材切下的坯材形成，因此纸盒层203可以在包装200的顶部翅片208和底部翅片210中暴露，即不存在覆盖纸盒层边缘的塑料层。
在加热期间，热量HT可以经由包装200传递到食品201中。如上所述，热量HT可以通过使用热水212作为传热介质来提供。热水212的暴露可以持续直至食品的温度TH在90℃至130℃的范围内。包装200可暴露于热水15至80分钟。作为将热水212喷洒到包装200上的替代方案，可以通过将包装200保持在80％至100％范围内的相对湿度RH中来将包装200暴露于热水212。当包装200暴露于热水并由此被加热时，少量的水有时会穿过外塑料层204并进入纸盒层203。
在干燥期间，如图2B所示，可以使水W从包装材料202转移走。如图所示，水W可以经由顶部翅片208和底部翅片210从包装材料转移，而且也通过外塑料层204从纸盒层转移。这种穿过外塑料层204的转移取决于层204由什么类型的塑料制成，并且通常仅在外塑料层204温暖时发生。
干燥可包括将包装200保持在10至75℃范围内的平均温度TD一段时间。干燥可以进行至少1分钟或至少3分钟。干燥可以进行最多30分钟。此外，干燥可包括将包装200保持在绝对湿度AHD中，该绝对湿度AHD小于当包装200暴露于热水212时的绝对湿度AHH的一半。干燥还可以或替代地包括将包装保持在小于30％的相对湿度RH中。此外，干燥可以包括将包装200保持在小于当包装200暴露于热水212时的相对湿度RH的50％的相对湿度RH中，其中相对湿度应理解为相对于给定相同温度的最大湿度的绝对湿度。
图2C中所示的包装200的冷却可以通过将冷水214喷洒到包装200上来实现。由于温差，热量HT可以从包装200内部的食品201传递到周围环境。包装可以暴露于冷水214直到食品201的温度Tc逐渐降低至小于50℃。更具体的情况是，在低于45℃时使用蒸馏站，并且在低于12℃时使用巴氏灭菌器。食品201可以暴露于冷水214达20至90分钟。将包装200暴露于冷水214可以包括将包装200保持在80％至100％范围内的相对湿度RH中。
图3A是示出当在如本文所述的热处理在包装中包含的食品的方法中使用干燥步骤时获得的测试结果的图。包装的类型类似于上述包装200，由包括纸盒层、外塑料层和内塑料层的包装材料制成。纸盒层的厚度为294μm。外塑料层具有31μm的厚度。内塑料层由两个不同塑料材料的塑料层制成，总厚度为64μm。包装的尺寸(体积)为390ml，纸盒层和塑料层均由热处理包装中包含的食品的技术领域内常规用于包装的材料制成。具体地，包装是中长规格的390ml利乐佳包装。
干燥在大气压、约22℃的室温和50％的相对湿度下进行。图中的x轴上显示干燥时间(以分钟计)。Y轴上显示纸盒层中的水量(以克量度)。通过将包装重量与其在填充食品并用于如本文所述的热处理在包装中包含的食品的方法中之前其所具有的重量比较来确定纸盒层中的水量。
图3B是示出对相同包装获得的测试结果的图，但是在y轴上其示出以mm计的边缘芯吸(EW)。边缘芯吸是从顶部密封(打开的纸盒边缘)到纸盒层可以观察到纸盒层已吸水位置的距离。例如，10mm边缘芯吸意指水已渗入纸盒层10mm，如沿着纸盒层的平面方向观察并从纸盒层边缘测量的那样。纸盒层的边缘与包装材料的边缘重合。芯吸是通过从外部研究包装来确定的，因为当纸盒层受到水或其他液体的影响(其变得深色)时可以清楚地看到。针对每个包装研究几个点并计算平均值。
可以看出，重量增加或吸水率(以克计)随时间相对线性减少，遵循一条曲线，描述为y＝-0.9969x+5.8496，其中y是以克计的水量，而x是以分钟计的干燥时间。
还可以看出，边缘润湿更呈指数下降，遵循一条曲线，描述为y＝45.079e-0.916x，其中y是以mm计的边缘润湿，而x是以分钟计的干燥时间。
从图3A和图3B中可以看出，边缘润湿下降得明显更快，仅1分钟后，其通常低于10mm。这是一种正面的惊喜，因为主要是边缘润湿导致了所谓的“潮湿包装”，即这样的包装，其中纸盒层变得如此潮湿以至于它失去了其刚性从而失去支撑和保持包装形状的能力。
换言描述图3A，可以说其示出了类似前述包装200的一种类型的包装在经过热处理并随后冷却0至5分钟后的重量增加。在冷却过程中，包装处于干燥的室内气氛中。从图中可以看出，在这个特定的实验中，大约5分钟后，只能测量到较小的重量增加，即最初测量的重量增加随着时间的推移而减少。因此，对于本实验中使用的该特定包装，干燥5分钟使得在加热步骤期间转移到包装材料中的大部分水已经从包装200中干燥出来，在该加热步骤中包装受到水的作用。
据观察，在包装材料中水含量较高的包装中，更多的这些包装通常被认为是软的或潮湿的，与包装材料中水含量较低的包装相比不具有所需的刚度。通过在热处理在包装200中包含的食品201时包括干燥步骤，可以避免或至少减少对包装200的损坏。
