專利名稱：超高壓、高溫食品保藏方法
本申請(qǐng)要求享有美國臨時(shí)專利申請(qǐng)系列No.60/100,680(1998年9月17日提出申請(qǐng)的)的申請(qǐng)日的權(quán)利。
本發(fā)明涉及實(shí)現(xiàn)對(duì)pH大于或等于4.5的食品商業(yè)滅菌的方法，該方法涉及同時(shí)用熱和高壓處理食品。應(yīng)用了至少兩個(gè)加壓循環(huán)(在循環(huán)之間有一個(gè)暫停)。預(yù)熱的食品在每個(gè)循環(huán)經(jīng)歷另外瞬時(shí)的、均勻的加熱(加壓下的絕熱加熱)，然后瞬時(shí)的、均勻的減壓絕熱冷卻。
常規(guī)的食品商業(yè)滅菌方法是采取緩慢加熱滅菌接著在罐內(nèi)緩慢冷卻的熱處理。該方法對(duì)于滅活微生物、酶和微生物孢子(它們引起耐貯存食品的食物腐敗)高度有效。然而，由于緩慢熱滲透到罐中央和隨后的緩慢冷卻引起的漫長熱處理，長時(shí)間熱處理顯著軟化蔬菜和肉中的組織并且引起風(fēng)味的不希望有的變化。面食制品和大米失去它們的咀嚼性而變成糊狀；肉也失去它的咀嚼性而組織變軟；蔬菜也失去它們的脆性而變軟。乳制品的顏色呈焦化的棕色，而蔬菜顏色褪去。美味制品(例如含有干酪的那些)和乳制品(例如通心面和干酪)不能應(yīng)用常規(guī)加壓蒸煮制作，因?yàn)樗鼈兘固腔?，呈很討厭的風(fēng)味而變得不能吃。即使更迅速的加熱體系(例如無菌加熱)也具有這一嚴(yán)重缺點(diǎn)，即，長的加熱時(shí)間和保溫時(shí)間(為了達(dá)到商業(yè)無菌)，這樣引起焦化的、討厭的風(fēng)味，伴隨長時(shí)間冷卻。
最近開發(fā)的一種常規(guī)熱處理的備選方法是應(yīng)用超高壓消滅引起腐敗的微生物和與腐敗相關(guān)的內(nèi)源性酶。最近在裝置的工程技術(shù)方面的進(jìn)展(即，能將所需的壓力傳遞到商業(yè)有用量的食品)使超高壓在食品加工中的應(yīng)用成為可能。能將食品工業(yè)高壓滅菌的器械例如可得自Flow International Corp.(Kent,WA)、Mitsubishi HeavyIndustries(Tokyo,Japan)、Kobe Steel(Kobe,Japan)、ABBAutoclave Systems,Inc.(Vasteras,Sweden)和EngineeredPressure Systems,Inc.(Andover,MA)。
有人建議，低酸性食品可應(yīng)用超高壓和高溫的組合滅菌。國際PCT申請(qǐng)No.WO97/21361公開了一種方法，即，將低酸罐頭食品加熱到80～99℃的溫度，然后將它們加壓到50,000～150,000psi的壓力，接著減壓而轉(zhuǎn)移到冷卻和面槽。該方法利用了這一特性，即，加壓時(shí)引起食品絕熱溫升(加壓100,000psi使溫度升高大約20℃)，以及相應(yīng)的減壓時(shí)引起食品絕熱溫度降低，從而減少預(yù)熱時(shí)間和后冷卻時(shí)間。但是，所述文獻(xiàn)中公開的方法實(shí)際上不能在工業(yè)上實(shí)用的加壓時(shí)間實(shí)現(xiàn)滅菌。例如，公開的加壓循環(huán)(在85℃下90,000psi達(dá)30分鐘)提供不足的死亡率，即，在肉毒中毒孢子群中不足以達(dá)到1012的減少(12D減少)。所述文獻(xiàn)中公開的備選壓力程序是在98℃下90,000psi達(dá)5分鐘。這樣提供的死亡率估算超過標(biāo)準(zhǔn)的12D要求，但本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)不足以殺滅蠟狀芽孢桿菌(B.cereus)，它傾向于在加壓的一周內(nèi)繁殖到不可接受的水平。所述文獻(xiàn)中公開的將實(shí)現(xiàn)真正滅菌的唯一程序是在98℃下90,000psi達(dá)30分鐘，它太長而無工業(yè)實(shí)用性，并且，它將導(dǎo)致高度蒸煮過度的食品。
其他研究人員建議了將食品暴露于有效減少微生物的超高加壓的脈沖中，從而增大冷藏微生物穩(wěn)定性。Torres,J.A.和Aleman,G.,“加壓脈沖改善UHP效果”(Pressure Pulsing:Improving UHPEffectiveness),OSU Food Process Engineering and FlowInternational Corp。但是，這些研究人員未建議超高壓脈沖在實(shí)現(xiàn)商業(yè)滅菌中的應(yīng)用。
