專利名稱：袋裝流動(dòng)性食品的滅菌方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及袋裝流動(dòng)性食品的滅菌方法，其特征在于滅菌釜內(nèi)溫度達(dá)到滅菌溫度(Tr℃)之后，以該密封完畢的袋的由(1)式求出的滅菌水平(F(Tr℃))達(dá)到F(Tr℃)＝10分鐘時(shí)的時(shí)間作為滅菌時(shí)間，以預(yù)先作為指標(biāo)求出的該密封完畢的袋內(nèi)頂隙為0％時(shí)的滅菌時(shí)間(T(0％))和頂隙為10％時(shí)的滅菌時(shí)間(T(10％))滿足(2)式的條件為基礎(chǔ)進(jìn)行往復(fù)式滅菌。
F(Tr℃)＝∫0T10(Ti-Tr)/10dt…(1) 1≤T(0％)/T(10％)≤1.2 …(2) 本發(fā)明中，在流動(dòng)性食品向袋內(nèi)的填充率在一定范圍內(nèi)的特定條件下進(jìn)行往復(fù)式滅菌，則袋內(nèi)的流動(dòng)性食品移動(dòng)，袋產(chǎn)生波浪現(xiàn)象，可幾乎不依賴頂隙量地縮短滅菌時(shí)間，并使其大致一定。本發(fā)明人為了求出適合本發(fā)明的條件，對(duì)于可利用加熱滅菌領(lǐng)域中認(rèn)知度最高的、可在滅菌中通過個(gè)人計(jì)算機(jī)等實(shí)時(shí)自動(dòng)計(jì)算的(1)式進(jìn)行了反復(fù)研究確認(rèn)。這里，是以對(duì)(1)式中滅菌開始時(shí)刻至T分鐘后進(jìn)行積分求出的袋內(nèi)的冷點(diǎn)(最慢加熱點(diǎn)、最冷點(diǎn))的滅菌水平達(dá)到F(Tr0℃)＝10分鐘時(shí)的時(shí)間作為滅菌時(shí)間，以預(yù)先作為指標(biāo)求出的頂隙為0％時(shí)的滅菌時(shí)間(T(0％))和頂隙為10％時(shí)的滅菌時(shí)間(T(10％))滿足(2)式的條件為基礎(chǔ)進(jìn)行往復(fù)式滅菌，由此可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
即，(1)式是用于計(jì)算Tr＝121℃時(shí)對(duì)肉毒梭狀芽孢桿菌(Clostridiumbotulinum)的滅菌效果的F0值的基本公式(參照株式會(huì)社幸書房發(fā)行“高溫蒸煮食品的基礎(chǔ)和應(yīng)用”(“レトルト食品の基礎(chǔ)と応用”)2005年3月10日修訂第1版76頁-80頁)，本發(fā)明中，(1)式并不限定為121℃這個(gè)特定的滅菌溫度，滅菌溫度Tr℃可以在65-135℃、135℃以上的范圍內(nèi)根據(jù)需要適當(dāng)設(shè)定。另外，雖然采用了肉毒梭狀芽孢桿菌的Z＝10℃(18°F)，但是并不是特別指定菌類，只是利用以通常使用的肉毒梭狀芽孢桿菌為對(duì)象的公式。需說明的是，這里，Z值是微生物的致死時(shí)間或致死率的1/10或10倍變化所對(duì)應(yīng)的過熱溫度的變化量。而且，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)的滅菌水平F(Tr℃)并不限定為10分鐘，只要是調(diào)節(jié)往復(fù)式滅菌的的加速度、滅菌釜內(nèi)壓力、流動(dòng)性食品粘度、內(nèi)容物填充率的一個(gè)或多個(gè)的組合以滿足滿足(2)式的內(nèi)容的條件即可，可以比10分鐘短或長，可以根據(jù)需要適當(dāng)設(shè)定。將滅菌釜內(nèi)加熱時(shí)的升溫條件也可以根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)條件適當(dāng)設(shè)定。例如，可以是以相同的梯度進(jìn)行升溫的一步加熱方式，也可以是中途改變梯度進(jìn)行升溫的一步加熱方式。還可以是為了保留內(nèi)容物的風(fēng)味或功能性成分而進(jìn)行的2步加熱方式，即，可以是釜內(nèi)溫度達(dá)到滅菌溫度之前，生物至不會(huì)使內(nèi)容物的品質(zhì)降低的水平的溫度，然后在該溫度下保持一定時(shí)間，使內(nèi)容物升溫，然后升溫至最終滅菌溫度的升溫方式。
因此，本發(fā)明中，以達(dá)到F(Tr℃)＝10分鐘時(shí)的時(shí)間作為滅菌時(shí)間，以預(yù)先作為指標(biāo)求出的頂隙為0％時(shí)的滅菌時(shí)間(T(0％))和頂隙為10％時(shí)的滅菌時(shí)間(T(10％))滿足(2)式的條件為基礎(chǔ)，預(yù)先確定往復(fù)式滅菌的條件，進(jìn)行實(shí)際滅菌，由此可以解決本發(fā)明的課題。
根據(jù)本發(fā)明，通過調(diào)節(jié)往復(fù)式滅菌的的加速度、滅菌釜內(nèi)壓力、流動(dòng)性食品粘度、內(nèi)容物填充率的一個(gè)或多個(gè)的組合以滿足(2)式的內(nèi)容的條件進(jìn)行往復(fù)式滅菌，由此可以形成促進(jìn)內(nèi)容物攪拌的條件，在袋內(nèi)使袋壁附近與中心部附近的冷點(diǎn)的溫度歷程差異減小。通過進(jìn)行往復(fù)式滅菌，可將袋內(nèi)各處的滅菌值(F0值)的偏差控制為較小，因此F0值的確認(rèn)在幾處進(jìn)行即可，與不同于上述條件時(shí)必須要測定數(shù)十處的情形相比，操作性進(jìn)一步提高。并且無需進(jìn)行填充時(shí)、填充后的頂隙氣體量的嚴(yán)格管理，只使用現(xiàn)有的設(shè)備即可以縮短滅菌時(shí)間，可以穩(wěn)定生產(chǎn)高品質(zhì)的袋裝食品。
