Стерилизация в упаковке неионизирующим электромагнитным излучением

Стерилизация в упаковке неионизирующим электромагнитным излучением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

По настоящей обычной патентной заявке, которая испрашивает приоритет по предварительной патентной заявке США № 61/561467, поданной 18 ноября 2011, содержание которой во всей целостности введено в настоящий документ в качестве его части посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее раскрытие относится к способам неионизирующей электромагнитной стерилизации, включая микроволновую и радиочастотную стерилизацию, пищевых продуктов или напитков в контейнере.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Множество типов пищевых продуктов, включая напитки, упакованы в контейнеры, включая жестяные банки, стеклянные бутылки или бутылки из полиэтилентерефталата (PET). Пищевые продукты необходимо множество раз нагревать для приготовления и/или необходимо проводить их пастеризацию, а также необходимо стерилизовать внутренности контейнеры. Были разработаны различные способы, чтобы сократить или избежать потребности в консервантах для консервирования пищевых продуктов и продления срока годности.

Стерилизация горячим розливом контейнеров, таких как бутылки, содержащие напитки, является хорошо известным способом стерилизации контейнеров, чтобы сделать контейнер по существу свободным от микроорганизмов и роста микробов. Как правило, стерилизация горячим розливом достигается посредством нагревания жидкости до температуры, по меньшей мере, около 185 градусов по Фаренгейту (85 градусов по Цельсию) при использовании термического процесса, например посредством компоновки электронагрева сопротивления или теплообменника. После такого нагревания жидкости нагретую жидкость помещают в трубчатый выдерживатель для поддержания температуры текучей среды в течение достаточного количества времени, так что жидкость стерилизуется от широко распространенных микроорганизмов. Затем нагретую жидкость разливают в контейнеры. До охлаждения контейнеров контейнеры часто подвергаются манипулированию для гарантированного обеспечения того, что горячая жидкость приходит в контакт со всеми внутренними поверхностями контейнеров, включая любые контейнерные закупоривающие устройства (например, крышки). Как правило, такая манипуляция включает в себя наклонение или переворачивание контейнеров для контакта горячей жидкости со всеми внутренними поверхностями контейнера в течение времени, достаточного для стерилизации внутренности контейнеров и их соответствующих закупоривающих устройств. Как только контейнеры полностью стерилизованы, они могут быть охлаждены и безопасно храниться в качестве продукта, устойчивого при хранении, без искусственного холода, как правило, в течение, по меньшей мере, трех месяцев.

При традиционной стерилизации горячим розливом имеются недостатки. Некоторые жидкости, например напитки, содержат твердые включения (например, частицы), а также жидкие. Однако включения могут агломерировать в пределах малых частей контейнера, таких как горлышко и/или крышка бутылки. Во время манипуляции агломерация включений может препятствовать попаданию горячей жидкости в эти части контейнера, и в результате контейнер не будет полностью стерилизован. Например, один переворотных способ, который показал, что его результатом является агломерация включений в горлышке, является так называемым «способом с укладкой». Способ с укладкой включает в себя наклонение наполняемой при горячем розливе бутылки из вертикального стоячего положения в горизонтальное лежачее положение за период времени около 1-2 секунд. Бутылка остается в этом положении в течение конкретного количества времени и затем поднимается обратно в вертикальное стоячее положение. Другой переворотный способ, который показал наличие агломерации включений в горлышке, является так называемым «переворотным устройством в форме верблюжьего горба (camel hump inverter)». Способ с переворотным устройством в форме верблюжьего горба включает в себя захватывание вертикальной стоящей вверх бутылки, резиновыми клещами и наклонение бутылки до тех пор, пока ее кончик не повернется на 90 градусов на бок. Бутылка передается до вертикального стоящего вверх положения, когда она достигает верха переворотного устройства, а затем наклоняется на 90 градусов на бок в противоположном направлении. Соответственно, желательно предотвращать агломерацию включений в частях контейнера, чтобы гарантированно обеспечить должную стерилизацию внутренней части контейнера.

