CN1921775A - 在交变大气压下处理食物的新方法 - Google Patents

Abstract

本发明讨论了与保存食品相关的问题，在保存的同时避免使用不合意的高压，添加剂或者其他化学处理。该公开的发明通过移除氧化剂、酶和在不使用热处理或者不合意的添加剂的情况下杀灭细菌，将减少食品、特别是液体食品中的腐败。本发明的方法利用了适度压力和反应气体例如二氧化碳或者一氧化二氮的组合来处理食品，然后通过向食品中充入惰性气体来移除反应气体。最终的食品中基本上没有导致食品腐败的不需要的微生物，酶和氧化剂。

Description

在交变大气压下处理食物的新方法

背景技术

本发明涉及保存食物或者食品的方法，特别是利用交变处理环境保存食物或者食品，使其免受微生物污染的方法。

食物和食品，包括包装食品，通常面临两个主要问题：微生物污染和品质劣化。有关食物腐败对公众健康影响的主要问题是微生物生长。如果存在致病微生物，这种微生物的生长就可能导致食物遭受破坏，并产生重大的经济损失。从1997年起，有关食物安全的问题越来越引起消费者的关注，并且，如今这种关注更加强烈。最近沙门氏菌(salmonella)和E.coli 0157:H7引发的疾病已经使得人们从规章制度的角度关注食物的安全。疾病预防控制中心(CDC)完成的最新研究估计：在美国每年由食物产生的疾病引起约76,000,000例疾病，325,000例住院治疗，以及5,000例死亡。这些数字表明非常需要有效的保存食物和食品的方法，以便于确保食物安全。

现在，食物生产商利用不同的技术消除、延迟或者预防微生物的生长。然而，有效的卫生措施取决于产品/方法的类型，并且不是所有的现有技术都能使得微生物有效的减少。相反，可能产生另一个层次的健康问题，或者可能导致处理后食物品质劣化。例如，从第一次世界大战以来，氯已经被广泛的用作消毒杀菌剂的选择之一。然而，有关氯的致癌性和毒性副产品、例如氯胺和三卤代甲烷的安全，在最近几年已经引起了越来越多的关注。另外一个例子是热处理。尽管加热对于杀灭细菌非常有效，但它也破坏了食物和食品的一些营养素，风味成分或者组织特性。

具有消毒或者防腐效果的食品的物理调控包括，例如，冷冻、冷藏、蒸煮、干馏，巴氏消毒，干燥，加压，真空包装和无氧包装密封。一些这样的方法可以是一个更加复杂的食物加工过程的一部分。食品加工步骤的选择是在获得在微生物方面安全的食品，同时生产出具有理想品质的食品之间取得平衡。

冷冻是已知的中止微生物生长并且保存食品的一个非常常用的方法。然而，冷冻可能会给许多食品的口感和质地带来负面的影响。近年来，消费者对于新鲜的非冷冻食品的需求有了很大的增长。

氧化或者酶反应也导致食物的劣化。添加具有抗氧化活性的防腐剂可以固定氧气并且防止酶反应。虽然一些食物添加剂有效的终止了酶反应，但是一些消费者不喜欢添加非天然的化学防腐剂。一些化学防腐剂，例如柠檬酸和乳酸，被认为是天然的，并且相对更加理想。一些天然的防腐剂在提供酶抑制和微生物方面安全的食品方面可能是有效的。然而，为了达到效果，所需的浓度可能会负面的影响许多食品，例如生面团产品和营养面条的口味和质地。此外，尽管具有抗氧化活性的食物防腐剂已经成功地用于一些食品中，但是消费者对于天然食品的需求引发了有关使用化学添加剂的新关注。

对于非常高的压力(高达120,000PSI)对食物微生物的影响的最早研究，是在1899年对牛奶、肉、水果和蔬菜的研究。许多食品表现出非常适合超高压食物保存，例如自然抑制存活孢子成核现象的酸性食品。US1,355,476(Hering)，US1,711,097(Kratzer)以及US1,728,334(Crowther)中讨论了各种使食品遭受高压，以破坏食物中的微生物体的方法。然而，高压加工包括昂贵的设备，高能成本，并且可能影响食品的质地。

