DE60218523T2

DE60218523T2 - Verfahren zur konservierung von nahrungsmitteln, sowie verfahren zur herstellung von nicht gefrorenem wasser

Info

Publication number: DE60218523T2
Application number: DE60218523T
Authority: DE
Inventors: Kiyotaka c/o Morinaga Milk Ind.Co. L Zama-shi TAKAHASHI; Kiyotaka c/o Morinaga Milk Ind.Co. L Zama-shi MIYAUCHI
Original assignee: Morinaga Milk Industry Co Ltd
Current assignee: Morinaga Milk Industry Co Ltd
Priority date: 2001-12-13
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2022-11-27
Also published as: ES2283622T3; NO325542B1; CA2465863C; CN1578630A; AU2002355039A1; WO2003049557A1; KR100560001B1; ATE354976T1; US7524521B2; CA2465863A1; JP2003180314A; NZ532192A; EP1454541A4; AU2002355039B2; JP3592668B2; US20050003057A1; DK1454541T3; EP1454541B1; HK1068002A1; DE60218523D1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konservieren von Nahrung in einem unterkühlten Zustand, ein Verfahren zum Konservieren von Nahrung in einem gefrorenen Zustand, sowie ein Verfahren zur Herstellung von nicht gefrorenem Wasser als ein unterkühlter Zustand von Wasser.
Stand der Technik
Die Tieftemperaturkonservierung ist ein weit verbreitetes Verfahren zum Konservieren von Nahrung, und ist auch als ein effektives Verfahren bekannt. Die Technik der Tieftemperaturkonservierung kann grob in Kühlen und Gefrieren klassifiziert werden, und es ist ebenfalls allgemein bekannt, dass von einem mikrobiologischen Standpunkt aus betrachtet tiefere Aufbewahrungstemperaturen am günstigsten sind.
Allerdings ist ein Problem bei Konservierungsverfahren, die ein Einfrieren verwenden, das Auftreten einer Verschlechterung der Qualität des Produkts, auch als "Gefrierschaden" bekannt, umfassend die Erzeugung von Tropfen, die Denaturierung von Proteinen, und die Beschädigung von Fleisch als Folge von Schäden an oder Veränderungen in der Zellstruktur, wobei all diese Ereignisse durch Einfrieren ausgelöst werden können.
Es ist jedoch auch bekannt, dass dann, wenn Nahrung unter bestimmten Kühlbedingungen gekühlt wird, sie sogar bei einer Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts der Nahrung in einen nicht gefrorenen Zustand versetzt werden kann, nämlich einen sogenannten unterkühlten Zustand, und wenn Lebensmittel in diesem Typ von unterkühltem Zustand konserviert werden, kann ein Gefrierschaden wie z. B. eine Denaturierung von Proteinen und ein Zellstrukturschaden vermieden werden.
Ein Verfahren zum Konservieren von Nahrung in einem unterkühlten Zustand ist in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung mit der Erstveröffentlichungsnummer Hei 5-161449 offenbart, wobei Obst und Gemüse in einer Plastiktasche mit einer Dicke von 20 bis 100 μm versiegelt werden, während eines Zeitraums von 1 Minute bis 12 Stunden auf eine Temperatur gekühlt werden, die 1 bis 2°C höher ist als der Gefrierpunkt des Obstes und des Gemüses, anschließend gekühlt werden auf eine Temperatur knapp über der Unterkühlungs-Störtemperatur bei einer extrem niedrigen Kühlrate von –0,5°C/Stunde bis –0,5°C/24 Stunden, und dann in diesem Zustand entweder gelagert oder transportiert werden.
Ferner offenbart die ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Erstveröffentlichungsnummer Hei 8-252082 ein Verfahren zum Erzeugen eines unterkühlten Zustands durch schnelles Abkühlen von Nahrung von Raumtemperatur auf eine Temperatur nahe dem Gefrierpunkt und anschließendes weiteres Kühlen der Nahrung auf eine Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts bei einer geringen Kühlrate von 0,01°C/Stunde bis 0,5°C/Stunde.
Allerdings benötigen diese Verfahren einen langsamen Kühlschritt, um einen unterkühlten Zustand zu erreichen, was nicht nur bedeutet, dass eine beträchtliche Zeit für den Kühlschritt benötigt wird, was zu einem geringen Verarbeitungsdurchsatz führt, sondern es kann auch schwierig sein, während des Kühlschritts die Reproduktion von Bakterien in geeigneter Weise zu unterdrücken.
Ferner ist ein unterkühlter Zustand ein Zustand, in dem keine Phasenübergänge von Flüssigkeiten oder Gasen auftreten, selbst wenn eine Kühlung unter die Phasenübergangstemperatur vorgenommen wird, und ist folglich ein extrem instabiler Zustand. Als Folge hiervon kann der unterkühlte Zustand sehr leicht gestört werden durch die Einbringung von Verunreinigungen, Vibrationen oder Temperaturschwankungen, was dazu führt, dass die Nahrung gefriert, und folglich wurde Unterkühlen für ein unpraktisches Verfahren zum Konservieren von Nahrung eingeschätzt.
Außerdem ist es schwierig, Wasser, welches Verunreinigungen enthält, beispielsweise Leitungswasser, in einen stabilen nicht gefrorenen Zustand zu versetzen, und in der genannten ungeprüften japanischen Patentanmeldung mit der Erstveröffentlichungsnummer Hei 8-252082 erforderte das Verfahren zur Erzeugung nicht gefrorenen Wassers einen Schritt zum Entfernen von Verunreinigungen aus dem unbehandelten Wasser mittels Filtern des Wassers durch ein Mikrofilter und/oder Durchführen einer Destillation.
Das Vorsehen dieses Typs von Schritt zum Entfernen von Verunreinigungen aus dem unbehandelten Wasser steigert jedoch die Komplexität des Herstellungsprozesses, was eine Verschlechterung der Produktivität und eine Zunahme der Herstellungskosten verursacht.