Другой способ стерилизации иногда называется туннельной стерилизацией или туннельной пастеризацией. Традиционная туннельная стерилизация, как правило, включает в себя заполнение контейнера, такого как бутылка, пищевым продуктом, таким как напиток, и последующее закупоривание, такое, как закупоривание бутылки крышкой. Контейнеры, или бутылки, загружаются на одном конце туннеля и пропускаются под струями горячей воды по мере их продвижения вдоль конвейера. Струи скомпонованы так, что бутылки подвергаются воздействию горячей воды до тех пор, пока не достигнут температуры пастеризации напитка. Это также имеет эффект стерилизации контейнера. Затем бутылки охлаждаются струями холодной воды до их отправления с другого конца туннеля. Традиционная туннельная стерилизация, как правило, включает в себя применение топливосжигающего бойлера для получения пара, затем пар охлаждается для получения горячей воды и затем горячая вода подается струями на закупоренные крышками бутылки по мере их продвижения вдоль конвейера. Традиционная туннельная стерилизация имеет энергоэффективность около 30-50%, то есть около 30-50% количества тепла (которое может быть выражено в Британских тепловых единицах (British Thermal Units), то есть BTU), сгенерированного топливосжигающим бойлером, фактически доставляется в продукт. Для традиционной туннельной стерилизации, как правило, требуется 10 минут или более и часто, по меньшей мере, 20 минут или более для достижения достаточной пастеризации напитка и стерилизации внутренних поверхностей контейнера. Например, как правило, при традиционной туннельной стерилизации требуется, чтобы продукт был нагрет струями горячей воды за 10-12 минут в «зоне предварительного нагрева (come up)» туннеля до достижения продуктом температуры около 160 градусов по Фаренгейту (71°C) с последующей выдержкой при этой целевой температуре в течение следующих около 10 минут. Чем дольше продукт и контейнер подвергаются воздействию высокой температуры, тем больше риск нарушения температурного режима продукта и контейнера, что ведет к более высокому риску плохого вкуса и деградации продукта и контейнера. Для некоторых продуктов и/или контейнеров может быть невозможной традиционная туннельная стерилизация, или может требоваться увеличение толщины контейнеров, например, увеличение толщины PET бутылок для достижения стерилизации PET бутылок, заполненных пивом, чтобы гарантировано обеспечить достаточную прочность бутылок после стерилизации

Асептическая стерилизация является другим способом стерилизации внутренних поверхностей контейнеров. При типичной асептической стерилизации контейнер стерилизуют водным раствором перекиси водорода (H₂O₂) для достижения эффекта уничтожения микробов, и затем пастеризованный продукт разливается в стерилизованные бутылки. Как правило, пастеризованный продукт нагревается при использовании термического процесса нагревания и выдерживается при температуре пастеризации в течение достаточного периода времени, например, в центральном резервуаре и/или трубчатом выдерживателе (аналогично выдерживателю, используемому при стерилизации горячим розливом) и затем охлаждают перед помещением в стерилизованную бутылку. Оборудование, используемое для асептической стерилизации, как правило, стоит миллионы долларов и гораздо дороже устройства для туннельной стерилизации. Изменение производственной линии со стерилизации горячим розливом или туннельной стерилизации на асептическую стерилизацию влечет за собой высокие конверсионные затраты.

Указанные выше способы, как правило, имеют большой углеродный след, поскольку обычно они требуют нагрева продукта при использовании термического процесса, например, нагрева продукта посредством компоновки электронагрева сопротивления или теплообменника (такого как для традиционной стерилизации горячим розливом и асептической стерилизации), или, в случае традиционной туннельной стерилизации, нагрева продукта горячей водой, которая генерируется из пара топливосжигающего бойлера. Было бы желательно достичь стерилизации продукта и внутренних поверхностей контейнеров, заполненных продуктом, которая имела бы меньший углеродный след и большую энергоэффективность, чем способы стерилизации, использующие нагрев посредством термического процесса. Также было бы желательно достичь стерилизации продукта и внутренних поверхностей контейнеров, заполненных продуктом, при использовании способов, при которых увеличены темпы производства по сравнению с традиционными способами.

