СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И СТЕРИЛИЗАЦИИ
PREPARATION AND STERILIZATION METHOD

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к приготовлению и стерилизации упакованного пищевого продукта.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Стерилизация упакованного пищевого продукта в настоящее время обычно достигается посредством обработки герметичной упаковки при температуре выше 100°C с использованием противодавления для предотвращения взрыва указанной упаковки.
Приготовление в герметичных упаковках, общеизвестная как вакуумная, осуществляется для целей пастеризации в целях увеличения срока хранения после приготовления.
7
12
Пастеризация пищевого продукта определяется как уменьшение содержания бактерий в 10 раз. Стерилизация как уменьшение содержания бактерий и спор в 10раз или более. Для пастеризации неопределенных (например, смешанных) пищевых продуктов пастеризация, эквивалентная обработке при 90°C в течение 10 минут, часто требуется для достижения срока хранения в холодильнике, составляющего, по меньшей мере, один месяц.
Кроме того, высвобождение органолептического запаха является очень важным для многих пищевых продуктов, таких как, например, овощи, рыба (в частности, жирная рыба), мясные продукты (например, паштеты) и т. д. Для указанных продуктов требуется предварительная приготовление перед герметичной упаковкой для обработки в вакууме или стерилизации в целях высвобождения указанных газов (ароматных запахов).
Сущность изобретения
Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ приготовления и стерилизации пищевого продукта, помещенного в герметичную упаковку, который устраняет все или, по меньшей мере, некоторые из недостатков, связанных со способами, известными в настоящее время, включая устранение органолептических запахов и технологических несоответствий. Термин «примерный» в следующем описании следует истолковывать как означающий пример, частный случай или иллюстрацию.
Указанная задача решается посредством способа, который определен в прилагаемой формуле изобретения.
В качестве аспекта настоящего изобретения предложен способ приготовления и стерилизации пищевого продукта, помещенного в герметичную упаковку, включающий однопутевой клапан, который открывается при перепаде давления от 20 до 200 мбар, Вышеупомянутый способ включает следующие стадии:
a) нагревание герметичной упаковки для приготовления пищевого продукта;
b) воздействие на герметичную упаковку после стадии a) давления ниже атмосферного таким образом, что газ выходит из герметичной упаковки через клапан; и
c) обработка герметичной упаковки в автоклаве после стадии b) при давлении выше атмосферного.
Таким образом, предлагается простой и энергетически эффективный способ приготовления и стерилизации или пастеризации высокой степени пищевых продуктов в герметичных упаковках, который эффективно устраняет органолептические запахи. Герметичная упаковка может представлять собой упаковку, включающую пластмассу. Например, упаковка может быть герметизирована посредством пластмассовой пленки. Согласно одному примерному варианту осуществления, упаковка представляет собой пластмассовый лоток, герметизированный посредством пластмассовой пленки. Указанный способ обеспечивает высвобождение запахов и/или газов из герметичных упаковок, пока они еще являются относительно теплыми, за счет использования термодинамических эффектов. Обработка в автоклаве в настоящем контексте должна пониматься, как воздействие тепла под давлением, например, стерилизация/пастеризация посредством пара под давлением или выдерживание в автоклаве.
Упаковка также включает однопутевой клапан, который открывается при перепаде давления от 20 до 200 мбар, в том числе от 20 до 150 мбар. Такие однопутевые клапаны имеются в продаже и поставляются, например, под наименованиями Valvopack/Nutripack (см., например, WO0109003) и Micvac (см., например, WO02087993, WO03076302, WO03078266, WO04106190, WO04045985, WO07091951 и WO13004586).
