關於塑料食品容器熱處理的方法

2023-05-25 13:02:56

專利名稱:關於塑料食品容器熱處理的方法
本發明是關於塑料容器中的食物熱處理的方法。更確切地說，本發明是關於顯著地減少塑料容器在熱處理過程中的變形，使塑料容器保持有適當型狀的一些方法。
眾所周知，在食品包裝工業中，食物是裝在密封良好的金屬或玻璃容器中，然後用熱處理滅菌消毒，再提供給人們安全食用。在這裡，如已在(美國)《聯邦法規全書》(CFR)第21篇，113部分(定義，11.3節)裡所規定的一樣，「熱處理」是指使包裝容器中的食物經過一定時間-溫度參數條件的處理，使食物成為「商業無菌」的食品。熱處理後的食品的「商業無菌」要達到的條件是-「(ⅰ)通過加熱的方法使得食品中沒有(a)在通常非冷凍條件下貯存和在銷售過程中有可能在食品中繁殖的微生物類;和(b)對公開衛生有顯著影響的活性微生物類(包括孢子類);或者(ⅱ)通過控制水的作用和加熱的方法，使得食品中沒有在通常非冷凍條件下貯存和在銷售過程中有可能在食物中繁殖的微生物。」通常，對金屬容器中的食物進行熱處理的溫度大約是在190°F到280°F左右，在不同的熱處理設備中(例如旋轉連續式連續殺菌釜，靜止式殺菌釜以及類似的設備)加熱的時間從幾分鐘一直到超過6小時不等。食品容器經過蒸煮-冷卻處理之後，就可以碼堆，打包，以便運輸和銷售了。低酸性食品通常用最高的熱處理溫度，因為低酸性食品比酸性食品更有利於微生物的生長繁殖。酸性食品只需要較低的熱處理溫度，因為某些微生物對酸相當敏感。酸對食品的保護作用，是由於酸具有一定的氫離子濃度並且使細菌的細胞不穩定。食品中的酸類可以是食品本身所含有的天然組分，由食物發酵產生，或者以化學製劑直接加入食品。因為酸的存在增強了對微生物的殺傷能力，所以酸性食物(pH值4.6或低於4.6)通常只需加熱到大約華氏205度就可以除去其中的腐敗性微生物了。這比具有較高pH值的食品所需要的加熱溫度低很多。因此，有一些食品，特別是低酸性的蔬菜類(本專利後面列舉了幾種這類蔬菜)需要在相對較高的溫度下經過長時間熱處理過程(高的時間-溫度處理參數)，以便殺死在引起食品腐敗和毒性的微生物。
人們已經做出了很大的努力研究用塑料容器包裝食品以代替金屬容器和玻璃容器。塑料容器之所以吸引人是因為它們具有價格低廉，重量輕巧，沒有生鏽和腐蝕的問題，以及容易處理掉等等優點。然而，通常用來包裝貯存食物的金屬容器和玻璃容器可以經受住高於190°F以上的熱處理溫度;更重要的是它們可以毫無困難地經受商業上所用的最高熱處理溫度或蒸煮溫度(通常約在275°F-280°F)而仍無永久變形，也不失去其密封性能。但在另一方面，硬質塑料容器，例如用聚烯烴類結構材料，象聚乙烯、聚丙烯或這兩種聚合物的共混材料所製造的容器，隨著熱處理溫度的升高和溫度接近於塑料的熔點時就逐漸軟化了。典型的高密度聚乙烯的熔點在275°F左右，丙烯的均聚物熔點在330°F左右。當塑料軟化時，由於內外壓力差和操作處理的原因塑料包裝容器會產生膨脹而變形。塑料包裝容器在一般的熱處理過程中，除非各個熱處理條件均嚴格控制，否則它在冷卻時將發生永久變形造成難看的外觀。軟化了的塑料容器在高的熱處理溫度下會發生形變的原因之一是因為容器內的壓力在熱處理時增大而超過了外部壓力。這外部壓力是指熱處理設備內的壓力。塑料容器內的壓力作用於容器壁上使其向外膨脹而發生形變。造成塑料容器內部壓力升高的因素首先是在密封的塑料容器的上部空間(在容器內食物的上部)存在少量空氣或其它氣體，在高的溫度下它的體積增大造成壓力升高;其次，容器內食物的受熱膨脹，食物的蒸汽壓升高，溶於食物中的氣體受熱逸出，以及食物在蒸煮過程中由於發生化學反應而產生的氣體等等因素，都能造成容器內部的壓力升高。因此，在熱處理過程中食品容器內部的總壓力是上面所述的各種壓力的總和。當容器內的總壓力超過外部壓力時，容器向外膨脹變形，從而使容器內上部空間的氣體膨脹，因此減少了內部壓力和外部壓力的差別。人們通常設法保證外部壓力總是大於包裝容器內部壓力。例如將裝有食物的容器浸沒於水中。水面上加上足夠大壓力的壓縮空氣進行處理，就可以補償容器內壓力的變化了。這就是用於熱處理大家所熟悉的軟包裝袋(例如蒸煮袋)包裝食品的方法之一。另外，可以通過在蒸汽中加入空氣的方法來提高蒸汽消毒釜內的壓力。但這種方法降低了蒸汽的熱效率，並能改變蒸汽消毒釜內的熱傳導。當食品容器冷卻後，其內部的壓力相對於外部壓力來講是變小了，因此引起塑料容器的邊壁和/或底面向裡收縮以補償內部壓力的減少。冷卻也使塑料變硬。這樣就會造成塑料容器向外凸出和/或向內凹陷的永久性形變。
人們清楚地認識到，在開發利用可經受熱處理的硬質塑料容器和探尋對裝於這種塑料容器中的食物進行熱處理的方法時，所遇到的主要困難是塑料容器在熱處理中發生變形和洩漏;以及在諸如控制往容器中加料、預留容器內上部空間的大小，控制容器內部與外部相對壓力的大小和冷卻速度，操作處理等等方面的要求即複雜又嚴格;還有影響塑料容器壁強度和形變的其它因素;以及容器壁發生變形後是否完全毀壞了它應有的外觀型狀等等。這類損壞可以是邊壁凸出，邊壁折嵌(邊壁向裡扭曲)和/或者容器底邊向外凸出形成「鼓凸」形底或「翹曲」形底。這些變形和損壞使外觀非常難看，不易裝運，在平坦的表面上放置不穩且易發生滾動。任何一種這樣的損壞都會被誤認為是由於內裝食品發生腐爛而引起的，由此造成顧客不願購買這種罐頭。除非塑料容器的所有這些變形和損壞問題及與此相關的問題解決了或者顯著減輕了，否則要開發和供應一種價格低廉，能普遍滿足商業上進行熱處理要求的硬質塑料容器來包裝食品，用來替代能經受熱處理的金屬和玻璃容器將是很困難的。
要通過控制容器內頂部間隙在很窄範圍內，從而限制或控制容器內氣體和形成的壓力在一個恰當的範圍是很困難的。因為食品裝罐機不可能總是在每個塑料容器中裝入完全相等數量的食品;所有的塑料容器也並不總是具有完全相同的尺寸和容量;裝入的食品可能溢出來。由於這種種因素，每批塑料食品罐內的上部間隙可能不同，難以控制在一個狹窄的範圍內。容器上部所允許存在的空間範圍的狹窄程度和嚴格性已成為一個特殊的難題。塑料容器在熱處理過程中產生的一切複雜性的根源就在這裡，並且，它還造成塑料容器在商業上熱處理的困難。
