專利名稱：在交變大氣壓下處理食物的新方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及保存食物或者食品的方法，特別是利用交變處理環(huán)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，包括包裝食品，通常面臨兩個主要問題微生物污染和品質(zhì)劣化。有關(guān)食物腐敗對公眾健康影響的主要問題是微生物生長。如果存在致病微生物，這種微生物的生長就可能導(dǎo)致食物遭受破壞，并產(chǎn)生重大的經(jīng)濟損失。從1997年起，有關(guān)食物安全的問題越來越引起消費者的關(guān)注，并且，如今這種關(guān)注更加強烈。最近沙門氏菌(salmonella)和E.coli 0157:H7引發(fā)的疾病已經(jīng)使得人們從規(guī)章制度的角度關(guān)注食物的安全。疾病預(yù)防控制中心(CDC)完成的最新研究估計在美國每年由食物產(chǎn)生的疾病引起約76,000,000例疾病，325,000例住院治療，以及5,000例死亡。這些數(shù)字表明非常需要有效的保存食物和食品的方法，以便于確保食物安全。
現(xiàn)在，食物生產(chǎn)商利用不同的技術(shù)消除、延遲或者預(yù)防微生物的生長。然而，有效的衛(wèi)生措施取決于產(chǎn)品/方法的類型，并且不是所有的現(xiàn)有技術(shù)都能使得微生物有效的減少。相反，可能產(chǎn)生另一個層次的健康問題，或者可能導(dǎo)致處理后食物品質(zhì)劣化。例如，從第一次世界大戰(zhàn)以來，氯已經(jīng)被廣泛的用作消毒殺菌劑的選擇之一。然而，有關(guān)氯的致癌性和毒性副產(chǎn)品、例如氯胺和三鹵代甲烷的安全，在最近幾年已經(jīng)引起了越來越多的關(guān)注。另外一個例子是熱處理。盡管加熱對于殺滅細菌非常有效，但它也破壞了食物和食品的一些營養(yǎng)素，風(fēng)味成分或者組織特性。
具有消毒或者防腐效果的食品的物理調(diào)控包括，例如，冷凍、冷藏、蒸煮、干餾，巴氏消毒，干燥，加壓，真空包裝和無氧包裝密封。一些這樣的方法可以是一個更加復(fù)雜的食物加工過程的一部分。食品加工步驟的選擇是在獲得在微生物方面安全的食品，同時生產(chǎn)出具有理想品質(zhì)的食品之間取得平衡。
冷凍是已知的中止微生物生長并且保存食品的一個非常常用的方法。然而，冷凍可能會給許多食品的口感和質(zhì)地帶來負面的影響。近年來，消費者對于新鮮的非冷凍食品的需求有了很大的增長。
氧化或者酶反應(yīng)也導(dǎo)致食物的劣化。添加具有抗氧化活性的防腐劑可以固定氧氣并且防止酶反應(yīng)。雖然一些食物添加劑有效的終止了酶反應(yīng)，但是一些消費者不喜歡添加非天然的化學(xué)防腐劑。一些化學(xué)防腐劑，例如檸檬酸和乳酸，被認為是天然的，并且相對更加理想。一些天然的防腐劑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，為了達到效果，所需的濃度可能會負面的影響許多食品，例如生面團產(chǎn)品和營養(yǎng)面條的口味和質(zhì)地。此外，盡管具有抗氧化活性的食物防腐劑已經(jīng)成功地用于一些食品中，但是消費者對于天然食品的需求引發(fā)了有關(guān)使用化學(xué)添加劑的新關(guān)注。
對于非常高的壓力(高達120,000PSI)對食物微生物的影響的最早研究，是在1899年對牛奶、肉、水果和蔬菜的研究。許多食品表現(xiàn)出非常適合超高壓食物保存，例如自然抑制存活孢子成核現(xiàn)象的酸性食品。US1,355,476(Hering)，US1,711,097(Kratzer)以及US1,728,334(Crowther)中討論了各種使食品遭受高壓，以破壞食物中的微生物體的方法。然而，高壓加工包括昂貴的設(shè)備，高能成本，并且可能影響食品的質(zhì)地。
