CN1314787A - 利用冲击波反射进行的连续冲击波食品处理 - Google Patents

Abstract

水和肉食品物(P)被泵入,通过导管(100),导管壁由其声阻接近于水的塑料制成。导管被浸入充满水的罐(400)内。冲击波发生器(200)(化学炸药或电容放电电极)产生水中的冲击波。由于导管壁的声阻与水的声阻相匹配,因而当冲击波穿过导管时,不会出现实质性的反射。冲击波可实现对肉食品的嫩化处理和至少局部的对肉食品的杀菌处理。一重型冲击反射圆柱体将冲击脉冲的部分反射到导管上。充分迅速地反复进行连续的爆炸,从而实现对所有通过的肉食品的嫩化处理。另外,也可以替代导管将肉食品装在一闭合容器中的水内。

Description

利用冲击波反射进行的连续冲击波食品处理

本发明涉及利用冲击波对食品的处理，促使对食品的嫩化和/或对微生物的灭杀。

如约翰.朗的美国专利US5,273,766和5,328,403和未审定的申请中所述，利用由例如化学炸药或两个电极之间的电容放电导致的冲击波(声音或压力脉冲)可以实现食品的嫩化或至少实现局部无菌化消毒。冲击波以声速(或在高强度冲击波下略高于声速)由爆炸点向外扩散，该冲击波与被墙壁反射的回音一样，将在冲击波反射面上被反射。

冲击波反射的条件是，视冲击波传播的介质而变化的声速，在两种介质的界面上变化。压力波在水内的传播速度约为1500米/秒；同样的压力波在不锈钢中的传播速度是5800米/秒，几乎是前者的四倍。该声速的差接近于冲击波速度差，所述冲击波基本是高压声波；它们利用与声音相同的机理进行传播，但它们是尖脉冲并且通常具有比大多数声音还要高的声音强度或压力升高(通常被称作“过压”)。

当在水中的一声波或冲击波遇到钢表面时，由于传播速度的差异(也被称作“声阻失配”)大多数波将被反射远离该表面，因而仅有很小一部分波进入钢内。根据上述的相关技术，采用冲击波由厚钢板表面反射的方式提高冲击脉冲的强度。由爆炸产生的冲击波脉冲是瞬间的，但具有明显的长度，并且当脉冲被钢反射时，被反射的脉冲将穿过脉冲本身，从而提高了冲击波脉冲强度。(此作用与在海岸护坡处的情况相同，在此处被护坡反射的海浪将被溅射到护坡的很高的高度上，该高度大于在开放水域传播时到达的高度。)

在根据约翰.朗的美国专利US5,273,766和5,328,403的实施例中，肉食品被放置在塑料袋内，塑料袋被排放在半球形钢釜的底部，钢釜内充满水，并且在几何中心起爆。向外扩散的冲击波大致在同时到达所有的肉食品处并且大致以相同的过压或冲击波强度对肉食品进行冲击，由于钢釜的反射，冲击波两次穿过包装薄膜和肉食。(肉食和包装袋具有接近于水的声阻或机械阻抗，而不会对冲击波进行明显的反射)。

该实施例可以非常好地实现对被排放在和贴靠在釜体内壁上的肉食的嫩化和至少局部的杀菌，但其也具有一些不足之处。很显然，该实施方式是固有的分批处理方式，并且设备非常昂贵。一个直径为四英尺、厚度为两英寸的不锈钢半球体是不便宜的，并且加之需要用于移动爆炸屏蔽、换水等的设备很复杂并且非常昂贵。肉食品的装入和取出相当缓慢，并且出于安全的考虑不得不进一步放慢速度；例如在起爆时，工人是不能对半球容器进行装载的。

另一个缺点是，爆炸时水将由半球釜内冒出并且必须进行补充。在采用化学炸药的情况下，尽管水并不直接与肉食品接触，但优选要将任何剩余的水排出并用新鲜的未被爆炸的化学副产物污染的水进行更换。对水的排放和更新将耗去时间并且将消耗掉大量的水。

而且在上述实施例中的爆炸力是不平衡的。设置在半球釜顶端外的爆炸气体、蒸汽和雾的喷口将导致产生很大的反作用力，该反作用力将促使半球釜向下移动，并且必须采用大型的弹簧、缓冲器等抵消掉此反作用力，这些附加的设备也是昂贵的。为对喷口的力进行吸收，如约翰.朗的美国专利US 5841056中所述还需要盖在半球釜上的专门的爆炸屏蔽弧形罩。

由于沿肉食品在袋内保留的任何气泡都会起着声学“透镜”的作用，该“透镜”将把冲击波汇集在正好在气泡另一侧的肉食品上(此点与水滴对阳光的汇聚透镜作用相似)，将导致非常高的局部压力，该压力有可能对肉食品“烧灼”。所产生的热能常常还会将袋子上烧出孔洞，导致塑料袋破损。

