JP2016518873A - 反応器 - Google Patents

Abstract

液体中の微生物の量を予め選択されたレベルまで減少させるように、および／または微生物の成長を緩和するように液体を処理する方法および装置が開示される。この方法または装置を利用すると、液体製品が、平坦な噴霧を生成するノズルを使用して反応器の空洞中に噴霧され、それによって、液体を効率的に加熱し処理するための手段がもたらされる。【選択図】図１

Description

[001]本発明は、液体中の微生物数を減少させるシステムおよび方法に関し、より具体的には、本発明は、液体圧および／または温度の変化を使用して、バクテリアなど、微生物を殺す、またはその成長を緩和するシステムおよび方法に関する。このシステムおよび方法は、食品または薬理学的な産業など、いずれかの産業で液体製品または物質に関して使用することができる。

[002]有害な微生物（また、本明細書では簡単に微生物と呼ぶ）を殺す、またはその量を減少させることを目的とする液体製品の熱処理の方法が知られており、微生物は、液体製品を加熱媒体（たとえば、無菌状態の水蒸気）と混合し、それによって液体製品を加熱し、そして低温殺菌または滅菌が保証される温度に液体製品を保つことによって殺す。

[003]この知られた方法の１つの欠点は、水蒸気が、製品冷却のプロセスの間、凝結したとき、液体製品が水と混合されることである。これは、平均して３０％だけ製品質量を増加させ、その結果として、水除去が必要になる。水除去には、一般に、追加の設備、処理ステップ、時間および経費が必要になる。この知られた方法の別の欠点は、製品が所定の温度まで上げられることでビタミンが破壊されたんぱく質が凝固するため、低温殺菌の後、製品の品質および味が劣化する可能性があることである。

[004]同様の技術的な特性を備える別の知られた方法は、液体製品を凝縮蒸気の加熱媒体と混合し、そして液体製品を低温殺菌のために約１４００℃／ｓｅｃ以上の速度で加熱し、そして滅菌のために約７６００℃／ｓｅｃ以上の速度で、液体製品の質的な変化が起きる温度を超えない温度まで加熱する方法である（そのような質的変化および温度は、当業者に知られている）。製品は、好ましくは直径が０．３ｍｍを超えない液滴に拡散される（このプロセスは、ロシアの特許第２，０５２，９６７号に記載されており、本明細書の開示と矛盾しないその開示は、参照によって援用される）。この方法は、液体製品の熱処理を効率的に推進し、微生物を十分殺し、そして液体製品の質的な側面に悪影響を及ぼさない、というのは液体製品が加熱される速度が高められ、短時間の間だけ製品が高温に保たれるからである。液体製品は、液体製品を質的に変化させるように作用することがない温度より低い温度まで加熱されるだけである。この方法は、低温殺菌装置中で実施され、それは、液体製品拡散器、低温殺菌チャンバ、蒸気のためのノズル、蒸気発生器、冷却チャンバおよび真空ポンプを含む。

[005]この方法の欠点は、製品と蒸気復水を混合するステップを除外していないことであり、そのため、たとえば非冷凍濃縮（ＮＦＣ：non-frozen concentrate）ジュースおよび乳製品を含む、そのような液体製品の官能的および物理化学的な特性（味、匂い、色および調和性など）の安定性に悪影響を及ぼす恐れがあり、この方法は、必要な耐熱性の微生物を殺すことを保証しない。

[006]本発明の目的は、液体製品の官能的および物理化学的な安定性を推進する、効率的な液体製品の圧力および／または温度による処理方法および装置を創出することである。反応器の内部空洞の実質的に平行で加熱された表面の間に液体の平坦な流れ（または「平坦な噴霧」）を供給すると、関連する装置および方法と比較したとき、処理方法およびシステムの有効性およびスループットが高められ、全体の運用コストが減少することが見出された。

[007]本発明の様々な実施形態によれば、液体食品物質など、液体中の微生物を滅菌し、処理し、低温殺菌する、かつ／またはそうでなければ微生物数を減少させるための反応器は、好ましくは２つの実質的に平行な（以降使用するとき、用語「平行な」は、実質的に平行なことを意味する）表面によって画定される内部空洞と、内部空洞への入口と、平行な表面毎の１つまたは複数の加熱源と、内部空洞の入口にある、液体の平坦な噴霧を平行な表面の間の内部空洞中に供給するノズルとを含む。平行な表面および内部空洞は、好ましくは、液体噴霧が、処理プロセスの間、表面の間に実質的に留まるように垂直方向に配向される。また、反応器は、内部空洞中の圧力を低下させるためのポンプと、加熱媒体（蒸気または熱風など）を導入するための１つまたは複数のポートとを含むことができる。

[008]本発明の態様による反応器は、３つ以上の加熱された平行な表面を含むことができる。この場合、内側空洞は、各２つの隣接する平行な表面の間に画定することができ、液体の平坦な流れを生成する少なくとも１つのノズルが、各内部空洞の入口に位置決められる。これらの実施形態の様々な態様によれば、内部表面は、好ましくは垂直構成で配向され、それゆえ液体の平坦な噴霧が、内部空洞の内部を、内側表面の間の中でそれに対して実質的に平行に移動する。さらなる態様によれば、１つまたは複数のノズルが、平坦な噴霧を各入口中に導入し、好ましくは各内側空洞の中心部中に導入する。

[009]本発明による反応器は、処理された液体を集める貯蔵器をさらに含むことができる。好ましい実施形態では、貯蔵器は、反応器の底に存在する。
[010]さらに、本発明の別の態様は、流体の全体的に円筒形の流れを平坦な流れに変形するノズルである。ノズルは、好ましくは、流れを円筒形または円錐形の流れから、平行な内側表面の間の内部空洞に入る平坦な噴霧に変形する内部構造体（たとえば、平坦なディスク形状のプレート）を含む。特に好ましい実施形態では、液体の円筒形の流れは、１つの方向で流れ、そして別の方向に進む平坦な流れに変形される。

