CN1738536A - 肉的冲击波嫩化的改进 - Google Patents

Abstract

一种在肉与隔膜接触期间通过应用冲击波到肉处理肉的系统，所述隔膜对冲击波是大体上透明的，所述系统将肉限制在管道中。此外，隔膜和冲击波产生室优选设置在肉上方。

Description

肉的冲击波嫩化的改进

技术领域

本发明涉及使用冲击波嫩化肉的改进系统，并且是对应于美国申请公开US2002-0072318-A1的美国申请No.10/005,763的系统的改变，其主题结合于此作为参考。并要求于2002年11月18日提交的美国临时申请60/426,825和于2003年5月29日提交的60/473,921的优先权。

背景技术

早期对冲击波嫩化系统商业化的尝试是基于浸肉的充水容器中化学炸药的受控爆炸(Godfrey，美国专利3,492,688；Long，美国专利5,273,766)。尽管记载了使用根据Long的美国专利5,273,766的基于化学炸药的技术进行有效嫩化，但是这种方法存在很多技术限制。利用基于化学炸药的系统，将肉包好，以避免使其接触可能包含由于爆炸产生的化学残留物的水；真空包装使得空气完全不存在，甚至微小气泡也不存在，这是理想的，因为冲击波产生的快速压力造成袋子损坏，从而使肉暴露于容器中的水，暴露于炸药的可能燃烧产物。

并且，高昂的基础结构成本和不能优化用于特定肌肉类型的工艺抑制了基于化学炸药的系统的商业化。

此后，研究出一种新原理，其中用电容器排放系统用电力产生冲击波(例如，Long，美国专利6,120,818)。自那时起，已经研究出很多改进。

肌细胞约为人头发的直径大小，包含约1000-2000个肌原纤维。在根据本发明和先前的实施例进行处理后，为19,500X的透射式电子显微镜照相(TEM)显示沿肌原纤维的锯齿状撕裂线，这里建议肌原纤维的物理撕裂而非蛋白质水解。与Z线关联的肉蛋白质和肌纤蛋白丝的键看来似乎非常易受物理冲击波嫩化，如根据本发明和先前的实施例所执行的。

发明内容

本发明基于Long的美国申请No.10/005,763(公开US-2002-0072318-A1)、60/426,825和60/473,921的系统，其内容结合于此作为参考。

将无骨未包装的肉放入(index into)管道中。在这里，肉与隔膜接触，隔膜用于使处理管道与充水电容器排放和冲击波产生室分离。隔膜由冲击波大体上看不到的材料制成，如Long的10/005,763所披露的，即，隔膜具有大体上等于冲击波产生室中的流体和待处理的肉的声阻抗，优选是天然橡胶、聚亚安酯、或另一合成弹性体。通过跨过浸在不可压缩流体(优选为水)中的两个电极产生高压电弧，产生冲击波。冲击波穿越隔膜，进入肉中。随着冲击波通过肉，它聚集能量，打破负责肌肉的结构完整性的有选择的肌原纤维蛋白质中的键。在几分之一毫秒内，嫩化发生。

用于产生给定冲击波的能量的量可作为电容器容量的百分比拨入。此外，可容易地将肉暴露于多于一个的冲击波脉冲，因为电容器可快速循环，例如每两秒。

根据本发明的一方面，在肉下游的冲击波行进方向上设置气隙，以产生张力或稀疏波，其中气隙最优为至少1.9cm高，优选由金属板支持，以限制肉的偏移。

进一步的改进使肉通过大体上密封的“管道”。在冲击波从金属壁、固态且优选为金属端壁和固态侧下面接近时，包含肉的空间在接近的冲击波和肉之间例如在底部设置有先前披露的橡胶隔膜，其中金属壁与由冲击波穿过的隔膜形成的壁相对，固态侧对冲击波是透明的，从而产生张力或稀疏波。端壁优选为金属板，放置在用于包含肉的管道的任一端处。

在另一实施例中，肉完全密封在管道中，其中除了与由隔膜形成的壁相对的金属壁和冲击反射端壁外，管道设置有由冲击反射材料(优选为坚固的金属，例如不锈钢等)制成的固态侧，从而提供了密封的管道，其中在管道中没有张力和稀疏波产生。