一個和通常的高溫熱處理過程有關的問題就是在較高的蒸煮溫度下，塑料變得較柔軟及較不結實，更易被擠壓變形。因此產生的後果是，下層的塑料容器在這樣的溫度下沒有足夠的耐壓能力來承受在蒸煮消毒時堆放在它們上而的許多其它容器的重壓。例如，在一試驗中，假設有14層罐頭堆放在一起，測試最底層的罐頭盒的耐壓能力。這些罐頭在250°F下蒸煮消毒65分鐘。底層的16個罐頭盒全部嚴重損壞，商業上已無法應用。第二次試驗，是在245°F下蒸煮75分鐘，底層所有的罐頭盒只有輕微的損壞。第三次試驗是在240°F下蒸煮90分鐘，底層16個罐頭盒全部完好無缺。因此，蒸煮滅菌釜內的溫度越低，排在底層的容器的耐壓能力就越大，它們可承受堆放其上的容器重量就越大。實驗得到的另一個結果是，對於那些容器壁薄厚不均勻或者壁上有薄弱區域的塑料包裝容器，在其內部壓力的作用下，將首先在這些薄弱區域受到過度的壓迫並且向外凸出。而對於那些薄厚較均勻的部分則不易受損。因此，打算用於較高溫度下進行熱處理的塑料食品容器，對於罐體薄厚均勻程度的要求，比起用於較低熱處理溫度下使用的容器來就要高一些。
另一個有關塑料容器(硬質包裝罐或是軟包裝袋)在熱處理過程中的問題是，包裝容器的密封性可以受到破壞。在足夠高的溫度下，如果原先硬質箍圈軟化到一定程度時，它可能沿接縫處開裂，使得金屬蓋崩掉。用較低熔點的聚合物做成的熱密封膠密封的食品包裝袋，也可能在高的熱處理溫度下(例如高於240°F)，由於袋內外壓力的影響而開裂。
雖然，人們知道可以用高強度的樹脂來做成足夠厚的塑料容器和/或者使用具有較高熔點的聚合物和熱密封膠等途徑，來使塑料容器更好地耐受熱處理過程中逐漸增高的溫度和壓力。然而從實用觀點考慮，諸如，因為樹脂用量增加而提高成本，增加了容器重量，降低了容器的導熱性、延長了塑料容器的製造工時(加熱，冷卻過程等等)以及其它因素，都限制了此種方法的實施。
對塑料容器裡的食品進行熱處理的另一途徑是保持熱處理溫度使其低於使聚合物發生軟化的溫度。然而，這種方法需要大大地延長熱處理時間才能達到該食品商業性無菌的水平。延長熱處理時間，要增加能源成本;降低了熱處理設備的生產率;並且常常會使食物的質地，色澤和味道變差，特別是低酸性食物更是如此。延長熱處理時間，易使食品的質量比起在較高溫度下經短時間熱處理後的同樣食品來，顯得蒸煮過度了。
綜上所述，若能提供一些可以對包裝於塑料容器(包括硬質和軟質)中的食物進行熱處理，而且又能克服或者顯著地減少前述的各種困難的方法，那將是很吸引人的。這也就是本發明的目的所在。
因此，本發明的一個目標是簡化裝有食物的塑料食品容器的熱處理過程，提供一種經熱處理後保持令人滿意的外形的塑料容器。
本發明的另一個目的是降低熱處理用塑料容器包裝的食物所需要的溫度，由此以減少因在較高熱處理溫度下塑料的軟化問題，以及與此相關的塑料容器壁發生疇變和外形永久性損壞的問題。
本發明的另一個目的是降低熱處理的時間/溫度參數(特別是溫度)和減少能耗，以保證設備熱處理塑料包裝食物的生產效率。
本發明的另一個目標是利用儘可能低的熱處理溫度和參數的有利條件，使得可以使用較薄的塑料容器，並保證裝在塑料容器內熱處理的食品至少具有和用金屬或玻璃容器包裝的食品相同的質量。由於使用塑料容器而帶來了使用金屬和玻璃容器所沒有的其它優點。
本發明的另一個目的是通過增加容器內上部空間大小的方法，來達到前面所述的簡化塑料包裝食品的熱處理過程的目的。因此也使得食物能順利裝入塑料容器內，並易進行熱處理。
本發明的另一目的是使熱處理過程和使形變後的塑料容器復原過程簡單些，及要求的條件不那麼苛刻。
本發明的另一個目的是通過在較低的溫度下實施熱處理的方法，保證塑料容器在熱處理過程中有較好的強度和性能。保證經過熱處理後的塑料食品包裝容器具有商業上可接受的，美觀的特色和物理機械性能。
本發明的一個特定目的是提供一種在比沒加酸化劑的食物所需的熱處理溫度較低的溫度下，對塑料容器內的食品進行熱處理的方法。酸化的食品或多或少改善了其感官質量。由此，食品的綜合感官效果，與不加酸化劑在較高的參數下熱處理的同類食品相比較，具有同樣的或者更令人滿意的效果。
本發明的另一個目的是確定前面涉及的酸化劑。本發明所用的酸化劑是某種酸和其內酯的混合物。在食品中加入酸使pH值降到4.6或者低於4.6。食品不會因為所用的酸的含量和種類，或因酸和它相應的內酯共存而具有令人討厭的酸味。而通常用於食品的酸，常使食品帶有刺激性的辛辣味和刺鼻的酸味或者「酸漬」味。
本發明解決了前面所提到的所有困難，並且達到了上面列舉的所有目的。本發明提供的一些對塑料包裝容器進行超常規熱處理的優點是，由於本發明允許在較低的溫度下熱處理，使得塑料容器內部氣體集結較少，從而作用於容器壁的壓力較低。因此，塑料容器壁受到的應力較小，膨脹作用就較小。包裝容器發生脹破，開裂，洩漏或者發生超越塑料材料彈性極限的破壞性膨脹的機會也減少了。另外，較低的溫度極大地簡化了熱處理過程，並且，使包裝容器恢復到適合的外形就為容易些。因所允許的容器內上部空間範圍比較寬大，不那麼苛刻，對容器內外相對壓力的控制要求不那麼嚴格，所以加壓冷卻就不那麼必要了。就塑料容器的性能來說，在塑料不發生軟化的溫度下，熱處理溫度低一些，塑料容器的強度就大些，就能受更大的壓力。因此，在靜止式蒸汽消毒釜中較低的熱處理溫度下，塑料容器表現出較好抗壓損能力。這樣，塑料容器可以一層層疊放在一起，提高了蒸煮處理的生產效率。對塑料容器壁的厚薄均勻性要求也不那麼苛刻了。從經濟上看，熱處理設備可以簡單些，因為加壓冷卻設備可以不要了。尚未裝有加壓冷卻裝置的蒸汽消毒釜如今也可以使用了。因為熱處理時間和冷卻時間可以縮短，而且由於允許更多的容器疊放在一起同時處理，由此就提高了熱處理的生產效率，提高了經濟效益。通過選用較薄的邊壁結構或選用較便宜的強度較低的結構材料，也可以提高經濟效益。
