CN1592579A - 冲击波肉类处理 - Google Patents

Abstract

通过单独和组合使用下列措施可以改善肉类的嫩化：(1)具有缩短长度的电容性放电室；(2) “鼓面(drum head)”，肉类被放置在所述鼓面上，并且所述鼓面位于所述电容性放电室上端；(3)肉类支撑结构，该结构在电容性放电过程中把肉类保持在所述鼓面适当位置上；(4)简化的分度圆盘，用于将肉类输送至所述电容性放电室上的位置上，并将处理过的肉类运送至排出位置；(5)更有效地提供稀疏波或负压波；和(6)将冲击波处理和其他操作结合。

Description

冲击波肉类处理

相关申请的交叉引用

本发明要求在2000年12月8日提出的美国临时申请60/251,881、在2000年12月8日提出的美国临时申请60/251,880和在2001年5月23日提出的美国临时申请60/292,513的优先权，在此一起并入作为参考。

技术领域

本发明涉及肉类处理，用于使肉类处于通过两个电极之间的电容性放电产生的等离子冲击波或脉冲的条件下，从而使肉类变嫩和/或杀死肉类中的细菌。

背景技术

通过由化学爆炸性放电或者两个电极之间的电容性放电造成的爆炸发出的冲击波(即声音脉冲或者压力脉冲)，可以使肉类变嫩并且至少可以部分地杀菌，如约翰·朗的美国专利5,273,766、5,328,403、6,120,818和6,168,814B1以及约翰·朗等人的美国专利6,224,476B1中所说明的那样。冲击波从爆炸地点以声速向外传播，在高强度冲击波的情况下速度略高于声速，并且，就像声音从墙壁上发出回声一样，所述冲击波也将从冲击波反射表面上反射回来。

声波发生反射的条件是声音的速度(该速度依赖于声音通过的介质)在两个不同介质之间的表面上发生变化。压力波在水中的传播速度大约是1500米每秒，比它在空气中的传播速度快；相同的压力波在不锈钢中的传播速度大约是5800米每秒，几乎是它在水中传播速度的四倍。声音速度的差异接近于冲击波速度的差异，冲击波基本上是高压声波，其传播机理与声音相同，但是冲击波是尖脉冲并通常比大多数声音具有更高的声音强度或压力上升(有时称作“超压力(overpressure)”)。

当声音或冲击波在水中碰到钢铁表面，大多数波由于速度差异(也称作“声音阻抗不匹配”)而从所述表面反射开，只有少部分进入钢铁。在某些上述的相关专利中，冲击波由厚的钢铁表面的反射被用于增加冲击波的强度。来自爆炸的冲击波脉冲很短，但具有可感知的长度，并且当脉冲从钢铁反射时，其自身穿过钢铁，增加了冲击波脉冲强度。

在根据朗的5,273,766和5,328,403的优选实施例，肉类被放置在塑料袋中，所述塑料袋沿半球形钢铁外壳的底部排成一行，所述外壳充满水，并且爆炸发生在几何中心。冲击波向外传播，大概同时到达全部肉类，并以相同的超压力或冲击波强度撞击肉类，由于从钢铁外壳的反射，冲击波第二次通过包装薄膜和肉类。(所述肉类和封装袋具有与水接近的声音或机械阻抗，从感知上不反射所述冲击脉冲。)

这种较早的实施例在使沿外壳内壁排成一行并靠近内壁的肉类变嫩和至少部分地杀菌方面起到良好效果，但是也具有某些缺点。最重要的是，本实施例本质上是分批生产，设备很昂贵。直径四英尺、厚两英寸的不锈钢半球体价格不菲，并且用于移动防爆屏蔽、水变换器等的设备非常复杂和昂贵。对肉类的包装和移动很缓慢，并且出于安全考虑还要求进一步延迟；例如，在爆炸物装配时工人不能为所述半球体装料。

另一个缺点是水被爆炸向上吹出半球形外壳，因而必须补充水。在使用化学性爆炸物时，即使剩余的水没有与肉类直接接触，优选把剩余的水全部排空并替换为没有被爆炸产生的副产品污染的淡水。这种水的排空和补充过程占用时间并使用大量的水。

并且，上述实施例中的爆炸力不平衡。爆炸气体、蒸汽和水雾间歇喷出半球体顶部，造成极大的反作用力，向下推动所述半球体，因此必须用大弹簧、减震器等进行阻止，这些额外设备也很昂贵，并且很快就会性能退化。在朗的美国专利5,841,056中，需要在外壳上具有特殊的防爆屏蔽圆盖，用于吸收间歇喷射的力量。

