用于对具有多孔外表面的食品进行消毒的方法及系统与流程

本发明大体上涉及食品的消毒，更具体地说，其涉及一种用于提供灭菌蒸汽以对具有多孔外表面的食品进行消毒的方法及系统。

背景技术：

作为本发明的背景技术，当前用于具有多孔外表面的食品(例如，蛋类、龙虾等)的消毒系统，需要将食品置于高温下的水浴中，然后对食品进行干燥处理，以去除诸如沙门氏菌之类的病原体。(术语"消毒"在下文中将用于指处理流程，例如抗菌处理，去活处理，卫生处理，灭菌处理等，其被设计成杀灭微生物或病原体。)若所述病原体保持在所述食品的表面上一延长的时段(约2个小时)，所述病原体可迁移通过所述食品的多孔外表面，从而使所述食品对消费人产生可能的危害。

技术实现要素：

根据本发明的优选实施例，在此提供一种用于对具有多孔外表面的食品进行消毒的方法。所述方法包括以下步骤：提供一消毒室；选择以一预定速度将所述食品输送通过所述消毒室，使得所述食品被安置在所述消毒室中一预定时段；提供一灭菌蒸汽源，所述灭菌蒸汽源提供所述灭菌蒸汽在一预定可接受温度范围内的温度及在一预定可接受浓度范围内的浓度；将灭菌蒸汽从所述灭菌蒸汽源输送至所述消毒室；以及将所述食品暴露于所述灭菌蒸汽；所述预定时段及所述灭菌蒸汽的预定可接受浓度范围被选择使得所述灭菌蒸汽不渗透所述食品的多孔外表面。

根据本发明另一优选实施例，在此提供一种用于对具有多孔外表面的食品进行消毒的系统。所述系统包括：一消毒室，一输送带输送所述食品通过所述净化室，一灭菌蒸汽源，一输送装置将一灭菌蒸汽从所述灭菌蒸汽源输送至所述消毒室，一控制器控制所述输送带及所述灭菌蒸汽源。所述控制器被编程如下：控制所述灭菌蒸汽源以将所述灭菌蒸汽保持在一预定可接受浓度范围内及一预定可接受温度范围内；以及控制所述输送带，从而以一预定速度输送所述食品通过所述消毒室，其中所述预定速度被选择使得所述食品被安置在所述消毒室中一预定时段。所述预定时段及所述灭菌蒸汽的预定可接受浓度被选择使得所述灭菌蒸汽不渗透所述食品的多孔外表面。

本发明的一项优点在于，一种用于提供足够浓度的灭菌蒸汽以快速对食品进行消毒的方法及系统。

本发明的另一项优点在于，如上所述的方法及系统，其中所述食品从感官角度暴露于所述灭菌蒸汽的持续时间被选择以阻止所述食品不良的副作用。

本发明的另一项优点在于，如上所述的方法及系统，其中所述食品暴露于所述灭菌蒸汽的持续时间被选择使得所述灭菌蒸汽不迁移通过所述食品的多孔外表面。

本发明的另一项优点在于，如上所述的方法及系统，其中所述食品的多孔表面在连续移动通过一封闭区域时被消毒。

本发明的另一项优点在于，如上所述的方法及系统，其中所述食品在所述消毒过程中轻微的移动，使得所述食品的所有表面暴露于所述灭菌蒸汽。

通过以下附图结合权利要求优选实施例的描述，本发明上述各项及其他优点将变得更加明确。

附图说明

本发明可以看作某些部份中的实体型态，也可以看作某些部份的排列组合，本发明的优选实施例将在本说明书中详细描述，且将伴随后附图加以说明，后附图也为本发明的一部份，其中：

图1是概要地显示用于对沿着处理流程线移动的食品进行消毒的系统示意图，其显示了本发明的优选实施例；以及

图2是在图1中系统控制器的示意图。

具体实施方式

现请参照附图，其中附图仅用以说明本发明的优选实施例，并非用以限制本发明，图1显示用于对沿着处理流程线移动的食品12进行消毒的系统10。以下将针对在食物包装设施中对沿着处理流程线移动的食品12进行消毒来描述系统10。然而，应当理解的是，本发明也可有利的应用于其他系统中，其可用于将灭菌蒸汽供应到具有其它沿着其移动的物品的处理流程线上。

