CN101209125A - 可流动食物产品的灭菌 - Google Patents

Abstract

提供了使用蒸汽喷射有效破坏能够经受常规巴氏消毒温度的微生物的饮料和可流动食品产品的生产方法。在减少了由于加热导致的感官降低同时，可以将微生物例如酸土脂环芽孢杆菌及其孢子从果汁等中消除。此装置能够以连续方式进行巴氏消毒、混和和成品饮料的产品规格控制。

Description

可流动食物产品的灭菌

技术领域

[0001]本公开通常涉及饮料和食物生产领域，特别是通过直接蒸汽注射，将污染物从可流动食物产品中(包括细菌、霉菌，以及甚至孢子)消除。公开的方法特别适合于破坏果汁等中的孢子，而保持与传统的巴氏灭菌方法相比高的产品质量，和良好的感官特性。

背景技术

[0002]在食品和饮料产品中有很多种破坏微生物的现有技术的方法。自从有史记载之前，已使用加热例如通过蒸煮，来保证食品消费的安全。然而，从18世纪的路易斯·巴斯德的试图延长酒的货架期的工作开始，就已经开始使用热处理，来在贮存之前有系统地杀死消费品中的病原菌和其他不期望的微生物，使消费者得以贮存那些产品更长时期而不腐败。今天，大量的液体产品被常规巴氏消毒，包括牛奶和其他乳类产品、果汁、啤酒和其他醇类饮料，甚至液体蛋。

[0003]基础的巴氏灭菌技术最终产生了高温短时巴氏消毒(“HTST巴氏消毒”)，然后是超高温巴氏消毒(“UHT巴氏消毒”)。更新地，超高温巴氏消毒，与现代包装灭菌工艺的联合，使大量可以不需要冷冻而长时间保存的耐贮存食品产品得以生产。这些耐贮存产品在欧洲尤其受欢迎。在美国，特定产品，特别是饮料，在耐贮存包装中也是广泛采用的。

[0004]巴氏消毒需要食品加工者平衡好食品的热处理温度和热处理时间，从而破坏或减少有害微生物。随着时间推移，经验证实通过使用更高的温度和更短的保温时间，食品加工者可以将易流动性食品产品充分加热，从而减少在涉及公共安全和贮存中的出现存活微生物的水平，而同时也保存产品的感官特性(味道、质地、颜色等)。然而，平衡加热温度和加热时间不是一个简单的练习，在许多产品中，必须花费许多时间和资源来寻求适宜的加热处理。与短时高温相比，低温结合长时间处理可以提供相同的微生物杀灭，但会在最终产品的感官结果上产生很大差异。过长的加热暴露经常赋予产品“熟”的风味，还可能引起感官品质(例如气味、风味、颜色等)的其他下降。这种“熟”味降低了许多超高温杀菌耐贮存食品的可接受性。

[0005]食品的巴氏消毒加工以四个基本步骤进行，其可以简要地概括为加热、保温、冷却和包装。在加热过程中，将食品产品的温度升高到所需点，以允许破坏特定的不期望的微生物。通常，加热是由通过传导与食品产品接触的表面传热而间接实现的，而不是直接给食品产品施加热量。可以使用批量生产的方法，其中由加热介质如热的液体、蒸汽、或充满热水或蒸汽的加热线圈围绕一桶产品。产品在桶中被搅拌从而维持均匀加热直到程度达到所需温度为止。由于批量生产的方法需要通过由桶壁所限制的表面区域加热大容量的产品，批量巴氏消毒可能消耗不可接受量的时间和空间。从而，通常使用“连续”工艺系统来代替。在连续工艺系统中，较小容量的产品被连续地移过一个加热的表面，即一个热交换器。热交换器将热量从加热介质传递给产品，以破坏或消除微生物。由于在给定的时间段内移过加热表面的产品容量更小，产品迅速达到为良好地杀灭微生物所需的高温。此外，连续巴氏消毒允许在巴氏消毒启动之后几乎立即开始产品的进一步加工工艺，并在巴氏消毒的工艺中同时继续，而非在启动任何其他工艺之前完成大批量产品的巴氏消毒。

[0006]热交换器有各种不同的类型。“板式热交换器”使用很细的、波纹状的、在一例具有传热介质的热传导盘，液体食品产品通过另一侧的交换器运送。可以使用大量的活动模，以使产品在盘上通过。由于紧贴热交换器表面的产品会比远一些的产品热的更快，因此在热交换器表面的产品有蒸煮或烧焦的倾向，降低产品的感官特性，还可能对热交换器的工作有不利影响。为了避免热交换器的污垢，在板式热交换器中的盘可以具有设计成华夫饼形状的表面，以在被加热时在产品中赋予湍流，从而呈现一致的加热。另一种类型的热交换器，“刮板式热交换器”，具有刮擦热交换表面以去除产品并避免过多的热暴露的刀片。

[0007]巴氏消毒的保温阶段在加热之后进行，指的是维持产品在升高的温度下在所预期量的时间的过程。在传统的巴氏消毒中，一旦被加热，产品顺着一个绝缘保温管流动，维持产品所需的巴氏消毒温度所需的时间下。选择加热温度和加热时间，以引起微生物的破坏达到所需要的水平。此水平常常指的是根据微生物的对数递减；例如，一百倍的递减指的是目标微生物的“2个对数递减”。巴氏消毒中绝大多数热处理是在保温阶段中被施加的。然而，决定保温时间不是一件简单的事情，因为在传统巴氏消毒中，一些产品必需比其他部分产品更靠近热交换器表面。而且，加热和冷却速率对整体热处理有显著的影响，因为更多的保温时间，较慢的加热/冷却速率曲线下显著增加了整体热处理。此外，由于产品的不同部分以不同速率在保温管中移动，并且由于产品在保温管中的通过速率可以影响通过巴氏消毒器的平均保温时间、流动速率和液体流动模式，对全部热处理也有显著影响。从而，对基于在保温管中食品的移动最快部分的热处理(其接受热处理最少，因此经历的杀菌程度最低)进行评估常常是必需的。实际上，流体顺保温管流动的速度进一步使所任何个体部分所接受的热处理复杂化，因为当流体以较低速度流过管的时候，它们经历了层流、或抛物线型流动，但在较高速度下经历的是湍流，在各个方向产生涡流而不是通常的流动路径。这些湍流可以导致特定部分经历环流、回流或角流模式，增加这些部分的保温时间。从而，平均和最快部分的保温时间不随流速而线性增大。

[0008]巴氏消毒的第三个基本步骤是冷却阶段。在冷却阶段，产品仍然经历由于温度升高导致的变化。产品的冷却阻止了由于在已经实现所期望程度的微生物破坏之后的加热导致的不必的感官恶化。冷却可以单单包括使热通过保温片消散，或可以涉及实际的冷冻或使用低温冷却剂。快速冷却使加热处理终止、减慢或停止感官特性的任何变化以及微生物杀灭。另一方面，缓慢冷却，使产品继续经受升高的温度更长时间段，使微生物的杀灭继续，但也使加热达到基本上煮熟产品，导致分子变性水平升高和可能的感官特性损失以及变异。

