專利名稱：整體的連續(xù)肉制品加工的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可包括控制系統(tǒng)的加工肉的方法和設備。
背景技術：
在用于某種加工的肉制品(如波洛尼亞香腸和小紅腸)的工業(yè)系統(tǒng)中，以大塊或碎塊形式的生肉和其它組分(如香料)為粉碎的，剁碎的和/或與一種或多種鹽溶液或鹽水混合的，以提供可以隨后形成穩(wěn)定的肉糜或蛋白質基體的混合物。粉碎，剁碎和/或其它加工的類似步驟也可應用在粗碎制品(如香腸)，純肉制品(如加工的火腿和加工的火雞)以及其它的加工肉制品中。在每一種情況下，蛋白質均形成基體以保持或結合獨立的碎塊。
穩(wěn)定的蛋白質基體需要蛋白質結合以懸浮或結合脂肪和水。在上下文中蛋白質結合的形成需要通常公知的諸如蛋白質萃取的處理。在這種處理中，鹽溶液或鹽萃取液和熱凝蛋白質(如肌球蛋白、肌動球蛋白以及肌動蛋白)結合水，膨脹并且膠粘，因此在有鹽或鹽溶液的情況下能夠與肉進行加工或混合。當加熱形成結合物時蛋白質可隨后凝固。其它的肌原纖維蛋白以及肌漿或水溶液或萃取蛋白質液也可以在結合時起作用?？墒褂迷诘鞍踪|萃取中的鹽溶液包括氯化鈉、焦磷酸鈉或二磷酸鈉、氯化鉀、乳酸鈉和乳酸鉀，但并不僅僅限于此。在上面描述的蛋白質萃取中，主要認為結合物形成的機理包括結合蛋白，鹽，脂肪和/或水以及隨后的蛋白質膨脹，而不是蛋白質溶解。更精確地說，認為鹽溶液可自由結合蛋白質的位點，以便彼此結合以及與水和脂肪結合。烹制品的粒子通過蛋白質彼此結合以便為最終的肉制品提供完整性。
如在此所使用的一樣，在包括烹飪的進一步加工過程中和在其作為最終產品的貯藏期限過程中，穩(wěn)定的肉蛋白質基體指的是保留其組分的大百分比的混合物。例如，在烹飪階段由于脂肪烹調出來，如果丟失低于產品重量的2％，則乳濁液認為是穩(wěn)定的。如果蛋白質基體不穩(wěn)定，它或者最終產品將過多的失去水或脂肪。不穩(wěn)定的蛋白質基體導致收率損失(yield loss)，并且導致在所需的貯藏期限過程中不能維持最終產品的充分完整性。
傳統(tǒng)的批量加工為需要許多不連續(xù)的步驟的超長加工。最初，各種肉通過賣主提供指定的含量。更特別的是，各種肉具有指定的蛋白質，脂肪和/或含水量，一般以重量百分比來計。提供一批量清單給加工廠人員，這暗示對于多種肉制品的一種來說結合的肉，水和添加劑的混合物結合成一種肉制品。
雖然可以在加工廠之外采購，但是批量清單是基于工廠中現(xiàn)有庫存的肉的信息。然而，批量清單常常需要調節(jié)。例如，特殊的賣主可提供蛋白質占70％的肉，然而實際的肉含量稍微不同如含有68％的蛋白質。因為批量清單是基于采購和通過賣主提供的肉的等級，因此工廠人員常常必須基于對所需的最終產品的配方來調節(jié)選擇用于肉制品中的肉?？梢詫ψ罱K產品混合物進行嚴格控制。例如，特殊的產品，例如熱狗含有不超過30％重量的脂肪。如果使用特殊的肉，脂肪含量大于批量清單所要求的含量，那么最終產品具有過多量的脂肪。為了避免這些缺陷，工廠人員將通過其它肉來增加蛋白質以使脂肪含量平衡。
不幸地是，這不需要完全精確的處理。每一種肉以及批量肉中的每一塊可與選取并且假定為通常的樣品顯著變化。一旦水和其它的添加劑混合在所述批量中，就難以改變這種平衡。有時，最后所得到的批量被確定成不準確的混合，必須采取補救的方法，如在批量中與另外的正確的材料混合。為了減少不精確批量的可能性，為單個批量提供相當大數(shù)量的肉，以具有不正常含量的肉類部分引起的組分偏差最小或趨于平均值。用于批量的特殊肉的通常含量為大約2000lbs。
用于混合肉和其它的組分和萃取蛋白質的分批加工也是公知的。用于獲得蛋白質萃取和用于整個肌肉制品(如加工的火雞和加工的火腿)的已知方法包括用皮下注射針刺穿整個肌肉，通過針注射鹽水，然后使用成批處理器或混合機在真空下使肉加工大約45分鐘以去除空氣，如下所述。對于粗碎和肉糜，肉被粉碎，并與水，鹽溶液，香料和/或其它組分一起加入到成批處理器，并且在真空或非真空下加工1個小時或15至45分鐘。
大批量混合機可每小時加工大約6000-12000磅。包括肉和添加劑的肉制品組分在低剪切力的分批混合器中混合?；旌想A段一般需要30-60分鐘，在這段時間中，組分轉變成形成穩(wěn)定蛋白質基體的混合物。
當用于純肉制品，粗碎制品和肉糜中的一種的混合物允許鹽溶液達到鹽萃取蛋白質時，穩(wěn)定的蛋白質基體形成。公知的腌制(curing)方法可以獲得蛋白質萃取。對于純肉制品，帶有針的注射器插入肉塊中以輸送鹽溶液為相當不精確的方法，用于嘗試肉通過鹽溶液時減小必須擴散的距離。腌制階段一般需要24-48個小時以便進行充分擴散，批量在腌制時間內貯存在放置于冷卻器的大桶內。一旦出現(xiàn)蛋白質萃取，然后混合物就進行進一步加工。
可以計算出輸入的組分，以產生特定數(shù)量的烹飪制品。如果過多的水或脂肪在加速混合時丟失，如在烹飪階段，仔細調節(jié)水，脂肪和肉的比率將會偏離目標。如果脂肪在烹飪階段之前就失去了，那么常常殘留在混合物所加工用的機械或管道內。這就會出現(xiàn)機械的停工時間，損壞機械的可能性以及在清潔機械時花費的更大勞動力。另外，烹調的肉糜在某種程度上依賴于非蛋白質或非粘合材料以提供固有的組織。蛋白質彼此結合以形成基體，并且在沒有足夠的脂肪或水的情況下，這些結合物可以形成更大，更強壯的基體，其使得制品變得稍微有彈性。相反地，如果有太多的水，烹調制品可能太柔軟，從而缺乏完整性。
與在此使用的一樣，術語添加劑廣義的指鹽溶液，沒有鹽的水，香料漿，亞硝酸鹽或其它的添加劑。雖然鹽溶液和肉本身均包括水，但是最終制品的平衡一般需要添加大量的水進行調節(jié)。例如香料漿可為調味品。一種添加劑通常為亞硝酸鹽，其作為防腐劑使用并提供所需的顏色。也可包括其它的惰性添加劑，如玉米淀粉或非功能性蛋白質。
當混合物組分在混合器內混合1個小時時，與空氣的接觸可在肉塊表面產生泡沫。具有明顯氣體的最終制品不能接受。在一些情況下，產品必須再加工，并且與隨后的批量進行混合。在產品中的空氣可表現(xiàn)為表面泡沫或表面孔。夾帶的空氣也可導致產品在烹飪過程中膨脹，或者也導致產品在其內部出現(xiàn)明顯氣泡。
空氣在其它方面也影響產品。例如，一些蛋白質由于空氣的存在而變性，這減少了肉結合脂肪和水的功能性?？諝庖材芘c亞硝酸鹽反應而妨礙固有顏色的形成。所出現(xiàn)的顏色可能對顧客來說不符合要求或者很討厭。
為了避免空氣吸入混合物，可在混合過程中使用真空壓力。這需要廣泛的制備真空本身并且密封以維持其壓力。需要維持真空系統(tǒng)和密封，偶爾滲漏會導致低級產品。
當混合器通常使用很多年后，它們具有相當大的缺陷。例如，其問題之一為空氣可以不合需要的吸入產品中。混合器的其它缺陷包括由于混合器的巨大尺寸而導致，它們的空間需求和成本，人工成本，加工每一批所需的時間，大桶處理和轉換收得率損失以及清潔設備所花費的時間和費用。

發(fā)明內容
本發(fā)明涉及用于加工肉類產品的改進方法和設備，其相對于設備的尺寸、加工需要的時間、加工的控制和/或其它方面的制造加工提供顯著的優(yōu)點。
