專利名稱：袋裝流動性食品的滅菌方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及袋裝流動性食品的滅菌方法，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分鐘時的時間作為滅菌時間，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％時的滅菌時間(T(0％))和頂隙為10％時的滅菌時間(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)的流動性食品移動，袋產(chǎn)生波浪現(xiàn)象，可幾乎不依賴頂隙量地縮短滅菌時間，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、可在滅菌中通過個人計算機(jī)等實時自動計算的(1)式進(jìn)行了反復(fù)研究確認(rèn)。這里，是以對(1)式中滅菌開始時刻至T分鐘后進(jìn)行積分求出的袋內(nèi)的冷點(最慢加熱點、最冷點)的滅菌水平達(dá)到F(Tr0℃)＝10分鐘時的時間作為滅菌時間，以預(yù)先作為指標(biāo)求出的頂隙為0％時的滅菌時間(T(0％))和頂隙為10％時的滅菌時間(T(10％))滿足(2)式的條件為基礎(chǔ)進(jìn)行往復(fù)式滅菌，由此可實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
即，(1)式是用于計算Tr＝121℃時對肉毒梭狀芽孢桿菌(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象的公式。需說明的是，這里，Z值是微生物的致死時間或致死率的1/10或10倍變化所對應(yīng)的過熱溫度的變化量。而且，實際生產(chǎn)時的滅菌水平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、流動性食品粘度、內(nèi)容物填充率的一個或多個的組合以滿足滿足(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)加熱時的升溫條件也可以根據(jù)實際的生產(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分鐘時的時間作為滅菌時間，以預(yù)先作為指標(biāo)求出的頂隙為0％時的滅菌時間(T(0％))和頂隙為10％時的滅菌時間(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、流動性食品粘度、內(nèi)容物填充率的一個或多個的組合以滿足(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、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，由此，該流動性食品充分?jǐn)嚢?，同時可以抑制往復(fù)運(yùn)動導(dǎo)致的滅菌架上的袋的移動，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，將該流動性食品的填充量調(diào)節(jié)至30-70％容量，由此，往復(fù)運(yùn)動滅菌中由于袋的柔性使袋內(nèi)的流動性食品移動，袋產(chǎn)生波浪，可充分進(jìn)行流動性食品的攪拌，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，也沒有滅菌時間不足的危險性。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)為相對于該流動性食品的體積為相當(dāng)于0-5％的范圍，在該范圍內(nèi)，必要的滅菌時間比靜置式滅菌、或者頂隙量少時的旋轉(zhuǎn)式滅菌顯著縮短，并且必要的滅菌時間不依賴于頂隙量而大致一定，可確實地起到使袋內(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)為相對于該流動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間與靜置式滅菌相比縮短并使其大致一定，可確實地起到使袋內(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，該流動性食品在到達(dá)滅菌開始溫度時，使用B型粘度計，以50rpm的條件測定或計算得到的粘度為0.2-4500mPa·s以下，如果頂隙氣體量相對于流動性食品的體積在規(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，也沒有滅菌時間不足的危險性。
根據(jù)本發(fā)明的第7構(gòu)成，使用B型粘度計，以50rpm的條件測定或計算該流動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，以內(nèi)容量30-60％容量將該流動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)的流動性食品移動，外觀上袋產(chǎn)生波浪，流動性食品的攪拌可充分進(jìn)行，因此可縮短必要的滅菌時間。另外，雖然還根據(jù)各流動性食品粘度或填充率，但是例如流動性食品粘度或填充率低時，幾乎不依賴于頂隙氣體量，可使滅菌時間縮短并大致一定，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，也不會有滅菌時間不足的危險性。
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，可以同時發(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)的頂隙量相對于該流動性食品的體積為相當(dāng)于2-20％，可同時發(fā)揮第5構(gòu)成的效果。
附圖簡述

圖1是表示用于實施本發(fā)明的方法的裝置的一個例子的截面圖。
