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TWI566705B - 使用聲波混合以混合產品之方法 - Google Patents

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TWI566705B
TWI566705B TW102115755A TW102115755A TWI566705B TW I566705 B TWI566705 B TW I566705B TW 102115755 A TW102115755 A TW 102115755A TW 102115755 A TW102115755 A TW 102115755A TW I566705 B TWI566705 B TW I566705B
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Taiwan
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mixing
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food
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Inventor
艾迪斯 伯特馬茲
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耐斯泰克公司
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Description

使用聲波混合以混合產品之方法
本發明基本上係關於組合物之混合。更具體言之，本發明係關於使用聲波混合以混合組合物，以在縮短之時間內達成均勻溫度特性之方法。
例如，就某些製程而言及視產品之稠度，達成均勻產品溫度分佈不適宜耗費長時間。在某些情況中，現有技術使用外部攪拌來減小此時間延遲。藉由攪拌，混合正在加工(例如，加熱、冷卻等)之產品及可在相較於使產品在整個製程中保持靜止的情況的相對較短時間內達成均勻溫度。
在滅菌期間用於攪拌容器之不同方法係為本技藝已知。然而，此等已知方法之有效性尤其受產品之稠度及對產品中所含之顆粒的可能作用限制。實際上，當產品具有高黏度值時，已知攪拌方法之最大限制因素係產品之稠度。對於此等高黏度產品，實驗在達成全面均勻溫度之時間延遲方面展示極小或無改良。
因此，需要提供一種在產品製程(例如，加熱、冷卻等)期間快速提供全面均勻溫度分佈之用於混合組合物之方法。
本發明提供使用聲波混合製造食物產品之方法。在一實施例中，混合食物產品之方法包括提供食物產品、藉由聲波混合裝置聲波 混合該食物產品，同時熱加工該食物產品。
在一實施例中，該聲波混合可為食物產品提供至大約150g，或至大約125g，或至大約100g，或至大約75g或類似者的加速度。
在一實施例中，該聲波混合可為食物產品提供5Hz至1000Hz之力方向變化速率。在一實施例中，該聲波混合可為食物產品提供至少20Hz，或至少30Hz，或至少40Hz，或至少50Hz，或至少60Hz，或至少70Hz，或至少80Hz或類似者之力方向變化速率。
在一實施例中，該食物產品包含顆粒及/或具有高黏度。
在一實施例中，該熱加工選自由加熱、冷卻或其等組合組成之群。
在另一實施例中，提供一種製造存放穩定性食物產品之方法。該方法包括在該食物產品之熱加工期間藉由聲波混合裝置聲波混合該食物產品。
在又一實施例中，提供一種在食物產品之加熱或冷卻期間提供均勻食物產品溫度之方法。該方法包括在食物產品之熱加工期間藉由聲波混合裝置聲波混合該食物產品。
在又一實施例中，提供一種縮短在食物產品之加熱或冷卻期間提供均勻食物產品溫度所需的時間之方法。該方法包括在食物產品之熱加工期間藉由聲波混合裝置聲波混合該食物產品。
在另一實施例中，提供一種縮短熱滅菌食物產品之時間之方法。該方法包括在食物產品之熱加工期間藉由聲波混合裝置聲波混合該食物產品。
在又一實施例中，提供一種減小在產品容器容器內壁上之停滯產品量之方法。該方法包括在食物產品之熱加工期間藉由聲波混合裝置聲波混合該食物產品。
在一實施例中，該聲波混合可為食物產品提供至大約150g，或 至大約125g，或至大約100g，或至大約75g，或類似者之加速度。
