对密闭容器中的液体灭菌制造技术

对装有待处理液体的密闭容器进行灭菌的方法，该方法包括，将该容器运送到处理区，在那里将该容器浸入到外部液体流中，用电磁波以大于２８℃／ｓ的速度将待灭菌液体本体加热到位于２０－６６℃之间的处理温度Ｔ，在加热液体时要搅拌该容器，并根据处理温度的值Ｔ不同，在加热该液体的同时或稍后，使该液体曝露在交变脉冲电场中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
[01]本专利技术涉及对密闭容器中装有的液体进行灭菌的方法，以及用于实施该方法的装置。
技术介绍
[02]当前在工业上通行的灭菌方法是用蒸汽灭菌器，其中通常是在90℃-130℃的温度下，以每小时数千个容器的速率，分批将容器处理数分钟。但是，在此温度下杀菌可能会显著改变被处理的物品的性能(颜色、味道、气味、生物物理和生物化学质量等)。在传统的热灭菌方法中，温度的升高是缓慢的，如此能使微生物适应并更好地耐受温度升高。[03]在专利US 4,695,472和EP 1,328,167中描述了旨在降低通过施加电场对水性液体灭菌所必需的温度阈值的方法。然而在US 4,695,472中描述的方法只涉及到液体流的灭菌，而不能被用于瓶子或装有液体的其它容器的灭菌。所建议的施加在直径十几厘米的瓶子上电场强度，需要是很高的电压，难以均匀地产生并且施加。[04]在EP 1,328,167中，描述了对瓶子和装有液体的其它容器进行灭菌的方法。建议通过使物品同时被电场加热和经受超声振荡的作用来限制灭菌的阈温Ts。但是，此技术在实际中却不大有效，一方面是因为根据频率和强度不同微生物对超声振荡有不同的敏感性，另一方面，在容器的整个体积上均匀地施加超声波是难以实施的。[05]另外，使用已知的电脉冲穿入的灭菌技术，难以获得良好均匀地处理装有液体的密闭容器，因为加热的速度和容器的形状会造成在待灭菌的液体体积中温度和电场的不均。为了补偿此不均匀，也为了保证在液体-->的整个体积中使微生物发生可靠且不可逆的毁灭，可以升高平均温度和/或电场强度或施加时间。但是，结果将使液体的性能发生很大改变。[06]在加热时，容器内部的压力升高，并可伴随着容器的不可逆变形，特别涉及到塑性材料制成的瓶子或其它容器。通过电场灭菌的方法与常用的巴氏热灭菌的方法相比，其优点是降低了灭菌的温度并缩短了时间。尽管有降低处理温度和缩短处理时间的优点，可由于提高了内部的压力，还是降低了效果。[07]在专利GB 390768、US 2909436、FR 1436405和FR 2035678中描述了在高温下容器灭菌领域中的压力补偿装置。在这些系统中，内部压力由环绕容器的液体的压力所补偿，所述环绕容器的液体的压力由在其中浸入容器的液体柱的高度所决定。此液体还用于加热容器的内装物，导致该灭菌的方法相对缓慢，对容器中的供应物的性能的改变造成不利的结果。这样的方法既不旨在也不适于对PET制成的瓶子或其它塑性材料制成的容器进行灭菌，上述容器的抗蠕变性能在传统的热巴氏灭菌温度下大大降低。
技术实现思路
[08]本专利技术的目的在于提供一种以工业进度的性能好的、有效且可靠的灭菌或巴氏灭菌的方法，适合对密闭容器中装有的液体进行灭菌或巴氏灭菌，其中包括在食品领域中常用的、由塑料或其它不耐高温的材料制成的各种尺寸和形状的容器。本专利技术的目的还在于提供一种用于实施此方法的装置。[09]本专利技术的另一个目的在于提供一种适于以工业进度对密闭容器中装有的液体进行灭菌或巴氏灭菌的方法，其中包括在食品领域中常用的、各种尺寸和形状的容器，其没有或稍微改变该液体的性能。[10]有利的是，提供一种液体灭菌的方法，该方法不用将液体甚至不用局部加热到70℃以上，优选不超过60℃。[11]本专利技术的另一个目的在于提供一种适于对食品领域中常用的各种尺寸和形状的密闭容器中所装有的液体进行灭菌或巴氏灭菌的装置。有-->利的是提供一种以工业进度并以较低的成本对密闭容器中所装有的液体进行处理的装置。[12]本专利技术的目的通过按照权利要求1的灭菌方法和按照权利要求11和21的装置来实现。