[0009]在冷却步骤中或之后，可以将产品包装。直到19世纪60年代为止，包装设备供应商开发了能够用于无菌包装巴氏消毒液体食品的设备灭菌程序。无菌包装需要对容器消毒、在无菌条件下填充容器，以及密封容器。直至19世纪70年代后期，良好地确定了假如使用无菌包装设施包装，巴氏消毒产品可以实现更长的货架期，其中产品是在无菌容器中于无菌环境下包装的。新近，“热灌装”工艺成为常规工艺，其中巴氏消毒产品在巴氏消毒温度下被直接充填进包装中，从而维持低的微生物或无微生物的环境。

[0010]热交换器的巴氏消毒的一个选择是直接蒸汽喷射。不是依赖间接加热，而是向产品直接施加短时脉冲高温蒸汽的蒸汽喷射。这种方法有生产出不可接受的感官结果的潜在可能，一般被认为不适合于许多应用，特别是使用非常高温度的蒸汽。然而，蒸汽喷射已经成功地用于消毒特定产品，例如牛奶，如同ARPH的EP0,617,897中所记载。在ARPH中，预热的牛奶用蒸汽喷射，从而将温度提高到140-150，然后闪蒸冷却以冷却产品并去除由蒸汽喷射带入的水蒸汽。在公开申请US2004/0170731中，记载了一种蒸汽巴氏消毒的方法，将蒸汽加热到不高于220的温度，并加入原料果汁，在短时间(通常少于1分钟)保温，闪蒸冷却，去除通过蒸汽喷射而添加的水蒸汽。

[0011]现有技术的蒸汽喷射工艺，已经显示出是不可靠的，通常导致风味损失。蒸汽通过密闭系统的流动速度远大于液体的流动速度，产生不一致的混合物。由于蒸汽将以最少阻力的途径通过系统，因此会在蒸汽和其所喷射的液体产品中产生温度梯度。现有技术的工艺也使用闪蒸冷却方法，其中水被从溶液中快速汽化从而有效冷却。不幸的是，闪蒸冷却导致风味的损失。据信风味损失是归咎于大部分风味化合物比水更易于挥发的事实。现有技术的蒸汽喷射工艺也不经常是划算的，因为高的能量投入需要升高产品到所述高温。进而，这些工艺对许多产品可能不会产生所期望的微生物杀灭。

[0012]然而，传统形式的巴氏消毒的缺点之一，是不能有效杀灭特定微生物或其孢子。孢子是可以生殖的有机体，通常由霉菌或特定细菌产生，其在大多数不适于生存的环境包括非常高的温度下可以特定地适应存活。巴氏消毒通常不倾向于对食品产品“杀菌”(例如基本消除所有微生物)，因为消除几乎所有微生物，特别是孢子所需要的保温时间和温度将会导致感官特性的非常大的下降。灭菌一般被看作微生物的5个对数递减，导致细菌、霉菌和酵母到无法检出水平。然而，在某些消毒情况下，优选巴氏消毒，因为破坏能够耐受巴氏消毒的微生物很困难，在食品产品中可能是有问题的，且可能是涉及健康和/或显著影响风味、气味或其他感官特性的。

[0013]例如，在19世纪80年代，从苹果汁中分离并鉴定出来一种新的孢子形成腐败菌，命名为酸土脂环芽孢杆菌(Alicyclobacillusacidoterrestris)，该菌是可运动的、形成孢子的、杆状微生物，生长pH值范围为2.5到6.0，温度为25℃到60℃(77到140)。其孢子(其可以是中心的、接近末端的和末端的卵形孢子)对高温和酸性环境的抵抗力非常强，从而作为潜在的腐败因子是很明显的。酸土脂环芽孢杆菌属菌通常不涉及食品安全。然而，某些种类，已经知道可引起腐败并在产品(例如高酸性果汁饮料)中产生异味，甚至当在常规巴氏消毒时间和温度下进行巴氏消毒后。酸土脂环芽孢杆菌起源于土壤中，被认为是水果和果汁的污染物。

[0014]已知酸土脂环芽孢杆菌是一种产生淡黄色的、难闻气味的已知是愈创木酚的有机芳香油以及其他改变风味和气味的化合物。由于愈创木酚赋予果汁类似药味的气味，消费者倾向于认为愈创木酚的存在是腐败和/或发酵的象征。细菌引起平酸菌型腐败，在北美和欧洲曾涉及到果汁的腐败。已知酸土脂环芽孢杆菌属是耐热的，最佳生长温度介于90到145之间，pH介于约3.5到4.0之间，刚好是在常规仓库贮存环境下。如果不进行处理，酸土脂环芽孢杆菌微生物能够污染整个生产线，并产生大量不尽人意的产物。由于此细菌及其孢子在常规巴氏消毒工艺中可存活及在高酸性环境下良好生长的能力，酸土脂环芽孢杆菌在果汁工业中被作为显著性因素的目标。

[0015]最近，非常高的压力和高温处理的结合已经显示出可有效破坏酸土脂环芽孢杆菌。然而，这样的处理对于商业目的是不适合的，而且由于所需的过高压力，存在显著的安全因素。例如，研究者已经显示出，在71℃(160)、414MPa(大约4,000大气压或60,000psi)、10分钟的热处理下酸土脂环芽孢杆菌的明显的破坏。类似地，使用90℃(194)1分钟于414MPa的操作条件下的杀灭报道可见于“InhibitoryEhffects of High Pressure and Heat on Alicyclobacillus acidoterrestris”，Lee等，Applied and Environmental Microbiology，vol.68pp.4158-4161(2002年8月)。不幸地是，在这样高的压力下操作很昂贵，需要特殊装置，且可能非常危险。

发明详述

[0016]本发明公开涉及从流动食品产品，特别是热敏感产品例如果汁、蔬菜汁、水果或蔬菜浓缩物、混和果汁、来自甘蔗和甜菜的糖等中有效去除高耐热微生物，而保持改善的感官特性的直接蒸汽喷射工艺。本发明公开还涉及在水性环境下，特别是果汁和蔬菜汁产品中，酸土脂环芽孢杆菌及其孢子的破坏。

[0017]在全部说明书中，本发明是以果汁(一个优选实施方式)形式被记载的。然而，本发明可以用于，且倾向于涵盖，用于处理任何流动性食品产品的此类工艺的应用。

[0018]为了避免由延长的加热时间引起的褐变和风味降低，可以使用直接蒸汽喷射在高温下，优选在250下短时间，优选小于30秒，更优选约3.5秒，在相对较低的压力下(例如通常小于约35psig或2.4个大气压)处理果汁。在快速加热后，通过喷射较低温度的液体(例如清洁并灭菌的水)有效快速冷却。通常，快速冷却应当在少于20秒之内，将温度有效降低到低于约190，优选在少于约30秒之内到小于约70。直接蒸汽喷射比传统加热设施例如板式热交换器巴氏消毒、刮板式热交换器巴氏消毒允许更高的热处理，因为通过直接蒸汽喷射和随后的冷却液体喷射所获得的非常迅速的加热和冷却导致果汁仅仅在最高温度下保持非常短的时间。板式/框架式热交换器和挂擦式热交换器由于在加热表面和产品之间的大的温差导致烧焦，使利用传统巴氏消毒装置在约250温度下的处理很困难。通过蒸汽喷射获得的过高温度，对于减少从可流动液体食品产品中破坏微生物或孢子的困难是有用的，且只有那些已知或类似的产品组分，破坏微生物存在困难，有通过直接蒸汽喷射的需要。

