用于对液体食品进行冷巴氏消毒的光生物反应器和所述反应器的用途
阅读：1006发布：2020-05-08
专利汇可以提供用于对液体食品进行冷巴氏消毒的光生物反应器和所述反应器的用途专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及能够对高度不透明的液体进行杀菌处理的系统，其特征在于：滤光片，其阻止高于UV-C谱的 波长 到达被处理的液体；一个或更多个螺旋形管，其从入口端延伸至出口端，产生 流体 路径；以及一个或更多个 光源 ，其照射所述一个或更多个螺旋形管，其中所述一个或更多个光源发射波长为180至300nm的光。特别地，所述系统是用于对液体食品进行巴氏消毒的光 生物 反应器 ，所述反应器包含：a.一个或更多个螺旋形管，其从入口端延伸至出口端，产生流体路径；以及b.一个或更多个光源，其照射所述一个或更多个螺旋形管，其中所述一个或更多个光源发射波长为180至300nm的光，其中所述光生物反应器还包含一个或更多个滤光片，其位于所述一个或更多个光源与所述一个或更多个螺旋形管之间，其中所述一个或更多个滤光片阻止高于300nm波长的光到达所述一个或更多个螺旋形管。本发明还包括所述反应器用于对所述液体食品进行冷巴氏消毒的用途。，下面是用于对液体食品进行冷巴氏消毒的光生物反应器和所述反应器的用途专利的具体信息内容。
1.用于对液体食品例如乳进行巴氏消毒的光生物反应器，所述光生物反应器包含：
a.一个或更多个螺旋形管，其从入口端延伸至出口端，产生流体路径，以及
b.一个或更多个光源，其照射所述一个或更多个螺旋形管，其中所述一个或更多个光源发射波长为180至300nm的光，
其中所述光生物反应器还包含一个或更多个滤光片，其位于所述一个或更多个光源与所述一个或更多个螺旋形管之间，其中所述一个或更多个滤光片阻止高于300nm波长的光到达所述一个或更多个螺旋形管。
2.根据权利要求1所述的光生物反应器，其中通过所述一个或更多个螺旋形管的流体运动产生迪安涡流、层流或湍流。
3.根据前述权利要求中任一项所述的光生物反应器，其中所述一个或更多个螺旋形管的内管径为1mm至10mm，例如2mm至9mm，例如3mm至8mm，例如4mm至7mm，例如5mm至6mm。
4.根据前述权利要求中任一项所述的光生物反应器，其中所述一个或更多个螺旋形管的内管径为5.5mm。
5.根据前述权利要求中任一项所述的光生物反应器，其中所述一个或更多个螺旋形管的螺距为2至8mm，例如3至7mm，例如4至7mm，例如6mm，其中所述螺距是所述一个或更多个螺旋形管的中心与所述一个或更多个螺旋形管的一转/圈之后的中心之间的距离。
6.根据前述权利要求中任一项所述的光生物反应器，其中所述一个或更多个螺旋形管的盘绕角度为1°至6°，例如2°至5°，例如3°至4°，其中所述盘绕角度是在所述一个或更多个螺旋形管与相较于产生所述流体路径的所述入口端至所述出口端的直方向之间测得的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的光生物反应器，其中所述一个或更多个螺旋形管的卷径为20至150mm，其中所述卷径是所述一个或更多个螺旋形管的外端与所述一个或更多个螺旋形管的半转/圈后的外端之间的距离。
8.根据前述权利要求中任一项所述的光生物反应器，其中所述一个或更多个螺旋形管的外管径为2至8mm，例如3至7mm，例如4至7mm，例如6mm。
9.根据前述权利要求中任一项所述的光生物反应器，其中所述一个或更多个螺旋形管的壁厚为0.1至0.4mm，例如0.1至0.3mm，例如0.2至0.3mm。
10.根据前述权利要求中任一项所述的光生物反应器，其中所述一个或更多个螺旋形管围绕立柱盘绕。
11.根据权利要求10所述的光生物反应器，其中所述一个或更多个螺旋形管仅包含一个螺旋形管。
12.根据权利要求10所述的光生物反应器，其中所述一个或更多个螺旋形管以至少两个的对围绕立柱盘绕。
13.根据权利要求10至12所述的光生物反应器，其中所述立柱由反射性材料制成。
14.根据权利要求13所述的光生物反应器，其中所述立柱由反射性聚合物材料制成。
15.根据权利要求14所述的光生物反应器，其中所述立柱由聚四氟乙烯(PTFE)制成。
16.根据前述权利要求中任一项所述的光生物反应器，其中所述一个或更多个螺旋形管的从所述入口端到所述出口端的压缩长度为100mm至400mm，其中所述压缩长度是在所述光生物反应器中成形而不拉动或按压所述一个或更多个螺旋形管以便获得从所述入口到所述出口端的尺寸时所述一个或更多个螺旋形管的长度。
17.根据前述权利要求中任一项所述的光生物反应器，其中所述一个或更多个螺旋形管从所述入口端到所述出口端的延伸/自由长度为5m至20m。
18.根据前述权利要求中任一项所述的光生物反应器，其中所述一个或更多个螺旋形管由对紫外光透明的聚合物材料或石英玻璃材料制成。
19.根据权利要求18所述的光生物反应器，其中所述一个或更多个螺旋形管选自氟化乙烯丙烯(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)或全氟烷氧基烷烃(PFA)。
20.根据权利要求18所述的光生物反应器，其中所述一个或更多个螺旋形管来自无定形含氟聚合物(AF)。
21.根据前述权利要求中任一项所述的光生物反应器，其中所述入口端和所述出口端被设计成使得所述液体食品轴向地进入和离开所述一个或更多个螺旋形管。
22.根据前述权利要求中任一项所述的光生物反应器，其中所述入口端和所述出口端被设计成使得当从入口端向出口端观察时，所述液体食品总体上竖直地流过所述一个或更多个螺旋形管。
23.根据前述权利要求1至21中的任一项所述的光生物反应器，其中所述入口端和所述出口端被设计成使得当从入口向出口观察时，所述液体食品总体上水平地流过所述一个或更多个螺旋形管。
24.根据前述权利要求中任一项所述的光生物反应器，其中所述一个或更多个光源耦合至一个或更多个纤维，所述纤维将所述180至300nm的光从所述一个或更多个光源引导至所述一个或更多个螺旋形管。
25.根据权利要求24所述的光生物反应器，其中使用一个光源和多个纤维用于照射所述一个或更多个螺旋形管。
26.根据前述权利要求中任一项所述的光生物反应器，其中所述一个或更多个光源选自汞蒸汽灯、氙灯或发光二极管(LED)。
27.根据前述权利要求中任一项所述的光生物反应器，其中所述一个或更多个光源是低压杀菌灯，例如低压汞蒸汽灯。
28.根据前述权利要求中任一项所述的光生物反应器，其中所述一个或更多个光源在0℃至120℃、例如20℃至60℃、例如30℃至50℃的灯温下运行。
29.根据前述权利要求中任一项所述的光生物反应器，其中所述一个或更多个光源位于所述一个或更多个螺旋形管的外侧上。
30.根据前述权利要求中任一项所述的光生物反应器，其中所述一个或更多个光源位于所述一个或更多个螺旋形管的内侧上。
31.根据前述权利要求中任一项所述的光生物反应器，其中所述一个或更多个滤光片选自带通滤光片、刻槽滤光片或二者的组合。
32.根据前述权利要求中任一项所述的光生物反应器，其还包含反应器外壳。
