用于消毒种子、草类和香料的方法和设备 背景
本发明涉及消毒有机颗粒的方法和设备。更具体地说，本发明涉及用于消毒种子、草类和香料的方法和设备。
消毒处理作为食品提供给用户的种子、草类和香料(“SHS”或“有机颗粒”)需满足各种相抵触的要求。例如，希望保存消毒食品的香味、味道和外观。因为香味和味道很大程度上是来自SHS中的挥发油，所以在加工过程中希望这些挥发油的损失最小。此外，希望产生和保持低的消毒产品水分含量以便保证有足够长的贮存期。另一方面必须消灭有害的细菌和其它微生物以便保证人们的安全。其它的要求是必须尽可能地有效处理产品，即连续的消毒优于分批操作。
一般的消毒方法是依赖于各种公知的设备以达到用于食品中的SHS消毒目的。化学消毒方法中，是将颗粒浸在化学品如过氧化氢或环氧乙烷中来杀死微生物。这种方法的缺点是食品的味道发生了不希望的变化，并且化学残留物达到一定浓度后会有害健康。
照射食品地方法也已用在消毒方法中，但不是广大公众所能接受的方法。
很多的消毒方法是应用对SHS加热以便减少食品中的细菌负载量。例如，公知的有在高于大气压下，用蒸汽加热SHS到高温(U.S.专利号4,844,933)。然而，对于多叶草却与种子相反，长时间暴露于高温下可能引起希望的挥发油成分的损失(“解吸”)，以及产品质量降低和脱色。而且，现有的处理方法直接从高压消毒步骤将热SHS排放到大气压或低于大气压的冷却步骤。这种压力的迅速改变导致了挥发油的进一步损失(“闪蒸”)，从而进一步减小了消毒产品中的挥发油成分。
已有人试图用捕集挥发物并将其加到消毒后的SHS中的方法来减少挥发油成分的损失(欧洲专利申请号0 556 101 Al)。然而，这种方法有缺点，即解吸而后又再用到SHS表面上的挥发油在降解和挥发性上比保持天然存在形式的那些油不稳定。从而，含有被汽提并再利用的挥发油的SHS比含有原始状态的挥发油的SHS有较短的贮存寿命。
因此，需要一种消毒方法，该方法能够连续地消毒种子、草类和香料，并能保持所需挥发油在食品中的含量，而没有产品降解和脱色现象。
概述
本发明通过提供了在独特处理条件下迅速和连续地消毒食品如种子、草类和香料的方法和设备而满足了上述需要。
一方面，本发明提供了连续消毒有机颗粒的方法，其中使有机颗粒在压力容器中、加压下迅速通过蒸汽氛围。在有机颗粒通过压力容器时，将减少微生物负载量，同时，颗粒中的挥发油基本上不蒸发或有机颗粒基本上不降解。然后消毒后的颗粒仍然在压力下迅速冷却至挥发油“闪点”的温度以下；即粒子被冷却到粒子被排出时挥发油会闪蒸出的温度以下。然后将产品排出进行干燥，如果需要可进一步处理。
本发明的另一方面，能够连续进行消毒方法所使用的设备包括第1压力容器，该压力容器带有有机颗粒的入口和消毒后的有机颗粒出口，一个用于在大于大气压的第1压力容器中加热有机颗粒的装置，第2压力容器，该容器连接在第一容器出口，和用于冷却第2容器内的有机颗粒同时保持第2容器压力高于大气压的装置。
附图简述
通过以下附图将进一步理解本发明，其中：
图l是本发明的消毒种子、草类和香料方法中的方框流程图；和
图2是按照本发明实施本发明方法的设备。
详细说明
现在通过参考具体实施例说明本发明，应该意识到申请人的权利要求不限于在这些具体实施例中。即对于本领域专业人员来说，其中描述的工艺参数和设备，在不脱离本发明基本原理下可以进行变更，其中在消毒过程中蒸发油可以保留在SHS中。因此，使用本发明方法得到的适当消毒后的产品依然保持由所含挥发油所赋予产品的天然香味。本发明不需要化学品或辐射消毒技术，并无需再加入收集的挥发物。