本發(fā)明可適用于所有尺寸的袋，但是對(duì)于內(nèi)容量1-10kg、特別是1-5kg的所謂大型袋裝產(chǎn)品的適用效果大，因而優(yōu)選。
根據(jù)本發(fā)明的第2構(gòu)成，將該密封完畢的袋以非固定狀態(tài)裝載在滅菌機(jī)的架上，在該往復(fù)式滅菌的加速度為0.1-0.3G的范圍內(nèi)使該滅菌機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由此，該流動(dòng)性食品充分?jǐn)嚢?，同時(shí)可以抑制往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的滅菌架上的袋的移動(dòng)，因此無需使用固定袋的夾具或?qū)Ｓ玫妮d物架，可以抑制由于使用夾具而發(fā)生的生產(chǎn)效率的降低或?qū)Ｓ幂d物架所需的成本。需說明的是，沿水平方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可以采用公知的方法。
根據(jù)本發(fā)明的第3構(gòu)成，在柔性袋的滿注內(nèi)容積為100％容量時(shí)，將該流動(dòng)性食品的填充量調(diào)節(jié)至30-70％容量，由此，往復(fù)運(yùn)動(dòng)滅菌中由于袋的柔性使袋內(nèi)的流動(dòng)性食品移動(dòng)，袋產(chǎn)生波浪，可充分進(jìn)行流動(dòng)性食品的攪拌，因此幾乎不依賴于頂隙氣體量也可以縮短必要的滅菌時(shí)間并使其大致一定，袋內(nèi)的任何位置上內(nèi)容物溫度都大致一定，因此即使袋頂隙氣體量有偏差，也沒有滅菌時(shí)間不足的危險(xiǎn)性。另外，在其它效果中也可以發(fā)揮與第1構(gòu)成同樣的效果。
根據(jù)本發(fā)明的第4構(gòu)成，通過將該頂隙量調(diào)節(jié)為相對(duì)于該流動(dòng)性食品的體積為相當(dāng)于0-5％的范圍，在該范圍內(nèi)，必要的滅菌時(shí)間比靜置式滅菌、或者頂隙量少時(shí)的旋轉(zhuǎn)式滅菌顯著縮短，并且必要的滅菌時(shí)間不依賴于頂隙量而大致一定，可確實(shí)地起到使袋內(nèi)的任何位置上內(nèi)容物溫度均大致一定的效果。
根據(jù)本發(fā)明的第5構(gòu)成，通過將該頂隙量調(diào)節(jié)為相對(duì)于該流動(dòng)性食品的體積為相當(dāng)于2-20％的范圍，在該范圍內(nèi)，可不依賴于頂隙氣體量而使必要的滅菌時(shí)間與靜置式滅菌相比縮短并使其大致一定，可確實(shí)地起到使袋內(nèi)的任何位置上內(nèi)容物溫度均大致一定的效果。
根據(jù)本發(fā)明的第6構(gòu)成，該流動(dòng)性食品在到達(dá)滅菌開始溫度時(shí)，使用B型粘度計(jì)，以50rpm的條件測定或計(jì)算得到的粘度為0.2-4500mPa·s以下，如果頂隙氣體量相對(duì)于流動(dòng)性食品的體積在規(guī)定的范圍內(nèi)，則幾乎不依賴于頂隙氣體量，可使必要的滅菌時(shí)間縮短并大致一定，袋內(nèi)的任何位置上內(nèi)容物的溫度均大致一定，因此即使袋的頂隙氣體量有偏差，也沒有滅菌時(shí)間不足的危險(xiǎn)性。
根據(jù)本發(fā)明的第7構(gòu)成，使用B型粘度計(jì)，以50rpm的條件測定或計(jì)算該流動(dòng)性食品在滅菌溫度下的粘度，為0.2-4500mPa·s，以該袋的滿注內(nèi)容積為100％容量時(shí)，以內(nèi)容量30-60％容量將該流動(dòng)性食品填充并密封在柔性袋內(nèi)，進(jìn)行往復(fù)式滅菌，由此，由于袋的柔性使袋內(nèi)的流動(dòng)性食品移動(dòng)，外觀上袋產(chǎn)生波浪，流動(dòng)性食品的攪拌可充分進(jìn)行，因此可縮短必要的滅菌時(shí)間。另外，雖然還根據(jù)各流動(dòng)性食品粘度或填充率，但是例如流動(dòng)性食品粘度或填充率低時(shí)，幾乎不依賴于頂隙氣體量，可使滅菌時(shí)間縮短并大致一定，袋內(nèi)的任何位置上內(nèi)容物的溫度大致一定，因此即使袋的頂隙氣體量有偏差，也不會(huì)有滅菌時(shí)間不足的危險(xiǎn)性。
根據(jù)本發(fā)明的第8構(gòu)成，在第7構(gòu)成中，將密封完畢的袋以非固定狀態(tài)裝載在滅菌機(jī)的架上，在該往復(fù)式滅菌的加速度為0.1-0.3G的范圍內(nèi)使該滅菌機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可以同時(shí)發(fā)揮第2構(gòu)成的效果。
根據(jù)本發(fā)明的第9構(gòu)成，在第7構(gòu)成中，使該密封完畢的袋內(nèi)的頂隙量相對(duì)于該流動(dòng)性食品的體積為相當(dāng)于2-20％，可同時(shí)發(fā)揮第5構(gòu)成的效果。
附圖簡述

圖1是表示用于實(shí)施本發(fā)明的方法的裝置的一個(gè)例子的截面圖。
圖2是實(shí)施例1中內(nèi)容物的10處溫度測定位置圖。
圖3是實(shí)施例1中的內(nèi)容物的溫度變化與高溫蒸煮釜內(nèi)溫度的變化。
圖4是比較例1中內(nèi)容物的12處溫度測定位置圖。
圖5是比較例1中內(nèi)容物的溫度變化與高溫蒸煮釜內(nèi)溫度的變化。