在使用中，管道的顶部和/或一个或多个端例如通过液压油缸或类似物等移动，压缩管道室中的肉，试图消除肉中的气窝，造成这样的孔隙减少很多。使用这种系统的嫩化已经获得极好的结果，由于先前的所有尝试，而不会对肉造成损坏。

为了大体上完全消除对肉的任何损坏，管道室的壁，下文中有时称为肉处理室，有选通过焊接构成，但之间没有任何间隙，以防止肉被冲击波击打时肉通过所述间隙挤出。管道的可移动端壁设置有自激励密封物。

使用这种系统，肉大体上包含在金属盒内，金属盒充当肉处理室。但大体上没有孔隙，其顶部或底部和两个端壁是金属，两个侧壁由坚固得足以经受负荷且对冲击波透明的材料制成，或由金属制成，可理解，与金属顶部或底部相对的盒壁包括(先前披露的)隔膜，当位于隔膜下游的电极被击中时，隔膜传输冲击波到肉。这产生优良的嫩化，而不会对肉造成损坏。

根据本发明，充水的冲击波产生室优选放置在隔膜上方，同时处理管道位于下方。结果，作为高压电弧产生冲击波的结果，在水中产生的气泡没有靠近隔膜积聚，由此有必要去除这样的气泡，以在其中冲击波产生头低于隔膜和肉的非优选排列中保持嫩化工艺的高效率。

也提供了肉传送和去除系统。在从车间传送带接收肉时处于随机定位中的肉进入一端，然后首先通过肉对准站，肉对准站用于以适当定位排列肉，例如，在一个实施例中，并排排列的三片肉在肉的行之间有约为30.5cm的间距。在此实施例中选择此间距，使得系统能接收61cm长的肉片，例如猪大排骨等，当然也可接收较小肉片，例如约为30.5cm长的眼(eye)。其它布置和尺寸当然也是可能的。

肉通过传送带纵向传输到第一位置，接着以90°横向推到第二位置，以便实施肉的侧向压缩和挤出气泡，然后通过推进到最初行进方向上的处理区纵向平移。在处理区中，在两个端壁之间挤压肉。处理后，接着纵向推到第四区，然后以90°横向推到第五区，其中在第五区中肉被第二传送带运走。在此实施例中，正在被处理的肉在冲击波脉冲的四-二循环之间移动，但是当然也可选择其它顺序。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的水平横截面；

图2是根据本发明的布置的示意性侧视图，其中电容器排放室位于肉上方而非下方；以及

图3是进一步的改变的示意性水平截面图。

具体实施方式

图1是根据本发明的第一实施例的第一装置10的水平横截面，与上述Long的US-2002-0072318-A1的系统一致，然后具有以下添加的特性和/或改变。肉处理区12设置有两个聚亚安酯侧壁14，每个侧壁都由适合的窗护圈(window retainer)支持，窗护圈由例如钢等坚固材料制成，但后面设置有气隙18，气隙18适合地具有优选为至少1.5cm的厚度，更优选为至少2cm。

设置有两个端壁20和20’，它们纵向可移动，且由适合的液压油缸或气动锤(未示出)或由电机或其它适合装置(未示出)通过杆22驱动。当肉放在肉处理区12中时，端壁用来将肉挤压在一起，以便消除或至少使肉中气泡最小，从而形成肉处理室。为了防止肉从靠近端壁20和20’的边沿的间隙之间挤出，设置适合的密封物24，所述密封物举例来说由聚亚安酯条材料制成。端壁20、20’适合地由不锈钢制成，且具有为至少约1.25cm的厚度。在一个实施例中，这样的端壁20、20’约为30.5cm宽，约为7.6cm高。

在肉下面设置有隔膜，在隔膜下面设置有电容器室，如Long的US-2002-0072318-A1所披露的。肉上面是金属板(未示出)，所述金属板以与端壁20、20’类似的方式可向下移动，也用于压缩肉或使肉中气泡最少或消除肉中气泡。

在使用中，此系统运行良好，但是壁必须是坚固的。作为单触发(oneshot)的结果，厚度约为1.25cm的不锈钢端壁20、20’向外弯曲约1.6cm。因此，较厚的壁是理想的，例如2.54cm。聚亚安酯侧壁14没有损坏。这些结果表明力来自于冲击波，而非来自由于隔膜向上移动造成的任何流体静压。使用此系统的肉嫩化是优良的。

