УСТРОЙСТВО И СПОСОБ КОМБИНИРОВАНИЯ ИНФУЗИИ КУСОЧКОВ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ Российский патент 2012 года по МПК A23L1/212 A23B7/22 A23B7/153 A23B7/158 

Предпосылки создания изобретения

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству и способу инфузии растворенных веществ в кусочки пищевых продуктов. Более точно, изобретение относится к устройству и способу инфузии кусочков пищевых продуктов, в частности кусочков плодов и овощей путем комбинированной инфузии, а именно инфузии при атмосферном давлении, и затем вакуумной инфузии с использованием одного устройства.

Описание уровня техники

За последние годы резко вырос потребительский спрос на полезные для здоровья пищевые продукты в целом и, в частности, полезные для здоровья закусочные продукты. Обычно полезные для здоровья закусочные продукты представляют собой дегидратированные ломтики или кубики цельных плодов или овощей. Кусочки плодов и овощей ("кусочки") обычно дегидратируют путем обжаривания в вакууме, поскольку при обычном обжаривании закусочные продукты приобретают нежелательный внешний вид и имеют более высокое содержание масла, чем это желательно.

Инфузия кусочков плодов и овощей до обжаривания является существенной для процесса дегидратации с точки зрения достижения желаемых характеристик продукта. В результате дегидратации без предварительной инфузии кусочки уменьшаются в объеме и приобретают неприемлемую для потребительских товаров консистенцию. Эти недостатки могут быть устранены путем инфузии кусочков плодов и овощей до дегидратации. В результате инфузии кусочков плодов и овощей раствором, содержащим моно-, ди- или олигосахариды, плодово-ягодные соки или растительное волокно, в них увеличивается содержание твердых частиц, которые формируют структуру кусочков и предотвращают их разрушение во время дегидратации. Получаемый продукт является хрустящим, имеет приемлемое содержание масла и сохраняет внешний вид исходных кусочков плодов и овощей.

Из техники хорошо известны способы инфузии кусочков плодов и овощей. Одним из таких способов является непрерывная или ступенчатая инфузия при атмосферном давлении. Согласно этому способу, описанному в патентах US 5718939 (на имя Nugent) и 6440483 (на имя Ghaedian и др.), кусочки плодов и овощей обрабатывают водой или водным раствором, чтобы разрушить клеточные стенки кусочков, а затем инфузионным раствором, чтобы ввести в кусочки твердые частицы. Эти стадии могут осуществляться непрерывно в одном устройстве или ступенчато в нескольких устройствах.

Другим хорошо известным из техники способом является вакуумная инфузия, описанная в патенте US 5747088 (на имя Fletcher), в которой при нахождении кусочков плодов и овощей в инфузионном растворе на них воздействуют пониженным давлением (ниже атмосферного давления). В этом способе ускоряется перенос вещества твердых частиц и воды в кусочки и значительно сокращается время, необходимое для инфузии, по сравнению с инфузией при атмосферном давлении. В вакуумной инфузии применяются два механизма: осмотическая дегидратация и последующая инфузия твердых частиц. Осмотическая дегидратация, то есть удаление воды и газа из кусочков плодов и овощей, происходит при первоначальном вакуумировании и снижении давления в устройстве. При сбросе вакуума и восстановлении давления в устройстве твердые частицы из инфузионного раствора впитываются кусочками и заполняют пространства, остающиеся после удаления воды и газа.

Тем не менее в результате вакуумирования непосредственно после контакта между кусочками плодов и овощей и инфузионным раствором повреждаются клеточные стенки продукта, что приводит к увеличенному поглощению масла во время последующих операций. В связи с этим, после инфузии при атмосферном давлении определенной длительности предпочтительно подвергать кусочки плодов и овощей воздействию сниженного давления, чтобы дать сформироваться структуре кусочков и предотвратить повреждение клеточных стенок кусочков при вакуумировании. Согласно существующей технологии применяют инфузию при атмосферном давлении или вакуумную инфузию, но не оба способа в сочетании, что довело бы до максимума кпд процесса инфузии. Желательно осуществлять оба способа инфузии в сочетании или по отдельности в одном устройстве и адаптировать периоды времени, необходимые для осуществления каждого способа, и уровни давления на протяжении вакуумной инфузии, чтобы добиться желаемых характеристик продукта.

Другим недостатком существующей технологии инфузии кусочков плодов и овощей является неравномерность инфузии всех кусочков. Большая часть кусочков плодов и овощей плавает в растворе, а не полностью погружена в него на протяжении процесса инфузии. Желательно иметь средство погружения кусочков плодов и овощей и осторожного перемешивания кусочков в растворе, чтобы обеспечить достаточный контакт между кусочками и инфузионным раствором.

В связи с тем, что кусочки плодов и овощей плавают в инфузионном растворе, также возникают сложности с их сбором. В существующей технологии используют вращающиеся или вертикально установленные барабаны, описанные в патентах US 6457403 (на имя Wettlaufer и др.), 6159527 (на имя Wettlaufer), 6479092 (на имя Wettlaufer) и 6440483 (на имя Ghaedian и др.), согласно которым сбор является сложным процессом, требующим вмешательства оператора и тем самым снижающим кпд и увеличивающим интервалы между партиями. Желательно иметь устройство, позволяющее осуществлять сбор кусочков без вмешательства оператора.