圖6是表示往復(fù)式高溫蒸煮滅菌中填充率與滅菌時(shí)間的關(guān)系的圖表。
圖7是表示往復(fù)式高溫蒸煮滅菌中填充率與滅菌時(shí)間的關(guān)系的圖表。
圖8是對(duì)比靜置式滅菌和往復(fù)式滅菌而表示各種流動(dòng)性食品粘度與滅菌時(shí)間的關(guān)系的圖表。
圖9是表示達(dá)到滅菌溫度所需的時(shí)間與頂隙量的關(guān)系的圖表。
圖10是圖6的0-5％頂隙量范圍的放大圖表。
圖11是圖6的2-10％頂隙量范圍的放大的圖表。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式 以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行說明。
本發(fā)明的滅菌方法適合將含有柔性材料的袋、內(nèi)容量1-10kg、特別是1-5kg的大型袋中填充并密封流動(dòng)性食品、進(jìn)行往復(fù)式滅菌的情況。
作為袋，只要含有柔性材料即可，沒有特別限定，可適用通常作為大型袋使用的、由外層一側(cè)開始依次含有PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)層、尼龍層、鋁箔層、聚丙烯層的4層構(gòu)成的袋。作為袋的形態(tài)，可適用平躺袋或立式袋或異形袋等。
作為流動(dòng)性食品，包括飲料等的低、中、高粘度的液態(tài)食品、咖喱、濃湯等含有肉或蔬菜等固形物(具材)的粘稠的流動(dòng)性食品，粥等含有顆粒狀固形物的粘稠的流動(dòng)性食品等。在往復(fù)式高溫蒸煮中，為了獲得上述效果而使往復(fù)運(yùn)動(dòng)條件或滅菌條件一定時(shí)，在直至達(dá)到滅菌溫度時(shí)粘度會(huì)降低至何種程度是很重要的。對(duì)于達(dá)到滅菌溫度時(shí)的粘度按照在50rpm的條件測定或計(jì)算得到的粘度在4500mPa·s以下范圍內(nèi)的流動(dòng)性食品，我們了解到在室溫附近測定的填充量如果相對(duì)于袋內(nèi)滿注內(nèi)容積為30-70％容量，則頂隙量相對(duì)于室溫下的流動(dòng)性食品的體積在相當(dāng)于2-20％的范圍內(nèi)，可幾乎不依賴于頂隙量的變動(dòng)地使滅菌時(shí)間一定。也發(fā)現(xiàn)填充率為60-70％容量時(shí)，在低于2％容量的頂隙氣體中，滅菌時(shí)間的變動(dòng)比較大，難以使滅菌時(shí)間一定。
對(duì)于達(dá)到滅菌溫度時(shí)的粘度按照在50rpm的條件測定或計(jì)算得到的粘度超過4500mPa·時(shí)，內(nèi)容物的粘度過高，往復(fù)式滅菌時(shí)波浪弱，內(nèi)容物攪拌效果不充分，因此滅菌時(shí)間縮短的效果小。
作為本發(fā)明優(yōu)選使用的流動(dòng)性食品粘度，在達(dá)到滅菌溫度時(shí)使用B型粘度計(jì)，以50rpm的條件測定或計(jì)算得到的粘度優(yōu)選4500mPa·s以下，更優(yōu)選2500mPa·s以下，在1500mPa·s以下時(shí)滅菌時(shí)間縮短效果增大，因此進(jìn)一步優(yōu)選。內(nèi)容物的粘度非常低時(shí)，內(nèi)容物產(chǎn)生熱對(duì)流，因此往復(fù)式滅菌相對(duì)于靜置式滅菌的滅菌時(shí)間縮短方面效果小，因此下限優(yōu)選0.2mPa·s以上，更優(yōu)選10mPa·s以上。粉末食品或固體食品無法期待通過往復(fù)運(yùn)動(dòng)獲得攪拌效果，可能不適合于采用本發(fā)明的滅菌方法，但如咖喱等，即使流動(dòng)性食品的一部分含有固形食品也沒有問題。
為了不較大依賴于頂隙氣體量的變動(dòng)而獲得規(guī)定的F0值所需的滅菌時(shí)間一定時(shí)的填充率根據(jù)袋的剛性、內(nèi)容物的粘度、滅菌溫度、往復(fù)運(yùn)動(dòng)條件(加速度、次數(shù)、往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程)等而不同，由試驗(yàn)結(jié)果可知，如上所述，填充率在30-70％容量的范圍內(nèi)，則即使頂隙氣體量變動(dòng)，與以往相比也可以大幅縮短滅菌時(shí)間。
在向袋內(nèi)填充并密封內(nèi)容物時(shí)所形成的頂隙可以是大氣，為防止內(nèi)容物的氧化劣化，例如可以使用氮?dú)?、以及二氧化碳或氬氣或它們的混合氣體，適當(dāng)進(jìn)行氣體置換來填充。該頂隙氣體量通常為內(nèi)容物填充量的20％以下，優(yōu)選10％以下。若頂隙氣體量超過20％，則達(dá)到即使進(jìn)行氣體置換也不能忽視氧對(duì)內(nèi)容物的影響的水平。另外在包裝填充滅菌后的產(chǎn)品時(shí)需要較大的紙箱，裝載效率降低，經(jīng)濟(jì)性欠缺。
作為進(jìn)行往復(fù)式滅菌的裝置，可以使用以往使用的曲柄式或偏心凸輪式的往復(fù)式的高溫蒸煮裝置。
圖1是用于實(shí)施本發(fā)明方法的裝置的一個(gè)實(shí)例的截面圖，給出了曲柄式滅菌架往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。A1是高溫蒸煮主體，A2是軌道等支撐臺(tái)。該支撐臺(tái)A2上經(jīng)由車輪A3安裝移動(dòng)臺(tái)A4，該移動(dòng)臺(tái)A4上多層裝載了滅菌架(托盤)A5，該滅菌架上排列裝載多個(gè)裝入流動(dòng)性食品的袋。A6為觀察窗，安裝在高溫蒸煮主體A1上。A10是馬達(dá)，A11是用馬達(dá)A10驅(qū)動(dòng)的曲柄機(jī)構(gòu)，在曲柄機(jī)構(gòu)A11的另一端經(jīng)由高溫蒸煮A1的密封機(jī)構(gòu)A9與由移動(dòng)架A4突出的驅(qū)動(dòng)軸A8連接。