33.根据权利要求32所述的光生物反应器，其中所述一个或更多个螺旋形管、所述一个或更多个光源和所述一个或更多个滤光片被封闭在所述反应器外壳的内部。
34.根据权利要求32或33所述的光生物反应器，其中所述反应器外壳由UV-C反射性材料制成。
35.根据权利要求32至34所述的光生物反应器，其中所述反应器外壳由反射性聚四氟乙烯(PTFE)制成。
36.根据前述权利要求中任一项所述的光生物反应器，其中所述光生物反应器还包含用于对所述一个或更多个光源进行空气冷却的装置。
37.根据前述权利要求中任一项所述的光生物反应器，其中所述光生物反应器还包含控制单元。
38.根据权利要求37所述的光生物反应器，其中所述控制单元包含电子温度控制和流控制。
39.根据权利要求37或38所述的光生物反应器，其中所述控制单元自动控制所述灯温和通过所述流体路径的液体的流速。
40.根据权利要求1至39中任一项所述的光生物反应器用于对液体食品进行冷巴氏消毒的用途。
41.根据权利要求1至39中任一项所述的光生物反应器用于杀伤液体食品中微生物例如细菌、霉菌、孢子/芽孢或病毒的用途。
42.根据权利要求40或41所述的光生物反应器的用途，其中所述液体食品选自液体乳制品。
43.根据权利要求40或41所述的光生物反应器的用途，其中所述液体食品选自生乳、乳、果蔬汁、咖啡、茶、大豆、soylent、苏打水、肉汤、汤、啤酒、冰沙、蛋白质奶昔、液体代餐品、奶油、酒、蛋黄酱、番茄酱、糖浆、蜂蜜或不透明的加工用水。
44.根据权利要求40或43所述的光生物反应器的用途，其中生物污染物被灭活或降低至少2-Log10、例如至少3-Log10、例如至少4-Log10、例如至少5-Log10、例如至少6-Log10的数量级。
45.根据权利要求44所述的光生物反应器的用途，其中所述生物污染物选自空肠弯曲杆菌(Campylobacter jejuni)、志贺菌属(Shigella)、贝纳柯克斯体(Coxiella burnetii)、大肠杆菌(Escherichia coli)、单核细胞增多性李斯特菌(Listeria monocytogenes)、牛分枝杆菌(Mycobacterium boris)、结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)、副结核分枝杆菌(Mycobacterium paratuberculosis)、沙门菌属(Salmonella spp.)、小肠结肠炎耶尔森菌(Yersinia enterocolitica)、布鲁氏菌属(Brucella spp.)、葡萄球菌属(Staphylococcus spp.)、干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)、鸟分枝杆菌亚种(Mycobacterium avium subspecies)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、链球菌属(Streptococcus spp.)、肠球菌属(Enterococcus spp.)或肠杆菌属(Entrerobacter spp.)。
用于对液体食品进行冷巴氏消毒的光生物反应器和所述反应
器的用途
[0001] 用于对液体进行杀菌处理的光生物反应器
[0002] 本发明涉及光生物反应器(photo bioreactor)，其使得能够利用主要波长为180nm至300nm的UV-C光对液体进行杀菌处理。本发明涉及能够对高度不透明的液体进行杀菌处理的系统。
背景技术
[0003] UV反应器仪器先前已用于对液体食品进行巴氏消毒(pasteurization)。这样的仪器的一些实例可见于US 2002/096648或Chem.Eng.Technol.2007，30，第945-950页中，这二者均公开了用于将紫外光照射到流体反应介质中的反应器。辐射室连接至入口和出口，这允许反应介质在暴露于紫外光的同时流过反应器。
[0006] 发明概述
[0007] 本发明涉及用于对液体食品进行冷巴氏消毒的UV反应器。因此，在本发明的第一方面中公开了用于对液体食品(例如乳(milk))进行冷巴氏消毒的光生物反应器，所述光生物反应器包含：
[0008] a.一个或更多个螺旋形管(spiral-shaped tube)，其从入口端延伸至出口端，产生流体路径，以及
[0010] 其中所述光生物反应器还包含一个或更多个滤光片(filter)，其位于所述一个或更多个光源与所述一个或更多个螺旋形管之间，其中所述一个或更多个滤光片阻止高于300nm波长的光到达所述一个或更多个螺旋形管。
[0011] 阻止高于300nm波长的光到达所述一个或更多个螺旋形管意指高于300nm的光被大量衰减，例如，至少100倍，或1000倍或者更多。
[0012] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个滤光片阻止高于270nm波长的光到达所述一个或更多个螺旋形管。
[0013] 使用光辐射作为冷巴氏消毒的方法的优点之一是，这是对于部分灭菌而言非常节能(energy efficient)的方式。
[0014] 使用一个或更多个滤光片的优点之一是可避免来自更高波长的光氧化。例如优选避免核黄素的光氧化(在446nm的波长附近)，同时避免液体食品中的其他成分的光氧化，这增强了所述食品中的苦的和不良的风味/味道。另外，滤光片可避免热空气接触所述一个或更多个螺旋形盘管(spiral-shaped coil)，从而避免加热所述液体食品。
[0015] 流体路径被设计成提供高的表面积与体积之比，从而提高了单位体积的光能暴露(exposure)，同时降低了来自所处理的不透明液体的自屏蔽效应(self-shadowing effect)。以这样的方式，当产生流体路径的材料对于光的辐射是透明的时，可使用光来处理不透明的液体。
[0016] 液体食品以一定的流量(flow rate)流过所述一个或更多个螺旋形管。在一个或更多个实施方案中，以ml/分钟为单位测量的流量为200至6,000ml/分钟，或500至4,000ml/分钟，或800至2,000ml/分钟，或900至1,100ml/分钟。
[0017] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个光源是低压杀菌灯，例如低压汞蒸汽灯。
[0018] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个光源在0℃至120℃的灯温(lamp temperature)下运行。
[0019] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个光源在20℃至60℃的灯温下运行。
[0020] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个光源在30℃至50℃的灯温下运行。
[0021] 在本发明的第二方面中，本文中公开了在整个本文件中描述的光生物反应器用于对液体食品进行冷巴氏消毒的用途。
