已知一种旨在破坏有害微生物(这里也成为微生物)的液体产品热处理方法， 其中，通过将液体产品与加热介质(例如，无菌水蒸汽)混合从而加热液体产品且 将其保持在确保巴氏杀菌或灭菌的温度来杀死微生物。
这种已知方法的一个缺点是，当蒸汽在产品冷却过程中冷凝时，液体产品会与 水混合。这平均增加产品的质量约30％，因此必须要去除水。水的去除会涉及附 加的步骤和费用。这种已知方法的另一缺点是在巴氏杀菌之后产品的质量和味道可 能会变差，这是因为产品温度升高导致维生素和蛋白质凝固物被破坏。
具有类似技术特征的另一已知方法是，其中液体产品与冷凝蒸汽的加热介质混 合，且液体产品以用于巴氏杀菌的约1400℃/sec的或更快的速率以及用于灭菌的 约7600℃/sec的或更快的速率被加热至某一温度，该温度不超过会在液体产品中 发生质变的温度(这种质变和温度是熟悉本领域的技术人员已知的)。产品散布成 较佳地直径不超过0.3mm的液滴(在俄罗斯专利第2,052,967号中描述了这种工艺， 该专利的内容与这里的内容并不一致，以参见的方式引入本申请)。这种方法促进 了液体产品的有效热处理，足以杀死微生物而不会不利地影响液体产品的质量状 况，因为它增大了液体产品被加热的速率且只将产品保持在高温一段很短的时间。 该液体产品仅仅被加热至低于其液体产品中不会发生质变的温度。在巴氏杀菌装置 中实施该方法，该巴氏杀菌装置包含液体产品扩散器、巴氏杀菌室、蒸汽喷嘴、蒸 汽发生器、冷却室和真空泵。
此方法的缺点是，它没有消除产品与蒸汽冷凝物的混合，这会不利地影响包括 非冷冻的浓缩(“NFC”)果汁的这种液体产品的感官和物理化学(诸如口味、气味、 颜色和稠度)稳定性，且它不能确保必然消灭耐热的微生物。

本发明的目的是产生有效的液体产品的压力和(可选的)温度处理方法和装置， 从而促进液体产品的感官和物理化学稳定性。已经发现，将液体产品暴露于强烈的 压差会消灭包括耐热微生物之类的微生物，该压差可以与或不与加热液体产品相关 联。
该问题可以通过将液体产品扩散成液滴(较佳的扩散成不超过约0.3mm直径 的液滴)且将液体产品承受约109Pa/sec或更快的压力变化速度来解决。在较佳的 实施例中，液滴的速度是约10m/sec或更快，且在液体产品的扩散过程中发生压力 变化。液体产品利用喷嘴来扩散，在喷嘴的一侧保持在一个压力下(该压力较佳地 通过使用泵而可被测量且可受控制)，并且当扩散入在喷嘴的另一侧的具有第二压 力的室中时被释放。室的压力也可以调节，并且假如可以调节的话，它较佳地是通 过使用真空泵来调节的。在较佳的实施例中，真空源连接至室，且室中的压力保持 在约0.25Pa。
可选择地，在处理过程中还可加热液体产品。假如这样的话，加热较佳地当液 体产品扩散时在室中实施，且可采用过热蒸汽或任何其它合适的加热方法(其它选 项包括超声频或红外光)来完成。假如使用蒸汽的话，则较佳地将蒸汽通过单独的 喷嘴引入室中，且沿与液体产品相同的方向输送蒸汽。此外，在较佳的实施例中， 加热液体产品的速率不超过1100℃/sec，但是可采用足以杀死所需数量的微生物且 不会将液体产品加热至不利地影响性质特性的温度的任何加热速率。
一种用于实施根据本发明的方法的装置较佳地包括：具有扩散器(较佳的是喷 嘴)的室，可选的热源(较佳的是蒸汽发生器)，用于将蒸汽(假如使用蒸汽的话) 释放入室中的开口，冷却室，连接至室和真空控制阀的可选的真空泵，以及可选的 蒸汽过热器。
本发明的技术结果是一种高效的处理方法。该结果是通过实施短时产品压力变 化来实现的，该产品压力变化还可以加上短时加热。该过程达到了液体产品的微生 物学稳定性的所需等级(根据可应用的政府标准来确定)，而不会显著改变它们的 感官或物理化学特征。
附图说明
该装置示于附图中，其中，图1示出了该装置的示意图，而图2示出了压力和 温度调节室部分。