На последующие операции влияет инфузионный раствор, остающийся на кусочках плодов и овощей после их извлечения из процесса инфузии. Избыток сахара или растворенных веществ, остающихся на кусочках после процесса инфузии, вызывает накопление сахара в ходе последующих операций и приводит к растрате инфузионного раствора и потере в выходе продукции. Согласно существующей технологии после извлечения кусочков плодов и овощей из инфузионного раствора их промывают, чтобы удалить накопившийся сахар, но было бы предпочтительно исключить дополнительную стадию и осуществлять удаление остаточного инфузионного раствора по мере извлечения продукта из инфузионного раствора.

Кроме того, некоторые отдельные кусочки плодов и овощей подвергают быстрому замораживанию по отдельности до инфузии. Инфузия не может осуществляться, когда кусочки заморожены. Таким образом, быстрозамороженные по отдельности кусочки плодов и овощей необходимо оттаивать, что требует дополнительной стадии до осуществления инфузии. Желательно объединить оттаивание и инфузию в одну стадию в одном устройстве, чтобы сократить общее время, необходимое для процесса инфузии.

Краткое изложение сущности изобретения

В настоящем изобретении предложен способ и устройство для комбинированной инфузии растворенных веществ в кусочки пищевых продуктов, включающий инфузию при атмосферном давлении и затем вакуумную инфузию в одном устройстве. Кусочки вводят в устройство, в котором их подвергают инфузии при атмосферном давлении, чтобы сформировалась структура кусочков, а затем вакуумной инфузии, чтобы ускорить процесс инфузии и сократить общее время, необходимое для инфузии. Длительность каждой стадии и уровень давления на вакуумной стадии могут регулироваться для отдельных плодов и овощей с целью достижения желаемых характеристик продукта.

Согласно одной из особенностей предложенное в настоящем изобретении устройство имеет герметизируемый сосуд, в котором помещается смешивающий механизм, обеспечивающий средство погружения и осторожного перемешивания кусочков, находящихся в растворе. Смешивающий механизм перемещается верх и вниз с заданной скоростью и периодичностью, адаптированной к конкретным кусочкам пищевых продуктов, для погружения кусочков в раствор с целью гарантировать достаточный контакт для равномерной инфузии.

Согласно одной из особенностей предложенное в настоящем изобретении устройство дополнительно имеет подпорные стенки, проходящие по длине боковых сторон внутреннего конвейера вплотную к ним и не дающие плавающим кусочкам отклоняться от траектории непосредственно над внутренним конвейером. В альтернативных вариантах осуществления изобретения в качестве подпорных стенок могут действовать боковые стенки устройства. По мере выхода инфузионного раствора из устройства подпорные стенки в сочетании с силой тяжести обеспечивают осаждение кусочков на внутреннем конвейере для их сбора независимо от того, полностью ли погружены кусочки в раствор или плавают в растворе. Затем внутренний конвейер доставляет подвергнутые инфузии кусочки на последующие стадии, что делает ненужным вмешательство оператора на протяжении процесса сбора.

Согласно одной из особенностей предложенный в настоящем изобретении способ позволяет удалять раствор, остающийся на подвергнутых инфузии кусочках пищевых продуктах, без дополнительной стадии промывки путем отвода инфузионного раствора из находящегося под вакуумом устройства. Затем кусочки извлекают из устройства, и уменьшают накопление сахара в ходе последующих операций.

Изобретение также предусматривает стадии оттаивания быстрозамороженных по отдельности кусочков пищевых продуктов, при этом инфузия осуществляется в одном устройстве. Кусочки могут быть оттаяны при нахождении в устройстве путем циркуляции инфузионного раствора с более высокой температурой, чтобы постепенно повысить температуру кусочков. Инфузия начинается по мере оттаивания кусочков, что сокращает общее время, необходимое для процесса инфузии.

Упомянутые, а также дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут ясны из следующего далее подробного описания.

Краткое описание чертежей

В прилагаемой формуле изобретения содержатся элементы новизны, считающиеся характеризующими изобретение. Вместе с тем, само изобретение, а также предпочтительный способ его применения, его дополнительные задачи и преимущества будут лучше всего поняты при рассмотрении следующего далее подробного описания наглядных вариантов осуществления в сочетании с сопровождающими чертежами, на которых:

на фиг.1 показана блок-схема, иллюстрирующая один из предпочтительных вариантов осуществления способа согласно заявленному изобретению,

на фиг.2А и 2Б схематически представлен вид сбоку первого варианта осуществления заявленного изобретения,

на фиг.2В показан частичный перспективный вид сверху первого варианта осуществления заявленного изобретения,

на фиг.3А и 3Б схематически представлен вид сбоку второго варианта осуществления заявленного изобретения и

на фиг.3В показан частичный перспективный вид сверху второго варианта осуществления заявленного изобретения.

