專利名稱：用于對(duì)食品進(jìn)行清洗和/或殺菌的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上地涉及通過(guò)將蒸汽施加到食物或動(dòng)物來(lái)源的其他生物制品(以下僅稱為食品)的表面上來(lái)加工該產(chǎn)品。更具體地，本發(fā)明涉及加工食品的系統(tǒng)及方法，本方法包括在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)將來(lái)自蒸汽發(fā)生器的氣體的蒸汽施加到食品的至少一部分上，從而對(duì)食品的至少一部分進(jìn)行清洗和/或殺菌。蒸汽應(yīng)理解為適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫ο碌娜魏晤愋偷钠后w、帶有或沒(méi)有分散液滴的氣體、和/或其任何混合物。
背景技術(shù)：
在被屠宰場(chǎng)接收后，活的動(dòng)物在其皮膚上以及在其腸道系統(tǒng)內(nèi)將具有腐敗微生物。在屠宰過(guò)程中，這些微生物可遍布整個(gè)畜體表面，它們將位于外側(cè)表面或內(nèi)側(cè)體腔中。 特別地，取出內(nèi)臟工序操作由于將難于減少的腸道內(nèi)容物(尤其是家禽體腔的內(nèi)側(cè)表面區(qū)域上的)而具有表面污染的高風(fēng)險(xiǎn)。雖然一些先前的清洗和/或殺菌過(guò)程僅在外側(cè)清洗食品，但其他的也包括處理食品的內(nèi)部或內(nèi)側(cè)表面區(qū)域(以下僅稱為內(nèi)表面區(qū)域)。一種這樣組合式的工序通過(guò)在商業(yè)上可購(gòu)得的I0BW(內(nèi)外畜禽屠宰設(shè)備，Inside-Outside Bird Washer)對(duì)家禽畜體執(zhí)行，該 IOBW通過(guò)使用高壓水霧而工作。在一些國(guó)家(例如，在美國(guó))，這些水霧可包含殺菌劑，例如基于氯的殺菌劑。通?？梢钥吹?，這些已知的清洗和/或殺菌過(guò)程沒(méi)有達(dá)到期望的效果，并且不想要的畜體污染物仍存在于外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域上，在所述清洗工序之后也是如此。此外，限制細(xì)菌、腸道內(nèi)容物等傳播到食品的其他單元中也是食品加工設(shè)施中所關(guān)心的。在本文中，食品(food item)的內(nèi)表面區(qū)域(或內(nèi)部、內(nèi)側(cè)表面區(qū)域等)意指在傳統(tǒng)意義上是食品的內(nèi)側(cè)的一部分的任何表面區(qū)域，即使該食品已去除了或者部分或全部地切除了此部分。外表面意指在傳統(tǒng)意義上是食品的外側(cè)的一部分的任何外表面區(qū)域，即使該食品已去除了或者部分或全部地切除了此部分。食品可具有至少一個(gè)開口(opening)，以能到達(dá)該內(nèi)表面區(qū)域，因此本發(fā)明的效果也可運(yùn)用于該內(nèi)表面區(qū)域。具有通常在加工廠中將難于有效地清洗的內(nèi)表面區(qū)域的一種食品的一個(gè)實(shí)例是家禽，像雞、火雞、鳥等。同一申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)US 2004/0105779公開了一種使用蒸汽和超聲波的殺菌
方法及設(shè)備。專利申請(qǐng)WO 2007/047525公開了肉制品的超音速制備(pr印aration)，其中，使用超聲波來(lái)降低肉中的微生物含量。該超聲波通過(guò)機(jī)械振動(dòng)來(lái)提供。WO 2005/067741公開了涉及使用化學(xué)制劑的抗微生物噴灑漂洗、殺菌漂洗或最后漂洗(finishing rinsing) 0使用了例如溫度為5°C _30°C的水霧。
GB 2M0912公開了為減少細(xì)菌污染物而施加蒸汽來(lái)處理畜體肉。通過(guò)噴射裝置在少于15秒、優(yōu)選地少于10秒、且更優(yōu)選地少于5秒的時(shí)間段內(nèi)施加蒸汽，從而使畜體的溫度升高到至少68.4°C。US 5，514，403公開了將通過(guò)噴嘴(nozzle)施加的溫度在250° F_300° F之間的超熱蒸汽噴灑到畜體的外部表面和內(nèi)部表面上，接著通過(guò)噴灑冷卻液來(lái)進(jìn)行快速冷卻。WO 2004/004470公開了一種用于將液體、流體、水汽(vapour)或其他清洗溶液噴射到畜體的周圍環(huán)境中的噴灑組件。同一申請(qǐng)人的WO 2008/0033 公開了通過(guò)使用一個(gè)以上的高強(qiáng)度聲波發(fā)生器和
/或反射體來(lái)增強(qiáng)高強(qiáng)度聲波在處理區(qū)中的應(yīng)用。JP 02259303公開了使用喇叭狀物(horn)將蒸汽和超聲波施加到腔室中，以加熱食品。專利說(shuō)明書US 5，484，615和US 5，939，115公開了家禽的去污染。將家禽運(yùn)輸?shù)窖b有殺菌溶液的槽中，并且超聲波發(fā)生器對(duì)著槽中(即，液體中)的家禽發(fā)出超聲波。與食物加工相關(guān)的一些現(xiàn)有技術(shù)蒸汽施加器是所謂的(蒸汽)噴射裝置。這種噴射裝置(不論它們是通過(guò)蒸汽驅(qū)動(dòng)還是另外的作用力(agent)驅(qū)動(dòng))由于其性質(zhì)而具有這樣的特征所獲得的速度和/或功率(power)是有些集中的、峰狀的(peak-like)、或至少具有有限的區(qū)域，即，最大速度和/或功率僅在靠近出射射流(exiting jet)的中心線的有限區(qū)域上獲得，且然后隨著距離該中心線的距離根據(jù)平方關(guān)系而減小(參見(jiàn)例如Landau， L.和 Lifshitz，Ε.流體力學(xué)，Butterworth-Heinemann 出版社，牛津(2000)第 149 頁(yè)-第 151頁(yè)以及第316頁(yè)-第320頁(yè))。這致使噴射裝置不適于一次有效地加工大的區(qū)域，且由此需要相對(duì)于待加工的食品的(更大的)移動(dòng)和/或更長(zhǎng)的加工時(shí)間，如下面所說(shuō)明的。與出射射流的速度和/或功率相關(guān)的峰狀或集中分布使得難于僅通過(guò)加長(zhǎng)加工時(shí)間來(lái)充分地加工給定的加工區(qū)域的每個(gè)部分，因?yàn)橐恍┎糠只蛭恢?即，射流的中心線或中心區(qū)域)將提供顯著多于周圍區(qū)域的能量。基本上，射流在一個(gè)位置或區(qū)域處具有高的功率和/或速度，而在周圍區(qū)域具有低的功率和/或速度。典型地，這種(蒸汽)噴射裝置將具有直徑為約20mm或更小的具有足以用于有效處理的速度和/或功率的區(qū)域。典型的噴射裝置的(超音速)速度遠(yuǎn)高于343m/s。因而，存在在中心線處或靠近中心線和/或在加工周圍區(qū)域時(shí)破壞或損壞食品的風(fēng)險(xiǎn)。所以，可能需要降低功率的全面應(yīng)用(因此例如使得處理需要更長(zhǎng)的時(shí)間或使得處理是不太有效的)或使射流的中心根據(jù)食品以適當(dāng)且受控的方式移動(dòng)，從而確保充分地處理待加工的食品的區(qū)域的每個(gè)部分。對(duì)于其他的蒸汽應(yīng)用，蒸汽以低的或基本上不顯著的蒸汽的速度而施加或擴(kuò)散， 以得到蒸汽區(qū)或填充包括食品的蒸汽周圍環(huán)境或蒸汽室等。在此的，此目的可能為例如獲得更高的蒸汽的壓力。在殺菌過(guò)程中，蒸汽的熱通常用于殺菌。低的速度帶來(lái)這樣的缺陷， 較熱的蒸汽與較冷的食品之間的能量轉(zhuǎn)移或熱交換較低，蒸汽與食品之間的接觸率一般較低，阻礙了效率或需要更長(zhǎng)的加工時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種提供對(duì)一件以上的食品的有效清洗和/或殺菌的方法(及對(duì)應(yīng)的系統(tǒng))。另一目的在于提供一種例如持續(xù)時(shí)間僅為幾秒的更快速的清洗和/或殺菌工序， 從而可能在屠宰場(chǎng)或類似場(chǎng)所中建立更簡(jiǎn)單的或更短的加工線布局。另一目的在于通過(guò)一種與待加工的食品不直接接觸的系統(tǒng)來(lái)提供對(duì)食品的清洗和/或殺菌。另一目的在于降低或避免工業(yè)車間(industrial plant)中的食品(food item) 之間的交叉污染。