因此，在食品工业，并且更具体而言是在液体食品工业中，需要发展一种经济的食物保存方法，它将消除食品中由于微生物生长、氧化和酶反应引起的潜在的腐败危险，而不会负面的影响食物固有的风味，并且不使用令人不快的添加剂或者非常高的压力。

发明概述

本发明满足了在食物加工的过程中，不使用人工添加剂，不使用非常高的压力，在提供安全的食品同时保持食品的固有风味的需要。本发明通过在适度压力(moderate pressure)下使用反应气体(例如CO₂或者N₂O)，然后利用惰性气体交换方法移除反应气体的气体处理提高了食品的品质并且强化了食品的安全性。反应气体预处理和惰性气体处理的结合杀灭了细菌，防止处理后的食物氧化，并且终止了酶反应，同时使得对于食物口味或者外观的影响最小化。

本发明处理方法在一个加工系统中处理食品，特别是液体食品，该方法通过将反应气体填充至食物加工系统中，建立食物加工系统中的第一压力，并且保持第一压力一段足够长的处理食品的时间。然后将惰性气体填充入食物加工系统，从产品中移除残留的反应气体。从食物加工体系中移除残留的反应气体和惰性气体的组合，使得食物充分的摆脱任何可能影响食品口味的处理气体。

在本发明的变通实施方案中：

-反应气体从食物加工系统中释放出来；

-反应气体是臭氧，CO₂，N₂O或其混合物；

-食品是液体食品；

-第一压力为约50-2500psig；

-第一压力为约500-2500psig；

-在释放反应气体步骤之后紧接着是填充惰性气体的步骤；

-填充惰性气体步骤之后是移除步骤；

-释放步骤在食物加工体系中建立了第二压力，其中第二压力是约0至约50psig；

-释放步骤在食物加工体系中建立了第二压力，其中第二压力是真空度为约1至约29.95英寸汞柱。

-惰性气体是N₂，He，Ar，Kr，Xe，Ne及其混合物；

-对惰性气体进行过滤，防止食品遭受微生物、细菌、病毒或者孢子的污染；

-食物加工系统的第一温度为约0-70℃；

-第一温度是在释放步骤之前建立的，并且在保持步骤之后的食物加工系统中建立第二温度；

-第二温度为约0-40℃；

-反应气体通过膜、喷射器或者其结合进行填充；

-惰性气体通过膜、喷射器或者其结合进行填充；

附图简述

为了进一步了解本发明的性质和目的，应该结合附图，参考下文的详细描述，其中类似的元素以相同或者相似的参考数字表示，并且其中：

-图1是本方法的流程图。

-图2是实施本发明方法的系统的一个实施方案的示意图。

-图3是实施本发明方法的系统的另一个实施方案的示意图。

优选实施方案的描述

本发明通过利用反应气体处理食品一段时间，接着排除反应气体及利用惰性气体吹扫，提高了饮料产品的品质，增强了其安全性。所得的食品基本上不含有活细菌，氧气，并且在食品中没有酶反应。此外，反应气体的水平降低到不会负面影响食品的口味、质地或者颜色的水平。

如本文使用的，词语“食物”或者“食品”通常指的是各种类型的食物，包括但是不限于，肉，包括磨碎的肉、禽肉、海产品，农产品包括蔬菜和水果，干面食、面包、谷类食品，以及油炸、焙烤食品或者其他点心。在一个优选实施方案中，食品是液体形式的，例如饮料或者果汁。本发明方法可以结合任何能支持微生物，例如真菌、细菌或者病毒生长的食物、包括未加工或者加工后的食物一起使用。该食物或食品通常必须与本发明的方法，特别是压力处理相容。

如本文使用的，“反应气体”或者“抗微生物气体”指的是注入食物加工系统、以便于杀灭或者削弱食品中或者食品上的致病微生物的气体。反应气体是任何本领域技术人员已知的杀灭食品中的细菌和/或中止酶反应的气体。优选的反应气体包括、但是不限于二氧化碳(CO₂)，一氧化二氮(N₂O)，臭氧或这些气体的混合物。