将肉类放入保护性塑料袋中也产生另外的问题，最好能够避免。

将肉类放置在冲击波反射钢铁制品的表面上或者其附近是上述以前的实施例产生某些困难的根源，这种放置具有局限性，阻止了实质性的改进。能够得到嫩化的肉类层的宽度受到冲击脉冲持续时间的限制，因为如果全部肉类都承受双倍强度，则冲击脉冲的厚度必须至少是肉类厚度的两倍，因此脉冲强度在整个肉类厚度上都将加倍。如果脉冲持续时间很短，其后沿将正好在其前沿从钢铁上反射回来时进入肉类层，则只有最接近钢铁的部分肉类受到双倍冲击强度，其余的肉类将经受非加倍的冲击波两次通过。冲击脉冲的宽度除以脉冲持续时间大约为1500m/s。

如果待处理的每批肉类都大得足以使全部处理率不太低，肉类厚度的限制意味着半球体的尺寸必须增大。但是，由于球面波的压力强度大约以半径(相应于到爆炸源的距离)的立方下降，增加半球体的直径意味着冲击脉冲将变弱。

如果肉类向内移动半球体的大约29％(精确地，1.000减去0.707)，即使爆炸能量没有增加，单程冲击波强度将与在半球体的内表面的两倍强度一样大。(冲击波将向外穿过肉类，然后，在从钢铁表面反射之后向内反向穿过所述肉类。)

但是问题随之产生，即怎样才能支撑肉类，防止其被爆炸移动位置。这个问题在上述朗的美国专利6,168,814B1中得到解决，方法是使所述容器“声学上透明”，从而冲击波将通过容器，而不会发生重大的方向偏转或通过延迟。

有几种途径可以将容器制造得声学上透明。优选的方式是使容器的材料具有与容器浸入的液体大体相同的“声音阻抗”。如果容器材料和液体的阻抗大约相同，则冲击波在两种材料中将具有大体相同的速度。根据许根(Huygen)原理，所述波将不会由折射而弯曲。这些波将不会从液体与容器之间的界面反射。

如果所述液体优选是水，则容器可以由声音在其中的速度与在水中类似的材料制成。这种材料是可以得到的。例如在纯胶胶料中，声音的速度只比在水中的速度高大约3％，并且几种更耐用的塑料的声音阻抗也与水很接近，非常适合用作肉类容器。一种适合并且众所周知的材料是TYGON，该材料是塑化乙烯基聚合物，已获准用于食品；其他的材料有聚乙烯和聚丙烯。通过程序性检测也可证明其他塑料具有声音透明性并在爆炸性环境中具有耐久性。

但是这样并不能解决以前的实施例中存在的全部问题，即需要成批处理以及相关的缓慢和复杂的设备。为了获得连续处理、半连续处理或间歇处理，或者改善的成批处理，后来的实施例将先前的半球形几何形状换成基本上的圆柱形几何形状，而在某些实施例中，批容器被换成导管(例如TYGON管)，肉类制品通过所述导管，例如在搅碎的牛肉等的情况下(即肉馅)被抽入或携带，在肉片的情况下(例如去骨鸡肉或塑料膜包装的牛肉)通过流水。与细筛制成的导管相比，对冲击波大体透明的适当阻抗的无缝管在食品输送方面的优点是非常明显的，这种管子比网孔或框架的管子对于冲击波更“透明”。TYGON或其他适合的塑料都可以为管形。

因此，在朗的美国专利6,168,814B1中，中空和大体圆柱形的冲击波反射器围绕塑料导管或者静态肉类固定器，从而冲击波在内部反射。即使几何尺寸不很精确，冲击波反射也得到精确的排列，所述反射器用作混响室，在混响室中许多冲击波回声产生准静压力脉冲。

发明内容

虽然包括上述实施例在内的朗的现有技术中的实施例效果很好，但根据本发明还能获得进一步的改善，所述改善包括提供低成本的设备、提高的效率和更大的效果。这种改善是由许多改变带来的，每个所述改变都能提供某种程度的改善，并且组合在一起带来了非常重大的改善。

这些能够单独和组合使用的变化是：(1)电容性放电室几何形状的变化；(2)用“鼓面(drum head)”代替用来盛放肉类的管状室，肉类被放置在所述鼓面上，并且所述鼓面位于所述电容性放电室上端；(3)提供肉类支撑结构，该结构在电容性放电过程中把肉类保持在所述鼓面适当位置上，并且该结构的至少一部分能任意地伴随肉类通过其运动的几个阶段；(4)简化的分度圆盘，用于将肉类输送至所述电容性放电室上的位置上，并将处理过的肉类运送至排出位置；(5)更有效地提供稀疏波或负压波；和(6)在包括将冲击波处理和其他操作结合对肉类(尤其是无骨鸡胸脯肉)进行处理在内的嫩化处理方面提供某些改善。