就增加可裝於塑料容器內進行熱處理的食物種類而言，由於在較低溫度下食物釋放出的氣體較少，對於那些能放出較多氣體的食品也易於進行熱處理。例如穀類，幹豆以及幹豆製品類，如辣椒幹豆。在此之前，這些食物是很難裝在塑料容器內用較高溫度熱處理的。本發明提供的較低的熱處理參數，使得對熱敏感的食物，象低酸性對熱敏感的蔬菜類，也可以在塑料容器內進行熱處理。這些蔬菜在常規的較高的熱處理溫度和/或較長的處理時間下，會使感官質量下降(質地，即堅實性和成分的完整性，色澤，味道和香味等)。按本發明所用的方法處理這些蔬菜，和在較高溫度下處理相同的時間或稍長時間後的同類蔬菜相比較，蔬菜很少蒸煮過度，不軟爛，比較堅實，色澤鮮亮，味道也改善了。另外，裝在塑料容器內經過較低溫度處理的食品，比起在較高的時間/溫度參數下處理的同類食品來，它的感官性質更接近於新鮮食品或者自己在家裡做的食品。當選用本發明推薦的酸化劑時，可以減少或消除討厭的酸味對食品的天然新鮮風味的影響。
將塑料容器在熱處理時所經受的溫度降低到足夠低時，就可能允許使用軟化和熔解溫度比本發明例1中使用的共混材料低的其它熱塑性結構材料。這類材料和隔氧層(例如乙烯-乙烯醇共聚物，偏二氯乙烯共聚物，尼龍或者隔氧性能比結構層要好的其它材料)一起使用時，很可能提供一種具有比現在應用的材料更便宜的硬塑料包裝材料來包裝熱消毒食品。
降低對含有對溼氣敏感的隔氧內層的(例如用乙烯-乙烯醇共聚物製成的防氧隔層)多層塑料容器的熱處理溫度，將減少或者免除在結構層中為保護隔氧層不受潮而加入的乾燥劑(參見美國專利No4，407，897)。由於在較低的溫度下熱處理，使得在蒸煮消毒時只有較少量的或根本沒有什麼溼氣能透過外部的聚丙烯或聚乙烯結構層達到裡面的隔氧層。由於沒有什麼溼氣能穿透進入內層，就沒有什麼必要使用乾燥劑來吸收透過的溼氣了。
前面所述的本發明的內容以及本發明的其它內容特徵和優點，將在下面詳細說明中和附圖中進一步解釋。
根據本發明，提供了一種對裝有食物的塑料容器，在低於以前常用的溫度下進行熱處理的方法。更詳細地說，是提供了一種在對嚴格密封於塑料容器內的食品進行熱處理時，能顯著地減少塑料容器的側壁和底部變形的方法。這個方法包括在食品中加入足夠量的酸化劑，使得食品的平衡pH值降到4.6或低於4.6;在足以達到食品的商業滅菌要求的時間一溫度參數下，對包裝於塑料容器內的食品進行熱處理。但這個時間溫度參數要顯著低於未加酸化劑，或在熱處理過程中平衡pH值高於4.6的食品要達到商業滅菌要求時的時間-溫度參數。在較低的溫度參數下顯著減少了塑料容器的側壁和底部在熱處理過程中發生的變形，極大地簡化了熱處理過程和冷卻過程，以及簡化了對這些過程參數的控制，因而經過熱處理後的塑料容器具有令人滿意的外觀形狀。
雖然本發明可應用於任何食品和任何象前面所述的能恰當地降低食品的平衡pH值而不會顯著損害食品味道的酸化劑。但是本發明特別適用於通常需要高溫處理以保證它們貯存時不變質的低酸性食物。尤其是那些對熱敏感的食物，在通常較為劇烈的熱處理參數和條件下，它們的質地、色澤或味道會被破壞。優先選擇的酸化劑是一種酸和它相應的內酯的混合物。比較可取的糖醛酸和它相應的內酯(例如葡糖酸與葡糖酸-δ-內酯和莆糖酸-γ-內酯的混合物)。更為可取的是在食品中只加入葡糖酸-δ-內酯(GDL)(它能水解而變成葡糖酸和相應的δ-內酯和γ-內酯的混合物)就能有效地使低酸性食物的平衡pH值降低到4.6或更低些，而且沒有刺激性的辛辣的，刺鼻的醃漬味或酸味。然而通常使用的酸化劑，諸如醋酸，檸檬酸，乳酸，蘋果酸，酒石酸以及磷酸等等，常常會使食物具有上述討厭的味道。
下列圖中，相同的數字表示相同的部分圖1A 本發明的筒狀塑料容器的正視圖，部分用剖面圖表示。一端開口，未裝食物。
圖1B 圖1A中所示的容器裝滿食物在低真空密封后的正視圖，部分用剖面圖表示。
圖1C 圖1B中所示的容器在熱處理時的正視圖，部分用剖面圖表示。圖中清晰可見容器底部凸出。
圖1D 圖1C所示容器的正視圖，部分用剖面圖表示。表明經熱處理之後容器底部形成翹曲。
圖1E 與圖1D所示的同樣容器的正視圖，部分用剖面圖表示。但是，這裡容器的側壁發生了凹陷。
圖1F是圖1E所示容器沿1F-1F線的剖面圖。
圖1G是圖1A中所示容器的正視圖，部分用剖面圖表示。顯示了側壁凹陷和底部隆起。
圖1H是圖1A中所示容器按照本發明方法進行熱處理之後的正視圖，部分用剖面圖表示。容器的外形完全符合商業標準。
圖2到圖7分別表明不同的低酸性食物在商業滅菌熱處理過程中的參數曲線。右邊曲線表示出無酸化劑時所需要的常規參數，而左邊曲線則表示按本發明使用酸化劑，例如GDL，所需的參數。圖2西葫蘆，圖3胡羅卜，圖4青豆，圖5青豌豆，圖6玉米，圖7義大利澆
汁麵條。
按照本發明，裝在塑料容器中的食物在熱處理之前先加入酸化劑。所用酸化劑的量應足以使容器內食物的平衡pH值在熱處理之前達到4.6或低於4.6。平衡pH值是混合物的氫離子濃度的負對數值。平衡pH值參照(美國)聯邦規範(CFR)114.80(a)(1)，(2)，和(美國)聯邦規範(CFR)114.90，在熱處理過程結束以後(即在加熱停止之後)的24小時之內測量。
按照本發明的方法，任何食物都可以在塑料容器中進行熱處理，而無需考慮食物的酸性大小，即酸性的，低酸性的，以及酸化後的食物都可以。因此，本發明的方法可用於任何本身是酸性的食物，或任何具有pH等於或低於4.6的酸性食物。加入酸化劑，更進一步提高了食物的酸性。使得熱處理可以在更低的時間-溫度參數下進行。在這種參數下，塑料容器的影響更小了。然而本發明的方法尤其適用於pH值大於4.6的低酸性食物，不論這種食物是否對熱特別敏感-即食物的質地、味道和/或者色澤是否對熱敏感的。低酸性食物有海味(包括魚和河蝦)，肉類及肉製品(包括辣椒牛肉，蔬菜、穀物(例如大米)和糧食製品(包括炒飯，西班牙大米飯和其它大米製品)，以及麵製品(包括義大利澆囟汁麵條，餛飩，通心粉。這些食物通常需要經過劇烈的熱處理以達到商業無菌標準，即在高於250°F(例如280°F)下，長時間加熱以便殺死使食物腐敗和產生毒性的微生物。對於某些食品要經過高溫處理才能熟化。一般來說，對於裝在金屬容器中的低酸性食物商業滅菌所用溫度大約從230°F到275°F，所需時間從10分鐘到6小時。所選的時間長短和溫度高低取決於食物的種類、數量、熱傳導率、微生物致死所需時間;食物的初始溫度;容器的大小;所用的滅菌過程;所用設備的操作參數;以及能量消耗和希望達到的生產率等等因素。對於那些對熱不十分敏感的低酸性食物(例如豌豆和玉米，玉米相對來說比其它許多蔬菜更耐熱)，裝在小型以至中型(例如303×406)容器中，常用高溫(如275°F)短時間(如在攪拌消毒釜中蒸煮10分鐘)熱處理條件來達到滅菌和使食品熟化。使用這種條件，產量高，食物的味道好，質地也良好。然而，大多數低酸性食物通常在較低溫度(大約240°F到250°F)下加熱15到50分鐘。高溫長時間蒸煮會引起大多數對熱敏感的低酸性食物質量變壞。例如，食物失去堅實性(過度軟化)，或者失去食品的完整性，比如煮過度了，有焦糊味道，與新鮮食物相比其色澤暗淡等等。這些對熱敏感食物還會失去某些營養價值。