Подробное описание

Одинаковые элементы на всех сопровождающих чертежах обозначены одинаковыми позициями. При отсутствии ссылки на конкретную фигуру чертежей подразумевается фиг.2А.

На фиг.1 проиллюстрирован один из предпочтительных вариантов осуществления предложенного в изобретении способа. На первой стадии 10 в устройство вводят кусочки пищевых продуктов ("продукт" или "кусочки"). Кусочками пищевых продуктов предпочтительно являются кусочки плодов или овощей, но также могут являться кусочки мяса. Кусочки пищевых продуктов распределяют по U-образному конвейеру внутри устройства, чтобы создать слой продукта (стадия 20). На стадии 30 в устройство вводят инфузионный раствор, и на стадии 40 вымачивают кусочки пищевых продуктов в инфузионном растворе при атмосферном давлении в течение определенного времени. Затем снижают давление в устройстве, чтобы тем самым создать в нем вакуум, и на стадии 50 вымачивают кусочки в инфузионном растворе в течение дополнительного времени. На стадиях 40, 50 инфузии при атмосферном давлении и в вакууме продукт периодически погружают в инфузионный раствор и осторожно перемешивают. По завершении инфузии инфузионный раствор отводят из устройства сначала при атмосферном давлении, а затем под низким вакуумом, чтобы удалить инфузионный раствор, остающийся на кусочках (стадия 60). Наконец, подвергнутый инфузии продукт удаляют из устройства для осуществления дальнейших операций (стадия 70). Подробности раскрытого выше способа будут рассмотрены в следующих далее абзацах со ссылкой на описанное устройство.

С помощью предложенных в настоящем изобретении способа и устройства кусочки пищевых продуктов можно подвергать инфузии при атмосферном давлении, в вакууме или комбинированной инфузии в зависимости от конкретных требований к продукту. Комбинированная инфузия включает стадию инфузии при атмосферном давлении и стадию вакуумной инфузии с целью достижения наибольшей эффективности инфузии. На фиг.1 проиллюстрирован способ, являющийся предпочтительным способом комбинированной инфузии. Предложенный способ можно легко усовершенствовать с целью осуществления только инфузии при атмосферном давлении или только вакуумной инфузии с целью получения желаемого продукта. Для осуществления только инфузии при атмосферном давлении может быть исключена стадия 50 вакуумной инфузии. Для осуществления только вакуумной инфузии может быть исключена стадия 40 инфузии при атмосферном давлении.

До осуществления инфузии кусочки пищевых продуктов могут находиться в свежем виде или в виде быстрозамороженных по отдельности кусочков в зависимости от желаемых характеристик продукта и доступности. Примеры кусочков плодов, которые могут использоваться, включают без ограничения кусочки яблока, кубики ананаса, ломтики манго, ломтики папайи, ломтики плодов хлебного дерева, консервированный личи, ломтики груши, целью/нарезанную ломтиками клубнику, цельную голубику, цельную малину и кусочки банана. Примеры кусочков овощей, которые могут использоваться, включают без ограничения цельные зеленые бобы, ломтики моркови, цельные кочаны цветной капусты, цельные кочаны брокколи с соцветиями, ломтики сладкого картофеля, нарезанные брусками клубни таро и ломтики тыквы. Инфузионный раствор может иметь специально созданный состав и содержать различные моно-, ди- или олигосахариды, плодово-ягодные соки или растительное волокно для достижения желаемых характеристик продукта.

В одном из предпочтительных способов применения предложенного в изобретении устройства продукт изначально вымачивают в инфузионном растворе при атмосферном давлении приблизительно 760 торр (1 атмосфера) в течение от 30 минут до 4 часов, чтобы заместить достаточную часть содержащейся в продукте воды растворенными веществами для инфузии. Структурная целостность продукта повышается, поскольку он заполняется твердыми частицами, что препятствует его разрушению при обжаривании в ходе дальнейших операций. Температуру инфузионного раствора поддерживают на уровне 50°F или ниже, более предпочтительно в пределах от 45°F до 50°F, наиболее предпочтительно 50°F, а концентрацию растворенного вещества - на уровне от 43 до 45 единиц по шкале Брикса, предпочтительно около 45 единиц по шкале Брикса. Поддержание температуры на уровне 50°F или ниже предпочтительно для контроля роста микробов. В инфузионный раствор также может быть добавлен бактерицид для предотвращения или замедления роста микробов, за счет чего также могут использоваться более высокие температуры.

Когда кусочки пищевых продуктов по отдельности быстро замораживают до осуществления инфузии, продукт необходимо оттаять, чтобы могла пройти инфузия. Предложенное в изобретении устройство позволяет осуществлять как оттаивание, так и инфузию продукта, что делает излишним отдельное оборудование для выполнения этой операции. Как показано на фиг.1, стадия оттаивания, если она необходима, происходит между стадией 30 введения инфузионного раствора и стадией 40 инфузии при атмосферном давлении с осторожным перемешиванием. По мере циркуляции инфузионного раствора через устройство при постоянной температуре, например, 50°F температура продукта повышается. Обычно через 20-30 минут температура замороженного продукта повышается приблизительно до 30°F, и начинается стадия 40 инфузии.