Давление ниже атмосферного на стадии b) предпочтительно составляет, по меньшей мере, на 100 миллибар (мбар) ниже атмосферного давления, в том числе, по меньшей мере, на 200, 300, 400 или 500 мбар ниже атмосферного давления. Согласно одному примерному варианту осуществления, давление никогда не составляет ниже 500 мбар в соответствии с некоторыми положениями и законодательствами. Однако давление ниже атмосферного на стадии b) может также составлять, по меньшей мере, на 600, 700, 800 или 840 мбар ниже атмосферного давления
Автор настоящего изобретения обнаружил, что при использовании упаковки пищевого продукта с однопутевым клапаном можно осуществлять предварительную арку и высвобождать запахи до стерилизации без необходимости повторной упаковки пищевого продукта. В способе согласно настоящему изобретению упакованный пищевой продукт сначала нагревается до температуры приготовления, составляющей от 50 до 110°C, в том числе, например, от 55 до 80°C или от 60 до 75°C, а затем осуществляется вакуумная стадия, на которой газы, высвобождающиеся в течение приготовления, и кислород удаляются через клапан. Затем на упаковку воздействуют противодавление и температура выше 100°C для осуществления стерилизации или пастеризации высокой степени для увеличения срока хранения. Стадия приготовления, вакуумная стадия и стадия стерилизации могут осуществляться в одном и том же автоклаве.
Согласно одному примерному варианту осуществления, температура на стадии c) составляет, по меньшей мере, 110°C, в том числе, по меньшей мере, 120°C.
Кислород и газообразные запахи, присутствующие в упаковке после приготовления, могут вступать в химические реакции с пищевым продуктом в течение последующей термической стерилизации и нежелательно модифицировать органолептический профиль пищевого продукта. Однако в способе согласно настоящему изобретению кислород и такие запахи удаляются посредством вакуумной стадии b) между стадией приготовления a) и стадией стерилизации c). Таким образом, эффект вакуумной стадии заключается в том, что упаковка становится вакуумированной. Посредством снижения давления после стадии стерилизации c) (которая осуществляется при давлении выше атмосферного) без охлаждения упаковки достигается дополнительное вакуумирование упаковки.
В известных в настоящее время способах и системах упаковки пищевых продуктов подвергаются вакуумированию в то же самое время, когда упаковки герметизируются, но в таком случае запахи/ароматы, высвобождающиеся в течение приготовления, остаются внутри упаковки. Кроме того, образование вакуума на стадии герметизации для некоторых продуктов является проблематичным, поскольку существует риск того, что жидкость или продукт разлагается при герметизации, что уменьшает ее степень. Кроме того, известна также упаковка и стерилизация пищевого продукта после его приготовления. В таком случае пищевой продукт часто охлаждается в значительной степени между приготовлением и термической стерилизацией. Такое промежуточное охлаждение нецелесообразно расходует энергию. Кроме того, оно часто приводит к ухудшению вкуса и текстуры пищевого продукта.
С другой стороны, вакуумная стадия между приготовлением и обработкой в автоклаве согласно настоящему изобретению, как правило, уменьшает температуру пищевого продукта лишь на несколько градусов, например, на 2°C, и в результате этого увеличивается энергетическая эффективность процесса.
Автор настоящего изобретения выполнил исследования разнообразных товарных клапанов, имеющих давление открывания от 20 до 150 мбар. Для некоторых продуктов в некоторых упаковках клапаны не открываются, когда достигается желательная температура внутри пищевого продукта, если окружающее давление не изменяется, как в способе согласно настоящему изобретению.