将肉食放置抵压在冲击波反射钢板面上或在后者附近，如上所述是伴随上述实施例产生的一些问题的根源，并且这种放置方式限制了任何实质性改进的实现。可以被嫩化的肉层的宽度受冲击脉冲宽度的限制，这是因为如果所有肉食品要经受是冲击脉冲厚度两倍的强度，则冲击脉冲的宽度必须至少是肉食品厚度的两倍，从而使在整个肉食品厚度上实现两倍的脉冲强度。如果脉冲的宽度很短，则正好当脉冲的前沿被钢板反射时，而脉冲的后沿将进入肉层，并且仅最接近反射钢板的肉食品部分经受双冲击强度；而其余部分将经受非双倍的冲击波的两次穿透。冲击脉冲的宽度(单位：米)除以脉冲宽度(单位：秒)约为1500米/秒。

对肉食品厚度的限制意味着，如果每一批有待处理的肉食量非常之大，就必须增大半球釜的尺寸，以便使整个加工处理率不致过于缓慢。但增大半球釜的直径将意味着，冲击脉冲较弱，这是因为球形波的压力强度大致要下降到半径(相当于与源或爆炸源的距离)的三次方。

如果并不坚持上述实施例的两倍的强度，则肉片可以进一步远离半球釜的冲击波反射内面，并且冲击波较大的强度可以使强度翻番。如果肉食品向内移动约半球半径的29％(精确地说，1.000-0.707)，则单向冲击波强度的大小正好与半球内面上的双倍的强度相同，甚至在不提高爆炸能的情况下，也是如此。(冲击波向外穿过肉食品并接着在由钢板表面反射后，向内返回穿过肉食品。)此点表明，将肉食品直接放置抵住反射面或接近反射面并不是关键。

而且接着还会产生如何对肉食品进行固定克服由于爆炸导致的移动的问题。本发明采用一种容纳肉食的容器，与厚的不锈钢板不同，该容器具有尽可能低的反射性，从而使冲击波可以不受阻碍地穿过容器。可以将该容器作成“声音可以穿透的”，即其机械或声阻大致与水相同，因而声波或冲击波可以通过容器，而不会明显地改变方向或出现通过迟延。

有多种可以将容器作成声音可以穿透的方案。一种是采用金属丝制作的容器，声音(和冲击波)可以穿过该容器，但金属丝容器在任何情况下都不能实现对肉食品的充分的支撑，并且视制成容器的金属丝或线材的规格将对冲击波有所干扰。一优选的途径是采用具有与肉食品浸入的液体相同的“声阻”的材料制作容器。如果容器材料和液体的声阻大致相同，则冲击波在两种材料中具有大致相同的传播速度。根据黑根斯原理，波不会因折射而弯曲。波也不会在液体和容器材料间的界面被反射。

(与光波类似。如果一种固体物，其“反射系数”(光阻)接近于水，浸入水中，则该固体物几乎是看不见的，这是因为光线穿过该固体物，而不会出现弯曲。例如一块冰或玻璃在水中比空气更不容易被看见，这是因为两者的反射系数差很小的缘故。)

如果优选采用水作为液体，则可以采用在其中的声速与水类似的材料制作容器。这种材料是可以获得的。例如在树脂橡胶中的声速仅比水高3％，并且几种更为耐久的塑料的声阻特别接近于水，所以它们非常适于作为肉食品容器。一种已经得到批准用于食品的适用的和已知的材料是太根(TYGON)，太根是一种塑化乙烯聚合物；其它的还有聚乙烯和聚丙烯。也可以对其它塑料进行常规的声音穿透性和爆炸环境的耐久性的测试。如果由太根等制成的半球食品容器同心悬挂在半球釜内，可对肉食实现嫩化，而不需要进行上述讨论的反射。

但此方案并不能消除伴随上述实施例产生的问题，即需要分批处理和连带的速度的放慢以及需要配套设备。为实现连续的处理，半连续的处理或间歇的处理或改进的分批处理，本发明将上述半球的几何形状改变成基本圆柱形的几何形状，同时在一些实施例中将用于分批处理的容器改变成导管(太根管)，肉类产品被泵入或在碎肉沫(肉泥)的情况下被传送或在肉块的情况下，例如去骨鸡块或塑料膜包的牛肉时，通过流动的水被传送过导管。由具有相应的声阻的、冲击波基本可以穿透的塑料制成的坚固的管子，可与由细网制成的导管类似，就食品的输送而言，其优点是很明显的；而且这种管子与筛网或框架相比，更易于被冲击波穿透。而且太根和其它塑料的管子也是可以获得的。