驅(qū)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)A10通過曲柄機(jī)構(gòu)A11使移動(dòng)臺(tái)A4往復(fù)運(yùn)動(dòng)，往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由此，裝載在滅菌架上的袋內(nèi)的流動(dòng)性食品移動(dòng)，產(chǎn)生波浪，進(jìn)行攪拌。裝入該流動(dòng)性食品的袋的波浪現(xiàn)象可由觀察窗A6目視確認(rèn)。
往復(fù)式高溫蒸煮罐中，加速度是攪拌效果的因素之一。但是考慮包裝材料的耐久性或?qū)嶋H生產(chǎn)性，認(rèn)為該加速度也應(yīng)有適當(dāng)?shù)姆秶?br> 因此，為了導(dǎo)出適當(dāng)?shù)募铀俣?，在以下的條件下進(jìn)行了試驗(yàn)。
層疊構(gòu)成由外層一側(cè)依次為PET、尼龍、鋁箔、聚丙烯4層構(gòu)成。
袋尺寸240mm×350mm×65mm(寬×長×內(nèi)折寬度) 內(nèi)容物番茄醬(將市場銷售的裝入大型袋的番茄醬重新裝袋，粘度40℃-1040mPa·s，60℃-880mPa·s、80℃-724mPa·s) 填充量2kg(填充率45％) 內(nèi)容物溫度將內(nèi)容物在40℃下填充到袋容器中，供給試驗(yàn)。
在上述條件的袋產(chǎn)品中，通過改變行程和轉(zhuǎn)數(shù)來改變加速度(G)(參照表1)，觀察加速度導(dǎo)致的包裝材料的波浪程度以及包裝材料排列混亂的情況。觀察結(jié)果如表2所示。
[表1]
加速度的單位G [表2]
×加速度弱，“容器的波浪極小”或“未見攪拌效果” ◎加速度適當(dāng)，“容器的波浪適當(dāng)發(fā)生”或“有攪拌效果”同時(shí)包裝材料沒有大的變動(dòng) ○加速度強(qiáng)，“容器波浪較大發(fā)生”或“有望獲得大的攪拌效果”，但根據(jù)產(chǎn)品的不同，包裝材料發(fā)生排列混亂。
△加速度非常強(qiáng)，伴隨有包裝材料排列混亂以及破損 由試驗(yàn)結(jié)果判斷，加速度低于0.1G，容器的波浪極微弱，未獲得足夠的攪拌效果。(或者進(jìn)行溫度測定的結(jié)果是未得到效果) 而且，若直接提高加速度，則包裝材料的波浪變大，成比例地獲得了內(nèi)容物的攪拌效果。但是若加速度超過0.3G，則包裝材料在滅菌架上較大移動(dòng)，發(fā)生排列混亂，或者包裝材料與滅菌架的摩擦導(dǎo)致劃傷，包裝材料的彎曲導(dǎo)致發(fā)生鋁箔的破裂(疑似針孔)的發(fā)生。
因此，可發(fā)揮充分的攪拌效果并且無關(guān)產(chǎn)品種類地不發(fā)生包裝材料的混亂和劃傷的加速度范圍是0.1G-0.3G。
接著，為了驗(yàn)證填充率與頂隙氣體量以及滅菌時(shí)間縮短的效果的關(guān)系，通過以下試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)。
滅菌方式往復(fù)式熱水噴淋高溫蒸煮方式 往復(fù)運(yùn)動(dòng)方法曲柄方式 往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度60次/分鐘 行程75mm 加速度0.18G 往復(fù)運(yùn)動(dòng)方式連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng) 往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向水平 袋裝載方向使袋的長度方向與往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向?yàn)橄嗤较? 滅菌條件121℃-0.23Mpa(溫度·壓力) 升溫時(shí)間設(shè)定(室溫→滅菌溫度)12分鐘 冷卻時(shí)間設(shè)定(滅菌溫度→30℃)12分鐘 結(jié)束溫度30℃ 內(nèi)容物咖喱(將市場銷售的大型袋的咖喱重新裝袋，粘度40℃-3230mPa·s，60℃-2300mPa·s，80℃-1800mPa·s) *粘度計(jì)使用B型粘度計(jì)，在50rpm的條件下測定。
推定滅菌溫度121℃下的粘度為1120mPa·s(參照后述說明) 層疊構(gòu)成由外側(cè)開始依次為PET、尼龍、鋁箔、聚丙烯4層構(gòu)成。
袋尺寸240mm×350mm×65mm(寬×長×內(nèi)折寬度) 滿注內(nèi)容積和填充率由下述方法確定。
(1)滿注內(nèi)容積 在向袋容器中進(jìn)行內(nèi)容物的填充時(shí)，以可通過脈沖密封儀等使容器密封的最大的內(nèi)容積為滿注內(nèi)容積。
(2)填充率的測定方法(立式袋的情況) 1.稱量袋的皮重并記錄。
2.將袋的頂部密封部位保留2cm左右密封。
3.在使袋自行站立的狀態(tài)下，由頂部密封部的剩余部分向袋內(nèi)填充20℃±5℃的水至溢出。
5.將剩余部分一端彎折，一邊將水包入(噛み込み)一邊密封。
6.稱量填充后的袋總重量，由該重量減去皮重，作為該容器的滿注內(nèi)容積。