因此，在食品工業(yè)，并且更具體而言是在液體食品工業(yè)中，需要發(fā)展一種經(jīng)濟的食物保存方法，它將消除食品中由于微生物生長、氧化和酶反應(yīng)引起的潛在的腐敗危險，而不會負面的影響食物固有的風(fēng)味，并且不使用令人不快的添加劑或者非常高的壓力。
發(fā)明概述本發(fā)明滿足了在食物加工的過程中，不使用人工添加劑，不使用非常高的壓力，在提供安全的食品同時保持食品的固有風(fēng)味的需要。本發(fā)明通過在適度壓力(moderate pressure)下使用反應(yīng)氣體(例如CO2或者N2O)，然后利用惰性氣體交換方法移除反應(yīng)氣體的氣體處理提高了食品的品質(zhì)并且強化了食品的安全性。反應(yīng)氣體預(yù)處理和惰性氣體處理的結(jié)合殺滅了細菌，防止處理后的食物氧化，并且終止了酶反應(yīng)，同時使得對于食物口味或者外觀的影響最小化。
本發(fā)明處理方法在一個加工系統(tǒng)中處理食品，特別是液體食品，該方法通過將反應(yīng)氣體填充至食物加工系統(tǒng)中，建立食物加工系統(tǒng)中的第一壓力，并且保持第一壓力一段足夠長的處理食品的時間。然后將惰性氣體填充入食物加工系統(tǒng)，從產(chǎn)品中移除殘留的反應(yīng)氣體。從食物加工體系中移除殘留的反應(yīng)氣體和惰性氣體的組合，使得食物充分的擺脫任何可能影響食品口味的處理氣體。
在本發(fā)明的變通實施方案中-反應(yīng)氣體從食物加工系統(tǒng)中釋放出來；-反應(yīng)氣體是臭氧，CO2，N2O或其混合物；-食品是液體食品；-第一壓力為約50-2500psig；-第一壓力為約500-2500psig；-在釋放反應(yīng)氣體步驟之后緊接著是填充惰性氣體的步驟；-填充惰性氣體步驟之后是移除步驟；-釋放步驟在食物加工體系中建立了第二壓力，其中第二壓力是約0至約50psig；-釋放步驟在食物加工體系中建立了第二壓力，其中第二壓力是真空度為約1至約29.95英寸汞柱。
-惰性氣體是N2，He，Ar，Kr，Xe，Ne及其混合物；-對惰性氣體進行過濾，防止食品遭受微生物、細菌、病毒或者孢子的污染；-食物加工系統(tǒng)的第一溫度為約0-70℃；-第一溫度是在釋放步驟之前建立的，并且在保持步驟之后的食物加工系統(tǒng)中建立第二溫度；
-第二溫度為約0-40℃；-反應(yīng)氣體通過膜、噴射器或者其結(jié)合進行填充；-惰性氣體通過膜、噴射器或者其結(jié)合進行填充；附圖簡述為了進一步了解本發(fā)明的性質(zhì)和目的，應(yīng)該結(jié)合附圖，參考下文的詳細描述，其中類似的元素以相同或者相似的參考數(shù)字表示，并且其中-

圖1是本方法的流程圖。
-圖2是實施本發(fā)明方法的系統(tǒng)的一個實施方案的示意圖。
-圖3是實施本發(fā)明方法的系統(tǒng)的另一個實施方案的示意圖。
優(yōu)選實施方案的描述本發(fā)明通過利用反應(yīng)氣體處理食品一段時間，接著排除反應(yīng)氣體及利用惰性氣體吹掃，提高了飲料產(chǎn)品的品質(zhì)，增強了其安全性。所得的食品基本上不含有活細菌，氧氣，并且在食品中沒有酶反應(yīng)。此外，反應(yīng)氣體的水平降低到不會負面影響食品的口味、質(zhì)地或者顏色的水平。
如本文使用的，詞語“食物”或者“食品”通常指的是各種類型的食物，包括但是不限于，肉，包括磨碎的肉、禽肉、海產(chǎn)品，農(nóng)產(chǎn)品包括蔬菜和水果，干面食、面包、谷類食品，以及油炸、焙烤食品或者其他點心。在一個優(yōu)選實施方案中，食品是液體形式的，例如飲料或者果汁。本發(fā)明方法可以結(jié)合任何能支持微生物，例如真菌、細菌或者病毒生長的食物、包括未加工或者加工后的食物一起使用。該食物或食品通常必須與本發(fā)明的方法，特別是壓力處理相容。