圖2是實施例1中內(nèi)容物的10處溫度測定位置圖。
圖3是實施例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間的關(guān)系的圖表。
圖8是對比靜置式滅菌和往復(fù)式滅菌而表示各種流動性食品粘度與滅菌時間的關(guān)系的圖表。
圖9是表示達(dá)到滅菌溫度所需的時間與頂隙量的關(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。
實施發(fā)明的最佳方式 以下參照附圖對本發(fā)明的實施方案進(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)的粘稠的流動性食品，粥等含有顆粒狀固形物的粘稠的流動性食品等。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)動條件或滅菌條件一定時，在直至達(dá)到滅菌溫度時粘度會降低至何種程度是很重要的。對于達(dá)到滅菌溫度時的粘度按照在50rpm的條件測定或計算得到的粘度在4500mPa·s以下范圍內(nèi)的流動性食品，我們了解到在室溫附近測定的填充量如果相對于袋內(nèi)滿注內(nèi)容積為30-70％容量，則頂隙量相對于室溫下的流動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地使滅菌時間一定。也發(fā)現(xiàn)填充率為60-70％容量時，在低于2％容量的頂隙氣體中，滅菌時間的變動比較大，難以使滅菌時間一定。
對于達(dá)到滅菌溫度時的粘度按照在50rpm的條件測定或計算得到的粘度超過4500mPa·時，內(nèi)容物的粘度過高，往復(fù)式滅菌時波浪弱，內(nèi)容物攪拌效果不充分，因此滅菌時間縮短的效果小。
作為本發(fā)明優(yōu)選使用的流動性食品粘度，在達(dá)到滅菌溫度時使用B型粘度計，以50rpm的條件測定或計算得到的粘度優(yōu)選4500mPa·s以下，更優(yōu)選2500mPa·s以下，在1500mPa·s以下時滅菌時間縮短效果增大，因此進(jìn)一步優(yōu)選。內(nèi)容物的粘度非常低時，內(nèi)容物產(chǎn)生熱對流，因此往復(fù)式滅菌相對于靜置式滅菌的滅菌時間縮短方面效果小，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而獲得規(guī)定的F0值所需的滅菌時間一定時的填充率根據(jù)袋的剛性、內(nèi)容物的粘度、滅菌溫度、往復(fù)運(yùn)動條件(加速度、次數(shù)、往復(fù)運(yùn)動行程)等而不同，由試驗結(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，與以往相比也可以大幅縮短滅菌時間。
在向袋內(nèi)填充并密封內(nèi)容物時所形成的頂隙可以是大氣，為防止內(nèi)容物的氧化劣化，例如可以使用氮氣、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是用于實施本發(fā)明方法的裝置的一個實例的截面圖，給出了曲柄式滅菌架往復(fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)。A1是高溫蒸煮主體，A2是軌道等支撐臺。該支撐臺A2上經(jīng)由車輪A3安裝移動臺A4，該移動臺A4上多層裝載了滅菌架(托盤)A5，該滅菌架上排列裝載多個裝入流動性食品的袋。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與由移動架A4突出的驅(qū)動軸A8連接。
驅(qū)動時，驅(qū)動馬達(dá)A10通過曲柄機(jī)構(gòu)A11使移動臺A4往復(fù)運(yùn)動，往復(fù)運(yùn)動，由此，裝載在滅菌架上的袋內(nèi)的流動性食品移動，產(chǎn)生波浪，進(jìn)行攪拌。裝入該流動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。
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。
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”同時包裝材料沒有大的變動 ○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，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，為了驗證填充率與頂隙氣體量以及滅菌時間縮短的效果的關(guān)系，通過以下試驗方法進(jìn)行試驗。
滅菌方式往復(fù)式熱水噴淋高溫蒸煮方式 往復(fù)運(yùn)動方法曲柄方式 往復(fù)運(yùn)動速度60次/分鐘 行程75mm 加速度0.18G 往復(fù)運(yùn)動方式連續(xù)往復(fù)運(yùn)動 往復(fù)運(yùn)動方向水平 袋裝載方向使袋的長度方向與往復(fù)運(yùn)動方向為相同方向 滅菌條件121℃-0.23Mpa(溫度·壓力) 升溫時間設(shè)定(室溫→滅菌溫度)12分鐘 冷卻時間設(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) *粘度計使用B型粘度計，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，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，對于可能形成冷點的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。