Если, например, герметизированная упаковка пищевого продукта нагревается в печи таким образом, что температура газовой фазы внутри упаковки достигает 72°C, парциальное давление водяного пара составляет 345 мбар. За счет дополнительного расширения воздуха внутри упаковки при данной температуре должен открываться клапан, имеющий давление открывания 150 мбар. Однако было показано, что этого не происходит во многих приложениях. Причина, по которой клапан не открывается, вероятно, заключается в том, что материал упаковки растягивается/расширяется, и в результате этого увеличивается объем упаковки, что предотвращает достижения внутренним давлением порога открывания. Это имеет место, в частности, в случае жесткой упаковки с гибкой герметизацией, такой как пластмассовая пленка, или в случае полностью гибкой пластмассовой упаковки. Таким образом, высвобождающиеся ароматы и жидкости могут оставаться внутри упаковки, даже когда температура составляет от 120 до 130°C. Вероятно, клапан бы открывался, если бы температура в упаковке дополнительно увеличивалась, но в таком случае пищевой продукт оказался бы переваренным. Еще одна проблема заключается в том, что большинство существующих клапанов состоят из пластмассы и не могут выдерживать температуры выше 140°C.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, температура газовой фазы в герметичной упаковке никогда не превышает 90°C в течение стадии a). Например, она может никогда не превышать 85, 80, 75 или 70°C. Это достигается посредством регулирования окружающей температуры в течение стадии a) и последующего давления ниже атмосферного.
Герметичная упаковка может, например, нагреваться течение периода времени от 5 до 180 минут на стадии a). Кроме того, стадия a) осуществляется приблизительно при атмосферном давлении.
Согласно другим примерным вариантам осуществления настоящего изобретения, стадии b) и c) могут осуществляться в автоклаве, способном производить и поддерживать давление ниже атмосферного на стадии b). Такие автоклавы продает, например, компания Astell. Кроме того, стадия a) может осуществляться в том же самом автоклаве. Автоклав, подходящий для стадий a), b) и c), включает:
корпус, определяющий полость, способную упаковки пищевых продуктов, причем вышеупомянутый корпус способен сохранять в полости давление выше атмосферного и давление ниже атмосферного;
парогенераторное устройство для введения пара в полость;
по меньшей мере, один нагревательный элемент для нагревания упаковки, помещенной в полость, причем, по меньшей мере, один нагревательный элемент не составляет часть парогенераторного устройства;
вентиляторное устройство для циркуляции газа в полости; и
газовый выпуск, присоединяемый к источнику вакуума для вывода газа из полости.
Автоклав может дополнительно включают вакуумный насос, присоединенный к газовому выпуску.
Согласно еще одному примерному варианту осуществления, способ дополнительно включает следующую стадию:
d) снижение давления для получения мгновенного охлаждения пищевого продукта в упаковке после стадии c), таким образом, что газ выходит из герметичной упаковки после стадии c) через клапан.
Таким образом, стадия d) приводит к тому, что упаковка дополнительно вакуумируется после стадии обработки в автоклаве/стерилизации. Кроме того, она дополнительно увеличивает эффективность процесса в отношении как выхода, так и энергии, поскольку время охлаждения уменьшается, и автоклав/печь может загружаться, пока она еще является относительно теплой. В традиционных системах упаковки охлаждаются внутри автоклава/печи в течение более продолжительного времени, чтобы предохранить упаковку от разрушения.
Стадия d) может, например, осуществляться в автоклаве, который также используется для стадии c) и необязательно для стадии b). Примеры такого автоклава представляют собой вышеупомянутые автоклавы, которые продает компания Astell. Согласно одному варианту осуществления, все стадии a)-d) осуществляются в одном и том же автоклаве.
Согласно еще одному примерному варианту осуществления, способ может дополнительно включать следующую стадию:
e) дополнительное охлаждение упаковки после стадии d) таким образом, что пищевой продукт в упаковке достигает температуры, составляющей 50°C или менее, такой как 40°C или менее. Это осуществляется, чтобы предотвращать дополнительное высвобождение запахов из пищевого продукта внутри упаковки и сохранять вкус и текстуру пищевого продукта. Стадия e) может осуществляться приблизительно при атмосферном давлении.
Настоящее изобретение становится более очевидным и понятным при ознакомлении с вариантами осуществления, которые описаны далее.
Краткое описание чертежей
Вышеупомянутые, а также дополнительные задачи, отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения становятся более понятными посредством следующего иллюстративного и неограничительного подробного описания примерных вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, в числе которых:
Фиг. 1 иллюстрирует блок-схему, представляющую способ в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 иллюстрирует неограничительный вариант осуществления вакуумного автоклава.