需說明的是，平躺式袋不能自行站立，因此在將頂部密封的端部保持并懸垂的狀態(tài)下與3同樣地填充水并測定。
實(shí)施例1 向袋內(nèi)填充2kg咖喱(填充率45％)、頂隙量為5.0％(約100ml)，按照之前所示的滅菌條件進(jìn)行往復(fù)式高溫蒸煮滅菌，對(duì)于可能形成冷點(diǎn)的10處位置(圖2)測定內(nèi)容物的溫度變化。然后，在F0值最不易上升的位置的F0值達(dá)到10的時(shí)刻進(jìn)入冷卻步驟。測定的內(nèi)容物的溫度變化與高溫蒸煮釜內(nèi)溫度的變化如圖3所示。
擺動(dòng)式滅菌中，通過滅菌架的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，裝載于滅菌架上的袋內(nèi)的流動(dòng)性食品移動(dòng)，袋產(chǎn)生波浪現(xiàn)象，通過該袋的波浪使流動(dòng)性食品內(nèi)容物被攪拌，均勻地進(jìn)行滅菌，但是使用以往的測溫夾具(參照日本特公昭63-39225號(hào)公報(bào))時(shí)，橫放在滅菌架上的袋的上下兩面被夾具固定，因此擺動(dòng)產(chǎn)生的袋的波浪受限制，產(chǎn)生消除波浪導(dǎo)致的內(nèi)容物的攪拌效果的問題。因此本實(shí)施例中，使橫放在滅菌架上的袋上面的運(yùn)動(dòng)不受測溫夾具限制地測定內(nèi)容物的溫度。
實(shí)施例1中，如圖3所示，伴隨著內(nèi)容物的移動(dòng)袋產(chǎn)生波浪，通過此時(shí)的內(nèi)容物攪拌效果使容器內(nèi)各處均勻地發(fā)生溫度變化。并且若溫度超過110℃，則內(nèi)容物的粘度也下降，攪拌效果提高，各產(chǎn)品溫度的升高受到限制。
比較例1 向袋內(nèi)填充3kg咖喱(填充率70％)，除此之外與實(shí)施例1相同，在之前所示的滅菌條件下進(jìn)行往復(fù)式高溫蒸煮滅菌。需說明的是，內(nèi)容物的測定溫度是對(duì)可能產(chǎn)生冷點(diǎn)的12處(圖4)進(jìn)行測定。與實(shí)施例1同樣，在F0值最不易上升的位置的F0值達(dá)到10的時(shí)刻進(jìn)入冷卻步驟。測定的內(nèi)容物的溫度變化與高溫蒸煮釜內(nèi)溫度變化如圖5所示。
比較例1中，如圖5所示，升溫過程的容器內(nèi)各處的溫度變化有很大偏差。而且，若詳細(xì)觀察，則各處的溫度有較大起伏，可推定冷點(diǎn)的位置在容器內(nèi)移動(dòng)。因此，可知即使溫度超過110℃，各物品溫度也不收斂(収束)，不好。
對(duì)于實(shí)施例1和比較例1，滅菌結(jié)束時(shí)的各測定點(diǎn)的最終F0值如表3所示。
[表3]
實(shí)施例1中，F(xiàn)0值的最大值與最小值的差(范圍)為1.5，幾乎沒有偏差，顯示良好的結(jié)果。而比較例1中，范圍為21.7，偏差較大，在F0值最大處顯示了33.1的值。
通常，F(xiàn)0值在其內(nèi)容物的溫度大約110℃以上時(shí)值升高，表示進(jìn)入了滅菌狀態(tài)。如圖3所示，實(shí)施例1中測定的各部分的溫度在110℃以上時(shí)，在任何測定點(diǎn)均收斂為大體相同的值，與靜置式高溫蒸煮裝置同樣，僅憑溫度測定即可評(píng)價(jià)最冷點(diǎn)的F0值。但是，如圖5所示，在比較例1中，測定的各部的溫度即使升高至110℃以上，其收斂性也差并且溫度起伏，難以把握最冷點(diǎn)的F0值。因此，無法僅憑溫度測定來評(píng)價(jià)最冷點(diǎn)的F0值。因此圖5中，將各部溫度中顯示最低值之處用平滑的曲線連出，將其作為最冷點(diǎn)的溫度變化，推定F0值，則基本未達(dá)到必要的F0值，必須進(jìn)一步延長滅菌時(shí)間。比較例1中，以該方式推定必要的滅菌時(shí)間為85分鐘左右。
根據(jù)上述實(shí)施例1、比較例1的結(jié)果，為了驗(yàn)證最佳填充量和頂隙氣體量與滅菌時(shí)間的關(guān)系，根據(jù)各填充率使試驗(yàn)袋改變填充量和頂隙氣體量，進(jìn)行往復(fù)式、靜置式的高溫蒸煮滅菌，進(jìn)行滅菌時(shí)間的比較，這里所述的各填充率是以供試袋的滿注內(nèi)容積為100％容量時(shí)的各％容量。
實(shí)施例2 與上述實(shí)施例1同樣，向供試袋內(nèi)填充相當(dāng)于填充率30％的1305ml咖喱，調(diào)節(jié)頂隙氣體量為0％(0ml)、7.7％(100ml)、15.3％(200ml)，將所得樣品在與上述實(shí)施例1同樣的滅菌條件下進(jìn)行往復(fù)式高溫蒸煮滅菌。求出頂隙氣體量與滅菌時(shí)間的關(guān)系，結(jié)果如圖6所示。與上述實(shí)施例1同樣，圖中的滅菌時(shí)間是下述時(shí)間在多處內(nèi)容物溫度測定中以最低值作為最冷點(diǎn)的溫度變化，最冷點(diǎn)達(dá)到F0＝10時(shí)的滅菌時(shí)間。由圖6求出T(0％)/T(10％)＝1.06。
實(shí)施例3 與上述實(shí)施例1同樣，向供試袋內(nèi)填充相當(dāng)于填充率40％的1740ml咖喱，調(diào)節(jié)頂隙氣體量為0％(0ml)、5.7％(100ml)、11.5％(200ml)，將所得樣品在與上述實(shí)施例1同樣的滅菌條件下進(jìn)行往復(fù)式高溫蒸煮滅菌。結(jié)果如圖6所示。由圖6求出T(0％)/T(10％)＝1.06。
