Vacuum for processing meat cooling treatment method

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、食肉の加工、さらに詳しくは真空を用いて食肉を冷却する食肉の加工に関する。

発明の背景 食肉に塩漬溶液を注入し、該食肉をタンブラー内に投入し、それを真空下で加工することにより食肉、特にハムを加工することが知られている。 タンブリング(tumblin
g)作用により熱が生じるため、食肉を冷たく保ち、タンブラーを冷蔵することが好ましい。 かかる食肉の処理方法は米国特許第４，４０９，７０４号に開示されている。 該米国特許第４，４０９，７０４号に記載された方法で用いられる真空はミオシン放出速度の増大を助けるのに用いられるが、工程を冷却するのには用いない。 かかる目的のために分離冷蔵コイルが用いられる。 かかるタンブラー用の外部冷蔵源は、通常、ＣＯ _２のような低温気体、または機械的冷蔵装置と低温気体の組合せを有する。 これらの系は高い初期コストおよび上昇中の高い諸経費を伴う。 ＣＯ _２の場合、腐食性の炭酸の生成による真空部品の急速な摩耗、ＣＯ _２注入中の真空度の低下、真空部分の凍結及び非常に危険な作業環境等の問題がある。

また、食肉上および食肉中の水分を蒸発させることにより該食肉を冷却するのに用いられる真空冷却装置がある。 かかる装置は米国特許第３，４２３，９５０号に開示されている。 該米国特許第３，４２３，９５０号に開示された装置は、米国特許第４，４０９，７０４号に記載された方法のように食肉をタンブリングしたり、処理するものではない。 該米国特許第３，４２３，９５０号で用いられる真空は４．６mm絶対圧である。

真空冷却は食品加工において用いられてきたが、かつて食肉加工用のタンブラー内で用いられたことはない。

発明の概要 本発明は冷却のために真空を用い、ミオシン放出速度の増大を助けるタンブラーを提供するものである。 真空以外に分離された冷却源は存在しない。

また、本発明は、その中に水分を含有する食肉片の加工および処理方法を提供するものである。 該食肉は内部空隙を有する容器の内部に投入される。 該容器の内部空隙内は真空にする。 該内部空隙内を、食肉中の水分が沸騰するように水の沸騰する温度に下げるのに十分な真空度とし、それにより、水分の蒸発によって内部空隙内の食肉片を冷却する。 該食肉片は容器内で攪拌され、空隙の内部から蒸気が排出される。 真空によって食肉片の冷却およびマッサージ(massage)が達成される。

さらに、本発明は水分を含有する豚の筋肉の加工および処理方法を提供するものである。 該筋肉は内部空隙を有する容器内に投入される。 容器の内部空隙内は真空にする。 該容器内の真空度は６．２９Torr以下の、内部空隙内の温度を食肉中の水分が沸騰する温度に下げるのに十分な真空度であり、それにより、水分の蒸発によって筋肉および内部空隙を冷却する。 ついで、該筋肉は容器内で攪拌されて筋肉の種々の面を露出する。 空隙の内部から蒸気を排出する。 攪拌による筋肉の移動により、筋肉の種々の面を交互に真空に露出して筋肉をマッサージし、真空、温度およびマッサージ、あるいは圧縮、弛緩および膨張を含む混練の組合せにより筋肉の水分保持が増大される。