天然的酸性食物包括西紅柿，西紅柿製品，大多數水果和草莓。由於種種原因，被認為是熱敏感的低酸性食物有穀物，肉類和肉製品，豆類(包括利馬豆、菜豆、食莢菜豆類，例如蘭湖豆、青豆和黃刀豆)及食莢菜豆製品(例如豆制沙拉)，幹豆製品(包括辣椒烤豆)，甜菜，某些海味(例如河蝦)，西葫蘆，株西尼瓜(zucchini)，南瓜(因為其導熱率在大型容器如603×700中很低，滅菌要長時間蒸煮，使其色澤變暗)，胡羅卜，蘆筍，花椰菜，甜瓜類，茄子，中國炒菜，洋白菜，麵食，芹菜，磨菇，橄欖，洋蔥，以及包括上述一種或幾種蔬菜的食物。上述食物中，西葫蘆，株西尼瓜(zucchini)甜瓜類，洋薊，花椰菜和芹菜對熱是非常敏感的。
由於酸化劑具有上面所提到過的對酸敏微生物的抑制作用和酸使細菌細胞的不穩定作用，使得裝於塑料容器中的食品可在較低溫度下進行熱處理。酸的存在提高了熱對微生物和細菌的殺傷作用。
酸化劑按普通方法與食物混合。若使用固體酸，如顆粒狀的，可以噴灑在食物表面或與食物均勻地混合在一起。最常用的方法是把酸加在鹽水中，鹽水與食物一起裝在容器中。對於低酸性食物，酸的量要加到足以使要處理的食物的平衡pH值降到4.6或低於4.6。加酸量由測量pH值來決定，也由熱處理後所要求的食物味道來決定。過量的酸會使食品產生強烈的酸味。加在食品中典型的酸有醋酸，檸檬酸，蘋果酸等。這些酸具有明顯的「醃漬」酸味。很多情況下，這些酸味兒極大地破壞或掩蓋了食物的自然味道。因此醃製的甜菜雖然比未經酸化處理的罐裝甜菜有較好的色澤和質地，但吃起來完全不如新鮮甜菜。因此食品中所用最好的酸化劑是某種酸與它的內酯的混合物。最好的是糖醛酸與其內酯的混合物。糖醛酸中最好的是葡糖酸，這種酸是弱酸性的有機酸，酸味較弱。
按照本發明與食物混合的糖醛酸可從蔗糖或醛糖的氧化來製備。儘管也可以由五碳糖製備，但從六碳糖製備較好。從六碳糖製備的酸是塔龍酸，半乳糖酸，古羅糖酸，甘露糖酸，葡糖酸，阿卓糖酸和阿洛糖酸，除葡糖酸外，目前這些酸還沒有商品出售。這些酸分別從它們對應的糖，塔龍糖，半乳糖，艾杜糖，古羅糖，甘露糖，葡萄糖，阿卓糖，阿洛糖製備而得到。五碳糖有來蘇糖，木糖，阿拉伯糖，核糖。內行的人從上面關於六碳和五碳糖醛酸的討論例子中可以明白，其它的能生成相應內酯的酸，以及這些酸和其內酯的混合物，同樣能達到本發明的目的和作用，特別是關於降低食物pH值和使熱處理後的食物中沒有討厭的酸味。因此這些酸也是屬於本發明的範圍之內。例如，糖醛二酸，即二元酸。象能生成葡糖二酸內酯的葡糖二酸也可用來做酸化劑。
可用任何適當的方法或材料來達到糖醛酸和其內酯與食物混合。雖然也可以直接加入酸(因為這些酸與食物中的水份接觸便可轉化為酸的內酯的混合物)，但目前這樣做還不現實，因為使用者還不能得到商品化的結晶的糖醛酸或食用的糖醛酸。對於葡糖酸也是同樣的情況，工業級的酸溶液是可以買到的，例如可以買到(重量百分比)約50%的葡糖酸水溶液。而水溶液中的葡糖酸是酸及其內酯(葡糖酸-δ-內酯，葡糖酸-γ-內酯)的平衡混合物。葡糖酸的酸味很淡。
把糖醛酸和其內酯加入食品的較好方法，是把食品與糖醛酸的前身化合物相混合。這裡，糖醛酸的前身化合物是指一種能將其中所含有的酸加到食物中，或在食物中生成酸，或者在食物中提供酸的液態物質或化合物。同樣，當酸與食品中溼氣或水份接觸，部分可轉化成相應的與其共存的內酯。可以採用的酸的前身化合物包括酸的內酯(這些內酯可以說是潛在的酸，因在水中，它們水解生成酸，成為酸與內酯的混合物)，這些內酯的混合物以及混有某些強酸的上述酸的鹽類。例如，常用的葡糖酸的前身化合物，包括葡糖酸-δ-內酯，葡糖酸-γ-內酯，這兩種酯的混合物，以及混有強酸(鹽酸)的葡糖酸的鹽。到目前為止，本發明認為最好的是葡糖酸-δ-內酯(GDL)，如果用細粉末狀的葡糖酸-δ-內酯，開始時其味甜，然後內酯水解，其味變成微酸。很顯然，儘管加GDL比起加入等量的前面提到的通常用於食品中的酸時酸味要少得多。但是隨著GDL用量的增加，食物的酸味也會隨之增加。因為GDL很少減弱或者掩蓋食物本身的味道，並且與通常用於食品中的酸相比，GDL產生的酸味更小，所以GDL是較好的酸化劑。對於酸性食物，使用象GDL這樣的酸化劑，還有一個優點，就是它使得塑料罐中的食物可以在比未加GDL時，在允許範圍內(從商業滅菌角度)所能達到的儘可能低的時間-溫度參數還要低得多的條件下進行熱處理。與其它酸相比，GDL對食品的味道的影響較小。食用級的GDL是可以買到的，是一種無嗅味的鬆散的白色粉末。食用級的GDL水溶液也可以買到，並且也可以用做酸化劑。GDL是葡糖酸的內酯，水解時生成葡糖酸。GDL與水混合便發生水解反應，(例如，與鹽水溶液或食物中的水份相混合)。葡糖酸-δ-內酯水解生成含55%到60%(重量百分比)的葡糖酸和45%到40%(重量百分比)的葡糖酸-δ-內酯與葡糖酸-γ-內酯混合物的平衡混合物。溫度，pH值和溶液的濃度影響GDL水解過程中酸的生成速率。δ-內酯要比γ-內酯水解的快。不加熱水解反應速度慢。加熱鹽水溶液將加速內酯的水解，因此是較好的方法。加熱食物同樣地可加速內酯的水解。使用其它的醛糖酸，例如半乳糖酸δ-內酯，也可有同樣的結果。對於本發明來說，通過加熱，加速水解反應是快速徹底酸化特定食物的較好的方法。