在改变或其它实施例中，与端壁20、20’类似，侧壁14’(参看图3)由金属板制成，优选由不锈钢制成，也具有大于1.25cm的厚度，例如2.54cm的厚度。在此可选实施例中，隔膜下游的壁对冲击波不是透明的，所以没有产生稀疏波或张力波。

图2示意性地示出可与图1或图3的实施例一起使用、或优选与先前的实施例(包括在Long的US-2002-0072318-A1中披露的实施例)一起使用的改进。在此实施例中，如图2中清楚示出的，电容器排放室位于隔膜和肉处理室上方，从而电容器排放室内的液体的重量向下推隔膜，隔膜又向下推肉。这种改变具有避免气泡靠近隔膜聚集的优点，其中作为高压电弧产生冲击波的结果，在水中产生气泡；代之以，气泡升到它们没有造成损害的电容器排放室顶部。

图1的实施例的改变在图3中示意性地示出，其中与图1一致的相同部件用相同附图标记表示。

在图3的改变中，将肉沿传送带30、通过初始管道部分32、到纵向上的第一区34，供给系统。在第一区34，锤36接着以液压驱动、气动或电力驱动或任何其它方式横向推肉，使其到第二区38，所述第二区靠近上面结合图1描述的上游端壁20，在图3中处于阴影中所示的位置中。这种端壁20接着将肉推到处理区12，其中处理区12限制在优选为金属的侧壁14’、端壁20和端壁20’之间，端壁20’已从影子中所示的位置移动。

在肉已经被处理后，将端壁20’往后移到阴影中所示位置，且端壁20进一步前进，将肉推到第四区40。接着启动另一锤42，以将肉从区40推到第五区44，到用于运走处理过的肉的另一传送带46上。

实例1：牛肉和猪肉结果

下面示出的结果来自于根据先前实施例的多个不同的系统构造变化，并且正在研究和测试本发明。许多牛肉端切面得到嫩化。牛里股肉嫩度提高19％到28％(表1，其中“TCS”表示根据本发明或先前的实施例的冲击波处理)。

相对于1998国际牛肉嫩度调查中呈现的数据，剪切减少甚至大于USDA优选和特选级牛肉之间的剪切力(0.34kg)之差。

[12]

表1：以千克(Kg)为单位的Warner-Bratzler剪切平均和冲击波处理过的牛里股肉和猪大排骨的标准偏差
															个体肌肉
种类和切割	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	平均	％变化
															牛里股肉
控制	5.4	5.6	3.3	6.4	4.7	7.1	6.2	5.1	6.6	-	-	-	5.6
															TCS 76％，1脉冲	5.0	4.7	3.9	5.1	4.0	6.7	2.7	4.2	4.4	-	-	-	4.5	19.2
															控制	5.7	6.2	5.9	6.1	4.2	5.1	5.9	4.4	-	-	-	-	5.4
TCS 72％，3脉冲	3.1	4.7	3.1	5.1	3.8	3.8	4.4	3.3	-	-	-	-	3.9	28.0
猪大排骨
															控制	3.1	4.9	3.5	5.3	5.8	3.2	4.5	5.0	3.3	2.7	3.6	4.9	4.2
TCS 72％，2脉冲	1.8	2.5	2.2	6.2	3.6	1.7	3.1	4.2	2.5	2.4	2.7	2.9	3.0	28.1
															1/2”的Warner-Bratzler剪切直径芯

用于定义嫩度可接受性的另一基准是小于4.6kg的剪切力。因此，里股肉的标准嫩度在嫩度方面从不可接受提高到可接受。根据脉冲数量，牛圆腿肉精肉块嫩度平均提高18.6％到29％(WBS 4.5kg控制，与冲击波嫩化后的3.4到3.7kg相比)。冲击波(60％能量，单脉冲)的应用将牛嫩腰的平均嫩度(WBS)提高到至少等于刀片嫩化的水平(3.5kg)，但是没考虑微生物渗透。