За счет объединения стадий оттаивания и инфузии продукта в одном сосуде сокращается продолжительность обработки и обеспечивается более эффективная инфузия.

Свежие продукты не требуют оттаивания до осуществления инфузии. После погружения в инфузионный раствор продукт начинает поглощать твердые частицы. Таким образом, для инфузии свежего продукта путем вымачивания при атмосферном давлении требуется значительно меньшее время, чем в случае быстрозамороженного продукта.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления способа кусочки пищевых продуктов сначала подвергают инфузии при атмосферном давлении путем вымачивания в инфузионном растворе при атмосферном давлении в течение от 30 минут до 4 часов. Примерами стандартной длительности стадии инфузии при атмосферном давлении для различных плодов и овощей, подвергаемых комбинированной инфузии, являются: яблоки (свежие) 30 минут; ананасы (быстрозамороженные по отдельности) 101 минута; зеленые бобы (быстрозамороженные по отдельности) 60 минут и морковь (быстрозамороженная по отдельности) 60 минут. Эти величины могут меняться в зависимости от конкретного продукта и желаемых свойств конечного продукта.

После стадии инфузии при атмосферном давлении через отверстие для вакуумирования снижают давление в устройстве до заданного уровня предпочтительно в пределах от 50 до 600 торр, более предпочтительно от 100 до 500 торр, наиболее предпочтительно от 200 до 400 торр в зависимости от требований к подвергаемому инфузии продукту. Примеры пониженного давления, обычно используемого для различных кусочков плодов и овощей, подвергаемых комбинированной инфузии, включают: яблоки (свежие) 200 торр; ананасы (быстрозамороженные по отдельности) 400 торр; зеленые бобы (быстрозамороженные по отдельности) 400 торр и морковь (быстрозамороженная по отдельности) 200 торр. Тем не менее эти величины давления приведены в качестве иллюстрации, а не ограничения. Вакуум может поддерживаться в течение от нескольких минут до 1 часа. И в этом случае время пребывания и давление, используемые на этой стадии, могут значительно меняться в зависимости от продукта и желаемого конечного продукта.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения с целью дополнительного ускорения поглощения растворенных веществ применяют импульсы вакуума. Импульс вакуума предусматривает снижение давления в устройстве на короткое время и затем его восстановление. Каждый импульс вакуума обычно длится 2 минуты. Для получения наиболее эффективного результата инфузии используют по меньшей мере один импульс и до трех импульсов вакуума.

Согласно способу комбинированной инфузии вакуумную инфузию предпочтительно осуществляют спустя некоторое время после инфузии при атмосферном давлении, чтобы защитить клеточные стенки продукта. При вакуумировании до того, как продукт до определенной степени подвергнут инфузии, разрушаются клеточные стенки продукта, что приводит к увеличению поглощения масла во время дальнейшей обработки. Таким образом, за счет упрочнения продукта в результате накопления растворенных веществ на стадии атмосферной инфузии и последующей вакуумной инфузии продукта получают более прочный продукт за меньшее общее время. Вакуумная инфузия определенной длительности, следующая за стадией инфузии при атмосферном давлении, является предпочтительной для более эффективной инфузии твердых частиц в продукт. После снижения давления откачивают газ, находящийся между клеточными стенками продукта. В результате сброса вакуума и восстановлении давления продукт поглощает твердые частицы из инфузионного раствора, заполняющие пространство, которое ранее занимал газ.

По завершении инфузии инфузионный раствор удаляют из устройства. Вакуумирование может осуществляться во время удаления, предпочтительно после удаления основной части раствора и осаждении продукта на U-образном конвейере. В одном из предпочтительных вариантов осуществления через отверстие для вакуумирования на короткий период времени, например, около 2-5 минут снижают давление в устройстве, например, примерно до 400-600 торр. Этот короткий период частичного вакуума позволяет удалять избыток раствора с поверхности продукта, за счет чего уменьшается накопление сахара в ходе последующих операций дегидратации. Затем продукт извлекают из устройства для проведения последующих операций.

На фиг.2А показано устройство для инфузии при атмосферном давлении, в вакууме или комбинированной инфузии кусочков пищевых продуктов согласно одному из вариантов осуществления изобретения. В инфузионный сосуд 100 через входной участок 102 помещают кусочки пищевых продуктов для инфузии. После инфузии кусочки выходят из сосуда 100 через выходной участок 104. Между входным участком 102 и выходным участком 104 расположена полость 110, имеющая отверстие 112 для регулирования давления в полости и отсасывающий дренаж 114, то есть полость 110 представляет собой герметизируемый сосуд. В одном из предпочтительных вариантов осуществления полость 110 имеет форму прямоугольника из нержавеющей стали. Нержавеющая сталь является предпочтительной в качестве конструкционного материала во избежание влияния на качество инфузионного раствора после очистки каустиком. Тем не менее полость 110 может иметь другую форму, например, форму цилиндрической полости. В двух различных предпочтительных вариантах осуществления изобретения, показанных на фиг.2А и 3А, входной участок 102 имеет герметизируемую входную дверцу 116 и втягивающийся впускной конвейер 200 для поступления свежего продукта или продукта с предыдущей операции. Входная дверца 116 расположена непосредственно над приподнятым приемным концом 302 внутреннего U-образного конвейера 300. Для помещения продукта в сосуд 100 входную дверцу 116 открывают, чтобы втягивающийся впускной конвейер 200 мог войти в сосуд 100. Продукт перемещается по втягивающемуся впускному конвейеру 200, с которого его разгружают на приподнятый приемный конец 302 U-образного конвейера 300 или вблизи него.