[0022] 冷巴氏消毒可以是在过程中对物质且尤其是对液体的部分灭菌，在该过程中，在没有对物质进行重大化学改变的情况下，热作为主要的对令人讨厌的生物体(objectionable oganism)的根除而被规避。规避并不意指排除而是降低。
[0023] 在一个或更多个实施方案中，生物污染物被灭活或降低至少2-Log10的数量级。生物污染物可以是例如细菌、孢子/芽孢(spore)、霉菌或病毒。
[0024] 在一个或更多个实施方案中，生物污染物被灭活或降低至少3-Log10的数量级。
[0025] 在一个或更多个实施方案中，生物污染物被灭活或降低至少4-Log10的数量级。
[0026] 在一个或更多个实施方案中，生物污染物被灭活或降低至少5-Log10的数量级。
[0027] 在一个或更多个实施方案中，生物污染物被灭活或降低至少6-Log10的数量级。
[0028] 在本发明的第三方面中，本文中公开了在整个本文件中描述的光生物反应器用于杀伤液体食品中的微生物(例如细菌、霉菌、孢子/芽孢或病毒)的用途。
[0029] 杀伤意指降低具有活性的或活的微生物的数量。在液体食品中存在的微生物可以是由于在所述液体食品加工过程中的污染所致。例如乳制品中的常见细菌污染物可以是例如干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)、大肠杆菌(Escherichia coli)、单核细胞增多性李斯特菌(Listeria monocytogenes)、沙门菌属(Salmonella spp.)、鸟分枝杆菌副结核亚种(Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis，MAP)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)或链球菌属(Streptococcus spp)。
[0030] 发明详述
[0031] 本发明涉及光生物反应器，其包含阻止高于300nm紫外光的滤光片，并且还涉及液压设计(hydraulic design)，其使得能够利用180nm至300nm的UV-C光对液体进行杀菌处理。
[0032] 本发明涉及能够对高度不透明的液体进行杀菌处理的系统。本发明包括滤光片，其阻止高于UV-C谱的波长到达被处理的液体。滤光片引导任选的气流通过所述一个或更多个光源。以这样的方式，阻止了气流到达其中处理液体产品的反应器室，同时将光源保持在其最佳工作温度下。此外，本发明涉及液压设计，所述液压设计包括一个或更多个盘绕的(coiled)螺旋形管，由于离心力，所述螺旋形管使得能够产生错流(crossflow)。这样使得能够使用UV-C光来处理大多数不透明的液体。
[0033] 在描述本发明的方面时，为了清楚起见，将使用特定术语。然而，本发明并不旨在限于如此选择的特定术语，并且应当理解，每个特定术语包含以相似方式操作以实现相似目的的所有技术等同物。
[0034] 在本发明的第一方面中公开了用于对液体食品(例如乳)进行冷巴氏消毒的光生物反应器，所述光生物反应器包含：
[0035] a.一个或更多个螺旋形管，其从入口端延伸至出口端，产生流体路径，以及[0036] b.一个或更多个光源，其照射所述一个或更多个螺旋形管，其中所述一个或更多个光源发射波长为180至300nm的光，
[0037] 其中所述光生物反应器还包含一个或更多个滤光片，其位于所述一个或更多个光源与所述一个或更多个螺旋形管之间，其中所述一个或更多个滤光片阻止高于300nm波长的光到达所述一个或更多个螺旋形管。
[0038] 巴氏消毒不仅限于在一定温度和暴露时间段内对物质且尤其是液体进行部分灭菌，这在不破坏该物质的主要化学变化的情况下破坏令人讨厌的生物体，而且还包括在热作为主要的对令人讨厌的生物体的根除而被规避而物质没有发生重大化学变化的过程中对物质且尤其是液体进行部分灭菌的冷巴氏消毒。规避并不意指排除而是降低。本发明公开了使用光辐射作为冷巴氏消毒的手段的优点之一在于，这是用于部分灭菌的非常节能的方式。
[0039] 流体路径被设计成提供高的表面积与体积之比，从而提高了单位体积的光能暴露，同时降低了来自所处理的不透明液体的自屏蔽效应。以这样的方式，当产生流体路径的材料对于光的辐射是透明的时，可使用光来处理不透明的液体。
[0040] 从入口端延伸至出口端以产生流体路径的所述一个或更多个螺旋形管利用了当介质在流体路径中移动时存在的流态(flow regime)。流体路径中的流态可由一个或数个涡旋(eddy)组成，其利用离心力在一级流轴向上产生二级流(例如，迪安涡流(Dean vortex flow))，以增强暴露于由光源发射的UV光的液体的表面。
[0041] 通过流体路径的流体运动可具有与迪安涡流一致的双涡旋模式。这在流体路径中提供了轴向流，从而提供了高的表面积与体积之比。这可提高单位体积/表面积的光能暴露，同时降低来自被处理的不透明液体的自屏蔽效应。
[0043] 本发明公开了使用迪安涡流、层流或湍流的优点之一是，它可提高单位体积/表面积的光能暴露，同时降低来自被处理的不透明液体的自屏蔽效应，由此使用更少的能量和时间来处理相同的体积。
[0044] 在所述一个或更多个螺旋形管与所述一个或更多个光源之间可定位有一个或更多个滤光片，以将辐射到所述一个或更多个螺旋形管的光的波长缩小至较窄的波段。这将确保用于杀伤细菌和病毒的最佳波长，同时避免液体食品的氧化(参见图11)。
[0045] 阻止高于300nm波长的光到达所述一个或更多个螺旋形管意指高于300nm的光被大量衰减，例如，至少100倍，或1000倍或者更多。
[0046] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个滤光片阻止高于290nm波长的光到达所述一个或更多个螺旋形管。
[0047] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个滤光片阻止高于280nm波长的光到达所述一个或更多个螺旋形管。
[0048] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个滤光片阻止高于270nm波长的光到达所述一个或更多个螺旋形管。
[0049] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个滤光片阻止高于260nm波长的光到达所述一个或更多个螺旋形管。
[0050] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的截面形状为圆形、六边形、正方形、三角形或椭圆形。截面形状可具有任何形状，其仍将保持液体食品的大的暴露外部面积。
[0051] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的内管径(inner tube diameter)为1mm至10mm。
[0052] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的内管径为2mm至9mm。