替代根据已有技术的实施例的钢制的半球，本发明提出一种大致成中空圆柱形的冲击反射器，该反射器围绕导管或静止的肉食固定器和一个或多个爆炸点，从而可以实现冲击波在内部的反射。甚至当几何形状不特别精确，使冲击波反射分布不是最佳均匀分布时，则在作为反射室的反射器内许多冲击波回波也会产生准液压脉冲。

在一个连续的系统中，当肉食品被泵入通过塑料导管时，在导管附近以很短的间隔反复地起爆，使所有通过导管的肉食品受到冲击波处理。冲击波所有的反射优选来自一距塑料导管和肉食品有一间距的表面。

在这种连续处理中的肉食品优选经受多个以很短的间隔产生的冲击波穿过，该冲击波将导致准液压波的叠加脉冲效应，此点或者是由于冲击波的叠加和冲击强度的持续增强，或者由于肉食或肉食中细菌的衰减，从而可以在下一个冲击迅速到达之前由一个冲击进行“恢复”。冲击波或者直接地、通过反射，或者在圆柱形的反射室内的多个面段的多次反射后汇集在肉食品上。

本发明人的临时申请中披露了多爆炸设置，该设置应用多个炸药或电极。多爆炸设置具有许多优点，其中包括采用消除爆炸脉冲的方法去掉反作用力和适于连续处理。如果冲击波必须击中塑料管并且同时穿过肉食，则采用多点爆炸将导致必需对爆炸精确的定时。定时对实现所需的准液压嫩化是特别重要的。如果炸药或电极与导管的距离是相同的，则定时的要求是爆炸必须精确地同步。

如果采用单独一个爆炸避免具有多个爆炸源，则可解决高度精确的爆炸定时的固有的问题，该单爆炸冲击波由于冲击波的反射(或折射)将汇集在导管上。在此情况时，唯一的定时要求是大致要求爆炸充分频繁和有规律地进行，以便所有通过导管的肉食品都可以接受冲击波的处理。

由单爆炸开始一圆形冲击波迅速并均匀地扩散，直至其遇到声阻的变化并被反射或折射。通过对反射面相应的设置由单爆炸扩散的圆形的冲击波将改变方向和反射，从而使反射波在短时间内由多个方向汇集到肉食品上。

当所有“辐射”(垂直于波前表面移动的波前端部分)通过相同的距离到达导管时，则波将会同时汇集到导管内的肉食品上。

本发明通过将冲击波反射面进一步移离肉食品并采用一声音可穿透的导管对肉食品进行设置和固定并通过实现一圆柱形等形状的冲击波反射面，大幅度地促进了对肉食品(或其它产品)的处理。因此本发明可以实现改进处理的主要目的，并且还可以克服上述已有技术的实施例中的其它问题。

下面将结合附图对照实施例对本发明上述目的和其它目的以及特征和优点加以说明。图中示出：

图1为本发明的局部示意立体图；

图2为垂直于本发明第一实施例的导管轴的剖视图；

图3a和3b为本发明的第二实施例的示意图；

图4为本发明的第三实施例的示意图；

图5a为在圆柱-半球形罐体内的圆柱反射器的俯视图；

图5b为图5a的设置视图；

图5c为在圆柱反射器内的肉食品容器的俯视图；

图5d为图5c容器的视图；

图5e为爆炸条侧视图；和

图5f为爆炸条正视图；

图6a为带有移动的圆柱形反射器的罐体俯视图；和

图6b为图6a的设置视图。

通常交替应用“冲击波”、“音频脉冲”、“压力脉冲”等。上述所有波或脉冲统称为以声速(或高于声速)传播的声波或压力波。“冲击波”的定义还包括高能矩形波、正弦波和由扬声器和水下警报器产生的波。具有一定频率的声音仅仅是冲击波的重复，根据付里叶定律冲击波由频率构成。本发明旨在通过以非连续的脉冲或连续的脉冲的高强度声音对食品产品的处理；和

圆锥段的通用的定义是：圆的、椭圆的、抛物面等形状。

图1为本发明的示意和理论综合视图。一种食品产品P例如可以是如图所示的在水中的去骨鸡块，或半固体的碎肉沫，即肉泥，顺大箭头所示方向A移动通过塑料或其它声音可以穿透的导管100，所述肉泥被与馈送管路110连接的搅拌器/泵120推进。水W被容纳在环围导管的罐400内；出于明了起见，仅绘出罐400的一角。导管100的截面端与另一管路(未示出)或其它的用于将来自罐400内的食品产品P传送进一步处理的设备。

如上所述，导管100优选由塑料或其它的其声阻与作为优选液体的水匹配的材料制成。在导管100内的食品产品或食品块和水的混合物，其本身大部分是水构成的。因此，导管100区段或是由水或是由其声学特性与水类似的物质构成并因此该区段的声学特性基本是均匀的。冲击波或声音可以通过导管区段，而不会出现大的折射或反射。