這通過(guò)加工食品的方法(及對(duì)應(yīng)的系統(tǒng))來(lái)實(shí)現(xiàn)，本方法包括在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)將來(lái)自蒸汽發(fā)生器的氣體的蒸汽施加到食品的至少一部分上，從而對(duì)食品的至少一部分進(jìn)行清洗和/或殺菌，食品具有內(nèi)表面區(qū)域和外表面區(qū)域，其中，在蒸汽發(fā)生器與食品之間沒(méi)有直接接觸的情況下將所施加的氣體的蒸汽施加到該外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域的至少一部分上，并且所述氣體在食品的所述外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域處的速度至少為約 8米/秒且至多為約100米/秒。這樣，通過(guò)將蒸汽施加到食品的外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域上來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)食品的有效清洗和/或殺菌。使用蒸汽作為用于清洗和/或殺菌的手段實(shí)現(xiàn)了非常有效的清洗和 /或殺菌°此外，已發(fā)現(xiàn)，食品的外表面區(qū)域和/內(nèi)表面區(qū)域處的氣體的速度至少為8m/s還適于外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域的有效動(dòng)力清洗，從而去除了外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域上的不想要的畜體污染殘留物或其它不想要的物質(zhì)或顆粒。另外，這一速度至少為8m/s還確保了一種到達(dá)內(nèi)表面區(qū)域和/或外表面區(qū)域的許多部分或甚至基本上所有部分的有效方式，而不論這些部分彎曲、折疊、形狀等如何，例如， 在家禽已脫毛之后，對(duì)于家禽畜體，可能存在許多孔、折疊、空腔等。規(guī)定的速度確保了這樣的區(qū)域也能被適當(dāng)?shù)厍逑春?或殺菌。速度小于100m/S確保了食品上將不出現(xiàn)損傷。該速度還可以小于90m/s、80m/s、 70m/ s、60m/ s 或 50m/ s。另外，在蒸汽發(fā)生器或其他設(shè)備零件(諸如桿、棒(spear))與食品沒(méi)有直接接觸的情況下將蒸汽施加到食品的外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域上確保了細(xì)菌、腸道內(nèi)容物等將不會(huì)轉(zhuǎn)移到蒸汽發(fā)生器或其他設(shè)備零件上，從而避免了交叉污染，在清洗和/或殺菌裝置接觸食品的情況下同樣如此。此外，由于僅將蒸汽用作作用力，因此上述處理對(duì)食品和環(huán)境是無(wú)害的。沒(méi)有將另外的物質(zhì)轉(zhuǎn)移到食品上并進(jìn)而轉(zhuǎn)移給消費(fèi)者。蒸汽應(yīng)理解為適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫ο碌娜魏晤愋偷钠后w、帶有或沒(méi)有分散液滴的氣體、和/或其任何混合物。在一個(gè)實(shí)施例中，所述氣體在食品的施加有氣體的蒸汽的所述外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域處的速度至少為約10米/秒-12米/秒。增大速度還可以進(jìn)一步增大該效率，但仍保持最大值為100m/S。
可替代地，流動(dòng)氣體速度為約lOm/s-約20m/s，這帶來(lái)非常好的結(jié)果；或者此速度
甚至可以更大。速度的其他實(shí)例為例如25m/s及更大。在一個(gè)實(shí)施例中，本方法進(jìn)一步包括將空氣傳播的(airborne)高強(qiáng)度且大功率的聲波施加到所述氣體的蒸汽的至少一部分上，使得所述氣體的蒸汽的此部分基本以該聲波的頻率且基本用該聲波的強(qiáng)度和功率而振蕩。所施加的高強(qiáng)度且大功率的聲波增強(qiáng)了蒸汽與食品的通過(guò)去除或減小所謂的層流底層(laminar sub-layer)而進(jìn)行加工的表面層之間的傳熱，從而確保了將蒸汽的更多熱量傳遞到食品上，且因此最終確保了更快速和/或更有效的加工時(shí)間。因而能在相同的時(shí)間間隔內(nèi)或甚至在略微更短的時(shí)間間隔內(nèi)實(shí)現(xiàn)更徹底的處理。此外，提高的效率能實(shí)現(xiàn)對(duì)水和能量的更低消耗。使用空氣傳播的高強(qiáng)度且大功率的聲波保持了一條不與食品接觸的途徑，從而潛在地使例如用于通過(guò)輸送機(jī)、輸送帶、或其他運(yùn)輸機(jī)構(gòu)運(yùn)輸?shù)氖称返墓ば蚣铀?，并且仍避免或減小了交叉污染。另外，使用高強(qiáng)度且大功率的聲波將促進(jìn)到達(dá)外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域的許多部分或甚至基本上所有部分，而不論這些部分彎曲、折疊、形狀等如何。本發(fā)明既不涉及將聲波施加到水中也不涉及施加來(lái)自與待加工的食品直接接觸的系統(tǒng)的聲波。在一個(gè)實(shí)施例中，反射體朝著氣體的蒸汽的至少一部分反射高強(qiáng)度且大功率的聲波。該反射體可以具有拋物線或橢圓形狀，或者成形為一喇叭狀物，或者根據(jù)出于此目的的其他適當(dāng)設(shè)計(jì)而成形。這樣，提供了所產(chǎn)生的聲波的朝著蒸汽的非常有效且集中的方向，從而使得聲波可以足夠或最佳的能量在適當(dāng)?shù)奶幚韰^(qū)處與蒸汽接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，反射體朝著食品反射高強(qiáng)度且大功率的聲波和所施加的氣體的蒸汽。這例如結(jié)合圖5示出。更具體地，所施加的蒸汽和所施加的聲波遠(yuǎn)離朝著食品的方向離開其發(fā)生器，并通過(guò)反射體在朝著食品的方向上反射。這樣，蒸汽可膨脹，例如通過(guò)拋物線或橢圓形狀的反射體，以具有甚至更大的延伸。已表明，可以獲得具有足以用于有效處理的速度和/或功率的直徑為約IOOmm的區(qū)域， 而(蒸汽)噴射裝置典型地具有直徑為20_的區(qū)域。如果蒸汽發(fā)生器是用在出射(exiting)蒸汽一般向后(遠(yuǎn)離發(fā)生器的頂部)射出且反射體位于發(fā)生器后方或下方這樣的構(gòu)造中的所謂的高腳(stem)發(fā)生器或靜態(tài)汽笛 (static siren)(—般為哈特曼或Lavavasseur類的裝置)，則已獲得良好的結(jié)果。該速度將由于此設(shè)計(jì)(即，包括例如如圖4所示的空腔)而減慢，從而低于100/s或更小。同時(shí)，由蒸汽和聲波形成的組合物具有基本上均一或均質(zhì)的蒸汽混合物、蒸汽速度及聲壓。這增強(qiáng)了處理并使處理區(qū)域增加到例如如上所述的100mm。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)定的時(shí)間段可選自下列各項(xiàng)構(gòu)成的組O至少約0. 2秒，O至少約0.4秒，
O約0.4秒至約2秒，以及O約0. 2秒至約5秒。加工時(shí)間可取決于待加工的食品的類型和/或量。在一個(gè)實(shí)施例中，蒸汽發(fā)生器為圓盤(disc)發(fā)生器，例如，如圖3a-圖3f所示的那些蒸汽發(fā)生器，該蒸汽發(fā)生器具有與所謂的噴射裝置不同的速度和/或功率分布。如圖 3a所表示的，圓盤發(fā)生器一般具有成大的(三維的)圓椎體形狀的蒸汽出射。比起例如噴射裝置，這具有的優(yōu)點(diǎn)在于，更大的區(qū)域得以被蒸汽處理，而且用蒸汽處理過(guò)的區(qū)域被處理得更均一，即，更少的速度和/或功率的峰狀或集中分布，而是更均一的分布。在一個(gè)實(shí)施例中，蒸汽發(fā)生器為高腳發(fā)生器，例如如結(jié)合圖4所示出和說(shuō)明的。在一個(gè)實(shí)施例中，蒸汽發(fā)生器為靜態(tài)汽笛(哈特曼裝置為靜態(tài)汽笛的實(shí)例，并且圓盤發(fā)生器和 高腳發(fā)生器都是哈特曼裝置的實(shí)例)。另一種靜態(tài)汽笛可以為L(zhǎng)avavasseur