Die vorliegende Erfindung berücksichtigt die obigen Umstände mit dem Ziel, ein Verfahren zum Konservieren von Nahrung bereitzustellen, welches es erlaubt, die Nahrung innerhalb eines kurzen Zeitrahmens in einen unterkühlten Zustand zu versetzen, und es außerdem ermöglicht, den unterkühlten Zustand mit guter Stabilität aufrechtzuerhalten.
Ferner liefert die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Konservieren von Nahrung, welches es erlaubt, Nahrung mit geringer Qualitätsverschlechterung im gefrorenen Zustand zu konservieren.
Ferner liefert die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung von nicht gefrorenem Wasser, welches es erlaubt, das nicht gefrorene Wasser mittels eines einfachen Prozesses bei geringen Kosten herzustellen.
Offenbarung der Erfindung
Als Folge intensiver Forschung auf dem Gebiet der Kühlbedingungen, die benötigt werden, um Nahrung in einen unterkühlten Zustand zu versetzen, stellten die Erfinder der vorliegenden Erfindung fest, dass durch Verpacken einer Nahrung innerhalb eines Behälters derart, dass kein Luftraum existiert, ein unterkühlter Zustand ohne Einfrieren der Nahrung selbst dann erzielt werden konnte, wenn eine schnellere Kühlrate verwendet wurde als die langsamen Kühlraten, die herkömmlich nötig waren, um einen unterkühlten Zustand zu erzielen, und entdeckten ferner, dass eine Nahrung, die innerhalb eines Behälters ohne Luftraum verpackt worden war und dann in einen unterkühlten Zustand versetzt worden war mittels einer schnelleren Kühlrate als herkömmliche Kühlraten, eine hervorragende Stabilität dieses unterkühlten Zustands aufwies.
In anderen Worten ist ein Verfahren zum Konservieren von Nahrung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Konservieren von Nahrung in einem unterkühlten Zustand, wobei Nahrung innerhalb eines Behälters ohne Luftraum verpackt wird, und dann in einen unterkühlten Zustand versetzt wird mittels eines Kühlschritts, in dem die Nahrung von einer Temperatur über dem Gefrierpunkt auf eine Temperatur unter dem Gefrierpunkt bei einer Kühlrate von mehr als –0,5°C/h, jedoch nicht mehr als –5,0°C/h gekühlt wird.
Ferner entdeckten die Erfinder der vorliegenden Erfindung als Folge zusätzlicher Forschung, dass durch erzwungenes Anlegen eines Auslösers an eine unterkühlte Nahrung, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt war, und Stören des unterkühlten Zustands die Nahrung schnell gefriert, und dass außerdem der auf diese Weise erzielte gefrorene Zustand weniger Zellstrukturschäden zeigt und in einer weitaus geringeren Qualitätsverschlechterung resultiert als ein herkömmliches schnelles Gefrierverfahren, welches einen unterkühlten Zustand durchläuft.
In anderen Worten ist ein weiteres Verfahren zum Konservieren von Nahrung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Konservieren von Nahrung in einem gefrorenen Zustand, wobei Nahrung innerhalb eines Behälters ohne Luftraum verpackt wird, anschließend in einen unterkühlten Zustand versetzt wird mittels eines Kühlschritts, in dem die Nahrung von einer Temperatur über dem Gefrierpunkt auf eine Temperatur unter dem Gefrierpunkt bei einer Kühlrate von mehr als –0,5°C/h, jedoch nicht mehr als 5,0°C/h gekühlt wird, und dann durch Stören des unterkühlten Zustands in einen gefrorenen Zustand versetzt wird.
Zusätzlich kann gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren Wasser leicht in einen stabilen unterkühlten Zustand versetzt werden, nämlich nicht gefrorenes Wasser.
Bei einem Verfahren zur Herstellung von nicht gefrorenem Wasser gemäß der vorliegenden Erfindung wird Wasser benutzt, um einen Behälter ohne Luftraum zu füllen, und wird dann in nicht gefrorenes Wasser umgewandelt mittels eines Kühlschritts, bei dem das Wasser von einer Temperatur über dem Gefrierpunkt auf eine Temperatur unter dem Gefrierpunkt bei einer Kühlrate von mehr als –0,5°C/h, jedoch nicht mehr als –5,0°C/h gekühlt wird.
Beste Ausführungsart der Erfindung
Nachfolgend wird eine detailliertere Beschreibung der vorliegenden Erfindung gegeben. Zunächst erfolgt eine Beschreibung eines Verfahrens zum Konservieren von Nahrung in einem unterkühlten Zustand, welches eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
In dieser Ausführungsform wird zunächst die Nahrung in einem Behälter verpackt, und der Behälter wird versiegelt. Zu diesem Zeitpunkt gibt es im Inneren des Behälters keinen Luftraum (Gasphase).
Es gibt keine bestimmten Beschränkungen hinsichtlich der Nahrung, und verwendbare Nahrungsmittel umfassen Flüssigkeiten, Pasten und feste Nahrung. Spezielle Beispiele umfassen Trinkwasser, unbehandeltes Wasser, Milch, andere Getränke, Sahne, Kondensmilch, Joghurt, Käse, andere Milchprodukte, Obst, Gemüse, Fleisch, Fisch und verarbeitete Lebensmittel.
Bei denjenigen Fällen, in denen die Nahrung in flüssiger oder Pastenform vorliegt, kann jeglicher Luftraum leicht beseitigt werden, indem man den Behälter mit der Nahrung füllt und anschließend eine transversale Versiegelung unterhalb des Produktfüllpegels vornimmt. Wenn hingegen die Nahrung fest ist, kann der Luftraum beseitigt werden, indem man die Nahrung innerhalb des Behälters platziert, eine Flüssigkeit verwendet, die keine schädlichen Auswirkungen auf die Qualität der Nahrung aufweist, beispielsweise Wasser, eine Lösung, oder Milch, um den Behälter aufzufüllen, und dann eine Querversiegelung unterhalb des Produktfüllpegels vornimmt.