還有其他研究人員發(fā)現(xiàn)了，加熱和超高加壓的組合在實(shí)現(xiàn)商業(yè)滅菌方面無效(因?yàn)榧?xì)菌孢子的存活)。Mallidis,C.G.和Drizou,D.,“同時(shí)采取加熱和加壓對(duì)細(xì)菌孢子存活的效果”，應(yīng)用細(xì)菌學(xué)雜志(Journal of Applied Bacteriology),71,p.285～88(1991)。該文獻(xiàn)啟示了，孢子在它們對(duì)熱和壓力的敏感性方面是極其復(fù)雜的，而且得出這一結(jié)論壓力和熱的組合在液體食品的保藏中是無效的。
所以，尚未開發(fā)出一種工業(yè)上可行的方法來將低酸食品商業(yè)滅菌，同時(shí)保持短時(shí)間暴露于超高加壓的風(fēng)味和組織益處。
本發(fā)明提供了一種方法，該方法結(jié)合這樣的兩次或多次循環(huán)超高壓，高初始溫度和瞬時(shí)的均勻絕熱加熱(它通常在高壓下發(fā)生)和絕熱溫度降低(在釋放壓力時(shí))，在每次循環(huán)之間有一個(gè)暫停，從而實(shí)現(xiàn)食品的商業(yè)滅菌。達(dá)到了該目的但沒有不利地影響食品的美味而且組織和顏色的微小變化。該方法對(duì)于pH大于或等于4.5的食品特別有利，因?yàn)樗芯甑娜咳舛舅缶?Clostridium botulinum)孢子都被完全消滅了。意外地，在高壓和加熱之間似乎存在協(xié)同效果，它是加熱的效果兩倍以上(與單獨(dú)的相同加熱相比，殺滅兩倍以上的孢子)。對(duì)于熱食品的絕熱加壓循環(huán)(在循環(huán)之間有一個(gè)暫停)消滅了在初始加壓時(shí)存活的孢子。
因此，本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案包括如下步驟(1)將食品預(yù)熱到預(yù)定的初始溫度；(2)使預(yù)熱的食品經(jīng)歷第一次升高的壓力(即，超高壓)達(dá)第一次預(yù)定的加壓時(shí)間，伴隨有絕熱溫度升高；(3)釋放升高的壓力使食品返回低壓(優(yōu)選為常壓)，伴隨有溫度大致降低到初始溫度；(4)使食品處于第二次預(yù)定升高的壓力達(dá)第二次預(yù)定的時(shí)間；然后(5)釋放壓力并冷卻食品而導(dǎo)致商業(yè)無菌的食品。選定初始預(yù)熱溫度、超高加壓水平、加壓時(shí)間和循環(huán)之間的時(shí)間而生產(chǎn)出商業(yè)無菌的食品，尤其是已殺滅了肉毒梭菌孢子和蠟狀芽孢桿菌孢子的產(chǎn)品，同時(shí)基本保持預(yù)滅菌的食品的風(fēng)味和組織特征。
雖然按本發(fā)明的方法第一次和第二次加壓循環(huán)足以滅菌，不認(rèn)為另外的循環(huán)是必要的或特別有利的，本發(fā)明應(yīng)被理解為還包括多于兩次加壓循環(huán)，只要總的溫度和加壓方案導(dǎo)致具有良好的風(fēng)味和組織特征的商業(yè)無菌產(chǎn)品即可。
在第一次和第二次循環(huán)之間，采取短暫的暫停，暫停時(shí)間范圍從即刻到5分鐘或更久，優(yōu)選從至少一秒到少于5分鐘，更優(yōu)選從至少5秒到1分鐘。在本文如下實(shí)施例中，對(duì)第一次和第二次循環(huán)應(yīng)用相同的超高加壓水平(即最大升高的壓力)。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本文的公開內(nèi)容顯而易見的是，可對(duì)第一次和第二次循環(huán)應(yīng)用不同的壓力，只要達(dá)到商業(yè)滅菌，同時(shí)保持風(fēng)味和組織。此外，在下文列出的實(shí)施例中，第一次和第二次循環(huán)中的加壓時(shí)間不同，第一次加壓循環(huán)通常比第二次加壓循環(huán)具有更長的預(yù)定時(shí)間。但是，應(yīng)懂得，本發(fā)明包括在第一次和第二次循環(huán)中加壓相等的時(shí)間，或者第二次循環(huán)中比第一次循環(huán)中加壓更長的時(shí)間。