Фиг. 3 иллюстрирует еще один неограничительный вариант осуществления вакуумного автоклава.
Подробное описание
Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых представлены примерные варианты осуществления настоящего изобретения. Однако настоящее изобретение может быть реализовано в многочисленных различных формах и не должно истолковываться как ограниченное вариантами осуществления, которые представлены в настоящем документе; напротив, указанные варианты осуществления представлены для подробного и полного описания и полностью раскрывают объем настоящего изобретения специалистам в данной области техники. Аналогичные условные номера означают аналогичные элементы во всем описании.
Фиг. 1 иллюстрирует блок-схему, представляющую способ приготовления и стерилизации (или пастеризации высокой степени) пищевого продукта согласно одному примерному варианту осуществления настоящего изобретения. Пищевой продукт помещается в герметичную упаковку, имеющую однопутевой клапан, который открывается при перепаде давления от 20 до 200 мбар. Пищевой продукт в герметичной упаковке может, например, включать овощи, рыбу и/или мясной продукт, такой как паштет. Таким образом, согласно данному способу, упаковка может быть получена посредством помещения пищевого продукта в упаковку и последующей герметизации упаковки. Например, пищевой продукт может быть помещен в лоток, такой как пластмассовый лоток, который затем герметизируется посредством пластмассовой пленки. Данный способ может, например, осуществляться в автоклаве, как будет описано более подробно со ссылкой на фиг 2-3.
Способ включает стадию нагревания a) герметичной упаковки в целях приготовления пищевого продукта внутри герметичной упаковки. Стадия нагревания a) может включать сухое нагревание, влажное нагревание или их сочетание. Следовательно, пар может вводиться в течение, по меньшей мере, части первого периода (т. е., по меньшей мере, части периода стадии нагревания a)).
Далее осуществляется стадия b) воздействия давления ниже атмосферного на нагретую герметичную упаковку таким образом, что газ выходит из герметичной упаковки через однопутевой клапан. В течение стадии b) окружающее давление герметичных упаковок может постепенно уменьшаться. Это может осуществляться, например, в том случае, если используется вакуумный автоклав, и газовый выпуск присоединяется непосредственно к работающему вакуумному насосу. Например, давление может уменьшаться непрерывно от атмосферного давления до заданного давления ниже атмосферного, составляющего, например, на 500 мбар ниже атмосферного давления. Преимущество замедленного уменьшения давления заключается в том, что может предотвращаться интенсивное кипение в упаковке. Проблема интенсивного кипения заключается в том, что клапан может загрязняться и терять свои функции. Соответственно, согласно одному варианту осуществления, скорость уменьшения давления после первого периода никогда не превосходит 500 мбар/мин. Например, она может никогда не превосходить 250 мбар/мин. Согласно некоторым вариантам осуществления, она никогда не превосходит 100 мбар/мин или 50 мбар/мин.
В качестве альтернативы, давление может пульсировать в течение стадии b), чтобы усиливать выпуск газа из упаковки. Например, давление может изменяться от давления ниже атмосферного, составляющего, например, менее чем на 100 мбар ниже атмосферного давления, до давления, которое составляет, по меньшей мере, на 400 мбар ниже атмосферного давления.
Когда на герметичную упаковку воздействует давление ниже атмосферного на стадии b), клапан открывается и пищевой продукт в упаковке моментально охлаждается, что может предотвращать чрезмерную варку.
Кроме того, способ включает стадию обработки при давлении выше атмосферного в автоклаве c) герметичной упаковки со воздействия на нее давления ниже атмосферного на стадии b). Для обеспечения эффективной стерилизации окружающая температура упаковки на стадии c) составляет выше 100°C,в том числе, по меньшей мере, 110°C, например, по меньшей мере, 120°C. Типичная температура обработки в автоклаве составляет 121°C. Например, окружающая температура может сохраняться выше 100, 110 или 120°C в течение, по меньшей мере, 10 минут. В течение стадии c) окружающая температура соответствует окружающему давлению, когда насыщенный пар используется в качестве нагревательной среды. Согласно одному варианту осуществления, давление пульсирует в течение стадии c), чтобы усиливать выпуск газов через однопутевой клапан. Например, давление может изменяться от низкого давления, которое составляет выше атмосферного, по меньшей мере, на 0,5 бар, до высокого давления, которое составляет, по меньшей мере, на 1 бар выше атмосферного давления.