冲击波处理过的牛肉形成更嫩的增效牛圆腿肉精肉块(WBS控制4.1对冲击波处理过的3.2kg)。在以10％设定后没有对注射器作出任何调节，与控制(10％)相比，冲击波处理过的加工牛圆腿肉精肉块获得15％的液体，例如腌泡汁。参看PCT/US03/02514。此外，减少了5天的滴水损失(控制3.6％对冲击波处理过的2.6％)。由于注射较高造成冲击波处理过的牛肉很可能不太红(CIE a^*值)，因为观察到新鲜牛肉中没有差别。对于用于产生增效牛肉的底部圆腿肉和里股肉，证明有类似结果。也已经完成这样的测试，显示沿烘烤(roast)长度以及在烘烤内的垂直位置，嫩化是均匀的。

使用冲击波处理将新鲜猪肉平均嫩化28％(表1)。二十个腰肉中有十一个对冲击波嫩化积极响应。同样，冲击波处理过的猪肉嫩度更一致。另一组(n＝10)从不同商业包装者处获得并经过冲击波处理的新鲜猪肉导致剪切力减少20％(WBS控制3.4kg对冲击波处理过的2.7kg)。初步的数据表明，本系统能提高注射摄取(控制14.8对冲击波处理过的17.0％)和随后减少增效猪排的滴水损失(1.8对1.5％)。

实例2：鸡肉结果

最初对冲击波处理的应用围绕使得家禽加工者不再需要老化嫩鸡胸的前半部分。结果表明，在肌肉已经僵直后立即去骨并用冲击波处理的鸡胸中获得可接受的嫩度等级(表2，组2)。在死后6小时用冲击波处理的先前去骨的鸡胸非常接近可接受性阈值(6.0kg)。用冲击波处理的耦合电刺激有可能能消除对老化嫩鸡胸的需要。

表2-死后使用各种脉冲、能量和次数的冲击波处理过的先前去骨(存在冷冻器)的鸡胸的WBS^a值

组1                         组2

冲击波处理80％              冲击波处理80％

控制  2脉冲                 控制  2脉冲

6hr PM                      6hr PM

平均值  17.2      6.9       13.4          4.1

std.    5.1       3.2       4.9           1.7

dev

从对流烘箱烹饪鸡胸和1.9cm宽的条获得的aWBS剪切值。

值得考虑的另一方面是，甚至在去骨之前“老化”鸡肉的前半部分的家禽车间中，不一致性和不充分的嫩度存在于市场中。在各种家禽工厂中存在去骨前较宽的老化时间范围。此外，对于家禽车间来说一般的趋势是继续尽可能缩短老化时间，以减少储存空间。较短的储存时间在很大程度上造成胸肉嫩度问题，即，“强韧的”鸡肉的不理想的韧度。如果正常生产的鸡胸的嫩度不在理想等级，则已经显示冲击波处理可以提高嫩度。

冲击波处理具有很多优点，且本发明提高了冲击波处理的容易度和一致性。消费者继续寻找更瘦的切肉。令人遗憾的是，这种切肉常常嫩度有问题。冲击波处理提高了新鲜的无骨瘦牛肉的嫩度，而不必进行老化，也不必损害肉的表面完整性(例如，细菌渗透)。由于能容易地选择冲击波能量和使肉暴露于其中的脉冲数量，所以通过这种类型的切割使嫩化最优化。提高了猪肉、牛肉、鸡肉和其它物种的嫩度。

通过用冲击波处理肉，可提高增效牛肉和猪肉的腌泡汁的摄取。参看PCT/US03/02514。

无需改变肉的其它想要的质量属性(例如，颜色、外观、质感、风味)，就可提供嫩化。

完整的系统可容易地串联安装在现有肉处理和开包即烹(case-ready)设备中。根据本发明的单个设备具有约为9.2m²的占地面积(floorfootprint)，且每小时将处理约为6,135Kg的肉。

这样，上面具体实施例的描述将完全揭示本发明的一般性本质，其他人通过应用当前知识，易于为各种应用修改和/或改编所述具体实施例，而无需过度的实验，也不会偏离一般原理，因此，所述改编和修改应该且意在包含在所披露的实施例的等同物的意义和范围内。应理解，这里采用的用语和术语仅用于描述目的，而非限制目的。用于执行所披露的各种功能的装置、材料和步骤采用多种可选形式，而不偏离本发明。