在较佳的实施例中，装置100包括(图1)槽罐1，该槽罐1包括用来处理液 体产品的室4。槽罐1由至扩散器3(该扩散器最佳地是具有1-3mm的开口直径的 不锈钢喷嘴)的管子连接至泵2。喷嘴3处于压力和温度调节室4中，该调节室4 包括沿着凸缘彼此连接(且较佳的是气密的)的上部和下部。在室4的上部设有喷 嘴3，而在室4的下部设有真空控制块5，如图2所最佳显示的。装置100还包括 可选的热源，如图所示，该热源是经由压力控制阀7连接至蒸汽过热器8的蒸汽发 生器6，而过热器8又通过管子连接至室4。装置100还具有通过压力控制阀10 与冷凝器11连接的冷却室9，用于冷凝物的槽罐12和用于最终产品的槽罐13、14， 以及用于在此实施例中的室4中产生真空的真空泵15。
在根据本发明的方法的最佳方面，液体产品在压力下输送至扩散器(这里显示 成喷嘴)3，在该扩散器3处从槽罐1通过与喷嘴3连接的管子而喷洒(或扩散) 入室4中。较佳地在20℃的温度实施扩散，并且液体产品较佳地扩散成具有大体 不超过约0.3mm直径的液滴(尽管即使在较佳实施例中一些液滴也可能会超过这 个直径)。产品的压力变化速度足以将预先选定的微生物杀死至预定等级，而此等 级通常是政府标准所要求的。确定需要用来杀死选定液体中的选定微生物的压差和 (可选的)温度的数值可以通过反复试验来确定。在较佳的实施例中，液体产品所 承受的压差不小于109Pa/sec。
此外，在此实施例中，室中的压力保持在约0.25Pa，但它可以更高或更低，因 为杀死微生物的是按时间(per time)的压差。室4中的压力是由真空控制块5来 控制的。室4中液滴的速度较佳的是约10m/sec或更快，但是这可根据所想要的 操作参数而变化。
假如被加热的话，最佳地使用来自于蒸汽发生器6的蒸汽来加热液体产品，该 蒸汽是由阀7来调节的。在此实施例中，蒸汽输送至蒸汽过热器8，蒸汽在其中被 加热，直到它变成干的过热水蒸汽为止。为了在水蒸汽进入室4之前产生低压的干 的过热水蒸汽，给装置添加蒸汽过热器是必要的。给室4添加真空控制块5是所希 望的，用于调节蒸汽以将压力保持在必要的等级。
来自于蒸汽过热器8的蒸汽然后通过连接至室4的管子输送，用于与扩散的液 体产品直接混合。蒸汽较佳地通过单独的喷嘴注射入室4中，且沿与扩散的液体产 品移动的相同方向注射入扩散的液体产品流中。在此实施例中，以不超过1100℃ /sec的速度加热液体产品，但是也可采用任何合适的加热速率。产品被加热至不引 起其质变的温度，这样的温度对于每种液体产品来说是特定的，且是熟悉本领域的 技术人员所已知的。在压力和温度处理室中的某些条件和参数下，在产品液滴上的 蒸汽冷凝和从产品液滴的水蒸发之间有一个平衡。可选择地，假如液体产品被加热 的话，液体产品可使用任何其它合适的方法来加热，诸如红外光或超声频。
已处理的产品与蒸汽一起被输送至冷却室9，在冷却室9中借助冷凝器11和 真空泵15来去除蒸汽，并且产品冷却至所需的温度，该温度取决于阀门开口10。 冷凝物形式的已去除的蒸汽输送至槽罐12，而冷却的产品输送至槽罐13或14。
使用本发明可提供所处理液体产品的微生物学稳定性，同时将液体产品的质量 特性保持在其原始等级或接近其原始等级。这是对于诸如牛奶、果汁(诸如复原果 汁或NFC果汁)、蜜汁饮料和其它产品之类的液体产品的工业制造来说的重要特 征。
例子1
20℃的新鲜牛奶在7bar的压力下从槽罐1通过连接至扩散器3的管子而输送 至室4。扩散器3是将牛奶扩散成具有不超过约0.3mm的直径的液滴的类型，且 在此例中是不锈钢喷嘴。用于扩散牛奶的减压速度是2.5×109Pa/sec。在扩散器处的 压力是6×105Pa，在扩散器喷嘴中的出口的直径是2mm，且室4中的压力保持在 0.25Pa，但是也可采用其它的操作条件。在室4中的已扩散的液体产品的液滴速度 不低于10m/sec。由阀7调节的来自于蒸汽发生器6的蒸汽输送至蒸汽过热器8。 来自于蒸汽过热器8的干的过热蒸汽输送至室4，用于与已扩散的新鲜牛奶直接相 互作用。牛奶的液滴与蒸汽相互作用的持续时间是约50毫秒。其结果是，牛奶被 加热至65℃，该温度并不在牛奶中引起任何质变。牛奶以900℃/sec的加热速率从 20℃加热到65℃。然后，已处理的牛奶和蒸汽输送至冷却室9，在该冷却室9中， 借助冷凝器11和真空泵15，蒸汽被去除且牛奶冷却至31℃的目标温度，该温度是 由阀门开口10来控制的，而该阀门开口10用来调节水的蒸发。冷凝物形式的已去 除的蒸汽保持在槽罐12中，而冷却的牛奶输送至槽罐13。
在压力和温度处理之前和之后的牛奶样品的微生物学分析的结果证明了所应 用的方法和装置的有效性，该结果示于下面的表1中：
表1  已处理的新鲜牛奶的微生物学分析的结果

例子2
如例子1所述实施该方法，但NFC橙汁用作液体产品。
表2示出了本方法和装置用于NFC橙汁的有效性。
表2  NFC橙汁的微生物学分析的结果

例子3
如例子1所述实施该方法，但具有大肠埃希氏杆菌(E.coli)培养物的生理溶 液用作液体产品。
表3示出了本发明和装置用于具有大肠埃希氏杆菌培养物的生理溶液的有效 性。
表3  具有大肠埃希氏杆菌培养物的生理溶液的微生物学分析的结果

例子1、2、3并没有覆盖本发明的所用应用，而仅仅是说明性的。例如，本发 明的方法和装置还用于诸如酒、食品、药品、血浆和其它的液体产品的压力和可选 的温度处理。
现在描述了本发明之后，熟悉本领域的技术人员将可作出不脱离本发明范围的 变型。因此本发明并不局限于前面的描述，而是在所附的权利要求书及其法定等同 物中阐明。如果不是以其它方式明确说明，根据本发明的方法步骤可以适于产生所 想要产品的任何顺序来实施。
相关申请
本申请要求2004年12月23日提交的、发明人为AndrieA.Volkov、Nikolay V. Arofikin和Alexander Y. Kolesnov的俄罗斯联邦专利申请第2004137687/13(040980) 号的优先权。