擺動式滅菌中，通過滅菌架的往復(fù)運(yùn)動，裝載于滅菌架上的袋內(nèi)的流動性食品移動，袋產(chǎn)生波浪現(xiàn)象，通過該袋的波浪使流動性食品內(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號公報)時，橫放在滅菌架上的袋的上下兩面被夾具固定，因此擺動產(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。因此本實施例中，使橫放在滅菌架上的袋上面的運(yùn)動不受測溫夾具限制地測定內(nèi)容物的溫度。
實施例1中，如圖3所示，伴隨著內(nèi)容物的移動袋產(chǎn)生波浪，通過此時的內(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可能產(chǎn)生冷點的12處(圖4)進(jìn)行測定。與實施例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，可推定冷點的位置在容器內(nèi)移動。因此，可知即使溫度超過110℃，各物品溫度也不收斂(収束)，不好。
對于實施例1和比較例1，滅菌結(jié)束時的各測定點的最終F0值如表3所示。
[表3]
實施例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℃以上時值升高，表示進(jìn)入了滅菌狀態(tài)。如圖3所示，實施例1中測定的各部分的溫度在110℃以上時，在任何測定點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價最冷點的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，難以把握最冷點的F0值。因此，無法僅憑溫度測定來評價最冷點的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)一步延長滅菌時間。比較例1中，以該方式推定必要的滅菌時間為85分鐘左右。
根據(jù)上述實施例1、比較例1的結(jié)果，為了驗證最佳填充量和頂隙氣體量與滅菌時間的關(guān)系，根據(jù)各填充率使試驗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％容量時的各％容量。
實施例2 與上述實施例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間的關(guān)系，結(jié)果如圖6所示。與上述實施例1同樣，圖中的滅菌時間是下述時間在多處內(nèi)容物溫度測定中以最低值作為最冷點的溫度變化，最冷點達(dá)到F0＝10時的滅菌時間。由圖6求出T(0％)/T(10％)＝1.06。
實施例3 與上述實施例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。
實施例4 與上述實施例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。
試驗例1 與上述實施例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，也可以使滅菌時間相同。
比較例2 與上述實施例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)式滅菌時間與相同填充率的袋的靜置式滅菌時間相比，可見滅菌時間縮短的效果。該時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)致的滅菌時間的變動幅度在20％以內(nèi)。如實施例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，滅菌時間的變動幅度在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。如試驗例1所示，在超過50％容量但在60％容量以內(nèi)時，當(dāng)頂隙量相當(dāng)于內(nèi)容物填充量的20-20％范圍時，滅菌時間的變動幅度在20％以下，因此幾乎無需調(diào)節(jié)頂隙量，滅菌時間一定。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，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減輕。需說明的是，圖6表示使頂隙氣體量相對于流動性食品的體積在0-約15％范圍內(nèi)達(dá)到F0＝10的滅菌時間，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，也可以縮短滅菌時間。
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，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，也可以實現(xiàn)滅菌時間的縮短。
填充率低于30％的樣品中，內(nèi)容積相對于袋過少，因此在產(chǎn)品形態(tài)和外觀上有問題，導(dǎo)致商品價值受損；或者是填充量過低，性價比不良，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間縮短，往復(fù)式滅菌的滅菌時間縮短效果不大。
以上是基于240mm×350mm×65mm尺寸的袋的試驗結(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，也可得到同樣的效果。在實施例2-4、試驗例1中，由使袋的尺寸一定、使內(nèi)容量改變的試驗中可知，可得到作為填充率的30-60％容量的值，所述值可得到滅菌時間不依賴于頂隙氣體量、大致一定、滅菌時間縮短的效果，但是在實際的袋裝產(chǎn)品化時，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?yīng)。并且，實施例中的高溫蒸煮滅菌是采用連續(xù)往復(fù)運(yùn)動，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，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)動次數(shù)。在實施例1-4、試驗例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，在實際生產(chǎn)中可以使釜內(nèi)壓力適當(dāng)一定或者變動來進(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，裝置的成本會提高。
