杀菌反应器和方法_2

文档序号:9456817阅读:来源:国知局
述喷雾在与上述第一方向垂直的方向上的角度可以为约20度以下、约10度以下、约5度以下或约2度以下。上述喷雾的厚度优选为约5mm?30mm。
[0027]图1显示根据本发明的示例性实施方式的反应器100。如图所示,该实施方式的壁、表面和内腔都为垂直取向。如图所示,反应器100包括两个被加热的平行表面102、104,加热源和喷嘴112。反应器100可以包括其他的壁(未图示),以在该反应器内形成内腔110。上述内腔可以是气密性密闭的。反应器100还可以任选地包括用于收集液体的储液器116。反应器100可以另外包括一个或多个端口,用于将蒸汽或其他加热流体、例如空气导入内腔I1内。任选地,反应器100还可以包括真空源114,该真空源114优选为真空栗。
[0028]在反应器100的操作过程中,经加压的液体通过喷嘴112被导至反应器100的进入口,例如接近或在反应器100的顶部,上述液体以扁平喷雾的方式向下喷射,且喷射在壁102、104的各内表面106、108之间。当上述液体进入内腔110时,上述液体经受压力和/或温度的迅速变化。上述液体优选通过来自表面106、108的辐射热进行加热。向内腔110内供给液体的扁平喷雾可实现上述液体的快速加热,这样可以减少或消除对于为加热上述液体而添加的任何额外的加热流体、例如空气或蒸汽的需求。因为需要较少的或不需要额外的流体来加热上述处理的液体,与使用蒸汽的其他系统相比,需要较少的资金投入来处理上述液体,这是因为,如果使用蒸汽进行加热,较少的水需要从上述处理的液体中除去。
[0029]虽然没有显示,但具备反应器100的系统可以包括额外的任选的加热源,例如蒸汽发生器、热空气源、红外辐射或任何其他合适的加热方法。包括额外的加热源和冷却室的示例性系统在美国专利第7708941号中揭示,该专利的内容在其内容与本发明的揭示不冲突的范围内通过引用纳入本文中。
[0030]再次参考图1,各壁102、104分别具有内表面106、108。内表面106、108之间的内腔I1限定了反应器100中内腔的至少一部分。被加热的壁和/或未被加热的壁可限定内腔110的任何剩余部分。这些壁可通过使用任何合适的技术、例如焊接而联接在一起,或者这些壁可以整体地形成。作为一例,壁102、104的尺寸可以为1200mmX 1200mm,且这些壁之间的间距可以为约60mm。壁102、104可以由任何合适的材料、例如不锈钢形成,且在它们之间具有任何合适的尺寸或空间。
[0031]在上述说明的例子中,壁102和壁104是垂直的,欲处理的液体从壁102、104之间的进入口向下朝着反应器100的底部行进,并被收集在储液器116中。因为上述液体优选在实质上垂直的方向上行进,所以上述液体倾向于保持在上述内腔的中央且被均匀地加热。
[0032]在另一个未显示的实施方式中,上述的壁可以不平行,而是呈倒置的“V”形,这些壁在顶部最接近,且在顶部导入扁平的液体喷雾。或者,这些壁可以形成“V”形,它们在顶部相距最远,且在顶部导入扁平的液体喷雾。
[0033]通过采用不同的技术,可以将壁102、104的内表面106、108加热至相同或不同的温度。例如,可以使用一个或多个加热元件来加热壁102、104,该加热元件为例如包围壁的一个或多个外部或内部的加热套(例如,蒸汽或其他加热流体套管)。或者,可以使用电热来加热壁102、104,或使经加热的流体通过这些壁的内部。根据本发明的示例性实施方式,壁102、104被加热至约150° F?200° F的温度,但这些壁可以被加热至任何合适的温度。
[0034]尽管反应器100显示为具有两个平行的、垂直的壁,但根据本发明的反应器可以具有两个以上的壁和多个内腔,在每两个壁表面之间具有一个内腔。由两个壁表面限定的各内腔可具有一个或多个位于上述腔的进入口处的喷嘴,由此,自上述一个或多个喷嘴离开的扁平液流实质上被喷射至上述内腔的中央,自各壁表面的距离相等。
[0035]喷嘴112位于内腔110的进入口处。喷嘴112将进入的沿第一方向流动的液体液流(例如圆柱形或圆锥形的液流)转换为沿第二方向流动的扁平液流。在显示的例子中,上述第二方向与上述第一方向垂直。图3更详细地显示了示例性的喷嘴112。
[0036]喷嘴112包括位于第一末端304的入口 302,位于导管308的末端的锥形末端306,该导管308在第一末端302和锥形末端306之间。入口 302和导管308的直径可以为约I?3mm之间。喷嘴112还包括内部结构310,该内部结构310接受来自导管308或锥形末端306 (例如呈圆柱形或锥形模式)并将该液体转换为如图2所示的扁平喷雾模式,其在内部结构310的末端312离开。自上述喷嘴离开的上述扁平喷雾的厚度可以不超过5mm、不超过10mm、不超过20mm、或不超过30mm。