[011]本発明の追加の実施形態によれば、液体食品物質など、液体を処理する（たとえば、液体中の微生物を低温殺菌する、滅菌する、またはそうでなければその数を減少させる）ためのプロセスは、好ましくは２つの平行な表面の間に空洞を有する反応器を設けるステップと、空洞内に真空を生成するステップと、２つの平行な表面を加熱するステップと、液体の平坦な噴霧を平行な表面の間の空洞中に導入するステップとを含む。これらの実施形態の例示的な態様によれば、内側空洞を通過する液体を均一に加熱するために、２つの平行な壁が実質的に同じ温度まで加熱される。さらなる態様によれば、ノズルに入る液体の圧力から内部空洞に入る液体の圧力への圧力降下は、好ましくは約１０^５Ｐａ／ｓｅｃと１０^１０Ｐａ／ｓｅｃの間で変化する。またさらなる態様によれば、プロセスは、好ましくは、液体を液滴に（好ましくは直径が約０．３ｍｍを超えない液滴に）拡散するステップと、約１０^５Ｐａ／ｓｅｃ、または１０^５Ｐａ／ｓｅｃから１０^１０Ｐａ／ｓｅｃ、または約１０^１０Ｐａ／ｓｅｃ以上の圧力変動の速度に液体を晒すステップとを含む。さらなる態様によれば、ノズルから出る液滴の速度は、約１０^５ｍ／ｓｅｃ以上とすることができ、圧力降下は、液体がノズルから出たとき、それが内側空洞中に拡散する間、起きる。液体は、ノズルを利用して拡散され、ノズルの一方側で１つの圧力に保つことができる（圧力は、測定可能で、好ましくはポンプを使用して制御可能である）、そして液体は、ノズルの他方側で内側空洞中に拡散されたとき、放出される。また、反応器内部の圧力は、調整することができ、その場合、圧力は、真空ポンプを使用することによって調節することができる。

[012]本明細書に述べる例示的な装置および方法の様々な態様によれば、液体製品は、追加の加熱に晒すことができる。そうする場合、追加の加熱は、液体製品が拡散されたとき、反応器の空洞またはチャンバ中で実施することができ、過熱された蒸気またはいずれかの他の適切な加熱方法または媒体を利用して実施することができる（他のオプションは、超音波周波数、赤外線および熱風を含む）。蒸気または別の媒体が使用される場合、それは、別のポートを通じてチャンバ中に導入し、液体製品と同じ方向に、反対の方向に、またはいずれかの方向に送ることができる。さらに、液体製品を加熱する速度は、好ましくは１１００℃／ｓｅｃを超えないが、しかし必要な数の微生物を十分殺し、かつ液体製品の質的な属性が悪影響を受ける温度までには液体製品を加熱しない、いずれかの加熱速度を利用することができる。

[013]別の実施形態では、内部チャンバは、約４８℃と８２℃の間の温度に、好ましくは約５０℃と７５℃の間に、最も好ましいのは約５６℃から７２℃に保たれる。そのような温度は、最も好ましくは液体のＨＴＳＴ低温殺菌に求められる加熱より低い。好ましい実施形態では、液体がノズルに入る前のその温度は、液体が内部空洞に入るときの液体の温度より約１０℃から２０℃低い。

[014]また、本発明の実施形態は、第１の方向に流れる液体の高圧の円筒形または円錐形の流れを第２の方向に流れる液体の平坦な流れに変形するためのノズルを含む。ノズルは、第１の端部に注入口と、先細りの端部と、それらの間の導管と、先細りの端部に接近した内部構造体とを含み、内部構造体は、全体的に平坦であって、先細りの端部から受け取られた液体の平坦な噴霧を形成する切り欠き部を含む。第２の方向は、第１の方向に対して垂直にすることができる。

[015]本発明は、それらの官能的または物理化学的な特徴を著しく変えることがない、非常に効率的で費用効果的な処理方法および装置を提供する。
[016]添付図面と併せて本発明の例示的な実施形態を述べることにする。

[017]本開示の例示的な実施形態による、液体を処理するための反応器を例示する図である。 [018]図１に例示する反応器の一部を例示する図である。 [019]本発明の追加の実施形態による、液体を処理する際に使用するためのノズルを例示する図である。 [020]本発明の追加の実施形態による、液体を処理する方法を例示する図である。

[021]図が必ずしも尺度に従って描かれていないことを認識されたい。たとえば、図の要素のいくつかの寸法は、本発明の例示する実施形態の理解の向上に役立たせるために、他の要素と比較して誇張されていることがある。

[022]以下に提示する本発明の例示的な実施形態の記述は、単に例示するものであり、例示目的のためだけに意図されたものである、すなわち次の記述は、本明細書に開示する本発明の範囲を限定する意図はない。

[023]以下により詳細に述べるように、例示的な反応器および方法は、費用効果的で有効なやり方で液体中の微生物を低温殺菌する、滅菌する、またはそうでなければその量を減少させる目的で、食品物質などの液体を処理するために使用することができる。反応器およびプロセスは、同様の処理装置およびプロセスと比べて、比較的高いスループットを有する、というのは、本明細書に述べる装置およびプロセスは、液体の平坦な流れを効率的に加熱するように構成されるからである。反応器壁を平坦にし、それらの間に内部空洞を生成することによって、所与の容積内に前の反応器を用いるよりもっと多くの内部空洞を形成することができ、前の反応器は一般に大きい開放容器である。さらに、反応器の内側表面は、好ましくは実質的に平行であり、処理する液体の平坦な噴霧は、好ましくはそれらの間に導入されて、内側表面からの熱によってより効率的に液体を加熱する。例として、現在の反応器が部屋のサイズの容積を有する場合、本発明の態様による多くの反応器は、同じスペース中に収まることができ、そして同じスペースの広さで所与の時間を通じてかなりより多い液体を処理することができる。