在本發(fā)明的一方面，將需要滅菌的食品預(yù)熱，優(yōu)選至高于70℃(158°F)的溫度，更優(yōu)選預(yù)熱到至少85℃，進(jìn)一步優(yōu)選至90℃(194°F)至100℃(212°F)或更高。第一次和第二次(或多次)加壓循環(huán)優(yōu)選從大約少于一秒到200分鐘，需要暴露于約50,000～140,000psi或更大的壓力，更優(yōu)選60,000psi～120,000psi的最大壓力。預(yù)熱的食品的加壓優(yōu)選在壓力箱中進(jìn)行，壓力箱本身已被預(yù)熱到和預(yù)熱的食品相同的或更高的溫度(優(yōu)選處于和食品所暴露的相同最高溫度，即，初始溫度加絕熱加熱溫度升高之和)。初始溫度和絕熱加熱循環(huán)的這種組合被設(shè)定在足以消滅肉毒梭菌，安全因子是美國食品和藥物管理局推薦的兩倍?！癋DA標(biāo)準(zhǔn)”被稱為“6.0處理的Fo”，或者在250°F受六分鐘的相等熱處理的食品。該兩倍安全因子標(biāo)準(zhǔn)也被稱為“兩次12D處理”或“2次膚蠅等幼蟲殺傷過程”，它是FDA推薦的罐裝非酸性食品兩次最小處理?！肮揞^制造中的全部過程”(A Complete Course inCanning),p.46,48(1996)。
表1提供了加壓時(shí)發(fā)生的絕熱熱度升高一覽表。
表1．熱和壓力之間的預(yù)測的相互關(guān)系
注釋*Fo為6等于250°F達(dá)六分鐘，并且被FDA看作足以單獨(dú)應(yīng)用熱處理產(chǎn)生商業(yè)無菌的產(chǎn)品。
從上表可見，絕熱加熱引起的溫度升高既是食品的初始溫度的函數(shù)，也是應(yīng)用的壓力大小的函數(shù)。絕熱加熱的一方面在于，對(duì)于給定的壓力來說，絕熱熱度升高隨著初始預(yù)加壓溫度升高而增大。
本文提供了實(shí)現(xiàn)食品的商業(yè)滅菌的方法，該方法結(jié)合高溫和超高壓力。這些方法對(duì)pH為4.6或更高的食品特別有利，它們平衡肉毒梭菌或蠟狀芽孢桿菌的潛在問題。按本方法商業(yè)滅菌的食品具有在室溫下兩年以上的儲(chǔ)藏期限。
本方法包括使食品在壓力箱中50,000～140,000psi或更大、更優(yōu)選大約60,000～120,000psi的升高壓力下經(jīng)歷從大約少于一秒到200分鐘、優(yōu)選10秒～10分鐘、更優(yōu)選1～5分鐘的第一次循環(huán)之前，將食品加熱到高于70℃(158°F)的初始溫度，優(yōu)選加熱到至少85℃，更優(yōu)選至90℃(194°F)至100℃(212°F)或更高，所述壓力箱本身已被預(yù)熱到和預(yù)熱的食品相同的或更高的溫度(優(yōu)選處于初始溫度加絕熱加熱之和的溫度)。這種初始溫度和壓力的組合，瞬時(shí)而均勻地將食品溫度升高到滅菌所需的溫度；食品在這些條件下被保持第一段預(yù)定的時(shí)間。然后，釋放壓力至小于所述升高的壓力的低壓(優(yōu)選至常壓)，此時(shí)，食品立即而均勻地冷卻到大致預(yù)加熱的溫度。在這種常壓暫停(可能暫停片刻至五分鐘或更久，優(yōu)選5秒～1分鐘)后，在大約50,000～140,000psi、更優(yōu)選在60,000～120,000psi的壓力下將食品加壓從大約少于一秒到200分鐘、優(yōu)選10秒～10分鐘、更優(yōu)選1～5分鐘的第二次循環(huán)。再次釋放壓力，將產(chǎn)品驟冷回到室溫。第一次加壓循環(huán)、暫停和第二次加壓循環(huán)(包括約2分鐘加壓猛升和猛降)的總持續(xù)時(shí)間適當(dāng)?shù)厣儆?0分鐘，優(yōu)選少于5分鐘，更優(yōu)選少于或等于1分鐘。當(dāng)進(jìn)行加壓至少兩次循環(huán)(其間有一次常壓暫停)時(shí)，加壓時(shí)出現(xiàn)的瞬時(shí)“絕熱加熱和冷卻”使暴露于食品的熱量減到最小(正是長時(shí)間暴露于熱中而引起對(duì)風(fēng)味、組織和顏色的破壞)，但足以達(dá)到商業(yè)滅菌。在放入壓力容器中之前，可將食品預(yù)熱(例如在水浴中)，可在工業(yè)板式換熱器或刮面式熱交換器中預(yù)熱，或者可在本身裝有加熱器的壓力容器中加熱。壓力容器既具有加熱能力又具有冷卻能力的加壓裝置例如可得自ABB Autoclave Systems和得自Engineered Pressure Systems。