[0019]直接蒸汽喷射导致几乎瞬间的热交换，随后的冷的液体喷射提供了几乎瞬间的冷却。串联的静止混合器可以用来戏剧性地增强热交换速率、冷却速率，或两者都增强，使用明缩管通过基本上消除在水性产品中的热或冷的腔室显著地改善了在系统中的表现，从而提供在整个果汁中基本上均匀的温度分布。在静止混合器中的螺旋部分提供了一个径向混合作用，迅速消除了流动产品中的任何温度梯度而不妨碍通过系统的流动。静止混合器还可以使液体产品中的蒸汽腔室冷凝，放出潜热，同时引起液体产品的加热和稀释。由于直接蒸汽喷射(或一些其他冷却液的喷射)导致的几乎瞬间的冷却减少了能够显著影响风味的热量的滥用。

[0020]为了减少调整蒸汽流动速率所需的时间和为了实现预定热处理的保温时间，可以利用涉及前馈控制回路的控制策略。在此系统中，不是等待实际的基于加热产品的反馈数据并在蒸汽喷射点上作出需要的调整，而是基于从涉及进入产品流的数据得到的预测作出初步的蒸汽加热调整。从蒸汽喷射的节点逆流的产品流被监控，数据被发送给蒸汽控制系统以预期当到达蒸汽注射节点时所需的产品处理需要。而后只需要基于实际的流动和从注射节点获得顺流温度回馈数据的改良。这减少了通常在产生基于单独反馈的大规模变化时浪费的时间，提供了更一致和可控的加热工艺。给料-送料系统通过迅速到达目标温度并维持更一致的加热处理(如避免了为安全和感官因素而排除的范围之外的温度波动)也减少了显著数量的果汁浪费。

[0021]在蒸汽灭菌之后，和计算由蒸汽喷射和冷却水喷射加入的水之后，可以将果汁和其他组分混和，以制成成品果汁产品。可以对此成品产品进一步巴氏消毒，以消除任何从其他在蒸汽喷射之后添加的组分中的污染。任选地，假如调整温度和果汁以及其他组分的的流动，组分混和与巴氏消毒可以在一个步骤完成，从而向经蒸汽加热的果汁中添加组分提高了这些组分到巴氏杀菌条件下足够时间的温度。

[0022]此处公开的直接蒸汽喷射工艺可以有效使用于生产大量可流动食品产品，包括含有100％天然果汁的果汁产品、含有10％或更多果汁的果汁产品，以及其他果汁产品。本发明的高温短时直接蒸汽喷射工艺与相同的板式和框架式加热处理相比，明显不贵而且耗能少，并提供了具有明显更优良的感官特性的更高质量的产品。

附图的详细说明

图1显示的是间接加热的加热曲线与直接蒸汽喷射的比较。

图2显示的是串联蒸汽喷射工艺的简图

图3显示的是串联蒸汽喷射系统的图表

图4显示的是任选的串联蒸汽喷射系统的图表

图5示例的是stem-like流释放阀的操作

图6是给料-送料控制系统的结构图

图7是由没有给料-送料控制系统的直接蒸汽喷射加热的水基可流动食品产品的温度图表

图8是通过利用给料-送料控制系统的直接蒸汽喷射加热的可流动食品产品的温度的典型图表

发明详述

[0023]通过直接蒸汽喷射来加工可流动食品产品，例如果汁或蔬菜汁、浓缩果汁、果酱或蔬菜酱，或从甘蔗或甜菜中得到的糖，从而最大化杀灭微生物，生产出灭菌产品。在一个实施方式中，果汁从一个储料槽中转移到加热装置中，使用几乎瞬间的(通常小于约30秒优选小于约5秒)直接蒸汽喷射将果汁温度升高到预先选择的温度，例如约250，保持短的时间间隔，优选小于约30秒。在其中进行蒸汽喷射和加热的“灭菌区域”的压力，优选保持在约25到35psig以维持温度，避免喷溅，并维持微生物递减的满意水平。直接蒸汽喷射和随后直接喷射冷却液体与传统加热措施例如板式热交换器巴氏杀菌或刮擦式表面热交换器巴氏杀菌相比，允许更迅速和更多控制的热处理，因为非常迅速的加热和冷却导致果汁仅仅在最高温度下保持非常短的时间(通常小于30秒，优选小于约15秒，更优选约3到5秒)。直接蒸汽喷射也避免了板式/框架式热交换器和刮擦式热交换器经常出现的烧焦。直接蒸汽喷射对于消除或破坏细菌或孢子，例如酸土脂环芽孢杆菌的特定困难是特别有用的。直接蒸汽处理只需要被应用到这些已知或类似产品的配方中，解决破坏微生物的困难，从而避免不需要的将最终制成品升温到有效巴氏消毒的温度。

[0024]串联静止混和器优选位于直接在蒸汽喷射的点之后，以帮助快速将蒸汽混和入产品。静止混和器中的螺旋部分提供了径向的混和作用，将液体分离进入物流中，并使这些物流回聚，迅速在产品通过静止混和器期间消除任何温度梯度，而不打断或中止产品流。在保温段的串联静止混和器通过在水性产品中的强制流动腔戏剧性地增大热转移速率从而冷凝并放出潜热，使用在层状流或湍流中的明缩管，显著地提高系统的特性。

[0025]在蒸汽喷射和混和中，为避免产品喷溅，确保所有物流浓缩成浓缩果汁，在串联静止混和器的顺流的压力调整阀维持输送管压力在25到35psig之间。

[0026]果汁下一步程序是冷却部分，其中冷却液体被直接喷射进入热的果汁中。冷却液体可以是干净的，优选是灭菌的，通过紫外线照射、反渗透，或等同的灭菌手段处理冷却水。由于直接喷射水导致的几乎瞬间的冷却(通常是小于约190下小于约30秒，优选小于5秒)减少在连续高温暴露后可能显著影响风味的不需要的可能热量滥用。串联静止混和器位于直接在冷水喷射的点之后，也是为了帮助快速稳定温度。静止混和器中的螺旋部分提供了径向的混和作用，迅速分配冷水腔到整个产品中，冷却热果汁，提供均匀混合物，在产品通过静止混和器的过程中消除任何温度梯度。