Внутренний U-образный конвейер 300 имеет противолежащие приподнятые концы 302, 304, которые образуют лоток 306, расположенный между приподнятыми концами 302, 304. U-образный конвейер 300 предпочтительно изготовлен из сетчатого материала, но также может представлять собой параллельно расположенные роликовые цепи из пластика или нержавеющей стали, плетеную сетку из нержавеющей стали, пластиковую ременную передачу с зацеплением или может быть изготовлен из любого материала, который позволяет текучей среде свободно проходить через конвейер 300. U-образный конвейер 300 опирается на направляющие ролики. Например, на чертежах показано шесть роликов 308, 310, 312, 314, 316, 318; тем не менее для обеспечения желаемой формы конвейера 300 может потребоваться меньшее или большее число роликов. Число роликов и их размещение известно специалистам в данной области техники. Кусочки пищевых продуктов перемещают с втягивающегося впускного конвейера 200 на приподнятый приемный конец 302 движущегося U-образного конвейера 300. Затем кусочки перемещаются вниз по наклону 320 U-образного конвейера 300 и образуют слой продукта на участке лотка 306. U-образный конвейер 300 останавливается, как только продукт распределяется по лотку 306 и до тех пор, пока он не выйдет из U-образного конвейера 300 через приподнятый разгрузочный конец 304.

После того как в сосуд 100 помещают желаемое количество продукта, втягивающийся впускной конвейер 200 извлекают из сосуда 100. Затем плотно закрывают входную дверцу 116, чтобы изолировать сосуд 100 от внешней среды и тем самым осуществить снижение давления в сосуде. Другие возможные способы введения кусочков пищевых продуктов в сосуд 100 включают, например, использование стационарного впускного конвейера или поворотного воздушного шлюза.

Как показано на фиг.2Б, через впускное отверстие 404 для текучей среды в сосуд 100 вводят инфузионный раствор 402 таким образом, чтобы слой продукта на лотке 306 был полностью погружен в инфузионный раствор 402. Если введенные кусочки плавают в растворе, необходимо следить за тем, чтобы инфузионный раствор 402 не вышел за уровень наклонных участков 320, 322 U-образного конвейера 300. Если инфузионный раствор 402 поднимается выше уровня наклонных участков 320, 322 U-образного конвейера 300, продукт может перелиться через U-образный конвейер 300, и потребуется осуществлять его сбор и очистку.

В одном из альтернативных вариантов осуществления, показанном на фиг.3А, сосуд 100 имеет внутренний резервуар 400 для инфузионного раствора 402. Лоток 306 U-образного конвейера 300 располагается в резервуаре 400 ниже линии наполнения резервуара, а приподнятые концы 302, 304 выходят за линию наполнения. Резервуар заполняют инфузионным раствором 402 через впускное отверстие 404 для текучей среды таким образом, чтобы слой продукта на лотке 306 был полностью погружен в инфузионный раствор 402. И в этом случае следует следить за тем, чтобы инфузионный раствор 402 не вышел за линию наполнения резервуара 400; в противном случае продукт может перелиться через U-образный конвейер 300 и потребуется осуществлять его сбор и очистку. В одном из предпочтительных вариантов осуществления кусочки пищевых продуктов подвергают стадиям инфузии при атмосферном давлении и в вакууме. На протяжении всего времени пребывания продукта в устройстве температуру инфузионного раствора 402 поддерживают в пределах около 45-50°F, предпочтительно около 50°F, и также поддерживают концентрацию растворенного вещества в пределах от около 43 до 45 единиц по шкале Брикса, предпочтительно около 45 единиц по шкале Брикса.

Желаемую температуру и концентрацию поддерживают путем обеспечения циркуляции инфузионного раствора 402 через внешнюю систему 408, которая находится в жидкостном взаимодействии с сосудом 100 посредством впускного отверстия 404 для текучей среды и выпускного или выходного отверстия 406 для текучей среды, как это показано в двух различных вариантах осуществления изобретения, проиллюстрированных на фиг.2А и 3А. В одном из предпочтительных вариантов осуществления внешняя система 408 имеет насос, бак для жидкости с увеличенной емкостью для отводимой текучей среды, по меньшей мере один теплообменник для поддержания желаемой температуры раствора и фильтрационный элемент, чтобы отфильтровывать крупные частицы пищевого продукта из раствора перед тем, как он возвращается в сосуд 100 через впускное отверстие 404 для текучей среды. Во внешней системе может использоваться один теплообменник с функциями как нагрева, так и охлаждения, или два отдельных теплообменника, один для охлаждения, а другой для нагрева.