図面の簡単な説明 第１ａ図および第１ｂ図は本発明で用いる真空冷却用食肉タンブラー装置の斜視図である。

好ましい具体例の詳説 図面中、真空冷凍タンブラー装置を符号１０で示す。 該タンブラー装置としては、可変速度制御装置を備えたチャレンジ(Challenge)／ＲＭＦモデルＭＰ−１０のような食肉用タンブラー１１が挙げられる。 該食肉用タンブラー１１には、ドア１１Ｂ内で真空連結するための４インチのポート１１Ａが設けられる。 また、タンブラー１
１内の真空度を測定するために用いるポート１１Ｃ、およびタンブラー１１内の製品温度を測定するために用いるポート１１Ｄがある。 ４インチの真空ポート１１Ａ
は、４インチのステンレス鋼、スケジュール(Schedule)
４０製パイプ１２と共に、ドーバー(Dover)ＯＰＷ３１
６ステンレス鋼No.３９２０−０４−０１製の４インチのステンレス鋼回転継手１３に流体連結される。 ポート１１Ａおよびスケジュール４０パイプ１２は、漏れを最小限にし、十分な流量を確実にするような大きさで作成される。 第２のパイプ１４は回転継手１３に協同連結され、Ｌ字継手またはＴ継手のようなステンレス製のパイプ継手１５はパイプ１４に連結される。 それにより、パイプの向きを変えることができる。 十分な長さの４インチ径の高真空ホース１６は該パイプ継手１５に連結される。 その長さは、タンブラー１１の出入りを操作する製品用のドアの開閉を可能にするのに十分である。 該ホース１６はパイプ１６Ａに協同連結されている。 トラップ容器１７はパイプ１６Ａに協同連結され、該トラップは、タンブラーを出ることができかつ該タンブラーを出て真空装置に損傷を与える物質の突発的なキャリーオーバー(carry over)を捕らえるのに十分な大きさである。
該トラップ１７の前方、すなわちトラップ１７とタンブラー１１の間では、パイプ３０がパイプ１６Ａに流体連結され、バルブ３１が該パイプ３０に流体連結される。
該バルブ３１は系を大気に通気するのに用いられ、制御装置３２により自動制御され、サイクルの始動時に閉じ、サイクルの完了時に開いて真空ポンプを停止させる。 該バルブ３１は真空に適したボールバルブであり、
フルポートを有し、通常は開いている。 また。 バルブ３
３もラインでパイプ１６Ａと流体連結され、通常は閉じたボール形またはウェーファー形の自動バルブである。
該バルブ３３も制御装置３２により制御される。 タンブラーサイクルが始動して真空ポンプを作動させると、バルブ３３が開いてタンブラーを真空にさらす。 バルブ３
１、３３は同じ機構３２により操作されるように示しているが、独立した操作機構を有している。 該バルブ３３
の第１の目的は、タンブラーが清浄な大気によって通気され、製品を汚染し得る真空ポンプシステムを通して不純物を吸い込むような通気(venting)を行わせないようにすることである。 所望により、手動バルブ３４を安全バルブとしてパイプ１６Ａに挿入してもよい。 トラップ１７の後方では、バルブ３５がパイプ１８に流体連結され、通常は開いており、系の始動時に閉じる。 操業停止時にバルブ３５が開いて真空ポンプ系を大気状態に平衡させる。 トラップ１７の排出時、パイプ１８はその片端でトラップ１７に協同連結され、他端で第１の真空ポンプ１９に協同連結される。 このパイプは摩擦を最小限にするのに十分な大きさであり、通常、６インチ径のスケジュール４０のパイプであり、ＰＶＣまたは金属製である。 真空ポンプ１９は、タンブラー１１で所望の真空冷却作用を行うのに十分な大きさを有する任意の適当なポンプである。 １つの例としては、１５馬力、１７５０rp
mのモーターを備えたスペンサー(Spencer)モデルNo.Ｒ
Ｂ１２０のようなロータリー・ローブタイプのユニットが挙げられる。 該ユニットはベルト駆動され、２Torrで２２００cfmを射出する。 ポンプ１９は、タンブラーが２５Torrまで減圧された後でのみ始動するように適当な制御装置により制御される。 該ポンプはタンブラー内で所望の真空制御、すなわち製品温度を得るため、処理中にサイクルをオン・オフできる。 第２段階のブースター真空ポンプ２０は当業者に良く知られた手段により第１
のポンプ１９に協同連結される。 この第２段階の真空ポンプ２０はタンブラー１１内の連続した減圧を確実にする。 該ポンプはスペンサーモデルＲＢ８０のような第１
のポンプを補足するような大きさである。 このユニットは１０馬力、３６００rpmのモーターに直接連結される。 真空ポンプ２０は、タンブラーが１００Torrまで減圧されるまで始動できないように制御される。 第２の真空ポンプ２０に協同連結されるのは逆止バルブ２１である。 その他端では、逆止バルブ２１が第IIIの真空ポンプ２２に協同連結される。 該逆止バルブ２１は、第３のポンプ２２上の液体シールからの水分が第１および第２
段階のポンプ１９、２０に吸い込まれるのを防ぎ、最後に、さらに真空系が停止した時に製品汚染を保護するために用いられる。 この配置により、真空プロセスに対する最小量の抵抗で最大の保護が得られる。 真空ゲージ３
６はパイプ１６Ａに協同連結され、真空度を測定するために用いられる。 また、図示するように、所望のごとく調整された真空限界を有する第１段階のブースタースターターおよび第２段階のブースタースターターがある。
前述のごとく、該第１段階のブースターは１００Torr、
第２段階のブースターは２５Torrに設定されている。 ゲージ３７、３８、３９および４０はすべてシステムに協同連結されており、真空度をチェックするのに用いられる。