如本文使用的，术语“净化”和“消毒”，以及各种变形，通常意味着减少食物中的微生物和/或孢子含量。术语“充分净化”和“充分消毒”指的是食品中微生物和/或孢子水平达到该食物或食品对于哺乳动物、特别是人类的食用而言比较安全的程度。通常，如本文使用的，这些术语指的是在处理过的食物或者食品中，去除至少约90.0-99.9％的全部微生物和/或孢子，包括致病微生物。优选地，去除了至少约90.0％-99.99％、更优选至少约90.0-99.999％的这种微生物和/或孢子。

参照图1，该方法包括向食物加工体系102中供应食品，以及填充反应气体，在食物加工系统104中建立第一压力的步骤。该方法保持第一压力一段有效地杀灭或者显著的削弱食品106中微生物的时间。然后，通过向食物加工系统110中填充惰性气体并从食物加工系统112中移除惰性气体和残留的反应气体，从食品中排除反应气体和任何反应产物。惰性气体可以利用亚微米过滤器过滤，以防止食品被微生物、细菌、病毒或者孢子污染。在一个优选实施方案中，该方法包括在向食品110中填充惰性气体之前，从系统108中释放反应气体压力的步骤。从加工系统中排出的食品基本不含有活菌，氧气，并且在食品中没有酶反应。

食品加工系统可以是任何本领域技术人员已知用于加工食物的系统，其中食品可以是经过加压的。食品加工系统可以是，但是不限于，压力槽，一组压力槽，泵压管道系统，或者渐近性腔泵唧系统。

食品包括任何具有气体冒泡和/或渗透通过或者进入食物的状态的食品。在一个优选的实施方案中，食品是液体食品，例如果汁、水、汤，饮料，糖浆，油，敷料和调味料(调味番茄酱，BBQ沙司等)。液体可能包括一些量的固体，例如橙汁中的果肉。

本方法的优选实施方案通过结合适度压力(约50-约2500psig)和反应气体的效果来杀灭食品中的微生物，避免了非常高的压力(大于2500psig)。这些中压通过降低设备和生产成本，使得本方法更加经济。在一个优选的替代实施方案中，使用约500至2500psig的压力。然而，这并不是说现有的方法局限于压力为2500psig以下。明显的，压力更高，该方法将更有效杀灭致病微生物。因此，本发明可以与任何压力处理方法相结合，包括那些在压力2500psig以上处理食物的方法结合使用。

仍然参照图1，本方法的一个实施方案包括通过将食物加工系统减压到第二压力来释放反应气压108的步骤。在一个优选的实施方案中，第二压力在约0至约50psig之间。在另一个实施方案中，第二压力是约1至约29.95英寸汞柱的真空。减压可能会或者可能不会有助于杀灭食品中的微生物。在一个实施方案中，在使用流动净化方法移除反应气体的过程中保持第一压力。

再次参照图1，在从食物加工系统释放反应气体的过程中或之后，一个步骤是将惰性气体填充至食物加工系统110中。在食品中可能存在的惰性气体和残留反应气体在移除步骤112中被移除。如本文使用的，“惰性气体”指的是本领域普通技术人员已知的任何不具有氧化性的气体，其不与食品起负面反应，不会负面的影响产品的口味。优选的惰性气体包括，但是不限于氮气(N₂)，氦(He)，氩(Ar)，氪(Kr)，氙(Xe)，氖(Ne)或其混合物。惰性气体可以在过滤步骤(没有显示)中过滤，以防止食品遭受该惰性气体中的微生物，细菌，病毒或者孢子的污染。在反应气体的水平足够低，以至于残存的反应气体的存在在包装后将不会负面的影响处理后的食品，特别是食物的口味，质地或者外观之时反应气体被有效的移除。食品加工系统可以是利用惰性气体“流动净化”，或者利用惰性气体“压力净化”，以移除残留的反应气体112。流动净化是通过将惰性气体流入食物加工系统，同时从系统中有效地移除气体进行一段足以有效地，从食品中移除反应气体的时间来完成的。压力净化是通过利用惰性气体对食物加工系统在指定的压力之间进行加压和减压许多次而有效地从食品中移除反应气体来完成的。一旦反应气体被移除到足够低的水平，则处理后的产品可以包装或者送往其它工艺中，进行进一步加工或者使用。

