專利名稱：用于消毒種子、草類和香料的方法和設(shè)備的制作方法
背景本發(fā)明涉及消毒有機顆粒的方法和設(shè)備。更具體地說，本發(fā)明涉及用于消毒種子、草類和香料的方法和設(shè)備。
消毒處理作為食品提供給用戶的種子、草類和香料(“SHS”或“有機顆粒”)需滿足各種相抵觸的要求。例如，希望保存消毒食品的香味、味道和外觀。因為香味和味道很大程度上是來自SHS中的揮發(fā)油，所以在加工過程中希望這些揮發(fā)油的損失最小。此外，希望產(chǎn)生和保持低的消毒產(chǎn)品水分含量以便保證有足夠長的貯存期。另一方面必須消滅有害的細菌和其它微生物以便保證人們的安全。其它的要求是必須盡可能地有效處理產(chǎn)品，即連續(xù)的消毒優(yōu)于分批操作。
一般的消毒方法是依賴于各種公知的設(shè)備以達到用于食品中的SHS消毒目的?；瘜W消毒方法中，是將顆粒浸在化學品如過氧化氫或環(huán)氧乙烷中來殺死微生物。這種方法的缺點是食品的味道發(fā)生了不希望的變化，并且化學殘留物達到一定濃度后會有害健康。
照射食品的方法也已用在消毒方法中，但不是廣大公眾所能接受的方法。
很多的消毒方法是應(yīng)用對SHS加熱以便減少食品中的細菌負載量。例如，公知的有在高于大氣壓下，用蒸汽加熱SHS到高溫(U.S.專利號4,844,933)。然而，對于多葉草卻與種子相反，長時間暴露于高溫下可能引起希望的揮發(fā)油成分的損失(“解吸”)，以及產(chǎn)品質(zhì)量降低和脫色。而且，現(xiàn)有的處理方法直接從高壓消毒步驟將熱SHS排放到大氣壓或低于大氣壓的冷卻步驟。這種壓力的迅速改變導致了揮發(fā)油的進一步損失(“閃蒸”)，從而進一步減小了消毒產(chǎn)品中的揮發(fā)油成分。
已有人試圖用捕集揮發(fā)物并將其加到消毒后的SHS中的方法來減少揮發(fā)油成分的損失(歐洲專利申請?zhí)? 556 101 Al)。然而，這種方法有缺點，即解吸而后又再用到SHS表面上的揮發(fā)油在降解和揮發(fā)性上比保持天然存在形式的那些油不穩(wěn)定。從而，含有被汽提并再利用的揮發(fā)油的SHS比含有原始狀態(tài)的揮發(fā)油的SHS有較短的貯存壽命。
因此，需要一種消毒方法，該方法能夠連續(xù)地消毒種子、草類和香料，并能保持所需揮發(fā)油在食品中的含量，而沒有產(chǎn)品降解和脫色現(xiàn)象。
概述本發(fā)明通過提供了在獨特處理條件下迅速和連續(xù)地消毒食品如種子、草類和香料的方法和設(shè)備而滿足了上述需要。
一方面，本發(fā)明提供了連續(xù)消毒有機顆粒的方法，其中使有機顆粒在壓力容器中、加壓下迅速通過蒸汽氛圍。在有機顆粒通過壓力容器時，將減少微生物負載量，同時，顆粒中的揮發(fā)油基本上不蒸發(fā)或有機顆?；旧喜唤到?。然后消毒后的顆粒仍然在壓力下迅速冷卻至揮發(fā)油“閃點”的溫度以下；即粒子被冷卻到粒子被排出時揮發(fā)油會閃蒸出的溫度以下。然后將產(chǎn)品排出進行干燥，如果需要可進一步處理。
本發(fā)明的另一方面，能夠連續(xù)進行消毒方法所使用的設(shè)備包括第1壓力容器，該壓力容器帶有有機顆粒的入口和消毒后的有機顆粒出口，一個用于在大于大氣壓的第1壓力容器中加熱有機顆粒的裝置，第2壓力容器，該容器連接在第一容器出口，和用于冷卻第2容器內(nèi)的有機顆粒同時保持第2容器壓力高于大氣壓的裝置。
附圖簡述通過以下附圖將進一步理解本發(fā)明，其中圖l是本發(fā)明的消毒種子、草類和香料方法中的方框流程圖；和圖2是按照本發(fā)明實施本發(fā)明方法的設(shè)備。
詳細說明現(xiàn)在通過參考具體實施例說明本發(fā)明，應(yīng)該意識到申請人的權(quán)利要求不限于在這些具體實施例中。即對于本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員來說，其中描述的工藝參數(shù)和設(shè)備，在不脫離本發(fā)明基本原理下可以進行變更，其中在消毒過程中蒸發(fā)油可以保留在SHS中。因此，使用本發(fā)明方法得到的適當消毒后的產(chǎn)品依然保持由所含揮發(fā)油所賦予產(chǎn)品的天然香味。本發(fā)明不需要化學品或輻射消毒技術(shù)，并無需再加入收集的揮發(fā)物。