直ο靜態(tài)汽笛是指沒(méi)有可動(dòng)部件的聲波發(fā)生器，因?yàn)樗鼈兺ㄟ^(guò)氣體的動(dòng)能(例如蒸汽)來(lái)驅(qū)動(dòng)。即使這些裝置可利用噴射裝置，但它們的性質(zhì)不同，因?yàn)槌羲賴娚涞乃俣冉档椭辆哂衼喴羲偎俣?。在一個(gè)實(shí)施例中，高強(qiáng)度且大功率的聲波是超音速聲波。與音速聲波相比，超音速聲波對(duì)人的傷害更小，并且通常將更易于進(jìn)行緩沖和/或反射?？商娲?，聲波能具有音頻或聲頻。高強(qiáng)度且高功率的聲波的主頻率或主用頻率(primary frequency)可介于約 8kHz與70kHz之間、介于約16kHz與50kHz之間、或者約介于20kHz與40kHz之間?？商娲?，該主頻率或基本頻率可以不同。在一個(gè)實(shí)施例中，高強(qiáng)度且大功率的聲波由高強(qiáng)度且大功率的聲波發(fā)生器產(chǎn)生， 并且距離所述發(fā)生器的口(orifice)約IOcm處的聲壓級(jí)可選自下列各項(xiàng)構(gòu)成的組至少 120dB，至少 140dB，至少 160dB，約120dB 至約 165dB，以及約120dB 至約 180dB。應(yīng)理解的是，如果高強(qiáng)度且大功率的聲波發(fā)生器的口與待處理的食品之間的距離小于10cm，則比所指出的那些更小的聲壓可能是有用的。典型地，至少為120dB的聲壓級(jí)才足以使蒸汽處理得到改善，而更高的聲壓，例如從130dB開始或從140dB開始，可獲得進(jìn)一步的改善。在一個(gè)實(shí)施例中，蒸汽是水蒸汽。相對(duì)少量的水蒸汽能夠轉(zhuǎn)移大量的熱能，僅具有低成本并且僅留下無(wú)害的水作為其殘留物。在一個(gè)實(shí)施例中，在壓力下通過(guò)這樣的口(orifice)從管道供應(yīng)蒸汽，即，該口小到足以允許蒸汽以高速通過(guò)該口，并提供具有高動(dòng)能的蒸汽分子。在一個(gè)實(shí)施例中，蒸汽和高強(qiáng)度且大功率的聲波通過(guò)相同的高強(qiáng)度且大功率的聲波發(fā)生器施加。這實(shí)現(xiàn)了處理裝置的更緊湊設(shè)計(jì)。此外，對(duì)于一些類型的裝置或發(fā)生器(例如，哈特曼、Lavavasseur設(shè)計(jì)類型等)，蒸汽還用于產(chǎn)生聲波，避免了需要另外的驅(qū)動(dòng)力。在一個(gè)實(shí)施例中，蒸汽和所述高強(qiáng)度且大功率的聲波通過(guò)不同的裝置產(chǎn)生和施力口。一個(gè)實(shí)例是例如使用加壓空氣或氣體等產(chǎn)生高強(qiáng)度且大功率的聲波并通過(guò)一個(gè)以上的蒸汽噴嘴從蒸汽發(fā)生器分別供應(yīng)蒸汽的裝置。這樣，可以更高的精確度來(lái)限制和/或控制蒸汽供應(yīng)，因?yàn)榇藭r(shí)供應(yīng)的蒸汽不用還負(fù)責(zé)產(chǎn)生高強(qiáng)度且大功率的聲波的適當(dāng)聲壓級(jí)。在一個(gè)實(shí)施例中，使蒸汽在如此高的聲壓級(jí)下振蕩以致各個(gè)分子的移動(dòng)到達(dá)或超出鄰近給定的食品的層流底層的空間深度(dimensional depth) 0
本發(fā)明還涉及一種與本發(fā)明的方法對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于加工食品的系統(tǒng)，本系統(tǒng)包括蒸汽發(fā)生器，該蒸汽發(fā)生器適于在使用期間在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)將排放的氣體的蒸汽施加到食品的至少一部分上，從而對(duì)食品的至少一部分進(jìn)行清洗和 /或殺菌，食品具有內(nèi)表面區(qū)域和外表面區(qū)域，其中，該蒸汽發(fā)生器適于在蒸汽發(fā)生器與食品之間沒(méi)有直接接觸的情況下將氣體的蒸汽施加到食品的外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域的至少一部分上，并且該蒸汽發(fā)生器適于以至少為約8米/秒至多為約100米/秒的速度將所述氣體排放到食品101的外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域處。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施例與根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例對(duì)應(yīng)，并出于相同的原因而具有相同的優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)的有利實(shí)施例限定在從屬權(quán)利要求中并在下面得到詳細(xì)地描述。


從圖中所示的示例性實(shí)施例中，本發(fā)明的這些和其他方面將是顯而易見(jiàn)的，并將參照這些示例性實(shí)施例進(jìn)行闡述，圖中圖Ia示意性地示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例；圖Ib示意性地示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例；圖Ic示意性地示出了本發(fā)明的又一實(shí)施例；圖2a示意性地示出了在不施加高強(qiáng)度且大功率的聲波的情況下食品的內(nèi)表面區(qū)域和/或外表面區(qū)域上的流動(dòng)(湍流)；圖2b示意性地示出了食品的內(nèi)表面區(qū)域和/或外表面區(qū)域上的流動(dòng)，其中示出了將高強(qiáng)度且大功率的聲波施加到環(huán)繞或接觸表面區(qū)域的氣體上/中時(shí)的效果；圖3a示意性地示出了用于產(chǎn)生高強(qiáng)度且大功率的聲波的裝置的實(shí)施例；圖3b示出了成圓盤形狀的圓盤發(fā)生器形式的高強(qiáng)度且大功率的聲波裝置的實(shí)施例；圖3c是沿著圖3b中的高強(qiáng)度且大功率的聲波裝置100的直徑的截面圖，更清晰地示出了開口 302、氣體通道303及空腔304的形狀；圖3d示出了成形為細(xì)長(zhǎng)體的高強(qiáng)度且大功率的聲波裝置的可替代實(shí)施例；圖3e示出了與圖3d中的類型相同但成形為閉合曲線的高強(qiáng)度且大功率的聲波裝置；圖3f示出了與圖3d中的類型相同但成形為開放曲線的高強(qiáng)度且大功率的聲波裝置；
圖3g示出了成形為細(xì)長(zhǎng)體的高強(qiáng)度且大功率的聲波裝置的可替代實(shí)施例；圖4示出了成靜態(tài)汽笛和噴射裝置形式的蒸汽(及聲波)發(fā)生器；以及圖5示出了具有反射體的可替代實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖Ia示意性地示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。示意性地示出了待根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面來(lái)加工的一件以上的食品101。還示出了待加工的食品101的內(nèi)表面區(qū)域101，和外表面區(qū)域101”的圖像。為了對(duì)食品101的外表面區(qū)域101”和/或內(nèi)表面區(qū)域101，進(jìn)行清洗和/或殺菌， 通過(guò)蒸汽發(fā)生器102將蒸汽103 (例如成帶有或沒(méi)有分散液滴的氣體、氣化液體，和/或其混合物等形式)施加到外表面區(qū)域101”和/或內(nèi)區(qū)域101’上，其中施加蒸汽的蒸汽發(fā)生器102與食品101沒(méi)有任何直接接觸。蒸汽發(fā)生器102甚至可以完全或基本上完全處于待加工的食品外面，盡管在一些實(shí)施例中，上述蒸汽發(fā)生器可能具有進(jìn)入到食品的內(nèi)腔中的一部分，例如噴嘴等。將蒸汽用作清洗和/或殺菌的手段不但實(shí)現(xiàn)了非常有效的清洗和/或殺菌，而且由于蒸汽是空氣傳播的，因此提供了一種對(duì)外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域的許多部分或甚至基本上所有部分起作用的簡(jiǎn)單且有效的方式，而不論這些部分彎曲、折疊、形狀等如何。