Behälter, die gebildet sind unter Verwendung eines flexiblen Materials wie z. B. Kunststofffilm oder ein einen Kunststofffilm enthaltendes Verbundmaterial werden gegenüber harten Materialien wie z. B. rostfreier Stahl oder Glas bevorzugt, da sie die Bildung eines stabileren unterkühlten Zustands erlauben. In den unten beschriebenen Beispielen wird z. B. Mozzarella-Käse innerhalb eines Kunststoffbehälters platziert, doch wenn der gleiche, in den Beispielen beschriebene Mozzarella-Käse in einer Dose aus rostfreiem Stahl (ohne Luftraum) platziert wird, so ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Einfrieren auftritt, wenn die Dose in ähnlicher Weise wie die Beispiele gekühlt wird, größer als jene Wahrscheinlichkeit, die bei irgendeinem der Beispiele der vorliegenden Erfindung beobachtet wird.
Ein bevorzugter Behälter ist wenigstens teilweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, und Beispiele umfassen Behälter, die gebildet sind aus einem Kunststoffmaterial ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Nylon, Polyethylen, Polystyrol, Polypropylen und Polyethylenterephtalat; ferner Behälter, die gebildet sind aus einem Verbundmaterial, hergestellt durch Kombinieren von zwei oder mehr Kunststoffmaterialien, die aus der obigen Gruppe ausgewählt sind, und zwar durch Laminieren oder dergleichen; ferner Behälter, die aus einem Verbundmaterial gebildet sind, welches hergestellt ist durch Kombinieren von einem oder mehr Kunststoffmaterialien, die aus der obigen Gruppe ausgewählt sind, mit einem anderen Material wie z. B. Papier. Im Fall einer Kombination eines Kunststoffmaterials und eines anderen Materials ist die Innenfläche des Behälters (d. h. die Fläche, die die Nahrung kontaktiert) vorzugsweise aus dem Kunststoffmaterial gebildet.
Es gibt keine speziellen Beschränkungen für die Form des Behälters, und geeignete Formen umfassen Tüten, Kugelformen, Rohre und Standbeutel, obwohl Formen bevorzugt werden, die einer Kugelform nahe kommen.
Als nächstes wird der mit der Nahrung gefüllte Behälter gekühlt, und die Temperatur der Nahrung wird auf den Unterkühlungsbereich abgesenkt, wo die Nahrung einen unterkühlten Zustand erreicht. Die Kühlbedingungen während des Absenkens der Nahrungstemperatur werden derart eingestellt, dass zumindest dann, wenn die Temperatur den Gefrierpunkt passiert, die Kühlrate in einem Bereich von mehr als –0,5°Clh, jedoch nicht mehr als –5,0°C/h ist, d. h. eine Kühlrate, die schneller ist als –0,5°C/h, jedoch langsamer oder gleich –5,0°C/h.
Wenn die Kühlrate, während die Temperatur den Gefrierpunkt passiert, langsamer als der obige Bereich ist, so ist der Effekt der vorliegenden Erfindung beim Unterdrücken der Bakterienreproduktion nicht vollständig zufrieden stellend, und auch die Verarbeitungseffizienz verschlechtert sich. Wenn hingegen die Kühlrate schneller als der obige Bereich ist, so kann ein unterkühlter Zustand unerreichbar sein.
In denjenigen Fällen, in denen der Behälter mit fester Nahrung gefüllt wird, und eine Flüssigkeit verwendet wird, um den Luftraum zu beseitigen, erfolgt die Kühlung auf eine Temperatur, bei der sowohl die Nahrung als auch die Flüssigkeit einen unterkühlten Zustand erreicht haben. Ferner werden die Kühlbedingungen in diesem Fall während des Absenkens der Temperatur sowohl der Nahrung als auch der Flüssigkeit derart eingestellt, dass sowohl die Kühlrate, während die Temperatur den Gefrierpunkt der Nahrung passiert, als auch die Kühlrate, während die Temperatur den Gefrierpunkt der Flüssigkeit passiert, innerhalb eines Bereichs von mehr als –0,5°C/h, jedoch nicht mehr als –5,0°C/h sind.
Die Kühlung kann entweder als ein Einstufenprozess durchgeführt werden, wobei eine konstante Kühlrate von mehr als –0,5°C/h, jedoch nicht mehr als –5,0°C/h ab dem Beginn des Kühlens verwendet wird, bis der gewünschte Unterkühlungsbereich erreicht ist, oder als ein Zweistufenprozess durchgeführt werden, wobei eine erste Kühlstufe erfolgt bei einer Kühlrate von mehr als –5,0°C/h ab dem Beginn des Kühlens bis zu einem Punkt nahe des Gefrierpunkts, und eine nachfolgende zweite Kühlstufe durchgeführt wird mit einer reduzierten Kühlrate innerhalb eines Bereichs von mehr als –0,5°C/h, jedoch nicht mehr als –5,0°C/h, bis der Unterkühlungsbereich unterhalb des Gefrierpunkts erreicht ist.
Die Abkühlung erfolgt vorzugsweise, während sich der mit Nahrung gefüllte Behälter in einem stationären Zustand befindet. Beispielsweise erfolgt die Kühlung vorzugsweise bei Lagerung des mit Nahrung gefüllten Behälters in einem stationären Zustand innerhalb eines Kühlschranks, der auf eine gewünschte Temperatur eingestellt worden ist, und die Kühlrate kann dann durch Verändern von Faktoren kontrolliert werden, wie z. B. die Einstelltemperatur innerhalb des Kühlschranks, die Kaltluft-Strömungsrate innerhalb des Kühlschranks, die Art und Weise, wie der Kaltluftstrom den Behälter kontaktiert, und die effektive Kapazität innerhalb des Kühlschranks.
Eine Nahrung kann in einem unterkühlten Zustand konserviert werden, indem man die Nahrung, die in dem unterkühlten Zustand ist, zusammen mit ihrem Behälter bei einer Temperatur innerhalb des Unterkühlungsbereichs aufbewahrt.