實(shí)施例4 與上述實(shí)施例1同樣，向供試袋內(nèi)填充相當(dāng)于填充率50％的2175ml咖喱，調(diào)節(jié)頂隙氣體量為0％(0ml)、4.6％(100ml)、9.2％(200ml)、13.8％(300ml)，將所得樣品在與上述實(shí)施例1同樣的滅菌條件下進(jìn)行往復(fù)式高溫蒸煮滅菌。結(jié)果如圖6所示。由圖6求出T(0％)/T(10％)＝1.11。
試驗(yàn)例1 與上述實(shí)施例1同樣，向供試袋內(nèi)填充相當(dāng)于填充率60％的2610ml咖喱，調(diào)節(jié)頂隙氣體量為0％(0ml)、3.8％(100ml)、7.7％(200ml)、11.5％(300ml)，將所得樣品在與上述實(shí)施例1同樣的滅菌條件下進(jìn)行往復(fù)式高溫蒸煮滅菌。結(jié)果如圖6所示。由圖6求出T(0％)/T(10％)＝1.32。這樣，雖然試驗(yàn)例1中T(0％)/T(10％)≥1.2，但確認(rèn)了如下效果如后所述，只要頂隙量在2-20％的范圍，即使頂隙量有偏差，也可以使滅菌時(shí)間相同。
比較例2 與上述實(shí)施例1同樣，向供試袋內(nèi)填充相當(dāng)于填充率70％的3000ml咖喱，調(diào)節(jié)頂隙氣體量為0％(0ml)、3.3％(100ml)、6.7％(200ml)、10％(300ml)，將所得樣品在與上述實(shí)施例1同樣的滅菌條件下進(jìn)行往復(fù)式高溫蒸煮滅菌。結(jié)果如圖6所示。由圖6求出T(0％)/T(10％)＝1.41。
比較例3、4 與上述實(shí)施例1同樣，向供試袋內(nèi)填充相當(dāng)于填充率70％的3000ml咖喱，調(diào)節(jié)頂隙氣體量為0％(0ml)、1.7％(50ml)、3.3％(100ml)、6.7％(200ml)、10％(300ml)，將所得樣品在與上述實(shí)施例1同樣的滅菌條件下進(jìn)行靜置式高溫蒸煮滅菌(比較例3)和旋轉(zhuǎn)式高溫蒸煮滅菌(比較例4)。結(jié)果如圖6所示。
圖6中，填充率為70％容量的袋的往復(fù)式滅菌時(shí)間與相同填充率的袋的靜置式滅菌時(shí)間相比，可見滅菌時(shí)間縮短的效果。該時(shí)間縮短效果在頂隙量為0-5％的范圍中可見與頂隙氣體量多少有些相關(guān)的傾向，但是在頂隙氣體量為5-20％的范圍內(nèi)則不依賴于頂隙氣體量，由于頂隙的不同導(dǎo)致的滅菌時(shí)間的變動(dòng)幅度在20％以內(nèi)。如實(shí)施例1-4所示，填充率為30-50％容量的樣品不依賴于頂隙量，可見滅菌時(shí)間的縮短效果，因此內(nèi)容物的品質(zhì)較為優(yōu)異，特別優(yōu)選。另外，上述填充量中，滅菌時(shí)間的變動(dòng)幅度在20％以內(nèi)(1≤T(0％)/T(10％)≤1.2)，無需為了管理頂隙氣體量而設(shè)置特別的裝置。如試驗(yàn)例1所示，在超過50％容量但在60％容量以內(nèi)時(shí)，當(dāng)頂隙量相當(dāng)于內(nèi)容物填充量的20-20％范圍時(shí)，滅菌時(shí)間的變動(dòng)幅度在20％以下，因此幾乎無需調(diào)節(jié)頂隙量，滅菌時(shí)間一定。滿足1≤T(0％)/T(10％)≤1.35的條件。另外，在滿足1≤T(0％)/T(10％)≤1.2的條件、填充量為30-50％容量時(shí)，1處測定位置的溫度變化小，可通過幾處的溫度測定容易地求出F0值，因此熱電偶管理的壓力也會(huì)減輕。需說明的是，圖6表示使頂隙氣體量相對(duì)于流動(dòng)性食品的體積在0-約15％范圍內(nèi)達(dá)到F0＝10的滅菌時(shí)間，但是即使頂隙氣體量在10％-20％的范圍內(nèi)，也與10％附近的值大致同樣。
圖10是將圖6的頂隙量0-5％的范圍放大表示。在袋裝食品中，為了防止內(nèi)容物的氧化劣化或提高裝載效率，希望向使頂隙氣體量減少的目標(biāo)進(jìn)行設(shè)定。根據(jù)本發(fā)明的第4構(gòu)成的滅菌方法，即使頂隙氣體量為微量時(shí)，也可以縮短滅菌時(shí)間。
圖11是將圖6的頂隙量2-10％的范圍擴(kuò)大而得到的。填充袋裝產(chǎn)品時(shí)，為了將頂隙調(diào)節(jié)為0ml，必須一邊將內(nèi)容物包入密封部一邊密封，而在實(shí)際生產(chǎn)中，從密封的穩(wěn)定性角度考慮，上述方法難以應(yīng)用。由圖11可知，如果頂隙量為2-20％、優(yōu)選2-10％的范圍，則即使頂隙量有偏差，也可以使滅菌時(shí)間相同。因此，根據(jù)本發(fā)明的第5構(gòu)成的滅菌方法，即使是多少設(shè)置一些頂隙、不特別嚴(yán)格調(diào)節(jié)頂隙量地以通常的填充裝置來填充的袋裝產(chǎn)品，也可以實(shí)現(xiàn)滅菌時(shí)間的縮短。
填充率低于30％的樣品中，內(nèi)容積相對(duì)于袋過少，因此在產(chǎn)品形態(tài)和外觀上有問題，導(dǎo)致商品價(jià)值受損；或者是填充量過低，性價(jià)比不良，無法作為產(chǎn)品。另外袋的厚度變得很薄，即使在靜置式滅菌中也可以使滅菌時(shí)間縮短，往復(fù)式滅菌的滅菌時(shí)間縮短效果不大。