因此，表达式“用来...的装置”和“用于...的装置”或任何方法步骤语言，如在上述说明书和/或下述权利要求中可发现的，意在限定和覆盖能执行所述功能的任何结构、物理、化学、或电气元件或结构、或任何方法步骤，它们现在或在将来是存在的，无论是否精确等同于上面的说明书中披露的实施例，即，可使用其它装置或步骤来执行相同功能；并且目的在于，使所述表达具有其最宽的释义。

Claims (10)

1.一种嫩化肉和/或杀死肉中微生物的方法，包括

使肉经受通过不可压缩流体传播的冲击波，其中

所述肉靠近隔膜的第一表面放置，所述隔膜的声阻抗约等于所述不可压缩流体的声阻抗，所述不可压缩流体邻近所述隔膜的第二表面，所述隔膜使所述肉与所述不可压缩流体分离；以及

其中在肉经受通过不可压缩流体然后通过所述隔膜进入肉的所述冲击波时，限制所述肉的移动；

改进在于

在经受所述冲击波期间，所述肉限制在和紧紧地密封在管道中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述冲击波处理期间，所述肉限制在这样的空间中，所述空间具有金属顶部或底部、大体上对冲击波透明的侧壁、金属端和冲击波最初通过的所述隔膜，所述隔膜与所述金属顶部或底部相对设置。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述侧壁由聚亚安酯制成。

4.根据权利要求1所述的方法，其中在所述冲击波处理期间，所述肉限制在这样的空间中，所述空间具有金属顶部或底部、金属侧壁和端壁和冲击波最初通过的所述隔膜，所述隔膜与所述金属顶部或底部相对设置。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述隔膜位于肉上方，冲击波向下通过隔膜进入肉中。

6.根据权利要求2所述的方法，其中所述隔膜位于肉上方，冲击波向下通过隔膜进入肉中。

7.根据权利要求4所述的方法，其中所述隔膜位于肉上方，冲击波向下通过隔膜进入肉中。

8.一种嫩化肉和/或杀死肉中微生物的方法，包括

使肉经受通过不可压缩流体传播的冲击波，其中

所述肉靠近隔膜的第一表面放置，所述隔膜的声阻抗约等于所述不可压缩流体的声阻抗，所述不可压缩流体邻近所述隔膜的第二表面，所述隔膜使所述肉与所述不可压缩流体分离；以及

其中在所述肉经受通过不可压缩流体然后通过所述隔膜进入所述肉的所述冲击波时，限制所述肉的移动；

改进在于

所述隔膜位于肉上方，冲击波向下通过隔膜进入肉中。

9.一种适于权利要求8所述的方法的设备，包括

用于包含具有第一声阻抗的不可压缩流体的室，和用于在所述室中的不可压缩流体内产生冲击波的装置；

靠近所述室设置的隔膜，所述隔膜具有一个表面，此表面在所述设备处于使用中时适于与所述室中的不可压缩流体接触，所述隔膜具有相对表面，此相对表面在所述设备处于使用中时适于与肉接触，所述隔膜的声阻抗约等于所述第一声阻抗；以及

在肉经受通过不可压缩流体然后通过所述隔膜进入所述肉的所述冲击波时限制肉过度移动的结构；

改进在于，当所述设备处于使用中时，所述隔膜和所述室设置在肉上方，由此在所述设备使用期间冲击波向下通过隔膜进入肉中。

10.一种适于执行权利要求1所述的方法的设备，包括

用于包含具有第一声阻抗的不可压缩流体的室，和用于在所述室中的不可压缩流体内产生冲击波的装置；

靠近所述室设置的隔膜，所述隔膜具有一个表面，此表面在所述设备处于使用中时适于与所述室中的不可压缩流体接触，所述隔膜具有相对表面，此相对表面在所述设备处于使用中时适于与肉接触，所述隔膜的声阻抗约等于所述第一声阻抗；以及

在肉经受通过不可压缩流体然后通过所述隔膜进入肉的冲击波时限制肉过度移动的结构；

改进在于

在所述设备使用期间，肉紧紧限制在密封管道空间中，所述管道空间具有可移动金属端壁。

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