专利名称:压力控制方法
本发明是关于在压力下对软包装物品进行加热消毒时所采用的一种压力控制方法，这里的软包装包括用塑料、纸张、铝箔等包装材料，本发明对于那种含有空气的包装特别有用，这种包装中在物品和包皮之间有空间。本发明特别适用于一种空气含量较大(空间较大)的包装。
通常，用软包装的食品等物品要消毒的时候，可以在蒸馏罐等消毒处理箱中在一定的压力下加热消毒，采用各种不同的压力控制方法来防止食品包装破裂或变形，因为当消毒处理箱中的压力和包装中的压力之间存在压力差时就可能出现这种现象。
比如，在一种称作高压消毒的方法中，消毒处理箱中的压力从消毒开始后就会迅速增大，在预定的消毒时间内保持在恒定的高压下，而在冷却处理后压力又迅速降低(见图1中的曲线C)。但是，如果把这种方法用来消毒含有空气的包装食品，消毒箱中的压力和包装中的压力之间的压力差，在升温过程中会变得非常大，结果会使一般薄膜包装在这种情况下出现变形和破裂。
此外，还有一种大家知道的所谓恒压差消毒法，此时，压力是受控制的。按照消毒箱中的温度使饱和蒸汽压力有一个恒定的压力差。(见图图1中的曲线D)。不过，既使在这种方法中，如果所消毒的包装中含有较多空气时(比如当含量超过20%时)，在消毒箱中的压力变化之后，包装中的压力总会滞后一般时间才会变化。结果，就会在升温过程中引起包装的变形。
除此而外，在以上所述的方法中，消毒箱内压力降低的时间是按照消毒箱内温度降低的时间进行设定的。因此，当消毒箱内的温度下降时，包装中的压力将会超过消毒箱内的压力从而引起包装的破裂，这是所不希望的。这样就可以说这种方法对于空气含量较大的包装食品是不适合的。
另外，一种一般的方法是所谓的“模仿消毒方法”，就是除了消毒箱之外还有一个带窥视孔的小筒，消毒箱中的压力是按照小箱中的一个包装模型的变形情况进行控制的。
不过，按照上面所讲的方法，需要配备一个小筒，同时每次消毒都得用一个模仿的包装，这在操作上是很麻烦的。另外，在这种方法中需要有专门的技术以便观察模仿包装的变形情况，这是控制压力的根据。所以，要想有效地控制压力是非常困难的。
因此，本发明是要提供一种不会引起包装破裂或变形的有效的消毒方法，这种方法即使是在含空气量较大的包装进行消毒的时候。能准确地控制消毒箱中的压力。
本发明者用空气含量较多的很多种不同包装的样品，在压力下进行加热消毒时测量包装内的压力变化，包装内的物品不同，所用的包装材料也各异。结果发现在某一种情况下压力上升极慢，同时在包装内压力达到最大值的时候才出现压力上的变化，并且与包装中空气含量多少、所包装的物品以及包装材料的种类和厚度没有什么关系。
本发明还发现，相对于消毒箱中温度降开始(也就是从冷却处理开始)时，包装内压力降低的模式来说，包装内压力减小的速度有明显的延迟，同时在包装内压力和消毒箱内压力之间会有一个较大的压力差。另外，发明者还进行了大量的研究，为的是使消毒箱内的压力变化模式尽可能地跟上含空气较多的包装内的压力变化。于是，本发明者发现如果在消毒箱内的压力和包装内压力之间保持相当大的恒定压力差就有可能得到满意的消毒处理结果，不会出现象在一般压力控制方法中所存在的包装破裂或变形问题。所用方法是在包装内压力上升发生变化的那一点附近改变消毒箱内压力的升高速度，同时在冷却处理过程开始以后使消毒箱内压力下降的时间延迟。
现参照附图对本发明作进一步的说明如下图1是为了对本发明的方法与一般方法进行对比而绘制的曲线，一方面是压力和温度之间的关系，另一方面是压力和时间的关系。
图2和图3是按照本发明方法的实施例表明压力变化的曲线。
图4是按本发明的消毒处理装置的图解。
图5是在消毒箱中温度和压力的变化模式。
在图1中，“A”曲线表示消毒箱中温度模式，而“B”是含空气的包装中的压力模式。
顺便指出，相对于“B”曲线所用的含空气的包装的空气量达50%。
此外，图1中的“C”曲线及“D”曲线表示在前面所述的一般压力控制消毒方法中的消毒箱内的压力模式，其中“C”曲线是从高压消毒方法中得出的，而“D”曲线是从恒压消毒方法中得到的。
