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食物和饮料的无菌加工

阅读：77发布：2020-05-15

专利汇可以提供食物和饮料的无菌加工专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本教导内容提供了节能地制备稀释无菌流体诸如即饮型饮料的方法。为了实现此类制备，饮料加工装置可具有无菌液体浓缩物源和无菌水源，所述无菌液体浓缩物源被连接以递送无菌液体浓缩物，所述无菌水源具有被连接以接收水的入口和连接到所述入口的冷水过滤灭菌器。所述装置也可具有稀释流体出口和无菌混合部件。所述无菌混合部件可在所述无菌液体浓缩物源、所述无菌水源和所述稀释流体出口之间互连，以接收无菌液体浓缩物；接收无菌水；以及提供稀释流体。，下面是食物和饮料的无菌加工专利的具体信息内容。

权利要求

1.装置，其包含：
无菌液体浓缩物源；
连接到稀释剂源的非热灭菌器；
稀释流体出口；以及
无菌混合部件，所述无菌混合部件连接到：
所述无菌液体浓缩物源以从其接收无菌液体浓缩物；
所述非热灭菌器以从其接收无菌稀释剂；以及
所述稀释流体出口以向其提供稀释流体。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述无菌液体浓缩物为食物或饮料浓缩物，其中所述浓缩物为包含至少一种溶解成分的食物成分水基浓缩物，其中所述至少一种成分包含选自以下的一种或多种：着色剂；调味剂；营养元素；蛋白质；碳水化合物；脂质；乳化剂；稳定剂；以及缓冲液。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述非热灭菌器包含过滤灭菌器。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述非热灭菌器包含单级或多级过滤灭菌器。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述非热灭菌器还包含紫外线灭菌器或直接放电灭菌器。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述水源包含可饮用水源。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述无菌液体浓缩物源包含选自以下的一种或多种：
连接到液体浓缩物源的灭菌器；以及
无菌输入连接器，所述无菌输入连接器被连接以从连接到所述输入连接器的无菌浓缩物包装容器接收浓缩物。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述灭菌器包含选自以下的一种或多种：热灭菌器和非热灭菌器。
9.根据权利要求7所述的装置，其中所述灭菌器包含选自以下的一种或多种：直接UHT灭菌器；间接UHT灭菌器；巴氏灭菌器、辐射灭菌器、过滤灭菌器、高压灭菌器、以及电场脉冲灭菌器。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述稀释流体出口包含无菌填充器件或连接到无菌填充器件。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述无菌填充器件包含无菌填充连接器，所述无菌填充连接器用于与选自以下的一种或多种建立无菌填充连接：瓶；纸盒；罐；杯；小袋和袋。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述无菌混合部件被连接以对所述无菌液体浓缩物和无菌水提供无菌的连续性，以向所述稀释流体出口提供无菌稀释流体。
13.用于饮料或食物浓缩物的稀释的饮料或食物加工装置，所述装置包含：
被连接以递送无菌液体浓缩物的无菌液体浓缩物源；
无菌可饮用稀释剂源，所述无菌可饮用稀释剂源包含被连接以接收可饮用稀释剂的入口和连接到所述入口的冷过滤灭菌器；
稀释流体出口；以及
无菌混合部件，所述无菌混合部件连接到：
所述无菌液体浓缩物源以从其接收无菌液体浓缩物；
所述无菌可饮用稀释剂源以从其接收无菌可饮用稀释剂；以及
所述稀释流体出口以向其提供稀释流体。
14.稀释食物或饮料浓缩物的方法，所述方法包含：
从无菌液体浓缩物源进料无菌液体浓缩物；
通过非热灭菌制备无菌水；以及
在无菌加工部件处混合所述无菌液体浓缩物和无菌水以制备稀释流体。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述浓缩物为包含至少一种溶解成分的水基浓缩物，其中所述至少一种成分包含选自以下的一种或多种：着色剂；调味剂；以及营养元素。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述非热灭菌包含过滤灭菌。
17.根据权利要求14所述的方法，其中所述非热灭菌包含选自以下的一种或多种：单级过滤；多级过滤；紫外线灭菌；以及直接放电灭菌。
18.根据权利要求14所述的方法，还包含通过选自以下的一种或多种来制备所述无菌浓缩物源：
将浓缩物进料到灭菌器，并且通过热灭菌的方法对所述灭菌器处的所述浓缩物灭菌，其中所述热灭菌的方法包含选自以下的一种或多种：直接UHT灭菌；间接UHT灭菌；以及巴氏灭菌；以及
将无菌浓缩物容器连接到无菌输入连接器。
19.根据权利要求14所述的方法，还包含包装所述稀释流体，其中所述包装包含使所述稀释流体经由无菌填充连接器进入选自以下的一种或多种：瓶；纸盒；罐；杯；小袋和袋。

说明书全文

食物和饮料的无菌加工

[0001] 技术领域和背景技术

[0002] 本公开涉及食物和饮料的无菌加工，并且具体但非排它地涉及使用无菌加工线加工食物和/或饮料的可持续且节能的方法。

[0003] 在饮料制备中，无菌饮料的制备方式可为：首先将浓缩物与水以及可能的其它成分混合来制备饮料，然后使用UHT(超高温)灭菌方法对饮料灭菌。在替代形式中，无菌饮料的制备方式可为：不使用浓缩物而直接混合成分，然后使用UHT灭菌方法对制得的饮料灭菌。此类方法得到可包装以用于分配并且可提供若干周或若干月的无菌包装饮料产品货架期的无菌饮料。目前有多种饮料产品通过这些UHT系统进行加工。此类产品可为咖啡饮料、茶饮料、果汁、花蜜、奶和调味乳饮料、加味水、咖啡奶精、营养饮料、肠内产品等。饮料将包含多种成分，诸如咖啡、茶、甜味剂、乳化剂、稳定剂、脂肪和油、乳质以及其它此类成分。此类饮料可被称为即饮型饮料，因为该饮料不需要进一步处理，诸如消费前的稀释、冲煮或输注。另选地，该饮料可作为供进一步稀释的浓缩物出售或分配，可在任何地方由消费者或食物服务操作员加入一份至六份水，以制备饮料供消费。

[0004] UHT方法通常可具有将产品加热至中间温度的预热部分、将产品加热至其灭菌温度的最终加热部分、用于将产品保持在灭菌温度下最短时间以对其灭菌的保持管、用于预冷产品的部分、无菌匀化器(如果需要的话)和最终产品冷却。灭菌温度对于酸性产品(通常被认为是pH小于4.6的产品)通常在90至110℃的范围内，而对于低酸性产品(通常被认为是pH大于4.6的产品)在130至147℃的范围内。此类UHT系统可仅使用间接加热或使用直接加热(例如直接蒸汽注入)来设置，以达到灭菌温度。如果使用此类直接加热，则通常也可包含真空闪蒸室以从产品中去除相当于用于直接加热产品的冷凝蒸汽量的水量。

[0005] WO2014/011176中描述了在食物加工中用于无菌投配和制备食物材料的方法和装置。

[0006] US 6,599,546讨论了在饮料制备中用于由浓缩物制备热加工饮料的在线生产的方法和装置。该公布描述了由浓缩物制备热巴氏灭菌或杀菌饮料的系统和装置。该系统包含加热稀释剂并将第一定量稀释剂流与定量的饮料浓缩物混合以制备初级重构饮料溶液。该系统还提供将初级重构饮料溶液与第二定量稀释剂流混合以制备二级重构溶液，其中第二稀释剂流也引导自经加热的稀释剂，但被冷却以提供直接热传递。可根据各种添加剂对热、pH和水溶解度的敏感性，在整个系统中向饮料溶液提供各种添加剂。本文档致力于对提高生产效率和控制最终饮料中成分的质量和数量的尝试。如本文档中所讨论，文档的效率目标显而易见是提高在对饮料进行基于热的巴氏灭菌或杀菌时的效率。从本文档中还显而易见的是，对于效率目标的该讨论与通过使用初级和二级稀释阶段的稀释百分比控制密切相关。

[0007] WO2015/113035讨论了针对营养组合物的非热灭菌方法。该方法被描述为包含在将营养组合物填充到其包装形式之前在室温下无菌地过滤营养组合物。发明内容

[0008] 本教导内容涉及使用具有较小环境影响的无菌食物或饮料加工线。在一些具体实施中，本教导内容可提供加工线，该加工线对水执行非热灭菌，然后使用提供完整无菌食物或饮料加工系统的无菌连接器和填料将无菌水与无菌或灭菌的成分或浓缩物混合。当根据本教导内容执行水灭菌时，灭菌时通过使水流过两个串联的无菌过滤所用的能量可小于实现UHT 热处理灭菌所需的能量输入的1％。另外，在符合本教导内容的一些示例中，待灭菌的水在与浓缩物或其它成分进行无菌混合之前可能本身包含其它成分或可为除水以外的替代稀释剂。

[0009] 从一个角度看，可提供装置，其包含：无菌液体浓缩物源；连接到稀释剂源的非热灭菌器；稀释流体出口；以及无菌混合部件，所述无菌混合部件连接到：无菌液体浓缩物源以从其接收无菌液体浓缩物；非热灭菌器以从其接收无菌稀释剂；以及稀释流体出口以向其提供稀释流体。因此，可使用节能的稀释剂灭菌方法由浓缩物和稀释剂制备无菌混合物，同时保持所得混合物的无菌要求。

[0010] 从另一个角度看，可提供用于饮料或食物浓缩物的稀释的饮料或食物加工装置，其包含：被连接以用于递送无菌液体浓缩物的无菌液体浓缩物源；无菌可饮用稀释剂源，其包含被连接以用于接收可饮用稀释剂的入口和连接到该入口的冷过滤灭菌器；稀释流体出口；以及无菌混合部件，所述无菌混合部件连接到：无菌液体浓缩物源以从其接收无菌液体浓缩物；无菌可饮用稀释剂源以从其接收无菌可饮用稀释剂；以及稀释流体出口以向其提供稀释流体。因此，通过使用稀释剂稀释无菌浓缩物的加工，可以节能方式制备无菌可饮用稀释剂，同时还提供受控和保持的无菌状态。

[0011] 从又一个角度来看，可提供稀释食物或饮料浓缩物的方法，该方法包含：从无菌液体浓缩物源进料无菌液体浓缩物；通过非热灭菌制备无菌水；以及在无菌加工部件处混合无菌液体浓缩物和无菌水以制备稀释流体。因此，可使用节能的稀释剂灭菌方法由浓缩物和稀释剂执行无菌混合方法，同时保持所得混合物的无菌要求。附图说明

[0012] 下面将参照附图描述本教导内容的示例性示例，其中：

[0013] 图1示出了根据第一示例的无菌加工线的示意图；

[0014] 图2示出了可在图1的示例中部署的多级过滤的示意图；

[0015] 图3示出了可在图1的示例中部署的高温灭菌的示意图；

[0016] 图4a示出了用于低酸性浓缩物的无菌灭菌方法的示意图；

[0017] 图4b示出了用于高酸性浓缩物的无菌灭菌方法的示意图；

[0018] 图4c示出了用于低酸性浓缩物的无菌灭菌方法的示意图；并且

[0019] 图4d示出了用于高酸性浓缩物的无菌灭菌方法的示意图。

[0020] 虽然目前所述的方法容易受到各种修改形式和替代形式的影响，但具体的实施方案在附图中以举例的方式示出并且将在本文中详述。然而，应当理解，附图和具体实施方式不旨在将范围限制于所公开的特定形式，而是相反，范围旨在涵盖落入所附权利要求书限定的实质和范围内的所有修改形式、等同形式和替代形式。

具体实施方式

[0021] 如附图中所示，本教导内容涉及形成可用于制备无菌饮料或食物的无菌加工线的方法。本教导内容解决了无菌产品的生产问题，同时控制灭菌方法中的能耗并通过无菌连接保持无菌。应当理解，受权利要求书保护的本发明并非旨在以任何方式受限于这些示例。

[0022] 此类方法示意性地示于图1中。在该图中，示出了无菌连接的稀释食物或饮料流体制备系统1。浓缩物(诸如饮料浓缩物或营养浓缩物)经由浓缩物入口2进料到系统中。该浓缩物随后进料到UHT(超高温)灭菌器3以制备无菌浓缩物。UHT灭菌器可为间接UHT灭菌器或直接UHT灭菌器。无菌浓缩物随后进料到无菌混合部件4。

[0023] 在另一个入口路径中，水经由进水口5进入并经过无菌过滤6。在本示例中，在进水口5处接收的水为任何可饮用水的源。用于本发明目的的可饮用水是被认为适合饮用的任何水源，并且可能的可饮用水源可包含：经由反渗透、蒸馏或UV过滤纯化的水，以及在市政水系统内处理的水。来自无菌过滤6的无菌水随后也进料到无菌混合部件4。无菌过滤6可被称为冷水过滤或冷灭菌器，因为其不涉及加热流过其中的水来提供灭菌效果。无菌过滤6也可被称为非热灭菌器，因为所执行的灭菌方法不是基于水的热处理。不排除可能发生加热水的情况，例如由于流动阻力和/或泵送造成的能量改变，但任何此类加热对于灭菌方法都是偶然性的。因此，无菌混合部件4的输出为通过在无菌状态下用无菌水稀释浓缩物而形成的稀释无菌流体，并且该稀释无菌流体随后在无菌稀释流体出口7处离开系统。可对出口7处提供的稀释无菌流体进一步加工，诸如储存和/或包装。

[0024] 通过该方法制备的食物或饮料的可能经受的包装示例包含包装到瓶、盒、罐、杯、小袋、箔袋等中。为此，包装装置或装置可包含用于与此类包装容器建立无菌填充连接的无菌填充连接器。因此，包装容器可以使稀释流体食物或饮料流进其中，同时保持装置在食物或饮料制备阶段处于无菌条件。

[0025] 因此从该示例中可看出无菌稀释流体可由在无菌条件下混合的单独的无菌浓缩物和无菌稀释剂流制得。

[0026] 浓缩物可采取多种形式，并且可为食物或饮料的浓缩物。可单个或分别出现在此类浓缩物中的示例性成分包含咖啡提取物、茶提取物、乳提取物、果汁提取物、脱水食物、着色剂、调味剂、营养元素、蛋白质、碳水化合物、脂质、乳化剂、稳定剂和/或缓冲剂。就饮料制备而言，设想浓缩物可为饮料浓缩物，其被无菌加工线完全或部分稀释以提供即饮型产品或者供在销售或使用时进一步稀释的饮料浓缩物产品。饮料可包含含咖啡饮料、含茶饮料、含乳饮料、含果汁饮料、能量饮料、加味水等。就食物制备而言，设想浓缩物可为糊状、泥状、部分脱水或脱水的食物浓缩物，其被无菌加工线完全或部分稀释或再水合以提供即食型食物或食物成分。即食型食物可包含汤、炖菜、原材料、酱汁、旅行食物餐等，并且食物成分可包含饼馅、肉类或蔬菜原材料浓缩物、蔬菜浓缩物等。在本教导内容的上下文中，应当理解，术语浓缩物不一定是指已浓缩的东西的字面含义，而是另外还更一般地指旨在消费前稀释的成分的集合。

[0027] 使用该示例的系统1的一个具体实施，该系统可用于用水稀释含乳浓缩物，其中将浓缩物和水以3∶7的比率混合，每小时总共产出12,000kg稀释无菌含乳饮料。因此，浓缩物输入流量将为每小时3,600kg，并且水输入流量将为每小时8,400kg。在食物和饮料行业，UHT灭菌系统的典型生产率在每小时3,000至35,000kg的范围内。基于非热过滤的本发明方法可操作，从而能够以该范围内的流体生产率工作。

[0028] 根据向进水口5供水的水源的性质，过滤可包含多个不同的步骤或级。在本示例中，假设进到进水口的水不含大尺寸颗粒，但没有出于饮用目的而进行灭菌。用于水过滤的无菌过滤6的示例结构示意性地示于图2中。如图所示，进水口5接收输入水，然后将该水传递到为0.2微米过滤形式的第一过滤级6a。第一过滤级6a输出的水随后被传递到也为0.2微米过滤形式的第二过滤级6b。流出第二过滤级6b的水随后经由无菌管线8离开，该无菌管线将无菌水向前传送到无菌混合部件4。此类过滤方法满足公认水平的过滤孔尺寸，以有效地去除流过其的水中的微生物(病毒除外)。

[0029] 应当理解，尽管参照图2所述的示例提到两个各自为0.2微米过滤的过滤级，但也可采用其它过滤灭菌结构。实际上，可使用单级过滤，或者在使用多个过滤级时，它们不需要具有相同的最大孔径。一般来讲，可使用其中过滤的孔径足够小以除去微生物的任何过滤灭菌结构。对于其中孔径无法排除非常小的微生物诸如病毒的情况，过滤可另外包含或补充替代形式的病毒去除或变性过程诸如UV灭菌。

[0030] 应当理解，此类过滤导致过滤上产生压降。图2中所示的示例过滤导致每一级6a和6b产生压降(即ΔP1和ΔP2)。此外还存在由连接管线(ΔP3)导致的压降。这些单独的压降总和通过微米过滤级提供总压降∑ΔP。因此，需要一定的能量输入才能驱动水通过过滤级。在知晓该压降之后，随后在整体系统的流动递送设计中考虑该压降，以使得通过无菌混合部件的混合导致所实现的稀释比足够接近目标稀释比。应当理解，另选的过滤设计方式产生不同的压降，在测得或计算出该压降之后，可在总体系统设计中以相同的方式考虑该压降。如下文将描述的那样，可实施用于水的进一步过滤或处理级以考虑进料到系统中的水的预期状态。

[0031] 图3以示意图格式示出了适于用作UHT灭菌器3的UHT灭菌方法(参见图1)。如图所示，来自浓缩物输入容器10的浓缩物经由浓缩物入口2携带，到达UHT灭菌器3的第一级。UHT灭菌器3的该第一级为用于推动浓缩物经过灭菌器的泵11。浓缩物随后流过第一级预加热器12和第二级预加热器13，预加热器使用从冷却级回收的热量，以在经预热的浓缩物到达加热器14之前预加热浓缩物。加热器14使用由热交换器15从蒸汽供应中提取的热，以将经预热的浓缩物进一步加热到140℃的温度。经加热的浓缩物随后在保持管16中于140℃的温度下保持至少3秒钟。如UHT方法领域内的技术人员已知的那样，140℃/3秒钟的数值是对低酸性产品进行灭菌的可接受的最短加热持续时间。应当理解，达到的绝对温度和保持持续时间可以改变，以适应可应用于所用系统的温度和持续时间的任何其它要求。

[0032] 一旦温度保持完成，则使用预冷却器17开始将当前的无菌浓缩物冷却回可接受的温度以供灭菌之后的进一步加工之用。将预冷却器17连接到预加热器12和13，并且围绕由泵18如此形成的能量回收回路泵送热传递流体。虽然此类能量回收回路不是UHT方法的必要部件，但使用此类回路有利于能量效率，在温度保持完成之后重新使用从无菌浓缩物提取的一些热量，以用于在达到温度保持之前预热进入的浓缩物。在一些示例中，使用此类能量回收回路可实现最高80％的热回收率。

[0033] 部分冷却的无菌浓缩物在离开预冷却器17之后即传送到匀化器19。匀化器用来分解小颗粒和/或脂肪液滴，以得到在整个货架期内物理稳定的产品。

[0034] 然后，对于最终冷却，经匀化的部分冷却的无菌浓缩物流到最终冷却级20，然后在其中提取能够将无菌浓缩物传送到后续加工所需的剩余热量。最终级冷却器20用冷却水21进水。

[0035] 本示例的UHT灭菌器的最终部分为可用于控制系统压力的阀22。

[0036] 应当理解，图3中显示为热交换器的各个模块12、13、14、17和20可通过任何适当设计的热交换器结构来形成。还应当理解，保持管16下游的所有部件使用无菌互连装置被构造并连接成无菌部件，以将经UHT处理的浓缩物保持在无菌状态。

[0037] 从以上讨论应当理解，此类UHT方法是相当能量密集的，因为它们需要使用大量电力用于大型电机，使用大量蒸汽来加热，使用大量压缩空气来自动操作阀，并且通常具有非常大的冷却量。许多食物和饮料产品需要均质化，以提供在整个所需货架期内具有必要的物理稳定性(不膏化且无沉淀)的产品。匀化本身是能量非常密集的过程，通常每kg产品需要超过20kJ的能量。即使采用节能技术诸如使用来自冷却级的热量回收来预热加热级，如参照图3所示的UHT方法仍消耗大量能量并且节能方法诸如热量回收以更大的复杂性为代价，从而进一步增加此类系统的安装成本。具体地讲，冷却装置通常很大、材料密集、安装昂贵，并且具有高能量需求才能运行。

[0038] 应当理解，虽然存在驱动水通过过滤灭菌装置的能量需求，但这显著低于通过UHT或甚至巴氏灭菌对相同量的水进行灭菌所需的能量。水通常是由浓缩物制备的饮料中的主要成分，并且也是由食物浓缩物诸如完全或部分脱水的成分制备的食物中的主要成分。例如，在许多加工线中，水包含至少50％的成分量(对于以浓缩物形式提供的由消费者稀释的饮料通常在50％至60％的范围内，并且对于一些即饮型产品诸如不加糖的茶和咖啡饮料通常多达90％或更多(在一些情况下最多为95％或99％))。因此，对于目前教导的在保持必要水平的水处理的同时除去水灭菌所需的UHT能量的方法，具有显著降低此类饮料或食物制备线的总体功率消耗的潜力。因此，即使使用UHT方法(如参照图1所示)来处理饮料浓缩物，对浓缩物进行UHT处理所需的能量远低于对所有经制备的饮料内含物执行UHT灭菌所需的能量。除UHT系统的能量成本之外，此类系统通常也非常大、材料密集并且获得、安装和配置费用都较高。相比之下，如以上具体实施方式中所提出的微米过滤系统通常相当小，按产能来看其构造中使用较少材料，并且具有较低的获得和操作成本。因此，具体涉及到运营利润率通常较低的食物和饮料加工业时，将看出本教导内容有利于以降低的资金和材料密度建立或扩展装置产能，并且以此类方式降低持续运行需求。

[0039] 将图1中所示的系统是与常规系统进行比较，在常规系统中，首先将饮料浓缩物和水混合，然后在混合饮料通过UHT灭菌方法装瓶之前对其进行灭菌。在该比较中，根据本教导内容的系统遵循用水稀释含乳浓缩物的上述示例，其中浓缩物和水以3∶7的比率混合，每小时产出总共12,000kg的稀释无菌含乳饮料。这样，在本示例的系统中，UHT灭菌器将对应地每小时仅处理3,600kg，而通过过滤将每小时对8,400kg水进行灭菌。该组合计算得出消耗139W能量，形式为3.48kW 电能(对泵等供电)和136kW蒸汽能(用于在UHT方法中加热浓缩物)。

[0040] 相比之下，在灭菌之前进行混合的常规系统导致每小时处理要经受UHT处理的全部12,000kg混合饮料。此常规方法计算得出消耗740kW的能量，形式为5.03kW电能和735kW蒸汽能。

[0041] 基于该计算，确定对于由浓缩物制备示例含乳饮料，本示例的系统将使用运行常规系统制备示例饮料的约20％的总能量并且仅产生约25％的工作能量成本。从能量效率的视角进行比较时，计算得出本示例系统的碳足迹(产生的CO2吨数)仅为常规系统碳足迹的约20％。应当理解，碳足迹的确切确定是一个复杂的问题，这将取决于每个单个具体实施的具体情况。然而，看出这样的事实：根据本教导内容的系统可通过比常规系统更少工作能量的较小物理尺寸装置来实现，从而显著减少碳足迹。

[0042] 因此，例示地应当理解，采用根据本发明所公开的技术进行灭菌来取代UHT方法可实现约20％的能量节省。值得注意的是，对于大型全球含乳饮料制造商而言，用于该示例的生产类型可每年加工约2亿kg饮料。另外值得注意的是，使用本发明所公开的技术时，更广泛地来看预计全球每年可生产24亿kg加工饮料。如果对24亿kg加工饮料的生产量采用此类技术，预计这可导致每年减少约36,000吨碳足迹。

[0043] 因此，应当理解，通过采用低能量成本过滤灭菌方法对用作稀释剂的水进行灭菌，以及通过使用无菌混合部件将经过滤灭菌的水与经热处理的饮料浓缩物混合以保持无菌状态采用无菌混合方法，可实施低能量影响方法同时不损害无菌性和食物安全考虑方面的依从性。

[0044] 尽管上文所述是通过UHT灭菌对浓缩物执行灭菌，但也可使用其它热处理灭菌方法。例如，可采用巴氏灭菌方法来取代UHT灭菌。对浓缩物进行此类灭菌的其它方法可能不一定必须采用热灭菌方法，此类非热替代形式包含辐射灭菌(诸如通过电离辐射诸如γ或电子束灭菌)、过滤灭菌、高压灭菌、电场脉冲灭菌或它们的组合。

[0045] 应当理解，可使用多种不同的浓缩物来制备多种稀释产品。这些浓缩物包含用于饮料诸如含咖啡饮料、含茶饮料、含乳饮料、含果汁饮料、营养补充饮料以及这些的组合(例如咖啡和牛奶混合饮料、果汁和营养品混合饮料或营养品和牛奶混合饮料)的浓缩物。此外，浓缩物可包含另外的添加剂，诸如甜味剂、非营养性甜味剂、色素、维生素、矿物质、其它营养物质等。现在将参照图4a至图4d描述可用于根据本教导内容由浓缩物制备此类稀释饮料的加工结构的多个示例。在本教导内容的上下文中，高酸性浓缩物具有小于4.6的pH，而低酸性浓缩物具有大于4.6的pH。

[0046] 图4a示出了由低酸性饮料浓缩物(例如含乳浓缩物或含咖啡浓缩物)制备饮料的示例方法。在该示例中，饮料浓缩物路径包含可能遵循上文参照图3所示形式的UHT灭菌。另一方面，水路径包含输入将经受病毒灭活(例如通过紫外线或直接放电)的工业用水或反渗透水，然后在无菌过滤之前进行预过滤。如上所述，如果无菌过滤具有可去除水中病毒的足够小孔径，则可省略病毒灭活级。预过滤用于去除水中的颗粒污染物。应当理解，已进行粗滤以去除大颗粒的水仍可能包含导致无菌过滤(如上文所述的具有足够小以去除潜在有害微生物的孔径)堵塞和流动效率降低的足够大颗粒，因此可实施具有比微米过滤更大孔径的一个或多个预过滤来去除小颗粒。在一个示例中，预过滤可具有在45微米范围内的孔径，但可替代地或另外使用其它过滤尺寸。无菌过滤可为单级或多级过滤，并且可遵循上文参照图2所示的形式。在无菌条件下通过无菌混合部件将经灭菌的水与经灭菌的浓缩物混合之后，可存储混合饮料，然后在无菌条件下各自装瓶。

[0047] 图4b示出了由高酸性饮料浓缩物(例如含茶浓缩物)制备饮料的示例性方法。在该示例中，饮料浓缩物路径包含巴氏灭菌消毒。然而，值得注意的是，低酸性和高酸性浓缩物均可经受UHT灭菌或巴氏灭菌，具体取决于浓缩物和成品饮料或食物的特定要求。另一方面，水路径包含输入将经受病毒灭活(例如通过紫外线辐射)的工业用水或反渗透水，然后在无菌过滤之前进行预过滤。如上所述，如果无菌过滤具有足以去除病毒的孔径，则可省略病毒灭活级。如上所述的预过滤用于去除水中的颗粒污染物。无菌过滤可为单级或多级过滤，并且可遵循上文参照图2所示的形式。在无菌条件下通过无菌混合部件将经灭菌的水与经灭菌的浓缩物混合之后，可存储混合饮料，然后在无菌条件下各自装瓶。

[0048] 图4c示出了由无菌低酸性饮料浓缩物(例如含乳浓缩物或含咖啡浓缩物)制备饮料的示例方法。在该示例中，饮料浓缩物路径包含从无菌浓缩物源到混合级的无菌路径。另一方面，水路径包含输入将经受病毒灭活(例如通过紫外线辐射)的工业用水或反渗透水，然后在无菌过滤之前进行预过滤。如上所述，如果无菌过滤具有足以去除病毒的孔径，则可省略病毒灭活级。如上所述的预过滤用于去除水中的颗粒污染物。无菌过滤可为单级或多级过滤，并且可遵循上文参照图2所示的形式。在无菌条件下通过无菌混合部件将经灭菌的水与经灭菌的浓缩物混合之后，可存储混合饮料，然后在无菌条件下各自装瓶。

[0049] 图4d示出了由高酸性饮料浓缩物(例如含茶浓缩物)制备饮料的示例性方法。在该示例中，饮料浓缩物路径包含从无菌浓缩物源到混合级的无菌路径。另一方面，水路径包含输入将经受病毒灭活(例如通过紫外线辐射)的工业用水或反渗透水，然后在无菌过滤之前进行预过滤。如上所述，如果无菌过滤具有足以去除病毒的孔径，则可省略病毒灭活级。如上所述的预过滤用于去除水中的颗粒污染物。无菌过滤可为单级或多级过滤，并且可遵循上文参照图2所示的形式。在无菌条件下通过无菌混合部件将经灭菌的水与经灭菌的浓缩物混合之后，可存储混合饮料，然后在无菌条件下各自装瓶。

[0050] 因此可以看出，无菌饮料制备方法可使用多种浓缩物源和类型，并且在对此类浓缩物执行任何必要的灭菌之后使用此类浓缩物在无菌条件下与经过滤灭菌的水混合，从而以低能量成本提供无菌稀释饮料。

[0051] 虽然上文已经描述，食物或饮料制备方法使用通过过滤灭菌来灭菌的水，之后再与无菌浓缩物或其它成分无菌混合，但其它方法可使用另选的稀释剂。例如，稀释剂可为已添加附加成分的水，此类附加成分可例如包含维生素、调味剂或甜味剂。另选地，稀释剂可为或可包含除水之外的可饮用稀释剂或可消耗液体，诸如糖浆、甜味剂、酸和/或调味剂。

[0052] 虽然上文已经描述通过无菌过滤提供的低能量水灭菌，但在一些具体实施中，可例如通过基于臭氧的灭菌来进行水灭菌。因此，在其中用于维护和/或更换物理滤膜的设施不可用的情况下，这可能是合适的。人们认识到，在一些情况下，由于臭氧可能与浓缩物中的物质反应或因水供给中的已知颗粒污染而需要使用补充的颗粒过滤，因此可能降低臭氧灭菌的适用性。

[0053] 虽然上文参照图1描述了在同一装置安装中对稀释剂和浓缩物进行灭菌，但本教导内容还涵盖将无菌浓缩物直接提供到加工装置的情形。在此类示例中，装置具有用于无菌浓缩物的无菌连接输入，其中浓缩物已在无菌条件下提前灭菌并包装到无菌浓缩运输包装容器(诸如瓶子、纸盒、袋、小袋等)中。加工装置随后将经由无菌连接输入接收的无菌浓缩物与来自冷灭菌器的无菌稀释剂进行混合，以制备用于输出的稀释无菌流体。

[0054] 因此，从一个角度来看，描述了以节能方式制备稀释无菌流体诸如即饮型饮料的方法。为了实现此类制备，饮料加工装置可具有无菌液体浓缩物源和无菌水源，无菌液体浓缩物源被连接以递送无菌液体浓缩物，无菌水源具有被连接以接收水的入口和连接到该入口的冷水过滤灭菌器。该装置也可具有稀释流体出口和无菌混合部件。无菌混合部件可在无菌液体浓缩物源、无菌水源和稀释流体出口之间互连，以执行如下功能：接收无菌液体浓缩物；接收无菌水；以及提供稀释流体。

[0055] 在本发明的一个实施方案中，已在以下条件下制备无菌黑咖啡饮料：20％的热灭菌浓缩物与80％的过滤灭菌水混合。通过该方法得到的最终混合产物经证实符合与完全配方产品相同的无菌加工产品的所有规范，并且满足商业生产的所有要求。

[0056] 在本发明的另一个实施方案中，在以下条件下制备无菌黑咖啡饮料：60％的热灭菌浓缩物与40％的过滤灭菌水混合。通过该方法得到的最终混合产物经证实符合与完全配方产品相同的无菌加工产品的所有规范，并且满足商业生产的所有要求。

[0057] 在本发明的一个实施方案中，在以下条件下制备具有乳质成分和其它食物添加剂的无菌咖啡饮料：30％的热灭菌浓缩物与70％的过滤灭菌水混合。通过该方法得到的最终混合产物经证实符合与完全配方产品相同的无菌加工产品的所有规范，并且满足商业生产的所有要求。

[0058] 在本发明的另一个实施方案中，在以下条件下制备具有乳质成分和其它食物添加剂的无菌咖啡饮料：根据所述方法，40％的热灭菌浓缩物与60％的过滤灭菌水混合。通过该方法得到的最终混合产物经证实符合与完全配方产品相同的无菌加工产品的所有规范，并且满足商业生产的所有要求。

[0059] 在本发明的一个实施方案中，在以下条件下制备具有乳质成分、可可成分和其它食物添加剂的无菌咖啡饮料：根据所述方法，60％的热灭菌浓缩物与40％的过滤灭菌水混合。通过该方法得到的最终混合产物经证实符合与完全配方产品相同的无菌加工产品的所有规范，并且满足商业生产的所有要求。

[0060] 一项微生物验证研究证明，无菌水系统可连续保持无菌条件不少于88小时。

[0061] 符合本教导内容的另外示例和特征组合在具有以下编号的条款中示出：

[0062] 条款1：装置，其包含：无菌液体浓缩物源；非热灭菌的可饮用稀释剂源；稀释流体出口；以及无菌混合部件，所述无菌混合部件连接到：无菌液体浓缩物源以从其接收无菌液体浓缩物；非热灭菌的可饮用稀释剂源以从其接收无菌可饮用稀释剂；以及稀释流体出口以向其提供稀释流体。

[0063] 条款2：根据条款1所述的装置，其中无菌液体浓缩物为包含至少一种溶解成分的水基浓缩物，其中至少一种成分包含选自以下的一种或多种：着色剂；调味剂；营养元素；蛋白质；碳水化合物；脂质；乳化剂；稳定剂；以及缓冲液。

[0064] 条款3：根据条款1或2所述的装置，其中浓缩物为食物或饮料浓缩物。

[0065] 条款4：根据条款1、2或3所述的装置，其中非热灭菌的可饮用稀释剂源包含：连接到水源的非热水灭菌器或臭氧灭菌器。

[0066] 条款5：根据条款5所述的装置，其中非热水灭菌器包含过滤灭菌器。

[0067] 条款6：根据条款4或5所述的装置，其中非热水灭菌器包含单级或多级过滤灭菌器。

[0068] 条款7：根据条款4、5或6所述的装置，其中非热水灭菌器还包含紫外线灭菌器或直接放电灭菌器。

[0069] 条款8：根据条款4至7中任一项所述的装置，其中水源包含反渗透水源或可饮用水源。

[0070] 条款9：根据条款1至8中任一项所述的装置，其中无菌液体浓缩物源包含选自以下的一种或多种：连接到液体浓缩物源的灭菌器；以及被构造成接收来自无菌浓缩物包装容器的浓缩物的无菌输入连接器。

[0071] 条款10：根据条款9所述的装置，其中灭菌器包含选自以下的一种或多种：热灭菌器，诸如直接UHT灭菌器；间接UHT灭菌器；或巴氏灭菌器；以及非热灭菌器，诸如辐射灭菌器、过滤灭菌器、高压灭菌器或电场脉冲灭菌器。

[0072] 条款11：根据条款1至10中任一项所述的装置，其中稀释流体出口包含包装或填充装置。

[0073] 条款12：根据条款10所述的装置，其中包装或填充装置包含无菌填充连接器，该无菌填充连接器用于使稀释流体流入选自以下的一种或多种：瓶；纸盒；罐；杯；小袋和袋。

[0074] 条款13：根据条款1至12中任一项所述的装置，其中无菌混合部件被连接成使得无菌液体浓缩物和无菌可饮用稀释剂一直处于无菌状态，从而向稀释流体出口提供无菌稀释流体。

[0075] 条款14：食物或饮料加工装置中的无菌加工线，包含：浓缩物部件；非热稀释剂灭菌器；以及无菌下游加工部件；其中将来自浓缩物部件的浓缩物与来自非热稀释剂灭菌剂的稀释剂混合。

[0076] 条款15：根据条款14所述的加工线，其中浓缩物部件向无菌下游加工部件提供热灭菌的含水液体浓缩物。

[0077] 条款16：根据条款14或15所述的加工线，其中非热灭菌器向无菌下游加工部件提供无菌水以用作稀释剂。

[0078] 条款17：根据条款14、15或16所述的加工线，其中非热灭菌器通过冷灭菌制备无菌水。

[0079] 条款18：根据条款14至17中任一项所述的加工线，其中无菌下游部件将混合的无菌食物或饮料流体输出至加工装置。

[0080] 条款19：根据条款14至18中任一项所述的加工线，还包含浓缩物输入，该浓缩物输入被构造成接收选自以下的至少一种水溶性成分：着色剂；调味剂；营养元素；蛋白质；碳水化合物；脂质；乳化剂；稳定剂；以及缓冲液。

[0081] 条款20：用于稀释浓缩物的方法，包含：从无菌液体浓缩物源进料无菌液体浓缩物；从冷灭菌稀释剂源进料无菌稀释剂；以及在无菌加工部件处混合无菌液体浓缩物和无菌稀释剂以制备稀释流体。

[0082] 条款21：根据条款20所述的方法，其中浓缩物为包含至少一种溶解成分的水基浓缩物，其中至少一种成分包含选自以下的一种或多种：着色剂；调味剂；营养元素；蛋白质；碳水化合物；脂质；乳化剂；稳定剂；以及缓冲液。

[0083] 条款22：根据条款20或21所述的方法，其中浓缩物为食物或饮料浓缩物。

[0084] 条款23：根据条款20、21或22所述的方法，还包含通过以下方式形成冷灭菌的稀释剂源：将水进料到灭菌器；以及通过冷水灭菌方法对灭菌器中的水灭菌。

[0085] 条款24：根据条款23所述的方法，其中冷水灭菌方法包含过滤灭菌。

[0086] 条款25：根据条款23或24所述的方法，其中冷水灭菌方法包含单级或多级过滤。

[0087] 条款26：根据条款23、24或25所述的方法，其中冷水灭菌方法还包含紫外线灭菌或直接放电灭菌。

[0088] 条款27：根据条款23至26中任一项所述的方法，其中进料水包含来自反渗透水源或可饮用水源的进料水。

[0089] 条款28：根据条款20至27中任一项所述的方法，还包含由选自以下的一种或多种制备无菌浓缩物源：将浓缩物进料到灭菌器，并通过热灭菌方法对灭菌器处的浓缩物灭菌；以及将无菌浓缩物的容器连接到无菌输入连接器。

[0090] 条款29：根据条款28所述的方法，其中热灭菌方法包含选自以下的一种或多种：直接UHT灭菌；间接UHT灭菌；以及巴氏灭菌。

[0091] 条款30：根据条款20至29中任一项所述的方法，还包含包装稀释流体。

[0092] 条款31：根据条款30所述的方法，其中包装包含使稀释流体流过无菌填充连接器进入选自以下的一种或多种：瓶；纸盒；罐；杯；小袋和袋。

[0093] 条款32：根据条款20至31中任一项所述的方法，其中无菌加工部件被布置成使得无菌浓缩物和无菌水一直处于无菌状态，从而提供无菌稀释流体。

[0094] 虽然本教导内容以举例的方式通过特定于结构特征和/或方法行为的语言进行描述，但应当理解，所附权利要求书中限定的范围并不一定限于所描述的具体特征或行为。相反，具体特征和行为已公开为符合所附权利要求书的实施方法、系统和方式的示例形式。应当理解，在不脱离权利要求书所限定范围的情况下可做出各种变型和修改。此外，对于具体特征如果存在已知的等同物，则应如同在本说明书中明确提到的那样来并入这些等同物。

[0095] 不能将本说明书中对现有技术文献中的任何参考视为承认此类现有技术为众所周知的技术或构成本领域普遍常识的一部分。

[0096] 如本说明书中所用，词语“包括”、“包含”和类似词语不应理解为具有排它性或穷举性的含义。换句话讲，它们旨在表示“包含但不限于”。

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