一般来说，系统10(如图1所示)包括一输送带14、一消毒室30、一曝气室60、一灭菌剂供应系统100及一控制器160。输送带14代表一设施的处理流程线。一电动机16被提供用于使输送带14沿着输送方向“L”移动设置于其上的食品12。在所示的实施例中，输送带14包括一用于在其上支撑食品12的网格面。可预期的是，致动器18可设置在输送带14附近。在所示的实施例中，致动器18包括一延伸臂(未示)。致动器18可包括螺线管，空气活塞或一用于使致动器18的延伸臂运动的类似装置。如下文详细描述的，致动器18的延伸臂远端被定位以接合输送带14。

输送带14延伸通过消毒室30及曝气室60。消毒室30包括具有一入口端32a、一出口端32b及限定内部空间或区域32c的外壳或壳体32，食品12通过输送带14在输送方向“L”上被输送通过内部空间或区域32c。壳体32的一底部是槽形的，并且在其下部形成有一出口34。

壳体32包括间隔开的入口壁36a、36b及一出口壁38。一开口42延伸通过间隔开的入口壁36a、36b以限定内部空间或区域32c的一入口。一开口44延伸通过出口壁38以限定内部空间或区域32c的一出口。在所示实施例中，间隔开的入口壁36a、36b大体上被设置成相互平行，并通过上壁46a及下壁46b相互连接。

加热单元52设置于外壳32的内部空间或区域32c靠近外壳32的入口端32a。加热单元52用于加热移动通过壳体32的食品12。在所示实施例中，加热器单元52包括两个单元，一个设置在输送带14上方，另一个设置在输送带14下方。如此，加热单元52被设计成将食品12均匀地加热到一期望温度。

一第一温度传感器54被设置于输送带14上方位于加热单元52一侧的位置上，一第二温度传感器56被设置于输送带14上方位于加热单元52相对一侧的位置上。特别地，第一温度传感器54被设置于间隔开的入口壁36a、36b及加热单元52之间。如图1所示，在输送方向“L”上被输送通过消毒室30的食品12，先后通过第一温度传感器54，加热单元52及第二温度传感器56。如此，第一温度传感器54在加热单元52之前提供指示食品12温度的信号，以及第二温度传感器56在加热单元52之后提供指示食品12温度的信号。在所示实施例中，第一温度传感器54及第二温度传感器56各别是用于侦测食品12温度而无需物理接触食品12的红外线传感器。

曝气室60包括具有一入口端62a、一出口端62b及限定内部空间或区域62c的外壳或壳体62，食品12通过输送带14在输送方向“L”上被输送通过内部空间或区域62c。壳体62的一底部是槽形的，并且在其下部形成有一出口64。壳体62包括一入口壁66及间隔开的出口壁68a、68b。一开口72延伸通过入口壁66以限定内部空间或区域62c的一入口。一开口74延伸通过间隔开的出口壁68a、68b以限定内部空间或区域62c的一出口。在所示实施例中，间隔开的出口壁68a、68b大体上被设置成相互平行，并通过上壁76a和下壁76b相互连接。

消毒室30被设置与曝气室60相邻近，使得壳体32的出口壁38被设置与壳体62的入口壁66邻近。上壁82a和下壁82b将壳体32的出口壁38连接至壳体62的进口壁66。在所示实施例中，壳体32的开口42、44大体上与壳体62的开口72、74对齐，使得传送器14通过消毒室30及曝气室60输送基本上直线的物品12。可预期的是，只要食品12通过两个消毒室30及曝气室60被输送，只要物品12被输送通过净化室30及曝气室60两者，消毒室30及曝气室60可以被设置成其它构形，例如圆构形，成角度的构形，此并未脱离本发明的技术范畴。