波发生器，优选一个爆炸器200设置在导管100附近。该爆炸器例如是条带状的化学炸药、一组火花电极或可以产生具有充分能量的冲击波或声音的机械器件(例如警报器)。爆炸器200与引爆电路或电容放电释放电路220连接，所述电路对起爆时间进行控制并在采用放电或电子-机械波发生方式时(例如包括电容器)也可以提供爆炸能量。

在起爆或放电的同时，冲击波向外扩散。如箭头S1所示，一部分冲击波直接穿过导管100。用S2和S3表示的冲击波的其它部分被冲击波反射面反射，在此用反射板或反射器R1和R2表示，所述反射板或反射器在理论上例如是安装在重型弹簧上的钢板，并且所述反射板或反射器如相应的箭头所示在整个导管100长度和宽度延伸。但显然，该图并未示出本发明的一个重要特征，即具有锥形段的冲击反射室，该锥形段可以省去对弹簧等的需要。

从图中可见，可以通过在相应的位置反射器R1和R2的设置，实现冲击波S1、S2和S3基本同时的通过。另外，也可以在导管100(图1中未示出)的任何一侧对称设置两个冲击波发生器200；如果两个发生器200同时起爆的话，这种配置也可以将平衡的脉冲加到导管100上。而且，也可以间隔120°设置三个波发生器等。

替代水，可以采用任何液体(或甚至气体)用于在罐400内冲击波的传送和/或用于对食品产品P的输送，特别是可以采用水与诸如盐、pH值可调物质、消毒剂、表面活化剂等物质的混合物。在此情况时可以通过相应选择制作导管的材料，调整导管100的声阻。

要说明的是，罐400内的液体可以不同于导管100内的液体。这两种液体的声阻可以稍有不同，但优选要尽可能接近。如果导管100、第一液体和第二液体的声阻基本类似，则通过导管的冲击波基本不会改变方向(反射或折射)并且可以按需要对导管100内的肉食品P进行处理。

本发明最宽的但不是优选的方式是针对垂直通过水的滴状食品颗粒或挤压食品。在这种配置中爆炸器200和圆柱形反射器替代导管100，即没有导管，设置在垂直轴上。但这种实施例需要在相对方向上对冲击波进行精心和棘手的平衡，以避免食品颗粒被冲击开。

图2为本发明的第一优选实施例的垂直于塑料导管100的轴的平面上的剖视图，所述导管内装有食品块(例如鸡块、塑料膜包装牛肉或碎肉沫)和液体，所述食品块和液体流入或流出该图的平面。导管100浸在液体401中，所述液体充注在罐400内，并且该液体401填满圆柱体303的圆形空间302，该空间如图2的剖视图所示，基本为一足球形的开口。圆柱体303包括一基本同心的重型室壁的圆柱形内面307和两个抛物状面301。

在该实施例中，如WO 98/54975和相应的美国专利申请中披露的内容，爆炸器包括两对电极201，四个电极中的每一个具有相应绝缘的护套203，每一对电极与一电容放电器(图2中未示出)连接。由防水的护套205保持除电极外的其它电气部分的干燥。

每一对电极201的火花间隙的几何对准环围的抛物状反射面301的焦点。两个抛物状反射面(旋转抛物面)具有一如图点划线所示的公共轴。

当通过任何一对电极放电时，能量的突然释放将生成冲击波，接着有气泡产生。冲击波的主要部分(用圆角表示)在抛物面上被反射，生成一平面的冲击波，该冲击波由冲击发生器直接经圆柱形室，穿过导管100和导管内的肉食品，并到达对面的抛物面反射器，该反射器将对冲击波进行二次反射，到达另一对电极。被汇聚的冲击波促使二次局部压力的升高，因此压力升高，波被再次辐射，产生一些后向和前向的回波。

冲击波的其它部分将在圆柱面307，和肉食品，水和导管100上被反弹，冲击波在一定程度上被折射。作为多次反射和折射的结果，冲击波将在腔体内回波，导致准液压升高。两对电极201最好同时放电，传递给食品产品的能量被翻倍并避免由于冲击波或接着产生的气泡造成加在导管上的力的净不平衡的出现。

圆柱面307的长度优选大致等于其直径并且爆炸外壳圆柱体303端(与圆柱面307邻接)优选是开口的，以便在爆炸生成的气泡的力作用下水可以由端部流出(即水流入和流出图的平面)。由坚固的圆柱壁对爆炸实施径向密封，圆柱壁优选由不锈钢制成。由于圆柱对称，传递给肉食品的脉冲是平衡的，并且只要同时起爆并且能量相同，就不会有促使炸裂肉食品的净力产生，或使导管炸离其中心位置。如果仅有一个冲击发生器生成冲击波，则在爆炸后根据液压动力，将产生作用于导管100的横向力，并且尤其是在冲击波后将立刻生成气泡。