在一實施例中，該聲波混合可為食物產品提供5Hz至1000Hz之力方向變化速率。在一實施例中，該聲波混合可為食物產品提供至少20Hz，或至少30Hz，或至少40Hz，或至少50Hz，或至少60Hz，或至少70Hz，或至少80Hz或類似者之力方向變化速率。
在一實施例中，該食物產品包含顆粒及/或具有高黏度。
在一實施例中，該熱加工選自由加熱、冷卻或其等組合組成之群。
在又一實施例中，提供一種製造存放穩定性食物產品之方法。該方法包括提供熱加工容器，其具有經構造及佈置成藉由外容器密封容置之產品容器，藉由食物產品填充該產品容器之至少一部分，及在該熱加工容器中同時熱加工及聲波混合該食物產品。
在一實施例中，該方法進一步包括藉由加熱或冷卻介質填充該外容器之至少一部分。
在一實施例中，該方法進一步包括將該產品容器密封在該外容器內，以使該產品容器與該外容器之間無流體轉移。
在一實施例中，該聲波混合係藉由聲波混合裝置實施。
在一實施例中，該聲波混合可為食物產品提供至大約150g，或至大約125g，或至大約100g，或至大約75g，或類似者之加速度。
在一實施例中，該聲波混合可為食物產品提供5Hz至1000Hz之力方向變化速率。在一實施例中，該聲波混合可為食物產品提供至少20Hz，或至少30Hz，或至少40Hz，或至少50Hz，或至少60Hz，或至少70Hz，或至少80Hz或類似者之力方向變化速率。
在一實施例中，該食物產品包含顆粒及/或具有高黏度。
在一實施例中，該熱加工選自由加熱、冷卻或其等組合組成之群。
本發明之優點係提供改良之混合食物產品之方法。
本發明之另一優點係提供使用聲波混合之食物產品混合方法。
本發明之又一優點係提供改良之快速達成均勻產品溫度之方法。
本發明之又一優點係提供改良及/或維持整體產品品質之食物產品滅菌方法。
本發明之又一優點係提供改良及/或維持整體產品品質之食物產品冷卻方法。
其他特徵及優點將在本文中描述，且自以下詳細敘述及附圖而變得明瞭。
10‧‧‧生產線
12‧‧‧外容器
14‧‧‧排水閥
16‧‧‧排液管
18‧‧‧內容器
20‧‧‧食物容器
22‧‧‧承載板
24‧‧‧聲波混合機構
26‧‧‧噴霧頭
圖1示出根據本發明實施例之聲波混合整合加熱/冷卻組合件之示意性圖示。
圖2示出在根據本發明實施例之產品容器中靠近雞湯麵產品壁及在中心之產品溫度。
圖3示出在根據本發明實施例之產品容器中靠近烤雞飯產品壁及在中心之產品溫度。
圖4示出在根據本發明實施例之產品容器中靠近牛肉義大利麵產品壁及在中心之產品溫度。
如本文中所使用，除非另外明確說明，否則單數形式「一」及「該」包括複數形式。因此，例如，表述「多肽」包括兩或更多種多肽之混合物及類似者。
如本文中所使用，「約」意指在某一數字範圍內之數字。此外，本文中之所有數字範圍應理解為包括在該範圍內之所有整數、實數或分數。
如本文中所使用，「產品容器」應理解為包括滅菌容器、熱加工容器及類似者。
為生產高品質、安全、存放穩定性食物，應在包裝之前或之後使食物滅菌(例如，超高溫/無菌製程、容器內滅菌等)。應對產品施予適當滅菌以確保其使用安全，但同時，不應過度烹調或過度加工。實際上，過度滅菌會降低最終產品之感官效果。
生產存放穩定性食物之一方式係甑煮製程。甑煮係基於蒸氣之製程且一般有四種用於滅菌食物、營養物及醫藥產品之基於蒸氣之製程。蒸氣可為直接加熱介質(例如，飽和蒸氣)或間接加熱介質(例如，用於水浸漬製程中之蒸氣加熱水)。不同類型之甑煮製程包括以下：(i)飽和蒸氣(直接蒸氣加熱)；(ii)旋轉及靜態水浸漬(間接蒸氣加熱)；(iii)旋轉及靜態水噴霧(間接蒸氣加熱)；及(iv)旋轉及靜態蒸氣-空氣(直接蒸氣加熱)。
飽和蒸氣製程係最古老之容器內滅菌方法。由於空氣被視為絕熱介質，故該製程要求以蒸氣飽和甑煮容器。在該製程期間，透過使用蒸氣充滿容器並使空氣經由排氣閥離開而將所有空氣自甑煮容器排出。由於在任何滅菌步驟期間之任何時間均不容許空氣進入該容器，故在此製程之滅菌階段期間可不存在超壓。
就甑煮食物產品而言，及視該產品之稠度而定，使產品體積中之每一點達到相同溫度通常存在時間延遲。在某些情況中，現有技術利用外部攪拌來減小此時間延遲。藉由攪拌，混合容器中之產品且在相較於使容器在滅菌製程全程保持靜止的情況之相對較短時間內達成均勻溫度。已利用不同方法在滅菌期間攪拌食物容器，但此等方法之有效性有限。產品之稠度係限制該有效性之最大因素，且對於一些具有高黏度值之產品而言，實驗在達成均勻內部產品溫度方面展示極小或無改良。
