АППАРАТ И СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ В ПЛАСТМАССОВЫХ ПАКЕТАХ Российский патент 2004 года по МПК B65B55/02 B65B55/14 A23L3/10 A23L3/12 A23L3/00 A23L3/16 

Область техники, к которой относится изобретение.

Настоящее изобретение относится к аппарату и способу тепловой обработки пищевых продуктов в пластиковых пакетах.

Уровень техники.

В консервной промышленности применяют главным образом два упаковочных материала, а именно контейнеры в виде стеклянных и консервных банок. Предпринимаются попытки использовать для упаковки законсервированных продуктов питания современные пластиковые материалы, например, в составе многослойных и теплостойких модификаций фольги. Преимущество этих материалов заключается в легкости их выкройки, что создает возможность изготовления изделий такого рода с большими размерами. Традиционные упаковочные материалы, т.е. стеклянные и консервные банки, по механическим и финансовым причинам для таких целей не пригодны. В плане сбыта требование большого размера и низких цен консервированных пищевых продуктов диктуется индустрией обслуживания, например, госпиталей, школ, буфетов и т.д.

Проблема заключается в том, что для нагрева и последующего охлаждения изделий такого рода с большими размерами традиционные технологии не годятся с точки зрения обеспечения требуемой температуры также и в центре банки, т.к. контейнер обычно заполняют пищевыми продуктами и нагревают путем воздействия нагретой воды или пара на внешнюю поверхность контейнера.

Из статьи "Новые возможности заполнения в асептических упаковках типа "пакет в коробке", опубликованной Р. Decio, известны основы асептического способа, включающего в себя три этапа перед вводом продукта в асептическую среду: нагрев продукта с повышением температуры до желаемого уровня, выдерживание продукта при высокой температуре в течение заданного времени, охлаждение продукта с максимально возможной скоростью до температуры 35°С или менее.

Поскольку во время процесса заполнения температура пищевых продуктов невысока (35°С или менее), контейнер следует предварительно стерилизовать посредством воздействия облучения или химических реактивов. К другим особенностям асептической технологии относятся: введение стерилизованных пищевых продуктов в асептическую среду, что представляет собой относительно сложный ВТКВ-процесс (высокая температура на короткое время). Данный процесс, применяющийся в асептических технологиях, предусматривает выдерживание пищевых продуктов при высокой температуре (приблизительно 140°С), в связи с чем приходится использовать сложные теплообменники и паровой котел.

При применении этого способа проблема обработки объемных продуктов не имеет надежного решения.

В патентных документах US-A-4092111 и DE 4442709 А1 описан аппарат для тепловой обработки продуктов, содержащихся в плотно закрытых контейнерах. Этот аппарат содержит теплообменник, насос и соединительные трубы для циркуляции жидкости во время процесса пастеризации.

В способе по указанному патенту США циркулирующая жидкость в то же время является нагревающим-охлаждающим веществом (на практике это вода), переносящим энергию нагрева или охлаждения к внешней поверхности контейнера, подлежащего пастеризации. Поэтому один конец труб присоединен к дну емкости (автоклава) для сбора жидкости, "поступающей самотеком" перед переходом ее к теплообменнику и обратно к емкости "для переноса жидкости в верхнюю часть аппарата после прохождения через теплообменник".

В патентном документе DE 4442709 А1 обсуждается минимизация отходов, вызванных загрязнением нагревающего-охлаждающего вещества в результате разрушения контейнера, заполненного пищевыми продуктами, во время процесса нагревания. Энергия нагрева-охлаждения передается через теплообменник, а циркуляция вещества осуществляется посредством насоса.

В документе JA-P-59210874 способ термообработки продуктов (нагрев с последующим охлаждением) рассмотрен в неконкретной форме, но в описании указано, что "открывающуюся часть контейнера плотно закрывают при соблюдении безмикробных условий". Практическое решение этой проблемы не описано, но термин "безмикробные условия" означает стерилизацию внешней поверхности контейнера, создание безмикробного пространства вокруг открывающейся части контейнера, а также использование инструмента, обеспечивающего плотное закрывание. Обычно выполнение этого условия обеспечивают посредством пара, а закрывание проводят механическим способом.

Кроме асептического способа, существуют еще два способа пастеризации.

1. Так называемый способ "горячего заполнения", который включает в себя: заполнение контейнера пищевыми продуктами при относительно высокой температуре (приблизительно 85°С), причем возможное микробиологическое заражение контейнера исключается самими горячими продуктами. Недостатком этого способа является невозможность быстрого охлаждения. Кроме того, для пищевых продуктов с высоким значением рН требуется дополнительная стерилизация в уже закрытом контейнере.

2. Тепловая обработка пищевых продуктов, традиционно проводимая посредством нагрева предварительно закрытого контейнера (консервная или стеклянная банка). Как следствие, размер контейнера ограничен, поскольку возможен перегрев частиц пищи около внешней поверхности контейнера, в то время как центр его может остаться относительно холодным.