在每次加壓循環(huán)過程中，絕熱加熱(和隨著壓力的釋放而冷卻)的原理導(dǎo)致食品的溫度升高(或降低)約60～90°F(或隨著壓力超過120,000psi而更高)，實(shí)際增量既是初始溫度的函數(shù)，又是應(yīng)用的壓力大小的函數(shù)。例如，如果應(yīng)用60,000psi將預(yù)熱到210°F的食品加壓，絕熱熱度就升高約77°F；但如果應(yīng)用100,000psi，溫度的升高就更高(約88.6°F)。所以，對(duì)預(yù)熱的食品應(yīng)用超高壓導(dǎo)致實(shí)際滅菌溫度比初始預(yù)熱食品的溫度高約60～85°F。通過考慮絕熱溫度，可將食品的高溫暴露時(shí)間減到最短并控制在1秒以內(nèi)。所以，可避免損壞性的、長時(shí)間和過分暴露于高溫和滅菌溫度，因而可保護(hù)風(fēng)味、組織和顏色(引起最小的改變或未改變)?？梢园幢景l(fā)明選擇預(yù)熱溫度和壓力而達(dá)到這樣的時(shí)間和溫度的組合，即，使食品在最短的總時(shí)間內(nèi)(例如在210°F和100,000psi時(shí)為22秒或更短)成為商業(yè)無菌的食品。
在應(yīng)用高壓之前，從食品樣品容器和壓力容器中抽出空氣。如果在處理過程中存在空氣，賦予食品風(fēng)味的化合物就可能被氧化，此外，由于在高壓下空氣壓縮，它在容器中的存在會(huì)導(dǎo)致效率的損失。還有，空氣可與塑料包裝材料反應(yīng)而引起象柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中那樣的燃燒。
在第一次循環(huán)的加壓步驟中，應(yīng)用的壓力最適宜在50,000～140,000psi之間，優(yōu)選在60,000～120,000psi之間，更優(yōu)選在80,000～100,000psi之間。每次循環(huán)中將壓力保持一段時(shí)間，該時(shí)間足以在應(yīng)用的溫度下、在兩次循環(huán)結(jié)束時(shí)實(shí)現(xiàn)商業(yè)無菌。
如本文定義的那樣，術(shù)語“商業(yè)無菌”是按它的通常定義應(yīng)用的，它適用于這樣的食品其中，通過應(yīng)用熱達(dá)到的條件使這種食品中沒有存活形式的具有公共衛(wèi)生意義的微生物，以及非健康意義的能在正常的非冷凍儲(chǔ)藏和分銷條件下繁殖的微生物。應(yīng)懂得，按本方法處理的食品是在清潔的條件下被處理和加工的，而且通常不含過多的污染性微生物。商業(yè)無菌的一個(gè)重要方面在于，少量活的微生物可能存在于商業(yè)無菌食品的包裝中，但當(dāng)食品被儲(chǔ)藏適當(dāng)長的時(shí)間時(shí)，微生物不會(huì)生長，所以，食品將保持安全且可口。因此，商業(yè)無菌的食品被定義為這樣的食品它不含致病性微生物，但可能含這樣低含量的食品腐敗物和其它微生物，以致在正常室溫下長期儲(chǔ)藏適當(dāng)長的時(shí)間(例如，當(dāng)儲(chǔ)藏13～24個(gè)月時(shí))而不會(huì)發(fā)生發(fā)酵或微生物生長。
對(duì)本發(fā)明方法來說，加壓可應(yīng)用任何能提供所需的高壓和高溫的、可商購的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。在加壓前，通常將食品密封在合適的容器(例如塑料袋、罐或其它容器)中，或者可被泵送通過熱交換器再成批進(jìn)入壓力容器，在加壓步驟后無菌包裝于滅過菌的容器中。
本發(fā)明的方法特別適合保藏要求美味和組織優(yōu)良的食品。這樣的食品實(shí)例包括通心面和干酪，蔬菜，湯，燜肉，嫩牛肉和魚，豬肉，以及其它的肉，乳制品，盤裝面食制品，米飯冷盤(rice entrees)，馬鈴薯制品，主食冷盤，甜食，非酸化飲料，巧克力奶，以及酪農(nóng)干酪。適合應(yīng)用本發(fā)明的方法滅菌的其它食品包括所有的非酸化罐裝物品、所有的非酸化冷凍產(chǎn)品、所有的非酸化冷藏產(chǎn)品和所有的非酸化飲料(即，pH等于或高于pH4.5的所有食品)。雖然本發(fā)明應(yīng)當(dāng)也適合低pH食品(即，pH小于4.5的食品)的滅菌，但由于這樣的低pH食品更不易腐敗，所以，高溫、高壓方案(這是本發(fā)明的主題)將成為不必要的過度行為。
為了容易確定對(duì)于選定的溫度和壓力的組合來說最適滅菌時(shí)間長度，可用微生物(該微生物被規(guī)定為肉毒梭菌的替代性試驗(yàn)微生物)摻加樣品[Fennema,1975,第Ⅱ部分，p.36；“罐頭制造中的全部過程第13版，BookⅡ,p.44]。這種微生物是生孢梭菌(Clostridiumsporogenes)PA3679；它是一種象肉毒梭菌那樣的專性厭氧菌，產(chǎn)生象肉毒梭菌那樣的孢子，并且容易分析，還具有合適的耐熱性。導(dǎo)致適當(dāng)?shù)纳虡I(yè)滅菌產(chǎn)品的最短時(shí)間(在壓力小于120,000psi和最高溫度下)是最恰當(dāng)?shù)?，因?yàn)閷⑻幚頃r(shí)間減到最短最適合保持風(fēng)味、組織和顏色，還可以加速生產(chǎn)，同時(shí)將設(shè)備磨耗減到最小。