爆炸后，罐400内的水401将立刻流回充注围绕导管100的腔体302内，在下一次爆炸时，将对到达抛物面反射器之间的冲击波区的肉食品进行处理。通过在回波腔体内侧生成冲击波的电极处的连续反复的爆炸实现对连续移动的食品产品的连续处理。

图2的选择实施例(未示出)包括对电极及其抛物面反射器的各种位置设置。替代图2所示的两个直径相对间隔180°的冲击波发生器，可以采用间隔120°的三个冲击发生器和间隔90°的四个冲击发生器等。也可以沿轴线分组交错设置等。轴向间隔的爆炸可以是同时的或顺序的。

图3a示出一第二实施例，其中仅采用一个冲击发生器，但其中冲击波由相对的方向击中导管，生成一平衡的力和准液压升高。爆炸室210、处理室310和固定在横梁402上的环形管230安装在罐400的内侧。与图2相同，导管100垂直于图平面。环形管230的两个半环端接在爆炸室210和处理室310上，从而使管内的水如图3a所示可以顺时针或逆时针流动。图3b为示意断面图，图中示出环形管230段是如何与处理室310连接的。

如图3a所示，有一条由外侧通向爆炸室210的放电线路207。爆炸室210内的爆炸生成冲击波，该冲击波沿环形管的内侧传播，当冲击波向前传播时在管子230的反射弯曲面上被反射，并由于将爆炸室210与处理室310连接的两个环形管段的长度相同，因而同时到达处理室。

来自相对侧的平衡冲击波的冲击可以避免出现加在冲击波可以穿透的并用于容纳肉食品的导管的横向力，并且应用单冲击发生器可以不必对两个或多个在任何单轴向位置上的冲击发生器进行同步。

本发明包括应用两根以上的管子以平衡的方式向处理室310传递冲击脉冲。可以应用任何两根以上的管子，并且只要长度相同，可以是任何形状。

图4示出本发明第三个实施例。在此图2的圆柱面307被压扁成一具有带椭圆截面的面307’的室。电极对201设置在椭圆的一焦点上并且容纳肉食品的导管100对准另一焦点。椭圆的几何特性是，来自一焦点的辐射被椭圆室307’的内壁在内部反射，汇聚在另一焦点上。由于具有该特性，来自电极201的冲击波由各侧汇集在导管100上并同时汇集在导管面的各点上，除非在剩余的冲击前沿到达之前，直接来自电极201的冲击波穿过导管100，在远端壁上被反射，并接着当剩余的冲击前沿到达导管外侧的同时，再次击中导管。

如果与如图2所示的来自电极对的情况相同，爆炸来自一个点，则冲击波将不会精确地汇聚在导管的中心，除非与爆炸直接相对。沿导管的其它位置的汇聚是不能精确地对准的。如果冲击波来自一线性爆炸(例如在与图4所示的电极的相同位置的炸药条)，则冲击波将沿与炸药条的长度相符的长度对导管100同时并均匀地进行汇集。

采用折射声学透镜同样可以实现冲击波在图4中用椭圆形状表示的导管上的汇聚。可以通过将类似光学聚焦透镜的中空的充入空气的筒状物浸入罐400内形成这样一种透镜(图中未示出)。在采用至少部分材料，其与环绕的液体的声阻不太匹配，制作导管或容器的情况下，导管或容器壁(或其部分)可以起着对在容器/导管内部或外部的液体中的波的汇集和/或传播控制的作用。

在图5a-5f和6a-6b中示意示出另外两个选择方案和优选实施例。图5a-5f示出一静止或分批系统并且图6a和6b示出包括输送器的一连续的或半连续的(间歇)系统。图示的两个实施例都采用化学炸药条520，所述炸药条抵压在冲击波反射钢圆柱体530的内壁上，所述圆柱体带有一内圆柱面307”，起着反射器的作用。但这两个系统也适用于采用放电爆炸替代炸药条520(图5a-5f中未示出)。

优选将炸药条520黏附在金属带522上，所述金属带具有上钩523，上钩挂在冲击波反射圆柱体530的上边棱。在本实施例中优选应用的化学炸药条520具有背粘胶。可以在市场上购到成张的这种炸药，并可切成条状，设置在悬挂在圆柱体530上边棱的金属带522上。仅需几秒钟即可沿圆柱体内部安装金属带522。金属带522耐爆炸并因而可以反复使用。

根据圆柱体530的优选实施例，圆柱体是端开口的，由不锈钢制成，具有2英寸(5cm)厚的壁，轴向长度26英寸(66cm)并且内径为52英寸(132cm)。可以沿圆柱体530的上边棱设置吊耳531。