另外，在蒸汽發(fā)生器與食品沒(méi)有直接接觸的情況下通過(guò)將蒸汽施加到食品的外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域上確保了細(xì)菌、腸道內(nèi)容物等將不會(huì)轉(zhuǎn)移到蒸汽發(fā)生器上，從而避免了交叉污染，在清洗和/或殺菌裝置觸及食品的情況下也是如此。此外，施加在食品的外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域處的氣體的速度至少為約8m/s 至多為約100m/S，實(shí)現(xiàn)了對(duì)外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域的有效動(dòng)力清洗，從而去除了外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域上的不想要的畜體污染殘留物或其它不想要的物質(zhì)或顆粒。另外，這一速度至少為8m/s還確保了一種到達(dá)內(nèi)表面區(qū)域和/或外表面區(qū)域的許多部分或甚至基本上所有部分的有效方式，而不論這些部分彎曲、折疊、形狀等如何，例如， 在家禽已脫毛之后，對(duì)于家禽畜體，可能存在許多孔、折疊、空腔等。規(guī)定的速度確保了這樣的區(qū)域也能被適當(dāng)?shù)厍逑春?或殺菌。應(yīng)理解的是，例如通過(guò)具有更大的蒸汽“圓錐體”和/或通過(guò)具有來(lái)自蒸汽發(fā)生器 102的一個(gè)以上的蒸汽出口而使蒸汽發(fā)生器102可同時(shí)加工一件以上的食品。此外，一種布置能包括幾個(gè)蒸汽發(fā)生器。本發(fā)明的實(shí)施例在屠宰場(chǎng)中的典型位置可處于畜體加工中的如下階段在此階段，動(dòng)物已被剖開，且因此形成并露出內(nèi)表面，而且在此階段，存在進(jìn)行清洗和/或殺菌的需要。此典型位置可恰好處于取出內(nèi)臟工序之后，如商業(yè)上的I0BW(內(nèi)外畜 禽屠宰設(shè)備) 單元的典型情形。然而，本發(fā)明的實(shí)施例在屠宰場(chǎng)屠宰線上的位置也可以是不同的。該速度還可以至少為約10米/秒、12米/秒、25米/秒(例如使用高腳發(fā)生器， 并朝著食品直接施加蒸汽及聲波)，或約10米/秒-12米/秒。可替代地，該速度為已給出非常好的結(jié)果的約lOm/s-約20m/s，或者該速度甚至可以更大。蒸汽發(fā)生器102也可如下所述地產(chǎn)生聲波?？商娲兀羝衫缭趬毫ο峦ㄟ^(guò)這樣的口從管道供應(yīng)，即，該口小到足以允許蒸汽以高速通過(guò)該口，并提供具有高動(dòng)能的蒸汽分子，這無(wú)需涉及產(chǎn)生高強(qiáng)度且大功率的聲波。在一個(gè)實(shí)施例中，蒸汽發(fā)生器是高腳發(fā)生器，例如，如圖3a-圖3f及圖4所示的那些蒸汽發(fā)生器，該蒸汽發(fā)生器具有與所謂的噴射裝置不同的速度和/或功率分布。如圖3a 所表示的，該高腳發(fā)生器一般具有成大的(三維的)圓椎體形狀的蒸汽出射。比起例如噴射裝置，這具有的優(yōu)點(diǎn)在于，更大的區(qū)域得以被蒸汽處理，而且用蒸汽處理過(guò)的區(qū)域被處理得更均一，即，沒(méi)有或至少更少的速度和/或功率的峰狀或集中分布，而是更均一或均質(zhì)的分布。圖Ib示意性地示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。該實(shí)施例與結(jié)合圖Ia示出和說(shuō)明的那個(gè)實(shí)施例對(duì)應(yīng)，并增添有產(chǎn)生高強(qiáng)度且大功率的聲波104的高強(qiáng)度且大功率的聲波發(fā)生器 100。所產(chǎn)生的高強(qiáng)度且大功率的聲波104和蒸汽103 (或帶有或沒(méi)有分散液滴的氣體、 氣化式液體，和/或其混合物等)通過(guò)其各自的發(fā)生器在時(shí)間上重疊地施加到待處理的固態(tài)食品101的內(nèi)表面區(qū)域101，和/或外表面區(qū)域101”上。聲波104和蒸汽103可例 如在物理上重疊地施加到食品101的內(nèi)表面區(qū)域101’的相關(guān)區(qū)域中，或者一般以這樣的方式施加，即，使得聲波104將影響鄰近待處理的食品100的內(nèi)表面區(qū)域101’的蒸汽103，或者在蒸汽到達(dá)內(nèi)表面區(qū)域101’之前。這樣，能改善食品的外表面和/或內(nèi)表面的清洗和/或殺菌。聲波將使得蒸汽分子或蒸汽液滴以該聲波的頻率且用該聲波的強(qiáng)度和功率而振蕩。靠近待處理的食品101的內(nèi)表面區(qū)域101’的蒸汽分子或蒸汽液滴將以高頻振動(dòng)，并將減小或去除存在于固態(tài)食品101的外表面區(qū)域101’和/或內(nèi)表面區(qū)域101”處的所謂的層流底層。層流底層的減小將導(dǎo)致受在食品101的內(nèi)表面區(qū)域101’上凝結(jié)的蒸汽影響的傳熱和傳熱率增大，如下面更詳細(xì)地說(shuō)明的。對(duì)環(huán)繞諸如食品的固態(tài)物體的幾乎所有實(shí)際產(chǎn)生的氣流，整個(gè)流動(dòng)空間(volume， 體積)中的流態(tài)(flow regime)都將是湍流，除了覆蓋流態(tài)為層流(參見(jiàn)例如圖2a中的 313)的所有表面的層以外。該層通常被稱為層流底層或邊界底層。該層的厚度是流量的雷諾數(shù)的減函數(shù)，即，在高的流速下，該層流底層的厚度將減小。典型地，減小層流底層的厚度將顯著地增強(qiáng)傳熱和傳質(zhì)(mass transfer) 0這是將高強(qiáng)度且大功率的聲波施加到食品的外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域上時(shí)的情況。高強(qiáng)度且大功率的聲波增大了蒸汽分子與食品的表面區(qū)域之間的相互作用，且因此增大了該表面區(qū)域處的能量交換?？s小/減小層流底層使擴(kuò)散速度增大。此外，縮小/減小層流底層提高了蒸汽分子102與食品的內(nèi)表面區(qū)域101，和/或外表面區(qū)域101”之間的碰撞概率。這將結(jié)合圖2a和2b來(lái)更詳細(xì)地說(shuō)明。此外，蒸汽流還將“推開”或去除存在于食品周圍的可能阻止通過(guò)蒸汽來(lái)有效地加熱食品的蒸汽/空氣混合物層。該蒸汽/空氣混合物將由所施加的蒸汽產(chǎn)生，最終在小范圍內(nèi)與環(huán)境空氣混合。另外，高強(qiáng)度且大功率的聲波的使用將增強(qiáng)到達(dá)外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域的許多部分或甚至基本上所有部分，而不論這些部分彎曲、折疊、形狀等如何。應(yīng)當(dāng)理解的是，可使用一個(gè)以上的聲波發(fā)生器100和/或一個(gè)以上的蒸汽發(fā)生器102。還應(yīng)當(dāng)理解的是，聲波及蒸汽可通過(guò)相同的裝置或不同的裝置產(chǎn)生。通過(guò)相同的裝置施加蒸汽及高強(qiáng)度且大功率的聲波實(shí)現(xiàn)了處理裝置的更緊湊設(shè)計(jì)。此外，對(duì)于一些類型的裝置或發(fā)生器(例如，靜態(tài)汽笛如哈特曼、Lavavasseur類型等)， 易于使用蒸汽來(lái)產(chǎn)生聲波， 避免了需要額外的驅(qū)動(dòng)力。這種裝置將產(chǎn)生具有基本上均一或均質(zhì)的蒸汽混合物、蒸汽速度及聲壓的蒸汽與聲波的組合物。這增強(qiáng)了該處理并增大了處理區(qū)域，如還結(jié)合圖4說(shuō)明的。通過(guò)不同的裝置施加蒸汽及高強(qiáng)度且大功率的聲波可例如通過(guò)這樣的裝置來(lái)完成，即，該裝置使用加壓空氣或加壓氣體等來(lái)產(chǎn)生高強(qiáng)度且大功率的聲波，并分別通過(guò)一個(gè)以上的蒸汽噴嘴從蒸汽發(fā)生器供應(yīng)蒸汽。這樣，可以更高的精確度來(lái)控制蒸汽供應(yīng)量上升或下降，因?yàn)榇藭r(shí)所供應(yīng)的蒸汽不用還負(fù)責(zé)產(chǎn)生高強(qiáng)度且大功率的聲波的適當(dāng)聲壓級(jí)。在一個(gè)實(shí)施例中，使蒸汽以如此高的聲壓級(jí)振蕩以致各個(gè)分子的移動(dòng)到達(dá)或超出鄰近給定的食品的層流底層的空間深度。