那些用來與強酸相混合的糖醛酸鹽類(適合食品使用的)包括鈉鹽，鉀鹽和鈣鹽。例如葡糖酸鈉，葡糖酸鉀，葡糖酸鈣。這裡所說的「強酸」是指一種可在食物中與上述鹽反應，並提供足夠的氫離子，使鹽生成所需的糖醛酸和相應的內酯。這樣的酸可以是鹽酸。當然所用強酸的種類和加料方式，用量應符合本發明的目標，不能使食物帶有刺激性的令人討厭的酸味。如果使用鹽酸，則全部鹽酸都要反應掉，而不能殘留在食物中，只有反應產生的鹽可以存在。本發明並不排除在食物和酸的混合物中加入其它的成分。例如在這混合物中與GDL一起加入少量的其它酸(如檸檬酸)，通常加在鹽水中，以便克服緩衝作用(緩衝作用指某些蔬菜阻礙pH值的改變，例如蘆筍)，所加的量一般很少，加入量以不會破壞或掩蓋食品的味道為限。按照習慣的做法，為了調味，也可在鹽水中一起加入鹽，糖，水和/或者其它成分或單獨加入，如香料。
塑料容器中裝入食品/酸/內酯的混合物，並將其密封。例如可用常用的雙重卷邊法密封，典型的是在真空或在蒸汽中熱裝或者在容器頂部通入蒸汽的同時密封。然後將密封容器在190°F或更高的溫度(一般低於240°F)下熱處理，對容器和內裝食品消毒滅菌所用溫度取決於前面所提到的各種因素。滅菌之後，包裝容器和內裝食品冷卻至室溫就可以貯存、裝運和銷售了。
本發明的方法可通過參閱附圖和實例得到更全面的了解。現在參照圖1A到圖1H加深對涉及塑料容器在熱處理過程中發生的形變問題的理解。
圖1A表示一個一端開口的塑料容器1。數字3指的是容器的邊壁。5表示容器底。底部包括一較大的平坦部分7，和裡外兩道凸起的環9和9a，以及一道凹下的環9b。
圖1B表示，容器裝滿之後，用一頂蓋11蓋住，密封。在容器頂部留下一定的空間(用13代表)。圖中所畫的容器不應該看作是本發明所用容器的唯一形式，因為容器可以是硬質或軟質。同樣，這裡所示的頂蓋，也不是對使用蓋子範圍的限制。蓋子可以是由任何適當的材料製成。例如，用金屬、塑料或金屬和塑料的複合物。
圖1C表示在熱處理過程中，或熱處理之後，但在底部復原之前的塑料容器1。如圖所示，容器底部向外膨脹，因為其內部壓力大於外部壓力。如果沒有適當的予先措施，容器冷卻之後將保持膨起的形狀。如圖1D所示。由於底部的凸起，這種容器的形狀是不穩定的，也是不受歡迎的。下面將要說明，底部的凸起(圖1D)和側壁的凹陷，(如圖1E和圖1F所示)，或者兩者皆有(圖1G)的這些形變，可通過採用本發明的方法，在較低溫度和/或者較短時間下進行商業滅菌熱處理，來減小或防止。
關於在較高的溫度下對食品容器進行熱處理的過程，以及其中涉及的問題和這些問題的解決方法的詳盡的討論，請參見1984年7月3日，美國專利申請號為No6/627，703的文件，其代理人就是本發明的代理人。所提到的申請號627，703的文件在這裡作為參考文獻。
圖1H表示，經熱處理以及復原處理之後的容器具有可接受的外形。因為它沒有凸起的底部或凹陷的側壁。這種型狀與圖1B中所示的形狀相同或基本相同。
本發明及其優點可參照下面的實例和相關的附圖予以說明。例1中，食品是裝在尺寸為211×215(直徑為2-11/16英寸，高為2-15/16英寸)的多層吹塑成型的硬塑料容器中，容器由下面五層材料構成，其最外層為40/60的高密度聚乙烯和聚丙烯的共混物，中間為乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)(Kuraray有限公司以商品名為EVAL-EPF銷售)的隔氧層，裡層同樣為聚乙烯和聚丙烯共混物，三層塑料依次由在聚丙烯主鏈上接枝了馬來酸酐的聚丙烯馬來酸酐接枝共聚物的混合粘合劑粘合。(混合粘合劑包括50% Admer QF500，25% QF550和25%的其它組分，其中包括16%的磷酸氫二鈉，Admers為Mitsui石油化工有限公司的商品)，容器側壁平均厚度為0.031英寸，底部平均為0.011英寸(底部厚度是在圖1E數字9的箭頭所指部分測量的)。然而，容器是否僅由一層或幾層材料構成每層材料的性質，以及器壁厚度如何等等，實質上都不是關鍵性的，這一點是很容易理解的。因為本發明中較低的熱處理參數使得任何塑料容器都可使用-不論它由幾層材料製成，不論是由一種或幾種其它塑料製成，也不論其厚度大小有何區別。
實例一按常規把新摘下的西葫蘆(一種低酸性的食物)洗淨，切片(切成大約1/2英寸厚的片)，然後在200°F的水中預煮5分鐘(一種常規方法主要是停止酶的作用，最後用清水衝洗。將預煮過的西葫蘆片裝入一批211×215的多層硬質塑料容器中，個容器裝5盎司。在一些容器中裝入鹽水，這種鹽水是用25.5克GDL，35克食鹽和3升水加熱到180°F配製而成。食物裝容器的初始溫度大約為110°F。容器內食物的平衡pH值小於4.6(即4.2)。用熱鹽水有利於GDL快速水解，這是十分有益的。如前所述，GDL水解時，生成葡糖酸，葡糖酸-δ-內酯和葡糖酸-γ-內酯組成的混合物。雖然鹽水不一定要加熱，但加熱是有利的。把罐子密封，並在上部留出3/16英寸的空間，然後根據本發明在220°F的蒸汽殺菌釜中熱處理15分鐘，使容器中心的溫度(CCT)達到205°F，以達到商業無菌要求。蒸煮15分鐘後，當CCT達到205°F時，關掉蒸汽殺菌釜的蒸汽流。然後把殺菌釜中的蒸汽放空，從殺菌釜的下部通入約70°F的冷卻水，把容器在5分鐘左右冷卻到100°F放掉冷卻水之後把容器從殺菌釜中取出。取一部分容器在24小時之內打開，測量食物pH值。熱處理後的西葫蘆具有堅實的質地，鮮黃的色澤，接近於家庭製做的食物的鮮美味道，並且傾出的鹽水是清亮乾淨的。
正如預料的那樣，實例1中裝有西葫蘆的塑料容器在熱處理過程中有一些變軟和膨脹。但是，在220°F時的膨脹是較小的，比在240°F或更高的溫度下發生的膨脹明顯地小的多。由於在220°F下容器中心溫度達到了205°F，所以不需要加壓冷卻。在冷卻過程中，所有的塑料容器都可以恢復到商業上可以接受的形狀。
圖2簡單地表示出當西葫蘆酸化後使平衡pH值降低到4.6或更低時，食物達到商業無菌要求所用的熱處理的時間-溫度參數可以顯著地降低。
