[發明專利]用于對粘性產品進行消毒、脫氣和濃縮的設備和方法

在審

• 申請號: 201380070585.8
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN104936624A
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發明（設計）人: 吉爾·科埃略;伯納德·布勞德
• 申請（專利權）人: SPXAPV丹麥公司
• 主分類號: A61L2/07
• 分類號: A61L2/07;A23C3/037;A23L3/015;A23L1/39
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 孟桂超;張穎玲

技術領域

本發明涉及用于對粘性流體(比如舉例來說化妝品、藥物、植物和動物提取物、和/或食品)進行消毒的設備和方法。本發明的一些實施例還涉及用于對粘性流體進行脫氣和濃縮的設備。本發明總體上涉及用于處理粘性流體的裝置、系統和方法。

背景技術

食品的工業生產多年來面臨著無菌生產和包裝的問題。這種生產和包裝的目的在于延長產品的貯藏壽命，以在延長的時間段內保存營養品質并且殺死有可能對健康有害的病菌。政府法規快速地限制著能夠延長產品貯藏壽命的措施的范圍，并且明確地對多種防腐劑下達了禁令，禁止將其添加至將會被人體攝入的食品中。

為了進行消毒而對流質食品進行加熱處理是通常被使用的工業產生過程。為了實現快速加熱到通常超過100℃的高溫而采用了蒸汽。加熱可以直接或間接地發生。在間接加熱中，利用了不同類型的熱交換器。在直接加熱中，蒸汽被直接摻合到產品中。奶制品中已知的直接加熱消毒處理通常被稱作UHT處理，其代表著超熱處理(Ultra?Heat?Treatment)或超高溫(Ultra?High?Temperature)；對熱處理的溫度等級和暴露持續時間(exposure?duration)進行適當控制使得能夠消滅在奶制品中發現的那些微生物。

存在有兩種蒸汽摻合方法，即噴射和注入。在噴射的情況下，蒸汽被噴射到封閉系統中的產品中，而注入意味著產品被細微地噴灑并且使得經過充滿蒸汽的空間。在兩種情況下，供應的蒸汽快速且有效地將產品加熱到期望溫度，然后產品在給定的預定暴露持續時間期間保持在該溫度下。之后，必須將供應的蒸汽從產品去除以避免將產品稀釋。

這一般在真空腔室中通過通常稱作閃蒸冷卻的蒸發冷卻實現。在處理期間，蒸汽在產品被冷卻到與其在加熱處理之前所具有的溫度類似的溫度的同時被釋放并且凝結。蒸發冷卻通常通過在壓力下將含有蒸汽的產品輸送到真空腔室中實現。當產品進入真空腔室時，液體沸騰，蒸汽被釋放并且在腔室中向上升起，而產品聚積在腔室的下部區域。這樣冷卻后，可以將產品從腔室的下部區域接出。連同不凝結氣體一起離開產品的蒸汽將被冷凝以便使其能夠流出到出口。

化妝品工業正面臨著類似的問題。作為一個示例，護膚霜和化妝膏在延長到數月的使用時間內會被多次使用。為了解決這個問題，化妝品工業包括各種防腐劑，比如防止真菌和細菌生長的對羥基苯甲酸酯。大量的研究突顯出這種防腐劑對人體健康的潛在危害。已經研究其它化合物來作為對羥基苯甲酸酯的替代品，但顯示出了較低的效率和/或仍然帶有對人體健康產生長期影響的風險。因此，法規針對添加到化妝品中的防腐劑變得越來越嚴格。

作為添加防腐劑的替代性方案，設想對化妝品進行消毒。研究了數種方法和裝置。具體地，美國專利申請US?2009/0148343公開了通過使產品流通經過經歷加熱浴和冷卻浴的管路的基于間接加熱的化妝品消毒方法。

然而，現有技術中的設備和方法受到有限的消毒處理效率的制約。更具體地，粘性產品顯示出差的透熱性并且加熱和冷卻持續時間長，通常在幾秒鐘以上。這意味著會最終改變產品粘度的處理期間的高剪切率。

發明內容

摻合蒸汽是給粘性產品帶來熱量的好的解決方案。然而，由于化妝品的具體特性，通過直接加熱處理對其進行消毒是個難題，需要解決多個技術問題。加熱處理應當快速和高效以使在不破壞流體的情況下為流體帶來熱量。冷卻處理也應當是快速和高效的以最小化或消除敏感組分(比如蛋白質、維生素等…)的變性。為了保持乳液產品(如經常在化妝品工業中遇到的)并且為了避免析相作用(例如聚集和/或沉降)，通常還期望并且有時候需要在消毒之后使最終產品處于低溫，通常在40℃到90℃之間的范圍內，這一般意味著化妝品的高粘度。

之前提到的約束是避免流體的剪切以將輸出產品的粘性保持到與輸入產品的粘度大致相等或至少類似的程度。而且，蒸發冷卻步驟之后的水分通常應當優選地保持在受控范圍內。

蒸發冷卻步驟是在將直接加熱消毒處理應用于粘性產品時遇到的特定難題：一方面，通常需要低真空壓力以實現從粘性流體的有效的水蒸發，第二方面，流體的高粘性意味著真空容器底部處的低流體靜壓力。由于這些原因，現有技術的蒸發冷卻裝置不適于粘性流體。大多數情況下，它們會導致泵的堵塞、潛在空穴問題、以及流體在蒸發冷卻裝置中的聚積。

本發明的一個目的是通過提供一種用于通過直接加熱途徑對粘性流體進行消毒的設備來克服現有技術的缺點。