食品消毒的制作方法

本发明涉及用于对食品(更具体地为肉类，但不限于此)等产品进行灭菌或消毒的方法和设备。

由于食品中存在微生物，可能导致食品变质，使食品的保质期大大缩短。保质期不仅会影响食品生产者的经济可行性，而且会对公众健康产生直接影响，因为如果摄入的食品中存在某些微生物，可能会造成危险。由于食品中的微生物可以迅速繁殖，如果食品没有保持充分冷藏或未煮熟，会加剧这些问题。

为了克服上述问题，已经提出对食品进行巴氏消毒。然而，巴氏杀菌的缺点是过程很长并且只能用于某些类型的食品。此外，巴氏杀菌过程影响食品的味道并且运行成本高，因为它使用大量的能量，其中大部分被排放到工作环境中。

在一种已知方法中，将食品包装在抑制微生物快速繁殖的气氛中。这样的一种方法是将食品包装在二氧化碳气氛中。事实证明，这很难控制，对环境不友好且运行成本高。不会杀死病原微生物，而且只会减慢它们的繁殖速度。

独立测试表明，新发明特别擅长消毒肉类的表面，而不会产生任何味道、改变质地或改变颜色。

在对感染微生物的肉类进行消毒时，很难不改变肉类的感官品质，而鸡肉上的弯曲杆菌和牛肉上的大肠杆菌0157特别难以根除。

肉类的另一个特点是其表面覆盖有微裂纹、裂缝和孔，为微生物提供保护并防止其容易接触消毒剂。

蒸汽或水烫等热消毒过程(例如100℃)严重降低了产品质量，而不能被食品制造商或零售商接受。

强化学品和生物杀灭剂是不可接受的，因为它们会产生令人反感的味道和/或气味。在欧洲，禁止将其用于加工鸡肉。

紫外线消毒虽然能有效且快速地杀死微生物，但却无法彻底消毒肉类，因为它只会杀死暴露在紫外线下的微生物。遗憾的是，很大比例的微生物不会暴露在外，而是隐藏在紫外线下，随着时间的推移，通常会由于水的不良透射性而发生污染。

该问题的解决方案是在不改变感官品质的条件下从肉的表面和孔中移除微生物到水等介质中，以使其可以随后暴露于某种形式的消毒并且被去活化或杀死。

以前用超声波能量完成的工作表明，超声波能量引起的真空气泡破裂的内爆效应和由内爆现象引起的剪切应力对微生物有消毒作用。还有证据表明，这种剪切作用导致从水中剥离的自由基的形成。

微生物学家已经确定，构成微生物dna的蛋白质在55℃-65℃时开始凝固，如果这些蛋白质足够迅速地凝固，那么微生物就会快速死亡。

合适的消毒剂是uv辐射物、超声波能量和55℃至90℃之间的热水。优选地，消毒系统是超声波能量和热水。

使用热水作为消毒剂的工作表明它是一种快速有效的消毒剂，但对于某些对温度敏感的产品，它会造成不可接受的损害。

对整鸡进行的测试表明，短的处理时间下，75℃是可接受的，80℃是边际温度，而85℃是不可接受的。对于一些微生物，短的处理时间将不会达到所需的杀灭率，并且增加处理时间会对产品造成损害。因此对于对温度敏感的产品而言，这是主要问题。

以下发明解决了上述问题。

技术实现要素：

本发明的各方面如独立权利要求中所述，并且可选特征在从属权利要求中阐述。本发明的各方面可以由结合彼此提供，并且其中某个方面的特征可以应用于其他方面。

附图说明

以下通过结合参考附图，仅通过实施例的方式对本公开的实施例进行描述，其中：

图1示出了支撑在外槽内的超声波槽的局部剖面图；

图2示出了支撑在外槽内的超声波槽的侧视图；

图3示出了具有浸入式加热器，浅宽槽的超声波槽的平面图；

图4a示出了示例性消毒设备的透视图；

图4b示出了图4a的消毒设备的侧剖面图；

图5a示出了图4a的消毒设备的平面图；

图5b示出了图4a的消毒设备的端视图；和

图6示出了图4a的消毒设备的槽的端部剖面图；

图7示出了另一个示例性消毒设备的平面图；

图8示出了消毒设备(例如图7的消毒设备)的示例性槽的剖面图；

图9示出了示例性消毒设备(例如图7的消毒设备)的蓄水箱的剖面图；

图10示出了示例性消毒设备(例如图7的消毒设备)的透视图；

图11示出了示例性消毒设备(例如图7的消毒设备)的槽的透视图；

图12a、图12b和图12c示出了与消毒设备(例如图7的消毒设备)一起使用的矫直器的透视图、侧视图和端视图；

图13示出了示例性消毒设备(例如图7的消毒设备)的槽的剖面图。

具体实施方式

本发明人进行的试验表明，没有一种单一方法可以令人满意地对产品进行消毒，而两种协同作用的方法一起工作则可以产生良好的消毒效果(微生物减少高达4-5log)。优选的方法包括热水结合超声波能量。

在第一实施例中，参考图1和图2，其中矩形内槽1位于矩形外槽2的内部，并由刚性地连接在外槽2的内壁上的支架3支撑。内槽1具有放置在槽内的超声波换能器4，以在内槽1内产生超声波能量。优选地，超声波换能器4放置在内槽1的壁上。优选地，外槽是隔热的，以减少外槽的热量损失。

当内槽1充满流体时，例如水等液体(例如达到覆盖换能器的水平)，由超声波振荡器(未示出)驱动超声波换能器4，然后从超声波换能器4产生超声波，超声波换能器4以在20khz至100khz范围内的超声波频率振动流体。优选地，超声波换能器4是磁致伸缩或石英晶体或陶瓷类型，能够产生大于500瓦的功率。优选地，超声波换能器的功率大于1000瓦。