如本文使用的，“反應(yīng)氣體”或者“抗微生物氣體”指的是注入食物加工系統(tǒng)、以便于殺滅或者削弱食品中或者食品上的致病微生物的氣體。反應(yīng)氣體是任何本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的殺滅食品中的細菌和/或中止酶反應(yīng)的氣體。優(yōu)選的反應(yīng)氣體包括、但是不限于二氧化碳(CO2)，一氧化二氮(N2O)，臭氧或這些氣體的混合物。
如本文使用的，術(shù)語“凈化”和“消毒”，以及各種變形，通常意味著減少食物中的微生物和/或孢子含量。術(shù)語“充分凈化”和“充分消毒”指的是食品中微生物和/或孢子水平達到該食物或食品對于哺乳動物、特別是人類的食用而言比較安全的程度。通常，如本文使用的，這些術(shù)語指的是在處理過的食物或者食品中，去除至少約90.0-99.9％的全部微生物和/或孢子，包括致病微生物。優(yōu)選地，去除了至少約90.0％-99.99％、更優(yōu)選至少約90.0-99.999％的這種微生物和/或孢子。
參照圖1，該方法包括向食物加工體系102中供應(yīng)食品，以及填充反應(yīng)氣體，在食物加工系統(tǒng)104中建立第一壓力的步驟。該方法保持第一壓力一段有效地殺滅或者顯著的削弱食品106中微生物的時間。然后，通過向食物加工系統(tǒng)110中填充惰性氣體并從食物加工系統(tǒng)112中移除惰性氣體和殘留的反應(yīng)氣體，從食品中排除反應(yīng)氣體和任何反應(yīng)產(chǎn)物。惰性氣體可以利用亞微米過濾器過濾，以防止食品被微生物、細菌、病毒或者孢子污染。在一個優(yōu)選實施方案中，該方法包括在向食品110中填充惰性氣體之前，從系統(tǒng)108中釋放反應(yīng)氣體壓力的步驟。從加工系統(tǒng)中排出的食品基本不含有活菌，氧氣，并且在食品中沒有酶反應(yīng)。
食品加工系統(tǒng)可以是任何本領(lǐng)域技術(shù)人員已知用于加工食物的系統(tǒng)，其中食品可以是經(jīng)過加壓的。食品加工系統(tǒng)可以是，但是不限于，壓力槽，一組壓力槽，泵壓管道系統(tǒng)，或者漸近性腔泵唧系統(tǒng)。
食品包括任何具有氣體冒泡和/或滲透通過或者進入食物的狀態(tài)的食品。在一個優(yōu)選的實施方案中，食品是液體食品，例如果汁、水、湯，飲料，糖漿，油，敷料和調(diào)味料(調(diào)味番茄醬，BBQ沙司等)。液體可能包括一些量的固體，例如橙汁中的果肉。
本方法的優(yōu)選實施方案通過結(jié)合適度壓力(約50-約2500psig)和反應(yīng)氣體的效果來殺滅食品中的微生物，避免了非常高的壓力(大于2500psig)。這些中壓通過降低設(shè)備和生產(chǎn)成本，使得本方法更加經(jīng)濟。在一個優(yōu)選的替代實施方案中，使用約500至2500psig的壓力。然而，這并不是說現(xiàn)有的方法局限于壓力為2500psig以下。明顯的，壓力更高，該方法將更有效殺滅致病微生物。因此，本發(fā)明可以與任何壓力處理方法相結(jié)合，包括那些在壓力2500psig以上處理食物的方法結(jié)合使用。
仍然參照圖1，本方法的一個實施方案包括通過將食物加工系統(tǒng)減壓到第二壓力來釋放反應(yīng)氣壓108的步驟。在一個優(yōu)選的實施方案中，第二壓力在約0至約50psig之間。在另一個實施方案中，第二壓力是約1至約29.95英寸汞柱的真空。減壓可能會或者可能不會有助于殺滅食品中的微生物。在一個實施方案中，在使用流動凈化方法移除反應(yīng)氣體的過程中保持第一壓力。