第３段階の真空ポンプ２２は、損傷なしに製品からポンプ部品に移動した水分および非凝縮物(non-condensable
s)を処理するのに適した液封タイプのポンプである。 該ポンプ２２はビーチ−ラス(Beach-Russ)モデル１３０６
／２Ｃのような前述のポンプと同じ大きさであり、２５
馬力、１８００rpomのモーターに直接連結される。 該ポンプ２２に用いる液体は水であり、５５゜Fで供給される。 過剰の水分はベントトラップ２３を通して排出し、
そこで凝縮水は空気から分離する。 排気装置２４を通して空気は外部に通気され、凝縮水は排水パイプ２５を通して排出される。 タンブリングサイクルの開始時にポンプ２２を始動させ、該サイクルが完了するまで持続させる。

真空ポンプ１９、２０および２２は鉛直配列で配置されている。 これは、適当な支持体を用いて行う。 その他に、これらは水平方向に配置することもできる。 該ポンプが配置されるフレームは通常のフレームであり、十分なスペースがあれば分離フレームでもよい。

吸気口１９Ａ、２０Ａおよび２２Ａは、システムをモニターし、故障修理するために各ポンプの入口に配置される。 排出口１９Ｂ、２０Ｂおよび２２Ｂは、システムをモニターし、故障修理するために各真空ポンプ１９、２
０および２２の出口に配置される。

第１段階のブースター１９Ｃおよび第２段階のブースター２０Ｃは各々ポンプ１９、２０に連結される。

真空冷却効果を得るのに必要な真空系の大きさを決定するためには以下の計算が必要である。

体積質量流速(Volumentric mass rate of flow)(q)はタンブリングおよびマッサージ作用により発生する熱、および製品から除去されて所望の製品温度を達成する熱に依存する。 質量流量の式は以下のとおりである。

ｑ＝Ｗ×（359／Ｍ）×（760／Ｐ）×（Ｔ／492）×
（１／60） 式中、ｑはＡＣＦＭ（実際の立方フィート／分）中の体積質量流速、 Ｗは実験により測定した、または操作真空中で蒸発する水分に基づいて計算した質量流速（ポンド／時間） Ｐは絶対圧（Torr） Ｔは絶対温度（ランキン温度） Ｍは水の分子量 である。

ジェームズ・エル・ライアンズ(James L.Ryans)およびダニエル・エル・ローパー(Daniel L.Roper)のプロセス・バキューム・デザイン・アンド・オペレーションズ(P
ROCESS VACUUM DESIGN & OPERATION)参照。

この系では、以下に示すようにＷが３３ポンド／時間であることが決定された。

４Torrで水のエンタルピーは１０７５ＢＴＵ／ポンドであり（蒸気表参照）、食肉２０，０００ポンドの内部温度４１゜Fは３２゜Fに下がり、９゜Fの温度変化がある。

したがって、熱除去量（Ｑ）の計算は、 Ｑ＝ｍ×ＳｐＨｔ（ＢＴＵ／ポンド゜F）Ｔ ［式中、ｍは製品重量、ＳｐＨｔは製品の比熱（この場合は０．７５）である］ ＝２０，０００×０．７５×９° ＝１３５，０００ＢＴＵとなり、 蒸発した水分量は１３５，０００ＢＴＵを１０７５ＢＴ
Ｕ／ポンド（エンタルピー）で割った値で決定され、その値は１３．６ポンドである。