在本發(fā)明的另一方面，將壓力容器預(yù)熱，于是避免溫度的損失(當(dāng)裝填了預(yù)熱的食品時(shí))，并且將加壓過程中熱量的損失減到最小或避免熱量的損失(當(dāng)通過絕熱加熱將食品溫度升高到靶操作溫度時(shí))。
實(shí)施例Ⅰ-單一的高溫、高壓循環(huán)該試驗(yàn)設(shè)計(jì)旨在利用加壓和減壓步驟中出現(xiàn)的瞬時(shí)、均勻的加熱和冷卻(被稱為絕熱加熱和冷卻)。應(yīng)用“罐頭制造中的全部過程”，第13版，BookⅡ,62～102頁中講述的方程式計(jì)算了靶時(shí)間和溫度。選擇了另外的時(shí)間、溫度和壓力(認(rèn)為它們不會(huì)給出完全無菌，也不會(huì)給出更大滅菌力)。具體試驗(yàn)的初始溫度為90℃、95℃和98.9℃，壓力為60,000psi、80,000psi和100,000psi，以及不同的時(shí)間間隔。
該試驗(yàn)中應(yīng)用的示范性食品是Stouffer′sTM冷凍通心面和干酪，從商場采購的薄紐約牛排片以及短粒精白米(它摻有水，比率為兩份水比一份米)。測得通心面和干酪的pH為5.87，米為7.06，牛排為5.97。為此試驗(yàn)，將100克各樣品密封于一些單獨(dú)的塑料袋(密封前抽出了其中的空氣)中。每個(gè)試驗(yàn)參數(shù)應(yīng)用三袋，使這些袋經(jīng)歷下述條件。加壓前，通過放入沸水浴中達(dá)大約五分鐘將密封的袋預(yù)熱至試驗(yàn)溫度。
應(yīng)用Engineered Pressure Systems,Andover,MA,unit#3制造的超高壓力容器進(jìn)行加壓和通過Washington State University FoodScience Pilot Plant管理進(jìn)行操作。每一輪裝填了10～12袋密封的產(chǎn)品(裝滿壓力容器)。在將這些袋放入加壓室之前，通過環(huán)繞室壁的導(dǎo)電線圈將室壁預(yù)熱到靶溫(室的外壁包裹一英寸厚的玻璃纖維絕熱層)。由于壓力室壁有數(shù)英寸厚，所以，室壁一旦被加熱就起有效的受熱器的作用，于是保持相當(dāng)恒定的室溫達(dá)處理這些袋所需的時(shí)間。在用預(yù)熱的密封袋裝填預(yù)熱的壓力池之后，在池中注入一種特別的水/甘醇溶液(被預(yù)熱到初始試驗(yàn)溫度以便除去容器中的空氣)。然后，在試驗(yàn)計(jì)劃規(guī)定的時(shí)間將壓力升高到60,000psi、80,000psi或100,000psi(根據(jù)試驗(yàn)要求而定)。絕熱加熱和冷卻溫度變化在20℃～32℃范圍內(nèi)變化(根據(jù)初始溫度和最終壓力而定)。正是這種瞬時(shí)、均勻的加熱和冷卻使食品絕對(duì)最短時(shí)間地接觸破壞性的高溫。作為一些對(duì)比物，某些袋是既沒有加熱又沒有加壓的食品。接種的通心面和干酪樣品中以每克樣品3.1×100,000個(gè)孢子的含量添加了生孢梭菌孢子，牛肉和大米樣品則以每克樣品1.4×100,000個(gè)孢子的含量添加了生孢梭菌孢子。在加壓處理后，將全部樣品袋置于冰水中驟冷并冷凍貯存直至微生物試驗(yàn)[但測試味道(與未處理的對(duì)比物相比)的樣品除外]。冷卻后，打開每個(gè)處理的兩袋，測試風(fēng)味和組織。意外地，與未處理的對(duì)比物味道相比，任何通心面和干酪樣品的風(fēng)味、顏色或組織都沒有改變，于是說明了在加壓步驟中達(dá)到的很高溫度下的很短時(shí)間確實(shí)沒有引起產(chǎn)品中的任何損壞或變化。應(yīng)用高壓蒸煮的常規(guī)熱處理導(dǎo)致通心面和干酪變得很暗，焦化而產(chǎn)生很令人討厭的風(fēng)味。牛肉片肉嫩，具有濃的烤肉味。大米味道正常，分布在表層的米飯具有相同的咬嚼性組織，但粘成一團(tuán)的例外。