再次參照圖1，在從食物加工系統(tǒng)釋放反應(yīng)氣體的過程中或之后，一個步驟是將惰性氣體填充至食物加工系統(tǒng)110中。在食品中可能存在的惰性氣體和殘留反應(yīng)氣體在移除步驟112中被移除。如本文使用的，“惰性氣體”指的是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的任何不具有氧化性的氣體，其不與食品起負面反應(yīng)，不會負面的影響產(chǎn)品的口味。優(yōu)選的惰性氣體包括，但是不限于氮氣(N2)，氦(He)，氬(Ar)，氪(Kr)，氙(Xe)，氖(Ne)或其混合物。惰性氣體可以在過濾步驟(沒有顯示)中過濾，以防止食品遭受該惰性氣體中的微生物，細菌，病毒或者孢子的污染。在反應(yīng)氣體的水平足夠低，以至于殘存的反應(yīng)氣體的存在在包裝后將不會負面的影響處理后的食品，特別是食物的口味，質(zhì)地或者外觀之時反應(yīng)氣體被有效的移除。食品加工系統(tǒng)可以是利用惰性氣體“流動凈化”，或者利用惰性氣體“壓力凈化”，以移除殘留的反應(yīng)氣體112。流動凈化是通過將惰性氣體流入食物加工系統(tǒng)，同時從系統(tǒng)中有效地移除氣體進行一段足以有效地，從食品中移除反應(yīng)氣體的時間來完成的。壓力凈化是通過利用惰性氣體對食物加工系統(tǒng)在指定的壓力之間進行加壓和減壓許多次而有效地從食品中移除反應(yīng)氣體來完成的。一旦反應(yīng)氣體被移除到足夠低的水平，則處理后的產(chǎn)品可以包裝或者送往其它工藝中，進行進一步加工或者使用。
該方法的優(yōu)選實施方案與利用熱(例如巴氏消毒)處理食品的方法相比較，通常具有相對低的溫度。當(dāng)實施本方法時，食品通常，但是不必須保持在溫度為約0-70℃?；蛘撸诒３植襟E106的過程中建立第一溫度約0-70℃，然后在移除步驟112中保持第二溫度約0-40℃。
參照圖2，一個實施本發(fā)明的優(yōu)選系統(tǒng)將未加工的食品202填充至包含單一罐205的食物加工系統(tǒng)204中進行處理。借助這種結(jié)構(gòu)，食物加工系統(tǒng)204利用反應(yīng)氣體206進行加壓，建立第一壓力。反應(yīng)氣體206可以使用反應(yīng)氣體填充裝置207填充至食物加工系統(tǒng)204中，該氣體填充裝置207可以是膜，噴射器或者其組合。經(jīng)過足以使反應(yīng)氣體有效地充分減弱或者殺滅存在的微生物的一段時間后，將反應(yīng)氣體從食物加工系統(tǒng)204中釋放。通常，通過將食物加工系統(tǒng)204減壓至第二壓力來釋放反應(yīng)氣體，但并非必須如此。更低的壓力將有助于從食品中移除反應(yīng)氣體，因此一個優(yōu)選的實施方案是在排氣系統(tǒng)210中將包括真空泵220。接著，利用上述的流動或壓力凈化技術(shù)將惰性氣體208填充至食物加工系統(tǒng)204中，以便從食物加工系統(tǒng)204和食品中移除殘存的反應(yīng)氣體。通過使用惰性氣體充填裝置209將惰性氣體208填充至食物加工系統(tǒng)204中，惰性氣體充填裝置209可以是管，噴嘴，膜，噴射器或其結(jié)合。惰性氣體可以任選的利用亞微米過濾器211過濾，以防止食品受到惰性氣體中的微生物、細菌、病毒或者孢子的污染。殘留反應(yīng)氣體206和惰性氣體208通常通過排氣系統(tǒng)210移除。然后將處理過的食品212轉(zhuǎn)移進行下一步的處理，使用或者包裝。