该方法的优选实施方案与利用热(例如巴氏消毒)处理食品的方法相比较，通常具有相对低的温度。当实施本方法时，食品通常，但是不必须保持在温度为约0-70℃。或者，在保持步骤106的过程中建立第一温度约0-70℃，然后在移除步骤112中保持第二温度约0-40℃。

参照图2，一个实施本发明的优选系统将未加工的食品202填充至包含单一罐205的食物加工系统204中进行处理。借助这种结构，食物加工系统204利用反应气体206进行加压，建立第一压力。反应气体206可以使用反应气体填充装置207填充至食物加工系统204中，该气体填充装置207可以是膜，喷射器或者其组合。经过足以使反应气体有效地充分减弱或者杀灭存在的微生物的一段时间后，将反应气体从食物加工系统204中释放。通常，通过将食物加工系统204减压至第二压力来释放反应气体，但并非必须如此。更低的压力将有助于从食品中移除反应气体，因此一个优选的实施方案是在排气系统210中将包括真空泵220。接着，利用上述的流动或压力净化技术将惰性气体208填充至食物加工系统204中，以便从食物加工系统204和食品中移除残存的反应气体。通过使用惰性气体充填装置209将惰性气体208填充至食物加工系统204中，惰性气体充填装置209可以是管，喷嘴，膜，喷射器或其结合。惰性气体可以任选的利用亚微米过滤器211过滤，以防止食品受到惰性气体中的微生物、细菌、病毒或者孢子的污染。残留反应气体206和惰性气体208通常通过排气系统210移除。然后将处理过的食品212转移进行下一步的处理，使用或者包装。

参照图3，另一个实施本发明的优选方法是持续的将食品原料302填充至包括第一槽314和第二槽316的食物加工系统304中。利用这种结构，第一槽314利用反应气体306进行加压，建立第一压力。反应气体306可以、但是不必须通过使用反应气体填充装置307而填充至第一槽314中，反应气体填充装置307可以是膜、喷射器或者其组合。未加工的食品302填充至第一槽314中作为加压流，在第一槽314中其与反应气体相反应而形成中间食品318。将中间食品318连续转移至第二槽316中。第一槽314的大小是使得食品在第一槽314中保留一段足以有效地使得反应气体有效地削弱或者杀灭存在的微生物的时间。第二槽316中的压力通常、但不必须显著低于第一槽314。更低的压力有助于从食品中移除反应气体，因此一个优选的实施方案将在排气系统310中包括真空泵320。将惰性气体308连续的填充至第二槽316，以从中间产品318中移除残存的反应气体，并且形成处理后的食品312。惰性气体308可以通过使用惰性气体填充装置309填充入第二槽316，该惰性气体填充装置309可以是膜，喷射器或者其组合。惰性气体可选地使用亚微米过滤器311进行过滤，以防止食品受微生物、细菌、病毒或者孢子的污染。然后将处理后的食品312转移，进行进一步处理，使用或者包装。

本发明的其他实施方案可以包括使用多于两个槽或者加工装置，其中食品可能遭受许多加压和/或净化步骤，以有效的杀灭微生物，保存食品。

本发明的方法可以可选的包括包装食物或者食品，包括将食物或者食品放入容器内，并且密封该容器。可以可选的向容器施加真空，以从容器中移除空气或者其他气体。可选地，可以进一步将惰性气体注入容器中，同时使用或者不使用真空步骤。该方法可以各种分批结构或者连续操作运行。惰性气体可以在使用真空步骤之前、之后应用或者之前和之后都应用。