實施例5 接著改變內(nèi)容物進(jìn)行試驗。以填充率70％向與上述實施例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) *粘度計使用B型粘度計，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間相比，可見滅菌時間縮短的效果。該滅菌時間在頂隙量為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)致的滅菌時間的變動幅度在20％以內(nèi)(1≤T(0％)/T(10％)≤1.2)。內(nèi)容物為咖喱時，在填充率為70％時可見由于頂隙量導(dǎo)致的滅菌時間的稍微不同，但為麻婆豆腐的調(diào)料時，填充率為70％時大致一定。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，對于各種流動性食品，與上述實施例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，對于各食品的粘度與滅菌時間縮短效果的關(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時的滅菌時間和往復(fù)式滅菌相對于靜置式滅菌的滅菌時間縮短率。需說明的是，如本實施例所述，滅菌溫度超過100℃、難以測定滅菌中的內(nèi)容物的粘度時，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絕對溫度(°K))計算滅菌中的內(nèi)容物粘度。
粘度如下得到使用B型粘度計，在50rpm的條件下測定100℃以下至少2點以上的溫度，通過計算推定。本實施例中，由在40℃、60℃、80℃的該條件下的測定結(jié)果，按照計算推定出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)式滅菌相對于靜置式滅菌的滅菌時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％的滅菌時間縮短效果。在1.3倍稀釋物中滅菌時間縮短效果顯著，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，粘度低，即使進(jìn)行靜置式滅菌，滅菌時間也很短，往復(fù)式滅菌的滅菌時間的縮短效果少。由此可知，往復(fù)式滅菌導(dǎo)致的滅菌時間縮短效果中，當(dāng)達(dá)到滅菌開始溫度時，流動性食品的滅菌時的粘度優(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。
以上實施例、試驗例和比較例中，在最冷點的F0值為10分鐘的時刻進(jìn)入冷卻步驟，但在實際上實施本發(fā)明時，可以比10分鐘短或長，可以根據(jù)每種內(nèi)容物確定達(dá)到必要的滅菌效價的時間。
權(quán)利要求
1.袋裝流動性食品的滅菌方法，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分鐘時的時間作為滅菌時間，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％時的滅菌時間(T(0％))和頂隙為10％時的滅菌時間(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)的最冷點的溫度，dt是時間微段；
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。
3.權(quán)利要求1或2所述的袋裝流動性食品的滅菌方法，其特征在于在柔性袋的滿注內(nèi)容積為100％容量時，將該流動性食品的填充量調(diào)節(jié)為30-70％容量。
4.權(quán)利要求1-3中任一項所述的袋裝流動性食品的滅菌方法，其特征在于相對于流動性食品的體積，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中任一項所述的袋裝流動性食品的滅菌方法，其特征在于相對于流動性食品的體積，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中任一項所述的袋裝流動性食品的滅菌方法，其特征在于在該流動性食品達(dá)到滅菌開始溫度時，使用B型粘度計，在50rpm的條件下測定或計算得到的粘度為0.2-4500mPa·s以下。
7.袋裝流動性食品的滅菌方法，其特征在于使用B型粘度計，在50rpm的條件下測定或計算得到的該流動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％容量時使內(nèi)容量為30-60％容量，將該流動性食品向柔性袋內(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。
9.權(quán)利要求7或8所述的袋裝流體食品的滅菌方法，其特征在于相對于該流動性食品的體積，該密封完畢的袋內(nèi)的項隙量相當(dāng)于2-20％。
全文摘要
在縱軸表示滅菌時間、橫軸表示頂隙氣體量的滅菌時間與頂隙氣體量關(guān)系的圖表中，不依賴于頂隙氣體量，滅菌時間一定，在該填充率下將流動性食品內(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A23L3/14GK101820779SQ20088011177
公開日2010年9月1日 申請日期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 申請人:東洋制罐株式會社