概括地说，灭菌剂供应系统100包括一液态灭菌剂供应单元110、一空调单元120、一蒸发器单元130、一曝气单元140及一驱除单元150。以下将简要描述上述单元。在美国专利申请号11/741，299的专利中提供了上述单元的详细描述，在此以引用的方式并入本文中。

液态灭菌剂供应单元110将一液态灭菌剂输送至蒸发器单元130。供应管路112将液态灭菌剂供应单元110的贮存器组件114连接至一液态灭菌剂的外部供应器116。一灭菌剂供应管路118在一端连接至贮存器组件114，而另一端连接至蒸发器单元130。贮存器组件114提供连续不间断流动的液态灭菌剂至蒸发器单元130。可预期的是，液态灭菌剂可以是包括如过氧化氢或过乙酸的灭菌剂。

空调单元120输送清洁且干燥的载气(例如空气)至蒸发器单元130，曝气单元140及壳体32与壳体62的若干部分，如下所述。空调单元120是设置用于调节，也即对用于蒸发器单元130，曝气单元140及壳体32与壳体62的若干部分中的空气进行过滤及干燥处理。

空调单元120可包括一用于从通过空调单元120的空气中去除碎屑的过滤器(未示)。空调单元120还可包括一用于对通过空调单元120的空气进行干燥处理的干燥剂(未示)。一空气入口导管122具有一与环境(也即室内空气)相通的第一端，而另一端连接至空调单元120。一第一供气管路124在一端连接至空调单元120，而另一端连接至蒸发器单元130。一第二供气管路126在一端连接至空调单元120，而另一端连接至曝气单元140。一第三供气管路128在一端连接至空调单元120，而另一端连接至外壳32及外壳62。特别地，第三供气管路128的一端分为三支路，也即第一支管128a，第二支管128b及第三支管128c。第一支管128a连接至上壁46a。第二支管78b连接至上壁82a。第三支管128c连接至上壁76a。在这方面，第一支管128a将空气输送至在间隔开的入口壁36a、36b之间限定的空间。第二支管128b将空气输送至出口壁38及入口壁66之间限定的空间。第三支管128c将空气输送至在间隔开的出口壁68a、68b之间限定的空间。

蒸发器单元130从液态灭菌剂供应单元110连接至灭菌剂供应管路118，并且从空调单元120连接至第一供气管路124。蒸发器单元130可包括一用于蒸发由液态灭菌剂供应单元110供应的液态灭菌剂的蒸发器(未示出)。在所述灭菌剂为过氧化氢的实施例中，蒸发器可包括一用于蒸发液态过氧化氢的热板或雾化喷嘴。可预期的是，气态灭菌剂如二氧化氮及臭氧与液态灭菌剂结合，可用于对食品12进行消毒。还可预期的是，仅有气态灭菌剂如二氧他氮或臭氧，可用于对食品12进行消毒。在所述仅使用气态灭菌剂的实施例中，气态灭菌剂将被供应至消毒室30，并且液态灭菌剂供应单元110及蒸发器单元130将不被需要。

蒸发器单元130通过导管132连接至消毒室30。支管134安装于导管132的一端部。室30的壳体32内位于输送带14下方的位置。支管134包括与消毒室30外壳32内部空间或区域32c连通的多个间隔开的开口或喷嘴(未示)。所述喷嘴形成加压灭菌蒸汽的射流，其以大体上向上的方向喷洒于移动通过消毒室30的食品12上。可预期的是，支管134或附加的支管(未示)可设置在相对于输送带14的其它位置(例如输送带14的一侧上方或沿着输送带14的一侧)，以沿着其它方向喷洒灭菌蒸汽在食品12上。

曝气单元140从空调单元120连接至第二供气管路126。第二供气管路126从空调单元120向曝气单元140供应经过滤的空气。曝气单元140可包括一鼓风机、一流量组件、一压力传感器、一温度传感器、一过滤器及一加热器。在美国专利申请号11/741,299的专利中详细描述了上述部件，该专利在此引入作为参考。