Микроволновая энергия или излучение используется для нагрева продукта для обеспечения более длительного срока хранения, таким образом, делая возможным централизованную подготовку продукта для отгрузки. Однако обработчики (предприятия), занятые в подготовке и упаковке коммерческого пищевого продукта, нашли затруднительным использование микроволновой энергии для увеличения темпов производства.

Известны различные способы увеличения темпа нагрева с целью увеличения темпов производства. Один известный способ заключается в использовании импульсного излучения микроволновой энергии; другой заключается в одновременном использовании множества источников микроволновой энергии, как, например, облучение с нескольких направлений. В этих различных способах микроволновая энергия используется как перед тем, так и после того, как продукт упакован. Однако часто контейнеры повреждаются из-за превышения локальной температуры продукта над эксплуатационной температурой контейнера, при этом часто органолептические свойства и характеристики продукта являются деградированными из-за длительных периодов подверженности локально высокой температуре в продукте.

Следовательно, ни один из этих известных способов использования микроволновой энергии не является удовлетворительным. Известные способы использования микроволновой энергии в результате приводят к неравномерному нагреву продукта, что не обеспечивает гарантированно достаточного срока годности. Также известные способы использования микроволновой энергии оказались безуспешными с точки зрения значительного сокращения времени обработки, при этом органолептические свойства продукта часто являются деградированными, а контейнеры часто являются поврежденными.

Следовательно, продолжает существовать потребность в способе стерилизации продукта, в частности пищевого продукта, который сокращает время обработки без повреждения контейнеров и без деградации органолептических свойств и характеристик продукта, а также не имеет недостатков способов предшествующего уровня техники. Было бы также желательно достичь стерилизации продукта и внутренних поверхностей контейнеров для продуктов и контейнеров, которая не достижима при использовании традиционных способов, и/или обладающую более низкой стоимостью, чем традиционные способы.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Варианты воплощения настоящего изобретения относятся к способам снижения числа микроорганизмов для получения коммерчески стерильного продукта в контейнере.

В одном аспекте упомянутый способ может содержать обеспечение закупоренного контейнера, в котором закупоренный контейнер содержит свободно текущий продукт, помещенный в закупоренный контейнер, и конвейерную подачу закупоренного контейнера через установку неионизирующего электромагнитного излучения в течение периода времени конвейерной подачи. Способ включает в себя передачу неионизирующего электромагнитного излучения от установки неионизирующего электромагнитного излучения в свободно текущий продукт для достижения температуры стерилизации в течение периода времени передачи, при этом, по меньшей мере, часть периода времени передачи совпадает с, по меньшей мере, частью периода времени конвейерной подачи. Способ включает в себя манипулирование закупоренным контейнером в течение периода времени манипулирования для достижения стерилизации всей целостности продукта в пределах закупоренного контейнера и всей целостности внутренних поверхностей закупоренного контейнера, при этом, по меньшей мере, часть периода времени манипулирования совпадает, по меньшей мере, с частью периода времени передачи.

В одном варианте воплощения настоящего изобретения способ может включать в себя обеспечение закупоренного контейнера, при этом закупоренный контейнер содержит свободно текущий продукт, размещенный в пределах закупоренного контейнера, при этом контейнер содержит основание; размещение закупоренного контейнера вертикально вверх на основании контейнера и подвергание закупоренного контейнера неионизирующему электромагнитному излучению, достаточному для достижения коммерческой температуры стерилизации. Способ может подвергание закупоренного контейнера переворотной последовательности, при этом переворотная последовательность содержит первый переворот контейнера до тех пор, пока основание контейнера не будет расположено под углом вплоть до 180 градусов относительно вертикали, при этом первый переворот происходит за период времени, по меньшей мере, в три секунды, и при этом переворотная последовательность позволяет стерилизовать внутренние поверхности контейнера.