附图说明

通过结合附图对本发明的优选实施方案进行说明，本发明的特征和优势将更为清楚，其中：

图1是根据本发明优选实施例的部分截面的正视图，显示了电容性放电室、肉类处理室、肉类支撑结构和相关装置；

图2是电容性放电室的放大的截面图，其显示了当前的优选尺寸；

图3是肉类支撑结构的一部分和电容性放电室的一部分的放大的部分截面图；

图4是本发明的输送机系统的俯视图，该系统采用具有四个位置的分度圆盘的形式，所述四个位置包括进肉第一位置、肉类处理第二位置和出肉第三位置；和

图5是沿图4中线5-5的截面图。

具体实施方式

根据本发明的优选实施例的附图1显示了肉类处理装置10，该装置包括两个主室，即下部电容性放电或燃烧室12和紧接其上的食物处理室14。

充满水、盐水或其他所谓的不可压缩液体的电容性放电室12包括在底部的抛物线形的碗状物120和大体圆柱体形的上部122，上部122可以略微呈圆锥形，其中圆锥侧面与中心线形成的角度小于15°，优选小于8°，最为优选为0°，上部122优选大体为圆柱体形，但是可以理解，所述圆柱体形式不必为绝对的圆柱体。

两个电极124水平地进入抛物线形的碗状物120并适于释放12-19Kj。所述电极的中心线通过所述抛物线的焦点。当发射电脉冲时，冲击波从抛物线的焦点球状地射出。

当冲击波扩展时，扩展的激震前沿上的每一点都具有量值(压力)和方向。因此，扩展的球体上的每一点都可以被认为是通过抛物线焦点的中心的向量的前点。结果，从抛物线形的碗状物120的表面上反射回来的射线将沿与抛物线的轴平行的方向发射。这些射线将通过所述开口进入食物处理室14。任何与上部122侧面相交的射线(例如由于可能存在的小于15°的锥度)都以小于15度的角度这样前进，结果损失很少的能量。

将在下面进行说明的“鼓面”16将电容性放电室12与食物处理室14分开。在使用时，肉类放置在鼓面16上，发射电脉冲使冲击波从电容性放电室12经过鼓面16并穿透肉类，使肉类嫩化，并杀死大量可能存在的细菌。

射击室12的圆柱体形状提供了穿过鼓面16的更均匀的压力，用于鼓面16的开口变成抛物线形的碗状物的大直径。

进行第一组试验来确定产生最大压力所需从弧形至鼓面16的最佳距离。利用直径为20.3cm的射击室12的抛物线部分，但没有上部122的锥形，从而上部122也具有大约20.3cm的直径，从产生弧形的焦点至鼓面16的距离大约为29.2cm，这样获得良好效果。

但是，当将射击室12从焦点至鼓面的高度缩短至大约10-20cm的范围时，能够获得更好的效果。在第二组试验中，这个垂直距离处于10-20cm的范围内，尤其是14.6cm，业已证明鸡肉和牛肉在电容性放电全功率的部分的情况下都能均匀地得到嫩化。因此室12的上部122的高度理想地小于其半径。尽管所述上部理想地为圆柱形，它可以如上所述偏离某种程度并且仍旧获得优良的效果。因此，倾斜的角度可以在正、负8°之间变化，优选是正、负2°，而不会明显地降低功效，但优选为0°。在每种情况下，都要对设备进行例行试验，来确定所述室的最佳高度。

在所述实施例中，电容性放电室16的全功率是16Kj。在进行的试验中，处理无骨鸡胸脯肉的最佳功率大约是12.8Kj。处理牛肉的最佳功率大约是11.5Kj。使用过大功率会损伤肉类。因此，在每种情况下都应通过例行试验来确定应当使用什么样的功率等级。

用大约30,000-50,000磅/平方英寸的高压冲击波所做的嫩化肉类制品试验显示，当冲击波从不同方向穿过肉类并在肉类制品中进行碰撞时，肉类得到嫩化。此处，嫩化是由于肉类纤维剪切而造成的肉类纤维的断裂而产生的。但是，当处于压缩状态下的肉类制品从正冲击波的压缩作用中突然解除，则能够获得剪切机理的两到三倍的嫩化效果。此处，肉类制品突然膨胀，经受零压缩，并由于动量而进入拉紧状态。这种现象打破造成韧性的组织并从最低等级的肉类中制成较柔软的产品。

为了产生这种拉紧状态现象，需要产生一种使压缩波迅速卸载的环境。如果介质中的物体比其中产生冲击波的介质密集(较高机械阻抗)，则在选择的介质(优选为水)中产生的冲击波将由于与介质中的物体碰撞而正反射。在这种情况下，冲击通过输入波反射并在波中产生增大的压力。但是，如果物体具有较低机械阻抗，波卸载在产品中产生折射(负或拉紧)波。如果正冲击穿过水并到达空气界面，波卸载在水中产生张力波。但是，由于水不能经受拉伸，因此所述波不能在水中传播。结果是水中产生空穴现象。但是如果正压缩波进入肉类中，并且肉类处于空气界面，则肉类可以抵挡张力，则张力穿过肉类前进并使肉类纤维断裂。