图4是示出用于热处理食品201的一般方法400的流程图。在第一步骤402中，包装200暴露于热水212，从而将热量HT从热水212传递至食品201。在第二步骤404中，可以干燥包装200，使得包装材料202的纸盒层203中的水含量减少。在第三步骤406中，包装200可以暴露于冷水214，从而将热量HT从食品201传递至冷水214。
干燥404可以在大气条件和约23℃的温度下进行。干燥可以在低于该温度的温度下(例如20℃以下、17℃以下或14℃以下)进行。在每种情况下，温度仍应在0℃以上，优选在5℃以上。在较冷的温度下干燥可能是有利的，因为周围空气的水分含量则可以较低，导致更多的干燥空气取代从包装中的纸盒层蒸发的水。这使得包装的干燥更加有效。当使用较低温度时，可以说干燥还包括“冷却”，因为它冷却了纸盒层。当然，也可以使用热空气来干燥，但那时优选应保证周围空气的水含量不要太高。
图5通过示例示出了用于对包含食品201的包装200进行分批热处理的设备500。设备500可以是蒸馏站。
设备500可以包括用于保持包装200的室502。尽管未示出，但是可以提供用于进入室502的门。为了提供热水212和冷水214，可以在室502内部设置喷嘴504a、504b。阀506a、506b可设置在设备500中，使得可实现并还控制室502与周围环境507之间的气流。为了控制设备500，可以提供控制单元508。该控制单元508可以例如被配置成在加热、干燥和冷却的不同阶段之间切换，而且还连续地接收测量数据并相应地调整各种操作设置。
热水212可以经由热水供应管510供应，进给到设备中，并且以类似的方式，冷水214可以经由冷水供应管512供应。
可选地，为了使包装200能够在室502内部有效地干燥，可以使用空气循环系统514。如图所示，这可以经由阀506a连接到设备500。空气循环系统514可包括冷凝器516和风扇518，该冷凝器516布置成从室502循环的空气中释放水，而该风扇518布置成提供空气通过空气循环系统514的移动。替代地，室502中的潮湿空气可被排出，同时让来自周围环境的更多干燥空气进入。
为了能够从设备500中释放水，可以设置出口520。
在干燥404步骤期间，可以产生空气流AF以将蒸汽从室502中去除，从而降低室中的湿度。
如冷凝器516所例示的，干燥404步骤可包括从空气中冷凝水以使得室502中的湿度降低。
图6示出了用于热处理在包装200中包含的食品201的系统600。不同于图5所示的设备500，系统600是在包装200中包含的食品201的连续热处理的示例。
在该特定示例中，包装200可以在传送带602上输送通过加热站604、干燥站606和冷却站608。加热站604可包括室610；和喷嘴612，其用于提供热水212，使得食品201可被加热，从而确保杀死细菌和其他不需要的微生物。干燥站606可设置有风扇614以提供空气循环。可设置阀616以允许潮湿空气从干燥站606释放。冷却站608可设置有室617；和用于提供热水214的喷嘴618。尽管未示出，但是系统600可以包括如图5所示的空气循环系统。
不同的站可以设置有可保持在不同站内的用于控制湿度和温度的闸门。闸门可以是机械和/或空气控制的，即可以控制气流，使得周围的空气不进入并且内部容纳的空气不被排出。加热站602可以具有进入闸门620和输出闸门622。干燥站606可以具有进入闸门624和输出闸门626。冷却站608可以具有进入闸门628和输出闸门630。
从上面的描述可以看出，虽然已经描述和示出了本发明的各种实施方案，但是本发明不限于此，而是还可以在所附权利要求中限定的主题的范围内以其他方式来实施。
Claims (17)
1.一种用于热处理在包装(200)中包含的食品(201)的方法(400)，所述包装(200)由包括纸盒层(203)的包装材料(202)制成，所述方法(400)包括：
将所述包装(200)暴露(402)于热水(212)，从而将热量(HT)从所述热水(212)传递至所述食品(201)，
干燥(404)所述包装(200)，使得所述包装材料(202)的所述纸盒层(203)中的水含量减少，以及
将所述包装(200)暴露(406)于冷水(214)，从而将热量(HT)从所述食品(201)传递至所述冷水(214)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述包装(200)暴露于所述热水直至所述食品(201)的温度(TH)在90℃至130℃的范围内。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述包装(200)暴露于所述热水(212)15至80分钟。