[0053] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的内管径为3mm至8mm。
[0054] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的内管径为4mm至7mm。
[0055] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的内管径为5mm至6mm。
[0056] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的内管径为5.5mm。
[0057] 内径的尺寸是在给定时间中能够被处理的液体食品的量与每单位体积/表面积的光能暴露之间的权衡(tradeoff)。内管径越大，在任何给定时间中可通过的液体食品就越多，然而，内径越大，暴露面积可以就越小(相对见到)。
[0058] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的螺距(pitch)为2至8mm，其中所述螺距是所述一个或更多个螺旋形管的中心与所述一个或更多个螺旋形管的一转/圈(one turn/coil)之后的中心之间的距离。
[0059] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的螺距为3至7mm，其中所述螺距是所述一个或更多个螺旋形管的中心与所述一个或更多个螺旋形管的一转/圈之后的中心之间的距离。
[0060] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的螺距为4至7mm，其中所述螺距是所述一个或更多个螺旋形管的中心与所述一个或更多个螺旋形管的一转/圈之后的中心之间的距离。
[0061] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的螺距为6mm，其中所述螺距是所述一个或更多个螺旋形管的中心与所述一个或更多个螺旋形管的一转/圈之后的中心之间的距离。
[0062] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的盘绕角度(coil angle)为1°至6°，例如2°至5°，例如3°至4°，其中所述盘绕角度是在所述一个或更多个螺旋形管与相较于产生所述流体路径的入口端至出口端的直方向(straight direction)之间测得的。
[0063] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的盘绕角度为2°至5°。
[0064] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的盘绕角度为3°至4°。
[0065] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的卷径(coil diameter)为20至150mm，其中所述卷径是所述一个或更多个螺旋形管的外端与所述一个或更多个螺旋形管的半转/圈(a halfturn/coil)后的外端之间的距离。即，卷径是由所述一个或更多个螺旋形管产生的盘管的宽度。
[0066] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的外管径(outer tube diameter)为2至8mm。在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的外管径为5mm至6mm。
[0067] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的外管径为3至7mm。
[0068] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的外管径为4至7mm。
[0069] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的外管径为5mm至6mm。
[0070] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的外管径为6mm。
[0071] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的壁厚为0.1至0.4mm。壁厚也可定义为外管径减去内管径。
[0072] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的壁厚为0.1至0.3mm。
[0073] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的壁厚为0.2至0.3mm。
[0074] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的壁厚为1至4mm。
[0075] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的壁厚为1至3mm。
[0076] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管的壁厚为2至3mm。
[0077] 当所述一个或更多个螺旋形管由聚合物材料制成时，壁厚通常为0.1至4mm，而当石英玻璃用于所述一个或更多个螺旋形管时，壁厚通常为1至4mm。然而，所述一个或更多个管的壁厚取决于所述一个或更多个光源发射的光的透射百分比。透射百分比越高，可制成的壁就越厚。
[0078] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管围绕立柱(pillar)盘绕。
[0079] 使用立柱盘绕所述一个或更多个螺旋形管的一个优点是，如果所述管例如由柔性材料制成，则立柱使所述一个或更多个螺旋形管稳定。因此，立柱可为盘管提供稳定性。另外，立柱可具有其他优点，例如，通过例如是反射性的来帮助提高辐射至所述一个或更多个螺旋形管的光量。
[0080] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管围绕立柱盘绕，以产生锥形盘管(cone shaped coil)。这意指盘管的起点比盘管的末端窄，或者盘管的起点比盘管的末端宽。这可产生棱锥形盘管(pyramidal shaped coil)。
[0081] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管仅包含一个螺旋形管。在另一个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管以至少两个的对(in paris of at lerast two)围绕立柱盘绕。
[0082] 在一个或更多个实施方案中，立柱由反射性材料制成。