[13]按照本专利技术对装有待灭菌的液体的密闭容器进行灭菌的方法包括，将该容器输送到处理区域，在所述处理区域该容器浸入在外部流体流中，用电磁波以大于28℃/s的速度将待灭菌的液体整体加热到位于20℃-66℃之间的处理温度T，在加热液体时要搅拌该容器，并根据处理温度T的数值，紧跟加热该液体或稍后，将该液体曝露在脉冲电场中，以V/cm表示的电场强度E选择成公式：C(T)≤log(E+1)≤B(T)满足以下数值：B(T)＝-2.340·10-5T3+1.290·10-3T2-3.110·10-2T+5.0C(T)＝-4.503·10-5T3+2.888·10-3T2-5.900·10-2T+4.0其中T是以摄氏度表示的处理温度。[14]专利技术人十分意外地发现，通过以大于28℃/s的速度非常迅速地加热液体，用于杀死微生物而施加的电场可以相对于已知的方法降低很多。因此，在64-66℃的处理温度下，电场强度甚至可以是0。换句话说，如果以大于28℃/s的速度整体加热所有部分的液体，对于处理温度超过64℃的任何情况，液体的有效而可靠的巴氏灭菌无须曝露于电场，而对于更低的温度，通过曝露在比通常建议的低得多的电场强度下也能够实施巴氏灭菌。[15]由于加热速度对灭菌效果影响较大，整体均匀的加热对于保证液体的体积的致密性经受快速的加热是非常重要的。为此，液体被搅拌或湍动，并且通过高频波或微波实施整体加热。用高频波或微波加热使得能够通过搅拌水分子而获得加热，同时减少由电流产生的欧姆热，以避免导致加热不均匀的“收聚”效应问题。此辐照的频率优选大于1000kHz。[16]通过电脉冲穿入处理的电场优选是交变电场，并通过脉冲来供给，交变电场的频率优选位于100kHz-1000kHz之间。-->[17]对于对食品，特别是对饮料，而且也对药物和医学制品具有危害的大多数微生物来说，在整个加热方法的期间，微生物对温度升高适应的机理在大于28℃/s的加热速度下不能实现。[18]由于液体的温度的快速升高而作用在微生物膜上的热应力，加在由于交变电场作用的应力上，交变电场的频率被选择成，使得作用在膜上的应力效果振荡，结果使此膜所受的局部最大应力被放大。这种组合使得能够将电场的能量更加集中在通过电脉冲穿入而毁灭微生物，同时使电能转为热量的损失最小化，因此使微生物的不可逆的毁灭所必需的电功率最小化。这样能够处理更大的体积，并且更容易避免击穿问题和可能改变待灭菌的液体的性能局部过热的问题。[19]被所述电场脉冲带至待处理的液体的总热能有利地是很小的，特别是小于0.05J/cm3。[20]因此，本专利技术的优点在于能够用比较低甚至为0的电场，在低于66℃的温度下，非常迅速地对大量存在于水溶液中的细胞，特别是位于密闭容器的内部中的细胞进行不可逆的基体的破坏或电脉冲穿入操作。在此情况下，能够在不超过65℃的温度下，对诸如处于生长状态和呈孢子形式的霉菌和酵母等微生物实施不可逆的毁灭，处理期间不超过2s。[21]这就使得能够对密封在塑性材料制成的容器，特别是PET制成的容器中的水基物品或含水的产品，特别是饮料(诸如无气矿泉水、香水、茶水、果汁及其制品、奶及其制品、啤酒等)进行有效而长期间的灭菌，PET的热稳定的最高温度是大约70℃。[22]可以用高频电磁波或微波进行整体加热。在容器的周围流动的被加热的流体流，能够通过对流热交换改善在容器内部获得的均匀热场。再有，通过随着加热容器及其内容物而增加静压力，使得能够补偿与产品加热有关的容器内部的压力增加，结果避免了容器的塑性变形。[23]由于容器材料的介电性能与含水产品的介电本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于对密闭容器中装有的待处理的液体进行杀菌或巴氏灭菌的方法，所述方法包括，将所述容器输送到处理区域，在所述处理区域将所述容器浸入在外部输送流体流中，以大于２８℃／秒的速度将待处理的液体整体加热到位于２０℃－６６℃之间的处理温度Ｔ，在加热液体时搅拌所述容器，并根据处理温度Ｔ的数值，在加热所述液体之后立即或稍后，使所述液体曝露于通过电脉冲穿入处理的电场中，以Ｖ／ｃｍ表示的电场强度Ｅ选择成公式：　Ｃ（Ｔ）≤ｌｏｇ（Ｅ＋１）≤Ｂ（Ｔ）　满足以下数值：　Ｂ（Ｔ）＝－２．３４０.１ ０↑［－５］Ｔ↑［３］＋１．２９０.