參照圖3，另一個實施本發(fā)明的優(yōu)選方法是持續(xù)的將食品原料302填充至包括第一槽314和第二槽316的食物加工系統(tǒng)304中。利用這種結(jié)構(gòu)，第一槽314利用反應(yīng)氣體306進行加壓，建立第一壓力。反應(yīng)氣體306可以、但是不必須通過使用反應(yīng)氣體填充裝置307而填充至第一槽314中，反應(yīng)氣體填充裝置307可以是膜、噴射器或者其組合。未加工的食品302填充至第一槽314中作為加壓流，在第一槽314中其與反應(yīng)氣體相反應(yīng)而形成中間食品318。將中間食品318連續(xù)轉(zhuǎn)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應(yīng)氣體有效地削弱或者殺滅存在的微生物的時間。第二槽316中的壓力通常、但不必須顯著低于第一槽314。更低的壓力有助于從食品中移除反應(yīng)氣體，因此一個優(yōu)選的實施方案將在排氣系統(tǒng)310中包括真空泵320。將惰性氣體308連續(xù)的填充至第二槽316，以從中間產(chǎn)品318中移除殘存的反應(yīng)氣體，并且形成處理后的食品312。惰性氣體308可以通過使用惰性氣體填充裝置309填充入第二槽316，該惰性氣體填充裝置309可以是膜，噴射器或者其組合。惰性氣體可選地使用亞微米過濾器311進行過濾，以防止食品受微生物、細菌、病毒或者孢子的污染。然后將處理后的食品312轉(zhuǎn)移，進行進一步處理，使用或者包裝。
本發(fā)明的其他實施方案可以包括使用多于兩個槽或者加工裝置，其中食品可能遭受許多加壓和/或凈化步驟，以有效的殺滅微生物，保存食品。
本發(fā)明的方法可以可選的包括包裝食物或者食品，包括將食物或者食品放入容器內(nèi)，并且密封該容器。可以可選的向容器施加真空，以從容器中移除空氣或者其他氣體?？蛇x地，可以進一步將惰性氣體注入容器中，同時使用或者不使用真空步驟。該方法可以各種分批結(jié)構(gòu)或者連續(xù)操作運行。惰性氣體可以在使用真空步驟之前、之后應(yīng)用或者之前和之后都應(yīng)用。
在一個優(yōu)選的實施方案中，食品或者食物通過本處理方法進行處理，并且隨后放入容器中?？梢韵蛉萜魇┘诱婵眨詮娜萜髦幸瞥諝饣蛘咂渌麣怏w，并且將容器密封，以維持容器中的真空。
用于容納食物或者食品的容器不受特別限定，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熱和/或耐烘烤的容器。容器可以包括專門為容器設(shè)計的罩或蓋，或者可以利用能滲透的或者不能滲透的膜或者金屬箔包圍或者密封。
本發(fā)明可以有利的用于破壞病毒、細菌和/或真菌。優(yōu)選的，被破壞的微生物是那些導(dǎo)致食物產(chǎn)生的疾病的微生物。如本文中使用的，術(shù)語“食物產(chǎn)生的”疾病指的是在食用含有這些微生物的食物的哺乳動物中由微生物產(chǎn)生的任何單獨一種疾病或者疾病的組合。
雖然本發(fā)明已經(jīng)參照特定的優(yōu)選形式進行了足夠詳細的描述，但其他形式也是可能的。例如，可以應(yīng)用各種方法來影響利用惰性氣體從食品中移除殘留的反應(yīng)氣體。此外，除了本文提及的之外，本發(fā)明還可以包括各種本領(lǐng)域已知的反應(yīng)氣體。因此，所附權(quán)利要求的宗旨和范圍不應(yīng)當(dāng)限于本文中包括的優(yōu)選形式之一的描述。申請人的目的是涵蓋落入所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明宗旨和范圍內(nèi)的所有改動、等價物和替代物。
權(quán)利要求
1.一種處理食品的方法，包括下述步驟a)向食物加工系統(tǒng)供應(yīng)食品；b)向所述的食物加工系統(tǒng)填充反應(yīng)氣體，以便在所述的食物加工系統(tǒng)中建立第一壓力，c)保持所述的第一壓力一段足夠處理所述食品的時間；d)向所述的食物加工系統(tǒng)中填充惰性氣體；并且e)從所述的食物加工系統(tǒng)中移除所述的惰性氣體，其中所述的惰性氣體從所述的食物加工系統(tǒng)中移除了所述的殘留反應(yīng)氣體。