在更詳細地引用圖2和圖3-7之前，首先對各圖進行一些一般的了解。一般地說，每一個圖(圖2-7)中右邊的參數曲線給出了對裝在一定大小的多層的塑料容器中沒有酸化的各種給定的食物進行熱處理以達到商業無菌要求時的各種時間與溫度的組合。這些曲線所依據的熱透過特性數據是從對特定食品和一定大小的容器所進行的熱透過實驗中得出的。圖中各條右邊曲線上的某個時間-溫度數據和本發明者在對給定大小的容器和殺菌釜中對特定的食物在不使用GDL進行熱處理達到商業無菌要求時，實際使用的時間-溫度參數是相一致的。對應的各條左邊的曲線給出了由計算得到的在相同的多層塑料容器中對給定的食物在使用酸化劑條件下熱處理達到商業無菌要求的時間-溫度參數的組合。左邊曲線和右邊曲線都是基於同樣的熱透過特性數據，不同的是左邊曲線增加了一個關鍵因素。即在熱處理過程中由於加入酸化劑使食物的平衡pH值達到或低於4.6。左邊的曲線是在使容器中心溫度(CCT)達到205°F條件下由計算得到的。這個條件是以使任何酸性食物達到商業無菌要求。
請注意，圖2-7是對數座標。這些圖僅僅表示了本發明中的時間-溫度參數顯著向左邊移動。因此，內行的人就明白圖中所示的參數是不精確的，不能用於選擇實際熱處理過程的時間和溫度。
現在我們再仔細地參考圖2-7。圖2表示達到西葫蘆商業無菌要求時靜止蒸汽消毒釜熱處理參數曲線向左邊的移動。從不加酸化劑Fo為3.7的右邊曲線移動到左邊的曲線，左邊曲線是在容器中心溫度(CCT)達到205°F條件下由計算得到的。這個條件足以使這種食物達到商業無菌要求。CCT為205°F等價於Fo為0.01。
例1和圖2表明往罐裝西葫蘆中加入酸化劑(這裡是GDL)可以大大地減少食品商業滅菌的熱處理過程的激烈程度。所以在熱處理過程中相應的製造容器的熱敏感性塑料材料所受的溫度以及時間都顯著降低。參照圖2可以評價這個變化的程度。在同樣的容器和蒸汽消毒釜，達到同樣的無菌要求下處理同樣的產品時，左邊曲線表示在不使用本發明熱處理方法的情況下，塑料容器將在大約240°F的溫度下熱處理約36分鐘到40分鐘。而左邊曲線表明使用本發明的方法，塑料容器僅需在220°F下受熱15分鐘。可以注意到，圖中清楚地表明，從時間、產率、能源和經濟等理由以及食物蒸煮過度的可能性來看，在220°F不加酸化劑的塑料容器內熱處理西葫蘆，在商業上講是行不通的，因為在這種溫度下，熱處理這種西葫蘆的時間將達200分鐘。
圖中各條右邊曲線的溫度/時間參數是從一定產品特定滅菌數值(Fo)得到的。這裡Fo數值實質上是一種在250°F下計算得到的時間對應值。達到商業上允許的無菌存放穩定性所需要的Fo值隨容器的大小和類型、食物的大小和類型以及食物的酸性等因素而變動很大。文獻來源於美國罐頭公司出版物《罐頭食品加工的計算》1967年版。這是一種美國罐頭公司技術服務出版物。其中還有關於這方面內容的進一步材料以及怎樣從這些材料中推出Fo數值。Fo值越大，熱處理過程越激烈。一般地說，pH值越小，達到商業無菌要求的熱處理就越緩和。
對已知其熱特性的食物的熱處理技巧可以通過已知的計算(前面提及的出版物中可得到的)方法三來確定一個對於酸化後的食物達到商業無菌要求的滅菌參數(例如容器中心溫度CCT)，以及確定使用蒸汽滅菌器的類型和選用熱處理過程。對於那些以前從沒有在商業裝罐和消毒過的食物或者還沒有測出其熱特性數據的食品。我們建議向熱處理權威，例如本發明的代理人諮詢，以獲得對經過專門酸化後達到一定平衡pH值的食物進行熱處理達到商業無菌要求的滅菌參數(例如這裡的CCT值)。對所有平衡pH值降到4.6或更低的食品，容器中心溫度為205°F即可達到商業滅菌。如果希望使容器中心的溫度低於205°F，可以向前面提到的權威人士諮詢，了解在較低的CCT下是否足以達到商業無菌要求。
罐頭或容器的中心溫度(CCT)是把熱電偶預先放入容器內密封好容器再進行試驗而測定的。這裡的容器中心溫度(CCT)是容器中食物的最低受熱點的溫度，隨食品而定。CCT可以是，但並非必須是容器真正中心點的溫度。
圖3表示了胡蘿蔔塊在401×407的熱成型，多層硬質塑料容器中熱處理達到商業無菌的靜止蒸汽消毒過程，參數曲線在向左移動。從右邊的不加酸化劑Fo為3.5的胡蘿蔔熱處理參數曲線移到左邊的Fo相當於0.01的曲線。左邊曲線是在100°F裝食品並使中心溫度達到205°F時計算得到的。曲線表明，通常處理葫蘿蔔塊要在240°F下熱處理30分鐘，而根據本發明的食品中加入酸化劑，塑料容器只需要在220°F下處理12分鐘即可。要注意，葫蘿蔔是典型的對熱敏感的低酸性食物。較高的熱處理溫度。例如240°F，30分鐘，將使滅菌後的葫蘿蔔的感官質量下降，表現為稍微加深的橙紅色，略有焦味和組織有些鬆軟。相反，加酸化劑的葫蘿蔔在較低溫度220°F下處理12分鐘後，具有鮮亮的橙紅色，更鮮美的味道和較結實的質地。儘管可能有輕微的酸味，但整個的感官效果得到了改善。
圖4表示了青豆在303×406的多層硬質塑料容器中，商業無菌熱處理過程參數曲線向左移動。從右邊不加酸化劑的青豆在Fo為2.8的熱處理的曲線移動到Fo相當於0.1的左邊曲線。左邊曲線是在100°F封裝食品，並使容器中心溫度達到205°F時計算得到的。青豆的金屬罐頭通常是在255°F下裝罐。參照圖4右邊的曲線可知，在這個溫度下，303×406大小的塑料容器在蒸汽消毒釜中達到商業無菌的熱處理時間約為17分鐘。在消毒釜內255°F的溫度下，由聚烯烴材料(例如聚乙烯)和前面提到的其它結構材料製造的容器壁將會發生軟化，使容器的變形或壓損經常發生。特別是放在釜內底層的容器更容易被壓壞。這些問題可以通過右邊曲線上選擇較低的溫度參數的熱處理過程來減輕。例如在240°F下處理27分鐘。但在這個溫度下，可能仍然需要實行加壓冷卻的方法。並且容器的上部空間大小，以及其它的有關容器的和處理過程的變量都要嚴格地加以控制，以防止偶然發生形變的問題。另外，27分鐘相對於17分鐘而言，所用時間較長，這將降低消毒釜的生產效率。
在這個例子中解決塑料容器變形的一個更好的方法是按照本發明的方法使用象GDL這樣的酸化劑。這樣就可以用圖4左邊的曲線的參數來達到商業滅菌的要求。這將允許在相當低的蒸煮溫度下和更短的時間內完成熱處理過程。例如，在220°F下處理12分鐘。在這個參數下，塑料變形顯著減少，提高了產率(12分鐘對17或27分鐘)以及生產出具有較結實的質地，沒有蒸煮過火或無焦糊味的罐裝青豆，並且可以更好地保存其中對熱敏感的營養成分。