[0037]内部结构310可以包括例如扁平板,该扁平板可以为圆盘形。内部结构310包括远离末端312的前缘318。根据这些实施方式的示例性的多个方面,自上述前缘到后缘的压力变化至少为约15帕/秒?10 1(]帕/秒。自喷嘴112离开的液体的量可以为例如约500升/小时?1000升/小时,或者更多。喷嘴112可以由任何合适的材料、例如食品级不锈钢形成。
[0038]喷嘴112可以通过使用任何合适的技术连接在一个或多个壁102、104上。举例来说,喷嘴112可以包括垫圈314、卡盘316、和紧固机构,例如用于将喷嘴112紧固在壁104上的螺钉318。喷嘴112可以被紧固,由此,如图1?2所示,来自喷嘴112的喷雾被置于壁102的表面106和壁104的表面108之间。
[0039]根据本发明的示例性实施方式,喷嘴112以可形成具有通常直径不超过约0.3_(但是,在优选的实施方式中一些液滴也可能会超过该直径)的条件进行设计。反应器中上述液滴的速度可以为约10米/秒以上,但该速度可以根据所需的操作参数而不同。
[0040]真空源114可以包括任何合适的真空栗。真空源或栗114可以配置为将内腔110的压力保持在任何合适的量,优选低于一个大气压至大约0.25帕。选择内腔110内的压力,使其保持于快速的单位时间压降,从而在液体离开喷嘴和进入内腔时杀死微生物。
[0041 ] 使液体承受的压差率(pressure differential rate)可以在宽范围内变化。例如,上述压差率可以为约15帕/秒以上、或约10 9帕/秒以上、或在10 5帕/秒?101°帕/秒之间。为提供所需的压差,进入喷嘴112的液体可以是经加压的。
[0042]图4示出本发明的其他实施方式中的处理液体的方法400。方法400包括以下步骤:提供具有介于两个平行的壁之间的腔室的反应器(步骤402);加热上述两个平行的壁中的每一个(步骤406),以及将液体(例如液体食品)的扁平喷雾导入腔室(步骤408)。
[0043]虽未示出,但方法400还可以包括在上述内腔内形成真空,用化学活性气体、组分或物质(例如,一种或多种包含杀死细菌的氧、氯和氟中的一种或多种的化学活性气体)处理上述液体产品。
[0044]步骤402包括提供具有至少两个平行的壁的反应器的步骤。
[0045]该反应器可以是反应器100,如上所述,可以包括两个以上的平行的壁。
[0046]在步骤406中,对上述反应器的上述平行的壁进行加热。如上所述,上述壁可以通过例如使用一个或多个包围上述壁的一个或多个外部或内部的加热套进行加热,或者上述壁可以通过其他任何合适的方式、例如使热流体通过内部进行加热。
[0047]在步骤408中,上述液体的扁平喷雾被导入上述腔内。上述液体可以在约10°C?约100°C、或约50°C?约75°C下进入上述喷嘴,且上述液体产品可被分散成直径通常不超过约0.3mm的液滴(但是,在优选的实施方式中一些液滴也可能会超过该直径)。上述液体也可以在进入上述腔中之前,在上述喷嘴的第一末端被加压。压力变化的速率与来自壁的热相结合,足以杀死预选的微生物或将微生物的数量减少至预定的水平,该预定的水平通常是政府标准所要求的。使液体经受的压力变化速率可以在宽范围内变化,且优选的压力变化速率如上所述。上述液滴滴入上述腔内的优选速度也在上文中提及,并且可根据所需的操作参数而变化。
[0048]基于上述方法的步骤可按照任何适合于所需最终产品的顺序来进行。
[0049]上述液体被加热至不会导致其发生质变的温度,该温度对每种液体产品而言是特定的,且为本领域技术人员所知晓。
[0050]虽然没有显示,但方法400还可以包括将加热后的流体、例如空气或蒸汽添加到上述内腔中从而对被处理的液体进行进一步加热的额外的步骤。如果对被加热的壁采用额外的加热,可使用过热的水蒸汽或热空气来加热上述液体。如果附加或替代地对上述液体实施额外加热,则可使用任何合适的方法、例如红外光或超声频来加热上述液体。
[0051 ] 处理后的液体和已被使用的任何蒸汽可被送至冷却室,在该冷却室内在本领域技术人员公知的冷凝器和真空栗的帮助下可除去所有过剩的水,且将上述液体产品冷却至所需的温度。
[0052]使用本发明可促进上述处理后的液体产品
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