以上是基于240mm×350mm×65mm尺寸的袋的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行的說明，本發(fā)明的效果在其它尺寸例如可填充內(nèi)容量1-5kg左右的大型袋裝商用調(diào)理食品滅菌時(shí)也有效。另外，即使將F0值變更為10以外的適用于食品滅菌范圍的值時(shí)，也可得到同樣的效果。在實(shí)施例2-4、試驗(yàn)例1中，由使袋的尺寸一定、使內(nèi)容量改變的試驗(yàn)中可知，可得到作為填充率的30-60％容量的值，所述值可得到滅菌時(shí)間不依賴于頂隙氣體量、大致一定、滅菌時(shí)間縮短的效果，但是在實(shí)際的袋裝產(chǎn)品化時(shí)，大多是事先決定了內(nèi)容量。這種情況下，只要在不脫離本發(fā)明的構(gòu)成或作用效果的范圍內(nèi)，可以由內(nèi)容量導(dǎo)出適當(dāng)?shù)拇叽鐏韺?duì)應(yīng)。并且，實(shí)施例中的高溫蒸煮滅菌是采用連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，但只要是在得到本發(fā)明的效果的范圍內(nèi)，也可以是間歇性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，還可以結(jié)合內(nèi)容物的粘度變化在中途改變往復(fù)運(yùn)動(dòng)次數(shù)。在實(shí)施例1-4、試驗(yàn)例1中，將滅菌中的釜內(nèi)壓力設(shè)定為一定的壓力，以使滅菌前的頂隙量不變，在實(shí)際生產(chǎn)中可以使釜內(nèi)壓力適當(dāng)一定或者變動(dòng)來進(jìn)行調(diào)節(jié)，以獲得更優(yōu)選的頂隙量。高溫蒸煮滅菌中的高溫蒸煮釜內(nèi)的壓力為表壓在-0.07MPa至+1.0MPa的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選0MPa至+0.5MPa的范圍。該壓力低于0MPa，則需要真空裝置，超過+0.5MPa則為了確保安全性，裝置的成本會(huì)提高。
實(shí)施例5 接著改變內(nèi)容物進(jìn)行試驗(yàn)。以填充率70％向與上述實(shí)施例1相同的供試袋內(nèi)填充麻婆豆腐的調(diào)料，使頂隙氣體量調(diào)節(jié)為0％、6.7％、10％，將該樣品在與上述實(shí)施例1同樣的條件下進(jìn)行往復(fù)式高溫蒸煮滅菌。結(jié)果如圖7所示。由圖7求出T(0％)/T(10％)＝1.14。
供試內(nèi)容物麻婆豆腐調(diào)料(將市場銷售麻婆豆腐調(diào)料的大型袋裝重新裝袋，粘度40℃-1500mPa·s、60℃-1210mPa·s、80℃-1010mPa·s) *粘度計(jì)使用B型粘度計(jì)，在50rpm的條件下測定。
滅菌溫度121℃下的粘度推定為670mPa·s(參照后述說明)。
比較例5 與實(shí)施例5同樣，以填充率45％在供試袋內(nèi)填充麻婆豆腐調(diào)料，將頂隙氣體量調(diào)節(jié)為0％、5％、10％，將所得樣品在與實(shí)施例5同樣的滅菌條件下進(jìn)行靜置式高溫蒸煮滅菌。結(jié)果如圖7所示。
比較例6 與實(shí)施例5同樣，以填充率70％在供試袋內(nèi)填充麻婆豆腐調(diào)料，將頂隙氣體量調(diào)節(jié)為0％、1.7％、3.3％、6.7％、10％，將所得樣品在與實(shí)施例5同樣的滅菌條件下進(jìn)行靜置式高溫蒸煮滅菌。結(jié)果如圖7所示。
圖7中，填充率70％的袋的往復(fù)式滅菌的滅菌時(shí)間與相同填充率的袋和45％填充率的袋的靜置式滅菌的滅菌時(shí)間相比，可見滅菌時(shí)間縮短的效果。該滅菌時(shí)間在頂隙量為0-10％的全部范圍內(nèi)不依賴于頂隙量，大致一定。而且頂隙不同導(dǎo)致的滅菌時(shí)間的變動(dòng)幅度在20％以內(nèi)(1≤T(0％)/T(10％)≤1.2)。內(nèi)容物為咖喱時(shí)，在填充率為70％時(shí)可見由于頂隙量導(dǎo)致的滅菌時(shí)間的稍微不同，但為麻婆豆腐的調(diào)料時(shí)，填充率為70％時(shí)大致一定。該區(qū)別可能是由于滅菌溫度下內(nèi)容物的粘度的影響。
接著，對(duì)于各種流動(dòng)性食品，與上述實(shí)施例1同樣地以填充率45％向供試袋內(nèi)填充各種內(nèi)容物，將頂隙氣體量調(diào)節(jié)為0ml，進(jìn)行滅菌，對(duì)于各食品的粘度與滅菌時(shí)間縮短效果的關(guān)系，進(jìn)行往復(fù)式滅菌和靜置式滅菌的比較，結(jié)果如表4、5和圖8所示。圖8中，橫軸表示食品名和121℃下的粘度，縱軸表示達(dá)到F0＝10時(shí)的滅菌時(shí)間和往復(fù)式滅菌相對(duì)于靜置式滅菌的滅菌時(shí)間縮短率。需說明的是，如本實(shí)施例所述，滅菌溫度超過100℃、難以測定滅菌中的內(nèi)容物的粘度時(shí)，可使用andrade的粘度式(η∝exp(E/RT)，η粘性率，E流體活化能，R氣體常數(shù)，T絕對(duì)溫度(°K))計(jì)算滅菌中的內(nèi)容物粘度。
粘度如下得到使用B型粘度計(jì)，在50rpm的條件下測定100℃以下至少2點(diǎn)以上的溫度，通過計(jì)算推定。本實(shí)施例中，由在40℃、60℃、80℃的該條件下的測定結(jié)果，按照計(jì)算推定出121℃的粘度。
[表4]
(水的粘度參照丸善(株)發(fā)行的“理科年表機(jī)上版”1989年11月30日發(fā)行第447頁) [表5]