[0084] 反射性材料也可以是部分反射性材料，例如特氟龙(Teflon)材料，例如全氟烷氧基烷烃(perfluoroalkoxy alkane，PFA)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)、氟化乙烯丙烯(fluorinated ethylene propylene，FEP)。这样的材料的反射性取决于材料上的发光角度。
[0085] 聚四氟乙烯(PTFE)是四氟乙烯的合成含氟聚合物，其具有许多应用。基于PTFE的配方最知名的品牌名称是Teflon。PTFE是碳氟化合物(fluorocarbon)固体，因为它是一种完全由碳和氟组成的高分子量化合物。PTFE是疏水性的：水和含水物质都不会润湿PTFE，因为碳氟化合物由于氟的高电负性而显示出减轻的伦敦色散力(London dispersion force)。PTFE具有任何固体中最低的摩擦系数之一。
[0086] 全氟烷氧基烷烃(PFA)是含氟聚合物。它们是四氟乙烯(C2F4)和全氟醚(C2F3ORf，其中Rf是全氟基团，例如三氟甲基(CF3))的共聚物。PFA的特性类似于PTFE。最大的区别之一是烷氧基取代基允许聚合物例如被熔融加工(melt-processed)。在分子水平上，PFA与其他含氟聚合物相比，链长更小，且链缠结更高。它还在分支处包含一个氧原子。这使得材料更透明，并具有接近或超过PTFE的改善的流动性、抗蠕变性(creepresistance)和热稳定性。
[0087] 氟化乙烯丙烯(FEP)是六氟丙烯和四氟乙烯的共聚物。它与PTFE的不同之处在于，它可使用常规的注射成型(injection molding)和螺旋挤出(screw extrusion)技术进行熔融加工。氟化乙烯丙烯以Teflon FEP的品牌名称出售。其他品牌名称是Neoflon FEP或Dyneon FEP。FEP的成分与含氟聚合物PTFE和PFA非常相似。FEP比PTFE更柔软，且熔点为约260℃。FEP高度透明且耐日光。
[0088] FEP和PFA二者均具有PTFE的低摩擦和非反应性的可用特性，但更易于成型。
[0089] 在一个或更多个实施方案中，立柱由反射性聚合物材料制成。
[0091] 金属化膜是涂覆有金属薄层的聚合物膜，例如但不限于铝。它们以降低的重量和成本提供了铝箔的光滑金属外观。
[0092] 在一个或更多个实施方案中，立柱由聚四氟乙烯(PTFE)制成。
[0093] 在一个或更多个实施方案中，立柱是所述一个或更多个光源。
[0094] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管从入口端到出口端的压缩长度(compressed length)为100mm至400mm。所述压缩长度是在所述光生物反应器中成形而不拉动或按压所述一个或更多个螺旋形管以便获得从所述入口到所述出口端的尺寸(measure)时所述一个或更多个螺旋形管的长度。
[0095] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管具有从入口端到出口端的5m至20m的延伸/自由长度(extension/free length)。延伸/自由长度是所述一个或更多个螺旋形管中一个管的总长度。一个管的总长度等于一个液体食品单位必须通过所述一个或更多个螺旋形管的总距离。
[0096] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管由对紫外光透明的聚合物材料或石英玻璃材料制成。然而，所述一个或更多个螺旋形管可由任何材料制成，只要所述材料对于由所述一个或更多个光源发射的光或多或少是透明的即可。
[0097] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管选自氟化乙烯丙烯(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)或全氟烷氧基烷烃(PFA)。所述一个或更多个螺旋形管可由具有与FEP、PTFE或PFA类似的特性的任何材料制成。
[0098] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管来自无定形含氟聚合物(amorphous fluoropolymer，AF)。所述一个或更多个螺旋形管可由具有与AF类似的特性的任何材料制成。
[0099] 无定形含氟聚合物(AF)是无定形氟塑料的家族。这些材料在光学清晰度和机械特性(包括强度)方面类似于其他无定形聚合物。这些材料在广泛温度范围中的性能、优异的耐化学性(chemical resistance)和具有出色的电气特性方面与其他氟塑料相当。AF聚合物与其他氟塑料的不同之处在于，它们可溶于选定的溶剂中，具有高透气性、高可压缩性、高抗蠕变性和低导热性。AF聚合物具有所有已知固体聚合物中最低的介电常数。与许多其他已知的聚合物相比时，AF聚合物的折射率低。
[0100] 在一个或更多个实施方案中，入口端和出口端被设计成使得液体食品轴向地进入和离开所述一个或更多个螺旋形管。这意指液体将或多或少地从出口端轴向离开到达液体进入入口端的位置。
[0101] 在一个或更多个实施方案中，入口端和出口端被设计成使得当从入口端向出口端观察时，液体食品总体上竖直地流过所述一个或更多个螺旋形管。这意指液体食品将垂直通过入口进入所述一个或更多个螺旋形管，流过所述一个或更多个螺旋形管，并垂直离开出口，从而给出总体垂直流。
[0102] 在一个或更多个实施方案中，入口端和出口端被设计成使得当从入口向出口观察时，液体食品总体上水平地流过所述一个或更多个螺旋形管。这意指液体食品将水平地通过入口进入所述一个或更多个螺旋形管，流过所述一个或更多个螺旋形管，并水平地离开出口，从而给出总体水平流。
[0103] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个光源耦合至将180至300nm的光从所述一个或更多个光源引导至所述一个或更多个螺旋形管的一个或更多个纤维。这意指从光源发出的光通过/穿过一个或更多个纤维被引导至所述一个或更多个螺旋形管。纤维可以是光纤。光纤是由例如将玻璃(二氧化硅)或塑料拉制成选定直径而制成的柔性透明纤维。光纤可用作在纤维的两端之间传输光的手段。
[0104] 在一个或更多个实施方案中，一个光源和多个纤维被用于照射所述一个或更多个螺旋形管。
[0107] 发光二极管(LED)是一种两引线半导体光源。它是一个p-n结二极管，在激活时会发光。当对引线施加适当的电压时，电子能够与装置内的电子空穴复合，从而以光子的形式释放能量。这样的效应称为电致发光(electroluminescence)，且光的颜色(对应于光子的能量)由半导体的能带隙决定。LED通常很小(小于1mm)，且集成的光学组件可用于形成辐射图。
[0108] 氙弧灯(xenon arc lamp)是一种特殊类型的气体放电灯，是一种通过使电在高压下穿过电离的氙气来产生光的电灯。它产生明亮的白光，其接近地模拟自然光。汽车中使用了特殊种类的氙灯。这些实际上是金属卤化物灯，其中氙弧灯仅在启动期间使用。
