JP2019054827A - 低水分粒子状食品の表面低温殺菌または殺菌のための方法およびシステム - Google Patents

低水分粒子状食品の表面低温殺菌または殺菌のための方法およびシステム Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、低水分粒子状食品の表面低温殺菌または殺菌のための方法およびシステムに関する。【解決手段】本発明の目的は、低水分粒子状食品の表面低温殺菌または殺菌の改良された方法、およびシステムを提供することである。本発明は、ナッツ、オーツ麦、スパイスなどの低水分量粒子状食品の表面低温殺菌または殺菌のための方法およびシステムに関し、食品は予備加熱され、気体中で低温殺菌または殺菌され、任意に乾燥され、冷却される。食品を低温殺菌または殺菌する気体が、水蒸気および１つ以上のさらなる気体、好ましくは空気を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、好ましくは病原微生物の対数減少値（ｌｏｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）が少なくとも５であることによる、表面低温殺菌方法、またはナッツ、種子、穀類、およびスパイスなどの低水分粒子状食品の殺菌方法に関し、食品は予備加熱され、気体中で低温殺菌または殺菌され、任意に乾燥され、冷却される。本発明は、低水分粒子状食品の表面低温殺菌または殺菌のためのシステムにさらに関する。
農産食品は無害または病原性の微生物が自然に混入していることが多い。多くの場合、これらの製品は、貯蔵性を保ちかつ増大するために、加工される。一般的な貯蔵法には、熱低温殺菌、または殺菌、照射、気体状物質での駆除さえも含まれる。後者の２つは、法律上の制限並びに安全上および栄養上の懸念に起因して、現在では滅多に使用されない。
低水分食品は、低温殺菌および殺菌の間、品質の低下を起こしやすい傾向がある。低水分食品の水分含有量は、理想的には、低温殺菌または殺菌の間、感知できるほどに増えるべきではない。例えばアーモンドは、もしも湿気のある環境で取り扱われる場合、その茶色の皮を失う傾向があり、これは品質を損なう。従来の蒸気低温殺菌および殺菌システムもまた、味を変えたり、ナッツにおいて調理されたまたは茹でられた感じを生じたりする傾向がある。
従来の低温殺菌システムで、通常の圧力および温度（すなわち、１ｂａｒおよび１００℃）での蒸気の適用が用いられる。これらの条件の下で、サルモネラの不活性化は、典型的には３５秒後に２．０−３．８ ｌｏｇであるだろう。時間を６５秒まで延ばすことによって、対数減少値は４．０−５．７に増加する。しかしながら、水分の取り込みもまたかなり増加し、結果的に処理時間は好ましくは３５秒以下に制限される。
蒸気の使用は有効な熱非活性化を提供する。これは、第１には、水蒸気（蒸気）の熱容量が非常に高く、同じ温度において、水の熱容量を超えさえするためである。第２に、もしも表面温度が蒸気の凝縮温度よりも低い場合、水蒸気は製品表面上で凝縮し、キャビティおよび隙間に浸透する。
米国特許出願公開第２０１０／０１７３０６０号明細書は、食品製品の小片、特に油性の種子の表面低温殺菌または表面殺菌の方法に関する。この方法は、「食品製品が予め暖められて使用され、製品温度が低温殺菌または殺菌システムの蒸発温度よりも数度低く、食品製品の予め暖められる温度は飽和温度よりも低いように、好ましくは予め設定された圧力における飽和蒸気温度よりも数度低いように選択され、処理は空気を含まない湿潤雰囲気中で実施され、ここで低温殺菌は低い低温殺菌圧力において５５℃から９９℃の間の温度で実施され、または殺菌が高い殺菌圧力において１００℃から１４０℃の間の温度で行われ、熱処理が１から３０分の間で実行され、凝縮した水は、その後のさらに減じられた圧力の下での真空乾燥によって食品製品の表面から取り除かれる、という特徴を有する。」
米国特許出願公開第２０１０／０１３６１９２号明細書は、粒子状食品製品のローストおよび表面低温殺菌の方法に関する。「低温殺菌段階の間、ロースティング領域１を通って流れる空気の体積はフラップシステム１３によって製品１ｋｇあたり０−２０Ｎｍ３／ｈに低減され、熱空気内部への蒸気の注入は、食品製品１ｋｇあたり蒸気０．０１−１５．０ｋｇ／ｈのオーダーの大きさで、バルブ１１およびスクリーン１２を通じて開始される。空気および蒸気の量は、蒸気と混合された熱空気の露点温度がローストされる材料の表面温度よりもおよそ０から８℃高くなるようなサイズである。この温度差のために、表面温度が湿潤熱空気の露点温度と同じ温度になるまで、水は製品表面上で凝縮する。水の凝縮により、水の層が表面上に形成され、植物性微生物が不活性化するのに最適な条件が存在する。」