在图5a-5f所示的实施例中，肉食品被放置在一圆柱形的容器500内(在图5c和5d)，所述容器具有一个容器体502和一通过摩擦力或各种夹固手段，固定在容器体上的密封盖罩501，并且优选容器500由具有接近于水的声阻的塑料，例如太根制成。因此，容器500与上面描述的实施例的导管100相符。盖罩501优选具有一个检查或排放阀门，以便当容器500受到气泡的挤压时实现液体的排放。容器500的直径优选比端开口的不锈钢制成的圆柱体530的半径小约8英寸(20cm)，因而在容器500与圆柱体530的反射圆柱壁307”之间形成一4英寸(10cm)的环形空间。实验时，采用的容器500是市售的RUBBERMAID废料，该容器可以由塑化乙烯塑料成型。

图5a和5b示出一种选用的吊篮450，所述吊篮可以由1/4英寸(0.6cm直径)不锈钢条构成，具有约4英寸(10cm)见方的开孔。在一非优选实施例中，可以采用吊篮450对塑料容器500进行支撑和夹固，并且其本身也可以支撑在支架454上。在另一实施例中，可以将容器500省去并且直接将肉食品装在吊篮450内，但出于上述原因，该方案也不是优选的方案。

整套组件浸在罐400中的水内，可以放置在罐底上，所述罐底具有如图5b所述的半球形状，但罐400的形状是无关紧要的。可以采用起重机将容器500，和/或吊篮450和支架454放置在半球形的罐内或其它容纳水的结构中(未示出)。也可以采用其它类型的支架替代支架454。

在图5b中，圆柱体530与罐400的半球形底部间隔约12英寸(30cm)。该间隙大到足以排放气泡，而不必移动圆柱体530。

如上所述，优选采用一闭合的容器，该容器仅带有适用的支架，用于将容器固定在位置上，该容器不设开口的吊篮450。

如上所述的这样一种容器500优选是耐水的容器，该容器由与水的声阻匹配的材料，例如塑化的乙烯塑料构成，容器内充注有肉食品并接着用惰性的或肉食品处理液体，例如水或含有水的添加剂进行充注。

如图5a所示，化学炸药条520以90°的间隔围绕并沿圆柱体530的内壁307”设置并且其延伸长度等于圆柱体的高度(长度)。但也可以对炸药条的长度、厚度、宽度和设置位置加以改动。经发现，如果在距装在容器500内的袋装肉食品4英寸的距离处起爆，则包装肉食品的袋既不会被烧灼，也不会破裂。与采用已有技术的实施例(其中肉食品被置放抵住罐400的半球壁或在半球壁附近)相比，其结果是，在不太好切的肉食品接受了此处理后，就其嫩化而言，将有50％的改进。

与已有技术的方法和设备相比，本发明，特别是图5a-5f和6a-6b所示的实施例具有大量的优点。

(1)所有爆炸的能量向内对准肉食品，从而使所有爆炸的能量实际作用于肉食品上，使肉食品嫩化和/或杀灭肉食品中的微生物。在不采用圆柱体530、303、310的情况下，例如在采用半球釜400的情况下，是在半球体的焦点上起爆，有一半能量对准上面，促使水由釜内排出，同时仅有另一半的能量向下和向外对准肉食品。例如在采用炸药条时，以另外的方式径向对准外面的炸药能量，以与炸药起爆的其余部分相同的方向被圆柱体壁向内反射。与在已有技术的实施例中当肉食品沿半球体设置或在半球体附近并且在焦点上起爆时采用的炸药量相比，理论上仅需要一半量的炸药条。

(2)将肉食品装在图5a-5f和6a-6b的实施例的容器500中的一个圆柱体内，将简化对肉食品的操作和容器的制造，或者以开口的吊篮形式或者采用与水声阻匹配的材料。在已有技术实施例中的一个问题是肉食品包装材料的损坏，该损坏往往是由于其受到冲击波或气泡的作用造成的。由于在已有技术实施例中的袋装肉食品是在与接受爆炸的水相同的水内，所以当肉食品袋破损时，有些水就会进入，直接与肉食品接触，并且水内含有爆炸产生的化学物质，因而很可能会对肉食品造成污染。

根据本发明，采用装有肉食品和可饮用水的不透水的容器可解决此问题。例如，如果将可饮用水充注到其中装有肉食品的圆柱形容器中，即使肉食品包装袋破损，其中的肉食品也不会与容器外的水接触。此方案同样适用于图2-4中的连续移动的实施例。

(3)采用冲击波反射圆柱体，特别是利用垂直放置贴靠在图5a-5f和6a-6b中所示的圆柱体内侧壁上的炸药条，可以产生爆炸的平衡的力。在圆柱体内侧反射的冲击波将在圆柱体内产生环向应力，但这些力是平衡的并且爆炸并不会使圆柱体移动。通过对电极的相宜的设置，也会实现相同的效果，例如采用沿圆柱体内壁设置的凹槽(图中未示出)。在图2-4的实施例中可类似地实现力的平衡。