从图1中可以明显看出，在高压消毒方法中，正如先有技术中所提到的消毒箱内压力和包装内压力之间的压力差变得非常大，特别是当升温的时候。同样，在恒压消毒方法中，在温度升高的时候，温度差很大，从而包装内的压力超过了消毒箱内的压力。在这两种情况下，都会出现包装的变形和破坏。
与此相反，图中“E”曲线的特征是，在“b”点，实际上就是在包装内压力升高的变化点“a”上，压力升高的速度有所降低，同时消毒箱内压力降低的时间延迟到“c”点以后，也就是延迟到冷却处理开始以后。于是，在整个消毒过程中，相对于包装内的压力总是保持一个适当的压力差。
为实现本发明的压力控制方法，要首先检测在某一消毒温度的具体条件下，包装内的压力变化，这种包装内含有空气，其中包装的物品是要消毒的。
对于这种检测，可以提到下面的方法在包装内插入一个热电偶，使之能够测量物品的温度和包装内空间的温度，这个包装物品放置在消毒箱中，接着，在某一特定的消毒温度条件下开始消毒处理，同时测量物品和包装内空间的温度变化模式。
在这种测量的基础上得到一个包装内压力变化的模式。
特别指出的是，得出了下列公式可以用来大致地表示包装内的压力内压(Kg/cm2)＝大气压力× (在一固定时间所包容部分的温度(°K))/(包容部的初始温度(°K))+在固定时间内相应与包容物温度的饱和蒸汽压力(Kg/cm2·abs)一大气压力(Kg/cm2·abs)不过，在上列的公式中，消毒处理前的包装内压力是按大气压计算的。此外，空间部分的初始温度被认为与包容物的初始温度基本相同。
顺便指出，在进行上述消毒处理的时候，特别是在软包装的情况下，希望能够通过调节消毒箱中的压力来防止包装的变形，因此就希望减小由于内压变化引起的包装体积变化所造成的测量误差。
此外，也可以用一种直接测内压的办法来测量压力模式的方法。
在本发明中，包装内压力模式中压力升高的变化点(参见图1中的a点)是从按照上述方法所得到的模式中找到的，同时，包装内压力的最大值(参见图1中的“α”)也被测出。与此有关，在消毒开始时预定的压力差(参见图1中的“β”)以及在最大压力时的预定压力差(参见图1中的γ)都要加以考虑。消毒箱中的压力升高速度是这样计算的，即上述压力升高速度将在上述变化点附近发生变化。(消毒箱内压力变化的方式最好是这样，即从保证适当的压力差的观点出发，使其也按照包装内压力变化的方式;在这种情况下，上述压力变化速度将有所降低)，同时，消毒箱中压力升高时间也这样控制。
此外，本发明中压力控制方法还包括控制消毒箱中压力降低的时间，即上述压力降低的开始时间要延迟到冷却处理开始(参见图1中的C点)以后。
顺便指出，保持消毒作业开始时的压力差或包装内最大压力时压力差的调节条件方面都不存在特别的限制，因为压力差不是负数，也就是说，包装内压力不超过消毒箱内的压力。尤其是当加热介质是蒸汽的时候，希望把压力差调节在0.0-1.0公斤/厘米2的范围内，以便防止包装发生变形，同时也可避免热效率降低。
此外，以包装内压力升高速度的变化点为基点作为一个标准时，消毒箱内压力升高速度的变化点最好调到为达到变化点所需时间(即从消毒开始到变化点所需要的时间)的30%至50%，这种调节是可取的，因为这样就有可能在包装内压力升高时保持一个适当而又恒定的压力差。
此外，在调节消毒箱中压力开始降低的时间时，最好考虑到包装内压力降低的速度或者消毒箱内温度降低的问题。这里举一个例子，在一般冷却方法中(即逐步冷却的方法，把冷却水送入消毒箱中而将消毒箱中的热水通过管道排出)，最好是让消毒箱内压力降低到冷却处理所需要时间的30%以内，冷却处理就是指消毒完毕以后开始冷却。
参照图4对本发明的在压力下加热消毒方法的操作过程进行具体的说明如下。在把装有物品的含空气的包装24摆到一个蒸馏器1中以后，将蒸馏器密封好，然后打开阀门3使蒸汽通过管道2进入储水箱5中，用蒸汽来加热储水箱中的水。温度控制装置4有一个传感器4a，可以测出储水箱5中热水的温度并且在热水加热到90℃温度时可以使阀门3关闭。接着，水泵6开始起动并且打开闸阀8，使储水箱5中的热水通过管道7进入蒸馏箱1中。当消毒箱23上放的含空气的包装24已经完全浸在热水里以后，将闸阀8关闭，水泵6停止运转。随后，开动一个循环泵9并打开阀门11，使蒸汽通过蒸汽管道10进入循环管道12中，从而开始加热蒸馏箱1中的热水进行消毒作业。