所有氣體分子(包括蒸汽和其他環(huán)境氣體)的動(dòng)能將去除或減小層流底層，此后，蒸汽將通過(guò)在表面區(qū)域上凝結(jié)而以快速且可控的方式加熱食品的表面區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，所施加的聲波是超音速的。與音速聲波相比，超音速聲波對(duì)人的傷害更小，并且通常將更易于進(jìn)行緩沖和/或反射?？商娲?，聲波能具有音頻或聲頻。蒸汽103可以是水蒸汽，并可以是適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫ο碌娜魏晤愋偷钠后w、 帶有或沒(méi)有分散液滴的氣體、和/或其任何混合物。聲波發(fā)生器100可以為能夠提供(deliver)足以增強(qiáng)蒸汽的清洗和/或殺菌效果的聲壓級(jí)的任何類型。已發(fā)現(xiàn)，足夠的聲壓級(jí)為約120dB(在距離發(fā)生器的口 IOcm處)及以上。這種聲波發(fā)生器100的實(shí)例為例如所謂的哈特曼、圓盤、高腳、或槽式(slot type)或其他靜態(tài)汽笛類型，其中，蒸汽本身可用于產(chǎn)生(超音速的)高強(qiáng)度且大功率的聲波，如例如結(jié)合圖3a-圖3g及圖4所示出和說(shuō)明的。另一可用類型是所謂的Levavasseur 類型。例如通過(guò)使聲波發(fā)生器100、蒸汽發(fā)生器102移動(dòng)或通過(guò)使食品101移動(dòng)而通過(guò)聲波發(fā)生器100、蒸汽發(fā)生器102而使蒸汽發(fā)生器102和高強(qiáng)度且大功率的聲波發(fā)生器100 相對(duì)于食品101可以是可移動(dòng)的；食品例如位于輸送帶上、懸掛在來(lái)自高架輸送機(jī)軌道布置(overhead conveyor rail arrangement)的鉤環(huán)(shackle)中等?？墒褂美缇哂写篌w為拋物線或橢圓形態(tài)的一個(gè)以上的反射體來(lái)控制聲波的傳播，例如如結(jié)合圖Ic和圖5所示出和說(shuō)明的?？商娲兀瓷潴w形狀可以是不同的，例如具有喇叭或其他工具的形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，加工時(shí)間可以至少為約0.2秒。在另一實(shí)施例中，加工時(shí)間可以至少為約0.4秒。在又一實(shí)施例中，加工時(shí)間可以為約0.4至約2秒。在另一實(shí)施例中，力口工時(shí)間可以為約0. 2秒至約5秒。圖Ic示意性地示出了本發(fā)明的又一實(shí)施例。示意性地示出了反射體105和高強(qiáng)度且大功率的聲波發(fā)生器100，其中，在離開聲波發(fā)生器100之后，反射體朝著蒸汽103的至少一部分反射由聲波發(fā)生器100產(chǎn)生的高強(qiáng)度的聲波104。反射體105可以是聲波發(fā)生器100的一體部件或單獨(dú)部件。此外，反射體105相對(duì)于聲波發(fā)生器100可以不同于此圖中示出的方式而設(shè)置，例如反射體的下部可設(shè)置在聲波發(fā)生器下方等。另外，可以提供一個(gè)以上的反射體。應(yīng)注意的是，(與圖5的實(shí)施例不同)反射體105僅反射聲波，而不反射蒸汽。在相同的實(shí)施例中，反射體105具有大體為拋物線或橢圓的形狀。在其他實(shí)施例中，反射體形狀可以像喇叭一樣，或與之不同。這樣，提供了所產(chǎn)生的聲波的朝著蒸汽的非常有效且集中的方向，從而使得聲波或超聲波可以足夠或最佳的能量在適當(dāng)?shù)奶幚韰^(qū)處或在上述處理區(qū)之前與蒸汽接觸。因此，可以使用一個(gè)以上的特別有效的反射體來(lái)將來(lái)自聲波的能量供應(yīng)至蒸汽， 從而增大了蒸汽在處理一件以上的食品時(shí)的效率。具有大體為拋物線或橢圓的形狀實(shí)現(xiàn)了聲波的非常有效的集中，S卩，靠近拋物線或橢圓的焦點(diǎn)(focus point)/在上述焦點(diǎn)周圍。

大體為拋物線形狀應(yīng)理解為，反射體的通過(guò)在反射體的縱向方向(即，反射體的閉合端與敞開端之間的方向)上延伸的中心線的橫截面基本或大體為拋物線。大體為橢圓形狀應(yīng)理解為，反射體的通過(guò)在發(fā)射體的縱向方向(即，反射體的閉合端與敞開端之間的方向)上延伸的中心線的橫截面基本或大體為橢圓。這種有效的拋物線或橢圓反射體可與其他所描述的可應(yīng)用的各種其他實(shí)施例結(jié)合使用。反射體105也可如結(jié)合圖5所描述地布置。圖2a示意性地示出了在不施加高強(qiáng)度且大功率的聲波的情況下食品內(nèi)表面區(qū)域和/或外表面區(qū)域上的流動(dòng)(湍流)。示意性地示出了至少一種食品101的外表面區(qū)域或內(nèi)表面區(qū)域101’，并且氣體或氣體混合物包括環(huán)繞和接觸內(nèi)表面區(qū)域101，的蒸汽103。內(nèi)表面區(qū)域101，還可具有位于上述內(nèi)表面區(qū)域上的由已經(jīng)凝結(jié)的蒸汽產(chǎn)生的水滴。熱能可經(jīng)由氣體通過(guò)傳導(dǎo)且還通過(guò)氣體從一個(gè)區(qū)域到另一個(gè)區(qū)域的移動(dòng)來(lái)傳輸。 這種與氣體的移動(dòng)關(guān)聯(lián)的熱或能量轉(zhuǎn)移過(guò)程通常被稱作對(duì)流。當(dāng)氣體運(yùn)動(dòng)僅由于溫差所引起的浮力而產(chǎn)生時(shí)，該過(guò)程通常被稱作自然對(duì)流或自由對(duì)流；但是如果空氣運(yùn)動(dòng)由于一些其他機(jī)理(mechanism)而產(chǎn)生，則此過(guò)程通常被稱作強(qiáng)制對(duì)流。在強(qiáng)制對(duì)流的情況下，靠近內(nèi)表面區(qū)域101’將存在層流邊界層311，即使是存在在靠近該內(nèi)表面區(qū)域的氣體中引起湍流的強(qiáng)烈的強(qiáng)制對(duì)流。上述層流邊界層的厚度是流量的雷諾數(shù)的減函數(shù)，從而在高的流速下，層流邊界層311的厚度將減小。當(dāng)流動(dòng)變成湍流時(shí)，該層流邊界層被分成湍流邊界層 312和層流底層313。對(duì)于幾乎所有實(shí)際產(chǎn)生的氣流，整個(gè)流動(dòng)空間中的流動(dòng)體制都將是湍流，除了覆蓋流動(dòng)體制為層流的內(nèi)表面區(qū)域101’的層流底層313以外?？紤]到層流底層 313中的氣體分子315，速度316將基本平行于內(nèi)表面區(qū)域101’并等于層流底層313的速度。由于層流的性質(zhì)，穿過(guò)層流底層的熱或能量傳輸將通過(guò)傳導(dǎo)或輻射。此外，穿過(guò)層流底層的傳熱將主要通過(guò)擴(kuò)散。層流底層313的存在無(wú)法提供最佳的或有效的傳熱。從氣體到固態(tài)表面區(qū)域的熱、能量和/或質(zhì)量轉(zhuǎn)移或傳遞的主要障礙是附著于該固態(tài)表面區(qū)域的氣體的邊界層311。甚至當(dāng)氣體的運(yùn)動(dòng)完全是湍流時(shí)，也存在層流底層 313，并妨礙質(zhì)量傳輸和/或熱轉(zhuǎn)移。