Отвод и замена текучей среды посредством внешней системы 408 может осуществляться при нахождении сосуда 100 при атмосферном давлении или под вакуумом. Хотя это и не показано на чертежах, в одном из предпочтительных вариантов осуществления предложенного в изобретении устройства используется распределительная труба для направления впускного отверстия 404 в положение над лотком 306 и слоем продукта и распределения раствора поверх слоя продукта, например, с помощью шаровых распылителей или распылительных сопел. Это распределение раствора над слоем продукта способствует встряхиванию слоя продукта, помогает погружению продукта в раствор и обеспечивает удобное средство очистки смешивающего механизма. Таким образом, в предпочтительных вариантах осуществления впускное отверстие 404 расположено над лотком 306.

На протяжении стадий инфузии при атмосферном давлении и в вакууме смешивающий механизм 500, расположенный непосредственно над лотком 306, периодически опускают в слой продукта. В одном из предпочтительных вариантов осуществления смешивающий механизм имеет прямоугольную плиту, но он может быть усовершенствован специалистами в данной области техники. Например, прямоугольная плита смешивающего механизма 500 может быть изготовлена из нержавеющей стали, TEFLON^тм (политетрафторэтилена), полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы (UHMW), нейлона или других применимых материалов, известных из техники. Как показано на фиг.2Б и 3Б, на которых проиллюстрированы два различных варианта осуществления, смешивающий механизм 500 осторожно погружает в раствор продукт, плавающий в инфузионном растворе 402, и встряхивает погруженный в раствор продукт. Смешивающий механизм 500 является автоматизированным и может приводиться в действие кулачками, чтобы опускать его в слой продукта с заданной, но регулируемой скоростью и периодичностью в зависимости от подвергаемого инфузии продукта, но обычно в пределах примерно от одного раза в минуту примерно до одного раза в пятнадцать минут. Смешивающий механизм перемещается вверх и вниз над лотком 306, чтобы погружать в раствор и встряхивать кусочки пищевых продуктов в растворе. Можно также сказать, что упомянутый смешивающий механизм перемещается в слой продукта и из слоя продукта. За счет перемешивания продукта этим способом обеспечивается достаточный контакт между продуктом и инфузионным раствором 402 для того, чтобы каждый кусочек продукта поглотил желаемое количество инфузионных твердых частиц для предотвращения его разрушения в ходе последующих операций.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения, проиллюстрированном на фиг.2В и 3В, подпорные стенки 700, 702, предпочтительно изготовленные из нержавеющей стали, примыкают к продолговатым сторонам U-образного конвейера 300 и проходят в продольном направлении параллельно им по всей их длине над линией наполнения раствором. В одном из альтернативных вариантов осуществления подпорные стенки 700, 702 могут быть выполнены в виде множества отдельных стальных сегментов, образующих единое целое с ременной передачей U-образного конвейера 300 и перемещающихся по мере движения конвейера. В другом варианте осуществления полость 110 может быть сконструирована таким образом, что шириной полости 110 является ширина внутреннего U-образного конвейера 300, за счет чего боковые стенки полости 110 действуют как подпорные стенки 700, 702. В другом варианте осуществления резервуар 400 может быть сконструирован таким образом, что шириной резервуара 400 является ширина внутреннего U-образного конвейера 300, за счет чего боковые стенки резервуара 400 действуют как подпорные стенки 700, 702. Во время инфузии подпорные стенки 700, 702 не дают плавающим кусочкам пищевых продуктов отклоняться от траектории над U-образным конвейером 300, за счет чего слой продукта поддерживается на U-образном конвейере 300.

По завершении инфузии инфузионный раствор 402 отводят из сосуда 100 через выпускное отверстие 406 для текучей среды. По мере отведения инфузионного раствора 402 подвергнутые инфузии кусочки пищевых продуктов, плавающие в растворе или погруженные в раствор, под действием силы тяжести осаждаются на лотке 306 U-образного конвейера 300. Подпорные стенки 700, 702 дополнительно гарантируют осаждение продукта на лотке 306, поскольку у продукта отсутствует другое направления для движения. В одном из предпочтительных вариантов осуществления после того, как кусочки осаждаются на лотке 306, осуществляют - кратковременное вакуумирование, чтобы удалить избыток раствора с поверхности продукта.

Как показано на фиг.2А, U-образный конвейер 300, в котором теперь находится слой не подвергнутого инфузии продукта, снова приходит в движение и перемещает продукт вверх по наклону 322 до приподнятого конца 304, где продукт разгружают на выходном участке 104.