Der Gefrierpunkt sowie die Unterkühlungsbereich-Temperaturzone für ein Lebensmittel werden im Wesentlichen durch die Nahrung selbst bestimmt, und als Faustregel ist die Unterkühlungsbereich-Temperaturzone der Temperaturbereich vom Gefrierpunkt bis zu einer Temperatur –20°C unterhalb des Gefrierpunkts. Einige Beispiele für Gefrierpunkte und besonders bevorzugte Bereiche für Unterkühlungsbereiche sind nachfolgend in Tabelle 1 gezeigt.
[Tabelle]
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann während des Schritts zur Verringerung der Produkttemperatur der Nahrung der Gefrierpunkt der Nahrung mit einer Kühlrate von mehr als –0,5°C/h, jedoch nicht mehr als –5,0°C/h durchlaufen werden, was schneller ist als bei herkömmlichen Verfahren, und folglich kann die Nahrung schneller in einen unterkühlten Zustand versetzt werden, als es herkömmlich möglich gewesen ist. Folglich kann die für den Kühlschritt benötigte Zeitdauer verkürzt werden, was eine Verbesserung beim Verarbeitungsdurchsatz ermöglicht.
Ferner kann vom Standpunkt der Gerätschaft aus gesehen, eine herkömmliche Kühlgerätschaft eingesetzt werden, und es wird keine neue Gerätschaft benötigt. Ferner ist weder das Hinzufügen von Additiven zur Nahrung, noch das Ausüben von Druck nötig, um den unterkühlten Zustand zu erreichen, und folglich gibt es keine Gefahr, den Geschmack der Nahrung zu beeinträchtigen, was die Erfindung für Lebensmittel anwendbar macht, deren Geschmack sich leicht verändert, beispielsweise Milchgetränke und andere Milchprodukte.
Außerdem kann hergestellte Nahrung in kürzerer Zeit in einen unterkühlten Zustand umgewandelt werden, was eine wirksame Unterdrückung der Reproduktion von Bakterien während der anfänglichen Stufen erlaubt, die der Herstellung folgen. Dementsprechend ist die Erfindung besonders geeignet für die Konservierung von Milchgetränken und Milchprodukten, bei denen eine Bakterienreproduktion vergleichsweise leicht auftritt, und sie erlaubt eine Verbesserung bei der Konservierung solcher Produkte.
Ferner wird Nahrung, die innerhalb eines Behälters ohne Luftraum verpackt worden ist, und dann in einen unterkühlten Zustand versetzt worden ist, durch Kühlen bei einer verhältnismäßig schnellen Kühlrate, nicht leicht aus diesem unterkühlten Zustand gestört, was bedeutet, dass ein stabiler unterkühlter Zustand beibehalten werden kann. Folglich ist es unwahrscheinlich, dass die Nahrung in einen gefrorenen Zustand übergeht, selbst wenn sie Vibrationen ausgesetzt ist, was bedeutet, dass ein Transport innerhalb der Temperaturzone des unterkühlten Bereichs möglich ist, und ein günstiger unterkühlter Zustand kann sogar im Anschluss an den Transport aufrechterhalten werden.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Konservieren von Nahrung in einem gefrorenen Zustand beschrieben, welches eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
In ähnlicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform wird bei dieser Ausführungsform zunächst die Nahrung innerhalb eines Behälters ohne Luftraum verpackt, und die Temperatur der Nahrung wird dann bis zum Unterkühlungsbereich abgesenkt unter Verwendung von Kühlbedingungen, bei denen die Kühlrate innerhalb eines Bereichs von mehr als –0,5°C/h, jedoch nicht mehr als –5,0°C/h ist, zumindest während die Temperatur den Gefrierpunkt durchläuft.
Anschließend wird durch erzwungenes Ausüben eines Reizes auf die derart unterkühlte Nahrung der unterkühlte Zustand gestört, und die Nahrung in einen gefrorenen Zustand versetzt. Die bevorzugte Methode zum Stören des unterkühlten Zustands besteht darin, die unterkühlte Nahrung innerhalb des Behälters bei einer Kühlrate von wenigstens –15°C/h zu kühlen. Wenn die Kühlrate weniger ist als –15°C/h, so besteht die Gefahr, dass ein Schaden an der Zellstruktur oder eine Proteindenaturierung während des Gefrierprozesses auftritt.
Nahrung, die auf diese Weise in einen gefrorenen Zustand versetzt worden ist, kann in einem gefrorenen Zustand konserviert werden, indem man den Behälter bei einer niedrigen Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts aufbewahrt.
Wenn man gemäß der vorliegenden Ausführungsform zuerst ein Verfahren ähnlich der ersten Ausführungsform verwendet, um einen unterkühlten Zustand bei einer Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts zu bilden, indem der Wassergehalt nicht gefroren ist, und dann ein schnelles Frieren durchführt, kann ein gefrorener Zustand mit minimalem Gefrierschaden erreicht werden. Man vermutet, dass der Grund für diese Beobachtung darin liegt, dass durch Durchführen des schnellen Frierens aus einem unterkühlten Zustand, in dem das intrazellulare Fluid und das extrazellulare Fluid nicht gefroren sind, eine Migration von freiem Wasser vom intrazellularen Fluid zum extrazellularen Fluid während des Gefrierprozesses auftritt, was dazu führt, dass das extrazellulare Fluid verdünnt wird und leichter gefriert, und das intrazellulare Fluid konzentriert wird und weniger leicht friert, und sich als Folge ein Zustand einstellt, in dem nur das intrazellulare Wasser ungefroren bleibt, und die übrigen Abschnitte gefroren sind. Ferner verursacht im Fall von proteinhaltigen Lebensmitteln das schnelle Frieren eine Verringerung der Größe erzeugter Eiskristalle, was bedeutet, dass die dreidimensionale Proteinstruktur weniger wahrscheinlich durch die Eiskristalle zerstört wird, und somit eine Proteindenaturierung unterdrückt wird.