在一个优选的实施方案中，食品或者食物通过本处理方法进行处理，并且随后放入容器中。可以向容器施加真空，以从容器中移除空气或者其他气体，并且将容器密封，以维持容器中的真空。

用于容纳食物或者食品的容器不受特别限定，并且包括任意形式的一次性和可回收利用的容器，包括那些可以微波加热和/或耐烘烤的容器。容器可以包括专门为容器设计的罩或盖，或者可以利用能渗透的或者不能渗透的膜或者金属箔包围或者密封。

本发明可以有利的用于破坏病毒、细菌和/或真菌。优选的，被破坏的微生物是那些导致食物产生的疾病的微生物。如本文中使用的，术语“食物产生的”疾病指的是在食用含有这些微生物的食物的哺乳动物中由微生物产生的任何单独一种疾病或者疾病的组合。

虽然本发明已经参照特定的优选形式进行了足够详细的描述，但其他形式也是可能的。例如，可以应用各种方法来影响利用惰性气体从食品中移除残留的反应气体。此外，除了本文提及的之外，本发明还可以包括各种本领域已知的反应气体。因此，所附权利要求的宗旨和范围不应当限于本文中包括的优选形式之一的描述。申请人的目的是涵盖落入所附权利要求限定的本发明宗旨和范围内的所有改动、等价物和替代物。

Claims (19)

1.一种处理食品的方法，包括下述步骤：

a)向食物加工系统供应食品；

b)向所述的食物加工系统填充反应气体，以便在所述的食物加工系统中建立第一压力，

c)保持所述的第一压力一段足够处理所述食品的时间；

d)向所述的食物加工系统中填充惰性气体；并且

e)从所述的食物加工系统中移除所述的惰性气体，其中所述的惰性气体从所述的食物加工系统中移除了所述的残留反应气体。

2.权利要求1的方法，进一步包括在所述的填充惰性气体步骤之前，从所述的食物加工系统中释放所述反应气体的步骤。

3.权利要求2的方法，其中所述的食品是液体食品。

4.权利要求3的方法，其中所述第一压力的范围为约50-2500psig。

5.权利要求4的方法，其中所述的释放步骤在所述的食物加工系统内建立了第二压力，其中所述的第二压力是约0至约50psig。

6.权利要求4的方法，其中所述的释放步骤在所述的食物加工系统内建立第二压力，其中所述的第二压力是真空度为约1至约29.95英寸汞柱。

7.权利要求4的方法，其中所述的范围为约500-2500psig。

8.权利要求3的方法，其中所述的释放反应气体的步骤是在所述的填充惰性气体步骤之前进行的。

9.权利要求1的方法，其中所述的反应气体包括选自下列组的气体：臭氧，CO₂，N₂O及其混合物。

10.权利要求1的方法，其中所述的反应气体包括选自下列组的气体：CO₂，N₂O及其混合物。

11.权利要求1的方法，其中所述的移除惰性气体的步骤紧跟在所述的填充惰性气体步骤之后。

12.权利要求1的方法，其中所述的惰性气体包括选自下列组的气体：N₂，He，Ar，Kr，Xe，Ne及其混合物。

13.权利要求1的方法，进一步包括过滤所述惰性气体的步骤，其中所述的过滤可防止所述的食品被微生物，细菌，病毒或者孢子污染。

14.权利要求1的方法，进一步包括在所述的食物加工系统中建立约0-70℃的第一温度的步骤。

15.权利要求14的方法，其中所述的第一温度是在所述保持步骤的过程中建立，并且进一步包括在所述的保持步骤之后，在所述的食物加工系统中建立第二温度。

16.权利要求15的方法，其中所述的第二温度是约0-40℃。

17.权利要求1的方法，其中所述的食物加工系统包括反应气体填充装置，其中所述的反应气体填充装置选自下列组：膜，喷射器及其组合。

18.权利要求1的方法，其中所述的食物加工系统包括惰性气体填充装置，其中所述的惰性气体填充装置选自下列组：膜，喷射器及其组合。

19.权利要求18的方法，其中所述的食物加工系统进一步包括亚微米过滤器。

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