一供气导管142将曝气单元140连接至曝气室60。一气阀(未示出)可设置于供气导管142中以控制沿着供气导管142的空气流动。一支管144连接至供气导管142的一端。支管144设置于曝气室60的壳体62中。支管144包括多个喷嘴或端口(未示)以将经过滤及加热的空气分送至曝气室60中。在所示实施例中，支管144设置于输送带14上方。曝气单元140基本上向曝气室60提供经加热及过滤的空气，以从输送带14上的食品12中去除灭菌剂蒸汽。可预期的是，支管144或附加的支管(未示)可设置在相对于输送带14的其它位置(例如输送带14的一侧下方或沿着输送带14的一侧)，以沿着其它方向喷洒经加热及过滤的空气在食品12上。

一排气导管152将消毒室30外壳或壳体32的出口34连接至驱除单元150。一第二排气导管154的一端连接至驱除单元150。第二排气导管154的另一端分为分支导管154a、154b、154c及154d。分支导管154a连接至间隔开的入口壁36a、36b之间的下壁46b。分支导管154b连接至出口壁38及入口壁66之间的下壁82b。分支导管154c连接至外壳或外壳62的出口端口64。分支导管154d连接至间隔开的出口壁68a、68b之间的下壁76b。

一出口导管156将驱除单元150流体性连接至周围环境。驱除单元150包括一驱除器(未示)。驱除器基本上是一催化装置，其可操作用于驱除流经其中的灭菌蒸汽。在灭菌蒸汽为过氧化氢蒸汽的实施例中，催化装置将过氧化氢蒸汽转化为水及氧气。

根据本发明，多个传感器与消毒室30及曝气室60相耦接。多个传感器连接至控制器160(详细描述如下)以提供指示系统10的操作信号。

一温度传感器162及一灭菌蒸汽传感器164设置于靠近输送带14位置的内部空间或区域32c中。在所示的实施例中，温度传感器162及灭菌蒸汽传感器164设置于消毒室30壳体32中的支管134内。温度传感器162提供指示排出支管134的灭菌蒸汽温度的信号。灭菌蒸汽传感器164提供指示排出支管134的灭菌蒸汽浓度的信号。在灭菌蒸汽为过氧化氢蒸汽的实施例中，传感器164优选为近红外线(IR)传感器。

一温度传感器166设置于邻近输送带14位置的内部空间或区域62c中。在所示的实施例中，温度传感器166设置于曝气室60壳体62中的支管144内。温度传感器166提供指示排出气支管144温度的信号。

一输送带传感器168相对于传送器14设置。输送带传感器168通过消毒室30及曝气室60提供指示输送带14移动的信号。例如，输送带传感器168可以提供指示输送带14移动速度的信号。可预期的是，传感器168可以是常规已知的传感器，例如，近距离传感器，其用于检测输送带14的移动。

控制器160(如图2所示)可以包括一微处理器、一或多个存储装置及一无线通信接口。一输入/输出装置172(例如，LED或LCD显示器)连接至控制器160。控制器160连接至电动机16、致动器18、加热单元52及液态灭菌剂供应单元110的各个部件，还有空调单元120、蒸发器单元130、曝气单元140及驱除单元150，以允许控制器160控制其操作。

控制器160从与系统10相耦接的各种传感器接收信号。特别地，控制器160从第一温度传感器54、第二温度传感器56、温度传感器162、灭菌蒸汽传感器164、温度传感器166、输送带传感器168及液态灭菌剂供应单元110，还有空调单元120、蒸发器单元130、曝气单元140及驱除单元150中的各种传感器接收信号。如下所述，控制器160被编程为连续地监控来自前述传感器的信号，以控制系统10的操作。

现在参考本发明的操作，控制器160被编程以使系统10运行，使得通过输送带14沿着传送方向“L”传送的食品12得以消毒。

在将食品12暴露于灭菌蒸汽之前，控制器160在消毒循环的调节阶段控制系统10。在调节阶段的期间，控制器160控制系统10，使得空调单元120沿着第三供气管路128输送清洁且干燥的空气。随后空气沿着第一支管128a，第二支管128b及第三支管128c流动。排出第一支管128a的空气在间隔开的入口壁36a、36b之间向下流动至与下壁46b连接的分支导管154a。在入口壁36a、36b之间流动的空气形成从周围环境中分离出入口端部32a的空气帘。如此，空气帘防止消毒室30中的空气逸散到周围环境，并防止来自周围环境的湿气及环境空气进入消毒室30。