在一個實施例中，方法和設備用來促進肉制品的穩(wěn)定的肉類混合物的形成。將輸入組分流如肉、水、鹽溶液、調味料和其它組分輸入到混合器中。組分在鹽水溶液存在的情況下承受高剪切力。高剪切力扭曲形狀并可以減小肉塊的大小，以便使蛋白質與鹽溶液出現(xiàn)緊密接觸。在短暫的停止或混合器滯留時間內，這種緊密接觸形成有效的和效率高的蛋白質萃取和組分的混合，所述時間少于1分鐘。以這種方式，包括萃取蛋白質的穩(wěn)定且功能性肉類蛋質基質能快速地生產肉糜制品、粗碎制品和純肉制品。
在另一實施例中，方法和設備用來減少組分擴散到肉中的時間。包含肉的輸入組分在高剪切力作用下進行加工和變形，以便使蛋白絲變成可拆分的和多孔的，從而使得它們容易受鹽溶液和組分擴散的影響。這使得用于加工肉的時間減少，同時使組分達到適當分散和擴散，其包含蛋白質萃取所必須的鹽溶液。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，優(yōu)選的設備包括位于外殼內的至少一個可旋轉混合部件上的旋轉部件。每個混合裝置可包含多個旋轉混合部件如攪拌槳、槳葉或螺旋槳，或可包含單個部件如單個螺旋槳、槳葉或攪拌槳。所述混合裝置可移動支持一根或多根軸。在不拆開的情況下為了易于設備的全面清洗，部件優(yōu)選與其相連的軸為整體結構。在一些實施例中，混合部件和軸可焊接在一起或形成整體的、單一的已加工部件。
本發(fā)明實施例的一個混合器包含多個旋轉混合部件，其推動部分或全部的混合物通過混合部件與混合器殼體內壁之間以及各對混合部件之間的一個或多個間隙，其間隙約0.08″，以致混合物向前推進通過該設備。
該系統(tǒng)在少于5分鐘的加工時間可優(yōu)選獲得充足的蛋白質萃取、混合和某些情況下的浸漬，但是認為在少于1分鐘也能夠獲得充足的蛋白質萃取、混合和浸漬。在特定的實施方式中，加工時間約45秒。需要用于將一定的混合物輸送通過處理機的平均時間約10-60秒。在這段時間中，混合器能夠將包括生肉塊或片、鹽溶液、水、調味料等的組分形成混合物，當所述混合物在烹飪時，能夠形成粘性的、自立的加工肉制品而不會另外的蛋白質萃取或浸漬，這指的是保持可預測和可接受的數(shù)量的脂肪和水的穩(wěn)定蛋白質基質。應當注意的是，對于一些產品如波洛尼亞香腸和熱狗來說，可以進行偶然有額外的蛋白質萃取的進一步加工的步驟。
在部分實施例中，混合可在壓力等于或大于大氣壓的條件下進行，而不會使肉類混合物受充氣的影響。組分輸入到混合器，且在其內的停留時間相對較短。當混合物處于相對缺氧的環(huán)境中時，不會出現(xiàn)混合物的充氣。這消除了出現(xiàn)在肉制品中附帶的空氣問題，并消除了對用于混合器的真空系統(tǒng)的需要。在其它實施例中，該混合操作可在真空環(huán)境中進行，如25-29英寸Hg的真空。
在另外的實施例中，這種加工生產具有類似于全脂制品的組織的低脂肪或無脂肪的肉糜產品。作用較短時間的高剪切加工得到不會形成蛋白質結構的產品，所述蛋白質結構不會將不需要的組織機誒構傳遞給低脂肪或無脂肪制品。不需要添加惰性成份或水，就可以使用該加工來阻止蛋白質組織的形成。所產生的肉糜形成具有最佳蛋白質結合以形成所需組織的穩(wěn)定肉糜。
這種加工可避免在純肉制品和粗碎制品上形成明顯的蛋白質滲出物。作用較短時間的高剪切加工幫助消除肉或肉制品表面上的滲出物。此外，如這里所述的腌制階段的消除也有助于消除滲出物。當肉類混合物不允許作用相當長的時間，就不會形成蛋白滲出物。
在部分實施例中，這種方法和設備使用低速、大量粉碎、混合和成糜的單一機器。這種單一機器可具有減少初始大小、混合和粉碎組分、萃取蛋白質和最終成糜的聯(lián)合作業(yè)。通過這種系統(tǒng)可進行組分的連續(xù)加工。
在一個實施例中，該方法包括輸送具有一股或多股肉類組分流的多股輸入食品成分流；測定至少一股肉類組分流的至少一種組分；以及基于使用前饋分析的測定控制輸入食品成分流的相對流動速度，以在組合流中保持至少一種組分所占的百分比在預定范圍內。在該處使用了兩股肉類組分流，它們可以通過脂肪含量相區(qū)別，其中一股組分流比另一股具有更高的脂肪含量。除一股或多股肉類組分流之外，其它輸入流可單獨包含水、鹽溶液、調味料、防腐劑和其它組分，也可以為上述組分的組合。
該控制系統(tǒng)優(yōu)選包含至少一個在線分析儀，其用于測量至少一股肉類輸入流成分特性并調節(jié)響應來自于分析儀的輸出數(shù)據(jù)的一股或多股輸入流的流速。該系統(tǒng)可直接測定成分特性如脂肪含量，或可以測定相關特性如含水量，脂肪含量可從其中估算出來。該控制系統(tǒng)可包含多個在線分析儀，用于分析多股不均勻的輸入流的成分特性。該控制系統(tǒng)優(yōu)選使用用于每股食品輸入流的一個或多個泵或閥。通過改變泵速、間歇泵送操作、開關一個或多個閥、改變具有一個或多個測量閥的流速或其它方法來調節(jié)流速。因此該控制系統(tǒng)可以控制輸入流的組合流速和相對流速。該相對流速可以基于分析儀對成分特性所做的分析通過控制系統(tǒng)進行調節(jié)。
前饋組分分析能夠對輸入流的流速快速調節(jié)以控制脂肪含量、蛋白質含量、含水量和/或其它多股組合流，而不需依靠基于在組合流中測定組分的反饋循環(huán)。通過在輸入端輸入所需比例的受控制組分，前饋控制系統(tǒng)也可通過消除與增加和混合另外的組分相關的延遲來改進加工時間，通過增加和混合另外的組分可糾正所需含量標準的偏差。因此前饋控制系統(tǒng)可以使從輸入端輸入的組分生產具有所需組成的混合物或摻和物，并且該混合物通過處理機的單獨通道流出，無需對處理機的任何輸出再進行循環(huán)。
另外的實施例通過提供獨立的、相互連接的系統(tǒng)來減少肉類加工設備中的必需數(shù)量部件。物料能放在輸入料斗或其他類似部件中，且每個料斗經由一輸入管線輸送到混合器。輸入速率以穩(wěn)定的方式進行控制，以便適當平衡的物料輸送到混合器。這種控制通過系統(tǒng)控制器來進行，該控制器接受用于特定肉制品的指定的配方，如批量清單數(shù)據(jù)或配方規(guī)則。然后該系統(tǒng)控制器相對于所需的輸出組分、使用來自批量清單的肉制品的所需配方、控制泵、混合器和其它裝置來適應該配方來考慮物料的組分。該混合器減少輸入的物料和將它們進行組合，浸透并混合它們，且使脂肪和水與肉蛋白質相結合來實現(xiàn)蛋白質萃取從而形成穩(wěn)定的混合物。然后該混合物能自動的傳送到進一步的加工中。該進一步的加工可以是包裝或形成填料，和/或烹飪或熱處理。
在另一實施例中，該自動并相互連接的系統(tǒng)可作為整個肉制品的生產過程中的一部分來使用。該控制系統(tǒng)可以收集并下載分析數(shù)據(jù)和為了進一步分析而使用數(shù)據(jù)?；谠谂浞街惺褂玫拿糠N物料或肉的實際組分，對該數(shù)據(jù)進行檢驗來確定實際的輸入配方，或該系統(tǒng)控制器能執(zhí)行這種功能并提供該信息到數(shù)據(jù)庫。能使用該信息來比較最終產品產量與輸入物料，并檢驗賣主指定的肉中脂肪/肉/水的比例，但不僅僅限于此。此外，能使用該信息提供準確的各種物料組分的比例圖，并允許用來作有效且精密的物料調整。