混合熱（試験により測定）は１０ＲＰＭで２２，００Ｂ
ＴＵ／時間である。

したがって、サイクルが１０時間であれば、冷却のためには２２０，０００ＢＴＵ＋１３５，０００ＢＴＵで合計３５５，０００ＢＴＵの熱量を除去しなければならない。 これを１９７５ＢＴＵ／ポンド（水のエンタルピー）で割ると３３０ポンドとなり、これだけの水を除去しなければならず、平均で１時間当たりの水蒸発量は３
３ポンドである。 これを体積質量流速式のＷに代入する。

水の分子量Ｍは１８である。

タンブラーの真空度は４Torrである。

Ｔは（３２°＋４６０°）で４９２°Ｒである。

したがって、 ｑ＝33×（359／18）×（760／４）×（492／492）×
（１／60）となり、 ｑは２０８４ＡＣＦＭである。

真空系はこの体積質量流量を除去するような大きさにすべきである。 配管はこの流速に基づいた大きさとし、最小限の系抵抗を保証する。

理想的な条件は初期段階において最大冷却を得ることであるため、タンブラーの回転数rpmを減少させると低い熱投入量となる。 その結果、非常に低いタンブリング速度で最大の冷却効果が達成できる。 一旦、所望の冷却が生じると、回転数を上げて所望の製品温度で最大のマッサージ作用を得ることができる。 サイクルの終わりでは、真空度を６Torrに上げて実質的に蒸発を停止させ、
タンブリングの熱を製品温度に平衡させてより理想的な加工温度にする。

操作中、タンブラー１１は前述のようにポンプ１９、２
０および２２の連続操作によって６．２９Torr以下、好ましくは３〜４Torrの範囲に減圧される。 ３〜４Torrの範囲とすることにより、水の沸点は２４〜２９゜Fとなる。 液体から気体への状態変化の結果、食肉から熱を奪い、また、該食肉から水分が出るために製品から熱が奪われ、それにより、製品温度を下げる。 真空となった結果、ミオシン蛋白を食肉の表面まで浮き上がらせ、製品の水分保持、筋肉の表面凝集(cohesion)および最終的な完成製品の品質を改善する。 高真空の他の効果は、実質的に改善されたマッサージ効果が得られることである。
タンブラーの回転により、製品に対するマッサージ効果が自然に得られる。 しかしながら、真空にさらされた製品表面は、大気圧が不足するために膨張する。 製品を裏返すと、製品の重量は製品を元の物理的寸法に圧縮するように作用する。 タンブラーは回転し続けるため、製品は連続的に膨張し、水分保持および凝集性を促進するマッサージ法により収縮する。

以上のことを達成する最も効果的な方法は、２〜４rpm
の回転数を有するタンブラーの初期ドローダウン(drawd
own)を行うことであり、それにより、最小限の時間（通常１〜２時間）で製品温度を２９〜３０゜Fに下げる。 一旦、製品がこの温度に達すると、十分な時間（通常２〜
８時間）、このレベルを維持して最大の水分保持が得られる。 サイクルの終わり近くでは、製品の温度が、３６
〜３８°に平衡するように真空度を５〜６Torrのレベルに調製し、次の加工を行い易いようにする。

この系により、予想どおりの水分が蒸発するため、製品調製またはタンブラーの充填時にさらに水分を投入することにより、製品の品質を変えることなしに所望の最終重量が達成できる。

実施例 以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。

もちろん、本方法に他の適当なパラメーターを用いて所望の結果を得てもよい。 タンブラーの回転数rpmおよびサイクルの長さは製品の量、タンブラーの大きさ、並びに所望の冷却およびマッサージの量に依存する。

以上、本発明の好ましい具体例について説明したが、本発明の精神を逸脱することなく種々の変形および修飾を加えることができることは当業者に明らかであり、それらも本発明の範囲のものである。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図および第１ｂ図は本発明で用いる真空冷却用食肉タンブラー装置の斜視図である。 図面中の主な符号はつぎのものを意味する。 １０……真空冷却タンブラー装置、１１……タンブラー、１７……トラップ、１９、２０、２２……真空ポンプ、３２……制御装置、３６……真空ゲージ。

フロントページの続き (72)発明者 ダグラス・ディー・ハーン アメリカ合衆国ミネソタ州55912、オース チン、ノースウエスト・トゥウェンティー フォース・ストリート203番 (56)参考文献 特開 昭60−114143（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−123837（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−104992（ＪＰ，Ｕ)