管道6通过法兰5连接到内槽的底部，管道6将水从内槽1穿过外槽2的壁经由水密法兰7输送到泵8的入口，泵8的入口处刚性连接有水密配件11。管道17的一端与水密配件11刚性连接到泵8的出口，另一端与水密配件12刚性连接到外槽2的底部，因此形成的水密导管从槽1的底部经过泵8，经过槽2的底部。管道6通过法兰10连接，便于构造。

当槽1和槽2充满水至最佳水位14时，内槽被完全浸没，水通过加热器16直接在槽中加热或通过热交换器16系统(未完全示出)间接加热。

以下借助图1阐述本发明的操作。

在运行时，稳态条件如下：

水处于最佳水位14并且已经被加热器16加热到所需温度。泵8“开启”并且对超声波换能器4供能。

传送器18在内槽1的入口端上行进，运送待消毒的产品19通过槽1，在与超声波换能器4的中心重合的深度处进行消毒。运送产品通过槽1，到槽1的出口端外。在超声波换能器4由超声波功率振荡器(未示出)供能的情况下，超声波能量在产品13的表面上产生微擦洗效果，产品19上的微生物污染被迫从产品上脱离。微生物被迫从产品13表面上以及任何微裂纹、裂缝和孔中进入水中。泵迫使水偕同微生物污染物向下流过槽1。任何一块粘液都可以通过超声波能量分解成个体微生物。

受污染的水通过泵8输送到外槽2中，外槽2的水也处于所需温度。此时受污染的水快速前进移动并与挡板15接触，挡板15使其速度减慢，从而促使受污染的水分层。当然，在其他实施例中可以使用其他类型的挡板。如果内槽1的容积相对于外槽2较小，那么通过内槽的水流速度将很快，而通过外槽2的速度将慢得多。

受污染的水行进通过外槽2，在热水中相对长的时间可以杀死微生物污染物，同时外槽顶部经消毒的水使内槽长期充满，该过程连续循环进行。优选地，外槽2刚性地固定到基架(未示出)上，基架又刚性地固定到地板上。

如果处理条件满足内槽中产品的可接受的温度和时间要求，以及杀死外槽中生物污染的温度和时间要求，则本发明解决了与温度敏感产品相关的上述问题。

对于受微生物污染的产品，这些微生物更耐热并且需要的消毒水温度高于产品所能承受的温度(不会产生不可接受的劣化)，内槽1中的水温必须低于外槽中的水温，这使得微生物可以在可接受的低温水中移出，然后转移到高温水中进行消毒。

在第二实施例中，参考图3，其中基本上矩形的内槽1定位在矩形外槽2内部，并由刚性地连接在外槽2的内壁上的支架3支撑。内槽1具有放置在槽内的超声波换能器4，以在内槽1内产生超声波能量。优选地，超声波换能器4放置在内槽1的壁上。优选地，外槽是隔热的，以减少热量损失。

当内槽1充满流体时(例如水)，由超声波功率振荡器(未示出)驱动超声波换能器4，然后从超声波换能器4产生超声波，超声波换能器4以在20khz至100khz范围内的超声波频率振动流体。优选地，超声波换能器4是磁致伸缩或石英晶体或陶瓷类型，能够产生大于500瓦的功率。优选地，超声波换能器的功率大于1000瓦。

管道6通过法兰5连接到内槽的底部，管道6将水从内槽1穿过外槽2的壁经由水密法兰7输送到泵8的入口，泵8的入口处刚性连接有水密配件11。管道17的一端与水密配件11刚性连接到泵8的出口，另一端与水密配件12刚性连接到外槽2的底部，因此形成的水密导管从槽1的底部经过泵8，经过槽2的底部。管道6通过法兰10连接，便于构造。当内槽1和外槽2充满水至最佳水位14时，内槽被完全浸没。

外槽2由隔热板21隔开，隔热板21通过支架22刚性地固定到外槽2的内壁上，有效地将外槽2分成两个槽，即上槽23和下槽24。下槽24中的水通过加热器16直接在槽中加热或通过热交换器16系统(未完全示出)间接加热。

流通冷却器20的输入端口25通过水密配件刚性地固定到下槽24的壁上并穿过下槽24的壁，其输出端口26通过水密配件刚性地固定到上槽23的壁上并穿过上槽23的壁，使得任何流过下槽24的水将自动流过冷却器20并进入上槽23，从其原始消毒温度冷却到一定的温度，其中在该温度下产品可以进行处理而不会造成不可接受的损坏。

当内槽1和外槽2充满水至最佳水位14时，内槽被完全浸没，下槽2中的水通过加热器16直接在槽中加热或通过热交换器16系统(未完全示出)间接加热，产生消毒温度。当达到消毒温度时，冷却器20和泵8被“开启”并且系统开始循环，从而在上槽23中提供正确的处理温度并且在下槽24中提供正确的消毒温度。

以下借助图3阐述本发明的操作。

在运行时，稳态条件如下：

水处于最佳水位14并且已经通过冷却器20在上槽23中加热到所需温度，通过加热器16在下槽24中加热到所需的消毒温度。冷却器20和泵8“开启”并且对超声波换能器4供能。

传送器18在内槽1的入口端上行进，运送待消毒的产品19通过内槽1，在与超声波换能器4的中心重合的深度处进行消毒。运送产品通过槽1，到槽1的出口端外。在超声波换能器4由超声波功率振荡器(未示出)供能的情况下，超声波能量在产品13的表面上产生微擦洗效果，产品19上的微生物污染被迫从产品上脱离。微生物被迫从产品13表面上以及任何微裂纹、裂缝和孔中进入水中。泵8迫使水偕同微生物污染物向下流过槽1。