圖1為本發(fā)明實施例中的連續(xù)混合機的簡略圖；圖2為使用在本發(fā)明的一個實施例中的混合設備的透視圖，其示出了去除外殼后的一部分；圖3為圖2的設備的部件的前正視圖；圖4為圖2的設備的另一部件的前正視圖；圖5為圖2的設備的另一部件的前正視圖；圖6為本發(fā)明的一個實施例的一段旋轉部件的斷續(xù)側視圖；圖7為示出本發(fā)明的一個實施例的方法的流程圖；圖8為示出本發(fā)明的一個實施例的方法的流程圖；圖9為示出一塊肉的肌肉蛋白絲的放大影象；圖10為一塊肉在高剪切力加工步驟之后的放大影象；圖11為一塊肉在有鹽溶液的情況下在腌制步驟后的放大影象；圖12為示出在有鹽溶液的情況下在高剪切力加工步驟之后的放大影象；圖13為在此描述的設備的旋轉部件的結構和其相關數(shù)據(jù)的圖表；圖14為用于圖13的結構中的乳劑穩(wěn)定性的圖示；圖15-20為圖13的結構的簡略圖；圖21為示出了設備內的部件的定向的繪圖坐標。
具體實施例方式
首先參考圖1，附圖標記10為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的加工肉制品的設備。所示出的設備包括馬達12和皮帶傳動14，該皮帶傳動14傳送動力到位于外殼20內的一個或多個混合裝置16。如大塊或碎塊肉的成分，一種或多種鹽溶液，水，調味品如香料以及防腐劑通過包括泵84的進料管直接輸入外殼20內。進料管泵84和混合裝置推進混合物通過外殼，同時混合裝置將高剪切速率作用到混合物上，以從肉組分中快速萃取蛋白質。所述混合裝置優(yōu)選由不銹鋼或其它耐磨并適合接觸食品組分的材料制成。
當如圖1所示的單個加長的螺旋部件可使用在一些實施例中的混合裝置中時，其它實施例可使用其它類型的混合裝置。圖2所示的實施例使用雙軸布置，其具有相當短的進料螺旋17，該進料螺旋結合每根軸19上的更長排列的混合元件18。當組分強制通過外殼20時，旋轉混合元件18浸軟和/或混合組分，并使得組分在混合元件18之間和混合元件18和外殼20的內壁之間通過驅動它們而獲得高剪切力。在軸19的混合元件18和第二混合裝置16的混合元件之間以及混合元件18和外殼20之間的最小間隙或縫隙優(yōu)選在0.06英寸和0.12英寸之間。在一些實施例中，所述間隙為0.08英寸。當軸旋轉時，在各根軸上的混合元件18之間的距離將會變化，例如純肉部分可以強制通過而不會被剁碎或粉碎。強制混合物通過這些間隙將會作用高剪切力并導致快速萃取蛋白質。
肉，水，鹽溶液和其它添加劑如香料漿同時喂入混合裝置內。在此蛋白質萃取包括在鹽溶液和鹽萃取蛋白質之間的密切接觸，并且將肉組織破壞以分離蛋白絲，破壞蛋白絲本身或者拆散蛋白質。機械的作用高剪切力的混合裝置提供這種密切接觸，這與利用在通常的批量加工中的擴散相反。
對于這種目的的機構通過減少質量傳遞或擴散距離而變得簡單。通過將肉塊減小成相對小的碎塊，鹽溶液僅僅需要在相當短的距離擴散，。換句話說，在鹽或鹽溶液存在的情況下，作用到肉上的加工強制鹽溶液進入肉塊的組織內。這就加速了加工過程，從而促進必要的化學反應，其中氯離子或其它離子占有蛋白絲的結合點。
另外，在某種程度上蛋白絲保持完整，加工使肉塊變形，這促使蛋白絲的拆開。圖9示出了在放大的情況下典型的未加工的肉塊。如所看見的一樣，肉示出了有規(guī)則圖案的肌肉蛋白絲，高密度的蛋白質暗區(qū)。圖9示出了在更高放大率的情況下的一部分肉塊，其中高蛋白質區(qū)通過低蛋白密度區(qū)或者其它組分如脂肪分開，以便其能夠看得更清楚。
通過將剪切力作用在肉塊上使其變形或粉碎肉塊，蛋白絲也變形，壓平，拉伸和扭曲。這就打開了蛋白質結構，使得它們更加多孔，以促進組分的滲透，包括鹽溶液。當分散更加徹底時，鹽溶液和其它組分和添加劑的均勻擴散通過高剪切力的作用而迅速增加?，F(xiàn)在參考圖9，其示出了使用在此描述的設備在沒有其它成分或組分的情況下加工的典型肉塊。當仍然示出規(guī)則圖案的條紋時，肉塊具有更少黑暗的高蛋白質密度區(qū)，而具有更寬的明亮顏色區(qū)。而且，條紋圖案以及黑暗和明亮區(qū)不太明顯，其顯示一種稍微斷開的結構。與圖9相比，作用剪切力可以明顯打開肉塊并且使得肉塊具有更多的孔。因此肉塊更容易使其它組分進入，或者易受其它組分的擴散的影響。
由于高剪切力的作用導致快速擴散的這種加工消除了腌制的需要，如所描述的一樣，同時鹽溶液擴散到肉塊中。因為需要腌制，常用的加工方法必須成批定向。也就是說，某種肉制品的加工要求鹽溶液擴散到肉中以便出現(xiàn)蛋白質萃取。在與鹽溶液混合或注射鹽溶液之后，對于大塊肉來說，常用的加工需要腌制時間或擴散時間，在這段時間內，肉閑置不動以便進行充分的擴散。這已經消除了腌制階段在工廠內需要相當?shù)膬浠蛉忸悗齑妫员阍试S及時使用和接受制品，并且在加工廠減小貯存需要。
圖11示出了經過靜態(tài)批量加工腌制期的典型肉塊。肉塊以傳統(tǒng)的方式用氯化鈉(NaCl)溶液注射用于進行批量加工，對肉類來說需要腌制足夠的時間。通過圖11中的肉塊與圖9和圖10中的對比，所腌制的肉塊示出了與圖10類似的條紋圖案和顏色，其中與圖9的未加工的肉塊相比黑暗區(qū)在大小上減小，明亮區(qū)示出了具有擴散進入其內的組分的打開或拆開的蛋白質。
通過在有鹽溶液的情況下作用高剪切力，肉塊顯示了結合腌制和拆開的蛋白絲的物理結構。圖12示出了在有氯化鈉的情況下用設備進行加工的肉塊。如所看到的一樣，圖案和顏色進一步失真，這示出了蛋白絲的可拆開性和多孔性，以及組分在蛋白絲內和在蛋白絲之間的浸漬和擴散蛋白絲。
設備10能夠加工肉的組分，并且比現(xiàn)有技術的批量加工能夠更快的萃取蛋白質。尤其是，加工時間從普通的30-60分鐘減少到大約10-60秒鐘，優(yōu)選為10-45秒鐘。一般來說，這段時間與生產率有關。與在此描述的一樣，生產率主要依賴于強制成分或組分進入混合器的泵的速度。
另外，混合設備不需要使用在真空環(huán)境中。雖然真空可以作用到混合器上，但是與加工的組分而不是與作用的真空所制得的烹調的最終產品不會顯示出在常用混合桶中混合的上述肉的明顯的空氣特性，也不會由于所夾帶的空氣在烹調時進行膨脹。在使用期間，混合器的內部通常充滿固體和液體組分，基本上沒有空氣。很少或幾乎沒有空氣強制進入組分內。存在于混合器內并且與組分混合的空氣很少或幾乎沒有，這是因為混合物沒有進行混合并且混合時間非常短。通過去除用于混合器的真空系統(tǒng)，可以使加工簡化，去除設備也可節(jié)約成本，降低維修費用并且減少產品損失。應該值得注意的是，其它的加工步驟如填料包裝可優(yōu)選使用真空系統(tǒng)。