如上所述，正冲击波将通过产生所述波的介质中的任何与所述介质具有相同机械阻抗的材料，并从具有比产生所述波的介质的机械阻抗大的机械阻抗的任何材料上反射成为正波。本系统涉及的材料的机械阻抗主要可以通过材料的密度来控制。肉类和水以及大部分塑料在机械阻抗方面接近或者大体匹配。因此当冲击波通过肉类并随后进入钢铁时，所述波反射并为正波。

但是，如果所述波穿过肉类并随后与空气碰撞，波压在表面阻挡层卸载，并随后通过已经受压的肉类作为卸载波反射回来，用其他术语即所谓的负波或稀疏波。在冲击波通过肉类并随后从钢铁上反射的设计中，由于发射的几何尺寸，水被从肉类表面上除去，随后所述波碰撞气体和水滴的混合物，并向后卸载为负波。这种尺寸产生的嫩化效果比没有负波存在条件下的效果高出50％至100％。

对于用鼓面结构进行的试验，立方体的肉类(牛肉)被放置在鼓面上，围绕所述肉类放置变化数量的水。当水放置得只使肉类的顶部露出时，负波向后穿过肉类，结果与先前披露的实施例产生的结果相同。当水只有肉类立方体的一半时，嫩化效果更大。当在肉类立方体下面只有少量水时(用于提高接合)，嫩化效果更大。在最后的情况下，六面立方体只有一侧发生接合。当冲击波穿过所述肉类时，在肉类立方体的五个侧面都发现空气界面。在这种情况下，通过试验发现，与使用化学爆炸的较早实施例相比，嫩化效果提高至少50％。

由于肉类与水不能完全声匹配，有很小的力量向上推动所述肉类。(如果肉类与水完全声匹配，则不会发生嫩化效果。)此处，优选结构使用肉类收集器，所述肉类收集器优选在肉类上面具有光滑的表面，从而限制肉类或者使肉类偏转回鼓面或者至退出的输送机上。

使用鼓面结构对鸡胸脯肉进行了试验。在一个实施例中，鸡胸脯肉被堆叠成“林肯原木(Lincoln logs)”状，使立方体在一个侧面大约为12.5cm。在本实施例中，叠层立方体顶部的鸡胸脯肉比底部和中心的鸡胸脯肉得到更多嫩化。大概是由于鸡胸脯肉之间的空隙，负波在向后反射中被弱化。使用紧密压缩在弹力织物中的鸡胸脯肉再次进行试验。在这种情况下，所有鸡胸脯肉都被嫩化至商业可接收的标准。这个实例表明，如果涉及鸡肉(例如鸡胸脯肉)，理想地需要将鸡肉片进行压缩以消除层叠中的空隙。通过将聚乙烯片放置在鸡肉上压缩鸡肉并且在聚乙烯片上仍保留空气可以做到这一点。

包括在现有技术实施例和根据本发明的实施例中，似乎动力处理(Hydrodyne Process)使肌肉纤维束破裂，从而提高了对于作用在肉类上的酶的暴露面积，所述酶的作用能够提高肉类的嫩性。(酶对各种肉类纤维作用的结果是成熟嫩化(age tenderizing)。)另外，许多酶被细胞俘获。当细胞被冲击波打破时这些酶被释放出来。因此，更多的酶具有更多发挥效力的区域，结果就是加快成熟。鸡肉在这方面似乎比牛肉更明显。

通过上述非常成功的弹力织物鸡肉试验进行嫩化后的鸡胸脯肉在发射后一天被烹调并进行测试。在爆炸后一两天再烹调鸡肉在销售中不成问题，并且甚至能够提高嫩性。因此，本发明的另一个方面是在水处理之后对肉类和鸡肉进行至少24小时的熟化，优选是两天。

为了在食物处理室14中产生上述现象，肉类需要平铺在鼓面16上。由于根据肉类的切割这样有时很困难，特别是在无骨鸡胸脯肉的情况下，希望在鼓面16上提供非常浅的水池，以消除输入冲击波与放置在鼓面16上的肉类底表面之间产生任何空气界面。但是，在处理牛肉的情况下，除非肉类预先包装在塑料包装中，需要避免使用这种水池，用来防止浅水池中的水与肉类本身进行接触。并且，实践表明，浅水池通常是不需要的，因为鼓面16本身就足够柔韧和有弹性，因此肉类底表面与鼓面之间的气孔被鼓面的变形填充，所述鼓面在电容性放电时被电容性放电室12中的不可压缩性液体向上驱动。

肉类上面是空气。正冲击波通过电容性放电室12中的液体，通过与所述液体大体声匹配的鼓面16，并随后穿过肉类。当所述波穿过肉类并到达空气时，所述波开始进入空气并在肉类中产生迅速的卸载或张力波，并且由于肉类能够支持张力波，因此所述波通过肉类传播，从而提高了嫩化效果。