[0109] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个光源是金属卤化物灯。金属卤化物灯是这样的电灯，其通过使电弧穿过气化的汞和金属卤化物的气体混合物来产生光。它是一种类型的高强度气体放电灯。它们类似于汞蒸汽灯，但在石英电弧管(quartz arc tube)中包含另一些金属卤化物化合物，这可改善光的效率和颜色再现(color rendition)。
[0110] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个光源选自发射在紫外C(UV-C)谱波长范围内的光的光源。
[0111] UV谱可分为数个较小的区域，它们是：紫外A(UV-A)，315至400nm；紫外B(UV-B)，280至315nm；紫外C(UV-C)，100至280nm；近紫外(N-UV)，300至400nm；中紫外(M-UV)，200至
300nm；远紫外(F-UV)，122至200nm。
300nm；远紫外(F-UV)，122至200nm。
[0112] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个光源选自发射在中紫外(M-UV)谱波长区域中的光的光源。
[0113] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个光源是低压杀菌灯，例如低压汞蒸汽灯。
[0114] 低压杀菌灯可以是在UV-C波段中发射很大一部分辐射功率的UV灯，例如低压汞蒸汽灯或低压汞合金灯。
[0115] 低压汞合金灯是加有(doped)与其他元素(通常是镓)组合的汞的汞灯，因此也称为汞齐灯(amalgam lamp)。
[0116] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个光源在0℃至120℃的灯温下运行。
[0117] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个光源在20℃至60℃的灯温下运行。
[0118] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个光源在30℃至50℃的灯温下运行。
[0119] 本发明公开了通过利用具有较低灯温的光源的优点之一可以是更少的热量从光源传递到液体食品。在生物反应器的操作过程中，这可对液体食品的冷却产生较低的要求。
[0120] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个光源在40℃的灯温下运行。
[0121] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个光源位于所述一个或更多个螺旋形管的外侧上。
[0122] 在另一个实施方案中，所述一个或更多个光源位于所述一个或更多个螺旋形管的内侧上。在另一些实施方案中，所述一个或更多个光源既位于所述一个或更多个螺旋形管的内侧上，又位于所述一个或更多个螺旋形管的外侧上。
[0123] 所述一个或更多个光源的位置可根据生物反应器的总体设置而变化，以实现能量从所述一个或更多个光源向所述一个或更多个螺旋形管内的液体食品的最高可能转移。
[0124] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个滤光片选自带通滤光片(bandpass filter)、刻槽滤光片(notch filter)或二者的组合。
[0125] 使用一个或更多个滤光片(例如，带通滤光片或刻槽滤光片)的优点之一可以是可避免来自更高波长的光氧化。例如优选避免核黄素的光氧化(在446nm的波长附近)，同时避免液体食品中的其他成分的光氧化，这增强了所述食品中的苦的和不良的风味/味道。另外，滤光片可避免热空气接触所述一个或更多个螺旋形盘管，从而避免加热液体食品。
[0126] 带通滤光片是一种使特定范围内的频率通过并拒绝/衰减该范围外的频率的装置。
[0127] 刻槽滤光片是阻带较窄的带阻滤光片(band-stop filter)。在信号处理中，带阻滤光片或带除滤光片(band-rejection filter)是使大多数频率不变，但将特定范围内的那些频率抑制/衰减到非常低的水平的滤光片。它与带通滤光片相反。
[0128] 在一个或更多个实施方案中，光生物反应器还包含反应器外壳(housing)。反应器外壳是模块化设计的，因此没有最小或最大长度。反应器外壳的尺寸取决于所述一个或更多个光源、所述一个或更多个螺旋形管的尺寸以及添加至生物反应器的其他特征。反应器外壳可以是理想的，因为它将在反应器内部包含光并将光反射回所述一个或更多个螺旋形管。
[0129] 在一个或更多个实施方案中，所述一个或更多个螺旋形管、所述一个或更多个光源、以及所述一个或更多个滤光片被封闭在反应器外壳内部。
[0130] 在一个或更多个实施方案中，反应器外壳由UV-C反射性材料制成。UV-C反射性材料可以是反射在100nm至300nm的谱区域中发射的光的材料。通过利用反射性UV-C材料，一个优点可以是使反应器运行所需的能量最小化，因为更多的光可朝着所述一个或更多个螺旋形管反射回去。
[0131] 在一个或更多个实施方案中，反应器外壳由反射性聚四氟乙烯(PTFE)制成。
[0132] 聚四氟乙烯(PTFE)是四氟乙烯的合成含氟聚合物，其具有许多应用。基于PTFE的配方最知名的品牌名称是Teflon。PTFE是碳氟化合物固体，因为它是一种完全由碳和氟组成的高分子量化合物。PTFE是疏水性的：水和含水物质都不会润湿PTFE，因为碳氟化合物由于氟的高电负性而显示出减轻的伦敦色散力(London dispersion force)。PTFE具有任何固体中最低的摩擦系数之一。
[0133] 在一个或更多个实施方案中，光生物反应器还包含用于对所述一个或更多个光源进行空气冷却的装置。取决于灯温，可以需要另外的冷却，以在通过流体路径行进时将液体食品保持在可接受的温度下。
[0134] 在一个或更多个实施方案中，用于冷却光源的空气流是从光生物反应器的一侧到另一侧的流动空气(flow air)。
[0135] 在一个或更多个实施方案中，用于冷却光源的空气流是从光生物反应器的顶部到光生物反应器的底部的流动空气。或者，流可以是从底部到顶部，或者是从一侧到另一侧与从底部/顶部到顶部/底部的流动的组合。
[0136] 可以以多种方式调节用于冷却灯的空气流，以最佳地将灯冷却至所需温度。空气也可流过灯的中间部分，以达到最佳冷却。
[0137] 在一个或更多个实施方案中，光生物反应器还包含控制单元(control unit)。
[0138] 控制单元可以是能够测量和控制例如流速、温度、光强度和多种其他特性的单元。使用控制单元的优点之一可以是生物反应器的自动控制。另外，利用控制单元，可设置监测系统(surveillance system)，以便例如如果压力降低、温度升高或光强度降低，则操作员可被通知。
[0139] 在一个或更多个实施方案中，控制单元包含电子温度控制和流控制。