相比於現時用於滅菌技術之非侵入式攪拌技術而言，申請者已開發可用於數種工業(包括，例如，食品、寵物食品、醫藥、營養食品等)中之熱加工(例如，滅菌、巴斯德滅菌等)方法。因此，本發明之方法透過在食物熱滅菌應用中使用聲波混合來解決先前技術的問題。聲波混合使用低頻率、高強度聲能以緊密混合不同狀態物質，包括，例如，氣體/液體、液體/液體、液體/固體或固體/固體系統。換言之，聲波混合使用均勻分佈且一致之聲波能代替傳統機械混合裝置。用於提供聲波混合技術之裝置可為可實施聲波混合之任何裝置且可包括，例如，揭示於Resodyn Corp之美國專利案7,188,993及7,866,878中之裝置。然而，熟習本項技術者將瞭解，描述於美國專利案7,188,993及7,866,878中之裝置僅為聲波混合裝置之實例且可將任何其他聲波混合裝置用於本發明方法中。
本發明方法包括使用聲波混合以在滅菌製程(例如，甑煮製程)期間混合產品。就此而言，將聲波混合技術與密封(例如，容器內)食料之熱加工整合以使密封食料具有存放穩定性。申請者出乎意料地發現，此種在滅菌製程期間之聲波混合縮短食料之整體熱滅菌時間且改良即將接受滅菌製程之產品之整體產品品質(例如，營養物保留、感官性質)。
將瞭解，本發明方法不必限制於在滅菌製程(例如，無菌或甑煮熱加工)中使用，而亦可用於需要均勻組合物溫度分佈之任何應用中。例如，本發明之方法可用於任何加熱或冷卻製程，包括，但不限於，微波加熱、電阻加熱、感應加熱、感應冷卻、對流加熱、對流冷卻、輻射加熱、輻射冷卻、甑煮、無菌加熱、無菌冷卻、滅菌製程或其等組合。亦將瞭解，本發明方法不限於容器內滅菌，且可用於上述加熱/冷卻製程中之任一者。
如上所述，在達成均勻產品溫度特性之現有解決方案中之首要 及最大缺點包括隨著產品稠度增大，現有攪拌方法之有效性顯著下降。換言之，為誘發容器中之產品混合，需沿不斷變化的方向將恒定或可變力施加至該容器，以使產品中之頂部空間不斷地改變其在容器中之相對位置並藉此混合產品。現有技術利用其中作用在產品上的力具有極低加速度值之方法。隨著加速度值增大及更快地改變方向，產品混合變得更高效。例如，在商用之最高效非侵入式攪拌方法中，作用在產品容器上之最高加速度為約2至3g(即，重力加速度)。
相對地，藉由使用本發明之聲波混合，可達成至大約75g，或至大約100g，或至大約125g，或至大約150g之重力加速度。此外，可實現5Hz至1000Hz、或至少20Hz、或至少30Hz、或至少40Hz、或至少50Hz、或至少60Hz、或至少70Hz、或至少80Hz之力方向變化速率。此達成及控制高混合強度之靈活性解除其他混合技術所遭受的限制。藉由此有效混合，及由於可在幾乎瞬時達成均勻容器溫度，故整體熱加工時間將顯著縮短(例如，約90+%)。結果是，經加工食物之感官性質得以改良，同時可將在熱加工期間發生之營養物流失減至最小。
使用聲波混合所提供之另一優點係，若使用現有熱加工技術，則可在產品容器之內壁發生產品燒黏。此可在當容器內壁上之產品停滯且受熱並燒黏至容器內壁之時發生。透過在容器中使用聲波混合所達成之均勻混合將移除在容器內壁上之產品停滯層，藉此消除在容器內壁發生燒黏的可能性。
此外，與熱加工結合之聲波混合具有利用極短(例如，約50毫米)混合長度便達成均勻混合之優點，此與藉由現有技術所達成之散料混合相反。已發現，散料混合對包含食物顆粒之產品之顆粒完整性具有有害作用。在許多情況中，顆粒經剪切至使顆粒尺寸遠小於在滅菌前所導入之原始尺寸的程度，或顆粒碎裂成微小及不規則碎片。
圖1示出根據本文中所揭示之方法可用於加熱及/或冷卻食物產品之示意性生產線10。在其中將該生產線用於熱滅菌產品之實施例中，「入口」可包括蒸氣供應及「出口」可包括蒸氣排放。在其中將該生產線用於冷卻產品之另一實施例中，「入口」可包括冷水供應及「出口」可包括暖水排放。
如圖1中所示，及在一實施例中，將生產線10用於混合食物產品，同時熱滅菌該產品。因此，生產線10包括在進入外容器12之「入口」處之蒸氣供應，其穿過容器12之內部，然後在容器12之相反末端排出。可藉由排水閥14驅逐形成在容器12內之任何凝結液並路引至排液管16。雖然以矮且寬的外容器12之形式示出，但熟練技術者將瞭解容器12可為任何合適尺寸及形狀，條件係容器12可在聲波混合的同時提供加熱/冷卻功能。例如，容器12亦可為較圖1中所示之容器12高且薄之實質圓柱形容器。