圖2b示意性地示出了食品的內(nèi)表面區(qū)域和/或外表面區(qū)域上的流動(dòng)，其中，將高強(qiáng)度且大功率的聲波施加到環(huán)繞或接觸表面區(qū)域的氣體上/中時(shí)的效果。更具體地，圖2b示出了當(dāng)食品101的內(nèi)表面區(qū)域101，和/或外表面區(qū)域受到例如通過(guò)氣體驅(qū)動(dòng)的聲波發(fā)生器(未示出，參見(jiàn)例如其他圖中的100)供應(yīng)的高強(qiáng)度且大功率的(超音速的)聲波時(shí)的情況?？紤]到層流底層中的氣體分子/氣體粒子315，速度316 將基本平行于內(nèi)表面區(qū)域101’并等于層流底層在施加超聲波之前的速度。在圖2b中的發(fā)出的聲場(chǎng)到內(nèi)表面區(qū)域101’的方向上，氣體或蒸汽分子315的振蕩速度已顯著增大，如通過(guò)箭頭317所表示的。作為實(shí)例，當(dāng)頻率為f = 22kHz且聲壓級(jí)為約160dB時(shí)，可獲得ν = 4. 5m/s的最大速度和+/-32 μ m的位移。由于分子隨著層流空氣流而沿著該內(nèi)表面區(qū)域移動(dòng)，因此圖加中的對(duì)應(yīng)(垂直)位移基本為0。因此，聲波將使層流底層減少，并致使受在食品101的外表面區(qū)域101”和/或內(nèi)表面區(qū)域101’上凝結(jié)的蒸汽影響 的傳熱和傳熱率增大。聲壓級(jí)在一個(gè)實(shí)施例中大致為120dB或更大。在可替代實(shí)施例中，聲壓級(jí)大致為140dB或更大。在又一實(shí)施例中，聲壓級(jí)大致為160dB或更大。此外，聲壓級(jí)可以在約 140dB-165dB或約120dB-165dB的范圍內(nèi)選擇。聲壓級(jí)可以為約120dB至約180dB。因此，由于層流底層的尺寸的減小對(duì)應(yīng)地使將熱或能量轉(zhuǎn)移到食品101的表面區(qū)域上的障礙減小，因此減小或去除層流底層具有使得食品101的外表面區(qū)域101”和/或內(nèi)表面區(qū)域101’與環(huán)繞或接觸的蒸汽103之間的熱或能量轉(zhuǎn)移大大增加的效果。以蒸汽的形式提供功率，并且產(chǎn)品周圍的蒸汽區(qū)在使用期間將不斷地被去除，以防止凝結(jié)和隔熱 (insulation)，由此不能遮護(hù)表面區(qū)域中的天然微結(jié)構(gòu)免受蒸汽影響并不能阻止蒸汽到達(dá)上述天然微結(jié)構(gòu)。由于蒸汽在表面區(qū)域上凝結(jié)，所以能量將供應(yīng)至食品。這將有效地致使蒸汽103與食品之間的反應(yīng)增強(qiáng)，允許對(duì)食品進(jìn)行更有效的清洗和/或殺菌。圖3a示意性地示出了用于產(chǎn)生高強(qiáng)度且大功率的聲波的裝置100的優(yōu)選實(shí)施例。 在此成加壓蒸汽的形式的加壓氣體從管道或腔室309通過(guò)由外部305和內(nèi)部306限定的通道303到達(dá)開口 302，氣體從上述開口以朝著設(shè)置在內(nèi)部306中的空腔304的射流(jet)的形式而施加。如果氣體壓力足夠高，則在供給至空腔304的氣體中以由空腔304和開口 302 的尺寸限定的頻率產(chǎn)生振蕩。壓力可例如為彡1. Ibar或典型地為1. lbar-6. Obar或優(yōu)選地為1. 4bar-4. Obar。圖3a所示的這類超聲波裝置在約4個(gè)大氣壓的氣體壓力下能夠產(chǎn)生高達(dá)約160dB的超音速聲壓級(jí)。該超聲波裝置可例如由黃銅(brass)、鋁或不銹鋼制成或者用任何其他硬到足以承受該裝置在使用期間受到的聲壓和溫度的材料制成。圖3a還示出了該操作方法，其中，朝著待處理的食品101的外表面區(qū)域101”和/或內(nèi)表面區(qū)域101’引導(dǎo)所產(chǎn)生的超聲波104。圖北示出了成圓盤形狀的圓盤發(fā)生器形式的高強(qiáng)度且大功率的聲波裝置的實(shí)施例。示出了高強(qiáng)度且大功率的超音速聲波發(fā)生器100的優(yōu)選實(shí)施例，即，所謂的圓盤發(fā)生器。裝置100包括環(huán)形外部305和圓柱形內(nèi)部306，該內(nèi)部中凹入有環(huán)形空腔304。通過(guò)環(huán)形氣體通道303，氣體(在此成蒸汽的形式)可擴(kuò)散至環(huán)形開口 302，氣體可從該開口傳送至空腔304。外部305相對(duì)于內(nèi)部306可以是可調(diào)的，例如，通過(guò)在外部305的底部中設(shè)置螺紋(thread)或另一調(diào)節(jié)裝置(未示出)，上述外部此外可包括緊固裝置(未示出)，該緊固裝置用于在已在其間獲得期望的間隔時(shí)相對(duì)于內(nèi)部306鎖定外部305。這種超聲波裝置在4個(gè)大氣壓的氣體壓力下可產(chǎn)生約22kHz的頻率。因而，氣體分子能夠以4. 5m/s的最大速度移動(dòng)多達(dá)32 μ m,且約22，000次/秒。僅包括這些值是為了給出一些關(guān)于該超聲波裝置的尺寸和比例的概念，而非意在限制示出的實(shí)施例。圖3c是沿著圖北中的高強(qiáng)度且大功率的聲波裝置100的直徑的截面圖，更清晰地示出了開口 302、氣體通道303及空腔304的形狀。此外顯然，開口 302是環(huán)形的。氣體通道303和開口 302由大致為環(huán)形的外部305和布置在上述外部中的圓柱形內(nèi)部306限定。 從開口 302施加的氣體射流撞上(hit)形成在內(nèi)部306中的大致為圓周的空腔304，且然后離開超聲波裝置100。如前面所提及的，外部305限定氣體通道303的外部，并進(jìn)一步沿著其內(nèi)圓周的形成超聲波裝置的開口的外表面成約30°的角度地傾斜，氣體射流在擴(kuò)散時(shí)可從該開口擴(kuò)展開來(lái)。以上斜面與內(nèi)圓周的內(nèi)表面的對(duì)應(yīng)的約60°的斜面一起形成從外部限定開口 302的銳角圓周邊緣。內(nèi)部306在其外圓周中具有面向開口且從內(nèi)部限定開口 302 的約45°的斜面。外部305相對(duì)于內(nèi)部306可調(diào)節(jié)，由此可調(diào)節(jié)撞上空腔304的氣體射流的壓力。其中凹入有空腔304的內(nèi)部306的頂部也成約45°的角度地傾斜，以允許振蕩的氣體射流在該超聲波裝置的開口處擴(kuò)展開來(lái)。圖3d示出了成形為細(xì)長(zhǎng)體的高強(qiáng)度且大功率的聲波裝置的可替代實(shí)施例。示出了包括細(xì)長(zhǎng)的大致為軌道(rail)形狀的本體100的超聲波的高強(qiáng)度且大功率的聲波發(fā)生器，其中，上述本體在功能上分別等效于圖3a和圖北中示出的實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中， 外部包括兩個(gè)分開的軌道形狀的部分30 和30 ，這兩個(gè)部分與軌道形狀的內(nèi)部306 —起形成超聲波裝置100。外部305的兩個(gè)部分30 和30 與內(nèi)部306之間設(shè)置有兩個(gè)氣體通道303a和30北。所述氣體通道中的每個(gè)分別具有開口 30h、302b，上述開口將從氣體通道303a和30 散出的氣體輸送至設(shè)置在內(nèi)部306中的兩個(gè)空腔3(Ma、304b。此實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，與圓形本體相比，軌道形狀的本體能夠覆蓋大很多的表面區(qū)域。此實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)在于，該超聲波裝置可用擠壓成形(extruding)工藝制造，由此降低了材料成本。圖!Be示出了與圖3d中的類型相同但成形為閉合曲線的高強(qiáng)度且大功率的聲波裝置。圖3d中示出的氣體裝置的實(shí)施例不必為直線的。圖!Be示出了成形為三個(gè)分開的圓環(huán)的軌道形狀的本體100。外環(huán)限定最外面的外部30 ，中間環(huán)限定內(nèi)部306，且內(nèi)環(huán)限定最里面的外部30恥。該超聲波裝置的這三個(gè)部分共同形成如圖3d中的實(shí)施例所示出的橫截面，其中，內(nèi)部設(shè)置有兩個(gè)空腔30 和304b，并且其中，最外面的外部30 與內(nèi)部306之間的空間分別限定外部氣體通道303a和外部開口 302a，并且內(nèi)部306與最里面的外部30 之間的空間分別限定內(nèi)部氣體通道304b和內(nèi)部開口 302b。超聲波裝置的此實(shí)施例能夠一次對(duì)非常大的區(qū)域起作用，且因此可處理大物體的表面。圖3f示出了與圖3d中的類型相同但成形為開放曲線的高強(qiáng)度且大功率的聲波裝置。如所示出的，還可使這類超音速的高強(qiáng)度且大功率的聲波發(fā)生器形成為開放曲線。在此實(shí)施例中，功能性部分對(duì)應(yīng)于圖3d中示出的那些部分，并且從此部分描述中其他細(xì)節(jié)是顯而易見(jiàn)的，因此可進(jìn)行參照。同樣地，還可使僅具有一個(gè)開口的超音速的高強(qiáng)度且大功率的聲波發(fā)生器形成為如圖北所描述的。當(dāng)所處理的物體的表面具有不常見(jiàn)的形狀時(shí)，可應(yīng)用成形為開放曲線的超音速的高強(qiáng)度且大功率的聲波裝置。能想象出這樣的系統(tǒng)，即，其中，成形為不同開放曲線的多個(gè)超音速的高強(qiáng)度且大功率的聲波發(fā)生器布置在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中。