處理兩天或三天后以及再次在一周后，按下列方法分析樣品中活微生物的存在和隨后測試損傷的微生物的恢復(fù)。該實(shí)施例和后面的實(shí)施例的微生物測試方法利用了以無菌0.1％蛋白胨水溶液配制的稀釋液。將稀釋液在APC皿膜上涂板。表中給出了乳酸菌結(jié)果(應(yīng)用MRS瓊脂通過澆注板方法測定含量)，在28℃下厭氧保溫48小時(shí)。給出了生孢梭菌PA3679(Cl.Spore)結(jié)果，通過在新鮮制備的肝和融合瓊脂(liver and fusion agar)(補(bǔ)加了0.3％牛肉浸膏和0.1％酵母浸膏)上鋪稀釋液而測定營養(yǎng)細(xì)胞。將平板在37℃下厭氧保溫48小時(shí)。就孢子來說，在80℃的水浴中將1∶10的稀釋液熱震10分鐘。當(dāng)空白管中的溫度達(dá)到80℃時(shí)開始計(jì)時(shí)。就孢子來說，鋪板和保溫與營養(yǎng)細(xì)胞是一樣的。
這些微生物分析的結(jié)果如表2和3中所示，其中，微生物生長由0(指“未生長”)或者由試驗(yàn)計(jì)數(shù)的實(shí)際數(shù)目表示。
表2．初始微生物測試的第一次試驗(yàn)(7/6/98進(jìn)行的試驗(yàn)。初始微生物測試)
生孢梭菌PA3679；通心面和干酪中的孢子含量3.1×100,000生孢梭菌PA3679；牛肉、大米和醬油中的孢子含量1.4×100,000牛肉pH5.97醬油pH7.06通心面和干酪pH5.87*=在2bot.kill所需的注釋的溫度和壓力時(shí)的時(shí)間表3．儲(chǔ)藏一周后微生物測試的第一個(gè)試驗(yàn)(第二個(gè)微生物測試，測定損傷的微生物從HP測試的恢復(fù))
生孢梭菌PA3679；通心面和干酪中的孢子含量3.1×100,000生孢梭菌PA3679；牛肉、大米和醬油中的孢子含量1.4×100,000牛肉pH5.97通心面和干酪pH5.87表2闡明了，在所有樣品中，存在的微生物或者被殺滅或者被殺傷到它們不能立即生長的程度。然而，儲(chǔ)藏一周后，表3闡明了很多蠟狀芽孢桿菌孢子只是被殺傷而在處理中保持存活。表3中的APC數(shù)得自蠟狀芽孢桿菌。表3還說明了，更高的溫度有效地殺滅了生孢梭菌(PA3679)孢子。意外地，最長的時(shí)間本應(yīng)殺滅了所有的孢子(數(shù)倍于按常規(guī)熱處理技術(shù)殺滅的孢子)。這表明，高壓引起孢子(特別是蠟狀芽孢桿菌孢子)變得更抗高熱。
實(shí)施例Ⅱ-伴隨有暫停的高溫高壓循環(huán)表4．應(yīng)用加熱、加壓和添加劑消滅微生物和孢子的試驗(yàn)設(shè)計(jì)(操作中伴隨暫停)
在表4概述的第二個(gè)試驗(yàn)中，一批通心面和干酪的樣品中未加添加劑，而第二批則添加了苯甲酸鈉(0.1％)和乳酸鏈球菌肽(0.02％)。
在第二個(gè)高壓試驗(yàn)中，應(yīng)用了最低溫度(90℃)。在壓力循環(huán)之間利用了五分鐘的暫停時(shí)間，其間釋放壓力但保持初始溫度(90℃)。所述暫停時(shí)間的選擇基于這一理論，即，它應(yīng)當(dāng)活化殘余的孢子(引起孢子萌發(fā)或轉(zhuǎn)化為正常的、脆弱的細(xì)胞結(jié)構(gòu))而使它們更易感受第二個(gè)加壓和加熱步驟。它還能起這一作用，即，隨著壓力的釋放和再加壓(這樣會(huì)使孢子更易受熱作用)而破壞孢子的韌性、保護(hù)性細(xì)胞壁。但是，本發(fā)明不想受該理論的限制。
如表5和6所反映的結(jié)果那樣，一種加壓加熱、接著加熱不加壓、然后加壓加熱的方案確實(shí)提供了完全滅菌。對(duì)每個(gè)處理的三個(gè)樣品進(jìn)行了微生物學(xué)試驗(yàn)，得出表5和6中報(bào)導(dǎo)的多個(gè)值。微生物數(shù)為30或更少也應(yīng)被看作是無菌的，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)這些低數(shù)值的微生物不生長?？磥矸栏瘎┰谠撓盗刑幚碇芯哂泻苄〉男Ч蝗欢?，通過更多極小的處理，防腐劑有望幫助防止微生物生長。當(dāng)在全壓(100,000psi)下完成絕熱加熱時(shí)，優(yōu)選將殼體溫度保持在90℃或更高而減小冷卻效果。預(yù)計(jì)會(huì)有一定程度的冷卻，但不是所希望的?？赏ㄟ^將壓力容器殼的內(nèi)部絕熱而將這種冷卻作用減到最小。