如上所述，本发明提出的一个改变是电容性放电室的几何尺寸的改变，这个改变能够获得优于根据现有技术实施例的效果。因此，根据本发明的上述优选实施例，放电室12在抛物线部分120上具有相对较短的上部122。优选的圆柱形上部122还优选具有不大于其半径的高度，更为优选是高度小于半径。如果半径大约是10cm，则部分122的高度只是约9.5cm。当然，装置的尺寸可以向上按比例增加。其他尺寸可以根据例行试验进行选择。所述选择基于对肉类产生最佳嫩化效果的至所述弧形的距离。在此距离上圆柱体122结束。

垂直于所述圆柱体122的轴线的表面大体为平面。按照鼓面16的特性在所述平面上放置了柔软的塑料片。塑料的选择根据其柔韧性和弹性和其与水的机械阻抗匹配(抛物线碗状物和锥体用水填充)，并且优选根据承受反复冲击波和由冲击波向上驱动的下面的非压缩性液体所带来的变形进行选择。聚氯乙烯有点弹性形式的Tygon非常适合，因为其具有聚氨酯的低硬度计形式。纯胶胶料由于其更好的耐用性而优选。其他的塑料和人造橡胶也可以针对适用性进行例行试验。

对于鼓面16在大约0.5cm至大约0.95cm之间的厚度进行了试验并证明效果令人满意。优选为厚度大约是0.6cm的纯胶胶料板。此鼓面根据需要固定到位并通过不锈钢定位环密封，所述定位环用螺栓固定或拧紧在射击室12上。这个定位环还可以任选地向上延伸较短距离，以提供从外围围绕所述鼓面的浅边缘，用于保持鼓面表面上的任选的浅的液体池。如上所指出，射击室充满水或其他不可压缩性液体，因而柔性片或鼓面的底表面与水接触。

将要被处理的肉类被放置在鼓面16上，并且必须与所述鼓面声学上接合。如果肉类将与鼓面接触的表面不规则，上述少量水或者其他适合的液体将设置在鼓面上，从而改善由上述边缘保持的接合。搅碎的牛肉非常容易成型，这将提供声学上匹配的表面，因此不需要水界面。并且，如上面所指出，浅的水或液体池通常是不需要的，因为鼓面16具有足够的柔韧性和弹性，因此在室12内发生电容性放电时，鼓面16之下的向上移动不可压缩性液体将逆着设置在其上的肉类的不规则底表面“模制”所述鼓面，因此保证肉类底部与鼓面16之间的声学接合。

需要指出，使用公开的上述结构，围绕电极124和射击室12的圆柱形上部122中的水或者其他不可压缩性液体不会与食物接触，即所述水处于完全被容纳的系统中。在利用高能爆炸物对肉类进行嫩化的先前的试验中，肉类共用容纳爆炸物的水。结果，肉类需要被容纳在真空塑料袋中。所述塑料袋给处理工艺增加了成本，并且还具有不令人满意的高的失败率。使用射击室12上的鼓面16就不需要袋子。

肉类或多或少可以通过传统输送机系统引入鼓面16，并且通过输送机系统上的肉类从鼓面的一端推到另一端。输送机可以具有向上延伸的凸缘(未示出)，以保证肉类不在输送机表面上滑动；优选地，这些凸缘之间离开的距离等于鼓面的直径，待处理的红色肉类片或鸡肉片放置在所述凸缘之间。另一种传统输送机系统将肉类从鼓面移动至装运区域。所述输送机可以连续移动，或者优选地间隙移动。

如上所述，由于肉类与水在声学或机械阻抗上不是完全匹配，冲击波通过所述水传输通过鼓面16并随后进入肉类，因此有较小的力将肉类向上推动。在这种情况下，将提供适当的肉类收集器来将使肉类偏转返回至鼓面表面。

但是业已发现，向上推动肉类的力量有时太大，会对肉类造成表面损坏，从而使肉类只能无法销售或者降价销售。虽然肉类纤维似乎与水大体上声学或机械阻抗匹配，但使肉类韧性变大的组织却不是这样，并且为了制出更柔嫩的产品，冲击波的能量要使后者的组织破裂。结果是肉类具有更硬的等级，即所述等级具有更多与水声学不匹配的组织，并在进行处理时由很大的力从鼓面16上向上推动。在一个实例中，设置在鼓面上未受限制的肉类被向上推动通过具有9m天花板的房间中的天花板瓷砖。

如当肉类设置在鼓面上时在肉类上设置金属限制器防止需要的负冲击波形成。因此，任何限制器需要具有与水近似的机械阻抗。一种途径是回转轮形式的肉类固定器，所述回转轮包括接触鼓面的膨胀圆环，即一种环形或环状装置。在某些试验中使用的圆环是常用的轮胎内胎，大概用天然橡胶制成，并能够充气膨胀；所述橡胶与水机械阻抗匹配。可以使用各种橡胶，包括硫化纯胶胶料和聚氨酯橡胶。可以针对适用性对其他橡胶进行例行试验。