[0027]假如巴氏消毒温度低于预定巴氏消毒温度，一个位于第二静止混和器顺流的换向阀将把产品流转向排出口，从而，阻止此工艺中不适当的巴氏消毒产品的运送。

[0028]假如达到了预定的巴氏消毒温度，然后果汁被转移到批次配置罐中，以保温和/或进一步加工。在包装之前可以实施额外的巴氏消毒。果汁可以使用任何适宜于液体的方法来包装，包括无菌或提供灭菌、可贮存的果汁产品的热灌装。果汁也可以使用冷灌装工艺来包装。

[0029]给料-送料控制方案可以用于增强加热和冷却效率。给料-送料回路减少了调整蒸汽流动速率和保温时间所需的时间。不同于等待基于加热产品的反馈数据然后再作出需要的调整，初步加热调整基于由涉及产品流进料的算法得到的能量平衡预测被预先作出。然后仅需基于经蒸汽加热的产品的反馈精确调整。这减少了通常由基于单独从经加热产品反馈的数据的控制加热所浪费的时间和资源。

[0030]上文记载的控制系统很大程度上提高了在约250或更高温度下的商业蒸汽喷射的安全性。由直接蒸汽喷射实现的几乎瞬间的加热和由直接喷射冷却液体实现的几乎瞬间的冷却充分减少了可能由于其他巴氏杀菌而导致的加热的滥用。如图1所示，缓慢加热和冷却戏剧性地增强了整体加热处理，甚至尽管额外的加热处理对于进一步减少目标微生物例如酸土脂环芽孢杆菌的数量将不再有效。图1a显示了通常的巴氏消毒曲线，由加热、在巴氏消毒温度T下保持和冷却组成。沿x-轴显示的是加热时间，沿y-轴显示的是温度。在第一段时间“t1”内，产品被加热到所期望的预设温度T，其足够破坏特定的目标微生物。在预设温度保持第二段时间“t2”，然后在第三段时间“t3”冷却。在图1a中，使用间接加热以将产品温度提高到预设水平。总的加热处理由加热曲线下面的区域代表。可以看到，产品的最明显的加热处理是在加热(801)和冷却(803)中所经历的。然而，由于目标微生物的对于预定保持时间预定温度T(热致死曲线)，只有在t2中发生的热处理(802)，实际上对目标微生物产生显著的破坏。热处理(801)和(803)对于微生物的消除没有显著贡献，却可能对感官特性有不良效果。通过使用在直接蒸汽喷射后紧接着进行直接喷射冷却液体，如图1b所示，加热时间(t1)和冷却时间(t3)被大大缩减，限制了在加热(801)和冷却(803)过程中的热暴露。这基本上限定了加热处理到杀灭目标微生物所需的加热时间和温度，从而减小了对感官特性不良影响的风险。此外，通过基本上消除加热和冷却过程，直接蒸汽喷射通过加速整体加热和冷却工艺而戏剧性地降低了整体生产时间(t1+t2+t3)，允许果汁具有提高速率的生产。

[0031]图2显示了使用直接蒸汽喷射的果汁制造工艺的简图。果汁从储料槽(1)中释放出来，流向通道(20)。蒸汽喷射装置(67)在蒸汽喷射节点和果汁流动通道(20)相连接。高温蒸汽的释放建立起一个从蒸汽喷射装置(67)延伸到顺流的压力止回阀(43)的灭菌区域(6)。释放出来的蒸汽优选温度在约245-255以破坏微生物例如酸土脂环芽孢杆菌。在果汁加工中，通常认为酸土脂环芽孢杆菌的5-log的递减足以避免腐败或负面感官效果。作为沿着流动通道(20)通过的果汁，被喷射预算的使果汁在数秒内升温到预定巴氏消毒或灭菌的温度的高温蒸汽。经蒸汽加热的果汁然后流入用作储料管的第一静止混合器(2)，也将注射蒸汽分散到整个果汁流中。在移出混合器(2)后，将冷却液体(8)喷射进果汁流。冷却液体(8)应当具有足够低的温度和流速来冷却果汁流到所期望的温度。冷却液体(8)可以具有足够低的温度，以将果汁恢复到基本上室温或任选地，冷却液体(8)的温度和流动可以被设置成使混合的冷却液体和果汁流应当具有普通的巴氏消毒温度(例如约190)或更高，以驱散来自经蒸汽加热的果汁的热量，对冷却液体(8)的进料流进行巴氏消毒。冷却液体(8)可以是水或其他在最终产品中期待的非果汁组分。在将冷却液体(8)直接加入果汁流后，第二静止混合器(3)将冷却液体均匀地分散到全体果汁流中，通过均匀地将较低温度的冷却液体分配到全部较高温度的果汁中而协助冷却过程。冷却的果汁产品随后可以直接送至分批槽(4)中暂时储存。任选地，果汁产品流可以直接进入包装系统(5)。来自分批槽(4)的果汁产品可以和其他液体或添加剂(9)混合，也可以进一步巴氏消毒。随后果汁产品可以进入包装系统(5)，其优选是无菌或热封包装机。

[0032]图3显示了一种可能的直接蒸汽喷射果汁系统的更详细的图表。浓缩果汁在加工之前被贮存于保温槽(1)中。一个三通阀(18)位于浓缩果汁保温槽(1)的顺流。三通阀可以指示果汁直接排出保温槽(1)或直接将果汁浓缩到下面的直接将其引回保温槽中的再回收通道(19)的“再循环”位置，或将在通道(20)上的浓缩果汁流直接引向蒸汽喷射设置(67)的“送料”位置。在开始和起始步骤，浓缩果汁被设定在将浓缩果汁顺再循环通道(19)再循环回保温槽。选择浓缩果汁的目标流速，直到达到目标水平为止，三通阀(18)保持在再循环位置。流量计(31)通过控制回路(65)给泵(70)提供指示，使泵加速或变慢，从而达到和维持目标流速。

[0033]通过进料流量计(31)和进料流温度计(32)来具体指示排出保温槽(“进料流”)的浓缩果汁流的流速和温度。进料流速和进料温度用于计算所需的蒸汽流速，以将浓缩果汁从其进料温度(其从保温槽中排出和开始移走的温度)提高到所期望的蒸汽巴氏消毒或杀菌温度。所期望的蒸汽巴氏消毒或杀菌温度是基于为将浓缩果汁流提高到所期望的温度以获得目标微生物的预定破坏水平所需的的温度和流动而选择的。例如，果汁流可以被提高到大约245到约255的温度预定的时间，以获得酸土脂环芽孢杆菌的5-log的递减。进料算法涉及了所期望的阀门开通水平，以减少能够将给料流提高到所期望的巴氏消毒/灭菌温度的蒸汽流动，给料线圈(61)将这些信息传输给蒸汽喷射装置(67)。

[0034]当实现了目标果汁进料流速和进料温度时，三通阀(18)从再循环通路(19)转向出料通路(20)，使浓缩果汁向蒸汽喷射装置(67)前进。到果汁流动到达蒸汽喷射阀的时候为止，阀已经接收到涉及进料流流速和温度的相关信息，并将其产量调整到足够将果汁的温度升高到大约为目标巴氏消毒或灭菌的温度的水平。