圖3g示出了高強(qiáng)度且大功率的聲波裝置的可替代實(shí)施例，其成形為細(xì)長(zhǎng)體。此實(shí)施例對(duì)應(yīng)于圖3d的實(shí)施例，但“切半”。圖4示出了成靜態(tài)汽笛和傳統(tǒng)噴射裝置形式的蒸汽(及聲波)發(fā)生器。示出了蒸汽及聲波發(fā)生器100以及噴射裝置400和食品100。在該圖中，dQ是蒸汽的每個(gè)特定裝置的初始直徑，dn是每個(gè)特定裝置的噴嘴直徑，且dt是食品100的被每個(gè)特定裝置所覆蓋的區(qū)域的直徑。噴射裝置400主要由噴嘴組成，并通過(guò)蒸汽源(未示出)驅(qū)動(dòng)。蒸汽103在離開噴射裝置400之后的直徑dQ將等于噴嘴直徑dn，并將以約12°的且根據(jù)流體力學(xué)理論(參見(jiàn)例如 Landau，L.和 Lifshitz，E.流體力學(xué)，Butterworth-Heinemann 出版社，牛津(2000) 第149頁(yè)-第151頁(yè)以及第316頁(yè)-第320頁(yè))幾乎是恒定的擴(kuò)張角(divergence angle) 擴(kuò)展開來(lái)，當(dāng)給出擴(kuò)張角及到食品100的距離，這將給出直徑dt的給定區(qū)域402。典型地， 對(duì)于這種噴射裝置，區(qū)域dt的直徑將為約20mm。蒸汽及聲波發(fā)生器100包括通過(guò)蒸汽源(未示出)驅(qū)動(dòng)的噴嘴等，為了對(duì)比起見(jiàn)， 上述蒸汽及聲波發(fā)生器與噴射裝置的類型相同，且因此該蒸汽及聲波發(fā)生器與噴射裝置具有相同的噴嘴直徑dn。在噴嘴前方，設(shè)置有共振器(resonator)或空腔304。共振器或空腔304負(fù)責(zé)產(chǎn)生聲波。蒸汽將必須在共振器周圍移動(dòng)，以離開蒸汽及聲波發(fā)生器，并且其自由移動(dòng)將以大于噴嘴直徑dn的出口直徑Cltl開始。蒸汽103在離開蒸汽及聲波發(fā)生器之后將以類似的方式擴(kuò)展開來(lái)。由于出口直徑較大，所以蒸汽及聲波發(fā)生器100的處理區(qū)域dt402’將大于噴射裝置400的處理區(qū)域。為優(yōu)化處理區(qū)域dt 402’，可改變和優(yōu)化共振器304的形狀和尺寸。另外，由于源自聲波產(chǎn)生和流體動(dòng)態(tài)阻力(fluid-dynamic resistance)的動(dòng)能損失，共振器或空腔304將使蒸汽的速度降低，從而根據(jù)本發(fā)明使該速度從超音速級(jí)降低到亞音速級(jí)，即，低于100m/S。噴射裝置400仍設(shè)定成具有超音速速度，即，遠(yuǎn)高于343m/s。圖5示出了具有反射體105的可替代實(shí)施例，其中，處理區(qū)域甚至可以進(jìn)一步增大。示出了以這樣的配置或模式工作的蒸汽及聲波發(fā)生器100(例如如同高腳發(fā)生器或其他靜態(tài)汽笛)，即，其中，蒸汽103及聲波(未專門示出)從蒸汽及聲波發(fā)生器100向后(即， 圖5中的左側(cè))射出而非向前射出，S卩，在蒸汽離開噴嘴之前與蒸汽的流動(dòng)方向相反地射出ο根據(jù)此實(shí)施例，反射體105設(shè)置成使它接收蒸汽及聲波，S卩，位于蒸汽及聲波發(fā)生器后方(就圖5中的左側(cè)而言)。反射體可以為例如拋物線或橢圓形狀的反射體或具有一些其他合適的形狀。反射體105然后朝著食品(未示出)反射高強(qiáng)度且大功率的聲波及所施加的氣體的蒸汽103/104。這樣，可擴(kuò)大處理區(qū)域。在此特定實(shí)施例中，蒸汽及聲波都被反射(而在圖Ic的實(shí)施例中，僅聲波被反射)。通常，有關(guān)于不反射蒸汽以及由于對(duì)流蒸汽不應(yīng)當(dāng)釋放任何能量的教導(dǎo)。但是，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)反射蒸汽及聲波，則獲得了額外的東西。如果反射體是拋物線，則可以獲得基本均一的速度分布圖，并具有與該拋物線幾乎相同的直徑，如還用顏色示出了速度級(jí)的圖中所示出的。已證明，可獲得具有足以用于有效處理的速度和/或功率的、直徑為約IOOmm的區(qū)域，而(蒸汽)噴射裝置典型地具有直徑為20_的區(qū)域。速度將由于該設(shè)計(jì)而減慢至低于100m/S或更小。因而獲得了基本均一或均質(zhì)的蒸汽混合物、蒸汽速度、以及聲壓。在權(quán)利要求書中，放在括號(hào)之間的任何參考標(biāo)記都不應(yīng)被解釋為限制該權(quán)利要求。單詞“包括”不排除存在除權(quán)利要求中列出的那些以外的元件或步驟。元件前面的單詞“一個(gè)(a)”或“一(an)”不排除存在多個(gè)這種元件。本發(fā)明能通過(guò)包括幾個(gè)不同元件的硬件并通過(guò)適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)施。在列舉了幾個(gè)裝置的裝置權(quán)利要求中，這些裝置中的幾個(gè)能通過(guò)同一硬件項(xiàng)來(lái)體現(xiàn)。僅是某些措施是在彼此不同的獨(dú)立權(quán)利要求中敘述的這一事實(shí)無(wú)法表明這些措施的組合不能用于獲利。
權(quán)利要求
1.一種加工食品(101)的方法，所述方法包括在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)將來(lái)自蒸汽發(fā)生器(102、100)的氣體(103)的蒸汽施加到食品 (101)的至少一部分上，從而對(duì)所述食品(101)的至少一部分進(jìn)行清洗和/或殺菌，所述食品(101)具有內(nèi)表面區(qū)域(101，)和外表面區(qū)域(101，，)，其中在所述蒸汽發(fā)生器(102、100)與所述食品(101)之間沒(méi)有直接接觸的情況下將所施加的氣體(103)的蒸汽施加到所述食品(101)的外表面區(qū)域(101”)和/或內(nèi)表面區(qū)域 (101，)的至少一部分上，并且所述氣體(103)在所述食品(101)的外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域(101’ )處的速度至少為約8米/秒且至多為約100米/秒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述氣體(10 在所述食品的施加有氣體(103) 的蒸汽的所述外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域(101’、101”)處的速度至少為約10米/秒-12 米/秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在壓力下通過(guò)這樣的口從管道供應(yīng)所述氣體的蒸汽，即，所述口小到足以允許所述蒸汽以高速通過(guò)所述口，并為蒸汽分子提供高動(dòng)能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述方法進(jìn)一步包括將空氣傳播的高強(qiáng)度且大功率的聲波(104)施加到所述氣體(103)的蒸汽的至少一部分上，使得所述氣體(103)的蒸汽的所述部分基本以所述聲波(104)的頻率且基本用所述聲波的強(qiáng)度和功率而振蕩。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，反射體(105)朝著所述氣體(103)的蒸汽的至少一部分反射所述高強(qiáng)度且大功率的聲波(104)，并且其中，所述反射體(105)大體為拋物線或橢圓形狀，或者形成為一喇叭狀物。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，反射體(105)朝著所述食品(101)反射所述高強(qiáng)度且大功率的聲波(104)和所施加的氣體(10 的蒸汽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所施加的蒸汽和所施加的聲波遠(yuǎn)離朝著所述食品(101)的方向而離開它們的發(fā)生器，并由所述反射體(105)在朝著所述食品(101)的方向上反射。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述預(yù)定的時(shí)間段可選自下列各項(xiàng)構(gòu)成的組至少約0. 2秒，至少約0. 4秒，約0. 4秒至約2秒，以及約0. 2秒至約5秒。
9.根據(jù)權(quán)利要求4-8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述高強(qiáng)度且大功率的聲波為超音速聲波。
10.根據(jù)權(quán)利要求4-9中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述高強(qiáng)度且大功率的聲波(104) 由高強(qiáng)度且大功率的聲波發(fā)生器(100)產(chǎn)生，并且距離所述聲波發(fā)生器(100)的口約IOcm 處的聲壓級(jí)選自下列各項(xiàng)構(gòu)成的組至少120dB， 至少140dB， 至少160dB，約120dB至約165dB，以及約 120dB 至約 180dB。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述蒸汽發(fā)生器(102、100)是靜態(tài)汽笛。
12.一種用于加工食品(101)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括蒸汽發(fā)生器(102、100)，適于在使用期間在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)將氣體(10 的蒸汽施加到食品(101)的至少一部分上，從而對(duì)所述食品(101)的至少一部分進(jìn)行清洗和/或殺菌， 所述食品(101)具有內(nèi)表面區(qū)域(101’ )和外表面區(qū)域(101”)， 其中所述蒸汽發(fā)生器(102、100)適于在所述蒸汽發(fā)生器(102、100)與所述食品(101)之間沒(méi)有直接接觸的情況下將氣體(10 的蒸汽施加到所述食品(101)的外表面區(qū)域(101”) 和/或內(nèi)表面區(qū)域(101’)的至少一部分上，并且所述蒸汽發(fā)生器(102、100)適于以至少為約8米/秒且至多為約100米/秒的速度將所述氣體(103)施加到所述食品(101)的外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域(101’ )處。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述氣體(10 在所述食品的施加有氣體 (103)的蒸汽的所述外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域(101’、101”)處的速度至少為約10米 /秒-12米/秒。
14.根據(jù)權(quán)利要求12-13中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述蒸汽發(fā)生器(102、100)包括具有口的管道，所述口適于允許所述蒸汽以高速通過(guò)所述口，并為蒸汽分子提供高動(dòng)能。
15.根據(jù)權(quán)利要求12-14中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括高強(qiáng)度且大功率的聲波裝置(100)，適于在使用期間將空氣傳播的高強(qiáng)度且大功率的聲波(104)施加到所述氣體(103)的蒸汽的至少一部分上，使得所述氣體(10 的蒸汽的所述部分基本以所述聲波(104)的頻率且基本用所述聲波(104)的強(qiáng)度和功率而振蕩。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括反射體(105)，適于在使用期間朝著所述氣體(10 的蒸汽的至少一部分反射所述高強(qiáng)度且大功率的聲波(104)， 并且其中，所述反射體(105)大體為拋物線或橢圓形狀，或者形成為一喇叭狀物。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，反射體(105)適于朝著所述食品(101)反射所述高強(qiáng)度且大功率的聲波(104)及所施加的氣體(103)的蒸汽。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)適于以這樣的方式施加蒸汽和聲波， 即，使得所述蒸汽和聲波遠(yuǎn)離朝著所述食品(101)的方向而離開它們的發(fā)生器，并且其中， 所述反射體(105)適于在朝著所述食品(101)的方向上反射所述蒸汽和聲波。
19.根據(jù)權(quán)利要求12-18中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定的時(shí)間段可選自下列各項(xiàng)構(gòu)成的組至少約0. 2秒， 至少約0. 4秒， 約0. 4秒至約2秒，以及約0. 2秒至約5秒。
20.根據(jù)權(quán)利要求15-19中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述高強(qiáng)度且大功率的聲波裝置 (100)是超音速裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求15-20中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述高強(qiáng)度且大功率的聲波 (104)由所述高強(qiáng)度且大功率的聲波發(fā)生器(100)產(chǎn)生，并且距離所述聲波發(fā)生器(100)的口約IOcm處的聲壓級(jí)選自下列各項(xiàng)構(gòu)成的組至少120dB， 至少140dB， 至少160dB，約120dB至約165dB，以及約 120dB 至約 180dB。
22.根據(jù)權(quán)利要求12-21中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述蒸汽發(fā)生器(102、100)是靜態(tài)汽笛。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于加工食品(101)的系統(tǒng)和方法，本方法在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)將來(lái)自蒸汽發(fā)生器(102、100)的氣體(103)的蒸汽施加到食品(101)的至少一部分上，從而對(duì)食品(101)的至少一部分進(jìn)行清洗和/或殺菌，食品(101)具有內(nèi)表面區(qū)域(101’)和外表面區(qū)域(101”)，其中，在蒸汽發(fā)生器(102、100)與食品(101)之間沒(méi)有直接接觸的情況下將所施加的氣體(103)的蒸汽施加到食品(101)的外內(nèi)表面區(qū)域(101”)和/或內(nèi)表面區(qū)域(101’)的至少一部分上，并且所述流動(dòng)的氣體(103)在所述食品(101)的外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域(101’)處的速度至少為約8米/秒且至多為約100米/秒。這樣，通過(guò)將蒸汽施加到食品的外和/或內(nèi)表面上來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)食品的有效清洗和/或殺菌。使用蒸汽作為用于清洗和/或殺菌的手段不但實(shí)現(xiàn)了非常有效的清洗和/或殺菌，還提供了一種到達(dá)外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域的許多部分或甚至基本上所有部分的容易且有效的方式，而不論這些部分彎曲、折疊、形狀等如何。蒸汽還可具有允許對(duì)外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域(101’)進(jìn)行動(dòng)力清洗的速度。這樣，可有效地去除外表面區(qū)域和/或內(nèi)表面區(qū)域上的不想要的畜體污染殘留物或其他不想要的物質(zhì)或顆粒。
文檔編號(hào)A23B4/005GK102196729SQ200980142120
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2009年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月22日
發(fā)明者烏爾夫·諾恩博, 尼爾斯·克雷布斯 申請(qǐng)人:力技術(shù)