預(yù)計(jì)如果在更低溫度(90℃)下實(shí)現(xiàn)完全滅菌，那么，更高溫度(95℃和98.9℃)將更有效(重復(fù)操作，在第一次操作和重復(fù)的第一次操作之間暫停)。例如，在第一次試驗(yàn)中，應(yīng)用100,000psi在98.9℃處理22秒，然后暫停5分鐘或者甚至5秒暫停(不加壓)，接著在100,000psi下又處理22秒，這樣有望有效，因?yàn)檫@樣處理比有效的90℃處理苛刻得多(殼體溫度也更涼)。在前面公開的全部壓力循環(huán)中，第一次和第二次循環(huán)中的加壓下的時(shí)間指最大壓力下的時(shí)間，不包括升壓時(shí)間(大約90秒)或釋放壓力的時(shí)間(大約10秒)。預(yù)計(jì)，第一次試驗(yàn)中的全部操作將生產(chǎn)無菌的產(chǎn)品(如果不加壓暫停后而重復(fù)該操作)，因?yàn)槟切┎僮鞫急壬a(chǎn)無菌產(chǎn)品的第二次試驗(yàn)中測試的重復(fù)操作更苛刻。
表7指示了第二次試驗(yàn)中高壓處理之前的微生物數(shù)目。按第一次試驗(yàn)中描述的相同方法將通心面和干酪裝在塑料袋中(也得自未處理的Stouffer′s冷凍通心面和干酪)。在成對(duì)比較試驗(yàn)中測試了處理過的產(chǎn)品與Stouffer′s冷凍通心面和干酪產(chǎn)品的風(fēng)味，未測出風(fēng)味、組織或顏色的差異。
表5．應(yīng)用添加劑的第二次試驗(yàn)的結(jié)果
表6．沒有添加劑的第二次試驗(yàn)的結(jié)果
表7．未處理的對(duì)比物中初始微生物數(shù)和一周微生物數(shù)
實(shí)施例Ⅲ-伴隨有不同暫停的高溫高壓循環(huán)為了進(jìn)一步確定溫度和壓力循環(huán)以及循環(huán)之間暫停期間合適的參數(shù)，利用上述實(shí)施例2中規(guī)定的相同方法對(duì)很多通心面和干酪進(jìn)行了另外的試驗(yàn)，每組包括四個(gè)樣品。表8列出了接種的通心面和干酪樣品(已經(jīng)歷了各種加熱和壓力循環(huán))與未處理的對(duì)比物相比較的初始試驗(yàn)值。然后對(duì)于從儲(chǔ)藏一周后這些試驗(yàn)組的每一組的另外樣品重復(fù)微生物計(jì)數(shù)，如表9列出的那樣。
表8．初始微生物計(jì)數(shù)
*=1.5Fo,**=2.5Fo表9．一周后的微生物計(jì)數(shù)
*=1.5Fo,**=2.5Fo全部樣品表現(xiàn)良好的風(fēng)味和組織(通心面保持單獨(dú)的組織)，不存在蒸煮過度的風(fēng)味。發(fā)現(xiàn)壓力循環(huán)程序(在第一次和第二次循環(huán)之間暫停5秒到5分鐘)都是可接受的。尤其應(yīng)注意的是，E組的程序(1分鐘加壓、1分鐘暫停、1分鐘加壓)在活化滅菌力方面是有效的。三分鐘的總程序時(shí)間提供商業(yè)上可行的、保持風(fēng)味和組織的迅速滅菌方法?；贒組和E組的結(jié)合結(jié)果，認(rèn)為1分鐘加壓、5秒暫停、1分鐘加壓的程序也可活化滅菌力。這些試驗(yàn)是在帶有加熱絲夾套的容器(保持容器壁在202°F)中操作的。通過在90℃預(yù)熱溫度下進(jìn)行的這一系列試驗(yàn)，我們認(rèn)為，達(dá)100℃的預(yù)熱溫度應(yīng)當(dāng)在實(shí)現(xiàn)無菌而不過度影響風(fēng)味和組織方面更有效。
現(xiàn)在的商業(yè)高壓容器能以每磅$0.002～$0.005的費(fèi)用處理食品，它是常規(guī)加壓蒸煮的費(fèi)用的十分之一?？傊靖邏簻缇椒ㄗ钣行Ф以趯?shí)現(xiàn)儲(chǔ)藏穩(wěn)定的食品方面費(fèi)用最少。此外，認(rèn)為它是能在非酸化的儲(chǔ)藏穩(wěn)定的食品中實(shí)現(xiàn)冷凍食品質(zhì)量的唯一方法。
應(yīng)注意，壓力容器殼應(yīng)優(yōu)選被絕熱而將容器被加壓和增加了絕熱熱量之后的熱損耗減到最小。在一個(gè)未絕熱的高壓容器殼中，存在顯著的從絕熱加熱的食品和更涼的容器殼產(chǎn)生的熱量損耗。
雖然闡釋和描述了本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案，但應(yīng)懂得，可在其中作各種改變而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1．一種將pH大于或等于4.5的低酸性食品滅菌的方法，它包括(a)將所述低酸性食品預(yù)熱到至少70℃的初始溫度；(b)將預(yù)熱的低酸性食品加壓到至少50,000psi的第一次升高的壓力達(dá)第一段預(yù)定的時(shí)間；(c)然后釋放第一次升高的壓力達(dá)預(yù)定的一段暫停時(shí)間；(d)接著將低酸性食品再加壓到至少50,000psi的第二次升高的壓力達(dá)第二段預(yù)定的時(shí)間；以及(e)減壓并冷卻低酸性食品，其中，選定初始溫度、第一次和第二次升高的壓力以及時(shí)間段而生產(chǎn)無菌食品，它基本保持未蒸煮過的風(fēng)味和組織。