米国特許出願公開第２００６／０４００２９号明細書は、「乾燥した食品製品を低温殺菌する装置が、インピンジメントチャンバ、インピンジメントチャンバを通って乾燥した食品製品を運ぶためのコンベヤー、加熱された湿潤空気を生成するためのヒータおよび水供給アセンブリ、インピンジメントチャンバを通ってかつ乾燥した食品製品の上に加熱された湿潤空気を循環するためのファンを含む」ことに関する。
欧州特許第１７５４４１３号は、「殺菌された容器（２）は多孔質であるがカリッとした小麦およびライスクリスプで大まかに充填される。消毒された窒素ガスが加えられる。…ガスは加熱され（３）、水分が増やされる（１３）…」という方法に関する。
米国特許第４，２５５，４５９号明細書は「粒子状の食材の連続的かつ迅速な漂白または殺菌を可能にする」方法に関する。
国際特許出願第９７／３８７３４号明細書は、「病原体および他の望ましくない菌類およびバクテリアからの種子消毒のための熱処理方法であって、この方法は、種子が外側からおよび中で加熱されるように、水を介在しない熱を種子に供給し、一方で種子の状態および水分含量に関して処理時間および温度を制限し、同時に種子表面からの水分の蒸発およびそれに基づき、その冷却は妨げられ、水分含量の変化が起こらないことによって特徴づけられる」というものに関する。
独国特許第１０２０３１９０号明細書は、ホールシード、乾燥フルーツ、および特にココア豆などの自然製品の細菌数を低減する方法に関し、製品はまず所定の初期温度の反応器に導入される。熱蒸気が製品の温度よりも高い温度で導入され、蒸気の凝縮をもたらす。
米国特許出願公開第２０１０／０１７３０６０号明細書 米国特許出願公開第２０１０／０１３６１９２号明細書 米国特許出願公開２００６／００４００２９号明細書 欧州特許第１７５４４１３号明細書 米国特許第４，２５５，４５９号明細書 国際特許出願公開第９７／３８７３４号 独国特許第１０２０３１９０号明細書
本発明の目的は、低水分粒子状食品の表面低温殺菌または殺菌の改良された方法およびシステムを提供することである。
このために、本発明による方法は、水蒸気および１つ以上のさらなる気体、好ましくは空気を含む食品をガス低温殺菌または殺菌することを特徴とする。実施形態において、食品をガス低温殺菌または殺菌するときの相対湿度（ＲＨ）は、６０％を超え、好ましくは６０から９９％の範囲であり、好ましくは８０から９８％の範囲であり、好ましくは７０から９７％の範囲である。
蒸気と比較して、湿度を有する空気が低温殺菌および殺菌において同様に有効であること、および湿度を有する空気が、許容可能なレベルを超えて食品に悪影響を与えないように十分に低い、許容可能な温度、すなわち水の蒸発温度に達するために運転圧力を低減することを必要としない点で、蒸気に対して有利な点を有することが見出された。一般的に、本発明は、低温殺菌または殺菌工程を調節および／または制御するための追加のパラメータ、ＲＨ、を提供する。
本発明は、食品が、食品のガス低温殺菌または殺菌における水蒸気の凝縮温度よりも５℃低い温度に、好ましくは２℃低い温度に、またはそれ以上に予備加熱される、実施形態にさらに関する。より具体的な実施形態において、食品はガス中の水蒸気の凝縮温度よりも高い温度、好ましくはガス中の水蒸気の凝縮温度よりも１から２０℃高い範囲の温度に、好ましくは２から１０℃高い範囲の温度に予備加熱される。
微生物の不活性化が、今まで、凝縮の間食品表面で生成された潜熱に起因するとされたにも関わらず、食品表面上の凝縮が結果的に回避され、または実質的に回避されること、およびこの回避にも関わらず、低温殺菌または殺菌がなおも有効であることが見出された。低温殺菌または殺菌ガスからの食品内部への水の吸収は、相変化（気体から液体）を構成し、不活性化に十分な潜熱を生成する。
さらに、凝縮が相対的に制限され、または回避されさえするので、低温殺菌または殺菌の後のナッツの乾燥が原則的に全く、または実質的に必要ではなく、装置、時間、および／またはエネルギーを節約し、または低減する。