Другой аспект включает в себя систему стерилизации контейнеров. Система включает в себя конвейер, выполненный с возможностью подавать на конвейере множество закупоренных контейнеров, содержащих свободно текущий продукт, помещенный в пределах закупоренных контейнеров. Система содержит устройство неионизирующего электромагнитного излучения, выполненное с возможностью передачи неионизирующего электромагнитного излучения в свободно текущий продукт для достижения температуры стерилизации в течение периода времени передачи. Конвейер выполнен с возможностью подавать на нем множество закупоренных контейнеров через устройство неионизирующего электромагнитного излучения в течение периода времени конвейерной подачи, при этом, по меньшей мере, часть периода времени конвейерной подачи совпадает, по меньшей мере, с частью периода времени передачи. По меньшей мере часть конвейера выполнена с возможностью манипулирования множеством закупоренных контейнеров в течение периода времени манипулирования для достижения стерилизации всей целостности продукта в каждом из множества закупоренных контейнеров и всей целостности внутренних поверхностей каждого из множества закупоренных контейнеров. По меньшей мере, часть периода времени манипулирования совпадает, по меньшей мере, с частью периода времени передачи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 является примером графика последовательности манипуляций, показывающей угол переворота во времени.

Фиг. 2 иллюстрирует контейнеры A-G, расположенные под различными углами переворота относительно вертикали.

Фиг. 3 иллюстрирует конвейер для установки для манипулирования контейнерами и настроенной для конкретной последовательности манипуляций, используемой в некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения.

Фиг. 4 иллюстрирует вид в перспективе части конвейера, содержащего карманы для контейнеров.

Фиг. 5 иллюстрирует часть конвейера с Фиг. 4 и вид сверху ограждения по варианту воплощения настоящего изобретения.

Фиг. 6 иллюстрирует вид сбоку установки для манипулирования контейнерами по другому варианту воплощения настоящего изобретения.

Фиг. 7a изображает профиль температуры карбонизированного высоко-кислотного продукта, подвергаемого обработке при традиционной туннельной пастеризации.

Фиг. 7b изображает профиль температуры карбонизированного высоко-кислотного продукта, подвергаемого обработке микроволновым излучением, после помещения в бутылку и в закупоренной крышкой бутылке.

Фиг. 8 иллюстрирует в перспективе установки по варианту воплощения настоящего изобретения.

Фиг. 9 иллюстрирует установку с Фиг. 8, показанный в другом виде в перспективе, чем вид в перспективе, приведенный на Фиг. 8.

Фиг. 10 иллюстрирует вид в перспективе части конвейера и части устройства неионизирующего электромагнитного излучения, используемого в некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения.

Фиг. 11 показывает вид в перспективе конвейера, используемого в некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения.

Фиг. 12 показывает - вид в перспективе части конвейера, используемого в некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Варианты воплощения настоящего изобретения направлены на способ коммерческой стерилизации продукта в контейнере. Специалисты в области техники, к которой относится настоящее изобретение, признают промышленные стандарты и нормативы по промышленной стерилизации. Специалисты в области техники, к которой относится настоящее изобретение, признают, что закон в отношении соков FDA Juice HACCP, опубликованный в 2001, устанавливает минимальное пятикратное логарифмическое (5 log) уменьшение, нацеленное на специфические патогенные микроорганизмы в соке, а также, что для получения стабильного при хранении продукта изготовителям желательно проводить обработку, минимизирующую наличие организмов, вызывающих порчу. Например, стерилизация упаковки может обеспечить шестикратное (6 log) уменьшение количества спор бактерий Bacillus subtillis var. globigii. Смотрите, например, патент США № 6752959, принадлежащий PepsiCo, Inc. Также, как изложено в части 110 Главы 1 Раздела 21 Федерального свода законов США, изданного Управлением по контролю за продуктами и лекарствами (FDA CFR Title 21 Chapter 1 part 110), действующие добросовестные практики изготовления в области изготовления, упаковки и выдержки пищевых продуктов для потребления человеком должны соблюдаться. Неионизирующее электромагнитное излучение разрешено FDA, смотрите, например, 21 CFR Section 179.30.