Da außerdem die Nahrung in vergleichsweise kurzer Zeit auf den Unterkühlungsbereich abgekühlt werden kann, kann eine Bakterienreproduktion während der Anfangsstufen im Anschluss an die Herstellung wirksam unterdrückt werden, was eine Verbesserung der Konservierbarkeit der Nahrung erlaubt.
In einer zur ersten Ausführungsform ähnlichen Weise kann das Verfahren dieser Ausführungsform auf eine Vielzahl von Lebensmitteln angewandt werden und ermöglicht es, eine Konservierung durch Gefrieren ohne Gefrierschäden und mit guter Beibehaltung hoher Qualitätsniveaus durchzuführen. Dieses Verfahren ist besonders wirksam zur Vermeidung einer Qualitätsverschlechterung während der Konservierung durch Frieren oder Auftauen von Obst, Gemüse und Milchprodukten mit einem vergleichsweise hohen Wassergehalt, die herkömmlich sehr anfällig für Gefrierschäden waren.
Beispielsweise lag in der herkömmlichen Gefriertechnologie der Fokus technischer Entwicklungen auf der Erzielung eines schnellen Frierens und ein möglichst schnelles Durchlaufen der sogenannten kritischen Temperaturzone, wo schädliche Eiskristalle in hohen Konzentrationen gebildet werden, um hierdurch die Größe der Eiskristalle möglichst klein zu halten, doch die Wirksamkeit dieses Verfahrens ist begrenzt. Selbst wenn beispielsweise im Fall von feinem Obst wie z. B. Erdbeeren, oder bei Milchprodukten mit einem hohen Wassergehalt wie z. B. Mozzarella-Käse oder Rahmkäse, das Einfrieren extrem schnell durchgeführt wird, waren Fäden an der Zellstruktur oder die Bildung von Milchserum, ausgelöst durch das Frieren, und folglich ein Verlust an kommerziellem Wert unvermeidbar.
Das Verfahren der vorliegenden Ausführungsform hingegen erlaubt es, Schäden an Zellstrukturen während des Gefrierprozesses oder Auftauprozesses zu vermeiden, und zwar sogar bei Lebensmitteln, die besonders anfällig für Gefrierschäden sind, wie z. B. Obst, Gemüse und Milchprodukte, was es erlaubt, den strukturellen Zustand vor dem Einfrieren beizubehalten.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung von nicht gefrorenem Wasser beschrieben, welches eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Bei dieser Ausführungsform wird in einer zur ersten Ausführungsform ähnlichen Weise zunächst Wasser innerhalb eines Behälters platziert, und der Behälter wird dann versiegelt. Zu diesem Zeitpunkt gibt es innerhalb des Behälters keinen Luftraum (Gasphase).
Es gibt keine besonderen Beschränkungen für die Zusammensetzung des Wassers. Normales Leitungswasser ist geeignet, ebenso wie Wasser, welches eine Sterilisationsbehandlung oder eine andere Behandlung zum Entfernen von Verunreinigungen durchlaufen hat. Der Behälter kann die gleichen Behältertypen verwenden, wie sie für die erste Ausführungsform beschrieben worden sind.
Anschließend wird der wassergefüllte Behälter gekühlt, und in einer ähnlichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform wird die Temperatur des Wassers dann auf den Unterkühlungsbereich abgesenkt, und zwar unter Verwendung von Kühlbedingungen, bei denen die Kühlrate innerhalb eines Bereichs von mehr als –0,5°C/h, jedoch nicht mehr als –5,0°C/h ist, zumindest während die Temperatur den Gefrierpunkt durchläuft, wodurch nicht gefrorenes Wasser bei einer Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts erzeugt wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann sogar Wasser, welches Verunreinigungen enthält, beispielsweise Leitungswasser, mittels eines einfachen Kühlprozesses in einen unterkühlten Zustand versetzt werden, und folglich kann nicht gefrorenes Wasser kostengünstig und bei guten Produktivitätsniveaus hergestellt werden.
[Beispiele]
Es folgt eine Beschreibung spezieller Beispiele, die die Effekte der vorliegenden Erfindung klar erläutern.
(Beispiele 1 bis 10)
Unter Verwendung der nachfolgend in Tabelle 2 und Tabelle 3 gezeigten Bedingungen wurden Lebensmittel innerhalb Behältern platziert und bei vorbestimmten Kühlraten gekühlt.
Genauer gesagt wurden Behälter mit der Größe 13,0 cm × 14,5 cm (hergestellt von DaiNippon Printing Co. Ltd.), gebildet aus einem Nylon-Polyethylen-Laminat, als die Behälter eingesetzt.
Diese Behälter wurden gefüllt mit entweder (1) 210 g Leitungswasser, oder (2) 100 g Mozzarella-Käse sowie 110 g Füllwasser (in den Tabellen als M Käse gelistet).
Dann wurden die Behälter entweder (1) unterhalb des Produktfüllpegels einer Querversiegelung unterzogen, so dass kein Luftraum verblieb (Luftraum: nein), oder (2) ohne Luftraum hitzeversiegelt, und dann eine Spritze verwendet, um Luft in den Behälter zu injizieren (Luftraum: ja).
Auf diese Weise wurden 25 Proben jedes der verschiedenen Typen von mit Nahrung gefüllten Behältern präpariert, und diese Proben wurden dann bei 20°C in einer Thermostatkammer platziert und stehengelassen, bis die Produkttemperatur innerhalb des Behälters 20°C erreichte. Dann wurden die Proben stationär innerhalb einer Temperatur- und Feuchtigkeitskammer gelagert (LH40-03M) (Markenname), hergestellt von Nagano Science Co., Ltd.), die auf eine vorbestimmte Innentemperatur eingestellt war.