通過在小面積或體積的肉上作用有效的高剪切力，可以產生穩(wěn)定的蛋白質基體。蛋白質萃取能夠快速進行并且容易控制，蛋白質結合混合的水和脂肪分子。然后蛋白質能夠結合水和脂肪以形成蛋白質/水/脂肪基體。也可以結合其它的添加劑，在其中懸浮或者溶解。這有效地將脂肪和水的損失減小到無關的程度或至少可接受的程度。因此，混合裝置和其它裝置不能容忍脂肪留在設備中。最終產品的組分更容易控制而不會造成相當多的脂肪或水流失。最終產品的組織是理想的。測試方法如Ronge法使用離心分離機測試從混合物中逸出的脂肪的量，這示出了由該方法所制得的混合物的穩(wěn)定性等于或超過傳統(tǒng)批量加工的混合物的穩(wěn)定性。
該系統(tǒng)也控制在肉糜中蛋白質基體的形成，所述肉糜指的是含有1％或更少脂肪的無脂肪制品，如波洛尼亞香腸。這些產品一般為與水混合的肉/添加劑。在常用的配方中，這種混合物缺少脂肪，其傾向于分離蛋白質基體。蛋白質能夠形成堅固的象凝膠這樣的結構，其具有形成巨大基體的長的、交叉結合的蛋白絲，與所提及的一樣。這形成了顧客不需要的彈性組織，顧客所希望的組織為類似于全脂肉制品的組織。
一般地，無脂肪制品的蛋白質基體問題通過組分的添加或選擇可以進行處理，但是所謂的填充物一般不允許。用于分離蛋白質基體形成的一種方法為增加惰性添加劑如淀粉或非功能性蛋白質。雖然水與蛋白質結合可以延遲基體的形成，但是過量的水形成不能很好的結合在一起的柔軟產品，并且過量的水可以吸出。另外，水在烹調和在烹調之后的階段可以蒸餾出。
應該認為，無脂肪制品可以遇到這種問題，這主要因為傳統(tǒng)批量加工的混合時間。應該認為批量加工需要足夠的混合時間，以便過多的蛋白絲可以形成，在這段混合時間基體結構開始形成。使用已有的方法和裝置對最終烹調產品進行分析顯示了在基體結構內存在明顯的分裂。還應該相信已有方法和設備中的高剪切力阻止或妨礙蛋白質鏈接的能力，和/或已有方法和設備中的混合時間明顯的減少導致減少或消除蛋白質形成這些長的基體鏈的能力。在任何情況下，使用這種方法制得的波洛尼亞香腸和其它所謂的無脂肪或游離脂肪制品不需要任何的惰性添加劑來減少或避免巨大基體的形成，同時還生產一種具有所需的全脂肉制品的組織特性的產品。
對于純肉制品和粗碎制品，本方法和裝置的另外的優(yōu)點在于消除了已知的形成在肉表面的明顯的蛋白質滲出物。更特別的是，在某些批量處理器中，當肉放在腌制桶用于批量處理時，蛋白質，鹽溶液和水的結合形成蛋白質滲出物，粘性和粘稠材料。這在進一步加工之前必須進行破碎，如通過泵進行輸送。因為本系統(tǒng)使用連續(xù)的處理，所以這種滲出物沒有形成的機會。
應該認為蛋白質滲出物由長時間的混合所引起。也就是說，當經過了一段用于整個組分獲得足夠的蛋白質萃取的時間時，組分的一些部分將允許過多的蛋白質萃取。通過減少和控制整個組分中蛋白質萃取的量，可以減少或消除滲出物。當從混合器排出的混合物以很快的速度輸送到進一步加工(如填料包裝或熱處理)時，混合物不會繼續(xù)腌制和萃取另外的蛋白質。換句話說，在混合器內的滯留時間小于需要形成明顯的蛋白質滲出物的時間，蛋白質萃取物基本上一次從混合器排出。雖然提議滲出物實質上是造成肉制品結合的原因，但是滲出物的消除顯示了對在此描述的最終制品沒有有害的影響。
在一些情況下，需要控制混合器外殼的溫度。例如，應該認為在形成粗碎制品時冷卻混合器外殼很有益。也應該認為在混合過程中混合物的內部溫度最佳維持在閾值之下，或者在處理期間內部溫度極大的升高。當發(fā)現(xiàn)混合器內所增加的剪切功提高了混合物的穩(wěn)定性時，通過沿混合器長度的位置冷卻混合器外殼或進入的組分(如冷卻水)來減小混合物的溫度可以增加滯留時間，或者增加混合元件的每分鐘轉數(shù)。更特別的是，冷卻混合物可允許增加剪切功同時維持混合物的溫度在閾值之下。
應該值得注意的是，改變以出料口形式的出口的大小必然影響混合物在混合器內部的滯留時間。所述出料口的大小可為1/8英寸到2英寸。
通常使用的混合器為由Reedco Manufacturing，Inc.，of York，PA，生產的雙軸連續(xù)混合器，其在相對旋轉軸19上具有5″直徑的混合元件18，并且以每分鐘大約200的轉數(shù)旋轉時生產率為6000lbs/hr。在操作中，軸的速度可以調節(jié)。采用如每分鐘100-600轉的旋轉速度可獲得系統(tǒng)的良好操作。對于該系統(tǒng)，旋轉速度取決于加工的量，包括作用到混合物上的剪切力。為了驅使混合物通過，可以使用混合元件18和/或用于輸入組分的系統(tǒng)泵。應該注意的是，任何泵送力不是指的術語“高壓力”，而是泵，管道和其它組件的結構完整性一般不處于危險期。壓力不會強制脂肪與混合物分離。在其它的實施例中，可以使用更大或更小的混合器，如8英寸直徑的混合器，其具有至少20000lbs/hr和直到大約25000lbs/hr的生產量。輸出量的變化依賴于后續(xù)處理，如包裝或形成填料或烹調。一般來說，烹調的熱處理或冷卻取決于實際的混合裝置輸出量而不是后續(xù)的處理。
如圖2-5所示，所示的混合元件18中的每一個具有軸可以穿過的孔200。為了將每個混合元件結合到軸上以便一起旋轉，每個混合元件具有非圓形的孔，軸具有相同形狀的剖面。在所示的實施例中，每個混合元件具有通常的正方形孔，因此軸也相應的具有正方形剖面。更特別的是，混合元件18a(圖3)具有正方形的孔，正方形的兩個角對齊混合元件18a本身的尖端。相反，混合元件18b(圖4)具有正方形的孔，但是兩側對齊混合元件的尖端。混合元件18a稱作“菱形”混合元件，然而混合元件18b稱作“正方形”混合元件。因此，在一個混合元件上的孔可相對于不相同的第二個混合元件旋轉45°。
如圖21所示，當從混合器的輸出端看，混合元件18a，18b可以圍繞具有基本上四個不同的初始位置或方向的軸定向。第一個方向對齊的混合元件的點通過豎直對齊的位置，其標為“1”。第二個方向對齊的點的位置標為“2”，其從第一個方向逆時針方向旋轉45°，但是第四個方向對齊的點的位置標為“4”，其從第一個方向順時針旋轉45°。第三個方向對齊的點通過大致水平的位置，其標為“3”。然而，應該注意的是，混合元件在軸上的最初位置可以圍繞軸線根據(jù)所需無限制的變化。
如所描述的一樣，可在不同的旋轉方向并且以不同的順序設置混合元件，即可改變剪切速率，生產率和/或其它的加工參數(shù)。混合元件也可與不同結構的混合元件相互交換。在其它的實施例中，為了有助于清潔和消毒設備，混合元件可與軸整體形成為一個部件，單一的轉子或一起旋轉支撐。
在示出的實施例中，混合元件18a(圖3)和混合元件18b(圖4)具有大致類似于美國足球的卵形剖面形狀，其在每一端具有一個點或非常小的曲率半徑。所示的混合元件18a，18b具有扁平的、平行面206和弓形外圍邊緣面204。如圖3所示，混合元件18a具有垂直于面的邊緣面204。對于混合元件18b來說，如圖4所示，邊緣面204相對于面成一定的角度，所述面相對于彼此具有稍微的角度偏移，以便混合元件的旋轉在泵送混合物通過外殼時提供向前或相反的運動?？商峁┮粋€或多個混合元件18b，以幫助螺旋部件17向前泵送混合物通過外殼?？蛇x擇的是，一個或多個混合元件18b可相反運動，以便促使混合物向后。這可以形成增加的流動阻力區(qū)域或反向流區(qū)域，以便對于混合物或特殊的部分混合物來說增加停留時間或混合時間，通過混合裝置傳遞的作業(yè)也增加。圖5中示出了附加的混合元件18c。該混合元件18c具有大致圓形或盤形的形狀。每個混合元件18a和18b可具有1/2英寸到1英寸的寬度，混合元件18c可具有1英寸到2英寸的寬度。每個元件之間也可放置分隔物。