В частности, варианты воплощения настоящего изобретения относятся к способу коммерческой стерилизации продукта, включая пищевой продукт (например, напитки), в контейнере при использовании неионизирующего электромагнитного излучения для нагревания продукта, включая микроволновое (MW) и радиочастотное (RF) излучение. Частоты энергии, рассматриваемой в вариантах воплощения настоящего изобретения, включают в себя радиочастоты (RF), как правило, или в килогерцовом (кГц) диапазоне (3 кГц<f<1 МГц), или в мегагерцовом (МГц) диапазоне (1 МГц<f<300 МГц), и микроволновые частоты (MW), как правило, в диапазоне от 300 МГц до 300 ГГц. Следовательно, RF и MW частоты, разрешенные для домашних, промышленных, научных и медицинских применений, также могут быть использованы согласно раскрытым вариантам воплощения настоящего изобретения, включая без ограничения частоты 13,56 МГц, 27,12 МГц, и 40,68 МГц (каждая из которых является радиочастотой (RF)), и 915 МГц, 2,450 МГц, 5,8 ГГц, и 24,124 ГГц (микроволновые (MW)).

Другие варианты воплощения настоящего изобретения относятся к способу коммерческой стерилизации свободно текущего пищевого продукта в контейнере при использовании неионизирующего электромагнитного излучения и манипулирования контейнером для гарантированного обеспечения достаточного нагревания всей целостности продукта и контейнера для осуществления коммерческой стерилизации без повреждения контейнера и деградации органолептических свойств и характеристик пищевого продукта.

В других вариантах воплощения настоящее изобретение относится к способу быстрой коммерческой стерилизации свободно текущих пищевых продуктов в контейнере при использовании неионизирующего электромагнитного излучения и манипулирования контейнером для гарантированного обеспечения достаточного нагревания всей целостности продукта и контейнера для осуществления коммерческой стерилизации без повреждения контейнера и деградации органолептических свойств и характеристик пищевого продукта.

Известные способы нагревания продукта для продления его срока годности при использовании неионизирующей электромагнитной энергии или излучения незначительно сокращают время, требуемое для достижения коммерческой стерилизации, по сравнению, например с традиционными способами нагревания. Однако авторы настоящего изобретения обнаружили, что достаточная неионизирующая электромагнитная энергия или излучение может быть придана продукту в контейнере в пределах около 30 секунд для достижения температуры коммерческой стерилизации, и если облученный контейнер является манипулируемым образом приводящим к смешиванию продукта и распределению тепла по всему продукту и внутренним поверхностям контейнера, может быть достигнута коммерческая стерилизация всей целостности продукта и внутренних поверхностей контейнера за менее чем три минуты, и может быть достигнута за менее чем около 1-2 минут.

В вариантах воплощения способа продукт подвергается обработке неионизирующим электромагнитным излучением после его упаковки. Упаковка, или контейнер, может быть открыта или закупорена, подвергается обработке неионизирующим электромагнитным излучением достаточной для достижения коммерческой стерилизации. Как правило, энергия, достаточная для достижения температуры коммерческой стерилизации даже продукта с низким содержанием кислоты, может быть придана продукту за менее чем около 30 секунд.

Специалист-практик в области техники, к которой относится настоящее изобретение, знает, что жесткость тепловой обработки, требуемой для достижения коммерческой стерилизации пищевого продукта, связана с уровнем кислоты в пищевом продукте. Высоко-кислотные пищевые продукты, то есть пищевые продукты с pH менее чем около 4,0, требуют более низких температур и более короткого времени при температуре, чем среднекислотные пищевые продукты, имеющие pH более чем от около 4,0 до 4,6, и низко-кислотные пищевые продукты, имеющие pH 4,6 и более, для достижения коммерческой стерилизации. Как использовано здесь, высоко-кислотные пищевые продукты включают в себя подкисленные пищевые продукты, содержащие среднекислотные и низко-кислотные пищевые продукты, в которые добавлена кислота(ы) или кислый пищевой продукт(ы), и имеющие конечный равновесный pH около 4,0 или менее, а также среднекислотные пищевые продукты, содержащие среднекислотные и низко-кислотные пищевые продукты, в которые добавлена кислота(ы) или кислый пищевой продукт(ы), и имеющие конечный равновесный pH от около 4,0 до 4,6.