В двух предпочтительных вариантах осуществления, проиллюстрированных на фиг.2А и 3А, выходной участок 104 имеет герметизируемую выходную дверцу 118 и втягивающийся впускной конвейер 600. Выходная дверца 118 расположена непосредственно под приподнятым разгрузочным концом 304 U-образного конвейера 300. Для удаления подвергнутых инфузии кусочков пищевых продуктов из сосуда 100 выходную дверцу 118 открывают, чтобы втягивающийся выпускной конвейер 600 мог войти в сосуд 100. По мере продвижения продукта по U-образному конвейеру 300 и достижения приподнятого разгрузочного конца 304 продукт перемещается на втягивающийся выпускной конвейер 600. Втягивающийся выпускной конвейер 600 перемещает продукт для осуществления дальнейших операций, которые могут включать обжаривание в вакууме, обжаривание при атмосферном давлении, сушку в вакууме, индукционную сушку в вакууме или любую другую операцию дегидратации, известную из техники. После удаления всего подвергнутого инфузии продукта из сосуда 100 втягивающийся выпускной конвейер 600 извлекают из сосуда 100. Затем выходную дверцу 118 плотно закрывают, чтобы изолировать сосуд 100 от внешней среды и тем самым осуществить снижение давления в сосуде. Другие возможные способы удаления подвергнутого инфузии продукта из сосуда 100 включают использование стационарного конвейера или поворотного воздушного шлюза.

Комбинированная инфузия кусочков пищевых продуктов в предложенном в изобретении устройстве позволяет удалять 10,0-15,0% содержащейся в кусочках влаги и вводить в них 10,0-15,0% твердых частиц. В следующих далее таблицах приведены примеры результатов, полученных в описанных выше условиях обработки.

Таблица 1 Характеристики яблок до инфузии Параметр Единица измерения Целевое значение Диапазон Толщина ломтиков сырых яблок Дюймы 0,138 0,13-0,15 Содержание влаги в сырых яблоках % влажного продукта 88,0 85,0-90,0 Содержание твердых частиц в сырых яблоках % влажного продукта 12,0 10,0-15,0 Температура ломтиков яблока °F 48 45-60

Таблица 2 Характеристики яблок после инфузии с использованием кукурузного сиропа в качестве инфузионного раствора Параметр Единица измерения Целевое значение Диапазон Содержание влаги в подвергнутых инфузии кусочках яблока % 75,0 73,0-77,0 Общее содержание твердых частиц в подвергнутых инфузии кусочках яблока % 25,0 23,0-27,0 Содержание твердых частиц кукурузного сиропа в подвергнутых инфузии кусочках яблок % 12 10-14

Таблица 3 Характеристики ананасов до инфузии Параметр Единица измерения Целевое значение Диапазон Толщина ломтей ананасов (быстрозамороженных по отдельности) мм 9 8-10 Длина внешней дуги мм 27 24-30 Длина ломтей ананасов мм 30 25-35 Содержание влаги в ананасах (быстрозамороженных по отдельности) % влажного продукта 85,5 84,0-88,0 Содержание твердых частиц в ананасах (быстрозамороженных по отдельности) % влажного продукта 14,5 12,0-16,0 Температура кусков ананасов (быстрозамороженных по отдельности) °F -10 -10-10

Таблица 4 Характеристики ананасов после инфузии с использованием кукурузного сиропа в качестве инфузионного раствора Параметр Единица измерения Целевое значение Диапазон Содержание влаги в подвергнутых инфузии кусочках ананасов % 75,0 73,0-77,0 Общее содержание твердых частиц в подвергнутых инфузии кусочках ананасов % 25,0 23,0-27,0 Содержание твердых частиц кукурузного сиропа в подвергнутых инфузии кусочках ананасов % 12 10-14

Устройство может быть легко очищено на месте с использованием методик, хорошо известных в пищевой промышленности.

В описанном изобретении предложен способ и раскрыты предпочтительные варианты осуществления устройства для комбинированной инфузии кусочков пищевых продуктов. Хотя изобретение было подробно проиллюстрировано и описано, его описание не имеет целью ограничить объем изобретения. Специалисты в данной области техники поймут, что в изобретение могут быть внесены различные изменения по форме и условиям, не выходящие за пределы существа и объема изобретения.

Изобретение относится к устройству и способу комбинированной инфузии растворенных веществ в кусочки пищевых продуктов, а именно инфузии при атмосферном давлении и затем вакуумной инфузии, осуществляемой в одном устройстве. Устройство содержит герметизируемый сосуд, расположенный внутри него конвейер, два противолежащих конца которого приподняты с образованием лотка для размещения слоя продукта, подвергаемого инфузии, смешивающий механизм, который смонтирован над лотком с возможностью перемещения вверх и вниз с заданной скоростью и периодичностью для погружения плавающего продукта и его осторожного перемешивания, отверстие для подачи раствора в сосуд и отверстие для вакуумирования для снижения давления в устройстве на заданные периоды времени во время инфузии и отверстие для отвода инфузионного раствора. Изобретение дает возможность сформироваться структуре кусочков пищевых продуктов и предотвратить повреждение их клеточных стенок при вакуумировании. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для инфузии пищевых продуктов, содержащее:
герметизируемый сосуд,
конвейер внутри упомянутого сосуда, при этом упомянутый конвейер имеет противолежащие приподнятые концы, которые образуют лоток, находящийся между упомянутыми приподнятыми концами,
смешивающий механизм, помещающийся внутри упомянутого сосуда и расположенный непосредственно над упомянутым лотком,
отверстие для вакуумирования, и
по меньшей мере, одно отверстие для текучей среды, служащее для подачи раствора в упомянутый сосуд.