[0035]高温蒸汽的喷射对蒸汽喷射装置(67)附近的导管进行了灭菌，建立了进料流通过的无菌区域(6)。蒸汽在被通过来自冷却水槽(8)的冷却工艺的喷射从无菌区域顺流冷却。优选地，加入蒸汽的加工水是以约1比1的流速，以避免管道冲击。加工水是清洁的，可以是去离子的或用紫外线、反渗透等处理的，优选在喷射进蒸汽/果汁流的流动通道之前进行灭菌。

[0036]对加热工艺的微调可以通过传统的反馈回路(62)而实现，其使用温度计(34)来指导蒸汽喷射阀的顺流进料流条件，基于此变化数据使蒸汽流进蒸汽喷射器以确保进料流被提高到目标巴氏消毒/灭菌温度。蒸汽喷射装置(67)从蒸汽储罐(47)直接向浓缩果汁流中排出高压蒸汽。单独的控制回路(63)也可以调整通过开放或关闭阀(46)引入的冷却液体的速度以补偿由蒸汽喷射所增加的水蒸汽的量的增加或减少。

[0037]当进行反馈调节时，温度指示器(34)也可以从温度指示器(34)和流动指示器(33)启动顺流的转动阀(68)。假如果汁在蒸汽喷射后尚未达到所期望的温度，控制回路(64)使果汁转向通向排出口(10)的排出通路(27)或等同的排出方式。

[0038]对于反馈回路的更精细的控制是通过保持果汁的进料流尽可能恒定而实现的。另一个反馈回路(65)使用流量计(31)测量果汁的流速并调整泵(70)的速度，从而维持果汁进入蒸汽喷射器的相对恒定的流速。

[0039]第一串联静止混合器(2)与蒸汽喷射装置(67)顺流位于无菌区域(6)中。静止混合器取代了传统的保温管，通过将蒸汽分散和冷凝到全部果汁流中，搅拌浓缩果汁和蒸汽混合物成均匀产品流。这避免了在产品流中的温度波动并维持了一致的产品产量。当产品流通过静止混合器时，由于蒸汽喷射而升高的温度被维持在预定时间。产品流可以被控制在目标温度足够实现预定水平的破坏目标微生物的时间。例如，果汁流可以被设定在当控制在升高的温度约245到255时，以使果汁流花费大约3.5秒来通过第一静止混合器，从而基本上保证酸土脂环芽孢杆菌的5-log的递减。

[0040]压力是通过位于第一静止混合器顺流的压力指示器(35)来指示的。从指示器(35)顺流的压力调节阀(43)保持输送管压力在预设的升高水平，优选约30psig，以避免由于高温蒸汽的添加导致的产品喷溅，因为产品是在其沸点以上。压力调节阀(43)可以由压力控制回路(66)通过压力指示器(35)来调整。维持升高的压力也确保喷射进入进料流的蒸汽将冷凝并成为进料液体的一部分。

[0041]为了冷却巴氏消毒/灭菌产品流，将一种冷却液体例如冷却水在与第一静止混合器顺流连接的冷却液体源(8)冷却液体喷射节点(44)喷射进入系统。冷却液体优选是干净的从而其不会污染产品流，更优选是已灭菌的从而不需要进一步的巴氏灭菌。优选以大约1比1的流动速率比添加冷却液到产品流中以将加热的产品流冷却到预设温度，并防止管道冲击和在顺流的容纳最终产品的分批罐(4)中的产品喷溅。第二串联静止混合器(3)均匀地将冷却液体分散到全部产品流中以维持均匀的流动和一致的温度。冷却液体可以在加热之后的任何点加入，但优选在压力止回阀(43)后顺流加入以避免产品喷溅，也是为了避免需要能够将冷却液体喷射进高压区域中的装置。

[0042]在冷却后，已经用冷凝蒸汽和冷水稀释的产品流被排空进入分批罐(4)中。基于进料流、喷射蒸汽和冷却水流的测量的流速，可以由控制回路决定是否需要进一步的稀释，以达到所期望的白利度(或其他浓度参数)。通过此工艺得到的产品可以是成品果汁，或可以进一步通过与其他组分例如高果玉米糖浆、水、人造或天然色素，或维生素类或矿物质类混合而加工以形成多种果汁产品。优选地，假如添加其它组分，最终混合物使用传统热交换器(9)来巴氏消毒以消除不想的可能通过其他添加组分进入产品的微生物。

[0043]任选地，如图4的实施例所显示，在一个步骤可以将多重产品流控制在升高的温度下并混和，以使蒸汽加热果汁的添加升高所有其他组分的温度到巴氏消毒或灭菌温度并避免进一步巴氏消毒的需要。图4显示了从三个不同保温罐出来的三个液体流的连续混和：浓缩果汁(1)；填充型甜味剂例如高果玉米糖浆或蔗糖(11)；以及水或其他冷却液体(12)。水或冷却液体可以以基于最终混合物是否是热的、冷的或是无菌加入而被调整，从而控制这些物流的最终混和的温度。

[0044]对浓缩果汁组分的供应保持在浓缩果汁保温罐(1)。在浓缩果汁保温罐(1)和转向阀(18)之间配置有温度指示器(56)和流量计(51)。在水保温罐(12)中容纳有水；使用传统方法(未显示)将温度调整到所期望的水平。水罐与温度指示器(54)、流量计(52)和控制阀(24)相连接，并从蒸汽喷射点，顺流通过通道(26)在节点(14)和果汁流动通道相连。高果玉米糖浆或蔗糖糖浆被贮存于和泵(78)、温度指示器(55)、流量计(53)、转向阀(21)和浆液流动通道(23)相连接的第三分离保温罐(11)中。

[0045]通过在浓缩果汁保温罐(1)中混和浓缩果汁组分以及分别将高果玉米糖浆填充进保温罐(11)和水罐(12)中而开始果汁制作工艺。

[0046]水温是通过温度控制回路(未显示)而控制的。目标温度是为水而设置的，从而混和蒸汽加热果汁和水将升高水的温度到有效对水进行巴氏消毒消除不想要的污染物的温度。假如从水罐(12)中排出的水下降到低于目标温度，温度计(54)将信号送至水止回阀(28)以将水蒸汽顺着再循环回路(25)送出，其将水返还到水罐中再加热。也传送一个信号来改变热水保温罐(12)的排出水温。当加工开始时，水止回阀(12)将会被设置在再循环模式，为再加热通过在循环通道(25)将水转向到保温罐(12)，直到建立目标流速和温度为止，直到准备好果汁生产为止。在达到水的目标温度之后，系统显示足够开始果汁生产，止回阀(24)转换到运送模式，将水蒸气顺着送料途径(26)直接运送。

[0047]类似地，在准备果汁加工的再循环模式中高果玉米糖浆流开始，从浆液保温罐(11)中开始，由浆液止回阀(21)转移到再循环通道(22)直到建立目标流速。浆液流指示器(53)和温度计(55)位于浆液转向阀(21)逆流方向。当系统准备好果汁巴氏消毒或灭菌且流量计(53)显示玉米糖浆流已经达到其目标流速时，转向阀(21)转换到运送模式，将经加热的浆液流顺着送料途径(23)直接运送。