Кроме того, способ может включать дополнительную стадию d) снижения давления в целях получения мгновенного охлаждения пищевого продукта в упаковке со стадии c) посредством выпуска газа из герметичной упаковки через клапан (однопутевой клапан).
Кроме того, способ может дополнительно включать стадию дополнительного охлаждения e) упаковки со стадии d) таким образом, что пищевой продукт в упаковке достигает температуры, составляющей 50°C или менее, такой как 40°C или менее.
Фиг. 2 представляет неограничительный вариант осуществления вакуумного автоклава 100. Вакуумный автоклав 100 является подходящим для приготовления и стерилизации пищевого продукта, помещенного в герметичную упаковку 101, включающую однопутевой клапан 102, который открывается при разности давлений, составляющей, как правило, от 20 до 200 мбар, в соответствии со способом согласно настоящему изобретению.
Вакуумный автоклав 100 включает корпус 103, который определяет полость 104, способную вмещать герметизированную упаковку пищевого продукта 101. Корпус 103 может открываться таким образом, что предмет, например, герметизированная упаковка пищевого продукта 101, может помещаться в полость 104 и извлекаться из нее. Корпус 103 выполнен с возможностью сохранения в полости 104, в закрытой конфигурации, давления ниже атмосферного, которое часто называется неточно термином «вакуум». Таким образом, корпус 103 снабжен уплотнениями, которые предотвращают выпуск значительного количества воздуха, когда в полости 104 создается давление ниже атмосферного. Корпус 103 также выполнен с возможностью сохранения в полости 104, в закрытой конфигурации, давления выше атмосферного, что является необходимым для обработки в автоклаве, например, на стадии c) способа согласно настоящему изобретению. Кроме того, уплотнения предотвращают утечки.
Вакуумный автоклав 100 дополнительно включает парогенераторное устройство 105 для введения пара в полость 104. Согласно настоящему варианту осуществления, парогенераторное устройство включает нагревательный элемент 105b, находящийся в контакте с жидкой водой 105a на дне полости 104. Когда нагревательный элемент 105b включается, он кипятит воду 105a и вводит пар в полость 104. Поскольку полость 104 является герметизированной, может создаваться давление выше атмосферного и, таким образом, температура выше 100°C.
Вакуумный автоклав дополнительно включает нагревательные элементы 106, расположенные в полости. Указанные нагревательные элементы 106 не находятся в контакте с жидкой водой 105a на дне полости 104. Таким образом, цель нагревательных элементов 106 заключается не в том, чтобы производить пар (они не составляют часть парогенераторного устройства 105)), но в том, чтобы обеспечивать тепло для стадии приготовления, такой как стадия a) способа согласно настоящему изобретению. Чтобы усиливать теплоперенос в течение такой стадии приготовления, вакуумный автоклав дополнительно включает вентиляторное устройство 107 в целях циркуляции газа в полости. Вентиляторное устройство 107 может значительно сокращать продолжительность приготовления. Альтернативный или дополнительный способ усиления теплопереноса и соответствующего сокращения продолжительности приготовления заключается в том, чтобы увеличивать влажность воздуха внутри полости 104 в течение приготовления.
Чтобы обеспечивать давление ниже атмосферного в полости 104, например, на стадии b) способа согласно настоящему изобретению, корпус снабжен газовым выпуском 108. Кроме того, вакуумный автоклав 100 включает вакуумный насос 109, присоединенный к газовому выпуску 108. Другой конец вакуумного насоса 109 присоединяется к сливу (не представлено на чертеже) через выпускную линию 109b.