Während des Prozesses zur Absenkung der Produkttemperatur der Nahrung innerhalb eines Behälters wurde die Kühlrate, während die Temperatur den Bereich nahe 0°C durchlief, eingestellt auf (1) –3,4°C/h, (2) –1,9°C/h, (3) –5,0°C/h, oder (4) –3,5°C/h. Die Kühlrate korreliert nicht zwangsläufig mit der Innentemperatur der Kammer, und kann abhängig von Faktoren wie z. B. der Kaltluftströmungsrate innerhalb der Kammer, der Art, wie der Kaltluftstrom den Behälter kontaktiert, und der effektiven Kapazität innerhalb der Kammer schwanken.
In den Beispielen 1 bis 7 wurde die Zahl der Proben, in denen ein Einfrieren aufgetreten war, jeden Tag bestimmt, beginnend mit dem dritten Tag nach dem Beginn der Lagerung in der Temperatur- und Feuchtigkeitskammer. Bei den Beispielen 8 bis 10 wurde die Zahl von Proben, in denen ein Einfrieren aufgetreten war, 15 Stunden, 24 Stunden, 39 Stunden, 48 Stunden, 63 Stunden und 87 Stunden nach dem Beginn der Lagerung in der Temperatur- und Feuchtigkeitskammer bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 und Tabelle 3 gezeigt.
[Tabelle 2]
[Tabelle 3]
Aus den Ergebnissen in Tabelle 2 ist klar, dass bei den Beispielen 2, 3, 5 und 7, ohne Luftraum, sogar 7 Tage nach Beginn der Lagerung keine der 25 Proben eingefroren waren, was eine hohe Aufrechterhaltung des unterkühlten Zustands anzeigt. Bei den Beispielen 1 und 4 hingegen, die einen Luftraum hatten, trat der Beginn des Einfrierens bis zum 3. Tag nach Beginn der Lagerung auf.
Aus dem Ergebnis in Tabelle 3 ist klar, dass in Beispiel 9, bei dem das Lebensmittel innerhalb des Behälters Leitungswasser war, die Innentemperatur innerhalb der Kammer von –6°C niedriger war als der Unterkühlungsbereich von Wasser unter den Testbedingungen, und folglich begann selbst ohne Luftraum und bei einer Kühlrate von –3,5°C/h das Auftreten des Einfrierens innerhalb von 15 Stunden nach Beginn der Lagerung. Selbst dann war das Auftreten des Gefrierens noch geringer als im Beispiel 8, welches einen Luftraum hatte.
Im Beispiel 10 hingegen, welches identisch war mit Beispiel 9 mit der Ausnahme, dass die Nahrung in Mozzarella-Käse geändert worden war, wurde der unterkühlte Zustand bis zu 39 Stunden nach Beginn der Lagerung beibehalten, und ein Einfrieren wurde erst nach 48 Stunden beobachtet. Man vermutet, dass der Grund für die Beobachtung darin liegt, dass das Vorhandensein der Käsekomponente im Wasser eine Absenkung des Gefrierpunkts verursacht.
(Beispiele 11 bis 13)
Abgesehen von der Abänderung der Lebensmittel wie unten beschrieben und der Verringerung der Zahl von Proben, die zu einer Probe für jede Probe erzeugt wurde, wurden mit Nahrung gefüllte Behälter in der gleichen Weise wie bei Beispiel 10 präpariert, und die Zahl von Proben, bei denen ein Einfrieren aufgetreten war, wurde 15 Stunden, 24 Stunden, 39 Stunden, 48 Stunden, 63 Stunden, und 87 Stunden nach dem Beginn der Lagerung in der Temperatur- und Feuchtigkeitskammer bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.

Beispiel 11: Kommerziell erhältliche Milch (3,5 MILK (Markenname), hergestellt von Morinaga Milk Industry Co., Ltd.) 210 g
Beispiel 12: Frische Sahne (FRESH HEAVY (Markenname), hergestellt von Morinage Milk Industry Co., Ltd.) 210 g
Beispiel 13: 8,77 Gewichtsprozent wässrige Lösung von fettfreiem Milchpulver 210 g

[Tabelle 4]
Aus den Ergebnissen in Tabelle 4 ist klar, dass für jedes der Lebensmittel ein stabiler unterkühlter Zustand erreicht war.
(Beispiele 14 bis 16)
Zuerst wurde der Mozzarella-Käse hergestellt, der als die Nahrung zum Verpacken in den Behältern verwendet werden sollte. In anderen Worten, frische Milch wurde pasteurisiert und anschließend auf 32 bis 36°C gekühlt, Milchsäurebakterien wurden hinzugefügt, Lab wurde hinzugefügt, um die Milch gerinnen zu lassen, und die resultierende geronnene Milch (Coagulierte Milch) wurde geschnitten, ein bestimmtes Volumen der erzeugten Molke (Milchserum) wurde entfernt, und die geronnene Milch wurde dann in dem verbleibenden Milchserum fermentiert. Wenn der pH 4,9 bis 5,2 erreichte, wurde die geronnene Milch geschnitten und in heißem Wasser bei 72 bis 82°C geknetet, und sobald ein elastischer Zustand erreicht war, wurde der Käse in Kugeln von 100 g geformt und gekühlt. Der derart erhaltene Mozzarella-Käse wurde in einem Mozzarella-Standbeutel zusammen mit 110 g sterilisiertem Wasser platziert, und der Beutel wurde ohne Luftraum versiegelt.
Proben dieses frisch produzierten Mozzarella-Käses im Beutel (Produkttemperatur 20°C) wurde bei den nachfolgend in Tabelle 5 gezeigten Kühlraten auf eine Produkttemperatur von –3,0°C gekühlt. Die Zeiten, die benötigt wurden, um die Proben auf eine Produkttemperatur von –3,0°C abzukühlen, sind ebenfalls in Tabelle 5 gezeigt. Als eine Folge des Kühlens wurde jede Käseprobe in einen unterkühlten Zustand versetzt.