В вариантах воплощения настоящего изобретения температура пищевого продукта поднимается, по меньшей мере, до целевой температуры, таким образом, что по существу вся целостность пищевого продукта и внутренность контейнера могут удерживаться при целевой температуре за время, достаточное для достижения коммерческой стерилизации. Специалисты в области техники, к которой относится настоящее изобретение, признают, что коммерческая стерилизация, как используется здесь, включает в себя, но не ограничивается ею, стерилизацию, которая может быть идентифицирована в государственных регулирующих документах и/или нормативах, например в нормативах Управления по контролю за продуктами и лекарствами США («FDA») (в качестве дополнительного примера, смотрите, Guidance for Industry, Acidified Foods, Draft Guidance, документ приведен только для целей пояснения, сентябрь 2010 (доступен на http://www.fda.gov/Food/GuidanceComplianceRegulatoryInformation/GuidanceDocuments/AcidifiedandLow-AcidCannedFoods/ucm222618.htm, которые идентифицируют летальности термического процесса для подкисленных пищевых продуктов, выраженные как Fz/Ref, где F представляет собой время разрушения, z представляет собой повышение температуры, которое в результате приводит 90-процентному снижению величины D, и Ref представляет собой контрольную температуру; время, требуемое для разрушения 90 процентов растительных клеток или спор при заданной температуре, называется десятичным сокращением и как правило, упоминается как «величина D». Специалисты в области техники, к которой относится настоящее изобретение, признают, что время, достаточное для достижения коммерческой стерилизации в соответствии с вариантами воплощения настоящего изобретения, может быть определено для конкретного применения, т.е. конкретного контейнера, наполненного конкретным продуктом, без проведения ненужных экспериментов.

В других вариантах воплощения настоящего изобретения температура высоко-кислотного пищевого продукта поднимается по меньшей мере до около 85°C (185°F), и предпочтительно по меньшей мере до около 90°C (194°F) за период времени, достаточный для достижения коммерческой стерилизации. Специалисты в области техники, к которой относится настоящее изобретение, признают, что время, достаточное для достижения коммерческой стерилизации в соответствии с вариантами воплощения настоящего изобретения, может быть определено для конкретного применения, например, конкретного контейнера, заполненный конкретным продуктом, без проведения ненужных экспериментов. Для карбонизированного высоко-кислотного напитка время, за которое этап коммерческой стерилизации выдерживается при температуре, как правило, составляет менее чем около 3 минут, как правило, по меньшей мере от около одной до двух минут.

Специалисты в области техники, к которой относится настоящее изобретение, признают, что период, в течение которого удерживается температура коммерческой стерилизации дольше при более низкой температуре, как для низко-кислотного продукта, так и для среднекислотного продукта, так и для высоко-кислотного продукта. Эти взаимосвязи температуры и времени для низко-кислотного продукта, среднекислотного продукта и для высоко-кислотного продукта хорошо известны и, как правило, не меняются, в то время, как источник энергии для коммерческой стерилизации меняется. Руководствуясь приведенным описанием, специалист-практик в области техники, к которой относится настоящее изобретение, может определить как, соответствующую температуру, так и период, требуемый для достижения коммерческой стерилизации при упомянутой температуре для любого продукта и контейнера без проведения ненужных экспериментов.

Термин «коммерческая стерилизация», как он используется в отношении вариантов воплощения настоящего раскрытия, означает, что условия, при которых патогены и другие портящие продукт агенты, снижены до уровня, при котором можно проводить хранение, как правило, при температуре окружающей среды («комнатной температуре»), в течение «срока годности» продукта, то есть периода, достаточного для доставки благоприятного, безопасного пищевого продукта потребителю для дальнейшего использования. Следовательно, стерилизация представляет термическую обработку, достаточную для обеспечения продукта с приемлемым сроком годности.