理解本發(fā)明的術(shù)語是很重要的。其中術(shù)語“有機顆粒”或“SHS”是指種子、草類、香料和其它食品，包括但不限于茴芹、 蒿、小豆蔻、芹菜、蒔蘿、茴香、胡椒、羅勒、歐芹、牛至、蒔蘿、一串紅、碎月桂葉、辣椒粉和其它一般在香料和草類工業(yè)上的加工物。更具體的是，術(shù)語“顆粒”包括收集狀態(tài)下的作為小顆粒形式的，以及切碎、研磨或粉碎形式的植物和種子。
術(shù)語“原料”是指有機顆粒在實施本發(fā)明消毒之前的狀態(tài)。因此，例如用作本發(fā)明原料的有機顆粒，在消毒之前要經(jīng)過清洗、切碎、分揀或其它普通處理步驟。
下面結(jié)合

圖1全面地描述本發(fā)明的方法。在該圖中，表示出了本發(fā)明的基本工藝步驟以及本發(fā)明的工藝參數(shù)。該工藝基本上是連續(xù)的，在步驟1中，有機顆粒原料從料斗116進入消毒器112。如圖2將更詳細的討論，進料通過位于料斗116和消毒器112間的隔壓裝置，例如一個允許高壓差的可變速旋轉(zhuǎn)閥。當然，對于不同的原料需要不同的進料速率，比如種子與粉末。
在步驟2中，有機顆粒在消毒器112中，通過加熱手段進行消毒。所選用的加熱手段在高壓下能快速地加熱有機顆粒到高溫。加熱的手段可以是蒸汽或其它的熱惰性氣體，例如空氣或氮氣或它們的混合物。在一個實施方案中，使用了蒸汽熱。蒸汽可以是飽和的或過熱蒸汽，并且一般限于285°F，從而使產(chǎn)品消毒保持最小程度的產(chǎn)品降解。進而，蒸汽越干燥，微生物殺傷率越低。
消毒器112可以是帶夾套容器，其中容器壁也可以被加熱，從而避免了在容器內(nèi)壁上產(chǎn)生冷凝。
在消毒器112中，要選擇溫度、壓力和停留時間達到有機顆粒的消毒而沒有明顯的揮發(fā)油損失或產(chǎn)品降解。當有機顆粒原料暴露于約215～285°F的溫度下，少于1分鐘，例如1-30秒時，可達到消毒目的。在一個實施方案中，所需的必須溫度是通過保持消毒器112中的壓力為約20psig(psig是表壓，即所測出的超過大氣壓的壓力)來達到的。通過縮短在消毒器中的停留時間，SHS中油的揮發(fā)度還會縮小。因為要處理各種不同的有機顆粒，當消毒器112中的溫度控制在大約215°F～約285°F時，消毒器112中的壓力可控制在約5psig～約40psig。
消毒后，在步驟3中將SHS輸送到單獨的壓力容器124中進行冷卻。對于加熱和冷卻步驟使用單獨的壓力容器能使得工藝更加有效地連續(xù)進行。
在現(xiàn)有的處理條件下(US NO.4,844,933和EP NO.0556101A1)，熱的消毒后有機顆粒直接從高壓消毒單元輸送到保持在大氣壓或低于大氣壓的冷卻單元中。在為了達到消毒目的需要的升高溫度下，壓力的突然降低導致了包含有機顆粒中的揮發(fā)油的閃蒸。
不受理論的限制，申請人假定當顆粒受熱時，因為含有揮發(fā)油的膜處于受力狀態(tài)，對于揮發(fā)油閃蒸來說，有機顆粒不穩(wěn)定。當熱的有機顆粒遇到快速的壓力變化時，這些膜就會破裂，釋放出揮發(fā)油，并且隨之連續(xù)地揮發(fā)。本發(fā)明通過在冷卻工藝中使有機顆粒保持在超計大氣壓下，克服了上述缺點。在這方面，熱的產(chǎn)品不必經(jīng)受可導致?lián)]發(fā)油閃蒸的快速壓力變化。在本發(fā)明中，只是在冷卻后，有機顆粒才被排出進行其它處理。因此，只是冷卻后的SHS承受壓力的急劇變化，因為冷卻后的產(chǎn)品對揮發(fā)油閃蒸更為穩(wěn)定，揮發(fā)油的損失減少。
選擇冷卻的手段使得在超計大氣壓下急劇冷卻消毒了的產(chǎn)品。用于冷卻的手段可以是冷卻氣體或流體，如壓縮空氣、氮氣，壓縮空氣/氮氣混合物和液態(tài)氮。
冷卻期間壓力可以近似于加熱步驟中壓力，或者略低以便使消毒過的有機顆粒易于到冷卻器中，并且保持加熱容器的溫度。例如，當在約20psig下進行加熱時，可以在約18-19psig下進行冷卻。
冷卻后，含有所需量揮發(fā)油的消毒產(chǎn)品，通過SHS通道，經(jīng)過最后的壓力隔離裝置，從冷卻室到給定壓力的外部環(huán)境中，而后回收。在本發(fā)明的一個實施方案中，外部環(huán)境處于大氣壓下。