理解本发明的术语是很重要的。其中术语“有机颗粒”或“SHS”是指种子、草类、香料和其它食品，包括但不限于茴芹、蒿、小豆蔻、芹菜、莳萝、茴香、胡椒、罗勒、欧芹、牛至、莳萝、一串红、碎月桂叶、辣椒粉和其它一般在香料和草类工业上的加工物。更具体的是，术语“颗粒”包括收集状态下的作为小颗粒形式的，以及切碎、研磨或粉碎形式的植物和种子。
术语“原料”是指有机颗粒在实施本发明消毒之前的状态。因此，例如用作本发明原料的有机颗粒，在消毒之前要经过清洗、切碎、分拣或其它普通处理步骤。
下面结合图1全面地描述本发明的方法。在该图中，表示出了本发明的基本工艺步骤以及本发明的工艺参数。该工艺基本上是连续的，在步骤1中，有机颗粒原料从料斗116进入消毒器112。如图2将更详细的讨论，进料通过位于料斗116和消毒器112间的隔压装置，例如一个允许高压差的可变速旋转阀。当然，对于不同的原料需要不同的进料速率，比如种子与粉末。
在步骤2中，有机颗粒在消毒器112中，通过加热手段进行消毒。所选用的加热手段在高压下能快速地加热有机颗粒到高温。加热的手段可以是蒸汽或其它的热惰性气体，例如空气或氮气或它们的混合物。在一个实施方案中，使用了蒸汽热。蒸汽可以是饱和的或过热蒸汽，并且一般限于285°F，从而使产品消毒保持最小程度的产品降解。进而，蒸汽越干燥，微生物杀伤率越低。
消毒器112可以是带夹套容器，其中容器壁也可以被加热，从而避免了在容器内壁上产生冷凝。
在消毒器112中，要选择温度、压力和停留时间达到有机颗粒的消毒而没有明显的挥发油损失或产品降解。当有机颗粒原料暴露于约215～285°F的温度下，少于1分钟，例如1-30秒时，可达到消毒目的。在一个实施方案中，所需的必须温度是通过保持消毒器112中的压力为约20psig(psig是表压，即所测出的超过大气压的压力)来达到的。通过缩短在消毒器中的停留时间，SHS中油的挥发度还会缩小。因为要处理各种不同的有机颗粒，当消毒器112中的温度控制在大约215°F～约285°F时，消毒器112中的压力可控制在约5psig～约40psig。
消毒后，在步骤3中将SHS输送到单独的压力容器124中进行冷却。对于加热和冷却步骤使用单独的压力容器能使得工艺更加有效地连续进行。
在现有的处理条件下(US NO.4,844,933和EP NO.0556101A1)，热的消毒后有机颗粒直接从高压消毒单元输送到保持在大气压或低于大气压的冷却单元中。在为了达到消毒目的需要的升高温度下，压力的突然降低导致了包含有机颗粒中的挥发油的闪蒸。
不受理论的限制，申请人假定当颗粒受热时，因为含有挥发油的膜处于受力状态，对于挥发油闪蒸来说，有机颗粒不稳定。当热的有机颗粒遇到快速的压力变化时，这些膜就会破裂，释放出挥发油，并且随之连续地挥发。本发明通过在冷却工艺中使有机颗粒保持在超计大气压下，克服了上述缺点。在这方面，热的产品不必经受可导致挥发油闪蒸的快速压力变化。在本发明中，只是在冷却后，有机颗粒才被排出进行其它处理。因此，只是冷却后的SHS承受压力的急剧变化，因为冷却后的产品对挥发油闪蒸更为稳定，挥发油的损失减少。
选择冷却的手段使得在超计大气压下急剧冷却消毒了的产品。用于冷却的手段可以是冷却气体或流体，如压缩空气、氮气，压缩空气/氮气混合物和液态氮。
冷却期间压力可以近似于加热步骤中压力，或者略低以便使消毒过的有机颗粒易于到冷却器中，并且保持加热容器的温度。例如，当在约20psig下进行加热时，可以在约18-19psig下进行冷却。