[024]本明細書に述べる反応器および方法は、様々な液体を処理するために使用することができ、乳製品、非冷凍濃縮ジュースなどの食品物質の処理に特に十分に適することができる。「平坦な流れ」または「平坦な噴霧」は、本明細書で使用するとき、実質的により平らな噴霧を意味する。例としてだけで、噴霧は、第１の方向で実質的により平らになることができ、そして第１の方向に対して垂直な方向での噴霧の角度が、約２０度以下である、約１０度以下である、約５度以下である、または約２度以下であることができる。噴霧は、厚さが、好ましくは約５ｍｍから３０ｍｍである。

[025]図１は、本開示の例示的な実施形態による反応器１００を例示する。図に示すように、この実施形態の壁、表面および内部空洞は、垂直に配向される。反応器１００は、図に示すように、２つの加熱された平行な表面１０２、１０４と、加熱源と、ノズル１１２とを含む。反応器１００は、例示していないが、反応器内に内部空洞１１０を形成する追加の壁を含むことができる。内部空洞は密閉することができる。また、反応器１００は、任意選択で、液体を集める貯蔵器１１６を含むことができる。反応器１００は、蒸気、または空気などの他の加熱された流体を内部空洞１１０に導入する１つまたは複数のポートを追加して含むことができる。任意選択で、また、その反応器は、真空源１１４を含むことができ、それは、好ましくは真空ポンプである。

[026]反応器１００の動作の間、加圧された液体が、たとえば反応器１００の上部近くにある、または上部にある反応器１００の入口にノズル１１２を介して導入され、そして液体は、平坦な噴霧として、壁１０２、１０４のそれぞれの内側表面１０６、１０８の間に下方に射出される。液体が内部空洞１１０に入るとき、液体は、圧力および／または温度の急激な変化を被る。液体は、好ましくは表面１０６、１０８からの放射熱によって加熱される。液体の平坦な噴霧を内部空洞１１０に供給することによって、液体を急激に加熱することが可能になり、そのため、空気または蒸気など、いずれかの追加の加熱された流体を加えて液体を加熱する必要が減少する、またはなくされる。処理された液体を加熱するために、蒸気を使用する他のシステムと比較したとき、より少しの流体を追加する必要がある、または全く追加する必要がないので、液体を処理するために必要な資本投資がより少なくなる、というのは、処理された液体が蒸気を使用して加熱される場合、処理された液体から除去する必要がある水が、より少なくなるからである。

[027]例示していないが、反応器１００を含むシステムは、蒸気発生器、熱風源、赤外線放射またはいずれかの他の適切な加熱方法など、追加の任意選択の熱源を含むことができる。追加の熱源および冷却チャンバを含む例示的なシステムが、米国特許第７，７０８，９４１号に開示されており、その内容は、本開示と矛盾しない範囲において、参照によって本明細書に援用される。

[028]再び図１を参照すると、各壁１０２、１０４は、それぞれ内部表面１０６、１０８を有する。内部表面１０６、１０８の間の内部空洞１１０は、反応器１００内の内部空洞の少なくとも一部分を画定する。加熱された壁および／または加熱されない壁は、内部空洞１１０のいずれかの残された一部分を画定することができる。壁は、溶接など、いずれかの適切な技法を使用して互いに結合することができる、または壁は、一体で形成することができる。１つの実施例として、壁１０２、１０４は、寸法が１２００ｍｍ×１２００ｍｍとすることができ、壁の間の間隔は、約６０ｍｍとすることができる。壁１０２、１０４は、ステンレス鋼など、いずれかの適切な材料から形成することができ、寸法またはそれらの間のスペースは、いずれもの適切なものにすることができる。

[029]例示した実施例では、壁１０２および壁１０４は、垂直であり、処理する液体は、入口から壁１０２、１０４の間を下方に反応器１００の底に向けて進み、そして貯蔵器１１６中に集めることができる。液体は、好ましくは実質的に垂直方向に進むので、液体は、内側空洞の中心部中に留まり、均等に加熱される傾向がある。

[030]例示していない別の実施形態では、壁は、平行にしなくてもよく、しかし逆「Ｖ字」形状にすることができ、壁は、上部で互いに最も近く、そこに平坦な液体噴霧が導入される。あるいは、壁は、「Ｖ字」形状で形成することができるはずであり、壁は、上部で互いに最も遠く離れ、そこに平坦な液体噴霧が導入される。

[031]壁１０２、１０４の内部表面１０６、１０８は、様々な技法を使用して、同じまたは異なる温度まで加熱することができる。たとえば、壁１０２、１０４は、加熱ジャケット（たとえば、蒸気または他の加熱された流体のジャケット）など、１つまたは複数の加熱要素を使用して、壁の外部または内部の１つまたは複数のまわりを加熱することができる。あるいは、壁１０２、１０４は、電熱を使用して、または加熱された流体を壁の内部部分を通過させることによって加熱することができる。本発明の例示的な実施形態によれば、壁１０２、１０４は、約６５．６℃〜９３．３℃（約１５０°Ｆ〜２００°Ｆ）の温度まで加熱されるが、しかし壁は、いずれかの適切な温度まで加熱することができる。

[032]反応器１００は、２つの平行な垂直の壁を備えて例示されているが、本発明による反応器は、３つ以上の壁および複数の内部空洞を有することができ、１つの空洞が２つの壁表面の間毎に存在する。２つの壁表面によって画定される各内部空洞は、空洞への入口で１つまたは複数のノズルを有することができるので、１つまたは複数のノズルを出る平坦な流れが、実質的に内部空洞の中心部中に、各壁表面から等しい距離に射出される。