Способ по вариантам воплощения настоящего изобретения применим к пищевым продуктам со всеми указанными выше уровнями кислотности. Обработанный таким образом продукт остается безопасным для потребления, по меньшей мере, в течение периода, равного сроку годности. Продленный срок годности позволяет обеспечивать продукты по разумной цене. Способ по вариантам воплощения настоящего изобретения дает возможность значительно снизить или избежать потребности в традиционных химических консервантах (например, бензоатах, сорбатах и других известных консервантах).

Часто коммерческой стерилизации подвергаются жидкости всех типов, включая напитки всех типов, продукты-заменители еды, прозрачные бульоны и энергетические напитки. Также должны быть стерильными медицинские растворы, такие как соляной раствор или раствор глюкозы. Эти различные продукты или их компоненты могут быть подвергнуты коммерческой стерилизации при использовании микроволновой энергии. Аналогично пищевые продукты, содержащие твердые вещества, также могут быть подвергнуты коммерческой стерилизации при использовании неионизирующей электромагнитной энергии или излучения.

В вариантах воплощения настоящего изобретения пищевые продукты, содержащие твердые вещества, обрабатываются, чтобы добиться промышленной стерилизации. Такие пищевые продукты, как правило, являются «свободно текущими» продуктами, то есть продукт течет в контейнере таким образом, что дает возможность продукту при температуре коммерческой стерилизации контактировать со всей целостностью внутренности контейнера. Специалист-практик в области техники, к которой относится настоящее изобретение, признает, что необходимо гарантированно обеспечить контакт продукта при температуре коммерческой стерилизации полностью со всей целостностью внутренности контейнера, чтобы гарантированно обеспечить, что температуры вступивших, таким образом, в контакт поверхностей поднялись до соответствующей температуры за время, достаточное для достижения коммерческой стерилизации.

Следовательно, варианты воплощения настоящего изобретения направлены на коммерческую стерилизацию продуктов, содержащих твердые вещества и обладающих свойствами и характеристиками, которые дают возможность продукту контактировать со всей целостностью внутренности контейнера. Как используется здесь, такие продукты идентифицируются как «свободно текущие». Продукт может содержать твердые е вещества, но твердые вещества в свободно текущем продукте не препятствуют продукту контактировать со всей целостностью внутренности контейнера.

Типичные свободно текущие продукты включают в себя соусы, которые содержат, например кусочки трав и специй или маленькие кусочки овощей или другие включения; как кремообразные, так и бульонообразные супы; тушеные блюда; и напитки, содержащие твердых кусочки, такие, как фруктовые соки и фруктовые пюре. Эти и другие продукты, как правило, представляют собой свободно текущие продукты, которые могут быть подвергнуты коммерческой стерилизации в соответствии с вариантами воплощения настоящего изобретения.

Также в соответствии с вариантами воплощения настоящего изобретения, коммерческой стерилизации могут быть подвергнуты продукты, представляющие собой полутвердые продукты, гелеподобные или вязкие продукты, такие как, например сырный соус. Такие продукты часто эффективно поглощают неионизирующую электромагнитную энергию или излучение и становятся менее вязкими при нагревании. Следовательно, такие продукты могут рассматриваться, как свободно текущие продукты, и подвергаться коммерческой стерилизации в соответствии с вариантами воплощения настоящего изобретения.

