[其他]关于塑料食品容器热处理的方法

说明书

本发明是关于塑料容器中的食物热处理的方法。更确切地说，本发明是关于显著地减少塑料容器在热处理过程中的变形，使塑料容器保持有适当型状的一些方法。

众所周知，在食品包装工业中，食物是装在密封良好的金属或玻璃容器中，然后用热处理灭菌消毒，再提供给人们安全食用。在这里，如已在（美国）《联邦法规全书》（CFR）第21篇，113部分（定义，11.3节）里所规定的一样，“热处理”是指使包装容器中的食物经过一定时间-温度参数条件的处理，使食物成为“商业无菌”的食品。热处理后的食品的“商业无菌”要达到的条件是-

“（ⅰ）通过加热的方法使得食品中没有

（a）在通常非冷冻条件下贮存和在销售过程中有可能在食品中繁殖的微生物类;和

（b）对公开卫生有显著影响的活性微生物类（包括孢子类）;或者

（ⅱ）通过控制水的作用和加热的方法，使得食品中没有在通常非冷冻条件下贮存和在销售过程中有可能在食物中繁殖的微生物。”

通常，对金属容器中的食物进行热处理的温度大约是在190°F到280°F左右，在不同的热处理设备中（例如旋转连续式连续杀菌釜，静止式杀菌釜以及类似的设备）加热的时间从几分钟一直到超过6小时不等。食品容器经过蒸煮-冷却处理之后，就可以码堆，打包，以便运输和销售了。低酸性食品通常用最高的热处理温度，因为低酸性食品比酸性食品更有利于微生物的生长繁殖。酸性食品只需要较低的热处理温度，因为某些微生物对酸相当敏感。酸对食品的保护作用，是由于酸具有一定的氢离子浓度并且使细菌的细胞不稳定。食品中的酸类可以是食品本身所含有的天然组分，由食物发酵产生，或者以化学制剂直接加入食品。因为酸的存在增强了对微生物的杀伤能力，所以酸性食物（pH值4.6或低于4.6）通常只需加热到大约华氏205度就可以除去其中的腐败性微生物了。这比具有较高pH值的食品所需要的加热温度低很多。因此，有一些食品，特别是低酸性的蔬菜类（本专利后面列举了几种这类蔬菜）需要在相对较高的温度下经过长时间热处理过程（高的时间-温度处理参数），以便杀死在引起食品腐败和毒性的微生物。

人们已经做出了很大的努力研究用塑料容器包装食品以代替金属容器和玻璃容器。塑料容器之所以吸引人是因为它们具有价格低廉，重量轻巧，没有生锈和腐蚀的问题，以及容易处理掉等等优点。然而，通常用来包装贮存食物的金属容器和玻璃容器可以经受住高于190°F以上的热处理温度;更重要的是它们可以毫无困难地经受商业上所用的最高热处理温度或蒸煮温度（通常约在275°F-280°F）而仍无永久变形，也不失去其密封性能。但在另一方面，硬质塑料容器，例如用聚烯烃类结构材料，象聚乙烯、聚丙烯或这两种聚合物的共混材料所制造的容器，随着热处理温度的升高和温度接近于塑料的熔点时就逐渐软化了。典型的高密度聚乙烯的熔点在275°F左右，丙烯的均聚物熔点在330°F左右。当塑料软化时，由于内外压力差和操作处理的原因塑料包装容器会产生膨胀而变形。塑料包装容器在一般的热处理过程中，除非各个热处理条件均严格控制，否则它在冷却时将发生永久变形造成难看的外观。软化了的塑料容器在高的热处理温度下会发生形变的原因之一是因为容器内的压力在热处理时增大而超过了外部压力。这外部压力是指热处理设备内的压力。塑料容器内的压力作用于容器壁上使其向外膨胀而发生形变。造成塑料容器内部压力升高的因素首先是在密封的塑料容器的上部空间（在容器内食物的上部）存在少量空气或其它气体，在高的温度下它的体积增大造成压力升高;其次，容器内食物的受热膨胀，食物的蒸汽压升高，溶于食物中的气体受热逸出，以及食物在蒸煮过程中由于发生化学反应而产生的气体等等因素，都能造成容器内部的压力升高。因此，在热处理过程中食品容器内部的总压力是上面所述的各种压力的总和。当容器内的总压力超过外部压力时，容器向外膨胀变形，从而使容器内上部空间的气体膨胀，因此减少了内部压力和外部压力的差别。人们通常设法保证外部压力总是大于包装容器内部压力。例如将装有食物的容器浸没于水中。水面上加上足够大压力的压缩空气进行处理，就可以补偿容器内压力的变化了。这就是用于热处理大家所熟悉的软包装袋（例如蒸煮袋）包装食品的方法之一。另外，可以通过在蒸汽中加入空气的方法来提高蒸汽消毒釜内的压力。但这种方法降低了蒸汽的热效率，并能改变蒸汽消毒釜内的热传导。当食品容器冷却后，其内部的压力相对于外部压力来讲是变小了，因此引起塑料容器的边壁和/或底面向里收缩以补偿内部压力的减少。冷却也使塑料变硬。这样就会造成塑料容器向外凸出和/或向内凹陷的永久性形变。