[发明专利]利用不致电离的电磁波辐射进行材料的优选加热

说明书

本发明涉及利用不致电离的电磁波辐射，进行材料的优选加热的方法。

作为一个例子，术语“不致电离的电磁波辐射”理解为包括微波辐射和无线电波辐射。

本发明的一个具体的，但是绝不是唯一的应用，是将微生物优选地加热至能消失该微生物的温度。

本发明的这个用途有许多的应用场合。

一个应用场合是医疗工业。在医疗工业中，作为一个例子，本发明可用于药品、药品包装、外科及其他设备和移植物的消毒。

申请人特别感兴趣的是一个应用场合是食品加工工业。

术语“食品加工工业”理解为涵盖包括食品的准备和包装的工业，所述食品固体和液体食品。

对食品加工工业至关重要的要求是：

(i)在食品包装后，对食品进行消毒灭菌；或

(ii)在无菌条件下准备，然后包装食品。

第一种类型要求的一个例子是广泛使用的饮料，例如啤酒的包装方法。这种包装方法包括对饮料进行巴氏灭菌。一般，先将饮料装入相应的包装容器(例如，金属容器或玻璃容器)中，将该包装容器密封，然后将包装好的饮料在65℃～70℃的温度下加热15分钟。虽然，这种方法是有效的，但它有许多缺点，包括投资费用相当大和运输成本高。

第一种类型要求的另一个例子是已知的调味品的灭菌方法。一般，先将调味品装入相应的包装容器中，将该包装容器密封，然后，在高压下使乙烯氧化物透过该包装容器，与调味品上的微生物接触，并消灭这些微生物。虽然乙烯氧化物是消灭调味品上所带有的细菌孢子和其他微生物的一种有效物质，但是，乙烯氧化物有毒，因此，将残余的乙烯氧化物去除至很低的水平是至关重要的。这就要求很小心地使用该方法，因此，不可避免地又使生产成本提高。

第二种类型要求的一个例子是在无菌条件下包装饮料。

一般的做法是，先在无菌条件下制备饮料，并将饮料输送至一个灌装站，灌装设备要保持在无菌条件下；然后，在无菌条件下，对包装容器进行消毒，并输送至该灌装站；最后，再在无菌条件下，将该饮料装入该包装容器中，并将该包装容器密封。

食品无菌包装中的一个重要问题是包装容器的消毒。

在食品加工工业中，包装容器的消毒方法包括：

(i)化学消毒法，例如使用过氧化氢和氯；

(ii)紫外线照射法；

(iii)伽马射线照射法；和

(iv)蒸汽消毒法。

每一种消毒方法都有其优点和缺点，在任何一种给定情况下，这些(和其他一些)方法的适用性决定于所用的包装容器，食品的种类和食品的制备方法。

本发明的一个具体目的是要提供一种食品加工工业中已知的包装容器消毒方法的一种替换方法。

本发明的一个更一般的目的，是要提供目前食品加工工业和其他工业中已知的消毒方法的一种替换方法。

根据本发明，提供了一种材料的优选加热方法，该方法包括将该材料暴露在高强度、脉冲形式的、不致电离的电磁波辐射之下。

本发明是基于用高强度、脉冲形式的微波辐射进行的实验工作而提出的。

在实验工作中发现，高强度、脉冲形式的微波辐射是消灭微生物的一种特别有效的方法。高强度的脉冲形式微波辐射使微生物中聚集的净能量大大增加，造成该微生物的温度突然升高，而将该微生物消灭。

实验工作中还发现，高强度的脉冲式微波辐射，可在不使也受到辐射作用的周围环境显著加热的情况下，消灭微生物。

这种微生物优选加热方法的重要参数包括：辐射的高强度，脉冲的能量，周围环境吸收微波的能力，和暴露在微波辐射下的微生物的大小。关于第三个因素，一般，包括要进行优选加热的材料的物体尺寸越大，则在该材料中积蓄热量的速率越慢。一般来说，如果二个物体的尺寸大小相同，则该二个物体的相对吸收微波能力将决定优选加热的程度；而如果二个物体吸收微波的能力相同，则该二个物体的相对尺寸将决定优选加热的程度。

在食品加工工业中，利用不致电离的电磁波辐射，例如微波辐射来进行优选加热，可以通过消灭包装容器上的微生物，来对包装容器进行消毒，而不致使该包装容器显著加热。显著加热包装容器会改变包装容器的化学性质或其他性质，这是不利的。

另外，在食品加工工业中，利用不致电离的电磁波辐射来进行优选加热，还可以在食品包装前或包装后，对潮湿食品进行灭菌消毒。在这方面，将高强度的脉冲形式的不致电离的电磁波，集中照射在密封的饮料容器和果酱瓶的头部空间上，对该头部空间进行灭菌，也属于本发明的范围之内。

术语“潮湿食品”理解为包括水的活性(即，食品中水的蒸气压力与水的蒸气压力之比)小于1.0的食品。