本系统的液压动力产生冲击波，所述冲击波由冲击波反射圆柱体壁传播并对装在吊篮内的肉食品实施撞击。这将导致压力倍增，并且连续的反射将生成一准液压环境，该环境将持续100微妙以上。除图4的特殊的实施例外，为实现此效果冲击波反射圆柱体的内壁必须与吊篮保持很小的间隔，这是因为壁起着反射器的作用并容纳相撞的冲击波之故。

采用不透水的的内吊篮，该吊篮容纳可饮用水以及肉食品，此方式具有的另外的一个优点在于，可以允许对肉食品进行不太昂贵的包装。如果爆炸产生的冲击波导致塑料包装的任何破损，则在任何情况下肉食品都不会受到损害，这是因为肉食品被饮用水环围之故。

图6a-6b示出一有关的实施例，其中优选应用与图5a-5f所示的实施例相同的圆柱体530，但其中应用了枢轴532等并且略有改动。重型冲击波反射圆柱体530的两个开口端还产生一个平衡力，从而爆炸并不会导致圆柱体530的移动，这是因为气泡以相同的力从圆柱体的两个开口端被排出之故。

图6a和6b的实施例采用一传送器或导轨650，示意示出连续的或间歇的(半连续的)工作方式。传送器650例如可以是一在滚子上运行的连续的皮带并具有用于圆柱体530枢轴532的凹槽。与在图5a-5f所示的其它实施例中相同，肉食品P被装在钢圆柱体530中间的容器500内。

图6a和6b示出一种长形的罐400，优选由3/4英寸(2cm)厚的埋入到混凝土中的不锈钢板制成。这种长的并简化的罐与图5a-5d所示的实施例相比有了很大改进，这是因为半球罐及其占有很大比重的支撑结构的制作费用很高之故。图6a-6b所示的罐400可以相当大，例如14英尺长，8英尺宽和8英尺深。在罐400的四周可放置一个气囊围帘。

罐400尺寸的增大有利于减少壁对冲击波和气泡的反作用。但最好设有附加的冲击吸收结构。例如在圆柱体530起爆点下方，一钢板设置在距圆柱体底部大约3英尺(0.9m)的位置处。该钢板672例如直径为6英尺(1.8m)并且厚度为3英寸(8cm)。对该钢板672采用一弹簧674支撑在罐底，最好用盘簧。优选还具有减振器676，所述减振器起着冲击吸收器的作用，用于减小冲击波和气泡向下的力。在由于爆炸产生的变形后，弹簧674进行复位。

来自被向上推的水的能量被设置在罐上方的盖罩或爆炸屏蔽671吸收。由于膨胀的气泡导致水内生成向上的动态能量，所以盖罩最好不与罐体本身固定连接。

工作时，充有水和肉食品的容器500根据图5a-5f中所示的设置方式被设置在重型圆柱体530内，由于涉及的重量相当大，可以应用起重机632。圆柱体530与输送机650连接，输送机将圆柱体530移至在盖罩下面并在水位下的爆炸位置。起爆后，优选再次对圆柱体530进行搬移，优选移至罐的相对端，由此处圆柱体被起重机632移出。在此过程发生的同时，另一圆柱体被放入罐内并移至点火位置。(另外，圆柱体530可以在一环路上运送，从而使其返回到其起始点。而且，还可以通过相应设置，从而不必停在点火点上。)

采用这样一种连续的或半连续的系统，可以预计，与已有技术的实施例相比，其中肉食品沿半球釜表面设置或与后者贴邻，在相同的时间内至少可以对两倍的产品实施嫩化处理。

由于图6a-6b的系统没有采用图5a-5f所示的具有半球底部的釜，因而系统的成本将会大幅度地降低。

当汇集在导管上的冲击波在导管面上以很小的程度被折射或反射，从而使在导管内侧液体内的食品产品可以接受到充分的冲击波强度，尽管存在折射或反射，但还是可以实现对食品产品的嫩化和/或杀菌处理，则导管材料的声阻与环围的液体的声阻“类似”。

要指出的是，导管的声阻可以部分地是壁厚或结构(例如孔隙率)的函数。冲击波可以穿过非常薄的钢层，如果该钢层较厚的话，实际上将会对冲击波反射。这种其声阻不太与液体的声阻匹配的材料，根据其几何形状可以应用于本发明。

由于冲击波速度随强度变化，并且强度随与冲击波发生器(化学炸药或电极)的距离而变化，本发明是针对由爆炸点至导管(包括任何反射或折射)由这些变化造成的对路径距离的调整。即如果本发明采用折射(即声学透镜)将声波传送到导管上，由爆炸点到导管的渡越时间的迟延是由于冲击波在折射介质中的不同的速度造成的。例如在液体中的一个气泡将会改变冲击波的角度并且通过对气泡的适当的成型，冲击波将被折射到导管上；但冲击波的速度将放慢，这是因为在空气中要比直接穿过液体迟到达之故。