橡胶壁的厚度不能大于0.95cm，并且优选越薄越好，从而与提供充分的耐用性相一致。应当避免厚度超过0.95cm，因为过大的厚度将不符合需要地减小负冲击波。在最初试验中使用的轮胎内胎具有大约0.32cm的壁厚。

也可以使用其他结构来代替上述内胎，例如泡沫塑料或者橡皮辊(例如由具有或不具有表层的泡沫聚氨酯制成的辊)。但是，这种泡沫结构与上述膨胀圆环等相比包括更多固体材料，将产生较小负冲击波，这是不令人满意的。

在使用这种肉类固定器时，肉类(例如去骨鸡肉或牛肉)通过供给输送机供给至鼓面，肉类在输送机上通过膨胀的肉类固定器夹持并保持到位，在此点上肉类受到电极124放电的“射击”，使正冲击波通过电极上的水，通过鼓面16和所述肉类。当冲击波到达膨胀的肉类固定器时，冲击波通过固定器壁并遇到空气。随后冲击波通过管壁和肉类返回，成为负波，使肉类中更多坚硬的结缔组织纤维破裂，这些纤维使肉类坚硬，从而提供嫩化的肉类。

在正冲击波通过肉类转变的过程中，由于坚硬的结缔组织纤维(肌纤维组织)与水和肉类纤维声学或机械阻抗不匹配，肉类被向上推动，导致膨胀的肉类固定器瞬时变形。但是，肉类固定器中的气压和其弹性迅速使肉类返回鼓面。这种向上偏移和返回耗时大约30毫秒。

为了保证当肉类被向上推动或者向下返回时肉类不从鼓面上跌落，需要提供侧导板。如果在冲击波传输穿过肉类之前肉类将接触侧面，侧导板应当由与水的机械阻抗大约匹配的材料制成；否则从侧导板反射回来的波将是正的，从而消除了从上面返回的负波。因此，侧导板优选由与水具有适合机械阻抗匹配的塑料制成，例如Tygon、聚乙烯、聚氨酯、聚丙烯或纯胶胶料。适合的塑料可以进行例行试验。在一个实施例中，使用了厚度大约为0.64cm的Tygon片，保持在沿每个片的外围的金属“图画(picture)”框架中。

通过使用适当形状的肉类固定器可以避免使用侧导板。因此，代替具有圆形横截面的轮胎内胎，可以使用辊，所述辊具有矩形横截面，或者具有肉类面对(meat facing)表面，该表面的横截面具有凹面结构，由此相对边或旋转肉类固定器用于将肉类固定到位。

在上面已经指出，所述肉类可以通过一个或多个传统输送机系统引入至鼓面，并通过输送机系统上的肉类从鼓面的一端推到另一端。但是，这种系统不像需要的那样可靠。例如，鸡胸脯肉有时堆积在一起并移动至侧面，因而很难控制鸡胸脯肉在鼓面上堆积的厚度。使用上述辊或膨胀内胎解决了这个问题，方法是以肉类接触表面的圆周速度正向旋转从动轮，所述圆周速度与传送带的速度相匹配。来自肉类固定器的大约3磅/平方英寸的向下的力将携带肉类堆通过鼓面，尽管当然可以使用更大的压力，并且更小的压力具有更小的效力。如上所述，安装了肉类固定器的轮受到适当的驱动，并且比较容易地控制在需要的每分钟转数(rmp)上。

取代上述从动轮，所述肉类固定器还可以沿所述肉类移动方向伸长，例如具有膨胀传送带的性质。

根据如图1、3和4所述的本发明的更为优选的实施例，肉类处理腔14由形成肉类处理腔14侧壁的肉类定位环140和形成肉类处理腔14的顶的第二鼓面142限定，第二鼓面142和肉类定位环140由几乎与水具有相同机械阻抗的材料制成，例如Tygon、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯或纯胶胶料。特别地，作为垂直往复运动的肉类收集器144一部分的上部鼓面142优选由与下部鼓面16相同材料制成并且与下部鼓面16具有相同尺寸。

肉类定位环140优选由聚氨酯制成。除了肉类定位环140的壁厚应当足以承受肉类处理过程中经受的力外，它的壁厚和外形并不重要。在最初试验中发现，大约1.5cm的厚度对于聚氨酯而言是足够的。

如图1和图5清楚地显示，气穴或空气腔146位于上部鼓面142之上。在气穴146上，可以任选地设置一个或多个橡胶或泡沫塑料层148，如图5所示，虽然这些泡沫塑料层148是不必要的，并因此而非优选。由于上述原因，即在冲击波通过所述肉类和上部鼓面142之后，其应当碰到空气并随后通过上部鼓面142和肉类作为负波返回，气穴或气孔146在本实施例中很重要。