2.權(quán)利要求1的方法，進一步包括在所述的填充惰性氣體步驟之前，從所述的食物加工系統(tǒng)中釋放所述反應(yīng)氣體的步驟。
3.權(quán)利要求2的方法，其中所述的食品是液體食品。
4.權(quán)利要求3的方法，其中所述第一壓力的范圍為約50-2500psig。
5.權(quán)利要求4的方法，其中所述的釋放步驟在所述的食物加工系統(tǒng)內(nèi)建立了第二壓力，其中所述的第二壓力是約0至約50psig。
6.權(quán)利要求4的方法，其中所述的釋放步驟在所述的食物加工系統(tǒng)內(nèi)建立第二壓力，其中所述的第二壓力是真空度為約1至約29.95英寸汞柱。
7.權(quán)利要求4的方法，其中所述的范圍為約500-2500psig。
8.權(quán)利要求3的方法，其中所述的釋放反應(yīng)氣體的步驟是在所述的填充惰性氣體步驟之前進行的。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述的反應(yīng)氣體包括選自下列組的氣體臭氧，CO2，N2O及其混合物。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述的反應(yīng)氣體包括選自下列組的氣體CO2，N2O及其混合物。
11.權(quán)利要求1的方法，其中所述的移除惰性氣體的步驟緊跟在所述的填充惰性氣體步驟之后。
12.權(quán)利要求1的方法，其中所述的惰性氣體包括選自下列組的氣體N2，He，Ar，Kr，Xe，Ne及其混合物。
13.權(quán)利要求1的方法，進一步包括過濾所述惰性氣體的步驟，其中所述的過濾可防止所述的食品被微生物，細菌，病毒或者孢子污染。
14.權(quán)利要求1的方法，進一步包括在所述的食物加工系統(tǒng)中建立約0-70℃的第一溫度的步驟。
15.權(quán)利要求14的方法，其中所述的第一溫度是在所述保持步驟的過程中建立，并且進一步包括在所述的保持步驟之后，在所述的食物加工系統(tǒng)中建立第二溫度。
16.權(quán)利要求15的方法，其中所述的第二溫度是約0-40℃。
17.權(quán)利要求1的方法，其中所述的食物加工系統(tǒng)包括反應(yīng)氣體填充裝置，其中所述的反應(yīng)氣體填充裝置選自下列組膜，噴射器及其組合。
18.權(quán)利要求1的方法，其中所述的食物加工系統(tǒng)包括惰性氣體填充裝置，其中所述的惰性氣體填充裝置選自下列組膜，噴射器及其組合。
19.權(quán)利要求18的方法，其中所述的食物加工系統(tǒng)進一步包括亞微米過濾器。
全文摘要
本發(fā)明討論了與保存食品相關(guān)的問題，在保存的同時避免使用不合意的高壓，添加劑或者其他化學(xué)處理。該公開的發(fā)明通過移除氧化劑、酶和在不使用熱處理或者不合意的添加劑的情況下殺滅細菌，將減少食品、特別是液體食品中的腐敗。本發(fā)明的方法利用了適度壓力和反應(yīng)氣體例如二氧化碳或者一氧化二氮的組合來處理食品，然后通過向食品中充入惰性氣體來移除反應(yīng)氣體。最終的食品中基本上沒有導(dǎo)致食品腐敗的不需要的微生物，酶和氧化劑。
文檔編號A23L2/42GK1921775SQ200580005437
公開日2007年2月28日 申請日期2005年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月20日
發(fā)明者J·E·帕加內(nèi)西, J·T·C·袁, O·杰爾穆尼 申請人:液體空氣喬治洛德方法利用和研究的具有監(jiān)督和管理委員會的有限公司