本发明的实施例的上述说明完全揭示了本发明的总特征，因而其他人利用现有的知识可以很容易地对这些实施例进行改动和/或将这些实施例与各种应用适配，而不必进行过多的实验并且也不必偏离总的方案，并且因此这些适配和改动应该是并且被确定为被包含在所揭示的实施例等同定义和范围内。显然，在此使用的术语仅用于说明，而不具有限定作用。实施在此揭示的各种功能的设备和材料可采取各种选择方式，而不会偏离本发明。

对“圆柱体”和“一般圆柱形的结构”术语的使用并不是为了描述一精确的圆形的圆柱体。所以导管或容器，以及重型冲击波反射容器或圆柱体例如可以具有一八角截面。

在本说明书中出现的“用于……的设备”以及在其后的功能描述，旨在对任何现有的或在未来将出现的实施所列举的功能的结构性的、物理的、化学的或电学单元或结构加以定义和覆盖，不管其是否精确地与上述说明书中揭示的一个或多个实施例等同；并且其目的在于使这种表述具有最宽的解释。

Claims (11)

1．一种对食品产品，尤其是肉食品进行处理的方法，采用炸药起爆的方式对肉食品进行嫩化和/或实现至少部分杀菌，其特征在于，具有一种第一液体，该液体具有第一液体声阻；一导管或一容器浸入第一液体中，所述导管或所述容器适用于肉食品以连续的方式通过或作为容器对肉食品进行固定，导管或容器具有一与第一液体声阻和第二液体声阻类似的声阻，并且其中肉食品被容纳在所述容器内或肉食品通过导管；并且声波由一个以上的方向从设置在导管或容器外侧的多向声波发生器汇集到导管或容器上并穿过导管或容器，其中浸入第二液体中的食品产品(例如去骨鸡块、碎肉沫、包装牛肉块)被穿过第二液体的声波处理。

2．按照权利要求1所述的方法，其特征在于，声波基本同时地由一个以上的方向汇集到导管或容器上。

3．按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，采用化学炸药或电气放电产生声波。

4．设备，其特征在于，该设备适用于实施权利要求1-3中任一项所述的方法。

5．按照权利要求4所述的设备，其特征在于，具有一外容器，该外容器用于容纳第一液体，该第一液体具有第一液体声阻；具有一导管或内容器，该导管或内容器用于浸入第一液体中并用于容纳食品产品和第二液体(例如在水中的碎肉沫、水中的去骨鸡块或水中的塑料包装的牛肉块)；并且多向声波发生器设置在导管或内容器的外侧，以便使声波由一个以上的方向汇集到导管或内容器上并进入导管或内容器。

6．按照权利要求5所述的设备，其特征在于，外容器基本为圆柱形结构，外容器与导管或内容器间的环形间隙用于容纳第一液体，并且外容器具有一个内壁，该内壁可对冲击波实施反射，其中来自一个以上方向汇聚的声音冲击波将导致导管或内容器内侧的压力的升高，并且其中声音冲击波脉冲基本是平衡的，其中没有基本横向的力加在导管或内容器上。

7．按照权利要求5或6所述的设备，其特征在于，声音波发生器包括多个单冲击波源。

8．按照权利要求7所述的设备，其特征在于，冲击波源与导管或内容器的间隔是相同的并且在源处的爆炸基本是同时的。

9．按照权利要求1-3中任一项所述的或用于使用按照权利要求4-8中任一项所述的设备的方法，其特征在于，该方法是一种连续的方法，其中食品产品连续地通过导管并经受来自一个或多个冲击波发生器的反复的和顺序的冲击波的处理，或者该方法是一种分批处理方法，其中食品产品装在容器内并接受来自相对方向和平衡方向的同时的冲击波处理，或者该方法是半连续的或间歇处理的方法，其中将食品产品装在容器内并采用输送器输送至一个位置，在此处食品产品接受以平衡的方式来自相对方向的冲击波的处理。

10．按照权利要求4所述的设备，其特征在于，该设备包括一声波反射器，该反射器具有一个轴和一内面，所述内面基本对所述轴环围，内面的截面包含一基本闭合的曲线；第一液体具有第一液体声阻，所述第一液体适用于装设在反射器内；声波发生器设在波反射器内并旨在浸入第一液体中；一食品产品容器设置在波反射器的内侧，食品产品容器适用于装在波反射器内，仅用第二液体对食品产品进行处理；其中在容器内侧的食品产品适用于接受声波的处理，所述声波由波发生器生成并被波反射器反射，穿过食品产品。

11．按照权利要求10所述的设备，其中声波发生器基本与轴平行地延伸和设置，特别是以多个爆炸条的形式，所述爆炸条设置在邻接波反射器的相对位置。

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