Сущность изобретения.

Проблемы, возникшие на существующем уровне техники, можно разрешить с помощью аппарата и способа согласно настоящему изобретению. Тепловую обработку в данном случае проводят следующим образом. Пластиковый контейнер после заполнения пищевыми продуктами плотно закрывают, но для обеспечения циркуляции заливаемой жидкости внутрь контейнера вводят две трубы, т.е. отверстия для труб локализованы выше уровня заливаемой жидкости, а концы труб расположены ниже этого уровня. Для уплотнения отверстия должны быть меньше диаметра труб. Указанные трубы через насос присоединены к вторичному контуру теплообменника. С помощью нагретой воды или нагретого пара в первичном контуре заливаемая жидкость нагревается, причем одновременно в контейнере, трубах и теплообменнике. Поскольку контур заливаемой жидкости герметично закрыт, она пастеризуется в одно и то же время в контейнере, насосе, трубах и теплообменнике. Пищевые продукты охлаждаются с использованием холодной воды в первичном контуре теплообменника. После пастеризации трубы удаляют, а контейнер, для исключения возможности любой инфекции, сразу же плотно закрывают ниже уровня отверстий.

Согласно изобретению аппарат для тепловой обработки пищевых продуктов в пластиковых пакетах содержит теплообменник для нагрева и последующего охлаждения заливаемой жидкости, насос во вторичном контуре теплообменника, металлические или пластиковые трубы, соединяющие теплообменник, насос и по меньшей мере один заполненный пищевыми продуктами контейнер. Отличительной особенностью предлагаемого аппарата является то, что упомянутые трубы введены внутрь контейнера с обеспечением возможности циркуляции заливаемой жидкости, причем эта жидкость герметично изолирована в контейнере, насосе, трубах и теплообменнике.

В предпочтительном варианте аппарат содержит герметичную емкость или автоклав, в которых установлен по меньшей мере один заполненный пищевыми продуктами контейнер. Емкость или автоклав выполнены с обеспечением возможности повышения и понижения в них давления во время соответственно процесса нагрева и процесса охлаждения.

Предлагаемый способ пастеризации пищевых продуктов в пластиковом контейнере осуществляют посредством вышеописанного аппарата. Согласно этому способу осуществляют циркуляцию заливаемой жидкости в по меньшей мере одном заполненном пищевыми продуктами контейнере, причем возможность циркуляции упомянутой жидкости обеспечивается введенными внутрь контейнера трубами, повышают температуру заливаемой жидкости за счет нагретой воды или пара в первичном контуре теплообменника, уменьшают температуру заливаемой жидкости за счет холодной воды в первичном контуре теплообменника.

Предлагаемый способ стерилизации пищевых продуктов в пластиковом контейнере осуществляют посредством упомянутого предпочтительного варианта выполнения аппарата. Согласно этому способу осуществляют циркуляцию заливаемой жидкости в заполненном пищевыми продуктами контейнере, повышают температуру заливаемой жидкости за счет нагретой воды или пара в первичном контуре теплообменника, одновременно повышая давление в герметичной емкости с обеспечением температуры заливаемой жидкости выше 100°С, уменьшают температуру заливаемой жидкости за счет холодной воды в первичном контуре теплообменника, одновременно понижая давление в герметичной емкости.

В предпочтительном варианте описанных способов по завершении процесса соответственно пастеризации или стерилизации запечатывают контейнер для получения консервированных пищевых продуктов в запечатанном контейнере.

Перечень фигур чертежей.

Более наглядно изобретение будет представлено с помощью детального описания предпочтительных вариантов осуществления, приведенных только в качестве примеров, со ссылками на прилагаемые чертежи, из которых:

фиг.1 представляет собой схематичное изображение предпочтительного варианта осуществления аппарата согласно изобретению,

на фиг.2 схематично представлен другой предпочтительный вариант осуществления изобретения.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Фиг.1 иллюстрирует предпочтительный вариант осуществления аппарата и способа согласно изобретению. Проблемы, возникшие на существующем уровне техники, можно разрешить посредством настоящего изобретения, прежде всего с помощью предпочтительного варианта осуществления, в котором пластиковый контейнер 3 плотно закрывают после заполнения пищевыми продуктами и заливки жидкости и помещают в емкость 4. При этом внутрь контейнера 3 вводят две трубы, обеспечивающие возможность циркуляции заливаемой жидкости. Для этого отверстия для труб локализованы выше уровня заливаемой жидкости, а концы труб расположены ниже этого уровня. Для уплотнения отверстия должны быть меньше диаметра труб. Указанные трубы через насос 2 присоединены к вторичному контуру теплообменника 1. За счет нагретой воды или пара в первичном контуре теплообменника 1 заливаемая жидкость нагревается одновременно в контейнере 3, трубах и теплообменнике 1. Поскольку контур заливаемой жидкости герметично закрыт, она пастеризуется в одно и то же время в контейнере 3, насосе 2, трубах и теплообменнике 1. За счет холодной воды в первичном контуре теплообменника пищевые продукты охлаждаются. После пастеризации трубы удаляют, а контейнер 3, для исключения возможности проникновения бактерий, сразу же запечатывают. Для запечатывания может быть использован дополнительный материал, например, фольга. В наиболее простом варианте контейнер условно разделяют на две части, в одной из которых находятся отверстия, а в другой - пищевые продукты. Затем пластиковые стенки контейнера сваривают между собой по линии раздела и отрезают часть с продуктами. В результате получают консервированные пищевые продукты в запечатанной упаковке.