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将所述包装(200)暴露(402)于热水(212)包括将所述包装(200)保持在相对湿度(RH)在80％至100％范围内的室(502)中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述干燥(404)包括将所述包装(200)保持在随时间变化的平均温度(TD)在10至75℃范围内的室(502)中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述干燥(404)执行至少1分钟，或至少3分钟。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述干燥(404)包括将所述包装(200)保持在室(502)中，所述室(502)具有的绝对湿度(AHD)小于在所述包装(200)暴露(402)于所述热水(212)时所述室(502)的所述绝对湿度(AHH)的一半。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述干燥(404)包括将所述包装(200)保持在小于30％的相对湿度(RH)中。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述干燥(404)包括将所述包装(200)保持在小于50％的相对湿度(RH)或小于当所述包装(200)暴露于热水(212)时所述室(502)的所述相对湿度(RH)中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述包装(200)暴露于所述冷水直至所述食品(201)的温度(TH)逐渐降至小于50℃。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述食品(201)暴露于所述冷水(214)20至90分钟。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将所述包装(200)暴露(404)于冷水(CW)包括将所述包装(200)保持在80％至100％范围内的相对湿度(RH)中。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中干燥(404)步骤包括在保持所述包装(200)的室(502)中产生空气流，以使得从所述室(502)去除蒸汽从而使所述室(502)中的湿度降低。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述干燥(404)步骤包括从保持所述包装(200)的室(502)中的空气中冷凝水，以使得所述室(502)中的湿度降低。
15.一种用于热处理在包装(200)中包含的食品(201)的设备(500)，所述包装(200)由包括纸盒层(203)的包装材料(202)制成，所述设备(500)包括：
布置成保持所述食品包装(200)的室(502)，
喷嘴装置(504a至504b)，其被布置成：
-在所述室(502)内提供热水(212)，以将所述包装(200)暴露(402)于热水(212)，从而将热量(HT)从所述热水(212)传递至所述食品(201)，以及
-在所述室(502)内提供冷水(214)，以将所述包装(200)暴露(404)于冷水(214)，从而将热量(HT)从所述食品(201)传递至所述冷水(214)，以及
空气循环系统(514)，其用于在所述室(502)中循环空气并包括冷凝器(516)，所述冷凝器(516)当位于所述室(502)内时用于降低所述空气的湿度，从而提供对所述包装(200)的干燥(404)，使得所述包装材料(202)的所述纸盒层(203)中的水含量减少。
16.一种用于热处理在包装(200)中包含的食品(201)的系统(600)，所述包装(200)由包括纸盒层(203)的包装材料(202)制成，所述系统(600)按顺序包括：
加热站(604)，其设置有室(610)，所述室(610)布置成将所述包装(200)暴露于热水(212)，从而将热量(HT)从所述热水(212)传递至所述食品(201)，
干燥站(606)，其布置成干燥(404)所述包装(200)，使得所述包装材料(202)的所述纸盒层(203)中的水含量减少，以及
冷却站(608)，设置有室(617)，所述室(617)布置成将所述包装(200)暴露于冷水(214)，从而将热量(HT)从所述食品(201)传递至所述冷水(214)。
17.一种包含在通过根据权利要求1至12中任一项所述的方法(400)获得的食品包装(200)中的食品(201)。
Applications Claiming Priority (3)
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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