Вакуумный автоклав 100 может дополнительно включать интерфейс 110, такой как экран, например, сенсорный экран, который представляет информацию о работе вакуумного автоклава 100. Интерфейс 110 может также позволять пользователю программировать работу парового автоклава 100. Например, пользователь может устанавливать профиль температуры и/или профиль давления для работы. Такие профили могут зависеть от типа и толщины упакованного пищевого продукта.
Фиг. 2 представляет еще один неограничительный вариант осуществления вакуумного автоклава 200. Вакуумный автоклав 200 является подходящим для приготовления и стерилизации пищевого продукта, помещенного в герметичную упаковку 101, включающую однопутевой клапан 102, который открывается при разности давлений, которая, как правило, составляет от 20 до 200 мбар, в соответствии со способом согласно настоящему изобретению.
Вакуумный автоклав 200 включает корпус 103, который определяет полость 104, способную вмещать герметизированную упаковку пищевого продукта 101. Корпус 103 может открываться таким образом, что предмет, например, герметизированная упаковка пищевого продукта 101, может помещаться в полость 104 и извлекаться из нее. Корпус 103 выполнен с возможностью сохранения в полости 104, в закрытой конфигурации, давления ниже атмосферного, которое часто называется неточно термином «вакуум». Таким образом, корпус 103 снабжен уплотнениями, которые предотвращают выпуск значительного количества воздуха, когда в полости 104 создается давление ниже атмосферного. Корпус 103 также выполнен с возможностью сохранения в полости 104, в закрытой конфигурации, давления выше атмосферного, что является необходимым для обработки в автоклаве, например, на стадии c) способа согласно настоящему изобретению. Кроме того, уплотнения предотвращают утечки.
Вакуумный автоклав 200 дополнительно включает парогенератор 205 для производства пара. Парогенератор 205 включает впуск воды и бойлер. Парогенератор 205, который согласно настоящему варианту осуществления располагается снаружи корпуса 104, присоединяется к впуску пара 205b в корпус, таким образом, что производимый пар может вводиться в полость. Поскольку полость 104 является герметизированной, может обеспечиваться давление выше атмосферного и, таким образом, температура выше 100°C.
Вакуумный автоклав дополнительно включает нагревательные элементы 106, расположенные в полости. Указанные нагревательные элементы 106 не составляют часть парогенератора 205. Таким образом, цель нагревательных элементов 106 заключается не в том, чтобы производить пар, но в том, чтобы обеспечивать тепло для стадии приготовления, такой как стадия a) способа согласно настоящему изобретению. Чтобы усиливать теплоперенос в течение такой стадии приготовления, вакуумный автоклав 200 дополнительно включает вентиляторное устройство 107 в целях циркуляции газа в полости. Вентиляторное устройство 107 может значительно сокращать продолжительность приготовления. Альтернативный или дополнительный способ усиления теплопереноса и соответствующего сокращения продолжительности приготовления заключается в том, чтобы увеличивать влажность воздуха внутри полости 104 в течение приготовления.
Чтобы создать давление ниже атмосферного в полости 104, например, на стадии b) способа согласно настоящему изобретению, корпус оборудован газовым выпуском 108. Кроме того, вакуумный автоклав 200 включает вакуумный насос 109, присоединенный к газовому выпуску 108 через вакуумную линию 108b. Теплообменник 208 может быть установлен на вакуумной линии 108b. Другой конец вакуумного насоса 109 присоединяется к сливу (не представлено на чертеже) через выпускную линию 109b.
Вакуумный автоклав 200 может дополнительно включать интерфейс 110, такой как экран, например, сенсорный экран, который представляет информацию о работе вакуумного автоклава 200. Интерфейс 110 может также позволять пользователю программировать работу парового автоклава 200. Например, пользователь может устанавливать профиль температуры и/или профиль давления для работы. Такие профили могут зависеть от типа и толщины упакованного пищевого продукта.