在高温消毒作业完成以后，蒸汽阀门11关闭，供水阀门14打开使冷水通过水管13和管道12进入蒸馏箱中。与此同时，阀门16打开使蒸馏箱中的热水通过管道15回到储水箱5中，随着冷却水流入蒸馏箱1中，消毒的包装也逐渐地冷下来。
冷却过程结束以后，供水阀14关闭，同时阀门16也关闭。一个放水阀18打开，使蒸馏箱中的冷却水通过排水管17排出，至此整个消毒作业即告完成。
按照消毒箱内的压力模式进行控制并考虑一个预定的压力差，就可以得到下面的结果。
在升温和冷却过程中，蒸馏箱中热水的温度可以在热水通过管道12循环的时候，用温度控制装置28的一个传感器28a测出，并且把信号送至压力控制装置29。在温度信号的基础上按照预先储存的计算公式程序以及内接计时器的作用得到一个压力控制信号，这个压力控制信号和另一个由压力控制装置29的传感器29a测得的蒸馏箱内压力信号，经过运算而给出控制压力阀22以及通气阀20的开或关的信号，从而可以控制蒸馏箱中的压力。
具体地说，计算机中使用的程序如下(A)在升温过程中，消毒箱中压力控制值Pc可由下列公式计算Pc＝ (P2－P1)/(T2－T1) ×(TM-T1)+P1式中T1是在时间t1时的热水温度，t1就是从热水进入消毒箱直到含空气的包装完全浸在热水中开始加热为止的时间;P1是调整的初始压力;T2是消毒温度;P2是当消毒温度达到时的压力;TM是箱中的温度。计算出来的压力控制值Pc与传感器29a测得的压力值PM经过运算比对，通过压力控制装置29来控制消毒箱中的压力。
(B)消毒过程中，消毒箱中压力控制值Pc可以由下列公式计算Pc＝ (P3－Pa)/(t2) ×t+P2式中达到消毒温度的γ点假定就是包装内压力的变化点;T2是从达到消毒温度的那一点到包装内压力最大的那一点β的时间;P3是在时间β那一点时调整的最大压力;t是从达到消毒温度的α点经过的时间。压力控制值Pc与传感器29a测得的压力PM经过运算和对比，通过压力控制装置29来控制消毒箱中的压力。
(C)在消毒过程中，在包装内压力最大值β以后都保持最大压力调整值P3。
消毒箱内压力维持在最大压力调整值P3，直到时间t3，即通过冷却水开始消毒作业后的冷却处理为止。
(D)此外，在冷却过程中消毒箱中压力的控制值Pc可由下列公式计算Pc＝P3- (P3－P4)/(T3－T4) ×(T3-TM)式中T3是在冷却过程开始点γ以后的时间t3内消毒箱中热水的温度;T4是在冷却过程开始点γ以后的时间(t3+t4＝δ)内消毒箱中热水的温度;T4是在这个交界处的压力调整值;TM是消毒箱内热水温度的测定值。计算出来的压力控制值Pc与传感器29a测得的压力PM经过运算和对比，通过压力控制装置29来控制消毒箱中的压力。
在本发明中，在压力下加热消毒作业就是按照上述压力控制方法进行的。
实例1
把切成25mm方块的土豆100克和水75克装入一个聚丙烯包装袋中(300CC)，然后用聚丙烯和聚酯薄膜进行密封(空气体积占50%)，接着放进一个消毒箱中。顺便指出，在这个包装袋中插有一个热电偶用来测量食物的温度和包装袋内空间的温度。
在把消毒箱密封好以后，使消毒箱内有一个初始压力(0.25公斤/厘米2)，接着把储水箱中90℃的热水通入消毒箱中。随后，按照图2中的曲线F使消毒箱进行升温，在温度达到121℃后进行20分钟的消毒作业(与此同时，通过阀门来调节消毒箱中的压力，以避免包装袋变形)。然后，测量温度以便得出食物的温度模式(参看图2中的曲线G)以及包装袋内空间的温度模式(参看图2中的曲线H)。
通过这些温度模式的测定，就可以按照前面所讲的公式计算出包装袋中的压力，包装袋内压力的模式示于图2的曲线Ⅰ。
根据这个压力模式可以把消毒箱内压力的变化点调整在消毒开始后的12分钟那一点上，此时的压力调整为1.8公斤/厘米2(压力差等于包装袋内压力+0.2公斤/厘米2)。此外，恒定压力的开始点调整在消毒作业开始后24分钟的那一点上，此时的压力是2.50公斤/厘米2(压力差等于包装袋内压力+0.1公斤/厘米2)。上述恒定压力一直保持到消毒作业开始后32分钟(在冷却作业开始后2分钟)。与此同时，在冷却过程开始后再过14分钟的压力调整到0.70公斤/厘米2(压力差等于包装袋内压力+0.1公斤/厘米2)。