[0048]果汁流在冷果汁再循环模式下开始从冷冻到室温以建立目标流速。浓缩果汁被从浓缩果汁保温罐(1)中释放出来，并藉由再循环通道(19)通过果汁止回阀(18)转移回保温罐(1)。在冷果汁再循环模式中，位于蒸汽喷射装置(67)和压力止回阀(48)之间的蒸汽喷射区域，于255下被预先杀菌。从此清洁工艺出来的蒸汽最终在包括串联静止混合器的保温管(82)和(83)中冷凝成无菌水。在预灭菌过程中，此冷凝物被作为废物由将废物顺通道(17)转移到排出口(10)或其他排出手段的转向阀(86)顺流排出。

[0049]一旦蒸汽喷射区域经灭菌，果汁再循环流达到所期望的流速(由流量计(51)测得)、果汁转向阀(18)从再循环模式转换成送料模式，顺送料通道(20)向蒸汽喷射装置(67)释放出浓缩果汁流。基于从流量计(51)和温度计(56)得到的作为浓缩流果汁的初始流速和温度，进料-给料算法计算出为将果汁流增加到预设灭菌和巴氏消毒温度的物流量，并通过进料-给料控制回路(61)传递信息从而改变物流释放速率。来自储罐(47)的物流被释放进蒸汽喷射装置(67)，并且几乎于瞬间穿透浓缩果汁，有效地与浓缩物混合，导致迅速加热达到精确巴氏消毒或灭菌温度。温度计(59)指示物流的温度。假如温度计显示果汁流未达到灭菌温度，相应地反馈回路(62)由蒸汽喷射装置(67)调节物流释放速率，使随后的产品达到目标温度和目标流动。

[0050]随后经蒸汽加热的果汁流进入用作保温管的串联静止混合器(82)，以完成巴氏消毒或灭菌工艺，也在维持进料通道同时完全混合果汁和蒸汽。静止混合器优选包括至少四个混合单元。适宜于此目的的混合器包括ChemineerKMX系列和KomaxM系列混合器。可以任选地使用传统的保温管，或其他类型的混合设备，但串联的混合器是优选的，以使果汁流动为湍流，混合可以连续进行，从而与典型的具有层流的传统保温管相比，显著减少保温管的长度。串联静止混合器(82)提供了具有一致提高温度的果汁流，顺流流向后部蒸汽喷射流量计(57)和温度计(58)。后部喷射流量计(57)可以通过控制回路(90)给水止回阀(24)传送信号而提高或降低水的流动。通过藉由压力调整止回阀(48)调整输送管压力，由压力指示器(49)触发的反馈压力控制回路将无菌区域的压力维持在25到35psig之间。这确保蒸汽冷凝进入产品，放出潜热。为了维持产品质量，推荐依照温度计(58)，未达到目标温度的浓缩果汁可以被作为废料转向废物排出通道(17)。

[0051]当来自保温罐(1)的果汁流向蒸汽喷射装置(67)时，将显示果汁流已经开始的信号传递给浆液止回阀(21)和热水止回阀(24)，并且，假如流量计(52)和(53)以及温度计(54)和(55)显示已经达到液体各自的目标流速和温度，浆液和热水分别被送至送料通道(23)和(26)。浆液流和水流在节点(13)和(14)分别经巴氏消毒/灭菌果汁的流动通路汇合。果汁从第一静止混合器(82)排出，和浆液流通路(23)和水流通路(26)聚集。液体在其中相交的顺序并不明显，实际上热水流动通路(26)和浆液流动通路(23)可能在到达果汁流动通路之前就相交。

[0052]与较低温度水和其未经蒸汽注射的浆液的接触，迅速将热的浓缩果汁冷却。在三种进料流被混合进一个流动通路之后，混合物流进入将三个物流混合在一起成为一个温度一致的物流的第二静止混合器(83)，通过和较低温度组分混合而冷却经蒸汽加热的果汁。第二静止混合器(83)可以是与静止混合器(82)同样型号的，也可以是不同型号的。液体的三个物流在静止混合器(83)中连续混合，生产出成品果汁产品。优选地，选择三种物流中每一种的预定温度，从而由三种物流混合而得到的同质混合物具有在所需的巴氏消毒温度点的温度或高于此的温度，以使进一步的巴氏消毒不再是必需。

[0053]成品果汁产品的浓度和质量可以由串联的白利度指示器(15)和pH计(88)的使用而被指示。白利度控制回路藉由反馈控制线路(89)通过操纵水止回阀(24)而控制和调整成品果汁产品的白利度。假如需要，加入水以达到目标白利度，未至设定的白利度容许误差范围内的果汁通过转向阀(86)和转向通道(17)被转移到排泄口(10)。在此于设定白利度和温度容许误差范围内的产品被转移到最终产品流通道(16)通向最终产品充填调配槽(84)用于包装或进一步加工。

[0054]在蒸汽喷射阀位置的调整通过变化阀门排出的蒸汽的量而控制果汁的加热。计算蒸汽流和温度，从而将果汁流提高到由基于进入蒸汽喷射模式的果汁的温度和流速计算而预定的巴氏消毒/杀菌温度。阀门自身的结构可以是各种形状、尺寸和构型。蒸汽喷射装置可以是stem-like阀结构，以象锥形活塞一样运作，移入和移出蒸汽释放口，从而提供可以被迅速和容易地适应送料-给料和反馈控制回路而改变的蒸汽流。蒸汽喷射装置也可以包括多个口，每一个上装有阀门活塞。图5显示了一个可能的活塞状阀门。活塞(401)可以被直线移入或移出蒸汽释放口(402)从而可预测地改变从蒸汽释放口释放出来的量。优选地，与蒸汽释放口接触的活塞表面具有锥形活塞，例如图5中显示的墩-圆锥形。由于活塞被线性地从口处拉走，在活塞上的墩-圆锥形或其他锥形界面表面允许蒸汽流的释放更容易控制。如图5a所示，当墩-圆锥行活塞从口处移走时，在口和活塞中间的圆孔(404)将允许蒸汽的释放。当塞子从口移走时，圆孔(404)的尺寸增大，如图5b所示。没有此锥形形状，活塞将仅仅启动或关闭蒸汽释放，将不会在对蒸汽释放上的许多控制下进料给料并反馈回路。

[0055]生产线优选包括进料-给料控制系统，以预测加热条件，其优选与一个反馈控制回路连接以基于实际产品温度进一步精确加热系统。进料-给料控制系统允许对产品流的温度进行额外的控制，不仅仅节省时间和能量，而且允许更高的体积产量。通过维持更一致的产品温度，进料-给料控制系统消除了显著数量的产品的转移和/或再循环的需要，允许在整个大部分给定产品运转中制造出可用的产品。传统的反馈回路生产显著数量的不可用产品，需要相当数量的再循环产品。连续再循环产品可以导致更长的加热暴露时间，导致具有较差感官特性的过熟产品。