在每一根軸19上，每一個混合元件18相對于在相對軸上的一個或多個混合元件具有縱向滑動，以避免增加混合元件上的組分。這種自動清潔的特性幫助維持組分通過混合器，同時幫助維持組分的良好分布。軸19優(yōu)選為能夠從外殼20拆卸的單一部件。
改進的螺旋器30可以使用來連接或代替上述的螺旋部件17和混合元件18中的一個或兩個，并且該螺旋器30在圖2中示出。螺旋器30具有螺旋形的外邊緣34，其從螺旋軸上以預定的半徑分布并且從外殼的內部以如大約0.08英寸的狹小間隙間隔開。在螺旋部件的表面32上設置許多刃形的凸出或凸塊40，用于刺穿混合物的純肉組分以利于蛋白質萃取。所示的每個凸起40具有5個暴露的面。每一個所示的凸起包括兩對大致平行的四邊形側面41和一個四邊形端面43。所述端面為矩形，特別為正方形，并且垂直于所述側面。所述端面和側面大致為平面。
混合元件的布置可以以不同的方式進行構造，用于在不同的停留時間以及不同數(shù)量和類型的作業(yè)情況。例如，起始段可以為有螺旋形凹槽或螺旋元件，其可以用泵穿過外殼?？梢允褂盟雎菪?，以對所進入的肉塊提供一些起始的粉碎，例如從測量有幾磅重的一塊肉中將尺寸減小到測量為幾盎司或更輕的碎塊。這可以通過提供切割或撕裂邊緣的凹槽邊緣來獲得，和/或從設有用于獲得相同、類似于在此描述的元件30一樣的表面特征的凹槽表面來獲得。當混合物通過混合元件18時，第一組混合元件可布置成提供一級剪切力作用，以主要用于混合或允許在蛋白質和鹽溶液之間產生所述的反作用。然后，混合物通過傳遞在此描述的二級、更高級的剪切力作用的第二組混合元件。還可以設置另外一組，以作用比二級更小的剪切力來進行附加的混合，隨后通過提供最后的高級剪切作用的最后一組混合元件，如用于最終尺寸的減小或粉碎。
以這種方式使用的混合裝置允許連續(xù)的加工，當混合物形成在一端輸出的穩(wěn)定的混合物時，同時作為要加工的新原料在輸入端進入。包括一個或多個粉碎機的預輸入進料斗可以用于將肉輸送到輸入線上，并且用于將一定數(shù)量的肉塊的尺寸減小以利于通過泵將肉泵入混合裝置內。以這種方式，肉和其它組分可以同時進入到連續(xù)的處理機中，以便尺寸減小、混合、粉碎、蛋白質萃取和成糜可以連續(xù)進行并在一個單一設備中完成。因此，可減小設備的數(shù)量，所要求的設備的車間面積也相應減小，用于設備的消毒也簡化，同時混合物的污染機會也相應減小。
旋轉混合元件如混合元件的結構可以依賴于要混合或要生產的產品類型進行調整。例如，可以生產形成光滑和細小糊狀物的細小的切碎產品如波洛尼亞香腸。也可以生產更粗糙的切碎產品如意大利香腸。另外，也可以加工純肉制品如火雞或火腿。
圖15-20示出了一系列在混合器外殼內的軸上所布置的元件的構造。在圖15中，混合器200示出了具有在混合器200的輸入端202處布置的橫切螺旋部件FS并提供混合區(qū)。沿著第一軸，前面作為扁平混合元件18a描述的兩列混合元件F和前面作為螺旋混合元件18b描述的混合元件布置成用于提供剪切作用區(qū)。第二根軸(未示出)設置成與第一根軸平行，并且支撐螺旋部件FS和混合元件H，F(xiàn)，這種選擇相應于第一根軸上的螺旋部件FS和混合元件H，F(xiàn)。與所示出的一樣，混合元件H和F具有第一編號5-28以顯示它們在系列中的位置，每一混合元件H，F(xiàn)的定向通過相應于圖21示出的相對位置的第二編號進行設計。如所示的一樣，液體注射口可以沿混合器的長度設置以在其中提供液體流。如上所述，橫切螺旋部件FS主要為低剪切元件，用于推進組分穿過混合器200，然而混合元件H，F(xiàn)為高剪切元件，用于對混合器200內的組分做功。在這種結構中，每一根軸具有6個橫切螺旋部件FS，11個螺旋混合元件H和12個扁平的混合元件F。在最近的出口設置反向的螺旋混合元件RH，以推動混合物遠離最近的混合器出口206的出口壁204。
圖16示出了類似于混合器200的混合器300。然而，混合器300示出了在輸入端302處的一列螺旋部件FS的下游的第二列螺旋部件FS。以這種方式，混合器300提供兩個相應于螺旋部件FS的混合區(qū)，并提供兩個剪切作用區(qū)。另外，這種結構為每根軸提供6個橫切螺旋部件FS，10個螺旋混合元件H和13個扁平的混合元件F。螺旋混合元件H推進混合物穿過混合器300，如上所述。相比混合器200中的數(shù)量通過減少在混合器300中的螺旋混合元件H的數(shù)量，在混合器300的結構中所作用的剪切力更大。
圖17示出了通過進料螺旋部件FS提供的具有兩個混合區(qū)和兩個剪切作用區(qū)的混合器400。所述混合器400包括8個螺旋混合元件H和15個扁平的混合元件F。再者，與混合器200和300相比較，通過減少螺旋混合元件H的數(shù)量，在這種結構中所作用的剪切力增加。
圖18示出了具有最接近進口502的單個混合器500，但是在混合器的其余部分作用剪切力。在這種結構中，標號為4-6和9-11的元件是成對縮小一半的扁平混合元件F，其中一對中的每一個與直接相鄰的這些混合元件旋轉45度。這種系列允許更多的作業(yè)，當它移動穿過這種區(qū)域時，因此更多的剪切力傳遞到混合物。另外，設置有三個額外的反向螺旋混合元件RH。當螺旋混合元件H推進混合物移動穿過混合器時，相反螺旋混合元件RH阻止這種運動并給混合物提供一個反向力。與扁平或螺旋混合元件相比，這種作用單獨增加所作用的作業(yè)，而且增加滯留時間，從而進一步增加所作用在混合物上的作業(yè)和剪切力。進料螺旋部件FS的數(shù)量減小到4個，從而允許在軸上設置更多的高剪切元件。除尺寸縮小一半的混合元件和相反螺旋混合元件RH之外，這種構造僅僅使用3個螺旋混合元件H和15個扁平的混合元件F。
所作用的平均最大量的剪切力可以通過圖19的結構獲得?；旌掀?00類似于混合器500。但是，設置粗銅環(huán)(blister ring)BR，其在前面作為混合元件18c已經討論過。為了調節(jié)粗銅環(huán)BR，僅僅只有14個扁平的混合元件F和2個螺旋混合元件H。粗銅環(huán)BR所作用的剪切力比任何一個螺旋、扁平或相反螺旋混合元件都大。
圖20示出了均勻的高標準的剪切力。為了敘述圖20中的混合器700，可以除去螺旋混合元件H，總共設置有4個反向的螺旋混和元件。與圖15-19所示的結構中的每一個對比，混合器700對混合物提供更大量的均勻的剪切力和作業(yè)。
可以進行測驗來確定使用法蘭克福香腸(beef franks)的產品配方的各種混合物的肉糜穩(wěn)定性。當混合物離開混合器或在此描述的成批處理機或裝置時，混合物通過其它的機器和作用力進行加工。因此混合物在下游加工時不必失去穩(wěn)定性，如上述一樣，如果在烹調過程中由于脂肪的逸出而失去少于最終產品的2％，這時的肉糜也認為是穩(wěn)定的。參考圖13的表，存在相應于圖15-20的結構的許多條件下的測驗結果，條件5和16代表從傳統(tǒng)的批量混合系統(tǒng)中組成的成批控制。已經進行這種測試，以便從每種條件中產生的混合物設置在機器的獨立部分中，其多次作用的剪切力大于在此描述的裝置的剪切力。在每分鐘作用另外的剪切力之后，可以去除樣品并進行烹調。
如果額外的剪切力作用3分鐘不會由于脂肪烹調出而導致產品失去重量大于2％的肉糜，則一般認為肉糜為足夠穩(wěn)定的。另外的作業(yè)導致過多的脂肪和水烹出之前，測試確定控制混合物能抵抗額外的剪切力大約6-8分鐘，，認為在更長的時間段也是不穩(wěn)定的。如圖13所示，每一種其它的條件導致混合物抵抗所作用的額外的剪切力至少3分鐘。對于混合器500，600和700來說，肉糜穩(wěn)定性與批量處理的混合物的肉糜穩(wěn)定性相當或更好。所作用的額外剪切力引起肉糜失去穩(wěn)定性的點指的是破碎時間(Time to Break)，這種測試的結果在圖14的圖表中示出，其示出了每一種條件下的破碎時間(Time to Break)。應該注意的是，來自每種條件下的烹調產品在最后的外觀上沒有顯著的差異。
組分優(yōu)選通過泵穿過輸入管路進入混合器，但是喂料斗62可選擇使用，如圖1所示。如前所述，可以設置預供料斗68來進行儲藏，工廠人員可以將許多原料裝料到所述的預供料斗68內。而且，粉碎機或預混合裝置64可以設置在料斗62之前或之內，以提供最初的混合，粉碎或混合作用，和/或幫助將輸入流向下泵送以通過料斗。
組分通過許多輸入組件66作為輸入流進行供應。輸入流可包括具有主要為瘦肉或肌肉含量的第一流，包括主要為脂肪含量的第二流，包括一種或多種鹽溶液如溶解在水中的氯化鈉以及任何香料或調味品的第三流，包括含水的亞硝酸鹽溶液的第四流以及包括基本上為水的第五流。包括調味品如香料，防腐劑和/或其它成分的另外的組分可進入附加流，或者可并入上述的五流中的其中一流。許多肉制品可使用多于兩種肉，在這些例子中的一些，系統(tǒng)可包括另外的輸入組件。在其它的情況下，一些肉制品需要小數(shù)量(相對于整個混合物來說，如占2-5％)的許多特殊肉類，這些可以預混合并傳遞到具有單獨輸入的混合器，以便用于以相當?shù)偷谋嚷蕼y量它們。每條輸入管路可設有料斗68或箱，其可容納預混合數(shù)量的各種組分。例如，可以使用比率相當?shù)偷膩喯跛猁}溶液，因此在箱中通過輸入管路測量的單獨的預混合數(shù)量足以進行連續(xù)加工。也可設置剩余肉糜(left-over-batter)的管路，以便由于肉糜返回到混合器中再重新加工。
在圖1所示的實施例中，每個輸入組件66可包括用于將組分運送到進料斗62的進料管線80，在進料管線上的含量分析儀82以及在進料管線上的分析儀下游的測量泵84或閥。在其它的實施例如圖7的實施例中，含量分析儀可以使用在一些進料組件上，但不使用在全部的進料組件上。
當組分流穿過相關的含量分析儀82時，所述流被分析并確定脂肪含量、濕度和/或蛋白質含量。為了以所需的比率在各種組分之間獲得平衡，控制系統(tǒng)接收來自許多分析儀的輸入，并且調節(jié)測量泵84的生產率，以便組分以與產品配方指定的所需比率流入進料斗62。
可以使用各種方法來分析脂肪含量、濕度和蛋白質含量。已知的方法包括使用微波能和紅外線光。一般可得到的在線分析儀可進行編程，以分析廣范圍的物質范圍的特性，如從石油化學到加工的干酪。這些分析儀包括由Weiler andCompany，Inc.，of Whitewater，WI制造的在線分析儀GMS#44和GMS#46以及由ESE Inc.，of Marshfield，WI制造的加工計量器(Process Quantifier)。這些分析儀在單獨使用時一般必須由制造者或最終使用者校準。
圖7示出了使用在本發(fā)明中的一種加工，其包括平衡許多輸入流的流動速度的控制系統(tǒng)100，以便使用前饋分析法維持組成參數(shù)在所需的范圍內。在圖7的加工中，有兩種肉類輸入流102和104。在其它實施例中，所述加工可僅僅使用一股肉類輸入流，和三股或更多股肉類輸入流。
所述方法加工優(yōu)選使用一股或更多股其它的輸入流，以供應濕度、香料強化因子、防腐劑和/或其它組分。在圖7的加工中，有三股非肉類輸入流，其包括香料/水混合輸入流106，水輸入流107和亞硝酸鹽水溶液輸入流109。其它的實施例可應用更多或更少股的非肉類輸入流。
為了生產具有所需濕度，蛋白質含量和脂肪含量標準的混合物，所述控制系統(tǒng)100通過調節(jié)與每股輸入流相關的泵或閥的速度來調節(jié)輸入流的流動速度。在圖6所示的實施例中，測量泵110和112調節(jié)肉混合輸入流的流動速度，可使用附加的泵或閥114，115和117，以調節(jié)其它輸入流的流動速度。
使用前饋方法來進行調節(jié)，從而基于上游分析泵和閥提供正確相當量的輸入流。為了確定調節(jié)各種流動速度的需要，控制系統(tǒng)100使用含量分析儀82來確定在測量泵110和112上游的蛋白質，脂肪和/或濕度含量標準的組分輸入流102，104。在一些實施例中，為了分析每股輸入流的成分，分析法在成分到達與輸入流有關的測量泵之前就已經完成，以便有關的輸入流的流動速度可以按所需要地進行調節(jié)，以將復合輸出流的所需的組成參數(shù)連續(xù)維持在目標范圍內。在其它的實施例中，可以在成分穿過測量泵之后進行分析，流動速度可按所需的方法調節(jié)以便可進行延遲。因此，進入混合器中的蛋白質、濕度和脂肪的百分比可優(yōu)選進行調節(jié)，以便改變輸入流特性的調節(jié)可在輸入流進入料斗時進行，而不是響應來自混合器10的下游測量的混合物的特性而進行。
更特別的是，控制系統(tǒng)100最初接收用于肉制品的規(guī)定配方，如來自數(shù)據(jù)庫的。然后控制系統(tǒng)100接收關于通過分析儀的肉的組分(即脂肪含量，含水量等)的信息?？刂葡到y(tǒng)解決一組質量平衡聯(lián)立方程，以確定通過分析儀的原料是否處于最終肉制品的正確比率中。為了使原料超出短時間的平均平衡的程度，控制系統(tǒng)100調節(jié)一個或多個泵的速度，以在可容許的范圍內控制質量平衡。這些方程可為相同的方程，其通過工廠人員解決以便基于成批量調節(jié)輸入原料，如上所述。通過為控制系統(tǒng)100提供產生所需最終肉制品的混合物的標準已知參數(shù)，控制系統(tǒng)100能夠自動地、連續(xù)地和動態(tài)地調節(jié)混合物，以便輸出一致并且適當平衡。如上所述，在一般的批量系統(tǒng)中，唯一的樣品來自混合箱，在混合箱內很難并且很單調的調節(jié)平衡?？刂葡到y(tǒng)100和混合裝置允許成分控制混合物一致并且均勻地產生，更嚴格的成分控制可導致增加產品產量并提高生產質量。
混合器10優(yōu)選包括用于排出混合物的輸出口122，其包括輸出料斗124以接收混合物并將其引至輸送泵126。如果需要在低氣壓下維持加工，一個或多個真空管路可與裝置在一個或多個接點處相通。圖1示出了與進料斗62相通的真空管路120。在其它的實施例中，真空管路除了進料斗之外還可連接到其它的位置，或者可以代替進料斗。例如，真空管路可連接到出料斗，進料斗和出料斗之間的連接點以及出料斗下游的連接點。
當?shù)鞍踪|萃取在有鹽溶液的情況下為時間和剪切力的函數(shù)時，動力驅動12可以為可變速度的馬達，以便組分包含在外殼20內，用于混合所需的時間，以允許鹽溶液注入和剪切作用。
與檢測肉組分中的脂肪、濕度和蛋白質含量相關，已經發(fā)現(xiàn)含水量與脂肪和蛋白質含量相關。應該相信的是，這種相關可足以使已知源中的肉組分的含水量作為具有足夠正確的脂肪和/或蛋白質含量的預測值，以便脂肪和/或蛋白質含量可有效而簡單地通過測量含水量而進行測量。因此，在本發(fā)明的某些實施例中，測量脂肪和/或蛋白質含量的步驟可包含在正確地校準濕度計之后測量含水量。接著控制系統(tǒng)包括基于一股或多股輸入流的含水量讀數(shù)來控制脂肪和/或蛋白質的輸入。
在使用上述的系統(tǒng)中，工廠工人可接收來自特殊肉制品的配方的數(shù)據(jù)庫中的批量清單。然后工廠工人基于脂肪，蛋白質和/或含水量可選擇正確的肉類輸入到系統(tǒng)中。然而，他們所選擇的精確性不需要很準確，這一般依賴于賣主提供的等級程度。另外，系統(tǒng)允許肉塊直接輸送到預輸入料斗68內，其可以執(zhí)行減小起始尺寸或者可以不執(zhí)行，因而不需要注射和腌制階段以及相應的桶。在這一點上，控制系統(tǒng)100接收肉和其它組分的加工?？刂葡到y(tǒng)100本身接收或從數(shù)據(jù)庫中自動牽引批量清單并計算所需的質量平衡方程。與所描述的一樣，控制系統(tǒng)100監(jiān)測和調節(jié)包括泵和混合裝置的系統(tǒng)，以產生大致均勻的組合穩(wěn)定蛋白質基體。來自混合裝置的肉制品混合物的輸出流可首先進入緩沖斗，以考慮監(jiān)測系統(tǒng)中的故障，然后可容易和簡單的傳輸以進一步加工，如包裝或形成填料和烹調/熱處理。緩沖斗從底部向頂部填充，以便當使用時幾乎沒有混合或通風?？刂葡到y(tǒng)分析所需的和所存在的組分并進行調節(jié)。因此，供應組分時減小了人的相互作用，如將肉裝入料斗68中，并且從對出現(xiàn)如組分逸出這類的問題而提供通知的系統(tǒng)中的警報或警惕作出響應。這種結果可減少勞力，更加準確并且更高的生產量(更小的生產損失)，更大的食品安全性以及由于基本上為閉合系統(tǒng)并且無傳輸因此減小污染，由于排除桶和運輸可減小維修，以及排除桶本身和注射階段而節(jié)約成本。
在控制系統(tǒng)100和聯(lián)合數(shù)據(jù)庫之間的相通可在兩個方向。也就是說，控制系統(tǒng)100可直接接收成批的基本配方，配方標準(如最大值的脂肪含量)以及完成的成糜目標，以及不管使用的實際原料怎樣，對數(shù)據(jù)庫提供反饋。當數(shù)據(jù)庫具有一個過期或不正確的配方時，來自控制系統(tǒng)100的信息可進行加載以糾正配方。另外，與賣主指定的一般為小樣本估算的等級相比，控制系統(tǒng)可提供詳細描述實際的組分等級的信息。這就是特定賣主的歷史觀點，并且在通過特定賣主提供的肉制品上傾向變化?？赏ㄟ^數(shù)據(jù)庫使用這種反饋，以評定現(xiàn)存的原料和采購需求，以及對所使用的原料比較生產結果。通過這種系統(tǒng)進行的數(shù)據(jù)收集可傾向于操作的各個方面，以探求無效和改進點。在已有的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫傾向于具有靜態(tài)的配方，同時該控制系統(tǒng)允許這種配方的動態(tài)復位。因此，控制系統(tǒng)響應原料改變，補償?shù)貌坏降脑?，并為在?shù)據(jù)庫中的配方重新安排提供反饋。
從上面來看，應該注意的是，本發(fā)明提供新型和改進的方法，其為加工某種肉制品時用于有效的蛋白質萃取和肉制品的混合。術語“肉”在此可廣泛的使用，指的是如牛肉、豬肉、家禽、魚以及肉類副產品等肉類，其包括全脂或主要為脂肪的切割或切片以及具有相當高的蛋白質含量的瘦肉切割或切片。術語“肉制品”和“肉組分”在此廣泛的使用，其指的是單獨含有肉，或肉與其它組分結合起來的產品或組分。
上面描述的優(yōu)選實施例涉及連續(xù)的加工，即在組合輸出的排出期間組分輸入的加工。在這些加工中，輸入和/或輸出步驟可周期性的間斷或可為間歇式的。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例認為是有效的，其用于在比使用在現(xiàn)有技術中的某種批量混合加工的設備小得多的設備中獲得快速的蛋白質萃取和食品組分的混合。除了減小空間需求之外，與現(xiàn)有技術的加工和設備相比，本發(fā)明的優(yōu)選實施例也可減小成本和清掃時間。本發(fā)明通過對組合輸出流組分的更精確的控制也可節(jié)約相當大的成本。
雖然上面描述了指定的實施例，但是本發(fā)明并不限于這些實施例。本發(fā)明將在下面的權利要求書中進一步描述。
權利要求
1.一種用于生產連續(xù)輸出的穩(wěn)定肉混合物的肉加工系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于將組分提供給系統(tǒng)的輸入，所述組分包括肉和添加劑；用于連續(xù)接收并將組分加工成混合物的混合器，所述混合器包括具有位于一對旋轉軸上用于加工組分的旋轉混合元件的外殼，所述加工包括至少一種粉碎變形，浸漬和混合組分，所述旋轉混合元件推動組分通過混合器，所述混合器具有接收組分的輸入端和排出混合物的輸出端；用于從輸出端接收混合物并將混合物加熱到固化成最終肉制品的熱處理階段，該最終肉制品為粘性的、自立的加工肉制品。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括用于容納和傳送組分到輸入端的儲藏料斗以及從輸入端接收組分并傳送所述組分到混合器的進料斗。
3.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其中儲藏料斗在混合器之前包括用于將肉的初始尺寸減小的粉碎機。
4.如權利要求3所述的系統(tǒng)，其中輸入端包括輸入管線，組分通過所述輸入管線進行輸送，每條輸送管線包括用于強制組分通過輸入管線并幫助推動組分通過混合器的的泵。
5.如權利要求4所述的系統(tǒng)，還包括在熱處理階段之前用于接收混合物的成型裝置，其中所述成型裝置為最終烹調的肉制品提供預定的形狀。
6.如權利要求5所述的系統(tǒng)，還包括以最終形式冷卻烹調的肉制品的冷卻裝置。
7.一種用于連續(xù)生產加工肉制品的方法，其步驟為為肉制品組分提供輸入端；提供連續(xù)的加工混合器；將組分輸入到混合器的輸入端；在混合器內加工組分，其包括將鹽溶液與肉的蛋白絲結合以萃取蛋白質；在具有旋轉混合元件的外殼的混合器內混合組分；在混合器的外殼內使用旋轉混合元件將組分至少部分地推動通過混合器；從組分中形成穩(wěn)定的肉混合物；以及從混合器的輸出端排出混合物。
8.如權利要求7所述的方法，其中還包括步驟在儲藏料斗內提供組分，其用于將組分傳送到輸入端；從儲藏料斗泵送組分通過輸入管線到達輸入端。
9.如權利要求8所述的方法，其中肉制品組分包括以具有蛋白質的肉塊形式的至少第一種肉，該方法包括在混合器外殼的輸入端之前在進料斗內將肉塊的尺寸減小的步驟。
10.如權利要求9所述的方法，其中還包括在從混合器的輸出端出來之后在熱處理階段通過在混合物上作用熱來處理混合物，以便將混合物毒化成最終的粘性、自立加工的肉制品。
11.一種用于在肉混合物上減小蛋白質滲出物形成的方法，步驟為在混合物的外殼內提供具有許多旋轉混合元件的混合器；將許多肉混合物組分輸入到混合器；使用旋轉混合元件在組分上作用高剪切力以從肉混合物中萃取蛋白質；混合組分；以及輸出混合物，其中用于作用剪切力和混合的時間足以萃取蛋白質，從而形成穩(wěn)定的肉混合物，這段時間相當短。
12.如權利要求11所述的方法，其中輸出的步驟可在混合物中蛋白質的大量結合之前進行。
13.如權利要求12所述的方法，其中這段時間在10秒鐘和45秒鐘之間，小于這段時間要求蛋白質萃取產生可見的滲出物，其中在熱處理過程中所萃取的蛋白質使用來結合混合物。
14.如權利要求13所述的方法，還包括從混合器輸出之后加工混合物的步驟，進一步加工的步驟包括至少將混合物填充在包裝中并以這種形式傳送混合物。
15.如權利要求14所述的方法，其中蛋白質萃取基本上在混合物從混合器輸出時進行。
16.如權利要求11所述的方法，其中關閉混合器的外殼，進一步包括步驟提供許多輸入管線，其用于將組分輸入到混合器中；以及將組分在壓力下泵送通過輸入管線并進入關閉的混合器外殼內。
17.如權利要求16所述的方法，其中混合的步驟在缺乏空氣以及壓力等于大氣壓的情況下進行，其中混合的步驟包括以第一剪切速率在第一區(qū)域進行第一混合，然后以高于第一剪切速率的第二剪切速率在第二區(qū)域進行混合，然后以低于第二剪切速率的第三剪切速率在第三區(qū)域進行混合，然后以高于第三剪切速率的剪切速率在第四區(qū)域進行混合。
18.如權利要求11所述的方法，其中穩(wěn)定的肉混合物為具有全脂肉混合物的組織的低脂肪肉混合物。
19.用于在肉混合物上減小蛋白質滲出物形成的設備，其包括作用高剪切力的混合器；用于將肉混合物組分傳送到混合器的許多輸入，所述肉混合物組分包括具有蛋白絲的肉，所述混合器從肉中萃取一定量的蛋白絲，以形成穩(wěn)定的肉混合物，所述混合器具有輸入端和輸出端的外殼，所述混合器具有位于外殼內的一對旋轉軸，每根軸具有許多高剪切混合元件，用于從肉中萃取至少部分蛋白絲，以及從混合器排出的排出端，其中組分在混合器中以相當短的時間形成穩(wěn)定的肉混合物。
20.如權利要求19所述的設備，其中高剪切混合元件在1/8英寸的外殼內表面并和其它混合元件旋轉。
21.如權利要求20所述的設備，其中相對短的時間小于1分鐘。
22.如權利要求19所述的設備，其中混合器的外殼基本上處于缺氧的環(huán)境中，這段時間不足以允許被混合的空氣進入組分，所述輸入管線處于壓力下，其使用泵強制使組分通過。
23.一種基于預定的配方用于最終肉制品的加工肉的設備，所述設備包括用于接收配方的控制系統(tǒng)；用于輸送肉制品的組分流的許多輸入管線，所述流包括鹽溶液流和包含具有蛋白絲的肉塊的肉類流，所述每條輸入管線包括泵和分析儀，用于對控制系統(tǒng)提供含量，所述含量為基于一種或多種脂肪、水和蛋白質，控制系統(tǒng)與分析儀相通并用于計算組合的組分流的含量比例，以及接收組分并將肉加工成穩(wěn)定的肉混合物的混合器。
24.如權利要求23所述的設備，其中所述控制系統(tǒng)調節(jié)用于調節(jié)組分流通過輸入管線的速度的泵，這種調節(jié)相對于用于組合的含量比例進行，以基于配方維持組合的組分流的含量在預定的范圍內。
25.如權利要求24所述的設備，其中用于非加工的組分并具有最終制品的目標配方的初始配方通過控制系統(tǒng)從中心數(shù)據(jù)庫得到，并且控制系統(tǒng)進一步相對于肉制品生產將信息傳送到中心數(shù)據(jù)庫。
26.如權利要求25所述的設備，其中肉塊具有初始含量比例，通過控制系統(tǒng)傳送到中心數(shù)據(jù)庫的信息包括一種或多種使用的組分數(shù)量，最終制品的數(shù)量和所調節(jié)的配方基于實際加工的組分數(shù)量。
27.如權利要求26所述的設備，其中控制系統(tǒng)對中心數(shù)據(jù)庫提供改進的初始配方，以生產最終制品的目標配方。
28.如權利要求23所述的設備，其中混合器內的操作壓力等于或大于大氣壓，混合器基本上處于缺氧的環(huán)境中，混合器包括用于加工肉的混合元件，并且提供至少一個混合區(qū)域和至少一個高剪切區(qū)域，其中高剪切強制鹽溶液進入蛋白絲，熱處理階段用于從混合器的輸出端接收混合物。
29.如權利要求28所述的設備，其中混合元件旋轉肉塊，鹽溶液快速擴散到旋轉的肉塊中，高剪切區(qū)域萃取蛋白質以形成穩(wěn)定的肉糜。
30.如權利要求29所述的設備，其中組分在混合器內作用一段時間，這段時間不足以形成表面可見的蛋白質滲出物。
31.如權利要求23所述的設備，其中設置在混合器內的有凹槽的螺旋元件將組分至少部分地通過混合器，并對肉塊進行初始的尺寸減小，其中混合器包括交替的高剪切區(qū)域和低剪切區(qū)域。
32.如權利要求28所述的設備，其中高剪切區(qū)域粉碎組分。
33.如權利要求23所述的設備，其中混合器為一體結構的設備。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種使用連續(xù)的混合系統(tǒng)用于加工肉制品的連續(xù)生產的整體系統(tǒng)。肉和其它的肉制品組分可進入具有用于使組分強制通過混合器的外殼的旋轉元件的混合器內。本發(fā)明公開了一種用于將信息提供給控制系統(tǒng)來調節(jié)肉制品的配方的系統(tǒng)和方法。所述控制系統(tǒng)可接收指定肉制品配方的信息，分析輸入的組分流的特性并基于最終制品的配方調節(jié)流動速度。所述控制系統(tǒng)可進一步提供關于相對輸入的組分流的最終制品配方的反饋。
文檔編號A22C5/00GK1833515SQ20061007393
公開日2006年9月20日 申請日期2006年2月17日 優(yōu)先權日2005年2月18日
發(fā)明者P·G·莫林, M·L·里夫, J·L·拓梅, D·B·威克, D·T·馬科姆, D·E·盧克, C·M·阿蒙森, A·L·內二斯 申請人:卡夫食品集團公司