[0140] 在一个或更多个实施方案中，控制单元自动控制灯温和通过流体路径的液体的流速。利用自动控制可具有以下优点之一：由于较少的时间花费在观察系统和对系统属性进行手动控制的调整，从而节省了使用者的时间。另外，利用控制单元，可设置监测系统，以便例如如果压力降低，温度升高或光强度降低，则操作员可被通知。另外，控制单元可自动应对压力的降低、温度的升高或光强度的降低。或者，如果不能应对不同的违规(irregularity)，则控制单元可关闭反应器。
[0141] 本发明的另一方面是在整个本文件中描述的光生物反应器用于对液体食品进行冷巴氏消毒的用途。
[0142] 冷巴氏消毒可以是在过程中对物质且尤其是对液体的部分灭菌，在该过程中，在没有对物质进行重大化学改变的情况下，热作为主要的对令人讨厌的生物体的根除而被规避。规避并不意指排除而是降低。本发明公开了使用光辐射作为冷巴氏消毒的手段的优点之一在于，这是用于部分灭菌的非常节能的方式。
[0143] 在一个或更多个实施方案中，液体食品选自液体乳制品。
[0144] 在一个或更多个实施方案中，液体食品选自生乳(raw milk)、乳、果蔬汁(juice)、咖啡、茶、大豆、soylent、苏打水(doda)、肉汤(broth)、汤(soup)、啤酒、冰沙(smoothies)、蛋白质奶昔(protein shake)、液体代餐品(liquid meal-replacement)、奶油(cream)、酒(wine)、蛋黄酱(mayonnaise)、番茄酱(ketchup)、糖浆(syrup)、蜂蜜(honey)或不透明的加工用水(opaque processing water)。
[0145] 在一个或更多个实施方案中，生物污染物被灭活或降低至少2-Log10的数量级。生物污染物可以是例如细菌、孢子/芽孢、霉菌或病毒。
[0146] 在一个或更多个实施方案中，生物污染物被灭活或降低至少3-Log10的数量级。
[0147] 在一个或更多个实施方案中，生物污染物被灭活或降低至少4-Log10的数量级。
[0148] 在一个或更多个实施方案中，生物污染物被灭活或降低至少5-Log10的数量级。
[0149] 在一个或更多个实施方案中，生物污染物被灭活或降低至少6-Log10的数量级。
[0150] 在一个或更多个实施方案中，所述生物污染物选自空肠弯曲杆菌(Campylobacter jejuni)、志贺菌属(Shigella)、贝纳柯克斯体(Coxiella burnetii)、大肠杆菌、单核细胞增多性李斯特菌、牛分枝杆菌(Mycobacterium bovis)、结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)、副结核分枝杆菌(Mycobacterium paratuberculosis)、沙门菌属、小肠结肠炎耶尔森菌(Yersinia enterocolitica)、布鲁氏菌属(Brucella spp.)、葡萄球菌属(Staphylococcus spp.)、干酪乳杆菌、鸟分枝杆菌亚种(Mycobacterium avium subspecies)、金黄色葡萄球菌、链球菌属、肠球菌属(Enterococcus spp.)或肠杆菌属(Entrerobacter spp.)。
[0151] 本发明的另一方面是在整个文件中描述的光生物反应器用于杀伤液体食品中的微生物(例如细菌、霉菌、孢子/芽孢或病毒)的用途。
[0152] 杀伤意指降低具有活性的或活的微生物的数量。在液体食品中存在的微生物可能是由于在所述液体食品加工过程中的污染所致。例如乳制品中的常见的细菌污染物可以是例如干酪乳杆菌、大肠杆菌、单核细胞增多性李斯特菌、沙门菌属、鸟分枝杆菌副结核亚种(MAP)、金黄色葡萄球菌或链球菌属。
[0153] 在一个或更多个实施方案中，液体食品选自液体乳制品。
[0154] 在一个或更多个实施方案中，液体食品选自生乳、乳、果蔬汁、咖啡、茶、大豆、soylent、苏打水、肉汤、汤、啤酒、冰沙、蛋白质奶昔、液体代餐品、奶油、酒、蛋黄酱、番茄酱、糖浆、蜂蜜或不透明的加工用水。
[0155] 在一个或更多个实施方案中，生物污染物被灭活或降低至少2-Log10，例如至少3-Log10、例如至少4-Log10、例如至少5-Log10、例如至少至少6-Log10的数量级。生物污染物可以是例如细菌、孢子/芽孢、霉菌或病毒。
[0156] 在一个或更多个实施方案中，生物污染物被灭活或降低至少5-Log10的数量级。
[0157] 在一个或更多个实施方案中，生物污染物被灭活或降低至少6-Log10的数量级。
[0158] 在一个或更多个实施方案中，所述生物污染物选自空肠弯曲杆菌、志贺菌属、贝纳柯克斯体、大肠杆菌、单核细胞增多性李斯特菌、牛分枝杆菌、结核分枝杆菌、副结核分枝杆菌、沙门菌属、小肠结肠炎耶尔森菌、布鲁氏菌属、葡萄球菌属、干酪乳杆菌、鸟分枝杆菌亚种、金黄色葡萄球菌、链球菌属、肠球菌属或肠杆菌属。
[0159] 当描述本发明的实施方案时，没有明确描述所有可能实施方案的组合和排列。然而，某些措施在互不相同的从属权利要求中记载或在不同的实施方案中进行描述的事实并不意指不能有利地使用这些措施的组合。本发明考虑所描述的实施方案的所有可能的组合和排列。
[0161] 图1示出了本发明的一个实施方案的分解图(eXplosion view)，其示出了反应器外壳、包含入口和出口的螺旋形管、立柱和滤光片。
[0162] 图2示出了本发明的一个实施方案的侧视图，其示出了两个反应器外壳、两个出口、两个滤光片和多个光源。
[0163] 图3示出了本发明的一个实施方案的侧视图，其示出了两个反应器外壳、两个出口、两个滤光片和多个光源。
[0164] 图4示出了本发明的一个实施方案的透视侧视图，其示出了两个反应器外壳(反应器外壳的一部分是透视的)、两个出口、两个滤光片(滤光片是透视的)和多个光源。
[0165] 图5示出了本发明的一个实施方案的透视主视图，其示出了反应器外壳、包含入口和出口的螺旋形管、立柱和滤光片。
[0166] 图6示出了本发明的一个实施方案的剖视侧视图，其示出了反应器外壳、包含入口和出口(未示出)的螺旋形管、立柱和滤光片。切割是沿着反应器外壳的中部向下进行的。
[0167] 图7示出了本发明的一些特定实施方案的不同部分和测量的示意图。
[0168] 图8示出了对从光源获得的灭活或降低生物污染物所需的能量的量的研究。
[0169] 图9示出了对当温度从18摄氏度变化到38摄氏度时的本发明的差异的研究。
[0170] 图10示出了对当在三种不同的管尺寸下改变液体的流量时的本发明的研究。
[0171] 图11示出了在不同波长(220至320nm)下，通过辐射在病毒中针对蛋白质引起的损伤的程度。
[0172] 附图详述
[0173] 图1、5和6示出了用于对液体食品进行冷巴氏消毒的光生物反应器的一个实施方案的不同视图。光生物反应器包含螺旋形管104，其从入口端106延伸至出口端108，从而产生流体路径。螺旋形管104围绕立柱110盘绕。
[0174] 光生物反应器还包含反应器外壳102a、102b、102c，所述反应器外壳包含三个部分；第一部分102a位于图1中的光生物反应器的顶部，第二部分构成外壳的侧面，并且第三部分位于光生物反应器的下侧。