１０↑［－３］Ｔ↑［２］－３．１１０.１０↑［－２］Ｔ＋５．０　Ｃ（Ｔ）＝－４．５０３.１０↑［－５］Ｔ↑［３］＋２．８８８.１０↑［－３］Ｔ↑［２］－５．９００.１０↑［－２］Ｔ＋４．０　其中，Ｔ是 以摄氏度表示的处理温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2007-3-21 07005762.51.用于对密闭容器中装有的待处理的液体进行杀菌或巴氏灭菌的方法，所述方法包括，将所述容器输送到处理区域，在所述处理区域将所述容器浸入在外部输送流体流中，以大于28℃/秒的速度将待处理的液体整体加热到位于20℃-66℃之间的处理温度T，在加热液体时搅拌所述容器，并根据处理温度T的数值，在加热所述液体之后立即或稍后，使所述液体曝露于通过电脉冲穿入处理的电场中，以V/cm表示的电场强度E选择成公式：C(T)≤log(E+1)≤B(T)满足以下数值：B(T)＝-2.340·10-5T3+1.290·10-3T2-3.110·10-2T+5.0C(T)＝-4.503·10-5T3+2.888·10-3T2-5.900·10-2T+4.0其中，T是以摄氏度表示的处理温度。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，通过电脉冲穿入处理的电场以位于100kHz-1000kHz之间的振荡频率交变，并被供应脉冲。3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，由一个或多个所述电场脉冲向待处理的液体提供的总热能小于0.05J/cm3。4.按照权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述电场脉冲的施加时间为10-100毫秒，而电场脉冲的重复频率位于10-100Hz之间。5.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在液体的加热步骤之后实施施加通过电脉冲穿入处理的电场，跟着是一间隔，在所述间隔期间电场为零或可忽略不计。6.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，加热速度大于30℃/秒。7.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述输送流体是水或水基液体。8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，所述输送液体在所述容器的周围旋转湍动。9.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述处理区域中产生的静压力由泵送和密封系统形成。10.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述处理区域中产生的静压力由构成外部流体的液体柱形成，所述外部流体悬于所述容器的处理区域之上。11.用于实施对待处理的液体进行灭菌或巴氏灭菌的方法的装置，所述待处理的液体是水基的或包含密闭容器中装有的水，所述装置包括：待处理的液体(3)的输送系统(2)，所述输送系统包括输送流体流在其中流动的输送管道(7、7’)以及靠近所述加热站的使输送流体搅拌和湍动的机构；包括在大于1MHz的频率下工作的微波发生器的整体加热待处理的液体的加热站(4)，所述加热系统构型成加热穿过其处理温度位于20-66℃之间、加热速度大于28℃/s的加热站的容器中的液体；以及脉冲电场施加站(5)，所述脉冲电场施加站(5)构型成在加热所述液体之后立即或稍后产生通过电脉冲穿入处理的、强度E以V/cm表示的电场，从而公式：C(T)≤log(E+1)≤B(T)满足以下数值：B(T)＝-2.340·10-5T3+1.290·10-3T2-3.110·10-2T+5....

【专利技术属性】
技术研发人员：A扎瓦德塞夫，P库里克，
申请(专利权)人：OPUS工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]