В вариантах воплощения настоящего изобретения контейнер заполняется продуктом при любой температуре и нагревается до температуры коммерческой стерилизации посредством облучения неионизирующим электромагнитным излучением. Авторы настоящего изобретения открыли, что ввод неионизирующей электромагнитной энергии или излучения может быть выше и/или осуществляться за более короткий период времени, чем достижимо для известных способов, в частности известных способов при использовании облучения неионизирующей электромагнитной энергией или излучением, если контейнер, содержащий продукт, подвергнуть манипулированию для эффективного распределения приданного продукту тепла. Авторы настоящего изобретения открыли, что посредством манипулирования контейнером, заполненным продуктом, коммерческая стерилизация достигается без повреждения контейнеров и деградации органолептических свойств и характеристик продукта из-за локального превышения температуры продукта над эксплуатационной температурой контейнера и/или длительного периода подверженности локально высокой температуре в продукте, что проистекает из известных способов.

В вариантах воплощения настоящего изобретения температура продукта может быть, как правило, поднята с температуры производства продукта при комнатной температуре до температуры коммерческой стерилизации в пределах около 30 секунд посредством облучения неионизирующим электромагнитным излучением при достаточно высокой плотности энергии с последующим закупориванием контейнера, если требуется, и манипуляции с контейнером. Для перераспределения тепла в контейнере может еще потребоваться от около 30 до около 90 секунд. Затем контейнер охлаждается. Следовательно, варианты воплощения настоящего изобретения являются гораздо более быстрыми, чем традиционная ретортная дистилляция, и по существу такими же быстрыми, как асептический розлив. Следовательно, экономится время по сравнению с традиционной ретортной дистилляцией и экономятся деньги по сравнению с асептическим розливом, т.к. ни предварительно заполненные контейнеры, ни части заполнения производственной линии не нуждаются в поддержании коммерчески стерильных условий.

В соответствии с вариантами воплощения настоящего изобретения, короткий период нагревания осуществляется посредством ввода высокой энергии. Период перераспределения тепла устраняет горячие точки и гарантированно обеспечивает то, что тепло распределено по всему содержимому контейнера таким образом, что достигается требуемая температура промышленной стерилизации во всем продукте. В частности, упомянутое перераспределение выполняется посредством наклонения или переворачивания контейнера от вертикальной оси. Изменение ориентации вызывает смешивание продукта и достижение однородной температуры во всем продукте, посредством как механического перемешивания, так и конвекции.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что манипуляция с продуктом таким образом, когда используется как конвекция, так и механическое перемешивание для распределения тепла в жидком или свободно текущем продукте, дает возможность внедрить количество тепла, достаточное для достижения температуры коммерческой стерилизации, за более короткий период, чем облучение микроволновой энергией с дополнительной обычной транспортировкой бутылки. Следовательно, экономится время по сравнению с традиционным нагреванием и ретортной дистилляцией, а также традиционными способами нагревания микроволновой энергией.

Авторы настоящего изобретения также открыли, что соответствующая установка для облучения неионизирующим электромагнитным излучением и манипулирование контейнером просто может быть добавлено к линии изготовления продукта. Продукт необходимо только упаковать, нагреть посредством облучения неионизирующим электромагнитным излучением или энергией, осуществить манипулирование им и охладить. Следовательно, упомянутая установка является значительно более простой, чем линия по асептической упаковке, которая должна быть закрытой и коммерчески стерильной, но однако позволяет получить промышленно стерильный продукт по существу за такое же короткое время.

В соответствии с вариантами воплощения настоящего изобретения, продукт нагревают в контейнере. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения контейнер открыт до момента, после которого продукт нагревается. В других вариантах воплощения настоящего изобретения продукт загружается в контейнер, и контейнер герметизируется перед облучением. Нагревание проводится облучением неионизирующей электромагнитной энергией или излучением для достижения ввода энергии, достаточного для получения температуры коммерческой стерилизации во всем продукте за период менее чем около 30 секунд. Как указано выше, температура коммерческой стерилизации зависит от уровня кислотности продукта в контейнере.

Количество тепла, которое внедряется, достаточно для повышения температуры продукта в контейнере с комнатной температуры до температуры коммерческой стерилизации.

В предпочтительных вариантах воплощения настоящего изобретения контейнер закупорен или герметизирован перед подверганием продукта обработке неионизирующей электромагнитной энергией или излучением. Затем герметизированный конт