Sobald die Produkttemperatur –3,0°C erreicht hatte, wurde anschließend jede Käseprobe während eines Zeitraums von 4 Tagen bei –3°C gelagert. Die Temperatur wurde dann mit einer Temperaturerhöhungsrate von 2 bis 5°C/h auf +10°C erhöht, fünf Wochen lang bei +10°C gelagert, und dann wurde der Geschmack von 5 Testern geprüft, die den Duft des Käses bewerteten. Das äußere Aussehen des Käses nach 5 Wochen Lagerung wurde ebenfalls bewertet. Diese Ergebnisse sind nachfolgend in Tabelle 5 gezeigt.
(Referenzbeispiel)
Als Referenz wurde eine Probe von Mozzarella-Käse in einem Beutel, hergestellt auf die gleiche Weise wie Beispiel 14 oben, unmittelbar in Anschluss an die Herstellung 5 Wochen lang bei +10°C gelagert.
Der Duft und das äußere Aussehen des Käses nach 5 Wochen Lagerung wurden in der gleichen Weise wie bei Beispiel 14 bewertet. Die Ergebnisse sind nachfolgend in Tabelle 5 gezeigt.
[Tabelle 5]
Nach den Ergebnissen in Tabelle 5 ist deutlich, dass bei Beispiel 16, in dem die Kühlrate auf –5,0°C/h eingestellt war, das äußere Aussehen und der Duft sogar nach anschließender fünfwöchiger Lagerung bei +10°C gut war, wohingegen bei den Beispielen 14 und 15, bei denen die Kühlrate auf –0,5°C/h oder kleiner eingestellt war, Gaslöcher außen am Mozzarella-Käse sichtbar waren und auch der Duft schlechter geworden war. Man vermutet, dass der Grund für diese Beobachtung darin liegt, dass wegen der viel schnelleren Kühlrate im Beispiel 16 die Zeit viel kürzer war, die das frisch hergestellte Produkt benötigte, um einen unterkühlten Zustand zu erreichen, was bedeutet, dass die Reproduktion von Bakterien (beispielsweise Heteromilchsäurebakterien oder andere Kontamination) während der Anfangsstufen unterdrückt werden konnte, was es erlaubt, die Reproduktion von Bakterien auch im Anschluss an den Temperaturanstieg wirksam zu unterdrücken.
Ferner wurde beim Referenzbeispiel ein nicht zufrieden stellendes Niveau beim äußeren Aussehen und Duft bereits zu einem Zeitpunkt 4 Wochen nach der Herstellung bestätigt, was bedeutet, dass die Lagerung bei +10°C auf weniger als 4 Wochen begrenzt ist.
Im Beispiel 16 hingegen ist eine fünfwöchige Lagerung nach der Temperaturerhöhung auf +10°C möglich, was anzeigt, dass das Beispiel 16, in welchem der Käse mit einer vergleichsweise schnellen Kühlrate in einen unterkühlten Zustand versetzt worden war, eine bessere Konservierbarkeit im Vergleich zum Referenzbeispiel zeigt, welches keinen unterkühlten Zustand durchläuft.
(Beispiele 17 bis 20)
Die Konservierung von Lebensmitteln wurde unter den nachfolgend in Tabelle 6 gezeigten Bedingungen durchgeführt. Es wurden nämlich 100 cc-Proben kommerziell erhältlicher Milch (hergestellt von Morinaga Milk Industry Co., Ltd) verwendet, um Behälter zu füllen (Beutel, hergestellt von DaiNippon Printing Co., Ltd.), welche hergestellt waren aus einem Verbundmaterial, das erzeugt ist durch Laminieren von Polyethylenterephtalat und Polyethylen.
25 Proben wurden hergestellt von sowohl (1) versiegelten Proben, in denen die Quer-Heizversiegelung unterhalb des Produktfüllpegels durchgeführt wurde, um keinen Luftraum übrig zu lassen, als auch (2) versiegelten Proben, in denen eine Heizversiegelung derart durchgeführt wurde, dass ein Luftraum verblieb.
Diese Proben wurden in einem Kühlschrank von +5°C auf den Unterkühlungsbereich von Milch bei –7°C derart abgekühlt, dass die Kühlrate dann, als die Temperatur den Bereich nahe dem Gefrierpunkt von Milch bei –0,5°C durchlief, eingestellt war auf entweder (1) –5,0°C/h, oder (2) –10,0°C/h. Wenn die Produkttemperatur –7°C erreichte, und dann wiederum nachdem die Proben im Kühlschrank 7 Tage lang bei –7°C gelagert worden waren, wurde die Gesamtzahl der 25 Proben bestimmt, in denen die Milch gefroren war. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt.
[Tabelle 6]
(Beispiel 21)
50 Kisten mit kommerziell erhältlichem Mozzarella-Käse (hergestellt von Morinaga Milk Industry Co., Ltd.) wurden präpariert. Die Proben enthielten 100 g Mozzarella-Käse, verpackt in einem Mozzarella-Standbeutel, zusammen mit 110 g Füllwasser, und jeder Beutel wurde ohne Luftraum versiegelt. Eine Kiste enthielt 12 Beutel.
Die Mozzarella-Käse-Proben mit einer Produkttemperatur von 15°C wurden in ihren Kisten 2 Tage lang in einem Kühlschrank bei –3°C gelagert, wodurch die Produkttemperatur auf –2,5°C abgesenkt wurde. Wenn die Temperatur den Bereich nahe 0°C durchlief, betrug die Kühlrate –0,6°C/h. Dieser Prozess versetzte den Mozzarella-Käse in einen unterkühlten Zustand.
Anschließend wurden die Kisten mittels Lastwagen 2 Tage lang in einem Kühlbehälter bei –3°C transportiert. Beim Erreichen des Bestimmungsortes betrug die Produkttemperatur –3°C, und keine einzige Probe war gefroren.
Als die Proben dann 7,5 Monate lang in einem Kühlschrank bei –3°C gelagert wurden, fror ferner keine einzige Probe, die Duft- und physikalischen Eigenschaften des Käses wurden im Wesentlichen auf dem gleichen Niveau bewahrt, wie es vor der Lagerung beobachtet wurde, und es entwickelten sich keine Probleme.
(Beispiele 22 und 23)
Unter Verwendung der nachfolgend in Tabelle 7 gezeigten Bedingungen wurde das gleiche Verfahren wie es für die Beispiele 3, 6 und 7 beschrieben worden ist, eingesetzt, um 25 Proben Mozzarella-Käse ohne Luftraum in Behälter zu verpacken, und dann wurden die Proben auf vorbestimmte Kühltemperaturen abgekühlt. Wenn in diesen Beispielen 22 und 23 die Produkttemperatur unter –2°C fiel, wurde der Behälter fortgesetzten Schwingungen mit einer Frequenz von 120 Wiederholungen/Minute ausgesetzt.
Als Ergebnis blieben im Beispiel 22, bei dem die Proben während des Fortdauerns der Vibration bei einer Kühlschranktemperatur von –4°C gelagert waren, alle Proben ungefroren, wohingegen im Beispiel 23, bei dem die Proben während des Fortdauerns der Vibration bei einer Kühlschranktemperatur von –5°C gelagert waren, einige Proben einfroren.
Wenn der gleiche Mozzarella-Käse wie der in Beispiel 22 verwendete mit einem Luftraum verpackt wird, und die gleiche Vibration wie bei Beispiel 22 angewandt wird, so ist typischerweise ein Kühlen und Lagern bei –4°C möglich. Hieraus wird klar, dass erfindungsgemäße Proben resistenter sind gegen Vibrationen und andere Anreize als Proben, die unter Verwendung herkömmlicher Techniken hergestellt sind.
Obwohl ferner im Fall von Mozzarella-Käse der bevorzugte Unterkühlungsbereich zwischen –0,3°C und –0,5°C liegt, wie in Tabelle 1 gezeigt, wurde deutlich, dass Kühltemperaturen und/oder Lagerungstemperaturen von –4,0°C oder darüber weniger anfällig für Vibrationseffekte und somit bevorzugt sind.
[Tabelle 7]
Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß einem Verfahren zum Konservieren von Nahrung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein unterkühlter Zustand mit hervorragender Stabilität in kurzer Zeitdauer erreicht werden, und die Konservierbarkeit der Nahrung verbessert werden, indem man die Nahrung innerhalb eines Behälters oder Luftraum verpackt, und dann die Nahrung in einen unterkühlten Zustand versetzt mittels eines Kühlschritts, in dem die Nahrung von einer Temperatur über dem Gefrierpunkt auf eine Temperatur unter dem Gefrierpunkt bei einer Kühlrate von mehr als –0,5°C/h, jedoch nicht mehr als –5,0°C/h gekühlt wird.
In einem weiteren Verfahren zum Konservieren von Nahrung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Gefrierschaden verhindert werden, und kann die Nahrung mit guter Beibehaltung der Nahrungsqualität in einem gefrorenen Zustand konserviert werden, indem man die Nahrung innerhalb eines Behälters ohne Luftraum verpackt, anschließend die Nahrung in einen unterkühlten Zustand versetzt mittels eines Kühlschritts, indem die Nahrung bei einer Temperatur über dem Gefrierpunkt auf eine Temperatur unter dem Gefrierpunkt bei einer Kühlrate von mehr als –0,5°C/h, jedoch nicht mehr als –5,0°C/h gekühlt wird, und dann den unterkühlten Zustand stört, um einen gefrorenen Zustand zu erzeugen.
Ferner kann in einem Verfahren zur Herstellung von nicht gefrorenem Wasser gemäß der vorliegenden Erfindung nicht gefrorenes Wasser kostengünstig und mit guten Produktivitätsniveaus hergestellt werden, indem man das Innere eines Behälters mit Wasser füllt, ohne einen Luftraum übrig zu lassen, und dann das Wasser in einen unterkühlten Zustand versetzt mittels eines Kühlschritts, bei dem das Wasser von einer Temperatur über dem Gefrierpunkt auf eine Temperatur unter dem Gefrierpunkt bei einer Kühlrate von mehr als –0,5°C/h, jedoch nicht mehr als –5,0°C/h gekühlt wird.

Claims

Verfahren zum Konservieren von Nahrung in einem unterkühlten Zustand, wobei Nahrung innerhalb eines Behälters ohne Luftraum verpackt wird, und dann in einen unterkühlten Zustand versetzt wird mittels eines Kühlschritts, in dem die Nahrung von einer Temperatur über einem Gefrierpunkt auf eine Temperatur unter dem Gefrierpunkt bei einer Kühlrate von mehr als –0,5°C/h jedoch nicht mehr als –5,0°C/h gekühlt wird.
Verfahren zum Konservieren von Nahrung nach Anspruch 1, bei dem wenigstens ein Teil des Behälters aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist.
Verfahren zum Konservieren von Nahrung in einem gefrorenen Zustand, bei dem Nahrung innerhalb eines Behälters ohne Luftraum verpackt wird, anschließend in einen unterkühlten Zustand versetzt wird mittels eines Kühlschritts, in dem Nahrung von einer Temperatur über einem Gefrierpunkt auf eine Temperatur unter dem Gefrierpunkt bei einer Kühlrate von mehr als –0,5°C/h jedoch nicht mehr als –5,0°C/h gekühlt wird, und dann durch Stören des unterkühlten Zustands in einen gefrorenen Zustand versetzt wird.
Verfahren zum Konservieren von Nahrung nach Anspruch 3, bei dem der unterkühlte Zustand durch Durchführen einer Kühlung mit einer Kühlrate von wenigstens –15°C/h gestört wird.
Verfahren zur Herstellung von nicht gefrorenem Wasser, bei dem Wasser benutzt wird, um einen Behälter zu füllen, ohne einen Luftraum übrig zu lassen, und dann in einen unterkühlten Zustand versetzt wird mittels eines Kühlschritts, bei dem das Wasser von einer Temperatur über einem Gefrierpunkt auf eine Temperatur unter dem Gefrierpunkt bei einer Kühlrate von mehr als –0,5°C/h jedoch nicht mehr als –5,0°C/h gekühlt wird.