受污染的水通过泵8输送到下槽24中，下槽24的水处于所需的消毒温度。此时受污染的水快速前进移动并与挡板15接触，挡板15使其速度减慢，从而促使受污染的水分层。如果内槽1的容积相对于外槽2较小，那么通过内槽的水流速度将很快，但是通过外槽2的速度将慢得多。

受污染的水行进通过下槽24，在热水中相对长的时间可以杀死微生物污染物，同时下槽24顶部经消毒的水流入冷却器20的入口25，通过冷却器20，冷却到内槽1所需的处理温度。然后，经冷却和消毒的水从冷却器20的出口26流出到上槽23中并因此流入内槽1中。水位14使内槽长期充满并且该过程连续循环进行。优选地，外槽2刚性地固定到基架(未示出)上，基架又刚性地固定到地板上。

本发明将对热敏产品的处理分成两种不同的协同技术。利用超声波能量，将微生物污染从产品19中去除，进入水中，该水的温度不会对产品19造成不可接受的损害，并且将受污染的水快速移动到高温水中以杀死微生物污染，然后将经消毒的水输送回在正确的处理温度下的内槽1。

可以使用其他几种示例配置来实现此解决方案：

1)外槽可以分成两个不同的槽，冷却器横跨在两个槽之间。

2)冷却器20可以是远程的，或者外槽2可以分成三个单独的槽，冷却器为中间槽。

3)加热器16或热交换器16可以是远程的。

4)内槽可以位于外槽的外部，例如与外槽分开，并且将流体泵送到外槽(例如水平地)，而不是浸没在外槽中。

这些只是一些可能的配置，并且本领域技术人员将发现其他不同的配置，但是这不减损由所附权利要求限定的本发明的范围。

优选地，将水过滤器工艺添加到槽中以从水中去除油、脂肪和一般碎屑以使其保持清洁。为此目的，可使用几种商购产品，水处理领域的技术人员将能够提供合适的方案。

整个工艺过程可由plc自动控制，以提供始终如一的高消毒效果。

在一些实施例中，上述下槽或外槽24可以是蓄水箱。外槽或蓄水箱的容积可以大于上槽或内槽23的容积。因此，本发明的一个方面提供了一种用于消毒产品的设备，所述设备包括槽，所述槽通过水等液体对产品提供超声能量，以迫使微生物脱离产品并进入液体中；以及蓄水箱，所述蓄水箱用于接收和加热从所述槽中转移到其中的液体。选择适当的蓄水箱中的液体温度，以对从产品脱离到液体中的微生物进行消毒。

该设备可以配置成将液体加热到与槽相同的温度，或者加热到比槽的温度更高的温度。例如，该设备可以配置成将蓄水箱中的液体加热到选定的温度，例如加热到70℃和90℃之间的范围，例如加热到至少70℃，或者加热到至少75℃。蓄水箱可包括加热器和热交换器中的至少一个，用于将液体加热到选定的温度。槽和/或蓄水箱可以是热隔绝的，抑制液体的热量损失。在一些实施例中，蓄水箱可包括多个槽。

蓄水箱的容积可以大于槽的容积，使得液体在蓄水箱中保留的时间比在槽中更长，例如使得液体在槽中保留少于5秒，在蓄水箱中保留至少30秒。

可以选择蓄水箱中液体的停留时间和温度，以将从产品中离开并进入到液体中的微生物进行消毒，例如使得液体在至少75℃的温度下保留在蓄水箱中至少30秒。蓄水箱可包括至少一个挡板，该挡板减慢液体流过蓄水箱的速度(并因此增加停留时间)以促使液体分层。

在一些实施例中，槽位于蓄水箱内部。在其他实施例中，槽可以位于蓄水箱外部。例如，该设备可以从槽水平地将液体传送到蓄水箱。该设备和/或蓄水箱可将液体再循环到槽中。该设备还可包括用于对再循环液体进行冷却的流通冷却器和/或用于对再循环液体进行过滤的过滤器。

如图所示，在一些实施例中，该设备包括用于将产品19运送通过槽的传送器18。该设备还可包括超声功率振荡器，其连接到至少一个超声波换能器，用于驱动至少一个超声波换能器。传送器可以运送产品穿过在与至少一个超声波换能器的中心重合的深度处的液体。

本发明的另一方面是一种用于消毒产品的设备，例如肉类等食品，例如图4a至图6所示。设备400包括用于容纳液体的槽401，该液体用于接收来自产品19的微生物。槽401包括分隔两个液体区域的屏障403，这两个区域包括第一区域405和第二区域407。第一区域405提供开放通道404(在示例中以u形的形式示出)供液体流过槽401，以使产品19被带入、流过和流出该通道404的流动路径。第二区域407容纳在至少一个超声波换能器409附近的液体，通过第二区域407中的液体通过屏障403向产品提供超声能量，迫使微生物脱离产品900并进入第一区域405中的液体。

在图4a至图6中示出示例性设备。设备400包括细长槽401。如图6所示，细长槽401的横截面基本上为矩形，并且包括两个屏障403，其基本上在槽401的整个长度上延伸并且分离槽401中的液体的两个区域405,407。但是在其他示例中可以仅使用一个屏障403。屏障403限定通道404的两侧，为产品19提供通过槽401的流动路径。通道404对应于第一区域405，第二区域407在通道404的任意侧(或在一些示例中仅在一侧)。

在图6所示的示例中，通道404位于槽401的中间并且比在通道404任意侧的区域407更深。但是在其他示例中，通道404可以具有与槽401的其余部分相同的深度。例如，通道404可以是377mm深，而槽的其余部分可以是317mm深。通道404的长度可以是2865mm。通道404的宽度可以是220mm，而槽的宽度可以是654mm。

通道404是开放的(在所示的示例中，槽401形成顶部敞开的槽)，尽管槽401可包括覆盖通道404的一部分(例如中央部分)的盖子415。盖子415具有用于传送器18的开口，以将产品19带入、流过和流出通道404。

屏障403沿底部边缘连接到槽401的壁上。在一些实施例中，连接和屏障403是不透水的，例如，屏障403可以由玻璃或金属(例如不锈钢)等不可渗透材料制成，使得液体的两个区域405,407保持分离。在其他实施例中，屏障403可以是可渗透的，例如，屏障403可以包括在一定的压力以下(例如小于1巴，小于2巴)不可渗透的孔，以及在一定的压力以上可渗透的孔(例如大于1巴，大于2巴，大于3巴)。在一些实施例中，容纳在第二区域407中的液体与容纳在第一区域405中的液体不同。例如，容纳在第二区域407中的液体可以是去离子水，而容纳在第一区域405中的液体可以是普通自来水。屏障403可以使第二区域407中超声波换能器409附近的液体保持清洁。例如，屏障403可以允许液体从第二区域407流到第一区域405但不从第一区域405流到第二区域407。

在一些实施例中，屏障403包括声阻抗大于水的材料。例如，屏障可包括声阻抗至少为12×10⁶kg/m²sec的材料，例如至少35×10⁶kg/m²sec。屏障可以是3-6mm厚，例如屏障可以是18至22gauge的不锈钢。

槽401包括沿通道404设置的多个超声波换能器409，但是应当理解，在一些实施例中，仅使用一个超声波换能器409。在一些实施例中，使用十二个超声波换能器409。多个超声波换能器409可以设置在通道404的任意侧，例如彼此镜像，或者仅沿通道404的一侧设置。在所示的实施例中，多个超声波换能器409沿着通道404的长度均匀地间隔开，并悬挂在槽401的边缘上，使得它们易于移除以进行清洁，并且使得槽的边缘可以具有没有连接的光滑表面，这可以进一步有助于清洁槽401内部。然而，在其他实施例中，应当理解，换能器409可以以另一种方式固定，例如通过将换能器409结合到形成槽401的内壁的材料的外表面。

多个超声波换能器409可以彼此交错或偏移。例如，如图7所示，多个超声波换能器409悬挂在槽401的边缘上，并且可以设置成使得在通道404的一侧上的超声波换能器409与通道404的相对侧上的超声波换能器409重叠。例如，通道404的一侧上的超声波换能器409与通道404的相对侧上的超声波换能器409重叠其宽度的至少50％。多个超声波换能器409可以在槽401和/或通道404的基本上整个高度上延伸。多个超声波换能器409可以是相位连接和/或同步的，例如在频率上同步。例如，超声波换能器409可以被配置为在50至85khz范围内的频率下操作，其中一些频率比其他频率更有效。在一些实施例中，超声波换能器409可以具有异步扫描频率，其可以是被调制为频率模式的频率。超声波换能器409可以各自连接到相应的发生器和放大器(未示出)。超声波换能器409可各自以1kw运行。

每个超声波换能器409连接到槽401内的槽401的壁430。以这种方式，每个超声波换能器409限定第二区域407中的液体的边界。例如，每个超声波换能器409可以形成槽401的壁。

屏障403可以包括用于每个超声波换能器409的相应窗口，用于将超声压力波从第二区域407传输到第一区域405。可以基于相应的超声波换能器409的尺寸来选择每个窗口的尺寸。每个窗口可以与其他窗口声学隔离，例如通过橡胶等绝缘材料条带。屏障403中的窗口与相应的超声波换能器409之间的距离可以大于超声波换能器产生的超声压力波的波长。例如，至少一个窗口与超声波换能器409之间的距离可以大于35mm，例如大于50mm，优选63mm。

设备400还包括第二槽或蓄水箱450，用于接收和加热从(第一)槽401传送的液体，该槽包括将两个区域405,407分开的屏障403。在图4a至图6所示的示例中，第二槽或者蓄水箱450包括两个分开的、流体连通的容器，但是在其他实施例中，第二槽或蓄水箱450可以仅包括一个容器。

第二槽或蓄水箱450通过管道451连接到(第一)槽401。在图4a至图6所示的示例中，槽401和蓄水箱450处于相同的高度(例如，它们安装在同一表面上)，但是应该理解，在其他实施例中，槽401和蓄水箱450可以是不同的高度，或例如槽401可以在蓄水箱450内部，类似于图1至图3中所示和如上所述的示例。

与图1至图3中所示的示例一样，蓄水箱450包括加热器16。例如，加热器16可以包括在蓄水箱450中的浸没式加热元件。加热器16还可以包括温度传感器。蓄水箱450还包括一挡板或一系列挡板，例如上述挡板15。第二槽或蓄水箱450的容积大于(第一)槽401的容积。例如，(第一)槽401的容积可以是339升，而蓄水箱450的容积是1447升。如果蓄水箱包括两个容器，则蓄水箱的总容积(即容量)可以是这个的两倍。在一些实施例中，蓄水箱450还可以包括过滤器，以及附加地或替代地包括用于冷却液体的冷却器。

流动提供器420连接到槽401。流动提供器420可以包括泵，例如叶轮泵。在所示的示例中，流动提供器420与将蓄水箱连接到槽401的管道451在线连接。如上所述，设备400还包括用于将产品19运送通过通道404中的液体的传送器18。传送器18可具有篮子或钩子，用于将产品19运送和浸入通道404中的液体中。

可操作超声波换能器409以通过第二区域407中的液体，通过屏障403，通过第一区域405中的液体向容纳在通道404中的流动路径中的产品19提供超声能量。如图4a和4b所示，通道404和盖子415设置成使得运送产品19的传送器18可以将产品带入、流过和流出通道404中的液体中。传送器18可以沿着通道404的整个长度或仅沿着通道404的一部分长度传送产品19。可以选择超声波换能器409的位置，使得当产品浸没在通道404的液体中时可以向产品19的中心提供超声能量。

如果屏障403包括窗口，则窗口被配置为将超声能量从屏障403的一侧上的液体传输到屏障403的另一侧上的液体。选择超声波换能器409提供给产品的超声能量的程度，将微生物从产品19的表面上破坏、移出或强制进入液体中。

产品19流动通过通道404产生了流动路径，该流动路径将液体与产品19一起吸入通道404中。产品19流动可以产生液体中的湍流。连接到槽401的流动提供器420提供以基于运送产品通过液体的传送器18的速度选择的速度通过第一区域405中的通道404的液体流。例如，流动提供器420可以被配置为调节通过通道404的液体的流速，以匹配由传送器18运送的产品19的速度(根据速率和方向)。将通过通道404的液体速度与产品19的速度匹配可以有助于减少湍流(从而减少液体中不希望的气泡的产生)，并因此增加超声波能量从超声波换能器409传输到产品19的传输功效。在一些实施例中，流动提供器420可以具有输出，并且可以选择或调整该输出的横截面积，以基于传送器18的速度选择的速度提供穿过通道的基本层流。流动提供器420也可以是可操作地控制液体从槽401到蓄水箱450的流动，从而使液体再循环通过设备400。

槽401可以配置成以相对静止的速度将液体保持在第二区域407中(与超声波换能器409相邻)。因为与超声波换能器409相邻的液体是相对静止的，所以这又可以增加超声波能量传输到产品19的传输功效。

超声波换能器409、流动提供器420和传送器18的操作可以由包括可编程逻辑电路(plc)的控制器控制。plc还可以配置成控制液体的温度(例如通过控制如上所述的加热器16或冷却器20的操作)。plc可以形成开环系统。在一些实施例中，plc可以被配置为接收信号，例如来自用于检测蓄水箱450中的液体温度的温度传感器，或来自用于检测槽401中的液体速度以及适时调节加热器16或流动提供器420的输出的流量计。产品19与槽401的通道404中的液体的接触时间和/或通过槽401的通道404的液体流速可以基于槽401中的液体的温度来选择，例如，接触时间随着温度的升高而降低。例如，可以选择传送器18的速度和/或通过通道404的液体流速，以达到基于槽401中的液体温度和槽401中的通道404的长度确定的所需接触时间。

蓄水箱450中设置挡板15减缓通过蓄水箱450的液体流动，从而促使液体和由液体运送的任何碎屑分层。例如，挡板15可以设置成提供穿过蓄水箱450的迷宫式流动路径和/或延伸通过蓄水箱450的液体流动路径，例如挡板15可以提供穿过蓄水箱450的蛇形流动路径。挡板15可以配置成使流动路径执行一系列u形转弯或180°转弯。可操作加热器16以将蓄水箱中的液体加热到选定的温度，例如在70℃至90℃的范围内的选定的消毒温度，例如至少70℃，至少75℃，例如，至少80℃，例如至少85℃，和/或可以使用可选的温度传感器作为在所选温度下操作的反馈装置。蓄水箱450中的液体温度可以高于槽401中的液体温度。

设置蓄水箱450处理(例如消毒)循环通过设备400的液体。可以配置流动提供器420、蓄水箱450的容积以及选择和设置挡板15，以调节流体在蓄水箱中的停留时间(流过蓄水箱的流体保留在蓄水箱中的时间量)以及由此蓄水箱450中的流体的处理时间。例如，蓄水箱450的容积可以基于通道404中液体的流速以及运送产品19通过通道404的传送器18的速度来选择，从而可获得在该流速下所需的停留时间。例如，如果在选定的流速下期望较长的蓄水箱450停留时间，则可以增加蓄水箱450的容积以增加蓄水箱450中的液体的停留时间。

在使用中，产品19由传送器18运送进入、通过和离开槽401的通道404。传送器18的速度和/或通道404的长度(以及因此产品在通道404的液体中的停留时间)可以基于施加到产品的超声能量和/或通道404中的液体温度来调节，但可以是至少5秒，例如至少6.5秒。传送器18可以以例如每秒0.5米的速度运送产品，使得每小时处理12000个产品。通过槽401和蓄水箱450的液体的流速可以是至少22l/s，并且在一些实施例中可以是至少44l/s。

超声波换能器409通过第二区域407和第一区域405(并且通过屏障403)向产品提供能量，其用于移除和擦洗产品19以迫使微生物离开产品19并进入通道404中的液体。通道404中的液体由流动提供器420驱动，使得液体从槽401再循环通过管道451到达蓄水箱450。当液体进入蓄水箱450时，由于挡板15和蓄水箱450中的液体容积使其速度减慢。随着液体的减慢而开始分层。加热器16用于将液体加热到选定的温度(例如选定的消毒温度，例如至少75℃或至少80℃或至少85℃)。选择适当的挡板15布置、蓄水箱450容积和由流动提供器420提供的流速，以控制蓄水箱中液体的停留时间。选择适当的蓄水箱中的液体的停留时间和温度，以消毒液体并杀死任何被迫从产品19脱离进入液体的微生物。例如如本公开内容的其他方面所述。例如，停留时间可以选择为至少30秒，并且在一些实施例中可以是至少60秒。但是应该理解，可以基于蓄水箱450中的液体温度来选择停留时间，例如使得停留时间随着温度的升高而降低(例如线性地)。

一旦液体通过蓄水箱450，在其通过流动提供器420之前，它可以通过可选的过滤器过滤，和/或通过冷却器(例如上述的冷却器20)冷却，以使液体温度不会损坏或降解产品19。

在蓄水箱450包括两个容器的实施例中，每个容器可以配置成具有不同的温度和/或停留时间。例如，每个容器可以用于不同的目的。例如，一个容器可具有高温以杀死微生物(例如至少80℃)，而另一个容器可具有较低温度(例如低于80℃，例如等于和/或小于75℃)和/或可以将液体冷却到可适于再循环到槽401和暴露于产品19的温度(例如等于和/或小于75℃)。另外或可选地，每个容器可具有不同的尺寸和/或容积。

在一些实施例中，槽401中的液体温度与蓄水箱450中的液体温度相同，而在其他实施例中，蓄水箱450中的液体温度等于或高于槽401中的液体温度。例如，槽401中的液体温度可以是至少70℃，或至少75℃，并且蓄水箱450中的温度高于此温度，例如至少80℃或至少85℃。在一些实施例中，槽401中的液体和蓄水箱450中的液体可以都在选定的温度范围内，例如70℃至90℃，并且槽401中的液体的温度可以在该温度范围内低于蓄水箱450中的液体的温度。在一些实施例中，可以将较冷的液体供给到系统中以帮助调节槽401中的液体的温度。例如，如图7所示，冷却液可以从外部液体源输送到管道451中，例如，通过诸如泵的流动提供器710。较冷的液体可以被供给到蓄水箱450和槽401之间的管道451中，使得从蓄水箱450再循环回到槽401中的液体被进入的冷却液冷却。冷却液还可以帮助取代由于在产品19离开槽401时携带在产品19上而从系统中损失的任何液体。

在一些实施例中，槽400还可以包括沿着通道404的顶部边缘设置的径流堰。蓄水箱450还可以包括沿其顶部边缘设置的径流堰。径流堰可以用于收集通过超声能量迫使离开产品19的碎屑/油/脂肪。例如，径流堰可以收集已经分层并漂浮到蓄水箱450中的液体顶部的任何碎片，从而将其从液体中移除。本文所述的设备可以对食品进行消毒，例如鸡肉或牛肉等肉类，或坚果。

尽管上述与图4至图6有关的示例包括一个连接到槽401的流动提供器420，然而在一些实施例中，可以存在多于一个的流动提供器420，例如，如图7所示。例如，如图7所示，可以有两个独立的流动提供器420，每个独立的流动提供器420可独立控制，例如由plc控制。例如，可以存在一个流动提供器420用于控制通过槽401的液体的流动，并且另一个流动提供器420用于控制通过蓄水箱450的液体的流动和/或相应的流动提供器420用于形成蓄水箱450的每个容器。以这种方式，可以更好地控制液体通过设备的流动以实现最佳的消毒效果。

在一些实施例中，形成挡板15的一系列u形转弯或180°转弯可以由多个溢流堰和下溢堰形成，如图9所示，使得液体经过蓄水箱450时在每个挡板15上方和下方以蛇形或迷宫式流动。管道451可以设置成从上方将液体供给到蓄水箱450中，例如如图9所示，管道451设置成在蓄水箱450的边缘上方形成u形，使得管道451延伸到蓄水箱450中，将其浸没在蓄水箱450中的液体水线下方，并且使得液体被供给到蓄水箱450中靠近加热器16的蓄水箱450的底部附近。以这种方式，进入蓄水箱450的液体在第一挡板15上向上移位(与喷射相反)，从而减少了蓄水箱中的湍流。

在一些实施例中，例如图9中所示的示例，蓄水箱450中的加热器16包括多个喷嘴，用于将蒸汽喷射到蓄水箱450中的液体中。加热器16可以沿着蓄水箱450的底表面设置，例如在第一挡板15之前，使得进入的液体与加热器16直接接触，从而改善消毒。例如，蒸汽可以通过经由入口管连接到加热器16的蒸汽发生器901产生，并且蒸汽可以经由入口管和喷嘴注入到蓄水箱450中的液体中以控制蓄水箱450中的液体温度。在一些实施例中，可以控制注入到蓄水箱450中的液体中的蒸汽的气泡尺寸(例如通过控制喷嘴尺寸和/或蒸汽产生/流速)，例如以控制蓄水箱450中的湍流。

在一些实施例中，设备400可以进一步包括喷淋清洗器，用于冲洗产品19离开槽401中的通道404，例如如图10所示。例如，设备400可以包括冲洗罩1000，该冲洗罩1000包括喷嘴或多个/一排喷嘴，当液体通过传送器18从槽401的通道404中抬起时，将液体喷射到产品19上。液体可以在至少2巴的压力下供给喷嘴，以有效地冲洗产品19。冲洗罩1000可以跟随传送器18的路线，例如使得冲洗罩1000为在任一端打开的传送器18提供遮罩，以允许由传送器18运送的产品19通过冲洗罩1000。冲洗罩1000的喷嘴可以成角度，使得液体喷射到在传送器18上较高的产品19上，然后滴到位于传送器18后面的产品19上，使得进一步离开槽401的产品19可以用更新鲜的液体冲洗。喷射到产品19上的液体还可以帮助取代由于产品19的携带而导致的来自通道404的任何液体损失。

在一些实施例中，供给槽401和/或蓄水箱450的管道451之间的连接可以具有某种有助于分别在槽401和蓄水箱451中产生层流的外形。例如，如图11所示，管道451包括成锥形的喷嘴1100，例如角度在10到30度之间，例如20度，用于在槽401和/或蓄水箱450中提供层流液体。在一些实施例中，可以进一步在喷嘴的端部上方放置网状物，例如以帮助在槽401的通道440中产生层流液体。