Очевидно, что во вторичном контуре теплообменника 1 можно в одно и то же время пастеризовать несколько контейнеров 3.

На фиг.2 показан другой предпочтительный вариант осуществления изобретения, с помощью которого описанную технологию можно применять для консервирования пищевых продуктов с низким значением рН при температуре ниже 100°С. Поместив контейнер (контейнеры) 3, заполненный (заполненные) пищевыми продуктами, в герметичную емкость (автоклав) 6, можно увеличить давление во время нагрева, не доводя заливаемую жидкость до кипения. Таким же образом можно провести обработку при температуре выше 100°С, а также консервировать, т.е. стерилизовать пищевые продукты с высоким значением рН (например, зеленый горошек и кукурузу).

При осуществлении способа по изобретению работу насоса 2, обеспечивающего требуемое количество тепла, контролируют по температуре в контейнере (контейнерах) 3. До начала процесса, для обеспечения стабильного уровня заливаемой жидкости в контейнере (контейнерах), трубы во вторичном контуре нужно провентилировать.

После окончания обработки контейнер (контейнеры) 3 следует поместить в картонную коробку, чтобы исключить возможность повреждения (упаковка типа "пакет в коробке").

Изобретение относится к аппарату и способу тепловой обработки продуктов питания в пластиковом контейнере. Указанный контейнер после заполнения продуктами питания плотно закрывают и внутрь контейнера вводят две металлические или пластиковые трубы для обеспечения циркуляции заливаемой жидкости. Указанные трубы присоединены через насос к вторичному контуру теплообменника. С использованием нагретой воды или пара в первичном контуре заливаемая жидкость нагревается одновременно в контейнере, насосе, трубах и теплообменнике. С использованием холодной воды в первичном контуре теплообменника пищевой продукт в контейнере охлаждается. После пастеризации или стерилизации трубы удаляют, а контейнер плотно закрывают, предотвращая возможность проникновения инфекции. Изобретение позволяет осуществить упаковку консервированных продуктов питания в современные пластиковые материалы, например, в составе многослойных и теплостойких модификаций фольги. 3 с. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Аппарат для пастеризации пищевых продуктов, содержащий теплообменник, насос во вторичном контуре теплообменника и металлические или пластиковые трубы, соединяющие теплообменник, насос и по меньшей мере один заполненный пищевыми продуктами контейнер, отличающийся тем, что упомянутые трубы введены внутрь контейнера с обеспечением возможности циркуляции заливаемой жидкости, которая герметично изолирована в контейнере, насосе, трубах и теплообменнике.2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что он содержит герметичную емкость или автоклав, в которой установлен по меньшей мере один заполненный пищевыми продуктами контейнер, выполненную с обеспечением возможности повышения и понижения давления в емкости.3. Способ пастеризации пищевых продуктов в пластиковом контейнере посредством аппарата, охарактеризованного в п.1, отличающийся тем, что осуществляют циркуляцию заливаемой жидкости в по меньшей мере одном заполненном пищевыми продуктами контейнере, причем возможность циркуляции упомянутой жидкости обеспечивается введенными внутрь контейнера трубами, повышают температуру заливаемой жидкости за счет нагретой воды или пара в первичном контуре теплообменника, уменьшают температуру заливаемой жидкости за счет холодной воды в первичном контуре теплообменника.4. Способ по п.3, отличающийся тем, что по завершении процесса пастеризации запечатывают контейнер для получения консервированных пищевых продуктов в запечатанном контейнере.5. Способ стерилизации пищевых продуктов в пластиковом контейнере посредством аппарата, охарактеризованного в п.2, отличающийся тем, что осуществляют циркуляцию заливаемой жидкости в заполненном пищевыми продуктами контейнере, повышают температуру заливаемой жидкости за счет нагретой воды или пара в первичном контуре теплообменника, одновременно повышая давление в герметичной емкости с обеспечением температуры заливаемой жидкости выше 100°С, уменьшают температуру заливаемой жидкости за счет холодной воды в первичном контуре теплообменника, одновременно понижая давление в герметичной емкости.6. Способ по п.5, отличающийся тем, что по завершении процесса стерилизации запечатывают контейнер для получения консервированных пищевых продуктов в запечатанном контейнере.