[033]ノズル１１２は、内部空洞１１０への入口に位置決めされる。ノズル１１２は、入ってくる、第１の方向に流れる液体の流れ（たとえば、円筒形のまたは円錐形の流れ）を第２の方向に流れる平坦な流れに変形する。例示する実施例では、第２の方向は、第１の方向に対して垂直である。図３は、より非常に詳細に例示的なノズル１１２を例示する。ノズル１１２は、第１の端部３０４にある注入口３０２と、第１の端部３０２と先細りの端部３０６の間の導管３０８の端部にある先細りの端部３０６とを含む。注入口３０２および導管３０８は、直径が約１と３ｍｍの間とすることができる。また、ノズル１１２は、図２に例示するように、導管３０８または先細りの端部３０６から液体を（たとえば、円筒形または円錐形のパターンで）受け取り、そしてその液体を平坦な噴霧のパターンに変形する内部構造体３１０を含み、その噴霧は、内部構造体３１０の端部３１２から出る。ノズルを出る平坦な噴霧の厚さは、５ｍｍ以下、１０ｍｍ以下、２０ｍｍ以下、または３０ｍｍ以下とすることができる。

[034]内部構造体３１０は、たとえば平坦なプレートを含むことができ、それは、ディスク形状とすることができる。内部構造体３１０は、端部３１２に対して遠位側の前方縁部３１８を含む。これらの実施形態の例示的な態様によれば、前方縁部から後方縁部への圧力変化は、少なくとも約１０^５Ｐａ／ｓｅｃから１０^１０Ｐａ／ｓｅｃである。ノズル１１２を出る液体の容積は、たとえば０．５ｍ^３／ｈｒと１ｍ^３／ｈｒまたはそれ以上（５００ｌ／ｈｒと１０００ｌ／ｈｒまたはそれ以上）の間とすることができる。ノズル１１２は、食品機器用ステンレス鋼など、いずれかの適切な材料から形成することができる。

[035]ノズル１１２は、いずれかの適切な方法を使用して、１つまたは複数の壁１０２、１０４に取り付けることができる。例として、ノズル１１２は、ノズル１１２を壁１０４にしっかりと固定するために、ガスケットリング３１４と、固定用ディスク３１６と、ネジ３１８などの締め付けメカニズムとを含むことができる。ノズル１１２は、図１および２に例示するように、ノズル１１２からの噴霧が壁１０２および１０４のそれぞれの表面１０６、１０８の間の中心に置かれるように、固定することができる。

[036]本発明の例示的な実施形態によれば、ノズル１１２は、直径が全体的に約０．３ｍｍを超えない液滴を生成するように設計される（ただし、いくつかの液滴が、好ましい実施形態でさえ、この直径を超えることになる可能性がある）。反応器中の液滴の速度は、約１０ｍ／ｓｅｃ以上とすることができるが、しかしこれは、所望の動作パラメータに従って変えることができる。

[037]真空源１１４は、いずれかの適切な真空ポンプを含むことができる。真空源またはポンプ１１４は、内部空洞１１０をいずれかの適切な量に、好ましくは１気圧より低くから約０．２５Ｐａに保つように構成することができる。内部空洞１１０中の圧力は、液体がノズルを出て、内部空洞に入るとき、時間当たりの圧力降下を、微生物を殺す急激な圧力降下に保つように選択される。

[038]液体が被る圧力差の速度は、広く変えることができる。たとえば、圧力差の速度は、約１０^５Ｐａ／ｓｅｃ以上、または約１０^９Ｐａ／ｓｅｃ以上、または１０^５Ｐａ／ｓｅｃと１０^１０Ｐａ／ｓｅｃの間とすることができる。所望の圧力差をもたらすために、ノズル１１２に入る液体は、加圧することができる。

[039]図４は、本発明の追加の実施形態による、液体を処理する方法４００を例示する。方法４００は、２つの平行な壁の間に空洞を有する反応器を設けるステップ（ステップ４０２）と、２つの平行な壁のそれぞれを加熱するステップ（ステップ４０６）と、液体（たとえば、液体食品製品）の平坦な噴霧を空洞中に導入するステップ（ステップ４０８）とを含む。例示していないが、また、方法４００は、内部空洞中に真空を生成するステップと、バクテリアを殺す酸素、塩素およびフッ素からなる群の１つまたは複数を含む、１つまたは複数の化学的に活性のガスなど、化学的に活性のガス、または構成要素または物質を用いて液体製品を処理するステップとを含むことができる。

[040]ステップ４０２は、少なくとも２つの平行な壁を有する反応器を設けるステップを含む。反応器は、上記に述べたように、反応器１００とすることができ、かつ３つ以上の平行な壁を含むことができる。

[041]ステップ４０６では、反応器の平行な壁が加熱される。上記に注記したように、壁は、たとえば壁の外部または内部の１つまたは複数のまわりに１つまたは複数の加熱ジャケットを使用して加熱することができる、または壁は、熱い流体を、内部を通過させることによってなど、いずれかの他の適切なやり方で加熱することができる。

[042]ステップ４０８の間、液体の平坦な噴霧が空洞中に導入される。液体は、約１０℃から約１００℃で、または約５０℃から約７５℃でノズルに入ることができ、液体製品は、直径が全体的に０．３ｍｍを超えない液滴に拡散することができる（ただし、いくつかの液滴が、好ましい実施形態でさえ、この直径を超えることになる可能性がある）。また、液体は、空洞に入る前に、ノズルの第１の端部で加圧することができる。圧力変動の速度は、壁からの熱と組み合わされて、予め選択された微生物を殺す、または微生物数を所定のレベルまで減少させるのに十分であり、そのレベルは、政府規格によって要求されることがしばしばである。液体が被る圧力変化の速度は、広範囲に変えることができ、圧力変化の好ましい速度は、上記に述べている。また、空洞中の液滴の好ましい速度は、上記に述べていて、所望の動作パラメータに従って変わる。

[043]本方法によるステップは、所望の最終製品に適したいずれもの順序で実施することができる。
[044]液体は、その質的な変化に繋がらない温度まで加熱され、そのような温度は、各液体製品に固有であり、当業者に知られている。

[045]例示していないが、方法４００は、空気または蒸気など、加熱された流体を内部空洞に加え、それによって処理されている液体をさらに加熱する、追加のステップを含むことができる。壁が加熱されていることに加えて、加熱するステップが使用される場合、液体は、過熱された水蒸気または熱風を使用して加熱することができる。追加の実施形態または代替実施形態として、追加の熱が液体に加えられる場合、液体は、赤外線または超音波周波数など、いずれかの他の適切な方法を使用して加熱することができるはずである。

[046]処理された液体は、使用していることができる何らかの蒸気とともに、冷却チャンバに送ることができ、凝縮装置および真空ポンプの助けを得て、いずれもの過剰な水を除去することができ、このことは当技術で知られており、液体製品は、所望の温度まで冷却される。

[047]本発明を使用すると、処理された液体製品の微生物的な安定性がもたらされ、さらに液体製品の質的な特性が、そのもとのレベルに、またはもとのレベルの近くに保存される。これは、ミルク、ジュース（再構成ジュースまたはＮＦＣジュースなど）、果汁および他の製品など、液体製品の産業生産にとって重要な特徴である。

[048]さらに、本発明による装置および方法を利用して処理した後、処理された液体は、標準の低温殺菌または滅菌方法を利用して二度目の処理を実施することができる。
[049]次の事項は、本発明の態様の要素の例示的な組合せである。すなわち、
１．液体中の病原体数を減少させるための反応器において、
その反応器は、
（ａ）内部空洞と、
（ｂ）内部空洞への入口と、
（ｃ）少なくとも２つの隔置された壁であって、各壁は内部表面を有し、スペースが内部表面の間に存在し、そのスペースは内部空洞の一部またはすべてを画定する、少なくとも２つの隔置された壁と、
（ｄ）壁の内部表面のそれぞれを加熱する、１つまたは複数の加熱要素と、
（ｅ）入口にあるノズルであって、そのノズルは、液体食品製品がその中に入る注入口および内部空洞に開く出口を有し、その出口を通じて、液体食品製品が空洞に入り、そのノズルは、液体の平坦な流れを内部空洞中に射出する、ノズルとを含む、反応器。
２．壁の内部表面が平行である、実施例１の反応器。
３．壁の平行な内部表面が垂直に配向される、実施例２の反応器。
４．ノズルが、各壁の内部表面の間の中心に置かれる、実施例１乃至３の反応器。
５．入口が反応器の上部にあり、平坦な噴霧が下方に向けられる、実施例１乃至４のいずれかの反応器。
６．内部表面が平行でない、実施例１または４のいずれかの反応器。
７．内側表面が垂直に配向される、実施例６の反応器。
８．内側表面が、底におけるより上部で互いにより接近している、実施例７の反応器。
９．内側表面が、上部におけるより底で互いにより接近している、実施例７の反応器。
１０．複数の内部表面を含み、内部空洞が内部表面のそれぞれの間に画定され、ノズルが、各内部空洞の入口に存在する、実施例１乃至９のいずれかの反応器。
１１．複数のノズルが存在し、少なくとも１つのノズルが、各内部空洞の間の中心に置かれる、実施例１０の反応器。
１２．各ノズルが、反応器の上部で入口に存在し、ノズルは、平坦な噴霧を下方に内部空洞中に射出する、実施例１１の反応器。
１３．複数のノズルの少なくとも１つが、各内部空洞の間の中心に置かれる、実施例１１の反応器。
１４．液体を集める貯蔵器を反応器の底にさらに含む、実施例１乃至１３のいずれかの反応器。
１５．蒸気または熱風を内部空洞中に導入する１つまたは複数のポートを含む、実施例１の反応器。
１６．蒸気または熱風を内部空洞中に導入する１つまたは複数のポートを含む、実施例３の反応器。
１７．蒸気または熱風を内部空洞のそれぞれ中に導入する１つまたは複数のポートを含む、実施例１０の反応器。
１８．各内部表面は、７１．１℃と９３．３℃（１６０°Ｆと２００°Ｆ）の間まで加熱される、実施例１乃至１７のいずれかの反応器。
１９．各内部空洞の温度が４８℃と８２℃の間である、実施例１乃至１８のいずれかの反応器。
２０．各内部空洞の温度が５０℃と７２℃の間である、実施例１乃至１８のいずれかの反応器。
２１．各内部空洞の温度が液体の低温殺菌温度より低い、実施例１乃至１８のいずれかの反応器。
２２．液体がノズルを通じて内部空洞中に移動するとき、液体圧は、１０^５と１０^１０Ｐａ／ｓｅｃの間の速度で変化する、実施例１乃至２１のいずれかの反応器。
２３．液体がノズルを通じて内部空洞中に移動するとき、液体圧は、１０^９Ｐａ／ｓｅｃとそれ以上の間の速度で変化する、実施例１乃至２１のいずれかの反応器。
２４．液体噴霧は、直径が０．３ｍｍ以下である液滴の形態である、実施例１乃至２３のいずれかの反応器。
２５．液体噴霧の速度が、１０^３ｍ／ｓｅｃ以上である、実施例１乃至２４のいずれかの反応器。
２６．液体は、ノズルに入る前、加熱される、実施例１乃至２５のいずれかの反応器。
２７．ノズルを出る液体製品の加熱速度が、１１００℃／ｓｅｃを超えない、実施例１乃至２６のいずれかの反応器。
２８．ノズルが、
空洞であって、ノズルは空洞と流体連通し、ノズルは、液体の円筒形または円錐形の流れから平坦な噴霧を生成するためのものである、空洞と、
空洞と連通する真空制御ユニットとを含み、
真空制御ユニットおよびノズルは、内側空洞に入る液体製品の圧力変化を生成する、実施例１乃至２７のいずれかの反応器。
２９．ノズルに入る液体の温度が、ノズルを出る液体より１０℃〜２０℃低い、実施例１乃至２８のいずれかの反応器。
３０．ノズルは、壁に取り付けられ、その内側表面が内側空洞を画定するのに役立つ、実施例１乃至２９のいずれかの反応器。
３１．ノズルは、注入口、中央部分および注入口から角度４５°〜９０°でオフセットされた流出口を含む、実施例１乃至３０のいずれかの反応器。
３２．ノズルは、液体の全体的に円筒形の流れを平坦な噴霧に変形する平坦なプレートを含む内部構造体を含む、実施例３０乃至３１の反応器。
３３．液体を滅菌するための反応器において使用するためのノズルにおいて、
そのノズルは、
注入口と、
円筒形の流れを平坦な噴霧に変形する平坦なプレートを含む内部構造体と、
注入口から所定の角度のオフセットで形成された流出口とを含む、ノズル。
３４．平坦なプレートはディスク形状である、実施例３３のノズル。
３５．液体食品製品を滅菌するためのプロセスにおいて、
そのプロセスは、
（ａ）２つの平行な壁の間に空洞を有する反応器を設けるステップと、
（ｂ）空洞中に真空を生成するステップと、
（ｃ）２つの平行な壁のそれぞれを加熱するステップと、
（ｄ）液体食品製品の平坦な噴霧を空洞中に導入するステップとを含む、プロセス。
３６．２つの平行な壁のそれぞれは、同じ温度まで加熱される、実施例３５のプロセス。
３７．真空は０．２５Ｐａである、実施例３５のプロセス。
３８．液体食品製品は、空洞中に放出される前、加圧される、実施例３５のプロセス。
３９．噴霧は、液滴の形態である、実施例３５のプロセス。
４０．液体食品製品は、空洞中に導入される前、円筒形または円錐形の流れを平坦な噴霧に変形される、実施例３５のプロセス。
４１．液体製品処理方法において、
液体製品は、平坦な噴霧から反応器の空洞中に拡散され、
さらに、液体の圧力変化の速度が、予め選択された微生物のレベルを所定のレベルまで減少させるのに十分である、液体製品処理方法。
４２．液体製品の圧力変化の速度が、ほぼ１０^５Ｐａ／ｓｅｃ以上である、実施例３５のプロセス。
４３．液滴の速度が、約１０ｍ／ｓｅｃ以上である、実施例３９のプロセス。
４４．複数の垂直な加熱された壁を使用して液体製品を加熱するステップをさらに含む、実施例３５のプロセス。
４５．加熱するステップは、大気圧より低い圧力で実施される、実施例３５のプロセス。
４６．加熱された流体を液体製品に加えるステップをさらに含む、実施例３５のプロセス。
４７．液体製品の加熱速度は、１１００℃／ｓｅｃを超えない、実施例３５のプロセス。
４８．液体製品の圧力処理方法の実装形態のための装置において、
その装置は、
空洞と、
空洞と流体連通するノズルであって、そのノズルは、液体の円筒形または円錐形の流れから平坦な噴霧を生成するためのものである、ノズルと、
空洞と連通する真空制御ユニットであって、真空制御ユニットおよびノズルは、チャンバに入る液体製品の１０^５Ｐａ／ｓｅｃ以上の圧力変化を生成する、真空制御ユニットと、
液体が空洞に入るとき、液体を加熱する２つ以上の加熱された壁とを含む、装置。
４９．冷却チャンバをさらに含む、実施例４８の装置。
５０．壁は、ステンレス鋼を含む、実施例４９の装置。
５１．ノズルは、ステンレス鋼からなる、実施例５０の装置。
５２．ノズルは、直径が１ｍｍと３ｍｍの間の流出口を有する、実施例１の反応器。
５３．バクテリアを殺す化学的に活性のガス、構成要素または物質を用いて液体製品を処理するステップをさらに含む、実施例２８のプロセス。
５４．１つまたは複数の化学的に活性のガスは、酸素、塩素およびフッ素からなる群の１つまたは複数を含む、実施例５３のプロセス。
５５．液体は、（ａ）食品製品、（ｂ）薬剤および（ｃ）ワクチンからなる群から選択される、実施例１乃至３０のいずれかの反応器。
５６．病原体は、（ａ）１つまたは複数のバクテリアまたは他の微生物、（ｂ）１つまたは複数のウィルスおよび（ｃ）１つまたは複数の菌類からなる群の１つまたは複数から選択される、実施例１乃至３０または５５のいずれかの反応器。
５７．液体は、（ａ）食品製品、（ｂ）薬剤および（ｃ）ワクチンからなる群から選択される、実施例３５乃至４７のいずれかのプロセス。
５８．病原体は、（ａ）１つまたは複数のバクテリアまたは他の微生物、（ｂ）１つまたは複数のウィルスおよび（ｃ）１つまたは複数の菌類からなる群の１つまたは複数から選択される、実施例３５乃至４７または５７のいずれかのプロセス。

[050]本発明は、多くの例示的な実施形態および実施例を参照して上記に述べてきた。本明細書に示し述べた具体的な実施形態は、本発明の例示的な実施形態を例示したものであって、本発明の範囲を限定する意図はないことを認識すべきである。変更および修正は、本発明の範囲を逸脱せずに、本明細書に述べた実施形態に関して実施することができることを認められたい。これらおよび他の変更または修正は、主張する発明およびその法的同等物の範囲内に含まれると意図される。

[026]反応器１００の動作の間、加圧された液体が、たとえば反応器１００の上部近くにある、または上部にある反応器１００の入口にノズル１１２を介して導入され、そして液体は、平坦な噴霧として、壁１０２、１０４のそれぞれの内側表面１０６、１０８の間に下方に射出される。液体が入口１１０Ａで内部空洞１１０に入るとき、液体は、圧力および／または温度の急激な変化を被る。液体は、好ましくは表面１０６、１０８からの放射熱によって加熱される。液体の平坦な噴霧を内部空洞１１０に供給することによって、液体を急激に加熱することが可能になり、そのため、空気または蒸気など、いずれかの追加の加熱された流体を加えて液体を加熱する必要が減少する、またはなくされる。処理された液体を加熱するために、蒸気を使用する他のシステムと比較したとき、より少しの流体を追加する必要がある、または全く追加する必要がないので、液体を処理するために必要な資本投資がより少なくなる、というのは、処理された液体が蒸気を使用して加熱される場合、処理された液体から除去する必要がある水が、より少なくなるからである。

[031]壁１０２、１０４の内部表面１０６、１０８は、様々な技法を使用して、同じまたは異なる温度まで加熱することができる。たとえば、壁１０２、１０４は、加熱ジャケット（たとえば、蒸気または他の加熱された流体のジャケット）であってもよい加熱要素１５０など、１つまたは複数の加熱要素を使用して、壁の外部または内部の１つまたは複数のまわりを加熱することができる。あるいは、壁１０２、１０４は、電熱を使用して、または加熱された流体を壁の内部部分を通過させることによって加熱することができる。本発明の例示的な実施形態によれば、壁１０２、１０４は、約６５．６℃〜９３．３℃（約１５０°Ｆ〜２００°Ｆ）の温度まで加熱されるが、しかし壁は、いずれかの適切な温度まで加熱することができる。

Claims (47)

1. 液体中の病原体数を減少させるための反応器において、
   （ａ）内部空洞と、
   （ｂ）前記内部空洞への入口と、
   （ｃ）少なくとも２つの隔置された壁であって、各壁は内部表面を有し、スペースが前記内部表面の間に存在し、前記スペースは前記内部空洞の一部またはすべてを画定する、少なくとも２つの隔置された壁と、
   （ｄ）前記隔置された壁のそれぞれの前記内部表面を加熱する、１つまたは複数の加熱要素と、
   （ｅ）ノズルであって、前記ノズルは、液体食品製品がその中に入る注入口および前記内部空洞に開く出口を有し、前記出口を通じて、前記液体食品製品が前記空洞に入り、前記ノズルは、前記液体の平坦な流れを前記内部空洞中に射出する、ノズルとを含む、反応器。
2. 前記壁の前記内部表面が平行である、請求項１に記載の反応器。
3. 前記壁の前記平行な内部表面が垂直に配向される、請求項２に記載の反応器。
4. 前記ノズルは、前記少なくとも２つの隔置された壁の前記内部表面の間の中心に置かれる、請求項１乃至３のいずれかに記載の反応器。
5. 前記入口は前記反応器の上部にあり、
   平坦な噴霧が下方に前記内部表面の間に向けられる、請求項３に記載の反応器。
6. 前記内部表面は平行でない、請求項１に記載の反応器。
7. 前記内側表面は垂直に配向される、請求項６に記載の反応器。
8. 前記内部表面のそれぞれは、前記入口に隣接する第１の位置および前記第１の位置に反対の第２の位置があり、前記第２の位置においてより前記第１の位置で互いにより接近している、請求項１乃至３または５乃至７のいずれかに記載の反応器。
9. 前記内部表面のそれぞれは、前記入口に隣接する第１の位置および前記第１の位置に反対の第２の位置があり、前記第１の位置においてより前記第２の位置で互いにより接近している、請求項１乃至３または５乃至７のいずれかに記載の反応器。
10. 複数のペアの内部表面であって、前記内部表面は、前記ペアのそれぞれの間に画定される内部空洞を備える、複数のペアの内部表面と、
    複数のノズルであって、前記複数のノズルのそれぞれが、前記内部空洞の個別の空洞中に液体の平坦な流れを射出する、複数のノズルとを含む、請求項１乃至３または５乃至７のいずれかに記載の反応器。
11. 前記複数のノズルの少なくとも１つが、前記内部空洞の１つの間の中心に置かれる、請求項１０に記載の反応器。
12. 前記複数のノズルのそれぞれ１つが、前記内部空洞の個別の１つの間の中心に置かれる、請求項１１に記載の反応器。
13. 各ノズルが、前記内部空洞の１つへの前記入口に存在し、平坦な噴霧を下方に前記内部空洞中に射出する、請求項１２に記載の反応器。
14. 前記液体を集める貯蔵器を前記反応器の底にさらに含む、請求項１乃至３、５乃至７または１１乃至１３のいずれかに記載の反応器。
15. 蒸気または熱風を前記内部空洞中に導入する１つまたは複数のポートを含む、請求項１乃至３、５乃至７または１１乃至１３のいずれかに記載の反応器。
16. 各内部表面は、７１．１℃と９３．３℃（１６０°Ｆと２００°Ｆ）の間まで加熱される、請求項１乃至３、５乃至７または１１乃至１３のいずれかに記載の反応器。
17. 各内部空洞の温度は、４８℃と８２℃の間である、請求項１乃至３、５乃至７または１１乃至１３のいずれかに記載の反応器。
18. 各内部空洞の温度は、５０℃と７２℃の間である、請求項１乃至３、５乃至７または１１乃至１３のいずれかに記載の反応器。
19. 各内部空洞の温度は、前記液体の低温殺菌温度より低い、請求項１乃至３、５乃至７または１１乃至１３のいずれかに記載の反応器。
20. 前記液体が各ノズルを通じて各個別の内部空洞中に移動するとき、液体圧は、１０^５と１０^１０Ｐａ／ｓｅｃの間の速度で変化する、請求項１乃至３、５乃至７または１１乃至１３のいずれかに記載の反応器。
21. 前記液体が各ノズルを通じて各個別の内部空洞中に移動するとき、液体圧は、１０^９Ｐａ／ｓｅｃとそれ以上の間の速度で変化する、請求項１乃至３、５乃至７または１１乃至１３のいずれかに記載の反応器。
22. 液体噴霧が、直径が０．３ｍｍ以下である液滴の形態である、請求項１乃至３、５乃至７または１１乃至１３のいずれかに記載の反応器。
23. 前記液体噴霧の速度が、１０^３ｍ／ｓｅｃ以上である、請求項１乃至３、５乃至７または１１乃至１３のいずれかに記載の反応器。
24. 前記液体は、各ノズルに入る前、加熱される、請求項１乃至３、５乃至７または１１乃至１３のいずれかに記載の反応器。
25. 各ノズルを出る液体製品の加熱速度が、１１００℃／ｓｅｃを超えない、請求項１乃至３、５乃至７または１１乃至１３のいずれかに記載の反応器。
26. 各ノズルは、
    空洞と、
    前記空洞と流体連通する平坦なプレートであって、前記平坦なプレートは、前記液体の円筒形または円錐形の流れを前記液体の平坦な流れに変化させるためのものである、平坦なプレートと、
    前記空洞と連通する真空制御ユニットとを含み、
    前記真空制御ユニットおよび前記ノズルは、前記内側空洞に入る前記液体製品の圧力変化を生成する、請求項１乃至３、５乃至７または１１乃至１３のいずれかに記載の反応器。
27. 各ノズルに入る前記液体の温度が、前記ノズルを出る前記液体より１０℃〜２０℃低い、請求項１乃至３、５乃至７または１１乃至１３のいずれかに記載の反応器。
28. 各ノズルは、
    前記液体の円筒形または円錐形の流れがそこに入る注入口と、
    中央部分と、
    前記注入口から角度４５°〜９０°でオフセットされ、前記液体の平坦な流れがそこを通じて出る流出口とを含む、請求項１乃至３、５乃至７または１１乃至１３のいずれかに記載の反応器。
29. 各ノズルは、前記液体の円筒形または円錐形の流れを前記液体の平坦な流れに変形する平坦なプレートを含む内部構造体を含む、請求項３１に記載の反応器。
30. 前記液体は、その低温殺菌温度より低く保たれる、請求項１乃至３、５乃至７または１１乃至１３のいずれかに記載の反応器。
31. 各ノズルは、個別の内部空洞の前記入口に存在する、請求項１乃至３、５乃至７または１１乃至１３のいずれかに記載の反応器。
32. 前記液体を滅菌する、請求項１乃至３、５乃至７または１１乃至１３のいずれかに記載の反応器。
33. 前記液体を低温殺菌する、請求項１乃至３、５乃至７または１１乃至１３のいずれかに記載の反応器。
34. 前記液体は、（ａ）食品製品、（ｂ）薬剤および（ｃ）ワクチンからなる群から選択される、請求項１乃至３、５乃至７または１１乃至１３のいずれかに記載の反応器。
35. 注入口と、
    円筒形の流れを平坦な噴霧に変形する平坦なプレートを含む内部構造体と、
    前記注入口から所定の角度のオフセットで形成された流出口とを含む、液体を滅菌するための反応器において使用するためのノズル。
36. 前記平坦なプレートは、ディスク形状である、請求項３５に記載のノズル。
37. 前記壁の前記内部表面は平行である、請求項１０に記載の反応器。
38. 前記壁の前記平行な内部表面は、垂直に配向される、請求項１０に記載の反応器。
39. 蒸気または熱風を各内部空洞中に導入する１つまたは複数のポートを含む、請求項１０に記載の反応器。
40. 各内部表面は、７１．１℃と９３．３℃（１６０°Ｆと２００°Ｆ）の間まで加熱される、請求項１０に記載の反応器。
41. 各内部空洞の温度は、４８℃とおよび８２℃の間である、請求項１０に記載の反応器。
42. 各内部空洞の温度は、５０℃とおよび７２℃の間である、請求項１０に記載の反応器。
43. 前記液体は、各ノズルに入る前、加熱される、請求項１０に記載の反応器。
44. 各ノズルは、
    空洞と、
    前記空洞と流体連通する平坦なプレートであって、前記平坦なプレートは、前記液体の円筒形または円錐形の流れを前記液体の平坦な流れに変化させるためのものである、平坦なプレートと、
    前記空洞と連通する真空制御ユニットとを含み、
    前記真空制御ユニットおよび前記ノズルは、前記内側空洞に入る前記液体製品の圧力変化を生成する、請求項１０に記載の反応器。
45. 各ノズルに入る前記液体の温度が、前記ノズルを出る前記液体より１０℃〜２０℃低い、請求項１０に記載の反応器。
46. 各ノズルは、
    前記液体の円筒形または円錐形の流れがそこに入る注入口と、
    中央部分と、
    前記注入口から角度４５°〜９０°でオフセットされ、前記液体の平坦な流れがそこを通じて出る流出口とを含む、請求項１０に記載の反応器。
47. 各ノズルは、前記液体の円筒形または円錐形の流れを前記液体の平坦な流れに変形する平坦なプレートを含む内部構造体を含む、請求項１０に記載の反応器。