2. Устройство по п.1, в котором упомянутый смешивающий механизм перемещается вверх и вниз над упомянутым лотком для погружения упомянутых кусочков пищевых продуктов в упомянутый раствор и их встряхивания.

3. Устройство по п.1, в котором упомянутый смешивающий механизм автоматически перемещается вверх и вниз над упомянутым лотком, в частности, скорость и периодичность автоматического перемещения упомянутого смешивающего механизма является регулируемой.

4. Устройство по п.1, в котором упомянутое устройство содержит впускное отверстие для текучей среды и выпускное отверстие для текучей среды, в частности, упомянутое впускное отверстие для текучей среды расположено над лотком.

5. Устройство по п.1, дополнительно содержащее бак для жидкости, который расположен снаружи упомянутого устройства и находится в жидкостном взаимодействии с упомянутым устройством, в частности, упомянутый бак для жидкости дополнительно содержит, по меньшей мере, один теплообменник, фильтрационный элемент или насос, или устройство дополнительно содержит отсасывающий дренаж.

6. Устройство по п.1, дополнительно содержащее две подпорные стенки, совмещенные в продольном направлении с продолговатыми сторонами упомянутого конвейера и проходящие над линией наполнения внутри упомянутого устройства.

7. Устройство по п.1 дополнительно содержащее герметизируемую входную дверцу, в частности, упомянутая входная дверца расположена над приемным концом упомянутого конвейера, или герметизируемую выходную дверцу, в частности, упомянутая выходная дверца расположена под разгрузочным концом упомянутого конвейера.

8. Способ инфузии пищевых продуктов внутри закрытого устройства, содержащего конвейер, который расположен внутри упомянутого устройства и имеет приподнятые концы, которые образуют лоток, находящийся между упомянутыми приподнятыми концами, смешивающий механизм, автоматически перемещающийся вверх и вниз над упомянутым лотком с заданной скоростью и периодичностью, и отверстие для вакуумирования, при этом упомянутый способ включает стадии, на которых:
(а) вводят в устройство кусочки пищевых продуктов,
(б) распределяют упомянутые кусочки пищевых продуктов на лотке, образованном конвейером, чтобы создать слой продукта,
(в) вводят инфузионный раствор в упомянутое устройство таким образом, чтобы упомянутый слой продукта был погружен в упомянутый инфузионный раствор,
(г) встряхивают упомянутые кусочки пищевых продуктов, находящиеся в упомянутом инфузионном растворе, путем перемещения упомянутого смешивающего механизма внутрь упомянутого слоя продукта и из него,
(д) вымачивают упомянутые кусочки пищевых продуктов в упомянутом инфузионном растворе при атмосферном давлении,
(е) посредством упомянутого отверстия для вакуумирования снижают давление в упомянутом устройстве на заданный промежуток времени,
(ж) отводят упомянутый инфузионный раствор из упомянутого устройства таким образом, чтобы упомянутый продукт осаждался на упомянутом лотке, и
(з) извлекают упомянутый продукт из упомянутого устройства.

9. Способ по п.8, в котором на стадии (а) дополнительно помещают упомянутые кусочки пищевых продуктов на упомянутый конвейер в упомянутом устройстве с помощью втягивающегося впускного конвейера, или на стадии (з) дополнительно извлекают упомянутый продукт из упомянутого устройства с помощью втягивающегося выпускного конвейера.

10. Способ по п.8, в котором на стадии (в) дополнительно подают упомянутый инфузионный раствор в упомянутое устройство посредством впускного отверстия для текучей среды, или на стадии (ж) дополнительно отводят упомянутый инфузионный раствор из упомянутого устройства посредством выпускного отверстия для текучей среды.

11. Способ по п.8, дополнительно содержащий стадию, на которой до осуществления стадии (д) оттаивают упомянутый продукт, или в котором упомянутый инфузионный раствор содержит бактерицид для контролирования роста микробов.

12. Способ по п.8, в котором температуру упомянутого инфузионного раствора поддерживают в пределах от около 45°F до около 50°F, или концентрацию упомянутого инфузионного раствора поддерживают в пределах от около 43 до около 45 единиц по шкале Брикса, или осуществляют циркуляцию упомянутого инфузионного раствора через внешнюю систему для поддержания температуры от около 45°F до около 50°F и концентрации растворенного вещества от около 43 единиц до около 45 единиц по шкале Брикса.

13. Способ по п.8, в котором на стадии (е) дополнительно снижают давление в упомянутом устройстве до уровня от около 50 торр до около 600 торр или на стадии (е) дополнительно используют импульсы вакуума, в частности, используют от 1 до 3 упомянутых импульсов вакуума, или упомянутые импульсы вакуума длятся в течение около 2 мин.

14. Способ по п.8, дополнительно содержащий стадию, на которой посредством упомянутого отверстия для вакуумирования снижают давление в упомянутом устройстве на заданный промежуток времени, чтобы удалить избыток раствора из упомянутого продукта после осуществления стадии (ж) и до осуществления стадии (з), в частности, снижают давление в упомянутом устройство до уровня от около 400 торр до около 600 торр.

15. Способ по п.8, в котором заданная длительность стадии (е) составляет от около 2 мин до около 5 мин.