包装内压力的升高速度和降低速度都是按照上面所讲的条件计算的，这些条件就是压力升高速度是0.13公斤/厘米2/分(消毒开始后0-12分钟)到0.06公斤/厘米2/分(消毒开始后12-24分钟);至于压力降低速度则是0.15公斤/厘米2/分(消毒开始后32-44分钟)。在压力下加热消毒就是在这些条件下进行的，这些条件是消毒作业调整中压力控制的基础。
通过上述压力控制方法所得出的消毒箱内的压力模式如图2中的曲线J所示。
在上面所讲的条件下对消毒箱内20袋包装食品进行消毒的结果表明，没有发现包装的变形或破裂。
实施例2把切成15毫米小方块的土豆30克、切成10毫米方块的胡萝卜15克以及咖喱酱油135克装入一个聚丙烯包装袋中(300CC)，用聚丙烯和聚酯薄膜进行密封(空气体积占40%)，接着放进一个回转式消毒箱中。顺便指出，在这个包装袋中插有一个热电偶用来测量食物的温度。
在把消毒箱密封好以后，使消毒箱内有一个初始压力(0.25公斤/厘米2)，接着把储水箱中90℃的热水通入消毒箱中，同时使一个托架带着包装袋一起以每分钟2转的速度进行回转。
随后，按照图3中的曲线K使消毒箱进行升温，在温度达到121℃以后进行20分钟的消毒作业(与此同时，通过阀门来调节消毒箱中的压力，以避免包装袋变形)。然后，测量温度以便得出食物的温度模式，如图3中曲线L所示。
通过这一温度模式的测定就可以按照前面所讲的公式计算出包装袋中的压力，包装袋中压力的模式如图3中的曲线M所示。这里顺便提到，在计算中，食物的温度可以认为和包装袋内空间部分的温度相一致。
根据这个压力模式可以把消毒箱内压力的变化点调整在消毒开始后的14分钟那一点上，此时的压力调整为2.25公斤/厘米2(压力差等于包装袋内压力+0.3公斤/厘米2)。
此外，恒定压力的开始点调整在消毒作业开始后30分钟的那一点上，此时的压力调整为2.75公斤/厘米2(压力差等于包装袋内压力+0.2公斤/厘米2)。上述恒定压力一直保持到消毒作业开始后32分钟(在冷却作业开始后2分钟)。与此同时，在冷却过程开始后再过12分钟的压力调整到0.95公斤/厘米2(压力差等于包装袋内压力+0.1公斤/厘米2)。
包装内压力的升高速度和降低速度都是按照上面所讲的条件计算的，这些条件就是压力升高速度是0.14公斤/厘米2/分(消毒开始后0-14分钟)，到0.03公斤/厘米2/分(消毒开始后14-30分钟)，而压力降低速度是0.18公斤/厘米2/分(消毒开始后32-42分钟)。在压力下加热消毒作业就是在这些条件下进行的，这些条件是消毒作业调整中压力控制的基础。
通过上述压力控制方法所得到的消毒箱内的压力模式如图3中的曲线N所示。
在上面所讲的条件下对消毒箱内20袋包装食品进行消毒的结果表明，没有发现包装的变形或破裂。
本发明的方法可以有效地进行含空气包装物品在压力下的加热消毒，(所谓含空气包装就是指包装袋中在物品和包装之间有空间)，不会使包装袋发生变形或破裂，既使是在用柔性材料如塑料进行包装的状况下也是这样。
此外，本发明的方法还可以省得在每次消毒时使用一个模仿包装的那种麻烦，并且由于在包装袋和消毒箱之间保持一个适当的压力差就可以使消毒工作有效地进行。
权利要求
含空气的包装在消毒处理箱中，在压力下进行加热消毒时采用的一种压力控制方法，其特征是在上述含空气包装的压力模式中，在压力升高的变化点附近改变上述消毒箱中压力升高的速度，在冷却过程开始后延迟上述消毒箱内压力降低的时间。
专利摘要
在消毒箱中将含有空气的包装在压力下加热消毒。一种压力控制方法包括两点其一是在包装内压力模式中，压力升高的变化点附近改变消毒箱中的温度升高速度，其二是在冷却处理开始后，延迟消毒箱内压力降低的时间，以避免包装袋变形。
文档编号A23L3/10GK85104964SQ85104964
公开日1986年12月24日 申请日期1985年6月29日
发明者杉泽公, 松村靖, 冈本英文, 速水宏 申请人:好侍食品工业株式会社, 日荣工业有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan