專利名稱：：液體產(chǎn)品壓力處理方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明旨在用于任何需要減少微生物數(shù)量的產(chǎn)品中，并且涉及殺死諸如細(xì)菌之類的微生物的液體產(chǎn)品壓力和(可選的)溫度處理方法。該方法可用于諸如食品或藥品工業(yè)之類的任何行業(yè)中的液體產(chǎn)品或物質(zhì)。
背景技術(shù)：
：己知一種旨在破壞有害微生物(這里也成為微生物)的液體產(chǎn)品熱處理方法，其中，通過(guò)將液體產(chǎn)品與加熱介質(zhì)(例如，無(wú)菌水蒸汽)混合從而加熱液體產(chǎn)品且將其保持在確保巴氏殺菌或滅菌的溫度來(lái)殺死微生物。這種已知方法的一個(gè)缺點(diǎn)是，當(dāng)蒸汽在產(chǎn)品冷卻過(guò)程中冷凝時(shí)，液體產(chǎn)品會(huì)與水混合。這平均增加產(chǎn)品的質(zhì)量約30%，因此必須要去除水。水的去除會(huì)涉及附加的步驟和費(fèi)用。這種已知方法的另一缺點(diǎn)是在巴氏殺菌之后產(chǎn)品的質(zhì)量和味道可能會(huì)變差，這是因?yàn)楫a(chǎn)品溫度升高導(dǎo)致維生素和蛋白質(zhì)凝固物被破壞。具有類似技術(shù)特征的另一已知方法是，其中液體產(chǎn)品與冷凝蒸汽的加熱介質(zhì)混合，且液體產(chǎn)品以用于巴氏殺菌的約1400'C/sec的或更快的速率以及用于滅菌的約7600°C/sec的或更快的速率被加熱至某一溫度，該溫度不超過(guò)會(huì)在液體產(chǎn)品中發(fā)生質(zhì)變的溫度(這種質(zhì)變和溫度是熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員己知的)。產(chǎn)品散布成較佳地直徑不超過(guò)0.3mm的液滴(在俄羅斯專利第2,052,967號(hào)中描述了這種工藝，該專利的內(nèi)容與這里的內(nèi)容并不一致，以參見(jiàn)的方式引入本申請(qǐng))。這種方法促進(jìn)了液體產(chǎn)品的有效熱處理，足以殺死微生物而不會(huì)不利地影響液體產(chǎn)品的質(zhì)量狀況，因?yàn)樗龃罅艘后w產(chǎn)品被加熱的速率且只將產(chǎn)品保持在高溫一段很短的時(shí)間。該液體產(chǎn)品僅僅被加熱至低于其液體產(chǎn)品中不會(huì)發(fā)生質(zhì)變的溫度。在巴氏殺菌裝置中實(shí)施該方法，該巴氏殺菌裝置包含液體產(chǎn)品擴(kuò)散器、巴氏殺菌室、蒸汽噴嘴、蒸汽發(fā)生器、冷卻室和真空泵。此方法的缺點(diǎn)是，它沒(méi)有消除產(chǎn)品與蒸汽冷凝物的混合，這會(huì)不利地影響包括非冷凍的濃縮("NFC")果汁的這種液體產(chǎn)品的感官和物理化學(xué)(諸如口味、氣味、顏色和稠度)穩(wěn)定性，且它不能確保必然消滅耐熱的微生物。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是產(chǎn)生有效的液體產(chǎn)品的壓力和(可選的)溫度處理方法和裝置，從而促進(jìn)液體產(chǎn)品的感官和物理化學(xué)穩(wěn)定性。己經(jīng)發(fā)現(xiàn)，將液體產(chǎn)品暴露于強(qiáng)烈的壓差會(huì)消滅包括耐熱微生物之類的微生物，該壓差可以與或不與加熱液體產(chǎn)品相關(guān)聯(lián)。該問(wèn)題可以通過(guò)將液體產(chǎn)品擴(kuò)散成液滴(較佳的擴(kuò)散成不超過(guò)約0.3mm直徑的液滴)且將液體產(chǎn)品承受約109Pa/sec或更快的壓力變化速度來(lái)解決。在較佳的實(shí)施例中，液滴的速度是約10m/sec或更快，且在液體產(chǎn)品的擴(kuò)散過(guò)程中發(fā)生壓力變化。液體產(chǎn)品利用噴嘴來(lái)擴(kuò)散，在噴嘴的一側(cè)保持在一個(gè)壓力下(該壓力較佳地通過(guò)使用泵而可被測(cè)量且可受控制)，并且當(dāng)擴(kuò)散入在噴嘴的另一側(cè)的具有第二壓力的室中時(shí)被釋放。室的壓力也可以調(diào)節(jié)，并且假如可以調(diào)節(jié)的話，它較佳地是通過(guò)使用真空泵來(lái)調(diào)節(jié)的。在較佳的實(shí)施例中，真空源連接至室，且室中的壓力保持在約0.25Pa。可選擇地，在處理過(guò)程中還可加熱液體產(chǎn)品。假如這樣的話，加熱較佳地當(dāng)液體產(chǎn)品擴(kuò)散時(shí)在室中實(shí)施，且可采用過(guò)熱蒸汽或任何其它合適的加熱方法(其它選項(xiàng)包括超聲頻或紅外光)來(lái)完成。假如使用蒸汽的話，則較佳地將蒸汽通過(guò)單獨(dú)的噴嘴引入室中，且沿與液體產(chǎn)品相同的方向輸送蒸汽。此外，在較佳的實(shí)施例中，加熱液體產(chǎn)品的速率不超過(guò)nOO。C/sec，但是可采用足以殺死所需數(shù)量的微生物且不會(huì)將液體產(chǎn)品加熱至不利地影響性質(zhì)特性的溫度的任何加熱速率。一種用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置較佳地包括具有擴(kuò)散器(較佳的是噴嘴)的室，可選的熱源(較佳的是蒸汽發(fā)生器)，用于將蒸汽(假如使用蒸汽的話)釋放入室中的開(kāi)口，冷卻室，連接至室和真空控制閥的可選的真空泵，以及可選的蒸汽過(guò)熱器。本發(fā)明的技術(shù)結(jié)果是一種高效的處理方法。該結(jié)果是通過(guò)實(shí)施短時(shí)產(chǎn)品壓力變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該產(chǎn)品壓力變化還可以加上短時(shí)加熱。該過(guò)程達(dá)到了液體產(chǎn)品的微生物學(xué)穩(wěn)定性的所需等級(jí)(根據(jù)可應(yīng)用的政府標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定)，而不會(huì)顯著改變它們的感官或物理化學(xué)特征。該裝置示于附圖中，其中，圖1示出了該裝置的示意圖，而圖2示出了壓力和溫度調(diào)節(jié)室部分。具體實(shí)施方式在較佳的實(shí)施例中，裝置100包括(圖1)槽罐1，該槽罐1包括用來(lái)處理液體產(chǎn)品的室4。槽罐1由至擴(kuò)散器3(該擴(kuò)散器最佳地是具有l(wèi)-3mm的開(kāi)口直徑的不銹鋼噴嘴)的管子連接至泵2。噴嘴3處于壓力和溫度調(diào)節(jié)室4中，該調(diào)節(jié)室4包括沿著凸緣彼此連接(且較佳的是氣密的)的上部和下部。在室4的上部設(shè)有噴嘴3，而在室4的下部設(shè)有真空控制塊5，如圖2所最佳顯示的。裝置100還包括可選的熱源，如圖所示，該熱源是經(jīng)由壓力控制閥7連接至蒸汽過(guò)熱器8的蒸汽發(fā)生器6，而過(guò)熱器8又通過(guò)管子連接至室4。裝置100還具有通過(guò)壓力控制閥10與冷凝器11連接的冷卻室9，用于冷凝物的槽罐12和用于最終產(chǎn)品的槽罐13、14，以及用于在此實(shí)施例中的室4中產(chǎn)生真空的真空泵15。在根據(jù)本發(fā)明的方法的最佳方面，液體產(chǎn)品在壓力下輸送至擴(kuò)散器(這里顯示成噴嘴)3，在該擴(kuò)散器3處從槽罐1通過(guò)與噴嘴3連接的管子而噴灑(或擴(kuò)散)入室4中。較佳地在2(TC的溫度實(shí)施擴(kuò)散，并且液體產(chǎn)品較佳地?cái)U(kuò)散成具有大體不超過(guò)約0.3mm直徑的液滴(盡管即使在較佳實(shí)施例中一些液滴也可能會(huì)超過(guò)這個(gè)直徑)。產(chǎn)品的壓力變化速度足以將預(yù)先選定的微生物殺死至預(yù)定等級(jí)，而此等級(jí)通常是政府標(biāo)準(zhǔn)所要求的。確定需要用來(lái)殺死選定液體中的選定微生物的壓差和(可選的)溫度的數(shù)值可以通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)來(lái)確定。在較佳的實(shí)施例中，液體產(chǎn)品所承受的壓差不小于109Pa/sec。此外，在此實(shí)施例中，室中的壓力保持在約0.25Pa，但它可以更高或更低，因?yàn)闅⑺牢⑸锏氖前磿r(shí)間(pertime)的壓差。室4中的壓力是由真空控制塊5來(lái)控制的。室4中液滴的速度較佳的是約10m/sec或更快，但是這可根據(jù)所想要的操作參數(shù)而變化。假如被加熱的話，最佳地使用來(lái)自于蒸汽發(fā)生器6的蒸汽來(lái)加熱液體產(chǎn)品，該蒸汽是由閥7來(lái)調(diào)節(jié)的。在此實(shí)施例中，蒸汽輸送至蒸汽過(guò)熱器8，蒸汽在其中被加熱，直到它變成干的過(guò)熱水蒸汽為止。為了在水蒸汽進(jìn)入室4之前產(chǎn)生低壓的干的過(guò)熱水蒸汽，給裝置添加蒸汽過(guò)熱器是必要的。給室4添加真空控制塊5是所希望的，用于調(diào)節(jié)蒸汽以將壓力保持在必要的等級(jí)。來(lái)自于蒸汽過(guò)熱器8的蒸汽然后通過(guò)連接至室4的管子輸送，用于與擴(kuò)散的液體產(chǎn)品直接混合。蒸汽較佳地通過(guò)單獨(dú)的噴嘴注射入室4中，且沿與擴(kuò)散的液體產(chǎn)品移動(dòng)的相同方向注射入擴(kuò)散的液體產(chǎn)品流中。在此實(shí)施例中，以不超過(guò)IIO(TC/sec的速度加熱液體產(chǎn)品，但是也可采用任何合適的加熱速率。產(chǎn)品被加熱至不引起其質(zhì)變的溫度，這樣的溫度對(duì)于每種液體產(chǎn)品來(lái)說(shuō)是特定的，且是熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員所已知的。在壓力和溫度處理室中的某些條件和參數(shù)下，在產(chǎn)品液滴上的蒸汽冷凝和從產(chǎn)品液滴的水蒸發(fā)之間有一個(gè)平衡。可選擇地，假如液體產(chǎn)品被加熱的話，液體產(chǎn)品可使用任何其它合適的方法來(lái)加熱，諸如紅外光或超聲頻。已處理的產(chǎn)品與蒸汽一起被輸送至冷卻室9，在冷卻室9中借助冷凝器11和真空泵15來(lái)去除蒸汽，并且產(chǎn)品冷卻至所需的溫度，該溫度取決于閥門(mén)開(kāi)口10。冷凝物形式的己去除的蒸汽輸送至槽罐12，而冷卻的產(chǎn)品輸送至槽罐13或14。使用本發(fā)明可提供所處理液體產(chǎn)品的微生物學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)將液體產(chǎn)品的質(zhì)量特性保持在其原始等級(jí)或接近其原始等級(jí)。這是對(duì)于諸如牛奶、果汁(諸如復(fù)原果汁或NFC果汁)、蜜汁飲料和其它產(chǎn)品之類的液體產(chǎn)品的工業(yè)制造來(lái)說(shuō)的重要特征。例子12(TC的新鮮牛奶在7bar的壓力下從槽罐1通過(guò)連接至擴(kuò)散器3的管子而輸送至室4。擴(kuò)散器3是將牛奶擴(kuò)散成具有不超過(guò)約0.3mm的直徑的液滴的類型，且在此例中是不銹鋼噴嘴。用于擴(kuò)散牛奶的減壓速度是2.5xl(^Pa/sec。在擴(kuò)散器處的壓力是6M05Pa，在擴(kuò)散器噴嘴中的出口的直徑是2mm，且室4中的壓力保持在0.25Pa，但是也可采用其它的操作條件。在室4中的已擴(kuò)散的液體產(chǎn)品的液滴速度不低于10m/sec。由閥7調(diào)節(jié)的來(lái)自于蒸汽發(fā)生器6的蒸汽輸送至蒸汽過(guò)熱器8。來(lái)自于蒸汽過(guò)熱器8的干的過(guò)熱蒸汽輸送至室4，用于與已擴(kuò)散的新鮮牛奶直接相互作用。牛奶的液滴與蒸汽相互作用的持續(xù)時(shí)間是約50毫秒。其結(jié)果是，牛奶被加熱至65'C，該溫度并不在牛奶中引起任何質(zhì)變。牛奶以卯(TC/sec的加熱速率從2(TC加熱到65'C。然后，已處理的牛奶和蒸汽輸送至冷卻室9，在該冷卻室9中，借助冷凝器11和真空泵15，蒸汽被去除且牛奶冷卻至3TC的目標(biāo)溫度，該溫度是由閥門(mén)開(kāi)口IO來(lái)控制的，而該閥門(mén)開(kāi)口IO用來(lái)調(diào)節(jié)水的蒸發(fā)。冷凝物形式的已去除的蒸汽保持在槽罐12中，而冷卻的牛奶輸送至槽罐13。在壓力和溫度處理之前和之后的牛奶樣品的微生物學(xué)分析的結(jié)果證明了所應(yīng)用的方法和裝置的有效性，該結(jié)果示于下面的表l中表1已處理的新鮮牛奶的微生物學(xué)分析的結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>例子2如例子1所述實(shí)施該方法，但NFC橙汁用作液體產(chǎn)品。表2示出了本方法和裝置用于NFC橙汁的有效性。表2NFC橙汁的微生物學(xué)分析的結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>例子3如例子1所述實(shí)施該方法，但具有大腸埃希氏桿菌(E.coli)培養(yǎng)物的生理溶液用作液體產(chǎn)品。表3示出了本發(fā)明和裝置用于具有大腸埃希氏桿菌培養(yǎng)物的生理溶液的有效性。B具有大腸埃希氏桿菌培養(yǎng)物的生理溶液的微生物學(xué)分析的結(jié)果微生物群生理溶液的lml中CFU在壓力和溫度處理之前之后大腸埃希氏桿菌3.9x1070例子l、2、3并沒(méi)有覆蓋本發(fā)明的所用應(yīng)用，而僅僅是說(shuō)明性的。例如，本發(fā)明的方法和裝置還用于諸如酒、食品、藥品、血漿和其它的液體產(chǎn)品的壓力和可選的溫度處理?，F(xiàn)在描述了本發(fā)明之后，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員將可作出不脫離本發(fā)明范圍的變型。因此本發(fā)明并不局限于前面的描述，而是在所附的權(quán)利要求書(shū)及其法定等同物中闡明。如果不是以其它方式明確說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明的方法步驟可以適于產(chǎn)生所想要產(chǎn)品的任何順序來(lái)實(shí)施。權(quán)利要求1.一種液體產(chǎn)品處理方法，其中，液體產(chǎn)品擴(kuò)散成液滴，同時(shí)所述液體中的壓力變化速度足以將預(yù)先選定的微生物的等級(jí)降低至預(yù)定等級(jí)。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述液體產(chǎn)品中的壓力變化速度是大約109Pa/sec(帕/秒)或更快。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述液滴的直徑大體不超過(guò)0.3mm。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在擴(kuò)散過(guò)程中，所述液滴的速度是約10m/sec或更快。5.如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述液體產(chǎn)品是牛奶。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述液體產(chǎn)品是橙汁。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括加熱所述液體產(chǎn)品的步驟。8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述液體產(chǎn)品與加熱介質(zhì)直接混合。9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述加熱介質(zhì)是蒸汽。10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述液體產(chǎn)品加熱至不超過(guò)在所述液體產(chǎn)品中引起質(zhì)變的溫度的溫度。11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括將所述液體產(chǎn)品加熱至不超過(guò)在所述液體產(chǎn)品中引起質(zhì)變的溫度等級(jí)的溫度的步驟。12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述加熱步驟是在低于周圍環(huán)境壓力的壓力下實(shí)施的。13.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述液體產(chǎn)品是通過(guò)穿過(guò)噴嘴且噴灑入室中來(lái)擴(kuò)散的。14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述液體產(chǎn)品在擴(kuò)散時(shí)被加熱。15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述液體產(chǎn)品是通過(guò)蒸汽來(lái)加熱的，將所述蒸汽沿與所述液體產(chǎn)品擴(kuò)散的相同方向輸送入所述室。