同时还可以使用泡沫垫来代替气穴146，这种泡沫垫包括附加固体材料，所述材料因此将产生较小负冲击波，如上所述。

在所述实施例中气穴146的高度希望为大约2cm，虽然这个尺寸并不重要。在功能上，所述高度应当是足以产生有效负波的最小值，并防止鼓面16和142的不适当拉伸的最大值。以例行试验为基础可以确定其他的尺寸。

在图1所示实施例的简单形式中，所述肉类放置在食物处理室14中，气压或水压缸向下移动至所示位置，在该位置中上部鼓面142刚好碰到所述肉类，或者所述肉类在上部鼓面142与下部鼓面16之间略微受到压缩。电极124随后激发，导致冲击波如上所述向上通过射击室12，并随后通过下部鼓面16，通过肉类，并随后通过上部鼓面142，在此处冲击波碰到气穴146中的空气，并作为负波返回。当冲击波最初撞击所述肉类时，冲击波向上推动肉类，下部鼓面16跟随所述肉类。运动受到气穴146高度的限制。

更为优选地，上面刚刚说明的装置并入图4和图5所示的圆盘输送机。在如图4所示的系统中，旋转圆盘150具有四个位置，每个彼此相距90°，其中三个位置是起作用的。圆盘150设有四个肉类支持环140。如图4所示，在间歇或分级运转的静止中，每一个环140位于所述四个位置之一。在与每个肉类支持环140的底部一致的水平面具有固定板152，优选为不锈钢，和可旋转的刻度盘154，刻度盘154可以旋转并由图5所示分度电机驱动，刻度盘154具有四个开口，在所述开口中装有四个肉类支持环140。

肉类在第一位置160从顶部供入，从而停留在肉类支持环140之一内的固定板152上。分度电机随后使刻度盘旋转，从而所述肉类和肉类支持环140沿固定板142滑动至第二位置162，第二位置162是如图1-3和5所示的激发位置。在此位置上，固定板152具有开口，开口中具有射击室12的结构。当肉类支持环140中的肉类到达圆盘的第二位置162时，气压或水压缸将肉类收集器144降低至如图1和5所示的位置，并且通过电极124放电对肉类进行“射击”。

随后气压或水压缸提升肉类收集器144并且分度电机旋转刻度盘154，将处理过的肉类和肉类支持环140移动至第三位置164，在此位置固定板152具有另一个开口，从而处理过的肉类通过固定板152中的所述开口落入处理后肉类接收区域，例如肉类移动输送机或包装站。

从图4可以清楚地看到，在所述实施例中，每个间歇运动超过90°并且第四个位置不起作用。非常清楚，可以进行许多改变，例如可以设有三个位置，具有120°而不是90°的分度；或者可以设置五个位置，具有72°而不是90°的分度

本发明可以与其他处理方法一起执行。例如，在鸡肉工业中，无骨和无皮鸡胸脯肉是一种重要的产品。业已发现，在鸡被宰杀之后至少6小时中鸡肉无法从胸骨上移走，在许多工厂中宰杀之后的鸟类被整夜冷冻或放在冰上。由于鸡肉已经僵直，它需要聚成一团，但是如果鸡肉仍保留在骨头上，则鸡肉与骨头的连接组织防止这种聚集。但是，在鸡肉僵直之后，即在经过大约6小时之后，可以将鸡肉从骨头上移走并且相对较柔软。但是如果鸡肉在僵直完成之前被移走，造成的结果被称为“橡皮鸡肉”，在动力系统(Hydrodyne System)出现之前，没有已知方法能嫩化这种橡皮鸡肉。

在宰杀后将鸡胸脯肉保存6个小时或者一夜需要很大的储藏空间和冰或制冷能量，从而增加了制造成本。因此，鸡肉工业竭尽全力寻找方法来除去在鸡肉从骨头上移走之前对鸡肉的储存。一种能产生功效的现有方法是电刺激，该方法在鸡死去时进行电击。这种电刺激加速僵直，因此不需要等待6至10小时，僵直现象在1至2小时内就可以发生。在鸡肉工业中已经尝试使用电刺激方法，在鸡死后1至2小时就可以去骨。但是，结果并不令人满意，因为只有60-70％的鸡胸脯肉得到嫩化，因此人们放弃了电刺激法。

根据本发明的另一个方面已经发现，电刺激法与所述动力系统结合使用更加有效，所述动力系统包括现有技术的实施例和上述实施例。如果肉类受到电刺激，例如用190伏刺激10秒，肉类在1至2小时就可以僵直，而不是通常所需的6至8小时。这样电刺激的鸡肉可以在电刺激后不久久进行去骨，然后进行动力处理，例如可以使用根据上述实施例的动力处理。这种制造的鸡胸脯肉完全嫩化，并且通常需要的在冰上进行6至8小时的熟化过程被除去。