[0175] 图1中还示出了位于螺旋形管104外部之间的滤光片112。滤光片112阻止高于300nm波长的光到达螺旋形管104。
[0176] 滤光片112在图5中被示为透视的滤光片。在图6中，所示的切割是沿着反应器外壳102a、102b和102c的中部向下进行的。
[0177] 图1、5和6中所示的光生物反应器是光生物反应器的一些实例，其中当从入口端106向出口端108观察时，液体食品总体上竖直地流过所述一个或更多个螺旋形管104。
[0178] 图2至4示出了用于对液体食品进行冷巴氏消毒的光生物反应器的一个替代实施方案，所述光生物反应器包含与图1、5和6相关所鉴定和讨论的相似的元件。
[0179] 在图2至4的实施方案中，利用多个光源114来照射两个螺旋形管104。光源114发射波长为180至300nm的光。在图2至4中，两个滤光片112位于光生物反应器中包含的所述光源114和所述两个螺旋形管104之间。
[0180] 两个滤光片112在图4中被示为透视的滤光片。另外，在图4中，在反应器外壳102a、102b和102c内部可见包含入口106和出口108的两个螺旋形管104和立柱110。
[0181] 图2至4中所示出的光生物反应器是光生物反应器的一些实例，其中当从入口端106向出口端108观察时，液体食品总体上水平地流过所述一个或更多个螺旋形管104。
[0182] 图7示出了根据本发明的具有入口106和出口108的螺旋形管104。螺旋形管的压缩长度116、螺旋形管的延伸/自由长度118、内管径120、螺距122、盘绕角度124、卷径126、外管径128、壁厚130均在图7中示出。
[0183] 图8示出了对从光源获得的灭活或降低生物污染物所需的能量的量的研究。
[0184] 图9示出了对当温度从18摄氏度变化到38摄氏度时的本发明的差异的研究。
[0185] 图10示出了对当在三种不同的管尺寸下改变液体的流量时的本发明的研究。
[0186] 图11示出了在不同波长(220至320nm)下，通过辐射在病毒中针对蛋白质引起的损伤的程度。实施例
[0187] 一般实验方法
[0188] 使用掺杂(spiked)有大肠杆菌的UHT全脂乳来研究管径和流量的影响，所述大肠杆菌的浓度为最低每毫升2.7E6(使用最大可能数法确定)。
[0189] 将一升UHT全脂乳转移至无菌的蓝盖瓶中，并添加1ml大肠杆菌培养基，以达到期望的至少2.7E6/ml的最低浓度。当达到期望的UV-C剂量时，将经掺杂的乳(spiked milk)在UV反应器中循环，并定期取样。在整个实验过程中，使用电磁搅拌器将经掺杂的乳不断混合。
[0190] 对于每种特定的流量和管尺寸，制备了新批次的1升UHT全脂乳，其掺杂有最低浓度为2.7E6/ml的大肠杆菌。
[0191] UV反应器由围绕28mm石英玻璃盘绕的FEP管组成。在石英玻璃内放置峰辐射为253.7nm的75W杀菌灯。受测管的尺寸为AWG(美国线规(America wire gauge))7、9和11，并且所研究的流量为每分钟200、300、600和1000ml。
[0192] 使用旋转叶片泵(rotary vane pump)使乳循环，并将其在UV反应器中暴露一段时间，然后使用无菌移液器采集20ml样品并将其转移到无菌蓝盖瓶中。将乳在系统中循环，每次实验前都要关闭灯，并取样以建立起始浓度。在每个实验开始时，乳温度为24至25℃，在每个实验结束时，乳温度为34至43℃。
[0193] 每次实验后，系统都要进行CIP(就地清洁(clean-in-place))程序，首先使用脱矿质水冲洗系统10分钟，然后在65℃下循环1％NaOH溶液持续40分钟。随后使用脱矿质水冲洗系统10分钟。之后，将60℃的0.5％HNO3溶液在系统中循环40分钟。最后，使用脱矿质水将系统清洗(rinse)20分钟。
[0194] 实验结束后，立即将样品转移至层流生物安全柜中的采样站，在那里按照Jarvis等，使用MPN法对其进行处理[Jarvis，B.et al.，Journal of Applied Microbiology，2010，109，1660-1667]。
[0195] 在35℃的培养箱中放置两天后，对阳性受测管的数量进行计数并计算细菌浓度。
[0196] 实施例1
[0197] 实验例1研究了来自泵和光源的灭活或降低生物污染物所需的能量的量。受测的管尺寸为AWG 9，且所研究的流量为每分钟700ml。如图8所见，通过使用少量的光能(每1000升液体约1.2kWh)，获得了1-Log10的降低。当提高所使用的光能时，Log10的降低量也提高，直至从每1,000升液体10kWh起获得平台(plateau)，降低量为约5-Log10。
[0198] 实施例2
[0199] 实验例2研究了当温度从18摄氏度变化到38摄氏度时的本发明的差异。受测的管尺寸为AWG 9，且所研究的流量为每分钟700ml。如图9所示，在每1,000升液体约10kWh处，log10降低的差异是相似的。然而，当提高使用的能量时，18摄氏度至38摄氏度的log10降低开始显著。在每1,000升液体约18kWh的能量下，38摄氏度的log10降低为5.5，而18摄氏度的log10降低为6.5，这相当于降低1-Log10的差异。
[0200] 实施例3
[0201] 实验例3研究了当改变三种不同管尺寸的液体的流量时的本发明。受测的尺寸为AWG 7、9和11，研究的流量为每分钟200、300、600和1000ml。温度保持在24至43摄氏度。如图10可观察到的，取决于管的尺寸，在不同流量下的设置是最佳的。
[0202] 使用AWG 7的管尺寸时，流量之间的差异小。然而，在高能量暴露(每升液体约4,000J)下进行分析时，这种差异最为明显，其中在200至300rnl/分钟的流量与600至1,
000ml/分钟的流量之间观察到1-Log10的差异。
000ml/分钟的流量之间观察到1-Log10的差异。
[0203] 使用AWG 9的管尺寸，流量之间的差异大。在高能量暴露(每升液体约4,500J)下进行分析时，该差异最大，在200至300ml/分钟的流量与600至1,000ml/分钟的流量之间观察到3-Log10的差异。
[0204] 使用AWG 11的管尺寸，流量之间的差异非常小。然而，在高能量暴露(每升液体约4,000J)下进行分析时，这种差异可忽略不计。
[0205] 参考
[0206] 102a 反应器外壳的第一部分
[0207] 102b 反应器外壳的第二部分
[0208] 102c 反应器外壳的第三部分
[0209] 104 螺旋形管
[0210] 106 入口
[0211] 108 出口
[0212] 110 立柱
[0213] 112 滤光片
[0214] 114 光源
[0215] 116 压缩长度
[0216] 118 延伸/自由长度
[0217] 120 内管径
[0218] 122 螺距
[0219] 124 盘绕角度
[0220] 126 卷径
[0221] 128 外管径
[0222] 130 壁厚
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