在一些实施例中，矫直器1200可用于进一步改善流入槽401的液体的流动，并有助于在槽401的通道404中提供层流。例如，如图11和图12a、图12b和图12c所示，矫直器1200可以放置在和/或连接到槽401的入口上，以“拉直”进入槽401的通道404的液体流。例如，矫直器1200可以通过钩子1220悬挂在槽401的边缘上，并且放置在流动提供器420的出口上；或者如果存在的话，放置在供给槽401的管道451的喷嘴1200上方。矫直器1200包括一系列平行杆或翅片1210，以引导液体流过。

如上所述，屏障403将槽401的第一区域405(包括通道404)与第二区域407分开。可以选择屏障403的位置，使得通道404仅比通过其的运送的产品的宽度更宽。提供将第一区域405与第二区域407分开的屏障403可有助于减少通道404中的湍流，因为它可有助于为通道404的两侧提供更均匀的边界。同样如上所述，在一些实施例中，屏障403可包括窗口。屏障403可附加地或替代地包括穿孔以帮助穿过其的超声能量传输。例如，如图11所示，屏障403可以包括多个小穿孔1300。例如，穿孔可以是至少3mm²，并且屏障403可以由2-3mm厚的钢形成，例如10-14gauge(swg)不锈钢，虽然较薄的材料也可用于屏障，例如厚度约为1.2毫米的18gauge(swg)不锈钢。当然，应该理解，可以使用其他材料用于屏障403，例如玻璃。可以基于其声学特性(例如声阻抗)来选择可以制造屏障403的材料。例如，可以选择某种制造屏障403的材料，以紧密匹配槽401的通道404中的液体的声阻抗，例如匹配水的阻抗。可以选择屏障403中的穿孔1300的数量，以提供至少60％的屏障403中的开放空间的比率，例如至少70％。提供在该范围内的屏障403中的开放空间的比率可以帮助改善超声能量到产品19的功率传输。

在一些实施例中，例如图8中所示的示例，屏障403为每个超声波换能器409或沿着槽401的壁设置的超声波换能器阵列409提供遮罩。例如，屏障403可以是不透水的或可以防止其中的液体通过，以提供遮罩。例如，屏障403可以连接到槽401的底部和槽401的内壁，以包围超声波换能器409。

图13示出了用于将槽401中的第一区域405与第二区域407分离的屏障403的另一示例。在所示的示例中，超声波换能器409连接到槽401的壁430。屏障403环绕超声波换能器409并包括三个面。第一面平行于槽401的壁430，另两个面垂直于槽401的壁430。屏障403在槽401中的液体水线1350下方连接到槽401的壁430，以形成超声波换能器409的遮罩。遮罩形成用于液体的腔，以形成与超声波换能器409相邻的第二区域407。

超声波换能器409连接到布线管道1325，例如将超声波换能器409连接到plc。布线管道1325延伸出槽401，经过槽401中的液体水线1350，并且包括防水密封件1320，以帮助阻止液体通过屏障403的壁进入/离开。

超声波换能器409包括平行于槽401的壁430的纵向轴线。屏障403包括在平行于换能器409的纵向轴线并且平行于槽401的壁430的面上的多个穿孔1300。可以选择穿孔1300的尺寸以帮助传输超声波能量从超声波换能器409，通过第二区域407，穿过屏障403并进入第一区域405，例如如上所述。

屏障403形成超声波换能器409和第二区域407的遮罩，有助于抑制在超声波换能器407前面产生湍流，例如它有助于抑制在第二区域407中产生湍流。如果在遮罩外部的区域中产生湍流，例如在第一区域405中的屏障403的穿孔1300的前面，则抑制湍流进入遮罩和第二区域407。这反过来有助于防止湍流到达超声波换能器409并且可以改善超声能量通过液体的传输。

在图13所示的例子中，屏障403阻止液体进入由屏障403形成的遮罩。在这种程度上，除了布线管道1325周围的防水密封件1320之外，屏障403还包括加压液体入口1330。加压水入口1330将液体供应到由屏障403(即第二区域407)包围的区域，并在第二区域407中产生正压力，从而以高于第一区域405中的液体压力将液体保持在第二区域407中。由于正压力，少量液体可以从穿孔1300流出，从而在屏障403前面，以及屏障403的穿孔壁和在通道404/第一区域405中流动的液体之间形成流体屏障，这将促使屏障403前面的液体流动剪切由屏障403形成的遮罩。这可能有助于在通道404中提供层流，并有助于将超声能量传递到通过通道404传送的产品19中。

在一些实施例中，屏障403还可包括在底壁和/或顶壁中的至少一个穿孔，以帮助由屏障403形成的遮罩的填充和排出。

不希望受理论束缚，本发明人推测该消毒作用的方式可能是由于超声波换能器409产生的超声波能量破坏或毁坏将病原体保持在产品19上的粘膜，并可以对病原体细胞壁造成损害。另外，超声波能量可以从产品19中抖落病原体，迫使病原体/微生物离开产品19并进入液体。超声波能量可以使完整的细胞壁破裂和/或病原体可以在由超声波能量产生的小真空气泡中消耗。超声波能量还可以起到引起有机材料的氧化破坏的作用，例如它们可以在液体中产生羟基自由基和/或过氧化氢。如果产品19是鸡肉等食品，则超声波能量可以在鸡的腔中和/或羽毛毛囊内部产生空化气泡，从而有助于从可能难以接近的鸟类毛囊区域中提取和去除病原体。

此外，在不希望受理论束缚的情况下，在流动提供器使液体以与通过通道404运送产品19的传送器18相同的方向流动并通过槽401的通道404的示例中，可以在紧邻产品19的一小部分液体达到与产品19的热平衡之前，对产品19进行初始热冲击(例如，如果产品19在被带入通道404中的液体之前被冷却)。如果产品19是食品，这可以在食品通过通道404时抑制产品19进行不希望的加热或烹饪。