[0056]图6显示了一种类型的进料-给料系统的流程图。此图解实施方式包括用于对蒸汽流初步调整的进料-给料回路(550)，以及随后基于反馈回路的实施进行精确调整的反馈回路(570)。果汁流通路(500)首先通过位于逆流的蒸汽喷射点(503)的第一温度指示器(501)和第一流量指示器(502)。第一温度指示器(501)和第一流量指示器(502)包括进料-给料回路部分。来自第一温度指示器(501)和第一流速指示器(502)的数据被送往初步控制子系统(506)。初步控制子系统(506)分析涉及果汁流动速率和温度的数据，基于果汁温度和流速计算出将升高果汁到目标巴氏消毒/灭菌温度所需的物流释放速率。然后初步控制子系统(506)送出信号给阀门控制系统(508)，以足够数量开启或关闭一个或更多的阀门(509)从而实现所计算的物流流动速率。蒸汽被直接从阀门(509)在节点(503)喷射进果汁流以加热果汁。经加热的果汁经过包括精确调整反馈系统部分的第二温度指示器(504)。从第二温度指示器(504)收集到的数据通过反馈回路(570)被转移给精确控制子系统(507)。精确控制子系统(507)顺控制回路(513)将控制信号传递给物流释放阀控制系统(508)。假如由温度指示器(504)测得的温度显示经蒸汽加热的果汁在可接受范围之外，或接近可接受范围的边缘，控制信号将引起蒸汽释放阀控制系统(508)以有效量开启或关闭阀(509)，以增加或减少在节点(503)喷射的果汁，以实现预设目标温度。由于阀(509)的位置是预先计算以实现将果汁加热到预设目标温度，只需要从精确控制子系统(507)进行小的调整。

[0057]通过图7和8图解进料-给料控制系统的优点。图7显示了来自使用传统反馈控制的系统的代表性加热曲线。可接受的巴氏消毒范围的上面的和下面的边界分别由(609)和(610)所显示。加热曲线(600)显示了在生产运行(x-轴)中于任何给定时间点蒸汽巴氏消毒果汁流(y-轴)的温度。在启动阶段，果汁被迅速加热从而达到目标范围。在点(601)，反馈控制回路认定果汁温度已经到达最大可接受温度，送出控制信号以减少进入果汁流动通道的蒸汽流。同时，控制信号被送至转向阀以将果汁流转到排出口或其他废物处理单元，或可能的果汁再循环通道。直到控制信号能减小蒸汽流动为止，果汁温度继续升高。在点(602)，对蒸汽释放控制阀的调整产生效果，开始降低果汁的温度。最后，在点(603)，果汁温度再次达到可接受目标范围，信号被送给转移阀以停止将产品转给排出口。由于对蒸汽止回阀的调整不一定确切就是这些达到目标温度所需要的，果汁温度会继续降低直到达到可接受目标范围的下边界为止。在点(604)，反馈控制回路再次认定果汁已到达可接受范围的界限，发送控制信号给蒸汽释放阀有效地增加蒸汽流速。第二控制信号导致产品被转移到排出口。在点(605)，蒸汽的增大的流动开始提高果汁的温度，在点(606)，果汁再次达到可接受范围，中止果汁向排出口的转移。这个调整蒸汽流的工艺在整个工艺过程延续，最终在节点(607)，系统达到最适宜的范围。在点(607)和(608)之间，根据说明书生产出产品，直到系统被关闭，由于果汁的流动被转回给再循环模式，保留的蒸汽将装置的温度上升到在最大温度(609)之上。自那之后不久，果汁生产被关闭从而可以对系统进行清洁。

[0058]图8图解了通过使用进料-给料系统效率的增加。加热曲线(700)显示了生产运行中在任何给定时间点(x-轴)经蒸汽巴氏消毒果汁流的温度(y-轴)。进料-给料控制回路计算出为升高果汁到介于上边界(704)和下边界(705)之间的目标温度范围所需要的蒸汽的量。这导致与仅有反馈系统相比，更多所控制的加热曲线。当果汁温度到达可接受目标范围的边界即点(701)时，只需要精确调整，以将果汁温度调回可接受范围内。这种更多控制的加热确保更多的生产运行将获得可接收的产品，进一步，通过避免产品的断续过热从而浪费能量更少。在此情况下，在点(702)和(703)之间的全部运转获得可接受的产品，然而，在仅有反馈的体系中，如图7所示，由于不可接受的巴氏消毒环境，必须将显著容量的果汁转入排出口。

[0059]进料-给料系统也可以包括很多额外的控制子系统。然而，这样的一个系统的关键方面是它测量果汁流的流速和温度以提供对顺流加热源，在此为蒸汽喷射器的初步调整。

[0060]高温直接蒸汽喷射装置的结构也可以具有很多附加控制回路，不仅维持给定温度，也维持果汁和其他组分进料流的给定的流动，以维持恒定的白利度，从而在蒸汽喷射的节点维持设定压力，并考虑由蒸汽给定流速引起的果汁流的稀释(当其冷却时将冷凝成水)。在整个流动通路中优选包括具有反馈控制回路的转向阀系统，从而在整个系统中的各个节点可弃去或再循环任何未到达预设温度目标范围和预设流速范围的液体。

[0061]下述实施例目的是阐明本发明公开的特征，而不意味着对本公开的限制。

[0062]实施例.通过连续混合三种液体流：热的浓缩果汁(用直接蒸汽喷射处理)、高果玉米糖浆和热水制备出成品果汁产品。使在20到30保温的浓缩果汁复合物物流以每分钟0.3加仑通过管道，并在100psig下于255通过直接蒸汽喷射灭菌3.5秒。所得到的灭菌果汁复合物物流与流速为大约每分钟2.5加仑、温度为大约90的高果玉米糖浆(HFCS)物流、以及流速为大约每分钟17加仑、温度为大约195的热水不断混合。制得的产品在约185到约195之间巴氏消毒2秒。三种物流的混合获得的所有组分的高温和成品的巴氏消毒都在一个步骤中。假如浓缩果汁物流未达到至少250(在目标巴氏消毒温度的5范围内)，转向阀将释放浓缩果汁到排出口以废弃。类似地，假如未实现成品的目标巴氏消毒，产品将被转移到排出口以废弃。

[0063]浓缩果汁被保温于一个50加仑保温罐中。高果玉米糖浆被维持在一个与果汁加热装置从蒸汽喷射点顺流连接的100加仑的罐中。正排量泵、用来指示流速的高准计量器、转向阀和能够调整流速的控制系统和HFCS罐相连接。热水容纳于150加仑罐中，使用板式或框架式热交换器加热。与HFCS罐类似，热水罐包括离心泵、高准计量器(其被同时用作流量计和温度计)、止回阀、转向阀和控制系统，被从蒸汽喷射节点顺流与果汁加热装置相连接。