2．權(quán)利要求1的方法，其中，第一次和第二次升高的壓力各自是50,000～140,000psi。
3．權(quán)利要求2的方法，其中，第一次和第二次升高的壓力各自是60,000～120,000psi。
4．權(quán)利要求3的方法，其中，第一次和第二次升高的壓力基本相等。
5．權(quán)利要求1的方法，其中，釋放第一次升高的壓力達(dá)預(yù)定的一段暫停時(shí)間的步驟包括釋放壓力到大致常壓。
6．權(quán)利要求1的方法，其中，所述暫停時(shí)間是大于0到5分鐘。
7．權(quán)利要求6的方法，其中，預(yù)定的暫停時(shí)間是1秒～5分鐘。
8．權(quán)利要求7的方法，其中，預(yù)定的暫停時(shí)間是5秒～1分鐘。
9．權(quán)利要求1的方法，其中，所述初始溫度是0℃～100℃。
10．權(quán)利要求9的方法，其中，所述初始溫度是85℃～100℃。
11．權(quán)利要求10的方法，其中，所述初始溫度是90℃～100℃。
12．權(quán)利要求1的方法，其中，在加壓、釋放和再加壓的步驟中將低酸性食品保持至少初始溫度。
13．權(quán)利要求12的方法，其中，在壓力容器中將低酸性食品加壓和再加壓，對(duì)壓力容器加熱而保持至少初始溫度。
14．權(quán)利要求13的方法，其中，對(duì)加壓容器加熱而將溫度保持在大致等于初始溫度加低酸性食品在加壓時(shí)經(jīng)受的絕熱溫升的總和。
15．權(quán)利要求1的方法，其中，第一段和第二段預(yù)定的時(shí)間各自是從大于0到200分鐘。
16．權(quán)利要求15的方法，其中，第一段和第二段預(yù)定的時(shí)間各自是10秒～10分鐘。
17．權(quán)利要求16的方法，其中，第一段和第二段預(yù)定的時(shí)間各自是1分鐘～5分鐘。
18．權(quán)利要求1的方法，其中，加壓、釋放和再加壓的步驟總時(shí)間是少于或等于5分鐘。
19．權(quán)利要求18的方法，其中，加壓、釋放和再加壓的步驟總時(shí)間是少于或等于3分鐘。
20．通過權(quán)利要求1的方法生產(chǎn)的無菌、低酸性食品。
21．一種將pH大于或等于4.5的低酸性食品滅菌的方法，它包括在如下步驟中將所述低酸性食品保持在至少70℃的溫度(a)將低酸性食品加壓到至少50,000psi的第一次升高的壓力達(dá)第一段預(yù)定的時(shí)間；(b)釋放第一次升高的壓力達(dá)預(yù)定的一段暫停時(shí)間；以及(c)將低酸性食品再加壓到至少50,000psi的第二次升高的壓力達(dá)第二段預(yù)定的時(shí)間，接著減壓并冷卻低酸性食品，其中，選定溫度、升高的壓力以及時(shí)間段而生產(chǎn)無菌食品，它基本保持未蒸煮的風(fēng)味和組織。
22．一種將食品滅菌的方法，它包括(a)將所述食品預(yù)熱到至少70℃～100℃的初始溫度；(b)將預(yù)熱的食品加壓到至少50,000psi～140,000psi的第一次升高的壓力達(dá)第一段預(yù)定的時(shí)間；(c)然后將食品減壓到大致常壓達(dá)預(yù)定的一段暫停時(shí)間；(d)接著將食品再加壓到至少50,000psi～140,000psi的第二次升高的壓力達(dá)第二段預(yù)定的時(shí)間；以及(e)減壓并冷卻食品，其中，選定初始溫度、第一次和第二次升高的壓力以及時(shí)間段而生產(chǎn)無菌食品，它基本保持未蒸煮的風(fēng)味和組織。
全文摘要
本發(fā)明涉及實(shí)現(xiàn)食品(特別有利的是對(duì)于pH大于或等于4.5的食品)的商業(yè)滅菌的方法，該方法包括，伴隨處理食品兩次或多次高熱高壓循環(huán)(在各次循環(huán)之間短暫停頓)。加壓方案依賴于每次循環(huán)絕熱加壓引起的另外瞬時(shí)的、均勻的熱度以及隨后在減壓過程中瞬時(shí)的、均勻的絕熱冷卻。
文檔編號(hào)A23L3/10GK1317939SQ99811016
公開日2001年10月17日 申請(qǐng)日期1999年2月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月17日
發(fā)明者理查德·S·邁耶 申請(qǐng)人:理查德·S·邁耶