16.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述液體產(chǎn)品在擴(kuò)散之前被預(yù)熱至不超過(guò)在所述液體產(chǎn)品中引起質(zhì)變的溫度等級(jí)的溫度。17.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括加熱所述液體產(chǎn)品所擴(kuò)散入的室的壁的步驟。18.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述液體產(chǎn)品通過(guò)紅外輻射來(lái)加熱。19.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述液體產(chǎn)品通過(guò)超高頻振動(dòng)來(lái)加熱。20.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述液體產(chǎn)品的加熱速率不超過(guò)謂。C/sec。21.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括用化學(xué)活性氣體、或殺死細(xì)菌的成分、氣體或物質(zhì)來(lái)處理所述液體產(chǎn)品。22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述一種或多種化學(xué)活性氣體包括氧氣、氯氣和氟氣中的一種或多種。23.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述液體產(chǎn)品擴(kuò)散入室中，所述室保持在低于周圍環(huán)境壓力的壓力下。24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述室保持在約0.25Pa。25.—種用于實(shí)施液體產(chǎn)品壓力處理方法的裝置，所述裝置包括室、與所述室連通的擴(kuò)散器、以及與所述室連通的真空控制單元。26.如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，還包括蒸汽發(fā)生器、冷卻室、真空泵和蒸汽過(guò)熱器。27.如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，所述室由不銹鋼構(gòu)成。28.如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，所述擴(kuò)散器是噴嘴。29.如權(quán)利要求28所述的裝置，其特征在于，所述噴嘴由不銹鋼構(gòu)成。30.如權(quán)利要求28所述的裝置，其特征在于，所述噴嘴具有l(wèi)-3mm之間的開(kāi)口直徑。31.如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，所述室直徑約為70cm且高度約為120cm。全文摘要一種液體產(chǎn)品的壓力和(可選的)溫度處理方法和涉及該方法的裝置，它將液體產(chǎn)品中的微生物等級(jí)減少到預(yù)先選定的等級(jí)。采用該方法，液體產(chǎn)品以在一個(gè)實(shí)施例中約10⁹Pa/sec的液體產(chǎn)品壓力變化速度擴(kuò)散入室中。擴(kuò)散液滴的較佳速度是大約10m/sec。液體產(chǎn)品可以可選地在擴(kuò)散之前或期間被加熱，且較佳地通過(guò)將其與過(guò)熱蒸汽混合而加熱成已擴(kuò)散的液體產(chǎn)品。該裝置包括室和與室連通的擴(kuò)散器?？蛇x地，裝置可包括加熱裝置，諸如通過(guò)壓力控制閥連接至蒸汽過(guò)熱器的蒸汽發(fā)生器；通過(guò)壓力控制閥與冷凝器連接的冷卻室；與室連通的真空泵；用于冷凝和收集最終產(chǎn)品的單元；以及與室連通的真空控制單元。文檔編號(hào)A23L3/015GK101160067SQ200580048538公開(kāi)日2008年4月9日申請(qǐng)日期2005年12月22日優(yōu)先權(quán)日2004年12月23日發(fā)明者A·A·沃爾克夫,A·Y·考勒司諾夫,N·V·阿洛費(fèi)津申請(qǐng)人:Ooo毫秒工藝公司