圖5表示，在303×406的多層硬質塑料容器中，根據本發明的方法對青豌豆在靜止消毒釜中進行熱消毒處理的參數曲線向左移動。右邊的曲線表示了無酸化劑存在時，在Fo為6.0的條件下進行熱處理的參數曲線;左邊曲線是食物在100°F時裝入容器，並使容器中心溫度達到205°F時計算出來的。對於青豌豆，CCT為205°F相當於Fo為0.01。比較兩條曲線可以看出，裝有青豌豆的塑料容器要在240°F下熱處理大約53分鐘，而根據本發明的方法在塑料容器內加入酸化劑，只需在220°F下熱處理11分鐘就可以達到同樣的商業無菌要求。
做為一個使用不同的消毒釜的例子，把用303×406尺寸的多層硬質塑料罐頭包裝的青豌豆罐頭分為兩批。在斯特利託特(Steritort)消毒釜內進行熱處理。這種消毒釜在蒸煮過程中能使罐頭翻轉。第一批在260°F下處理15分鐘，罐頭保持有適當的外形(包括具有良好的完整的接縫)。為了得到更高的產率，第二批在265°F處理了13分鐘，但是失敗了。因為接縫處裂開破壞了包裝的完整性。前面的曲線和上面兩次試驗表明，獲得更高產率的較好的辦法是在青豌豆中加入酸化劑，然後在220°F的溫度下進行熱處理。
實例2新收割的玉米粒按常規洗淨並充分地預蒸煮。在一批303×406的熱成型多層塑料容器中加入63毫升涼鹽水，每個容器中加入10.5盎司預煮過的玉米粒。然後，再往罐中加入重量為5盎司190°F的水並在上部留出3/16英寸的空間。容器經蒸汽流式密封並在一個轉速為6.3RPM轉動的攪拌式滅菌釜中進行熱處理過程，在255°F處理20分鐘達到商業無菌標準。經這樣熱處理的玉米具有良好的質量。
雖然在冷卻時使用了10磅/英寸2的過壓力，但因為有少量物質分布在容器的壁上，故有相當數量的熱處理過的塑料容器有凹陷，不能達到商業上滿意的外型。
圖6表示，玉米在攪拌式滅菌釜中進行商業滅菌熱處理的參數曲線向左移動。從不加酸化劑時的右邊曲線移動到左邊的加了酸化劑時的曲線。關於右邊曲線，其中包括例2中玉米實際熱處理過程的一個數據點，其Fo值至少為10。左邊曲線是根據在100°F溫度下裝罐，並在罐中心溫度(CCT)達到205°F的條件下計算出來的。對於玉米CCT為205°F相當於Fo為0.01。即按照例2中使用的常規方法，塑料食品容器要在大約255°F下處理大約20分鐘。根據本發明的方法，只需將容器在大約230°F下處理8分鐘或者在大約220°F下處理約10分鐘就能達到同樣的商業無菌要求。
圖7表示，根據本發明的方法，在靜止式消毒釜中，對義大利澆
汁麵條進行商業滅菌時的熱處理參數曲線向左移動。右邊曲線是不加酸化劑的義大利澆
汁麵條在Fo為8.3時的熱處理參數曲線。左邊曲線是在100°F裝罐，並使罐中心溫度(CCT)達到205°F時計算出來的。對這種麵條，CCT為205°F相當於Fo為0.03。該圖表明，裝於塑料罐中的義大利澆囟汁麵條應該在240°F下處理100分鐘達到商業無菌。然而用本發明的方法，在罐中加入酸化劑，則只要在220°F下熱處理48分鐘就可以達到同樣的無菌要求。
實例3義大利澆
汁麵條罐頭，相當普遍的是用金屬罐包裝，在靜止式消毒釜中加熱到240°F進行熱處理，包裝工人希望能在250°F下熱處理以提高生產率。
對於塑料容器的試驗，義大利麵條用實例1中的塑料罐頭(即211×215)包裝，放入靜止式消毒釜中在240°F或者245°F下進行熱處理，冷卻過程中加上10磅/平方英寸的過壓力。罐頭堆放13層，下層的罐頭在室溫下完全可以承受這個重量。對於245°F下處理80分鐘的一箱塑料罐頭，底下三層被壓破了(即受力環破壞了。就是圖1A中9號箭頭外邊的罐頭的支撐點)。
對於在240°F下處理100分鐘的一箱罐頭，只是最底層的發生壓損。儘管在240°F下熱處理的時間周期較長，但在使用這種消毒釜對沒有酸化的義大利麵條進行熱處理時能獲得較好的質量。從圖7中右邊曲線看出，雖然試圖在250°F下進行熱處理以提高生產效率，但是仍然需要70分鐘的蒸煮時間。因此，對義大利麵條罐頭，無法在這種消毒釜中以這種堆放方式來達到提高生產率的目的。然而，從圖7左邊曲線可以看出，酸化的義大利麵條，在同樣情況下，使用220°F蒸煮，處理時間可減少到48分鐘。從前面實驗中可知，在同樣的條件下，底層的罐頭在240°F的抗壓損能力比在245°F時顯著提高。雖然在220°F溫度下底層的罐是不壞損的。這樣可以縮短熱處理周期。
計算圖2-7中曲線所依據的多層硬質塑料容器具有5層結構。和實例1中用的塑料容器相似，最內層和最外層是由高密度聚乙烯和聚丙烯的共混材料。中間隔氧層是EVOH材料。粘接劑是單一的膠粘材料，而不是Admer材料的混合物。
關於根據本發明所使用的蒸煮處理技術，從蒸汽通入開始到關掉蒸汽結束的全部熱處理技術(除了有關的溫度和時間之外)，沒有必要和用於處理裝於同樣大小的塑料容器或金屬容器(不論加或不加酸化劑)中的各種食物熱處理技術相同，但它們可以基本上是相同的。這種技術可以用於處理塑料包裝容器。關於本發明中的溫度和時間，只要通常較高的溫度下不會使食物和塑料容器出問題，在能達到商業無菌要求的情況下，可以儘可能縮短熱處理時間。因此可以提高生產率，亦顯著提高了經濟效益，降低了能耗。如果在高的溫度下使食物和/或者塑料出問題，則要在達到商業無菌的要求和設備條件允許的情況下，以及對於某些食物達到熟化所要求的時間範圍內(例如對于堅硬的食物要煮到適當的鬆軟程度)降低溫度。因此，對於塑料罐中的低酸性食物要達到商業無菌要求時，需要的熱處理溫度範圍可以從240°F到265°F，最適合的溫度和金屬容器的一樣是255°F。大多數這類食品，如果溫度在低於240°F下處理將需要太長的時間才能達到商業無菌要求。另外，從255°F到265°F左右，塑料材料軟化，使得容器的變形間題越來越嚴重，在靜止消毒釜中的耐壓損能力也降低了，而且容器的復原也變得更困難。用青豌豆罐頭做了一個試驗。在一個攪拌式消毒器中(轉動速度8RPM)265°F下蒸煮13分鐘，所有的多層硬質塑料罐的接縫都開裂了。在260°F下處理15分鐘，在嚴格控制的加壓冷卻下，125個罐頭中有9個發生了器壁凹陷損壞。