上述对特别实施例的说明不能完全展示本发明的本质，而在不进行不适当的试验和不偏离一般概念的情况下通过应用现有知识和修改和/或适用于各种应用可以展示本发明的本质，因此，这种改造和修改应当被认为包含在所公开的实施例的等同含义和范围内。应当理解，此处采取的措辞和术语只是为了说明，并不是为了进行限制。在不偏移本发明的前提下，执行各种已公开功能的装置、材料和步骤可以采取各种不同形式。

因此，在说明书和权利要求书中使用的表达方法“用来…的装置”，或者任何方法步骤语言，后面跟着功能性描述，都是用来限制和覆盖结构、物理、化学和电气元件或结构，或者方法步骤，所述元件、结构或者方法步骤当前或者未来可以执行所述功能，无论其是否完全等于说明书中所公开的实施例，即能够执行相通功能的其他装置和步骤都可以使用。并且所述表述将进行最宽的理解。

Claims (13)

1.一种对肉类进行嫩化和/或杀死肉类中细菌的方法，所述方法包括用通过非可压缩液体传播的冲击波对肉类进行处理，所述方法的改进在于，其中：

将所述肉类放置在固体层上，所述固体层具有与所述非可压缩液体大体相同的声学阻抗，所述非可压缩液体设置得邻近所述固体层的一个表面，并且所述肉类支撑在所述固体层的相对表面上；

在用冲击波对所述肉类进行处理时限制肉类的运动；

在冲击波通过所述肉类后将所述冲击波暴露在具有减小的声学阻抗的区域中，从而产生稀疏波，所述稀疏波沿与所述冲击波相对的方向通过所述肉类。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括在处理过程中确定所述肉类的方向，使所述冲击波来自所述肉类下面，并在所述冲击波处理中通过其上的平表面限制所述肉类的向上移动，还包括在冲击波处理中沿肉类侧面限制所述肉类。

3.根据权利要求1或2所述的方法，包括通过在所述肉类下面的抛物线形室中的电容性放电产生所述冲击波，并通过具有0-8°倾斜角的圆柱形室向上传播所述冲击波。

4.根据权利要求1至3中的任何一项所述的方法，其中所述肉类包括无骨鸡肉，并且在使用冲击波对所述无骨鸡肉进行处理之前，制出了无骨鸡肉的鸡经受电刺激。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述电刺激在所述冲击波处理之前大约1至2个小时进行。

6.适用于权利要求1至4中任何一个的装置，包括：

电容性放电室，该电容性放电室具有向上面对的抛物线形下部，所述下部具有一对电极，电极的位置能够在所述下部的焦点处产生电容性放电，和圆柱形上部，所述上部具有1-15°的倾斜角，所述电容性放电室适于容纳具有第一声学阻抗的非可压缩液体；

设置在所述电容性放电室上的肉类支撑层，所述肉类支撑层具有底表面，当所述装置使用时适于与所述非可压缩液体接触，所述肉类支撑层具有大约与所述第一声学阻抗大约相同的声学阻抗；

用于在所述肉类经受冲击波处理过程中限制肉类向上过度移动的结构，所述冲击波通过所述电极之间的电容性放电产生；和

在装置使用时位于所述肉类的位置之上的空间，所述空间具有第二声学阻抗，第二声学阻抗小于第一声学阻抗，从而产生稀疏波，所述稀疏波沿与所述冲击波相对的方向通过所述肉类。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述肉类支撑层是由柔韧材料制成的鼓面，所述材料优选为纯胶胶料。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其中所述电容性放电室的上部具有0-8°的倾斜角，优选为0-2°，最优选为0°，并且其高度小于其半径。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其中用于在所述肉类经受冲击波处理过程中限制肉类向上过度移动的结构包括由柔韧材料制成的第二鼓面，所述柔韧材料具有与第一声学阻抗大约相同的声学阻抗，所述第二鼓面在所述装置使用过程中适于放置在所述肉类上并与肉类接触；及

其中在肉类的位置之上的所述空间包括在所述第二鼓面之上的空气腔。

10.根据权利要求9所述的装置，还包括肉类定位环，用于与所述第一鼓面和第二鼓面一起限定出肉类处理室。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述肉类定位环包括具有与第一声学阻抗大约相同的声学阻抗的材料。

12.根据权利要求9至11中的任何一项所述的装置，包括气压或水压缸，用于使所述第二鼓面和所述空气腔向上和向下往复移动。

13.根据权利要求10至12中的任何一项所述的装置，还包括圆盘输送机，该圆盘输送机适于从第一肉类供给位置至第二肉类处理位置，并随后至第三肉类排出位置间歇性旋转，

所述电容性放电室和所述肉类处理室位于所述第二位置，

所述输送机圆盘还包括用于每个所述位置的肉类支持环，其中所述圆盘输送机的运动使每个肉类支持环从所述第一位置至所述第二位置，然后至所述第三位置运动。

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