実施形態において、食品は、もしも予備加熱が低温殺菌の前に行われるのであれば、５から７０％の範囲の、もしも予備加熱が殺菌の前に行われるのであれば、５から９０％の範囲の相対湿度を有するガスにより予備加熱される。実施形態において、（予備）加熱の結果起こる食品の温度の上昇を補償するために、予備加熱ガスの相対湿度は予備加熱の間徐々に増やされる。
その結果、予備加熱の間の食品からの水の脱離は、好ましくは０．５％未満に低減され、そのような脱離を補償するために低温殺菌または殺菌の間吸収される必要がある（外からの）水は少なくなる。例として、６．０％の水分含量を有するナッツにおいて、湿潤空気を予備加熱する間、水の含有量は例えば５．８％に低減され、補償はほぼ必要とされない。したがって、脱離およびその後の吸着が制限され続けるので、食品上のこれらの現象の効果も同様に制限されるだろう。
さらなる実施形態において、低温殺菌または殺菌の間、ガスは大気圧±２０％、すなわち０．８から１．２ｂａｒの範囲、好ましくは±１０％、すなわち０．９から１．１ｂａｒの範囲にある。
本発明による方法は、大気圧での、またはその付近での操作を可能にし、その結果低温殺菌容器に関して真空ポンプを必要とせず、装置および運転のコストを実質的に抑える。
他の実施形態において、食品と、食品をガス低温殺菌または殺菌するガスとの水の活量における差（ΔＡｗ）は、０．０１から０．２５の範囲、好ましくは０．０５から０．２０の範囲である。
さらに他の実施形態では、少なくとも食品を予備加熱する段階および食品を低温殺菌または殺菌する段階は、好ましくは冷却する段階および／または乾燥する段階もまた、同じベッセルまたはカラム内で、または同じコンベヤー上で行われる。
低温殺菌または殺菌の間、食品の表面に実質的に凝縮物がないままであることが好ましい。
食品への影響をさらに低減するために、低温殺菌または殺菌の持続時間は１から１０分の範囲であり、好ましくは３から７分の範囲である。
低温殺菌は７０から９０℃の範囲の温度で実施されることが一般的に好ましい。
本発明は、ナッツ、種子、穀類、およびスパイスなどの低水分量食品を低温殺菌または殺菌するためのシステムにさらに関し、ガス中で食品を低温殺菌または殺菌するための少なくとも１つのベッセル、カラム、またはコンベヤー、およびシステムを操作するためのコントローラ、および食品を低温殺菌または殺菌するためのガスの相対湿度（ＲＨ）を６０％を超える値、好ましくは６０から９９％の範囲に、好ましくは８０から９８％の範囲に、好ましくは７０から９７％の範囲に設定するように配置されたインジェクタ、加湿器、および／またはヒータを含む。
実施形態において、コントローラは食品を、ガス中の水蒸気の凝縮温度よりも５℃低い、好ましくは２℃低い温度に、または高い温度に、好ましくはガス中の水蒸気の凝縮温度よりも高い温度に、好ましくはガス中の水蒸気の凝縮温度よりも１から２０℃の範囲で高い、好ましくは２から１０℃の範囲で高い温度に、予備加熱するために配置される。
さらなる実施形態において、加湿器および／またはヒータは空気取り入れ口を備える。
さらに他の実施形態において、ベッセルは大気中のベッセルであり、すなわちシステムはベッセル中の圧力を減少させるための真空ポンプを含まず、装置および運転コストを節約する。
さらなる実施形態において、システムはガス中で食品を低温殺菌または殺菌するための２つ以上の並列なベッセル、およびシステムを操作するためのコントローラを備え、ベッセルの少なくとも２つは１０００ｋｇ未満の、好ましくは７５０ｋｇ未満の容量を有する。
相対的に小さなベッセルが、１つのおよび同じベッセルにおける予備加熱および低温殺菌または殺菌を容易にすることが見いだされた。ベッセルが非同時に運転されることで効率が向上し、例えば３つのベッセルの場合、１つは低温殺菌または殺菌の段階にあり、１つは予備加熱の段階にあり、１つはベッセルを空にして充填する段階にある。さらに、複数のベッセルは冗長度を提供する。
本発明の枠組みの中で、用語「凝縮温度」は、空気の場合には露点とも呼ばれ、所定の圧力において湿度を有する気体の容量中の水蒸気が液体の水に凝縮する温度として定義される。「低水分食品」は、典型的には９重量％以下の水分含量を有する。
米国特許出願公開２００６／００４００２９号明細書において、加熱された、湿潤空気中の水分が乾燥食品製品の表面上で凝縮して凝縮熱を生み出し、これが乾燥食品製品の表面を加熱する。