根據本發明，塑料食品容器在低於240°F的溫度下熱處理就可以使食物達到商業無菌標準，最好是在220°F到240°F之間。的確，正如前面所提到的，所使用的溫度/時間要依賴於很多因素。但有一些情況是共同的，處理塑料食品容器的時間要比金屬容器長，因為塑料的導熱性不如金屬好。在熱處理消毒末了時，和在不加酸化劑時處理塑料容器的一樣，塑料壁的任何形變都必須恢復原狀。形狀的恢復過程是當塑料容器底面處於可復原的溫度時完成的。可以通過使外部壓力超過容器內的壓力使容器的形狀得以恢復。壓力的調整可以通過增加外部壓力或減少容器內部壓力來實現。正如實例1所證明和圖2-7中左右曲線所表示的那樣。根據本發明，由於酸性的或經酸化的食物達到商業無菌時，容器中心溫度僅僅需要205°F，由於是在212°F或更高的溫度下(這溫度取決於有關的多種因素)，容器內的食物才會產生高的內部壓力。所以在很多情況下，是不需要用加壓冷卻的。例如在一般情況下，旋轉攪拌式消毒釜與靜止式消毒釜相比更少需要加壓冷卻條件。縮短塑料容器在攪拌環境中的時間，可以減少容器壁表面磨損的機會。人們發現，對於靜止的蒸煮時的一個一般界限(當然依賴於各種有關的因素)，在很多情況下，熱處理溫度在230°F以下時不需要加壓冷卻;而熱處理溫度高於230°F時，就需要加上一定的額外壓力。
當高於大約230°F時，就發現大約加上10磅/平方英寸的額外壓力(高於消毒釜內部熱處理時的壓力)就可以了。例如，在靜止式消毒釜中熱處理溫度為240°F，消毒釜內部壓力為10.5的情況下，需要加壓冷卻。空氣或一些惰性氣體在冷卻之前通入氣室。只要超過前述的釜內部壓力約10磅/平方英寸可以使容器底部復原到適合的程度。容器底部復原之後，將釜內空氣排放到大氣中予以降低壓力。水冷卻過程可以按常規辦法進行。很顯然，使用較低的熱處理溫度冷卻的時間就縮短了。
從上面能夠看到，通過降低加熱滅菌的溫度，將免除對加壓冷卻的需要而消除了在允許壓力下冷卻的壓力/時間範圍內的滯留，同時，容器還可以達到適當的復原並得到良好的藝術效果。
如前面所說的，本發明提供的一個有利條件是較低的熱處理溫度，使得可以放寬裝滿容器時控制容器上部空間體積範圍的條件。因為在熱滅菌過程中，上部空間的大小會影響到壓迫容器壁的氣體壓力的大小。雖然，下面數據不能直接用於食品類，但隨熱處理溫度降低，容器上部有用的空間範圍變大。在某種程度上可以用下面試驗說明在多層硬質塑料容器(211×215)中封裝的水，上部空間在265°F時必須保留出8cc-10cc。如果上部空間少了，容器的底部成凸形底。如果大了，則器壁發生向內凹陷變形。在260°F下，上部空間需要留6cc-10cc。在255°F，上部空間應在4cc-10cc之間;在240°F，則應在2cc-14cc之間。可以預料，對於水或者對於食物在較低溫度下，容器內上部空間的有用的範圍將變寬。清注意，在實例1中，(西葫蘆，在220°F熱處理)，上部空間為20cc時容器可以得到較好的外形。
可以想像，本發明以及伴隨本發明而來的許多優點，從前面的表述中很容易理解。顯然，在不離開本發明的精神實質和範圍，或者在不犧牲它的實際優點的情況下，對本發明所述方法的步驟，容器結構和所用的材料進行種種改變是能做到的。前面所述的方法，容器的結構和所用的材料僅僅是作為實例而已。
權利要求
1.一種對裝有食物的塑料食品容器進行熱處理的方法，其特徵是，在食物中加入足夠量的酸化劑，使食物的平衡pH值降到4.6或低於4.6，將塑料容器密封，對裝在塑料容器內的食物進行熱處理。
2.根據權利要求
1的方法，其特徵是，使用本方法可以降低容器熱處理的溫度和/或時間，因此也就減少了熱處理期間容器的軟化與變形，與此相比，若食品未經這樣酸化，在使用的時間或溫度下，將會增加塑料容器的軟化和變形。
3.根據權利要求
1或者2的方法，其特徵是容器中裝了食物和酸化劑;容器是密封的，封裝的食物經受的時間-溫度參數足以使食物達到商業滅菌要求;上述參數中的溫度參數比沒有酸化劑存在下達到商業滅菌參數所要求的溫度參數低。與較高的溫度參數相比較，降低後的溫度參數是使塑料容器的軟化和變形減少的主要因素。
4.根據前面所述權利要求
的任何一種方法，其特徵是，酸化劑是葡糖酸-δ-內酯。
5.根據前面所述權利要求
的任何一種方法，其特徵是，熱處理是在足以使容器中心的溫度達到205°F的溫度下進行。
6.根據前面所述權利要求
的任何一種方法，其特徵是，酸化劑是葡糖酸-δ-內酯。
7.根據前面所述權利要求
的任何一種方法，其特徵是熱處理溫度在240°F以下。
8.根據權利要求
7的方法，其特徵是，熱處理溫度是從212°F左右到240°F左右。
9.根據前面所述權利要求
的任何一種方法，其特徵是，容器由一種聚烯烴製成。
10.根據權利要求
9的方法，其特徵是，這種容器是硬質的並有一個由金屬、塑料或者金屬和塑料的複合材料製成的封閉頂蓋。
11.根據前面所述的權利要求
的任何一種方法，其特徵是，食物是一種酸性食物。
12.根據權利要求
11的方法，其特徵是，食物是一種低酸性的食物。
13.根據前面所述權利要求
的任何一種方法，其特徵是，食物選自由義大利澆
汁麵條，餛飩，麵條，辣椒，魚，肉類，肉製品，豆類和穀物組成的食物組。
14.一種裝有商業無菌的酸性食物和一種酸化劑的密封的塑料容器，這種酸化劑使得食品的平衡pH值低於未加該酸化劑之前的pH值，和沒有加入酸化劑時經過商業滅菌後的食物所應具有的感官質量相比，這種食物的感官質量改善了。
專利摘要
本發明提供了關於裝有食品的塑料容器在熱處理過程中減少塑料的軟化和變形的方法。通過在食品中加入酸化劑，從而使食品的pH值降低到4.6或更低，使熱處理的時間—溫度參數減少到低於沒有酸化劑時的時間—溫度參數。由此顯著地減少了塑料的軟化和變形。
文檔編號A23L3/00GK86102991SQ86102991
公開日1987年10月14日 申請日期1986年3月29日
發明者拉爾夫·W·卡克 申請人:美國制罐公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan