CN110461167A - 液体和半液体材料的微波辅助消毒和巴氏杀菌 - Google Patents

Abstract

本文描述了用于在灌装有液体的微波加热系统中对液体或半液体材料进行巴氏杀菌或消毒的方法。本文所描述的方法可以用于对各种不同的液体和半液体，包含食品和饮料以及医用、药用、营养学用和兽医用液体进行巴氏杀菌或消毒。使用微波能量进行的高效和快速加热可以提供更好的温度控制，从而允许使用较薄的瓶子而不会牺牲产品质量或安全性。

Description

液体和半液体材料的微波辅助消毒和巴氏杀菌

相关申请的交叉引用

本申请要求均于2016年12月19日提交的美国临时专利申请第62/436,185号和第62/436,217号的优先权，所述申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于对密封容器中的液体和半液体材料进行微波辅助巴氏杀菌和消毒的方法和系统。

背景技术

在当今时代，消费者偏好已经开始转向更注重健康的饮料，如茶、果汁和等渗饮料，其中许多饮料需要进行热灌装以达到期望的保质期。然而，热灌装所需的温度超过用于形成饮料容器的聚合物的玻璃转化温度。为了防止熔化，用于热灌装饮料的瓶子和其它容器比用于非热灌装饮料的瓶子平均厚20％到35％。另外，用于热灌装饮料的瓶子通常包含热膨胀板，所述热膨胀板进一步增加了瓶子的厚度，同时还限制了产品设计选择和消费者吸引力。

因此，需要用于加工等渗饮料和其它类似的液体和半液体消耗品的方法和系统，所述方法和系统允许使用更薄的容器，同时仍提供达到合适保质期所需的期望巴氏杀菌或消毒程度。

发明内容

本发明的一个实施例涉及一种用于使用微波加热系统对瓶装液体进行巴氏杀菌或消毒的方法。所述方法包括：(a)提供至少部分地灌装有液体的多个密封瓶，其中所述密封瓶中的每一个密封瓶内的压力不超过1.5atm；(b)使经过至少部分灌装的瓶子穿过微波加热室；以及(c)在所述穿过的至少一部分期间，加热所述瓶子，其中所述加热的至少一部分使用微波能量来执行。所述瓶子中的每一个瓶子由聚合物材料形成，并且在没有盖子的情况下测量的单独瓶子的干燥空重与所述单独瓶子中的液体的体积容量的比率不超过0.040g/mL。

本发明的另一个实施例涉及一种包装液体物品。所述经包装液体物品包括：瓶子，所述瓶子呈现开口并且限定内部体积；盖子，所述盖子密封所述开口；以及液体，所述液体至少部分地灌装所述瓶子的所述内部体积。所述液体的总糖含量为至少1°Brix，并且密封瓶内的压力不超过1.5atm。所述瓶子由聚合物材料形成，并且在没有所述盖子的情况下测量的所述瓶子的干燥空重与所述瓶子的标称液体容量的比率不超过0.040g/mL。

本发明的又另一个实施例涉及一种用于对液体或半液体材料进行巴氏杀菌或消毒的方法。所述方法包括(a)将多个瓶子引入到微波加热室中，其中所述瓶子中的每一个瓶子至少部分地灌装有所述液体或半液体材料，其中所述瓶子中的每一个瓶子的最大长度与所述瓶子的最大直径的比率为至少2:1；(b)将所述瓶子传递到加热区中，其中所述加热区至少部分地灌装有液体介质；以及(c)在所述加热区中加热所述瓶子，其中所述加热的至少一部分使用微波能量来执行。在所述加热期间，所述瓶子浸没在所述液体介质中，并且所述瓶子中的每一个瓶子在所述加热区内的停留时间处于在所述加热区中加热的其它瓶子中的每一个瓶子的停留时间的约10％以内。

本发明的仍另一个实施例涉及一种用于使用微波加热系统对瓶装水进行巴氏杀菌或消毒的方法。所述方法包括(a)用水至少部分地灌装多个瓶子；(b)用至少一个密封装置密封经过至少部分灌装的瓶子；(c)使密封水瓶穿过微波加热室；(d)朝着穿过所述微波加热室的所述水瓶连续引导微波能量；(e)使用所述微波能量的至少一部分将所述水瓶加热到足以对所述瓶子内的所述水进行巴氏杀菌或消毒的目标温度。

本发明的另外的实施例涉及一种用于对液体或半液体材料进行巴氏杀菌或消毒的方法。所述方法包括(a)使至少部分地灌装有所述液体或半液体材料的多个容器穿过至少部分地灌装有液体介质的微波加热室，其中所述容器至少部分地由具有一定玻璃转化温度的聚合物材料形成；(b)通过至少一个微波发射器将微波能量释放到所述微波加热室中；以及(c)使用释放到所述微波加热室中的所述微波能量的至少一部分加热所述容器。在所述加热期间，所述容器浸没在所述液体介质中。所述加热足以将所述液体或半液体介质的最冷区域的最低温度升高到等于或高于目标温度的温度持续预定时间量，并且所述目标温度大于所述聚合物材料的所述玻璃转化温度。在所述加热的至少一部分期间，所述容器中的每一个容器的壁处的所述液体介质的平均温度低于所述聚合物材料的所述玻璃转化温度。

本发明的仍另外的实施例涉及一种用于对液体或半液体材料进行巴氏杀菌或消毒的方法。所述方法包括(a)用所述液体或半液体材料至少部分地灌装多个容器，其中在所述灌装期间，所述液体或半液体材料的最高温度处于110℉到第一目标温度的范围内；(b)在输送线上使所述容器穿过微波加热区；(c)朝着在所述输送线上穿过所述微波加热区的所述容器连续引导微波能量；以及(d)使用所述微波能量的至少一部分将所述容器加热到大于所述第一目标温度的第二温度，以便对所述容器中的每一个容器内的所述液体或半液体材料进行巴氏杀菌或消毒。

本发明的甚至另外的实施例涉及一种用于加热灌装有液体或半液体材料的多个容器的微波加热系统。所述系统包括：至少一个微波发生器，所述微波发生器用于产生微波能量；微波加热室，所述微波加热室用于加热所述容器，其中所述微波加热室具有入口和出口；以及至少两个间隔开的微波发射器，所述微波发射器用于将所述微波能量的至少一部分发射到所述微波加热室中，其中所述微波能量的至少一部分用于加热所述容器。所述微波加热室的所述入口的数值标高比所述微波加热室的所述出口的竖直标高更高。

附图说明

下面参考附图对本发明的各个实施例进行详细描述，在附图中：

图1a是根据本发明的实施例的用于对瓶子或其它容器中的液体或半液体材料进行微波巴氏杀菌或消毒的方法的主要步骤的示意图；

图1b是根据本发明的实施例的用于对瓶子或其它容器中的液体或半液体材料进行微波巴氏杀菌或消毒的系统的主要区的示意图；

图2a是根据本发明的实施例的用于将多个瓶子或其它容器运送穿过微波巴氏杀菌或消毒系统的托架的透视图；

图2b是图2a中所示的托架的端视图；

图2c是图2a和2b中所示的托架的侧视图；

图3是根据本发明的实施例的用于将多个瓶子或其它容器运送穿过微波巴氏杀菌或消毒系统的另一托架的透视图；

图4a是以一列纵队穿过通道的瓶子的侧视图，具体地说展示了并排配置(side-by-side configuration)的一个实例；

图4b是以一列纵队穿过通道的瓶子的侧视图，具体地说展示了首尾相连配置(end-to-end configuration)的一个实例；

图5是根据本发明的实施例进行配置的微波加热区的示意性局部侧视剖视图，具体地说展示了微波加热区内的微波发生器、微波加热室和微波分配系统的布置；

图6是根据本发明的实施例进行配置的微波加热区的示意性局部侧视剖视图，具体地说展示了布置在微波加热室中的多个通道中的瓶子的布置；

图7a是根据本发明的实施例进行配置的微波加热区的示意性局部侧视剖视图，具体地说展示了竖直螺旋微波加热室的实例；

图7b是根据本发明的实施例进行配置的微波加热区的示意性局部侧视剖视图，具体地说展示了水平螺旋微波加热室的实例；

图8是作为微波加热区中的时间和位置的函数的根据本发明的实施例进行加工的瓶子或其它容器中的液体或半液体材料的温度的曲线图；并且

图9是根据本发明的实施例的用于对瓶装水进行消毒的方法的主要步骤的示意图。

具体实施方式

本发明总体上涉及能够对瓶子或其它容器中的液体或半液体材料快速且均匀地进行巴氏杀菌、消毒或巴氏杀菌和消毒，而无需将容器或其内容物暴露于传统方法中常见的严苛操作条件的方法和系统。本发明的方法和系统还可以减少或消除对如热灌装和无菌加工等预处理步骤的需要，同时仍然提供具有所需巴氏杀菌或消毒程度的液体和半液体产品。同时，因为容器及其内容物暴露于不太严苛的操作条件，所以用于容纳液体或半液体的容器可能比常规容器薄10％到50％之间，这导致操作和原料成本减少。此外，在加工过程期间，被处理的液体或半液体不会被过度加热或过度烹调(overcook)，这使得具有期望的感官特性，如味道、质地和颜色的更高质量的最终产品得以实现。另外，如本文所述那样进行加工的许多液体和半液体可以是货架稳定的(shelf-stable)，这可能造成整个供应链中的制冷需求显着降低，从而导致节省更多的成本。

本发明的实施例可以在各种不同的微波加热系统中进行，包含例如与美国专利申请公开第US 2013/0240516号(“'516申请”)中所描述的微波加热系统类似的微波加热系统，所述专利申请公开在与本公开不矛盾的程度上通过引用并入本文。另外，本发明的实施例可以在美国专利第7,119,313号中所描述的微波加热系统中进行。

通常，巴氏杀菌涉及将液体或半液体快速加热至介于80℃与100℃之间的最低温度，而消毒涉及将液体或半液体加热至介于约100℃与约140℃之间的最低温度。然而，因为巴氏杀菌和消毒可以同时或几乎同时进行，所以本文所描述的方法和系统可以被配置成用于巴氏杀菌、消毒或巴氏杀菌和消毒两者。如本文所描述的方法和系统可以被配置成对多个瓶子或其它类型的容器、密封在其中的液体或半液体材料或两者进行巴氏杀菌、消毒或巴氏杀菌和消毒。

首先转到图1a和1b，提供了微波加热方法的主要步骤和适于根据本发明的实施例使用的微波加热系统10的主要元件的示意图。如图1a和1b所示，微波加热系统包含灌装区12、热化区14、微波加热区16、保持区18、骤冷区20和任选的转移区15a、15b。可以将瓶子或其它容器从灌装区12引入到热化14中，在所述热化区中，瓶子加热到基本上均匀的温度。一旦热化区14中经过预热，就可以使瓶子或其它容器穿过转移区15a，然后引入到微波加热区16中。在微波加热区16中，可以使用图1b中所示的一个或多个微波发射器22释放到微波加热区16中的微波能量快速地加热瓶子或其它容器。任选地，可以使经过加热的容器穿过保持区18，在所述保持区中，允许瓶子进行热平衡，使得液体或半液体内容物的最冷部分的温度在指定时间量保持等于或高于预定目标温度(例如，巴氏杀菌或消毒目标温度)。

随后，然后可以将瓶子传递到骤冷区20，在所述骤冷区中，可以将瓶子冷却到合适的处理温度。在一些情况下，骤冷区20可以分为高压冷却区24a和低压冷却区24b，并且可以包含处于所述两个冷却区24a、24b之间的另一个转移区15b。可替代地，骤冷区20可以包含单个冷却区，连同定位于冷却区的上游或下游的转移区15b(未示出)。如本文所使用的，术语“上游”和“下游”是指沿着通过微波加热系统的主要流动路径的各个组件或区的相对位置。组件或区定位于另一个组件或区之前可以被称为是处于所述组件的“上游”，而组件或区定位于另一个组件或区之后可以被称为处于所述组件的“下游”。

在一些情况下，可以在单个容器内限定热化区14、微波加热区16、保持区18和骤冷区20中的两个或更多个，而在其它情况下，可以在一个或多个单独的容器内限定这些区中的至少一个区。另外，在一些情况下，所述容器中的一个或多个容器可以被配置成至少部分地灌装有液体介质，在加工期间，被加工的瓶子可以至少部分地浸没在所述液体介质中。如本文所使用的，术语“至少部分地灌装”意味着指定容器的体积的至少50％灌装有液体介质。在一些情况下，在热化区14、微波加热区16、保持区18和骤冷区20中使用的容器中的至少一个容器的体积的至少约75％、至少约90％、至少约95％或接近100％可以灌装有液体介质。

当存在时，所使用的液体介质可以包含任何合适类型的液体。在一些情况下，液体介质的介电常数可以大于空气的介电常数，和/或其介电常数可以类似于被加工的瓶子内的液体或半液体的介电常数。水(或包括水的液体介质)可能是特别合适的。液体介质还可以包含一种或多种添加剂，如例如油、乙醇、乙二醇和盐，以便改变或增强其在系统的操作条件下的液体介质的物理特性(例如，沸点)。

另外，微波加热系统10可以包含输送系统(图1a和1b中未示出)，所述输送系统包括一个或多个用于将瓶子运送穿过上述加工区段中的一个或多个加工区段的输送段。合适类型的输送段的实例包含但不限于：塑料或橡胶带输送机、链式输送机、辊式输送机、柔性或多挠曲输送机、金属丝网输送机、斗式输送机、气动输送机、螺旋输送机、槽或振动输送机以及其组合。在一些情况下，输送系统可以包含一个或多个通道，所述通道延伸穿过瓶子可能穿过的区中的一个或多个区。任何合适数量的个别输送段(或通道)可以与输送系统一起使用，并且一个过多个输送段可以以任何合适的方式布置在容器内。'516申请中描述了适于在本发明中使用的输送系统的其它实例。

再次转到图1a和1b，本发明的微波加热系统10可以被配置成加工至少部分地灌装有液体或半液体材料的多个容器。如本文所使用的，术语“液体”是指在环境温度和压力下以液态存在的材料，而术语“半液体”是指包含液相或液体部分，但在环境条件下还包含固体和/或气体或表现出类似于固体和/或气体的性质的材料。半液体的实例可以包含但不限于：乳剂、分散剂、胶体、悬浮液、糊剂和凝胶。可以根据本发明的实施例进行加工的液体和半液体可以包括食品、饮料、医用流体、药用流体、营养学用流体或兽医用流体，但是其它液体和半液体也可以是合适的。

虽然本文关于加工“容器”描述了本发明的方法和系统，但是应该理解，此术语不限于特定的包装形状或配置，而是广泛地涵盖能够容纳某一体积的液体或半液体材料的任何物品。合适类型的容器的实例可以包含但不限于：瓶子、托盘、壶、纸盒、袋子、小袋、管子和桶。适于在本发明中使用的容器可能大小不一，并且其标称液体容量可以例如低至1液盎司(fl.oz.)或高达150fl.oz.或者更高。如本文所使用的，术语“标称液体容量”是指容器被设计成容纳的液体或半液体材料的体积，而术语“最大液体容量”是指给定容器能够容纳的液体的最大可能体积。

适于与本发明一起使用的容器的标称液体容量可以为至少约1.5fl.oz、至少约2fl.oz、至少约4fl.oz、至少约6fl.oz、至少约8fl.oz、至少约10fl.oz、至少约12fl.oz、至少约15fl.oz、至少约18fl.oz、至少约20fl.oz、至少约22fl.oz、至少约24fl.oz、至少约28fl.oz、至少约30fl.oz、至少约32fl.oz、至少约34fl.oz、至少约36fl.oz、至少约38fl.oz、至少约40fl.oz、至少约42fl.oz、至少约48fl.oz、至少约52fl.oz或至少约56fl.oz.、和/或不超过约150fl.oz、不超过约140fl.oz、不超过约130fl.oz、不超过约128fl.oz、不超过约122fl.oz、不超过约120fl.oz、不超过约118fl.oz、不超过约112fl.oz、不超过约110fl.oz、不超过约106fl.oz、不超过约100fl.oz、不超过约96fl.oz、不超过约90fl.oz、不超过约86fl.oz、不超过约80fl.oz、不超过约76fl.oz、不超过约70fl.oz或不超过约64fl.oz.。在某些情况下，本发明中使用的容器的标称液体容量可以处于约4fl.oz.到约40fl.oz.、约6fl.oz.到38fl.oz.或约8fl.oz.到36fl.oz.的范围内。

可如本文所述那样加工的容器可以具有各种形状，包含但不限于：立方体、圆柱体、棱柱体或多边体。每个容器的长度(最长尺寸)可以为至少约2英寸、至少约4英寸、至少约6英寸、和/或不超过约18英寸、不超过约12英寸或不超过约10英寸；每个容器的宽度(第二长尺寸)可以为至少约1英寸、至少约2英寸、至少约4英寸、和/或不超过约12英寸、不超过约10英寸或不超过约8英寸；和/或每个容器的深度(最短尺寸)可以为至少约0.5英寸、至少约1英寸、至少约2英寸、和/或不超过约8英寸、不超过约6英寸或不超过约4英寸。在一些应用中，容器可以包括形状总体上呈矩形或棱柱形的单独物品或包装，而在其它应用中，容器可以包括最大长度与最大直径的比率为至少2:1、至少约2.5:1或至少约3:1的细长瓶子。其它形状也是可能的，并且应该被认为落入本发明的范围内。

另外，容器可以由各种合适的材料形成。在一些情况下，容器可以至少部分地由聚合物材料形成，所述聚合物材料的玻璃转化温度为例如至少约50℃、至少约55℃、至少约60℃、至少约65℃、至少约70℃、至少约75℃、至少约80℃或至少约85℃。合适的聚合物材料的实例可以包含但不限于：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、EVOH、聚乳酸、聚羟基烷酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、生物聚合物以及其组合。在本发明的各个实施例中还可以使用由如玻璃或其它至少部分微波透明的材料等非聚合物材料形成的容器。在一些情况下，容器可以由原生材料形成，而在其它情况下，容器的至少约5％、至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约35％、至少约40％、至少约45％、至少约50％、至少约55％、至少约60％、至少约65％、至少约70％或至少约75％或更多可能以回收的、可再循环的或可降解的材料形成。

已经发现：如本文所述的方法和系统可能特别适用于对微生物敏感的液体和半液体，如例如等渗饮料，以及茶、果汁和各种其它食用、饮料用、药用、医用、营养学用和兽医用液体和半液体材料进行巴氏杀菌或消毒(或两者)并且用于净化水。微生物敏感的液体和半液体具有有助于细菌、霉菌、真菌和其它微生物污染物生长的各种特性。例如，在一些情况下，微生物敏感的液体和半液体可能具有非酸性pH，可能不是加压或碳酸化的，可能具有高糖含量和/或低防腐剂含量，但是并非所有这些特性都是必需的。

根据本发明进行加工的液体或半液体材料的特性可能差别很大。通常，液体或半液体材料的pH的范围可以为0到13。在一些情况下，pH可以为至少约3、至少约3.5、至少约4、至少约4.5、至少约5、至少约5.5、至少约6或至少约6.5或更高，而在其它情况下，pH可以小于3、不超过约2.5、不超过约2、不超过约1.5或不超过约1。另外，液体或半液体材料可以具有各种粘度，并且可以是例如液体或甚至是凝胶或糊剂。

按布里标度(Brix scale)测量的液体或半液体材料的糖含量可以为至少约1°Brix、至少约1.5°Brix、至少约2°Brix、至少约2.5°Brix、至少约3°Brix、或至少约3.5°Brix或者其可以小于2°Brix、小于1.5°Brix、小于1°Brix或甚至0°Brix。在一些情况下，液体或半液体材料的糖含量可以为至少约2克糖每毫升溶液(g/mL)、至少约2.5g/mL、至少约3g/mL、至少约3.5g/mL、至少约4g/mL、至少约4.5g/mL或至少约5g/mL、和/或不超过约20g/mL、不超过约18g/mL、不超过约15g/mL、不超过约12g/mL、不超过约10g/mL或不超过约8g/mL。

在一些应用中，液体或半液体材料的防腐剂含量可以为不超过约3重量％、不超过约2.5重量％、不超过约2重量％、不超过约1.5重量％或不超过约1重量％，或者其可以包含一种或多种更高浓度的防腐剂。防腐剂的实例可以包含但不限于：苯甲酸、山梨酸、其盐类以及其组合。在一些应用中，液体或半液体材料可能是营养的或非营养的，并且可以包含浆液或平均大小不超过30mm、不超过约25mm、不超过约20mm、不超过约15mm、不超过约10mm、不超过约5mm、不超过约2mm或不超过约1mm或者处于1mm到30mm、2mm到27mm或5mm到25mm的范围内的颗粒。

任选地，液体或半液体材料可以包含一种或多种选自由以下组成的组的添加剂：如蔗糖、果糖和高果糖玉米糖浆等天然或合成的甜味剂；如磷酸和/或柠檬酸等酸化剂；颜料；发泡剂；乳化剂；维生素；电解质；以及其组合。每种添加剂的类型和/或量可能根据特定应用而变化。

合适的液体或半液体材料的具体实例可以包含但不限于：茶、果汁、矿物质饮料、电解质饮料、能量饮料、维生素饮料、奶昔、冰沙、含乳饮料、酒精饮料和咖啡饮料。其它合适的饮料可以包含货架稳定的含乳饮料(包含但不限于牛奶和奶油)以及碳酸软饮料。合适的液体或半液体材料食品的实例可以包含但不限于：果酱；果冻；汤；炖菜；调味酱；萨尔萨辣酱；如鲜奶油等奶油；如番茄酱、芥末、蛋黄酱、萨尔萨辣酱和糖浆等调味品。在一些应用中，食品或饮料可能是加压的或碳酸化的，而在其它应用中，食品或饮料可能不是加压的或碳酸化的。另外，液体或半液体材料还可以是医用流体，如例如无菌洗眼液和其它无菌的液体或药物。在一些情况下，液体可以是水或可以包括水。

通常，许多液体和半液体材料，特别是微生物敏感的液体或半液体材料通过在灌装步骤之前或期间对所述材料或其容器进行热灌装或无菌加工来进行加工以达到最终产品的必需杀灭率和/或期望保质期。合适的杀灭率的实例可以处于1log到8log杀灭的范围内、处于2log到7log杀灭的范围内或处于3log到6log杀灭的范围内。这些常规方法的一个缺点是：热灌装和无菌加工步骤所需的温度通常超过形成容器的聚合物材料的玻璃转化温度。因此，在热灌装和/或无菌过程中使用的瓶子和其它容器通常过厚并且包含如膨胀板等防止容器变形或损坏所需的设计特征。例如，由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)形成的等渗饮料的常规瓶子在没有盖子的情况下测量的单独瓶子的干燥空重与所述瓶子的标称液体容量的比率通常大于0.050g/mL。

然而，已经发现：根据本发明的实施例对液体和半液体进行巴氏杀菌或消毒可以消除对热灌装、无菌加工和其它此类预加工步骤的需要。因此，可以减小所使用的容器的厚度，由此显着降低能量和原材料成本。另外，可以消除如膨胀板等特征，从而增加吸引力，同时降低容器的成本。例如，已经发现：用于容纳密封压力小于1.5atm的液体的聚合物瓶可以不超过0.040g/mL、不超过约0.037g/mL、不超过约0.035g/mL、不超过约0.032g/mL或不超过约0.030g/mL，这表示与常规热灌装容器相比整体减少10％到50％。

回到图1a和1b，在一些实施例中，微波加热系统10可以包含用于用液体或半液体材料至少部分地灌装容器的灌装区12。在一些应用中，引入到图1a和1b中所示的灌装区12中的容器中的液体或半液体材料的目标灌装温度可以处于以下范围内：从至少约30℉、至少约35℉、至少约40℉、至少约45℉、至少约50℉、至少约55℉、至少约60℉、至少约65℉、至少约70℉、至少约75℉、至少约80℉、至少约85℉、至少约90℉、至少约95℉、至少约100℉、至少约105℉、至少约110℉、至少约115℉或至少约120℉到低于约185℉、不超过约180℉、不超过约175℉、不超过约170℉、不超过约165℉、不超过约160℉、不超过约155℉、不超过约150℉、不超过约145℉、不超过约140℉、不超过约135℉、不超过约130℉或不超过约125℉的目标温度。

通常，对于给定的液体或半液体材料，目标温度可能低于常规的热灌装温度。在一些应用中，当被灌装的容器由聚合物材料形成时，目标灌装温度可以低于聚合物材料的玻璃转化温度，并且在一些情况下，其可以比聚合物材料的玻璃转化温度低至少约2℉、至少约5℉、至少约8℉、至少约10℉或至少约12℉。这与传统的热灌装方法形成对比，传统的热灌装方法可能在聚合物容器的玻璃转化温度下或在恰好高于聚合物容器的玻璃转化温度下将液体或半液体材料引入容器中。

在一些情况下，可以在低于例如80℉的相对冷的温度下将液体或半液体材料引入容器中，然后可以在密封之前或之后对经过灌装的瓶子进行预热。在其它应用中，可能在介于例如约95℉、约100℉、约105℉或约110℉与目标灌装温度之间的温暖的温度下将液体或半液体材料引入容器中。在此类情况下，任选地，可以在密封之前或之后在灌装区中对经过灌装的瓶子进行预热，和/或另外可以在热化区14中加热所述经过灌装的瓶子以达到基本上均匀的温度，如图1a和1b所示。

如前所述，在一些情况下，本发明的系统和方法可以减少或消除对如例如热灌装、无菌加工、反渗透和其它类似过程等常见的预处理步骤的需要。在一些应用中，可以将先前需要进行热灌装或无菌加工的液体和半液体直接引入本发明的容器中，而无需执行这些步骤。因此，容器以及液体或半液体材料在灌装步骤之前未经巴氏杀菌或消毒，并且可以在本文所述的范围中的一个或多个范围内的较低温度下将液体或半液体引入容器中。

在离开灌装区之前，可以用密封装置密封至少部分灌装的容器，以便提供适于引入热化区和/或微波加热区中的密封容器。具体类型的密封装置可以取决于特定类型的容器，并且可以包含例如具有各种不同封闭方式(例如，搭扣、旋拧等)的盖或盖子。容器可以需要任何数量的密封装置，并且在一些情况下，当例如容器是一次性或防篡改容器时，可能不需要任何密封装置。根据具体应用，密封容器可以是加压的或非加压的。在一些应用中，密封容器的内部压力可以大于3atm、至少约3.25atm、至少约3.5atm或至少约4atm，而在其它应用中，其可以为不超过约3atm、不超过约2.75atm、不超过约2.5atm、不超过约2.25atm、不超过约2atm、不超过约1.75atm或不超过约1.5atm。当加压时，可以用任何合适的气体对液体或半液体材料进行加压，所述合适的气体包含但不限于氮气、二氧化碳以及其组合。可以使用任何合适类型的装置或系统来灌装和密封容器，所述合适类型的装置或系统包含但不限于回转式灌装机。

在其它实施例中，微波系统10可以不包含灌装区，并且可以将经历巴氏杀菌或消毒的经过灌装的瓶子或其它容器直接引入热化区14中。在此类实施例中，可以由另一方在另一位置处灌装瓶子或其它容器，并且将其运送到微波加热系统，以便进行如本文所述的巴氏杀菌或消毒。

如图1a和1b所示，离开灌装区12的密封容器可以转移到任选的热化区14中。当存在时，热化区14可以使用热能将容器加热到基本上均匀的温度。在一些应用中，从热化区取出的所有容器中至少约85％、至少约90％、至少约95％、至少约97％或至少约99％的容器的温度彼此相差约10℃以内、约5℃以内、约2℃以内、约1℃以内。如本文所使用的，术语“热化(thermalize和thermalization)”总体上是指温度平衡或均衡的步骤。在一些情况下，引入热化14区中的瓶中的液体或半液体的最冷部分的温度可以不超过约45℃、不超过约40℃、不超过约35℃、不超过约30℃、不超过约27℃或不超过约25℃。

在一些应用中，热化区14可以包含至少部分地灌装有液体介质的室，使得在热化步骤期间，容器浸没在所述液体介质中并且穿过所述液体介质。任选地，热化室可以在压力下操作，使得容器在环境条件下暴露于比容器周围的流体压力大至少约2psi、至少约5psi、至少约7psi、至少约10psi或至少约15psi的压力。在一些实施例中，热化区14的至少一部分可以在约10以内、约8以内、约5以内、约2以内或环境压力下操作。在其它应用中，热化室中的压力可能仅仅由于周围的流体压力而产生。在一些情况下，系统10可以不含括热化区，使得容器从灌装区12直接引入到微波加热区16中。

当加压时，热化步骤可以在至少约5psig、或至少约10psig、和/或不超过约80psig、不超过约50psig、不超过约40psig或不超过约25psig的压力下进行。穿过热化区14的容器的平均停留时间可以为至少约1分钟、至少约5分钟、至少约10分钟、和/或不超过约60分钟、不超过约20分钟或不超过10分钟。从热化区14取出的容器中的液体或半液体的平均温度可以为至少约20℃、至少约25℃、至少约30℃、至少约35℃、和/或不超过约90℃、不超过约75℃、不超过约60℃或不超过约50℃。

在一些实施例中，可以存在至少一个转移区15a以便将来自灌装区12的容器运送到热化区14(如果存在的话)，并且如果不存在热化区，则运送到微波加热区16。当存在时，转移区15a可以包含一个或多个用于将来自灌装区12的多个容器移动到热化区14或微波加热区16的转移装置。转移装置的实例可以包含但不限于旋转门、螺旋驱动器或闸阀。在其它应用中，可以使容器穿过高度为至少约5英尺、至少约10英尺、至少约15英尺、至少约20英尺、至少约25英尺或至少约30英尺的竖直的水柱或其它流体柱，以便使容器从环境压力转变为经过灌装液体的热化区14或微波加热区16的较高压力。

在引入到热化区14中并且如果没有热化区则引入到微波加热区16中的同时，可以以任何合适的布置配置容器以便有助于容器穿过微波加热系统10。在一些情况下，穿过热化区14和/或微波区16的容器可以以控制每个加工区内每个容器的总停留时间的方式进行布置。例如，在一些应用中，穿过热化区14和/或微波加热区16的容器中的每一个容器在所述区内的停留时间处于穿过同一区的其它容器中的每一个容器的停留时间的约25％以内、约20％以内、约15％以内、约10％以内、约5％以内或约2％以内。控制单独容器的停留时间可以帮助确保整体产品质量、一致性和安全性。

在一些实施例中，可以通过将容器固定在一个或多个托架中来控制容器的停留时间，所述托架通过包含一条或多条输送线的输送系统(未示出)运送穿过所述系统。美国专利申请公开第2017/0099706号中描述了适用于根据本发明的各个实施例的微波加热系统的托架的一个实例，所述专利申请公开在与本公开不矛盾的程度上通过引用并入本文。图2a-2c中提供了此类托架的几个示例性视图。如图2a-2c总体上所示，托架110包含外框架112、上支撑结构114和下支撑结构116。外框架112包括两个间隔开的侧构件118a、118b以及两个间隔开的端构件120a、120b。第一端构件120a和第二端构件120b可以联接到第一侧构件118a和第二侧构件118b的相对端并且在所述相对端之间延伸，以便形成外框架112。当侧构件118a、118b比端构件120a、120b长时，框架112可以具有总体上矩形的形状，如图2a-2c所示。

如图2a-3c所示，托架110的第一侧构件118a和第二侧构件118b各自包含相应的支撑凸出部122a、122b，所述支撑凸出部被配置成接合在图2b中通过虚线124a和124b表示的相应的第一输送线支撑构件和第二输送线支撑构件。托架110的第一支撑凸出部122a和第二支撑凸出部122b带有第一下支撑表面142a和第二下支撑表面142b，所述下支撑表面用于将托架110支撑在第一输送线支撑构件124a和第二输送线支撑构件124b上。输送线支撑构件124a、124b可以是移动的输送线元件，如例如当托架110沿图2c中通过箭头所示的方向移动穿过微波加热系统时定位于托架的每一侧的一对链(图2a-2c中未示出)。

适于在本文所述的微波加热系统中使用的托架可以由任何合适的材料形成，所述合适的材料包含低损耗材料，并且在一些情况下甚至是导电材料。例如，适于在微波加热系统110中使用的托架可以包括塑料、玻璃纤维或任何其它介电材料或由其构成，并且可以由一种或多种微波兼容和/或微波透明材料制成，并且可以是有损耗材料。在一些实施例中，托架可以基本上不包括金属。

在其它实施例中，托架可能包含多个由坚固的导电材料形成的如图1a中被示出为支撑构件134的支撑构件。根据ASTM E1004(09)测量，合适的导电材料在20℃下的导电率可以为至少约10³西门子/米(S/m)、至少约10⁴S/m、至少约10⁵S/m、至少约10⁶S/m或至少约10⁷S/m。另外，根据ASTM E8/E8M-16a测量，导电材料的拉伸强度可以为至少约50兆帕(MPa)、至少约100Mpa、至少约200Mpa、至少约400Mpa或至少约600MPa，和/或根据ASTM E8/E8M-16a测量，其在20℃下的屈服强度可以为至少约50MPa、至少约100MPa、至少约200MPa、至少约300MPa或至少约400MPa。根据ASTM E111-04(2010)测量，在20℃下测量，导电材料的杨氏模量可以为至少约25千兆帕(GPa)、至少约50GPa、至少约100GPa或至少约150Gpa、和/或不超过约1000GPa、不超过约750Gpa、不超过约500GPa或不超过约250GPa。导电材料可以是金属的，并且在一些情况下，可以是金属合金。金属合金可以包含合适的金属元素的任何混合物，所述合适的金属元素包含但不限于铁、镍和/或铬。导电材料可以包括不锈钢，并且可以是食品级不锈钢。

在一些实施例中，第一侧构件118a和第二侧构件118b以及第一端构件120a和第二端构件120b可以由任何合适的材料形成，包含例如在20℃下测量的损耗角正切不超过约10^-4、不超过约10^-3或不超过约10^-2的低损耗材料。侧构件118a、118b和端构件120a、120b中的每一个侧构件可以由同一材料形成，至少一个侧构件可以由不同的材料形成。合适的低损耗角正切材料的实例可以包含但不限于各种聚合物和陶瓷。在一些实施例中，低损耗角正切材料可以是食品级材料。

当低损耗材料是聚合物材料时，其玻璃转化温度可以为至少约80℃、至少约100℃、至少约120℃或至少约140℃，使得其可以承受托架在加热容器期间可能经受的高温。合适的低损耗聚合物的实例可以包含但不限于：聚四氟乙烯(PTFE)、聚砜、聚降冰片烯、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯乙烯、聚乙烯醇(PVA)、聚氯乙烯(PVC)以及其组合。聚合物可以是整体的，或者其可以用如例如玻璃填充PTFE(“特氟龙(TEFLON)”)等玻璃纤维进行增强。如铝硅酸盐等陶瓷也可用作低损耗材料。

托架的另一个实例在图3中示出为托架210。如图3所示，托架210包括下固定表面212a和上固定表面212b，所述下固定表面和上固定表面被配置成将任何合适数量的容器216固定在其之间。在一个实施例中，上表面212b和/或下表面212a可以具有如图3中总体上描绘的网状、网格或格栅结构，而在另一个实施例中，表面212a和表面212b中的一个或两个表面可以包括基本上连续的表面。

下固定表面212a和上固定表面212b可以通过图3中示出为紧固件219的固定装置彼此附接，并且，在组装时，可以根据任何合适的附接机构将托架210附接或固定到输送系统(未示出)。在一些实施例中，托架210的至少一个侧面(或边缘)可以包含一个或多个附接机构，如例如图2中所示的用于将托架210固定到输送系统(未示出)的一部分(例如，杆、轨道、带或链)的上钩218a和和下钩218b。根据容器216的厚度和/或重量，托架210可以仅包含用于将托架210固定到输送系统上的钩218a或218b之一。图1所示的微波加热系统10内的输送系统可以被配置成沿着一条或多条输送线运送多个托架，并且托架可以以并排的横向间隔配置和/或以竖直间隔的堆叠配置进行布置。当输送系统包含多条输送线时，每条输送线可以包含单个用于容纳多个容器的托架，或者每条输送线可以容纳多个彼此堆叠或横向间隔开的托架。

在其它应用中，容器可以不固定在托架中。在此类情况下，可以通过使容器穿过一个或多个通道来控制停留时间，所述通道被大小设定成允许一次不超过单个容器穿过。例如，在与容器的行进方向垂直的方向上测量，通道的高度与在同一方向上的容器尺寸的比率可以低于1.5:1、不超过约1.3:1、不超过约1.25:1或不超过约1.1:1。在一些情况下，穿过通道的容器可以是以一列纵队布置的瓶子。瓶子还可以以总体上并排的配置进行布置，如图4a所示，或者以首尾相连配置进行布置，如图4b总体上所示。在托架或其它类型的输送线中也可以使用此类纵队并排和首尾相连配置。

当瓶子(或其它容器)穿过图1a和1b中所示的热化区14和/或微波加热区16时，瓶子可以针对热化和/或加热步骤的全部或一部分保持直立位置。在一些应用中，瓶子或其它容器可以在装入热化和/或微波加热区中之前、期间或之后进行倒置。其它类型的容器也可以采用类似的配置，并且所述类似的配置可能取决于特定的容器及其应用。

再次参考图1a和1b，从热化区14(如果存在)移出的容器或从灌装区12(如果不存在热化区)移出的容器可以引入到微波加热区16中，在所述微波加热区中，可以使用微波能量快速加热瓶子或其它容器。如本文所使用的，术语“微波能量”是指频率介于300MHz与30GHz之间的电磁能量。微波能量的常用工业频率包含915MHz和2.45GHz(2450MHz)。除了微波能量之外，微波加热区16还可以采用其它类型的加热，如例如传导或对流加热，以便进一步提高穿过所述区的瓶子的温度。在一些情况下，用于在微波加热区16内加热瓶子的能量中至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％、至少约90％或至少约95％的能量可以是微波能量。微波能量可以直接加热瓶子和/或可以用于加热瓶子周围的流体，这可以通过对流和/或传导进一步加热瓶子。

当瓶子穿过微波加热区16时，可以加热瓶子，使得每个瓶子的内容物的最冷部分达到目标温度。当微波加热系统是消毒或巴氏杀菌系统时，目标温度可以是至少约65℃、至少约70℃、至少约75℃、至少约80°、至少约85℃、至少约90℃、至少约95℃、至少约100℃、至少约105℃、至少约110℃、至少约115℃、至少约120℃、至少约121℃、至少约122℃、和/或不超过约130℃、不超过约128℃或不超过约126℃的消毒或巴氏杀菌目标温度。

当瓶子或其它容器穿过微波加热室时，可以在相对短的时间内将其加热到目标温度，这可以有助于使被加热的液体或半液体材料的任何损坏或降解最小化。例如，穿过微波加热区的每个瓶子的平均停留时间可以为至少约5秒、至少约20秒、至少约60秒、和/或不超过约10分钟、不超过约8分钟、不超过约5分钟、不超过约3分钟、不超过约2分钟或不超过约1分钟。在微波加热区中加热的瓶子的最低温度可以增加至少约20℃、至少约30℃、至少约40℃、至少约50℃、至少约75℃、和/或不超过约150℃、不超过约125℃或不超过约100℃。

当微波加热室填充有液体时，微波加热室中的液体的平均整体温度可以有所不同，并且在一些情况下，可以取决于释放到微波加热室中的微波能量的量。微波加热室中的液体的平均整体温度可以为至少约70℃、至少约75℃、至少约80℃、至少约85℃、至少约90℃、至少约95℃、至少约100℃、至少约105℃、至少约110℃、至少约115℃或至少约120℃、和/或不超过约135°、不超过约132℃、不超过约130℃、不超过约127℃或不超过约125℃。在一些情况下，所述平均整体温度与在瓶子最冷点处测量的瓶子内容物的温度之差可以为至少约1℃、至少约2℃、至少约5℃、至少约10℃、至少约15℃、和/或不超过约50℃、不超过约45℃、不超过约40℃、不超过约35℃、不超过约30℃或不超过约25℃。

微波加热室可以在大约环境压力下操作。可替代地，微波加热室可以是在比环境压力高至少5psig、至少约10psig、至少约15psig或至少约17psig、和/或不超过约80psig、不超过约60psig、不超过约50psig或不超过约40psig的压力下操作的加压微波室。如本文所使用的，术语“环境”压力是指在没有外部加压装置的影响的情况下由微波加热室中的流体施加的压力。

在图5中示意性地示出了被配置成在本文所描述的微波加热系统中使用的微波加热区316的一个实例。图5所示的微波加热区316总体上包含微波加热室330、至少一个用于产生微波能量的微波发生器332以及用于将来自一个或多个发生器332的微波能量的至少一部分引导到微波加热室330的微波分配系统334。微波加热区316进一步包括一个或多个用于将来自微波分配系统334的微波能量释放到微波加热室330的内部中的微波发射器322，以及用于使瓶子或装载有瓶子的托架穿过微波加热室330的输送系统340。

微波发生器332可以是用于产生期望波长(λ)的微波能量的任何合适的装置。合适类型的微波发生器的实例可以包含但不限于磁控管、速调管、行波管和回旋管。虽然微波加热区在图5中被示出为包含单个发生器，但是应当理解，微波加热区可以包含以任何合适的配置进行布置的任何数量的发生器。例如，微波加热区可以包含至少1个、至少2个、至少3个、和/或不超过5个、不超过4个或不超过3个微波发生器。在'516申请中讨论了包含各种数量的发生器的各种微波加热区的具体配置。

微波分配系统334包括多个用于将来自发生器332的微波能量引导到微波加热室330的波导。波导可以被构造成以特定的主要模式传播微波能量，所述主要模式可以与发生器所产生的微波能量的模式相同或不同。如本文所使用，术语“模式”是指微波能量的总体上固定的横截面场图案。微波能量的合适的模式的实例是：TE_xy模式，其中x和y是处于0到5的范围内的整数；以及TM_ab模式，其中a和b是处于0到5的范围内的整数。

图5所示的微波加热区316进一步包含至少一个用于将微波能量释放到微波加热室中的微波发射器。在图5所示的实施例中，微波加热区316包含多个上微波发射器322a和多个下微波发射器322b。当系统包含两个或更多个微波发射器时，所述发射器中的至少一些发射器可以定位于微波加热室的同一侧。这些同侧发射器(例如，上微波发射器322a或下微波发射器322b)可以沿着微波加热室的长度在与穿过所述室的托架的行进方向平行的方向上彼此轴向间隔开，如图5所示。微波系统还可以包含两个或更多个同侧发射器，所述同侧发射器在总体上与穿过所述室的托架的行进方向垂直的方向上彼此横向间隔开。

另外或者在替代方案中，微波加热系统还可以包含至少两个定位于微波室的相对侧的发射器，如图5中通过上组微波发射器332a和下组微波发射器332b所示。这些相对的或相对安置的发射器可以相对地面对，使得发射器的发射口基本上对齐，如图5所示，或者可以交错排列，使得相对的发射器的发射口彼此轴向和/或横向间隔开。在'516申请中进一步详细地描述了适于在本发明的微波加热区中使用的若干具体发射器和多个发射器的各种配置。

可以在微波加热区中使用任何合适类型的微波发射器。在一些情况下，在微波加热区中使用的一个或多个微波发射器可以以至少2°、至少约4°、至少约6°、和/或不超过约15°、不超过约10°、不超过约8°或不超过约6°的发射倾斜角倾斜，如'516申请中详细描述的。另外或者在替代方案中，至少一个发射口可以至少部分地用微波透明窗口覆盖，也如'516申请中详细描述的。在'516申请中还描述了合适的发射器配置的具体实例，包含特定的尺寸、形状和朝向。

如图5总体上所示，在一些实施例中，微波室330可以是单个室，在微波加热步骤期间多个瓶子或其它容器可以穿过所述单个室。在其它实施例中，微波加热区可以包含多个通道360，如图6所示。当微波加热区包含通道时，其可以包含至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、或至少8个或更多个通道、和/或不超过15个、不超过14个、不超过12个、不超过10个、不超过8个或不超过6个平行布置的通道，如图6所示。所述微波加热区还可以包含单个通道。瓶子304(或其它容器)可以通过泵或通过被设计成推动瓶子304穿过单独通道360的机械装置(未示出)移动穿过通道360。

在仍其它实施例中，微波加热室330可以是或可以包括螺旋室或包含至少一个螺旋区段。例如，当微波加热室330是螺旋室时，其可以包含至少1个、至少2个、至少3个、至少4个、至少5个或至少6个角度大于90°的弯曲或弯折。图7a和7b中示出了此类微波加热室330的实例。在一些情况下，微波室的入口311可以基本上高于其出口313，由此形成如图7a所示的竖直螺旋体。可替代地，微波室的入口311的竖直标高可以与其出口313的竖直标高几乎相同，或略高于或略低于所述竖直标高，由此形成如图7b所示的水平室。使用螺旋状或含螺旋体的微波加热室330可以帮助减少微波加热系统的占用空间，并且可以用于空间有限的改装系统。

再次参考图1a和1b，在一些应用中，热化区14和/或微波加热区16中可以包含至少一个搅拌装置，以便增强传递到容器的热量的程度。当热化区14和/或微波加热区16至少部分地灌装有液体介质时，可以使用此类搅拌装置。合适的搅拌装置可以包含但不限于：流体喷射器或喷嘴、超声波脉冲、声波或声学脉冲或装置以及沿加热室的内壁定位的膛线(rifling)。可替代地或另外，热化区14和/或微波加热区16可以包含至少一个用于摇动、旋转或以其它方式破坏容器内部的液体或半液体材料的装置，由此增强加热的均匀性以及传热率。在一些应用中，跨微波加热区16的总体液体的总温度变化可以为至少约2℃、至少约5℃、至少约10℃、至少约15℃、至少约20℃或至少约25℃、和/或不超过约50℃、不超过约45℃、不超过约40℃、不超过约35℃或不超过约30℃。

在引入微波加热区16中时，可以使容器穿过微波加热室，同时将微波能量持续地释放到所述室中。如上所述，加热室可以至少部分地灌装有液体介质，使得当瓶子或其它容器穿过所述室时，所述瓶子或其它容器浸没在液体介质中并且移动穿过所述液体介质。在一些应用中，微波室可以至少50％、至少约60％、至少约65％、至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％、至少约90％或至少约95％地灌装有液体介质。液体介质可以包含水或者可以是水，并且液体介质的介电常数可以与被加热的液体或半液体材料的介电常数类似。可以使用释放到加热室中的微波能量的至少一部分来加热容器，使得液体或半液体材料的最冷区域达到等于或高于目标温度的温度持续预定时间量。

液体或半液体材料的最冷区域保持处于或高于目标温度的时间段可以是适合于达到液体或半液体材料的期望杀灭率和/或烹调时间的任何时间。在一些情况下，所述时间段可以是例如30秒到10分钟、45秒到8分钟、1分钟到6分钟，其中具体时间至少部分地取决于目标温度。所述时间可以为至少约30秒、至少约45秒、至少约1分钟、至少约2分钟、或至少约5分钟、和/或不超过约15分钟、不超过约10、不超过约8、不超过约6或不超过约4分钟。目标温度可以是例如至少约70℃、至少约75℃或至少约80℃的最低巴氏杀菌温度，或者其可以是例如至少约115℃、至少约117℃、至少约120℃或至少约121℃的最低消毒温度。目标温度还可以处于先前所讨论的范围中的一个或多个范围内。当瓶子或其它容器至少部分地由具有一定玻璃转化温度的聚合物材料形成时，液体或半液体材料被加热到的目标温度可以比所述玻璃转化温度高或低例如至少约2℃、至少约5℃、至少约8℃、至少约10℃、至少约12℃或至少约15℃。

当瓶子或其它容器移动穿过微波加热室330时，其经过至少一个由一个或多个微波发射器限定的发射口。当容器经过发射口附近时，容器中的液体或半液体材料的至少一部分的温度可以迅速升高到等于或接近目标温度的温度。当容器至少部分地由聚合物材料形成时，液体或半液体材料的至少一部分的温度可以升高到等于或高于聚合物的玻璃转化温度的温度。同时，容器周围的液体介质的平均温度，特别是容器壁处的液体介质的平均温度可以处于低于聚合物的玻璃转化温度的温度。

当容器移动远离发射口时，其内容物的温度可能下降，并且在一些情况下，液体或半液体材料的至少一部分可能下降到低于目标温度的温度。当容器由聚合物形成时，壁处的液体或半液体材料的温度可以下降到低于容器的玻璃转化温度。可以使容器经过实现足以使液体或半液体材料的最冷部分达到期望杀灭率或烹调时间的时间/温度组合所需的任何数量的微波发射器。然而，因为容器仅在相对短的时间段内暴露于高温(例如，接近或高于聚合物材料的玻璃转化温度)，所以容器不会变形或破裂。因此，已经发现：可以在本发明的一些实施例中使用较薄的聚合物容器，同时仍实现等同于或优于常规方法的巴氏杀菌或消毒结果。

现在转到图8，示出了作为沿着微波加热室的时间和位置的函数的根据本发明的实施例进行加热的液体或半液体材料的温度的曲线图。图8中提供的示例性曲线图假设容器至少部分地由玻璃转化温度(T_g)小于在加热步骤期间要达到的目标温度(T_目标)的聚合物材料形成。图8还假设容器被平均温度(T_浴液)低于用于形成容器的聚合物的目标温度和玻璃转化温度二者的流体包围。用于包围容器的流体可以是液体介质并且可以包括水或者可以是水。应当理解，在其它实施例中也可以实现类似的温度曲线，如例如，当容器不是由聚合物材料形成(即，没有T_g)时或者当液体或半液体材料的目标温度低于玻璃转化温度(即，T_g线和T_目标线的位置交换)时。

如图8所示，当容器穿过微波加热区时，容器中的液体或半液体材料的最冷部分的温度(示出为T_min)升高，容器壁处的液体或半液体材料的温度(示出为T_壁)也升高。当容器经过微波发射器之一的开口附近时，液体或半液体材料的最冷部分处的温度可能升高到等于或高于目标温度的温度，如图8所示。同时，当容器经过第一发射器时，容器壁处的液体或半液体材料的温度也可能升高，首先升高到接近、等于或高于聚合物的玻璃转化温度的温度，然后升高到等于或接近目标温度的温度。当容器移动远离第一微波发射器时，液体或半液体材料的最冷部分的温度略微降低，可能下降到低于目标温度且高于(或低于)玻璃转化温度的温度。容器的壁处的液体或半液体材料的温度也快速下降，通常至少部分地由于其接近较低温度的液浴而下降到低于玻璃转化温度的温度。当容器沿着微波加热室的长度经过随后的发射器时，类似的趋势继续。

当容器被加热时，容器的壁处的液体或半液体材料可以在最少的时间量内保持处于或高于玻璃转化温度，同时仍达到期望的巴氏杀菌或消毒程度。例如，如图8所示，液体或半液体材料的最冷部分的温度处于或高于目标温度的总时间量被称为t₁，并且在图8中由时间y₁到y₃的总和表示，所述总时间量可以为至少约10秒、30秒、45秒、1分钟、或2分钟、和/或不超过约10分钟、8分钟、6分钟、5分钟、3分钟、2分钟、1分钟或30秒。y₁到y₃的各个值可以相同或不同，并且可以为至少约0.5秒、1秒、2秒、5秒、8秒或10秒、和/或不超过约6分钟、5分钟、4分钟、3分钟、2分钟或1分钟，或者其可以处于0.5秒到6分钟、5秒到3分钟或10秒到2分钟的范围内。

另外，容器的壁处的液体或半液体材料的最高温度可以在某个总时间段内等于或高于聚合物材料的玻璃转化温度，所述总时间段被称为t₂并且在图8中由时间x₁到x₃的总和表示，所述总时间段可以为至少约0.5秒、1秒、2秒、5秒、10秒、30秒、45秒、1分钟、或2分钟、和/或不超过约10分钟、8分钟、6分钟、5分钟、3分钟、2分钟或1分钟。x₁到x₃的各个值可以为至少约0.5秒、1秒、2秒、5秒、10秒、或15秒、和/或不超过约6分钟、5分钟、3分钟、2分钟、1分钟或30秒，或者其可以处于0.5秒到6分钟、5秒到3分钟或10秒到2分钟的范围内。

在一些情况下，t₁和t₂的值可能接近，这意味着容器的壁处的液体或半液体材料的最高温度高于玻璃转化温度的总时间中的很大一部分时间与对液体或半液体材料进行巴氏杀菌或消毒的时间重叠。在一些情况下，t₁与t₂的比率可以为至少约0.40、至少约0.45、至少约0.50、至少约0.55、至少约0.60、至少约0.65、至少约0.70、至少约0.75、至少约0.80、至少约0.85、至少约0.90或至少约0.95，其中较高的比率通常指示更高效的加热。在一些实施例中，从容器中的液体或半液体材料的较热部分(通常定位于容器的几何中心处或附近)和容器壁附近的较冷液体或半液体进行的对流热传递可以有助于促进更均匀地加热容器内容物，以便达到期望的巴氏杀菌或消毒程度。

在一些情况下，可以通过在微波加热室内包含至少一个搅拌装置来促进这种对流热传递。在使用搅拌装置时，所述搅拌装置可以与热化区14中使用的任何搅拌装置相同或不同。合适的搅拌装置可以包括含例如：动态搅拌装置，如流体喷射器或喷嘴、超声波脉冲、声波或声学脉冲或装置；或静态搅拌装置，如沿加热室的内壁定位的膛线。可替代地或另外，微波加热室可以包含至少一个用于摇动、旋转或以其它方式破坏容器内的液体或半液体材料的装置。使用搅拌装置可以通过例如增加容器中心处或附近处的较热液体或半液体材料与容器壁附近的较冷液体或半液体之间的传热率来帮助增强容器内容物的加热均匀性。

在一些实施例中，容器的壁处的液体或半液体材料的较冷温度可能至少部分地归因于周围液体的较低温度(T_浴液)。例如，在一些实施例中，在容器的外壁附近处测量，在加热步骤期间围绕容器的液体介质的平均温度可以比容器的壁处的液体或半液体的温度低至少约2℃、至少约5℃、至少约10℃、至少约15℃、和/或不超过约30℃、不超过约25℃或不超过约20℃。当周围液体的平均温度低于容器的壁处的液体或半液体材料的温度时，此温差可以有助于使容器壁暴露于超过用于形成容器的聚合物的玻璃转化温度的温度的时间量最小化。

因此，容器壁的温度可以在最小时间量内等于其玻璃转化温度，或者甚至在加热步骤期间，容器壁的温度也可能不会达到其玻璃转化温度。这有助于防止容器在加热期间变形或破裂。在一些实施例中，在整个加热步骤期间，容器壁的温度等于或高于其玻璃转化温度的时间可以少于30秒、少于20秒、少于15秒、少于10秒、少于5秒或少于2秒，或者根本不存在所述时间。可替代地或另外，在加热步骤的至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％或至少约90％内，容器壁的温度可以比玻璃转化温度低至少约2℃、至少约3℃、至少约5℃、至少约8℃或至少约10℃。

虽然本发明的微波加热系统在图8中被总体上示出为包含单一纵向间隔开的发射器，但是应该理解，所述微波加热系统可以采用一对或多对放置在微波加热室的相对侧上的相对发射器。微波发射器中的每一个微波发射器可以将介于1kW与30kW、2kW与25kW或5kW与20kW之间的微波能量发射到加热室中。在一些实施例中，每个微波发射器可以被配置成发射至少约5kW、至少约7kW、至少约10kW、至少约15kW、和/或不超过约50kW、不超过约40kW、不超过约30kW、不超过约25kW、不超过约20kW或不超过约17kW。

当系统包含两个或更多个微波发射器时，每个发射器发射的能量可以与一个或多个其它发射器发射的能量相同，或者至少一个发射器发射的能量可以与其它发射器中的至少一个发射器发射的能量不同(例如，更低或更高)。总的来说，释放到微波加热室中的能量的总量可以为至少约25kW、至少约30kW、至少约35kW、至少约40kW、至少约45kW、至少约50kW、至少约55kW、至少约60kW、至少约65kW、至少约70kW、或至少约75kW和/、或不超过约100kW、不超过约95kW、不超过约90kW、不超过约85kW、不超过约80kW、不超过约75kW、不超过约70kW或不超过约65kW。进一步地，虽然微波加热系统被示出为包含三个连续的发射器，但是也可以使用采用两个或更少微波发射器或四个或更多个微波发射器的微波加热系统，并且预期所述微波加热系统将表现出类似的温度曲线。

除了减少容器所暴露的热负荷之外，使用微波能量来高效地加热如本文所述的液体或半液体材料还可以提高最终产品的质量。例如，即使当容器不是由聚合物材料形成时(如例如，玻璃容器)，如上所述那样加热容器可以减少其中的液体或半液体材料的热经历，由此使最终产品的过度烹调和热降解最小化。当被加工的液体或半液体材料是医疗、药用、营养学用或兽医用流体时，这可以帮助保留令人期望的感官特性，如味道、质地和颜色，并且保留关键功能。总的来说，本发明的系统和方法在提供质量相当或更好的产品并且满足或超过安全标准的同时减少了整体加工时间。

再次参考图1a和1b，在从微波加热区16中取出容器后，任选地可以将容器传递到任选的保持区18，在所述保持区中，所述容器的温度可以保持基本恒定。当存在保持区18时，穿过所述保持区的容器可能在那里停留至少约30秒、至少约1分钟、至少约2、至少约5、或至少约10分钟、和/或不超过约15、不超过约12、不超过约10或不超过约8分钟。保持区可以是加压的或非加压的，并且当微波加热系统包含输送线时，所述输送线可以或可以不延伸传过保持区。保持区18中的液体的温度可以为至少约60℃、至少约65℃、至少约70℃、至少约75℃、至少约80℃、至少约85℃、至少约90℃、至少约95℃、至少约100℃、至少约105℃、至少约110℃、或至少约115℃、和/或不超过约130℃、不超过约125℃、不超过约122℃、不超过约120℃、不超过约115℃或不超过约110℃。

在保持区18中，瓶子的内容物的最冷部分的温度可以保持处于等于或高于预定最低温度的温度，所述预定最低温度为至少约70℃、至少约75℃、至少约80℃、至少约85℃、至少约90℃、至少约95℃、至少约100℃、至少约105℃、至少约110℃、至少约115℃、或至少约120℃、至少约121℃、至少约122℃、和/或不超过约130℃、不超过约128℃或不超过约126℃。当加压时，保持区18内的压力可以为至少约5psig、至少约10psig、至少约15psig、或至少约20psig、和/或不超过约60psig、不超过约55psig、不超过约50psig、不超过约45psig、不超过约40psig、不超过约35psig或不超过约30psig。

在离开保持区之后，可以将容器传递到冷却或骤冷区20，在所述冷却或骤冷区中，通过将瓶子浸没在冷却的流体中将瓶子尽可能快地冷却。在骤冷区20中，容器的温度可以减小至少约2℃、至少约5℃、至少约10℃、至少约15℃、至少约20℃、至少约25℃、至少约30℃、至少约40℃、或至少约50℃、和/或不超过约100℃、不超过约75℃或不超过约50℃，达到不超过约50℃、不超过约45℃、不超过约40℃、不超过约35℃、不超过约30℃或不超过约25℃的温度。

可以在冷却区中使用任何合适的流体，并且在一些情况下，流体可以包含与微波加热区和/或保持区段中使用的液体类似或不同的液体。冷却区中的液体的温度可以不超过约50℃、不超过约45℃、不超过约40℃、不超过约35℃、不超过约30℃或不超过约27℃。冷却区可以是加压的、非加压的(例如，大气压)，或者其可以包含加压区段和非加压区段二者。类似地，如果微波加热系统包含输送线，则所述输送线可以或可以不延伸穿过冷却区。另外，冷却区可以至少部分地灌装有液体，或者其可以处于大气条件下。在一些应用中，冷却区可以包含液体灌装区段和大气区段两者。

如图1a和1b所示，骤冷区20可以包含由转移区15b分开的高压冷却区24a和低压冷却区24b。高压冷却区24a的压力可以为至少约5psig、至少约10psig、至少约15psig或至少约20psig、和/或不超过约60psig、不超过约55psig、不超过约50psig、不超过约45psig、不超过约40psig、不超过约35psig或不超过约30psig，而低压冷却区24b的压力可以不超过约15psig、不超过约10psig、不超过约8psig、不超过约5psig、不超过约3psig或不超过约2psig。在一些情况下，高压冷却区24a和低压冷却区24b之间的压力差可以为至少约1psig、至少约2psig、至少约5psig、至少约10psig、至少约15psig、或至少约20psig、和/或不超过约60psig、不超过约55psig、不超过约50psig、不超过约45psig、不超过约40psig、不超过约35psig或不超过约30psig。

可以使用本发明的微波加热系统的一个特定应用是对瓶装水进行消毒。图9中示出了此类系统510的一个实例。如图9所示，可以使用源自如河流、湖泊、溪流等源512或其它合适的来源的水来灌装多个瓶子，而无需首先进行反渗透、UV处理、蒸馏、微米过滤或臭氧化。在一些应用中，可以首先将水引入到任选的过滤区514中，在所述过滤区中，可以对水进行过滤以除去溶解的或悬浮的固体，和/或可以使水穿过一个或多个包含例如炭黑的过滤层，以便除去一种或多种其它不想要的材料。然后，如图9所示，可以将水引入到微波加热系统516中，所述微波加热系统可以与本文所述的系统类似地进行配置，并且具体地说，如关于图1a和1b所描述的那样配置。

在一些情况下，可以使基本上未处理的水在如本文所述的微波加热系统516中经历消毒和/或巴氏杀菌，并且所得到的瓶子的总污染物水平可以与在装瓶之前经历了大量加工的瓶装水的总污染物水平相当。使用本发明的系统和方法来制备经过消毒的瓶装水可以有助于向世界上饮用水稀缺的地区提供干净的饮用水。

本发明的微波加热系统可以是能够在相对短的时间内加工大量容器的商业规模加热系统。与利用微波能量来加热多个容器的常规曲颈甑和其它小规模系统相比，如'516申请中所述那样进行测量，如本文所述的微波加热系统可以被配置成达到每条输送线每分钟至少约15个包装、每条输送线每分钟至少约20个包装、每条输送线每分钟至少约25个包装或每条输送线每分钟至少约30个包装的总生产率。

当容器包含瓶子时，本发明的微波加热系统的总生产率可以为每分钟至少5瓶、至少约10瓶、至少约25瓶、至少约50瓶、或至少约100瓶、和/或每分钟不超过约1500瓶、不超过约1250瓶、不超过约1000瓶、不超过约900瓶、不超过约750瓶、不超过约500瓶、不超过约350瓶、不超过约200瓶、不超过约150瓶、不超过约100瓶或不超过约75瓶。较低的生产率可以用于更精细或特殊的物品，而较高的生产率可以用于加工商品。

上文所述的本发明的优选形式仅用作说明，并且不应以限制性意义将其用于解释本发明的范围。在不脱离本发明的精神的情况下，本领域的技术人员可以容易地对上文阐述的示例性的一个实施例进行明显的修改。

诸位发明人特此声明其依赖于等同原则来确定和评估如涉及不实质上脱离但处于所附权利要求中所阐述的本发明的字面范围之外的任何装置的本发明的合理公平范围的意图。

Claims (60)

1.一种用于使用微波加热系统对瓶装液体进行巴氏杀菌或消毒的方法，所述方法包括：

(a)提供至少部分地灌装有液体的多个密封瓶，其中所述密封瓶中的每一个密封瓶内的压力不超过1.5atm；

(b)使经过至少部分灌装的瓶子穿过微波加热室；以及

(c)在所述穿过的至少一部分期间，加热所述瓶子，其中所述加热的至少一部分使用微波能量来执行；并且

其中所述瓶子中的每一个瓶子由聚合物材料形成，并且其中在没有盖子的情况下测量的单独瓶子的干燥空重与所述单独瓶子中的液体的体积容量的比率不超过0.040g/mL。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物材料具有一定玻璃转化温度，其中所述加热足以将所述液体的最冷区域的最低温度升高到等于或高于目标温度的温度持续预定时间量，并且其中所述目标温度大于所述聚合物材料的所述玻璃转化温度。

3.根据权利要求2所述的方法，其中在所述加热期间，所述瓶子中的每一个瓶子的壁处的所述液体的最高温度在至少0.5秒且不超过3分钟的总时间内高于所述聚合物材料的所述玻璃转化温度。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述加热包含通过两个或更多个微波发射器将微波能量释放到所述微波加热室中；并且所述方法进一步包括使所述瓶子中的每一个瓶子经过所述发射器中的每一个发射器，其中当所述瓶子中的每一个瓶子经过所述发射器之一时，所述瓶子的壁处的所述液体的温度升高到大于所述玻璃转化温度的温度，并且当所述瓶子未经过所述发射器之一时，所述温度下降到小于所述玻璃转化温度的温度，并且其中所述发射器中的每一个发射器将至少5kW且不超过25kW的微波能量释放到所述微波加热室中，并且其中当所述瓶子中的每一个瓶子经过所述发射器之一时，所述瓶子的所述壁处的所述液体的最高温度在至少0.5秒且不超过20秒内大于所述玻璃转化温度。

5.根据权利要求2所述的方法，其中在所述加热期间，所述瓶子中的所述液体的所述最冷区域的所述最低温度在第一时间段t₁内保持处于或高于目标温度，并且其中在所述加热期间，所述瓶子的壁处的所述液体材料的最高温度在第二时间段t₂内保持处于或高于所述玻璃转化温度，并且其中t₁与t₂的比率为至少0.40。

6.根据权利要求2所述的方法，其中所述目标温度为至少约75℃，并且其中所述玻璃转化温度为至少50℃，或其中所述目标温度为至少115℃并且所述玻璃转化温度为至少85℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述穿过的至少一部分包含以下中的至少一个：使所述瓶子以直立配置穿过所述微波加热区；使所述瓶子以倒置配置穿过所述微波加热区；以及使所述瓶子以首尾相连或并排配置成一列纵队地穿过所述微波加热区；以及使所述瓶子在托架中穿过所述微波加热区，并且其中所述穿过的至少一部分通过重力辅助。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述微波加热室至少部分地灌装有液体介质，其中在所述穿过的至少一部分和所述加热的至少一部分期间，所述瓶子浸没在所述液体介质中，其中所述加热足以将所述液体或半液体材料的最冷区域的最低温度升高到等于或高于目标温度的温度持续预定时间量，其中所述目标温度大于所述聚合物材料的所述玻璃转化温度，其中在所述加热的至少一部分期间，所述瓶子中的每一个瓶子的壁处的所述液体介质的平均温度低于所述聚合物材料的所述玻璃转化温度，并且所述方法进一步包括在所述穿过和/或所述加热的至少一部分期间，用至少一个搅拌装置搅拌所述瓶子。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述提供包含用所述液体至少部分地灌装所述瓶子并且在灌装和密封区中用盖子密封经过至少部分灌装的瓶子以提供所述密封瓶，并且其中所述液体、所述瓶子和所述盖子在所述灌装和所述密封之前均未进行巴氏杀菌或消毒。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物材料选自由以下组成的组：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、聚羟基烷酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、生物聚合物以及其组合，并且其中所述瓶子中的每一个瓶子的标称液体容量处于5液盎司到50液盎司的范围内。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述瓶子不具有膨胀板。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述液体具有以下中的至少一个：大于3.5的pH、至少1°Brix的总糖含量以及小于2重量％的总防腐剂含量。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述液体的pH不超过3.5。

14.根据权利要求1所述的方法，其中所述液体包括平均粒径处于1mm到25mm的范围内的固体颗粒。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述液体选自由以下组成的组：茶、果汁、矿物质饮料、电解质饮料、能量饮料、维生素饮料、奶昔、冰沙、含乳饮料、酒精饮料和咖啡饮料。

16.根据权利要求1所述的方法，其中所述液体是医用液体、药用液体、营养学用液体或兽医用液体，并且其中所述微波加热系统的总生产率处于每分钟5瓶到900瓶的范围内。

17.一种包装液体物品，所述物品包括：

瓶子，所述瓶子呈现开口并且限定内部体积；

盖子，所述盖子密封所述开口；以及

液体，所述液体至少部分地灌装所述瓶子的所述内部体积，其中所述液体的总糖含量为至少1°Brix，并且密封瓶内的压力不超过1.5atm；

其中所述瓶子由聚合物材料形成，并且其中在没有所述盖子的情况下测量的所述瓶子的干燥空重与所述瓶子的标称液体容量的比率不超过0.040g/mL。

18.根据权利要求17所述的包装液体物品，其中所述液体的pH大于3.5并且所述液体的总防腐剂含量不超过2重量％。

19.根据权利要求17所述的包装液体物品，其中所述液体选自由以下组成的组：茶、果汁、矿物质饮料、电解质饮料、能量饮料、维生素饮料、奶昔、冰沙、含乳饮料、酒精饮料和咖啡饮料。

20.根据权利要求17所述的包装液体物品，其中所述瓶子的标称液体容量处于10液盎司(fl.oz.)到40fl.oz.的范围内，其中所述聚合物材料选自由以下组成的组：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、聚羟基烷酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、生物聚合物以及其组合，并且其中所述瓶子不包含膨胀板。

21.一种盒子，其包括多个根据权利要求17所述的包装液体物品。

22.一种用于对液体或半液体材料进行巴氏杀菌或消毒的方法，所述方法包括：

(a)将多个瓶子引入到微波加热室中，其中所述瓶子中的每一个瓶子至少部分地灌装有所述液体或半液体材料，其中所述瓶子中的每一个瓶子的最大长度与所述瓶子的最大直径的比率为至少2:1；

(b)将所述瓶子传递到加热区中，其中所述加热区至少部分地灌装有液体介质；以及

(c)在所述加热区中加热所述瓶子，其中所述加热的至少一部分使用微波能量来执行，其中在所述加热期间，所述瓶子浸没在所述液体介质中，并且其中所述瓶子中的每一个瓶子在所述加热区内的停留时间处于在所述加热区中加热的所述其它瓶子中的每一个瓶子的停留时间的约10％以内。

23.根据权利要求22所述的方法，其中所述瓶子由具有一定玻璃转化温度的聚合物材料形成，其中所述加热足以将所述液体或半液体的最冷区域的最低温度升高到等于或高于目标温度的温度持续预定时间量，并且其中所述目标温度大于所述聚合物材料的所述玻璃转化温度，其中在所述加热期间，所述瓶子中的每一个瓶子的壁处的所述液体或半液体的最高温度在至少0.5秒且不超过3分钟的总时间内高于所述聚合物材料的所述玻璃转化温度，并且其中所述瓶子中的每一个瓶子的标称液体容量处于10fl.oz.到40fl.oz.的范围内。

24.根据权利要求22所述的方法，其中所述瓶子由玻璃形成，并且其中所述瓶子中的每一个瓶子的标称液体容量处于10fl.oz.到40fl.oz.的范围内。

25.根据权利要求22所述的方法，其中所述穿过的至少一部分包含以下中的至少一个：使所述瓶子以直立配置穿过所述加热区；使所述瓶子以倒置配置穿过所述加热区；以及使所述瓶子以首尾相连或并排配置成一列纵队地穿过所述加热区穿过至少一个通道；以及使所述瓶子在托架中穿过所述加热区，并且其中所述穿过的至少一部分通过重力辅助。

26.根据权利要求22所述的方法，所述方法进一步包括：在所述引入之前，用所述液体或半液体材料灌装多个空瓶，其中在所述灌装期间引入到所述瓶子中的所述液体或半液体材料未经巴氏杀菌或消毒；以及在所述灌装之后，用密封装置密封经过灌装的瓶子中的每一个瓶子，其中所述空瓶和所述密封装置在所述灌装和所述密封之前均未进行巴氏杀菌或消毒。

27.根据权利要求22所述的方法，其中所述液体或半液体的总糖含量为至少1°Brix，并且密封瓶内的压力不超过1.5atm，并且其中所述液体或半液体材料选自由以下组成的组：茶、果汁、矿物质饮料、电解质饮料、能量饮料、维生素饮料、奶昔、冰沙、含乳饮料、酒精饮料和咖啡饮料。

28.一种用于使用微波加热系统对瓶装水进行巴氏杀菌或消毒的方法，所述方法包括：

(a)用水至少部分地灌装多个瓶子；

(b)用至少一个密封装置密封经过至少部分灌装的水瓶；

(c)使密封水瓶穿过微波加热室；

(d)朝着穿过所述微波加热室的所述水瓶连续引导微波能量；以及

(e)使用所述微波能量的至少一部分将所述水瓶加热到足以对所述瓶子内的所述水进行巴氏杀菌或消毒的目标温度。

29.根据权利要求28所述的方法，在所述灌装之前，对所述水进行过滤以除去任何溶解和未溶解的固体的至少一部分，其中在步骤(e)的所述加热之前，所述水未经历反渗透、UV处理、蒸馏、微米过滤或臭氧化，并且其中所述瓶子和所述密封装置在所述灌装和所述密封之前均未消毒。

30.根据权利要求28所述的方法，其中所述瓶子由具有一定玻璃转化温度的聚合物材料形成，其中所述加热足以将所述水的最冷区域的最低温度升高到等于或高于目标温度的温度持续预定时间量，并且其中所述目标温度大于所述聚合物材料的所述玻璃转化温度，其中在所述加热期间，所述瓶子中的每一个瓶子的壁处的所述水的最高温度在至少0.5秒且不超过3分钟的总时间内高于所述聚合物材料的所述玻璃转化温度，其中所述聚合物材料选自由以下组成的组：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、聚羟基烷酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、生物聚合物以及其组合，并且其中所述瓶子中的每一个瓶子的标称液体容量处于10fl.oz.到40fl.oz.的范围内。

31.一种用于对液体或半液体材料进行巴氏杀菌或消毒的方法，所述方法包括：

(a)使至少部分地灌装有所述液体或半液体材料的多个容器穿过至少部分地灌装有液体介质的微波加热室，其中所述容器至少部分地由具有一定玻璃转化温度的聚合物材料形成；

(b)通过至少一个微波发射器将微波能量释放到所述微波加热室中；以及

(c)使用释放到所述微波加热室中的所述微波能量的至少一部分加热所述容器，其中在所述加热期间，所述容器浸没在所述液体介质中，其中所述加热足以将所述液体或半液体介质的最冷区域的最低温度升高到等于或高于目标温度的温度持续预定时间量，其中所述目标温度大于所述聚合物材料的所述玻璃转化温度；并且

其中在所述加热的至少一部分期间，所述容器中的每一个容器的壁处的所述液体介质的平均温度低于所述聚合物材料的所述玻璃转化温度。

32.根据权利要求31所述的方法，其中所述释放包含通过两个或更多个微波发射器将微波能量释放到所述微波加热室中，并且所述穿过包含使所述容器中的每一个容器经过所述发射器中的每一个发射器，其中当所述容器中的每一个容器经过所述发射器之一时，所述容器的所述壁处的所述液体或半液体材料的温度升高到大于所述玻璃转化温度的温度，并且当所述容器未经过所述发射器之一时，所述温度下降到小于所述玻璃转化温度的温度，其中所述容器中的每一个容器的所述壁处的所述液体或半液体材料的最高温度在至少1秒且不超过10分钟的总时间内高于所述聚合物材料的所述玻璃转化温度。

33.根据权利要求32所述的方法，其中所述发射器中的每一个发射器将至少5kW且不超过25kW的微波能量释放到所述微波加热室中，并且其中当所述容器中的每一个容器经过所述发射器之一时，所述容器的所述壁处的所述液体或半液体材料的所述最高温度在至少0.5秒且不超过2分钟内大于所述玻璃转化温度。

34.根据权利要求31所述的方法，其中在所述加热期间，所述容器中的每一个容器中的所述液体或半液体材料的所述最冷区域的所述最低温度在第一时间段t₁内保持处于或高于目标温度，并且其中在所述加热期间，所述容器的所述壁处的所述液体或半液体材料的最高温度在第二时间段t₂内保持处于或高于所述玻璃转化温度，并且其中t₁与t₂的比率为至少0.40。

35.根据权利要求31所述的方法，所述方法进一步包括：在所述穿过和/或所述加热的至少一部分期间，用至少一个搅拌装置搅拌所述瓶子。

36.根据权利要求31所述的方法，其中所述目标温度为至少约75℃，并且所述玻璃转化温度为至少50℃。

37.根据权利要求31所述的方法，其中所述目标温度为至少115℃，并且所述玻璃转化温度为至少85℃。

38.根据权利要求31所述的方法，其中所述目标温度与所述玻璃转化温度之差为至少2℃。

39.根据权利要求31所述的方法，其中所述聚合物选自由以下组成的组：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、聚羟基烷酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、生物聚合物以及其组合，其中所述容器中的每一个容器的标称液体容量处于5液盎司到50液盎司的范围内，并且其中所述液体或半液体材料包括食品、饮料、医用流体、药用流体、营养学用流体或兽医用流体。

40.根据权利要求31所述的方法，其中所述液体或半液体材料选自由以下组成的组：茶、果汁、矿物质饮料、电解质饮料、能量饮料、维生素饮料、奶昔、冰沙、含乳饮料、酒精饮料和咖啡饮料。

41.根据权利要求31所述的方法，其中所述液体或半液体材料是水。

42.根据权利要求31所述的方法，其中所述液体或半液体材料包括平均粒径处于1mm到25mm的范围内的固体颗粒。

43.根据权利要求31所述的方法，其中所述液体或半液体材料选自由以下组成的组：汤、果酱、果冻、糖浆、萨尔萨辣酱、奶油、调味酱和调味品。

44.一种用于对液体或半液体材料进行巴氏杀菌或消毒的方法，所述方法包括：

(a)用所述液体或半液体材料至少部分地灌装多个容器，其中在所述灌装期间，所述液体或半液体材料的最高温度处于110℉到第一目标温度的范围内；

(b)在输送线上使所述容器穿过微波加热区；

(c)朝着在所述输送线上穿过所述微波加热区的所述容器连续引导微波能量；以及

(d)使用所述微波能量的至少一部分将所述容器加热到大于所述第一目标温度的第二温度，以便对所述容器中的每一个容器内的所述液体或半液体材料进行巴氏杀菌或消毒。

45.根据权利要求44所述的方法，其中所述容器由具有一定玻璃转化温度的聚合物材料形成，其中步骤(a)中的所述第一目标温度小于所述玻璃转化温度，并且步骤(d)中的所述第二温度大于所述玻璃转化温度。

46.根据权利要求45所述的方法，其中所述目标温度比所述玻璃转化温度低至少5℉。

47.根据权利要求45所述的方法，其中所述微波加热区包含灌装有液体的微波加热室，其中在所述穿过和所述加热期间，所述容器浸没在液体介质中，其中所述加热足以将所述液体或半液体材料的最冷区域的最低温度升高到等于或高于目标温度的温度持续预定时间量，其中所述目标温度大于所述玻璃转化温度，其中在所述加热的至少一部分期间，所述容器的壁处的所述液体介质的平均温度低于所述玻璃转化温度，并且其中在所述加热期间，所述容器中的每一个容器的所述壁处的所述液体或半液体材料的最高温度在至少0.5秒且不超过3分钟的总时间内高于所述聚合物材料的所述玻璃转化温度。

48.根据权利要求44所述的方法，其中所述目标温度小于185℉。

49.根据权利要求44所述的方法，其中所述容器包括瓶子，其中所述穿过包括使多个所述瓶子成一列纵队地穿过至少一个加热通道，并且其中所述瓶子在所述加热通道中以并排配置或首尾相连配置进行布置。

50.根据权利要求49所述的方法，其中所述瓶子在所述加热通道中处于直立位置。

51.根据权利要求49所述的方法，其中所述瓶子在所述穿过的至少一部分期间处于倒置位置。

52.根据权利要求44所述的方法，所述方法进一步包括：在所述加热之前，在定位于所述微波加热区的上游的热化区中对经过灌装的容器进行热化，其中从所述热化区中取出的所述容器中至少约85％的容器的温度彼此相差约5℃以内。

53.根据权利要求44所述的方法，其中在所述灌装期间引入到所述容器中的所述液体或半液体材料未经巴氏杀菌或消毒，并且所述方法进一步包括在所述穿过之前，用密封装置密封所述容器中的每一个容器，其中所述容器和所述密封装置在所述灌装和所述密封之前均未进行巴氏杀菌或消毒。

54.根据权利要求44所述的方法，其中所述容器由玻璃形成。

55.根据权利要求44所述的方法，其中所述容器由选自由以下组成的组的聚合物材料形成：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、聚羟基烷酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、生物聚合物以及其组合。

56.根据权利要求44所述的方法，其中所述液体或半液体材料选自由以下组成的组：茶、果汁、矿物质饮料、电解质饮料、能量饮料、维生素饮料、奶昔、冰沙、含乳饮料、酒精饮料和咖啡饮料。

57.根据权利要求44所述的方法，其中所述液体或半液体材料选自由以下组成的组：汤、果酱、果冻、糖浆、萨尔萨辣酱、奶油、调味酱和调味品。

58.一种用于加热灌装有液体或半液体材料的多个容器的微波加热系统，所述系统包括：

至少一个微波发生器，所述微波发生器用于产生微波能量；

微波加热室，所述微波加热室用于加热所述容器，其中所述微波加热室具有入口和出口；以及

至少两个间隔开的微波发射器，所述微波发射器用于将所述微波能量的至少一部分发射到所述微波加热室中，其中所述微波能量的至少一部分用于加热所述容器，

其中所述微波加热室的所述入口的竖直标高比所述微波加热室的所述出口的竖直标高更高。

59.根据权利要求58所述的系统，其中所述微波加热室的至少一部分被配置成通过重力使所述容器移动穿过所述微波加热室，其中所述微波加热室包含至少一个弯曲部，使得所述容器行进穿过所述弯曲部的方向具有至少90°的角度，其中所述微波加热室包括至少一个加热通道，所述加热通道被配置成允许一排所述容器在延伸穿过所述微波加热室的行进方向上穿过所述通道，并且其中所述容器在所述加热通道中以并排或首尾相连配置成一列纵队地进行布置，并且其中所述加热通道的高度与所述容器中的每一个容器的垂直于所述行进方向的尺寸的比率小于1.5:1。

60.根据权利要求58所述的系统，其中所述微波加热室至少部分地灌装有液体介质，并且其中所述容器被配置成穿过所述微波加热室内的所述液体介质，其中所述系统被配置成加热至少两种不同大小的容器，并且其中所述系统的总生产率处于每分钟5个容器到900个容器的范围内。