冷却后，含有所需量挥发油的消毒产品，通过SHS通道，经过最后的压力隔离装置，从冷却室到给定压力的外部环境中，而后回收。在本发明的一个实施方案中，外部环境处于大气压下。
消毒后颗粒成品的水分含量最好在约5～约10wt％。在步骤4中，冷却了的产品从冷却室进入干燥器130，水分含量可以达到上述范围。干燥器130使用温和的干燥条件，在没有产品降解或没有挥发油损失下，干燥消毒过的颗粒而达到要求的水分含量。控制可由本发明达到的产品的水分含量可使水的活化度低于0.58，即限制微生物的自然生长。在消毒过程之前和之后，使用标准试验检定微生物负载量，可以看出本发明的方法可使“标准板计数”(“SPC”)明显地降低。
现在结合图2说明按照本发明方法进行时所使用的一种设备形式。
一般地，设备10包括密封的、带夹套的压力容器12，该容器12具有一个用于从料斗16加入有机颗粒原料的入口14和一个用于排出消毒后的有机颗粒的出口18。入口14包括一个压力隔离阀11，该阀被用来保持进料料斗和消毒器之间的压力差。输送机如变速螺杆13以电机20为动力并能沿着容器12的长度，向着出口18输送SHS。在容器中也可以用其它的输送SHS的手段，或者容器以一定的角度旋转，使内容物沿着其长度方向移动，或者用其它的输送器。输送SHS的装置也起到混合SHS作用。而且，众所周知，内部加热螺杆或输送机达到与容器壁相同的温度，从而避免水分或挥发油在其上面冷凝。
为了加热，压力容器12包括使加热介质如蒸汽直接进入用于SHS的直接处理的容器的入口22。容器12的夹套可以用蒸汽或电热线圈进行加热。如果需要，在容器上可以安装一个出口(未示出)，用来排出冷凝液。
如上所述，在一个实施方案中，在压力条件下，加热介质是过热或饱和蒸汽，以便在基本上没有挥发油损失下，使有机颗粒中的微生物减少到可以接受的程度。一般地，有机颗粒在加热区的停留时间应为实现消毒必需的最小值。
为了冷却，颗粒将通过出口18从容器12排出，通过压力隔离阀28和入口21进入第2压力容器24。然后，有机颗粒沿着容器24的长度方向，通过输送机25由电动机26，被输送到出口30。输送有机颗粒25的工具可以与输送机13相同或不同。该容器包括入口26，它是用来将冷却介质，例如空气、氮气或空气/氮气混合物引入到容器24内部，并且也可包括冷却夹套/盘管。当需要时，在容器上包括用于液体和/或气体的适宜的出口通道。
为了保证SHS连续地通过，其在冷却器中的停留时间等于或小于在加热器中的停留时间。在这种限制下，选择在冷却器中的停留时间，以便使消毒的有机颗粒冷却到其中的挥发油对于产品出料时压力迅速的下降到大气压也能保持稳定的温度。停留时间取决于被消毒的产品和使用的冷却手段。例如，使用空气、氮气或空气/氮气混合物作为冷却手段时，停留时间为1至20秒，这对于冷却黑胡椒、月桂叶粉、辣椒粉、牛至和罗勒是足够的。在本发明的一个实施方案中，冷却器中的停留时间基本上等于加热器中的停留时间。
在加热和冷却容器两者中，加热和冷却流体是食品(烹调)级的。
一旦SHS被冷却到在大气压下会导致挥发油闪蒸的温度以下，产品通过最后压力隔离阀29排出。如果需要，冷却了的产品在干燥器31中干燥，并随后将干燥的消毒后产品排出，以便进一步处理和包装。
我们在各种工艺条件下，对选择的有机颗粒进行了试验，并发现了本发明带压力冷却工艺优于现有技术中的低压冷却工艺。两种工艺都相近地增加了产品的水含量和减少了SPC。然而，压力冷却产品的挥发油损失大大低于低压冷却产品的挥发油损失。事实上，我们发现，使用本发明压力冷却工艺消毒SHS与现有技术中使用低压冷却工艺消毒SHS相比，挥发油的损失可减少2～4倍。