外容器12容置含有複數個食物容器20之內容器18。食物容器20位於作為聲波混合機構24之一部分之承載板22之頂上。如上所述，聲波混合機構24係用於為含於食物容器20中之產品提供快速攪拌(例如，振盪)以迅速達成均勻產品溫度。此外，就含有顆粒及/或具有較高黏度之產品而言，聲波混合機構24容許將產品加熱至充分高溫度並維持較長時間以全面地滅菌產品，但防止產品「燒黏」至容器20之內壁。產品之不斷聲波混合提供在較已知攪拌方法快得多的速率下達成之在整個產品上的較均勻溫度分佈。
在另一實施例中，可將生產線10用於冷卻含於容器20中之食物產品。當用於冷卻目的時，生產線10可包括使用將冷水提供至容器20之噴霧頭26。
舉例而言且不限制，以下實例係用於說明本發明之各實施例。以下調配物及製程僅提供作為示例，且熟練技術者可視所需之具體特 徵對其等予以必需程度的修改。
實例
申請者利用不同產品調配物實施實驗以確定在熱滅菌期間合併聲波混合之方法之混合效率。該等實驗係利用具有成形容器(例如，產品容器)之加熱/冷卻容器實施，其中經加工之外殼(例如，外容器)圍繞在該成形容器周圍以容納加熱或冷卻介質。該加熱/冷卻容器為實質上圓柱形，且包括o形環以密封外容器與產品容器之間的空間。該產品容器具有約八盎司之容量。將兩鞘套絕緣熱電偶連接至該加熱容器，一者測量靠近產品容器壁之產品溫度，及另一者測量靠近產品容器中心之產品溫度。
實例1-雞湯麵產品
如圖2中所示，當自外殼側加熱該雞湯麵產品時，壁(即，邊緣)熱電偶遠較不施用聲波混合時更快達到溫度。此外，當不施用聲波混合時，使兩者均達到高於250。F之習知溫度測量值將耗費超過2000秒。另一方面，當施用聲波混合時，兩溫度測量值之溫度幾乎同時升高。可在雞湯麵產品之冷卻階段清楚地觀察到相同作用。
實例2-烤雞飯產品
如圖3中所示，可均勻地加熱及冷卻烤雞飯產品(例如產品之整個體積)之中心及壁溫度。因此，透過在滅菌期間聲波混合烤雞飯產品可減輕關於容器中之冷點之任何問題。
實例3-牛肉義大利麵產品
如圖4中所示，可均勻地加熱及冷卻牛肉義大利麵產品(例如，產品之整個體積)之中心及壁溫度。因此，透過在滅菌期間聲波混合牛肉義大利麵產品可減輕關於容器中之冷點之任何問題。
應理解熟習本項技術者將瞭解關於本文中所描述之較佳實施例之各種變化及修改。可實施此等變化及修改而不脫離本發明主要內容 之精神及範圍且不減弱其預期優勢。因此預期附錄申請專利範圍涵蓋此等變化及修改。
10‧‧‧生產線
12‧‧‧外容器
14‧‧‧排水閥
16‧‧‧排液管
18‧‧‧內容器
20‧‧‧食物容器
22‧‧‧承載板
24‧‧‧聲波混合機構
26‧‧‧噴霧頭

Claims (9)

  1. 一種混合食物產品之方法，該方法包括：提供食物產品；藉由聲波混合裝置聲波混合該食物產品，同時熱加工該食物產品，其中該聲波混合為該食物產品提供5Hz至1000Hz之力方向變化速率。
  2. 如請求項1之方法，其中該聲波混合為該食物產品提供20Hz至1000Hz之力方向變化速率。
  3. 如請求項1之方法，其中該食物產品包含顆粒。
  4. 如請求項1之方法，其中該食物產品具有高黏度。
  5. 如請求項1之方法，其中該熱加工係選自由加熱、冷卻及其等組合組成之群。
  6. 如請求項1之方法，其中該藉由聲波混合裝置混合該食物產品包括：提供熱加工容器，其包括經構造及佈置成藉由外容器密封容置之產品容器；藉由食物產品填充該產品容器之至少一部分；及在該熱加工容器中同時熱加工及聲波混合該食物產品。
  7. 如請求項6之方法，其進一步包括藉由加熱或冷卻介質填充該外容器之至少一部分。
  8. 如請求項6之方法，其進一步包括將該產品容器密封在該外容器內，以使該產品容器與該外容器之間無流體轉移。
  9. 如請求項1之方法，其中該聲波混合為該食物產品提供至高150g之加速度。
TW102115755A 2012-05-02 2013-05-02 使用聲波混合以混合產品之方法 TWI566705B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261641542P 2012-05-02 2012-05-02

Publications (2)

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