欧州特許第１７５４４１３号明細書は多孔質の粒子を殺菌する方法に関し、「流動床中の小片は８から２００ｇ／ｋｇの間の水分含量の温度７０から１８０℃の間の温度に加熱された気体に曝される。…気体は２から１００％の相対湿度を示す。」とある。
米国特許第４，２５５，４５９号明細書は、「粒子形態の食材の連続的かつ迅速な漂白または殺菌を可能にする。食材は、迅速に加熱され、圧力下で蒸気または気体によって粒子の外側部分が貫通され、加熱された粒子は微生物および酵素が不活性化または破壊されるまでその条件の下で保持され、その後圧力および温度が迅速に下げられる。」という方法に関する。
国際特許出願公開第９７／３８７３４（Ｄ４）号は、熱空気を用いて種子が加熱される。「Ｂ段階［加熱］およびＣ段階［保持］において導入される熱空気の適切な水分含量は、種子の種類およびその水分含量に依存して、６０−９０％であろう。」
独国特許第１０２０３１９０号明細書は、「ホールシード、乾燥フルーツ、および特にココア豆などの自然製品において細菌数を低減する方法であって、製品はまず所定の初期温度で反応器に導入される。熱蒸気が製品よりも高い温度で導入され、蒸気の凝縮をもたらす。」という方法に関する。
本発明は、本発明による２つの実施形態を概略的に示す図を参照してより詳細に説明される。
本発明による低温殺菌のためのシステムの第１の実施形態の工程図である。 複数の小さなベッセルを含む本発明による低温殺菌のためのシステムの第２の実施形態の工程図である。
図１は、ナッツ、種子、ココア、穀類、小麦粉、オーツ麦、ハーブ、乾燥野菜またはフルーツ、およびタバコなどの低水分量食品の低温殺菌および殺菌のためのシステム１を示す。このシステムは、それ自身が知られる（図示されない）、予め選択された温度に食品を予備加熱するための手段、１つのバッチに等しいか、またはそれを超える容量を有する秤量ホッパ２、大気低温殺菌ベッセル３、製品出口４、および出口４から出る食品を冷却する手段を含む。
この実施例において、低温殺菌ベッセル３は、１５００ｋｇの容量を有し、二重壁である。すなわち、ベッセルの内容物は、壁によって確定された空間に、蒸気、水、またはオイルなどの加熱媒体を供給することによって、予め選択された、実質的に一定の温度に保持され得る。ベッセル３は、電気モータ７によって駆動される中央シャフト６に取り付けられた１つ以上の撹拌要素５、例えばヘリカルミキサーを備える。
システムは、装置２−４を運転可能なように接続する、一般的に知られている管８およびバルブ９、およびシステムを運転するためのコントローラをさらに含む。管８の１つは、ベッセル３の底部または底部近くに、熱い湿潤空気のためのインジェクタを形成する。
運転の間、例えばアーモンドまたはココア豆の１５００ｋｇのバッチが、適切な装置内で、９５℃の温度を有しかつ相対湿度（ＲＨ）が予備加熱開始時の５％から予備加熱終了時の７０％まで徐々に変化する空気を用いて、予備加熱される。予備加熱された食品は、ホッパに運ばれ、秤量され、そこから低温殺菌ベッセルに供給される。ベッセル内で、食品は、ここでは８２℃で、穏やかに撹拌され、８４℃の温度、９０％のＲＨ、８１℃の露点（すなわち、食品と露点との温度差は１℃である）を有する湿潤低温殺菌空気が適切な流量でベッセル底部に供給される。低温殺菌の間、食品表面において感知できるほどの水の凝縮は起こらない。５分後、病原性微生物の対数減少値５（５ ｌｏｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）が実現され、ベッセルは空にされ、次のバッチを受ける準備ができる。凝縮が起こらないので、食品を乾燥する必要がない。最終的に、食品は冷却され、包装される。
この例において、システムは、ベッセルを通る湿潤空気の一定の流れを保持するために、大気圧よりも若干高い、例えば１．１ｂａｒで運転された。
図２は、共通のホッパ２からの供給を受け、各々７００ｋｇの容量を有する、３つの並列なベッセル３を含むシステムを示す。他の方法では、ベッセルは図１に示されるものと同じである。これらの相対的に小さいベッセルは、同一のベッセル内の予備加熱および低温殺菌または殺菌を容易にし、タンデムの、または非同時の運転、例えば１つは低温殺菌または殺菌の段階にあり、１つは予備加熱の段階にあり、１つはベッセルを空にして充填する段階である、ことを可能にする。
本発明は上述の実施形態に限定されず、請求項の範囲において多くの方法で変化させることができる。
２ 秤量ホッパ
３ 大気低温殺菌ベッセル
４ 製品出口
５ 撹拌要素
６ 中央シャフト
７ 電気モータ
８ 管
９ バルブ

Claims (15)

  1. ナッツ、種子、穀類、およびスパイスなどの低水分粒子状食品を表面低温殺菌または殺菌する方法であって、
    食品が予備加熱され、ガス中で低温殺菌または殺菌され、冷却され、
    食品を低温殺菌または殺菌するガスが、水蒸気および１つ以上のさらなるガス、好ましくは空気を含むことを特徴とする方法。
  2. 食品を低温殺菌または殺菌するガスの相対湿度（ＲＨ）が、６０％を超え、好ましくは６０から９９％の範囲であり、好ましくは８０から９８％の範囲であり、好ましくは７０から９７％の範囲である、請求項１に記載の方法。
  3. 食品が、ガス中の水蒸気の凝縮温度よりも５℃低い、好ましくは２℃低い温度に、または高い温度に予備加熱される、請求項１または２に記載の方法。
  4. 食品が、ガス中の水蒸気の凝縮温度よりも高い温度に、好ましくは食品を低温殺菌または殺菌するガス中の水蒸気の凝縮温度よりも１から２０℃の範囲で高い、好ましくは２から２０℃の範囲で高い温度に予備加熱される、請求項３に記載の方法。
  5. 食品が、もしも予備加熱が低温殺菌の前に行われるのであれば、５から７０％の範囲の、もしも予備加熱が殺菌の前に行われるのであれば、５から９０％の範囲の相対湿度を有するガスにより予備加熱される、請求項１から４の何れか１項に記載の方法。
  6. 予備加熱ガスの相対湿度が、予備加熱の間徐々に増加される、請求項５に記載の方法。
  7. 低温殺菌または殺菌の間、ガスは大気圧±２０％、好ましくは±１０％の範囲にある、請求項１から６の何れか１項に記載の方法。
  8. 食品と、食品をガス低温殺菌または殺菌するガスとの水の活量における差（ΔＡｗ）が、０．０１から０．２５の範囲、好ましくは０．０５から０．２０の範囲である、請求項１から７の何れか１項に記載の方法。
  9. 少なくとも食品を予備加熱する段階および食品を低温殺菌または殺菌する段階が、同じベッセルまたはカラム内で、または同じコンベヤー上で行われる、請求項１から８の何れか１項に記載の方法。
  10. 低温殺菌または殺菌の間、食品の表面に実質的に凝縮物がないままである、請求項１から９の何れか１項に記載の方法。
  11. 低温殺菌または殺菌の持続時間が、１から１０分の範囲であり、好ましくは３から７分の範囲である、請求項１から１０の何れか１項に記載の方法。
  12. 予備加熱の段階、低温殺菌または殺菌、および４０℃未満への冷却の段階の全継続時間が、３から３０分の範囲、好ましくは４から２０分の範囲である、請求項１から１１の何れか１項に記載の方法。
  13. 低水分量食品、ナッツ、種子、穀類、およびスパイスを低温殺菌または殺菌するためのシステムであって、ガス中で食品を低温殺菌または殺菌するための少なくとも１つのベッセル、カラム、またはコンベヤー、およびシステムを操作するためのコントローラを含み、食品を低温殺菌または殺菌するためのガスの相対湿度（ＲＨ）を６０％を超える値、好ましくは６０から９９％の範囲に、好ましくは８０から９８％の範囲に、好ましくは７０から９７％の範囲に設定するように配置された、インジェクタ、加湿器、および／またはヒータなどの手段を特徴とする、システム。
  14. コントローラが、食品を、食品の低温殺菌または殺菌のためのガス中の水蒸気の凝縮温度よりも５℃低い温度に、好ましくは２℃低い温度に、またはそれ以上に、好ましくは食品をガス中の水蒸気の凝縮温度よりも高い温度に、好ましくはガス中の水蒸気の凝縮温度よりも１から２０℃高い範囲の温度に、好ましくは２から１０℃高い範囲の温度に予備加熱するように配置される、請求項１３に記載のシステム。
  15. ベッセルが大気ベッセルであり、かつ／またはガス中で食品を低温殺菌または殺菌するための２つ以上の並列のベッセルを含み、少なくとも２つのベッセルが１０００ｋｇ未満の、好ましくは７５０ｋｇ未満の、好ましくは２５０から６００ｋｇの範囲の容量を有し、コントローラが非同時的に少なくとも２つのベッセルを運転するように配置される、請求項１３または１４に記載のシステム。
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