(*玉米湯的稀釋使用水) 由以上結(jié)果可知，粘度最高的白色醬汁中，往復(fù)式滅菌相對(duì)于靜置式滅菌的滅菌時(shí)間縮短效果幾乎沒有，在粘度次高的玉米湯的1.1倍稀釋中，可見約20％的滅菌時(shí)間縮短效果。在1.3倍稀釋物中滅菌時(shí)間縮短效果顯著，在1.5倍稀釋物中該效果進(jìn)一步增大。而內(nèi)容物為水時(shí)，粘度低，即使進(jìn)行靜置式滅菌，滅菌時(shí)間也很短，往復(fù)式滅菌的滅菌時(shí)間的縮短效果少。由此可知，往復(fù)式滅菌導(dǎo)致的滅菌時(shí)間縮短效果中，當(dāng)達(dá)到滅菌開始溫度時(shí)，流動(dòng)性食品的滅菌時(shí)的粘度優(yōu)選4500mPa·s以下，更優(yōu)選2500mPa·s以下，進(jìn)一步優(yōu)選1500mPa·s。下限優(yōu)選0.2mPa·s以上，更優(yōu)選10mPa·s以上。
以上實(shí)施例、試驗(yàn)例和比較例中，在最冷點(diǎn)的F0值為10分鐘的時(shí)刻進(jìn)入冷卻步驟，但在實(shí)際上實(shí)施本發(fā)明時(shí)，可以比10分鐘短或長，可以根據(jù)每種內(nèi)容物確定達(dá)到必要的滅菌效價(jià)的時(shí)間。
權(quán)利要求
1.袋裝流動(dòng)性食品的滅菌方法，其特征在于滅菌釜內(nèi)溫度達(dá)到滅菌溫度(Tr℃)之后，以該密封完畢的袋的由(1)式求出的滅菌水平(F(Tr℃))達(dá)到F(Tr℃)＝10分鐘時(shí)的時(shí)間作為滅菌時(shí)間，調(diào)節(jié)往復(fù)式滅菌中的加速度、滅菌釜內(nèi)壓力、流動(dòng)性食品粘度、內(nèi)容物填充率，在柔性袋內(nèi)填充并密封流動(dòng)性食品，進(jìn)行往復(fù)式滅菌，使預(yù)先作為指標(biāo)求出的、該密封完半的袋內(nèi)頂隙為0％時(shí)的滅菌時(shí)間(T(0％))和頂隙為10％時(shí)的滅菌時(shí)間(T(10％))滿足(2)式；
F(Tr℃)＝∫0T10(Ti-Tr)/10dt …(1)
式中，Ti是開始滅菌t分鐘后袋內(nèi)的最冷點(diǎn)的溫度，dt是時(shí)間微段；
1≤T(0％)/T(10％)≤1.2 …(2)。
2.權(quán)利要求1所述的袋裝流動(dòng)性食品的滅菌方法，其特征在于將該密封完畢的袋以非固定狀態(tài)裝載在滅菌機(jī)內(nèi)的架上，在該往復(fù)式滅菌的加速度為0.1-0.3G的范圍內(nèi)使該滅菌機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
3.權(quán)利要求1或2所述的袋裝流動(dòng)性食品的滅菌方法，其特征在于在柔性袋的滿注內(nèi)容積為100％容量時(shí)，將該流動(dòng)性食品的填充量調(diào)節(jié)為30-70％容量。
4.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的袋裝流動(dòng)性食品的滅菌方法，其特征在于相對(duì)于流動(dòng)性食品的體積，使該頂隙量調(diào)節(jié)至相當(dāng)于0-5％的范圍。
5.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的袋裝流動(dòng)性食品的滅菌方法，其特征在于相對(duì)于流動(dòng)性食品的體積，將頂隙量調(diào)節(jié)至相當(dāng)于2-20％的范圍。
6.權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的袋裝流動(dòng)性食品的滅菌方法，其特征在于在該流動(dòng)性食品達(dá)到滅菌開始溫度時(shí)，使用B型粘度計(jì)，在50rpm的條件下測定或計(jì)算得到的粘度為0.2-4500mPa·s以下。
7.袋裝流動(dòng)性食品的滅菌方法，其特征在于使用B型粘度計(jì)，在50rpm的條件下測定或計(jì)算得到的該流動(dòng)性食品的滅菌溫度下的粘度為0.2-4500mPa·s，以該袋的滿注內(nèi)容積為100％容量時(shí)使內(nèi)容量為30-60％容量，將該流動(dòng)性食品向柔性袋內(nèi)填充并密封，進(jìn)行往復(fù)式滅菌。
8.權(quán)利要求7所述的袋裝流動(dòng)性食品的滅菌方法，其特征在于將該密封完畢的袋以非固定狀態(tài)裝載在滅菌機(jī)內(nèi)的架上，在該往復(fù)式滅菌的加速度為0.1-0.3G的范圍內(nèi)使該滅菌機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
9.權(quán)利要求7或8所述的袋裝流體食品的滅菌方法，其特征在于相對(duì)于該流動(dòng)性食品的體積，該密封完畢的袋內(nèi)的項(xiàng)隙量相當(dāng)于2-20％。
全文摘要
在縱軸表示滅菌時(shí)間、橫軸表示頂隙氣體量的滅菌時(shí)間與頂隙氣體量關(guān)系的圖表中，不依賴于頂隙氣體量，滅菌時(shí)間一定，在該填充率下將流動(dòng)性食品內(nèi)容物填充到柔性袋內(nèi)并密封，然后將袋在非固定性狀態(tài)下進(jìn)行往復(fù)式滅菌。
文檔編號(hào)A23L3/14GK101820779SQ20088011177
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2008年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月10日
發(fā)明者荒木宗司, 田口善文, 高井泰三, 波多野靖 申請(qǐng)人:東洋制罐株式會(huì)社