从空调单元120沿着第二支管128b流动的空气于壳体32的出口壁38与壳体62的入口壁66之间向下流动至连接至下壁82b的分支导管154b。在出口壁38及入口壁66之间流动的空气形成将壳体32出口端32b与壳体62入口端62a的流体隔离的空气帘。

从空调单元120沿着第三分支导管128c流动的空气在间隔开的出口壁68a、68b之间向下流动至与下壁76b连接的分支导管154d。在间隔开的出口壁68a、68b之间流动的空气形成空气帘，以将壳体60的出口端62b与周围环境分开。随后，分别从第一支管128a、第二支管128b及第三支管128c流入分支导管154a、154b及154d的空气被输送到驱除单元150。

在形成上述空气帘之后，控制器160使空调单元120将干燥且清洁的空气输送到蒸发器单元130及曝气单元140。控制器160还使液态灭菌剂供给单元110将液态灭菌剂输送到蒸发器单元130。如由温度传感器166所测量的，控制器160控制曝气单元140以将曝气室60中输送至支管144的空气温度保持在预定可接受温度范围内。控制器160控制蒸发器单元130，以由温度传感器162测量在预定可接受温度范围内的温度，以及由灭菌蒸汽传感器164测量在预定可接受浓度范围内的浓度，将灭菌蒸汽供应到消毒室30中的支管134。根据本发明的一个实施例，灭菌蒸气维持在约1.0×10^-9kg/L及约0.01kg/L之间的浓度，以及约15℃及约90℃之间的温度。根据本发明的另一个实施方案，灭菌蒸气维持在约7.0×10^-4kg/L及约8.5×10^-3kg/L之间的浓度。

排出消毒室30及曝气室60的空气分别沿着排气导管152及分支导管154c流动至驱除单元150。输送到驱除单元150的灭菌蒸汽被驱除，随后通过出口导管156排放至周围环境中。

控制器160控制空调单元120及驱除单元150，使得壳体32的内部空间或区域32c保持在一负压。选择负压以降低在消毒处理流程期间有害病原体可能从消毒室30逸出的风险。还可以设想，控制器160可控制空调单元120及驱除单元150，使得外壳32的内部空间或区域32c保持在大气压力。

一旦支管134中灭菌蒸汽的温度与浓度以及支管144中空气的温度处于前述预定可接受范围内，则控制器160中止调节阶段。随后控制器160在消毒阶段期间控制系统10。在消毒阶段期间，控制器160使电动机16通电，以使输送带14输送食品12通过消毒室30及曝气室60。在食品12通过于间隔开的入口壁36a，36b之间形成的空气帘之后，第一温度传感器54测量食品12的温度。若食品12的温度低于一预定温度范围的下限，控制器160使加热单元52通电，以将食品12加热至预定温度范围内的温度。第二温度传感器56测量食品12被加热单元52加热之后的温度，以确定食品12是否已经被加热到预定温度范围内的温度。

控制器160被编程以调节供应至加热单元52的电力以及调节输送带14的速度，以将食品12加热至上述预定温度范围内。在这方面，若食品12被加热至超过上述预定温度范围的上限温度，则控制器160被编程以增加输送带14的速度及/或降低供应至加热单元52的电力。同理，若食品12未被加热至超过上述预定温度范围的下限温度，则控制器160被编程以降低输送带14的速度及/或增加供应至加热单元52的电力。

可以理解的是，系统10必须输送多个食品12通过消毒室30，直到达成稳定状态的条件，其中食品12将被加热到预定温度范围内的温度。未被加热到预定温度范围内的食品12将被丢弃或送回系统10再处理。

可以预期的是，食品12的预定温度范围上限为约90℃。在本发明的实施例中，食品12是蛋类，控制器160控制加热单元52将食品12加热至低于约60℃的温度。选择上述上限是为了防止蛋类受到蒸煮或引起其他有害作用(例如凝结)。