消毒后顆粒成品的水分含量最好在約5～約10wt％。在步驟4中，冷卻了的產(chǎn)品從冷卻室進入干燥器130，水分含量可以達到上述范圍。干燥器130使用溫和的干燥條件，在沒有產(chǎn)品降解或沒有揮發(fā)油損失下，干燥消毒過的顆粒而達到要求的水分含量。控制可由本發(fā)明達到的產(chǎn)品的水分含量可使水的活化度低于0.58，即限制微生物的自然生長。在消毒過程之前和之后，使用標準試驗檢定微生物負載量，可以看出本發(fā)明的方法可使“標準板計數(shù)”(“SPC”)明顯地降低。
現(xiàn)在結(jié)合圖2說明按照本發(fā)明方法進行時所使用的一種設(shè)備形式。
一般地，設(shè)備10包括密封的、帶夾套的壓力容器12，該容器12具有一個用于從料斗16加入有機顆粒原料的入口14和一個用于排出消毒后的有機顆粒的出口18。入口14包括一個壓力隔離閥11，該閥被用來保持進料料斗和消毒器之間的壓力差。輸送機如變速螺桿13以電機20為動力并能沿著容器12的長度，向著出口18輸送SHS。在容器中也可以用其它的輸送SHS的手段，或者容器以一定的角度旋轉(zhuǎn)，使內(nèi)容物沿著其長度方向移動，或者用其它的輸送器。輸送SHS的裝置也起到混合SHS作用。而且，眾所周知，內(nèi)部加熱螺桿或輸送機達到與容器壁相同的溫度，從而避免水分或揮發(fā)油在其上面冷凝。
為了加熱，壓力容器12包括使加熱介質(zhì)如蒸汽直接進入用于SHS的直接處理的容器的入口22。容器12的夾套可以用蒸汽或電熱線圈進行加熱。如果需要，在容器上可以安裝一個出口(未示出)，用來排出冷凝液。
如上所述，在一個實施方案中，在壓力條件下，加熱介質(zhì)是過熱或飽和蒸汽，以便在基本上沒有揮發(fā)油損失下，使有機顆粒中的微生物減少到可以接受的程度。一般地，有機顆粒在加熱區(qū)的停留時間應(yīng)為實現(xiàn)消毒必需的最小值。
為了冷卻，顆粒將通過出口18從容器12排出，通過壓力隔離閥28和入口21進入第2壓力容器24。然后，有機顆粒沿著容器24的長度方向，通過輸送機25由電動機26，被輸送到出口30。輸送有機顆粒25的工具可以與輸送機13相同或不同。該容器包括入口26，它是用來將冷卻介質(zhì)，例如空氣、氮氣或空氣/氮氣混合物引入到容器24內(nèi)部，并且也可包括冷卻夾套/盤管。當需要時，在容器上包括用于液體和/或氣體的適宜的出口通道。
為了保證SHS連續(xù)地通過，其在冷卻器中的停留時間等于或小于在加熱器中的停留時間。在這種限制下，選擇在冷卻器中的停留時間，以便使消毒的有機顆粒冷卻到其中的揮發(fā)油對于產(chǎn)品出料時壓力迅速的下降到大氣壓也能保持穩(wěn)定的溫度。停留時間取決于被消毒的產(chǎn)品和使用的冷卻手段。例如，使用空氣、氮氣或空氣/氮氣混合物作為冷卻手段時，停留時間為1至20秒，這對于冷卻黑胡椒、月桂葉粉、辣椒粉、牛至和羅勒是足夠的。在本發(fā)明的一個實施方案中，冷卻器中的停留時間基本上等于加熱器中的停留時間。
在加熱和冷卻容器兩者中，加熱和冷卻流體是食品(烹調(diào))級的。
一旦SHS被冷卻到在大氣壓下會導致?lián)]發(fā)油閃蒸的溫度以下，產(chǎn)品通過最后壓力隔離閥29排出。如果需要，冷卻了的產(chǎn)品在干燥器31中干燥，并隨后將干燥的消毒后產(chǎn)品排出，以便進一步處理和包裝。
我們在各種工藝條件下，對選擇的有機顆粒進行了試驗，并發(fā)現(xiàn)了本發(fā)明帶壓力冷卻工藝優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中的低壓冷卻工藝。兩種工藝都相近地增加了產(chǎn)品的水含量和減少了SPC。然而，壓力冷卻產(chǎn)品的揮發(fā)油損失大大低于低壓冷卻產(chǎn)品的揮發(fā)油損失。事實上，我們發(fā)現(xiàn)，使用本發(fā)明壓力冷卻工藝消毒SHS與現(xiàn)有技術(shù)中使用低壓冷卻工藝消毒SHS相比，揮發(fā)油的損失可減少2～4倍。
權(quán)利要求
1.用于消毒含有揮發(fā)油的有機顆粒的設(shè)備，其包括具有入口和出口的第1容器；連接第1容器入口的第1隔離閥；用于在第1周期時間內(nèi)，從所說的第1容器入口到所說的第1容器出口輸送有機顆粒的裝置，所述第1時間周期小于約30秒；用于將第1容器內(nèi)的有機顆粒加熱至大約215°F至大約285°F的第1溫度范圍的裝置，所處的第一壓力范圍為大約5 psig至大約40 psig。具有入口和出口的第2容器；連接第1容器出口到第2容器入口的閥門；用于從所說第2容器入口到所說的第2容器出口輸送有機顆粒的裝置；用于在第2溫度下冷卻第2容器內(nèi)有機粒子的裝置，且第2壓力大于大氣壓；和連接用于從第2容器排出消毒、冷卻了的有機顆粒的第2容器出口的第2隔離閥。
2.用于消毒有機顆粒的設(shè)備，其包括具有有機顆粒入口和消毒的有機顆粒出口的容器；用于在大于大氣壓的第1壓力下加熱在容器中的有機粒子的蒸汽裝置；和用于在大于大氣壓的第2壓力下冷卻在容器中的有機顆粒的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中容器還包括用于加熱有機顆粒的第1區(qū)和用于冷卻有機顆粒的第2區(qū)。
4.消毒含有揮發(fā)油的有機顆粒的方法，其包括以下步驟a)將有機顆粒導入到容器中；b)在容器中、在大于大氣壓的第1壓力條件下加熱有機顆粒；c)在大于大氣壓的第2壓力條件下，將容器內(nèi)有機顆粒冷卻到低于揮發(fā)油閃點以下的溫度；d)從容器回收消毒過的有機顆粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中加熱步驟和冷卻步驟是在容器內(nèi)分隔的加熱區(qū)和冷卻區(qū)中進行的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中第2壓力基本上等于第1壓力。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中第2壓力小于第1壓力。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中第1壓力為大約5psig-大約40psig，而且其中有機顆粒被加熱到大約215°F-大約285°F。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中第2壓力基本上等于第1壓力。
10.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中有機顆粒被加熱的時間為大約1秒-大約30秒。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中有機顆粒被冷卻的時間基本上等于被加熱時間。
12.消毒含有揮發(fā)油有機顆粒的方法，其包括以下步驟a)將有機顆粒導入到加熱容器中；b)在加熱容器中、在壓力約5psig-約40psig條件下加熱有機顆粒；c)輸送有機顆粒到冷卻容器中；d)在大于大氣壓的第2壓力條件下，冷卻在冷卻容器內(nèi)的有機顆粒，并且冷卻容器內(nèi)的壓力基本上等于加熱容器內(nèi)的壓力；e)在貯槽的壓力下，當被冷卻到低于揮發(fā)油閃點溫度以下時，從冷卻容器排出消毒過的有機顆粒到貯槽中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中加熱容器的溫度是大約215°F-大約285°F。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中有機顆粒被加熱的時間是大約1秒-大約30秒。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中有機顆粒被冷卻的時間基本上等于被加熱時間。
全文摘要
本發(fā)明提供了消毒種子、草類和香料的方法，該方法可以將產(chǎn)品中的揮發(fā)油的損失減少到最低。種子、草類和香料從料斗(116)加入到消毒器(112)中。消毒是在大于大氣壓下，通過使用蒸汽或其它的加熱介質(zhì)迅速加熱種子、草類和香料的表面來進行的，這樣可以在產(chǎn)品的油類基本上不揮發(fā)下，降低微生物負載量。產(chǎn)品然后在壓力容器和冷卻室(124)中，在大于大氣壓下迅速冷卻。加壓下進行的冷卻減少了由于閃蒸引起的揮發(fā)油的損失，從而基本上保持消毒產(chǎn)品的原味和香味。然后將冷卻產(chǎn)品從冷卻室(124)排出到干燥器(130)中。
文檔編號A23B9/02GK1146137SQ95192647
公開日1997年3月26日 申請日期1995年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月29日
發(fā)明者M·L·西蒙德, D·V·弗里蘭, G·B·卡曼 申請人:伯恩斯菲爾普食品公司