例如，产品19可以以“热包”的形式穿过通道404中的液体，由此产品19和周围的液体(例如热水)一起移动通过处理槽401。这可以称为重合流。

例如，如果产品19在被带入通道404中的液体之前被冷却，以与流过通道404的液体相同的方向传送产品19通过槽401可以减少对产品19的热损坏，液体的温度高于产品19通常能承受而不会被损坏的温度。由于能量来自接近较冷产品19的液体，因此能量不能足够快地补充以影响产品19。这可以与产品19穿过相反的热液体流的情况形成对比，产品19周围的液体的温度因此保持在热液体的水平，从而对产品19造成不期望的热损伤。

在发明人进行的测试中，当鸡肉被用作产品19并且液体是水时，将流动提供器420用于使通过通道404的液体速度与运送鸡肉通过通道404的传送器18的速度相匹配，已发现槽401的通道404中的水温为90℃是有效的，并且不会对鸡肉造成任何不利的感官效果。

不希望受理论束缚，本发明人假设当鸡肉进入槽401时，鸡肉周围的水薄膜存在初始热损失，因为鸡皮比周围的水更冷(如通常，通过传送器18将鸡肉从冷却器中运送到槽401中的水中)。槽中的水流速度与鸡肉的速度相匹配，使得薄膜基本上保持在适当位置(流动提供器420使通过通道404的液体速度与由传送器18运送的产品19的速度相匹配)但是这种薄膜由于塌陷的真空气泡的空化和微擦洗而不断地受到微扰，因此该薄膜中的热量不断地被周围的水补充。因此，通过该薄膜的热传递很高。

已经发现，在90℃的温度下超声波换能器409的效率较低(可能是因为它们在其标称工作温度之外工作)，相当于降低换能器409的功率。当换能器409的功率减少时，在某一点，它不再有足够的功率来引起空化，超声波变成纯粹的压力波涌入槽中。当遇到固体时，压力波则作为压缩波和解压波，使鸡皮以高频率连续压缩和解压。当鸡肉被压缩时，羽毛毛囊、裂纹和裂缝被压缩，排出这些空腔内的任何流体；当空腔被解压时，空腔再充满水。这个动作每秒进行数千次，因此鸡皮的表面和裂缝被大力冲洗。由于鸡肉周围的水薄膜在热水和鸡皮之间存在热梯度，在超声波减压时，一小部分水薄膜被冲入传递热量的裂缝中，因此热量的传递速度要慢得多。在超声波的压缩部分，皮肤被压缩，较冷的水被排出，回到鸡肉周围的薄膜中，因此是以许多小包的形式进行热量传递。因为进出裂缝的水量相对于薄膜中的水量很小，所以它基本保持完整并继续提供这种隔热功能，从而保护产品19的感官品质。因此在一些实施例中，可能希望减少提供给超声波换能器409的功率，以便在产品19周围维持液体的保护薄膜，特别是在槽401中选择较高的液体温度的情况下。

在液体再循环通过设备400的实施例中，例如通过流动提供器420，可能需要在将任何产品19运行通过设备400之前使超声波换能器409运行一段时间以降低液体中溶解的氧气等气体的浓度。例如，如果设备400从冷启动/接通，则设备400可能需要一段时间使其达到所选的操作温度。例如，如果系统从12℃的环境温度升至75℃的工作温度，则可能需要大约80分钟。在此期间，可能需要操作超声波换能器409以降低液体中的溶解气体浓度。另外，当设备400达到选定的操作温度时，可能需要使超声波换能器409运行一定的时间。例如，超声波换能器409可以在设备400加热的同时以50％功率操作，然后换能器409可以在运行任何产品19通过该设备之前，以另外的时间间隔进行操作，例如在100％功率下60分钟。测试表明，这样做可以显着增加液体中超声空化的效果。

一般参考附图，应当理解，示意性功能框图用于指示本文描述的系统和设备的功能。然而，应当理解，不需要以这种方式划分功能，并且不应视为暗示除了下面描述和要求保护的硬件之外的任何特定硬件结构。附图中所示的一个或多个元件的功能可以进一步细分，和/或分布在本公开的整个设备中。例如，流动提供器420的功能可以分布在整个设备400中。在一些实施例中，附图中所示的一个或多个元件的功能可以集成到单个功能单元中。

以上实施例应被理解为说明性示例。设想了进一步的实施例。应当理解，关于任何一个实施例描述的任何特征可以单独使用，或者与所描述的其他特征组合使用，并且还可以与任何其他实施例或者任何其他实施例的任何组合的一个或多个特征组合使用。例如，关于图1至图3描述的示例的任何特征可以与图4a至图6的示例一起使用。此外，在不脱离本发明的范围的情况下，也可以采用上面未描述的等同物和修改，其在所附权利要求中限定。

在一些实施例中，一个或多个存储器元件可以存储用于实现本文描述的操作的数据和/或程序指令。本公开的实施例提供有形的非暂时性存储介质，其包括程序指令，所述程序指令可操作以对处理器进行编程以执行任何一个或多个本文描述和/或要求保护的方法和/或提供如本文所描述和/或要求保护的数据处理装置。

本文概述的活动和装置可以由计算机装置控制，该计算机装置可以用固定逻辑实现，例如逻辑门组件或可编程逻辑，例如由处理器执行的软件和/或计算机程序指令。其他类型的可编程逻辑包括可编程处理器、可编程数字逻辑(例如现场可编程门阵列(fpga)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom))、特定于应用的集成电路(asic)或任何其他种类的数字逻辑、软件、代码、电子指令、闪存、光盘、cd-rom、dvdrom、磁卡或光卡、适用于存储电子指令的其他类型的机器可读介质，或其任何合适的组合。