还可以预期的是，食品12的预定温度范围下限是大于灭菌蒸气排出支管134的一温度。如此，将防止排出支管134的消毒蒸汽在食品12上凝结。在所述实施例中食品12是蛋类，灭菌剂在食品12上的凝结增加了灭菌剂渗透蛋类多孔外表面的可能性。由于除去已渗透蛋类外表面的灭菌剂可能对人体产生有害作用的困难，理想上是期望可以防止灭菌剂在蛋类上凝结。

当食品12通过支管134时，致动器18反复地接合输送带14，使得设置于其上的食品12轻微的移动。食品12轻微的移动被设计成防止食品12的任何一部分在整个消毒阶段期间与输送带14保持接触。食品12轻微的移动允许食品12及输送带14之间的接触点改变，从而将食品12的整个表面暴露于灭菌蒸汽。

还可以预期的是，可以选择来自支管134的空气流量，使得食品12在空气垫上轻微悬挂在输送带14上方。如此，当食品12暴露于灭菌蒸汽时，食品12的任何部分都不接触输送带14，从而将食品12的整个外表面暴露于灭菌蒸汽。

控制器160还控制电动机16，使得输送带14的速度由输送带传感器168测量，使食品12在预定时段内置于消毒室30中。使用者选择预定时段以确保食品12进行消毒，同时不允许灭菌蒸汽渗透食品12的外表面。在食品12为蛋类的实施例中，预定时段小于约三十秒，使得灭菌蒸汽不渗透蛋类的外壳。选择预定时段及预定浓度的灭菌剂蒸气以提供诸如沙门氏菌等病原体减少5个对数级。

输送带14随后输送食品12通过设置在消毒室30及曝气室60之间的空气帘，并送入壳体62的内部空间或区域62c中。一旦进入在内部空间或区域62c中，食品12将暴露于排出支管144的干燥且干净的空气。干燥且干净的空气从食品12中除去灭菌蒸汽。空气及除去的灭菌蒸汽沿着分支导管154c，从内部空间或区域62c通过出口64排出，并被输送到驱除单元150。

可以预期的是，曝气室60可连接至一中和剂源。在灭菌蒸汽是过氧化氢蒸气的实施例中，中和剂中和食品12上的过氧化氢蒸汽，使得食品12对人类的消费是安全的。中和剂可以包括硫代硫酸钠，甲基硫酸钠，焦亚硫酸钠或其它还原剂。

食品12在曝气室60中保持一段使用者定义的时段之后，输送带14输送食品12通过在间隔开的出口壁68a，68b之间形成的空气帘。若有需要，食品12随后退出系统10以进行进一步处理。

因此，本发明提供了一种用于对具有多孔外表面的食品进行消毒的方法和系统。特别地，本发明以预定的速度将食品输送通过消毒室，并且将食品暴露于具有预定浓度的灭菌蒸汽。本发明将食品暴露于灭菌蒸汽中一预定时段，所述预定时段被选择以防止所述灭菌蒸汽渗透至所述食品的多孔外表面。此外，本发明使得食品在消毒阶段期间保持移动或悬挂在输送带上方，使得所述食品的整个外表面暴露于所述灭菌蒸汽。此外，灭菌蒸汽的温度被选择以对食品进行消毒，而不会对食品引起不期望的副作用(例如，部分蒸煮)。在本发明的一个实施例中，食物被加热至防止灭菌蒸汽在食物制品的多孔外表面上凝结的温度。

现有的方法及系统倾向于将食品过度暴露于灭菌蒸汽或过度加热食品本身，从而引起不希望的副作用，例如部分蒸煮的食物制品，或灭菌蒸汽渗透至食品中。与现有的系统相比，本发明克服了上述问题并允许对食品进行有效且快速的消毒。

前述内容是本发明的特定实施例。应得以领会者为，本发明的实施例是为了说明本发明而叙述，凡本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神及范围下，可进行若干更动及修改。此类更动及修改均属于本发明所揭示精神下所完成的等效改变或设计，故应包含在上述权利要求书内。