[0064]白利度控制回路控制最终果汁产品的白利度。白利度计量器和成品转移阀顺流安装，假如没有达到指定的白利度容许偏差，就将成品果汁产品转移给排出口。白利度控制器改变热水流动速率的预设点，从而维持所期望的白利度。

[0065]通过混合浓缩果汁复合物和单独填充浓缩果汁、HFCS，以及热水罐而开始果汁生产工艺。通过在热水罐中的温度控制回路控制热水温度。在再循环模式下启动热水流以建立目标流速和温度(约17gpm，约195)。同样，HFCS物流在再循环模式下启动以建立其目标流速和温度(约2.5gpm，约90)果汁流在冷的果汁再循环模式下(约20-70)启动以建立目标流速和温度。蒸汽喷射区域在释放出果汁流之前被预先在255下灭菌。在保温管内冷凝的蒸汽被作为废水由位于蒸汽喷射区域顺流的转向阀排出。从蒸汽喷射区域顺流开启冷的水蒸汽，以在转移到排出口之前冷却蒸汽。

[0066]一旦蒸汽喷射区域被灭菌，并达到大约255，与果汁保温罐相连接的阀就从冷的再循环模式切换到送料模式，向蒸汽喷射区域释放出浓缩果汁流。蒸汽几乎瞬间穿透浓缩果汁并分散，有效地和浓缩物混合，并确保均匀和迅速的加热到精确的巴氏消毒温度。一旦由于高温蒸汽的加入，果汁复合物达到大约245的温度，后部喷射区域转向阀就被关闭，热的浓缩果汁顺流流向串联的静止混合器。假如果汁流的温度降低到低于设定低温容许误差(大约245甲)，转向阀再次打开，并将果汁转入排出口直到此问题被矫正。与HFCS连接的阀门和热水保温罐被从再循环模式切换到给料模式，HFCS物流和热水与经灭菌热果汁流在进入静止混合器之前先被混合。

[0067]静止混合器包括4个螺旋形混和单元，并被构造成与产品流串联以减小产品流的阻抗。三个液体流在静止混合器中被连续混合，以生产出成品果汁产品。与低温组分的接触迅速冷却热的浓缩果汁，成品果汁产品被导向温度指示器和串联的白利度指示器。假如产品未到达预设温度和白利度规格，产品被转移直到问题被矫正。

[0068]按照上述方法制备出来的柑桔果汁显示出不仅仅达到了传统巴氏消毒柑桔果汁的感官标准，而且实际上显示出优于传统巴氏消毒柑桔果汁。在一个150个参与者的盲检试验中，58％(87个个人)表示选择通过蒸汽喷射制备出来的果汁，而仅有大约29％(43个个人)选择传统巴氏消毒的柑桔果汁，大约13％(20个个人)认为无差别。此数据的统计分析显示出直接蒸汽喷射产品为显著优选。

[0069]当此处用特定优选的具体实施方式来描述本发明时，应理解可以基于本发明而作出各种变体、修改以及改变，都意味着在由下述权利要求所限定的本发明的精神和范围之内。

Claims (14)

1.一种用于可能包括目标微生物的可流动食品产品的灭菌方法，此方法包括：

通过直接蒸汽喷射将可流动食品产品加热到至少245的预设的提高温度，以形成经蒸汽加热的可流动食品产品；

在大约预设的提高温度下将经蒸汽加热的食品产品于约25到约35psig的压力下保温不超过30秒；

通过冷却液体的直接喷射，于约5秒或更短时间内将经蒸汽加热的可流动食品产品冷却到温度在约195之下，以形成最终食品产品。

2.权利要求1所述的方法，其中在大约预设的升高温度下对经加热的可流动食品产品保温的步骤是在串联静止混合器中进行的。

3.权利要求2的方法，其中成品食品产品在冷却液体直接喷射步骤之后通过串联的静止混合器。

4.权利要求1的方法，其中目标微生物是酸土脂环芽孢杆菌，而水基可流动食品产品是果汁、浓缩果汁、果酱或蔬菜汁。

5.权利要求3的方法，其中目标微生物是酸土脂环芽孢杆菌，而水基可流动食品产品是果汁、浓缩果汁、果酱或蔬菜汁。

6.一种控制直接蒸汽喷射巴氏消毒过程的方法，包括：

测量液体进料流的第一流速和第一温度；

当将蒸汽喷射进进料流中时，使用测量到的液体进料流的第一流速和第一温度计算出有效将液体进料流升高到在第一预设目标温度范围内的温度的蒸汽第二流速；

将有效将液体进料流升温到在预设的目标温度范围内的温度的蒸汽第二流速的控制信号代表传递给蒸汽喷射控制系统；

使用蒸汽喷射控制系统，来改变蒸汽源的蒸汽输出，以使蒸汽源的输出符合计算出的有效地将液体进料流升温至在第一预设目标温度范围之内的第二温度的蒸汽第二流速，并且

将液体进料流顺蒸汽源给料，以使液体进料流进入和蒸汽源的蒸汽输出的直接物理接触，借此，液体进料流形成经加热的具有在第一预设目标温度范围之内的温度的液体流。

7.权利要求6的方法，进一步包括：

测量经加热液体流的温度；

假如经加热的液体流不在预设目标温度范围之内，使用经加热液体流的温度，来计算有效改变经加热液体流的温度到在第二预设目标温度范围之内的温度的蒸汽处理调整；

将反馈控制信号传递给所计算的蒸汽处理调整的蒸汽喷射控制系统代表；

基于所计算的蒸汽处理调整而调整蒸汽源的蒸汽输出。

8.权利要求7的方法，其中第二预设目标温度范围与第一预设目标温度范围相同。

9.权利要求8的方法，其中第二预设目标温度范围在第一预设目标温度范围之内。

10.一种饮料产品的巴氏消毒方法，包括：

用蒸汽以可有效地将液体温度升高到至少250的第一预定温度的量喷射第一液体，以形成第一加热液体；

在低于第一加热液体的温度的第二预定温度下维持第二液体；

在低于第一加热液体的温度的第三预定温度下维持第三液体；

将第一加热液体、第二液体、第三液体混和，从而形成经加热的饮料产品，其中第一加热液体、第二加热液体、第三液体是以所得的加热饮料产品具有至少190的温度的方式混和的；并且

冷却加热液体产品，从而形成成品饮料产品。

11.权利要求10的方法，进一步包括：

在将第一加热液体、第二液体和第三液体合并之前，在串联的静止混和器中混和第一加热液体，并且，

在串联静止混和器中混和加热饮料产品。

12.权利要求11的方法，进一步包括包装成品果汁产品。

13.权利要求11的方法，其中成品饮料产品的包装步骤包括热封包装工艺，冷封包装工艺或无菌包装工艺。

14.一种蒸汽喷射设备，包括：

一个蒸汽释放口；

一个能够线性插进蒸汽释放口的活塞；

活塞上的一个锥形接触表面，其与蒸汽释放口接触以关闭释放口；

其中活塞从口顺着线性路径的移动形成活塞的纵向轴，在蒸汽释放口和活塞之间制出环形开口。

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