專利名稱：水的加熱滅菌的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)液體進(jìn)行滅菌的方法，所述液體具體為水。本發(fā)明還涉及一種用于對(duì)液體進(jìn)行滅菌的儀器，所述液體具體為水。
背景技術(shù)：
在食品工業(yè)中對(duì)液體滅菌非常重要。常用的方法包括，例如，將液體加熱到一個(gè)很高的溫度，從而殺滅液體中含有的細(xì)菌。這種方法的缺點(diǎn)是需要較高的溫度和較長(zhǎng)的時(shí)間(例如在121°C保持幾分鐘)。其它的滅菌方法，如蒸汽滅菌法和干熱滅菌法都不適用于對(duì)液體的滅菌。還有一種滅菌方法是暴露在電離輻射中進(jìn)行滅菌，要么在紫外線、X射線、伽馬射線中，要么在電子碰撞射線中。然而暴露在電離輻射中需要高輻射能，才能使射線足夠深入介質(zhì)進(jìn)行滅菌。從文獻(xiàn)W002/058742A1獲知一種對(duì)活體生物的表面進(jìn)行滅菌的方法，該方法在操作中使用較低能量的電子，例如在40kV飛OkV的能量范圍內(nèi)，通過(guò)破壞其細(xì)胞結(jié)構(gòu)從而殺滅存在于生物體表面的細(xì)菌，而不破壞活體生物的表面(或表皮)。鑒于這些現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是克服這些缺陷并提供一種方法和一種儀器，使其能在較低的能耗條件下對(duì)液體進(jìn)行滅菌。

發(fā)明內(nèi)容
上述目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)借助于一種對(duì)液體(具體指水)滅菌的方法。該方法包括以下步驟至少使一部分液體汽化，并使汽化的液體暴露在電離輻射中，具體指暴露在電子中。通過(guò)蒸發(fā)作用使液體轉(zhuǎn)變成蒸汽形式，然后暴露在電離輻射中(例如電子束照射)。由于待滅菌的介質(zhì)/液體轉(zhuǎn)變成了蒸汽狀態(tài)，電離輻射的范圍較液體狀態(tài)時(shí)變大了。因此該方法降低了輻射能量的需求(例如一個(gè)電子的能量)，以及滅菌所需的總能耗。液體的汽化例如可以通過(guò)一個(gè)下流式蒸發(fā)器實(shí)現(xiàn)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是滅菌速度快，因?yàn)榇郎缇囊后w不需要加熱，再加上該方法使用的是電離輻射滅菌，例如由電子發(fā)射器產(chǎn)生的電子，所以這種方法能在較低的能耗條件下實(shí)現(xiàn)滅菌。根據(jù)本發(fā)明中這種方法的改進(jìn)辦法，液體蒸發(fā)的步驟可以包括一個(gè)閃蒸的過(guò)程。閃蒸為蒸發(fā)的實(shí)現(xiàn)提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的方法。將液體引入一個(gè)低壓空間，例如將一個(gè)大氣壓下的液體引入氣壓低于一個(gè)大氣壓的空間，使至少一部分的液體由液相轉(zhuǎn)變成氣相。根據(jù)改進(jìn)辦法，這種方法可以包括另外一個(gè)步驟，即將蒸發(fā)后的液體引入滅菌室，或者閃蒸的步驟可以包括將蒸發(fā)后的液體引入一個(gè)滅菌室的過(guò)程。因此，這個(gè)步驟提供了用于滅菌的汽化后的液體，或是將液體擴(kuò)展到一個(gè)預(yù)先確定的體積，使其能在一種控制方式下滅菌。滅菌室壓力的減小可以在液體弓I入滅菌室之前完成。例如，滅菌室壓力的減小可以通過(guò)一個(gè)泵實(shí)現(xiàn)，其抽出滅菌室中存在的部分空氣，由此產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓。若在引入液體后減小滅菌室的壓力，也可以，例如，通過(guò)突然的體積擴(kuò)大來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如，拔出一個(gè)可移動(dòng)的柱塞或活塞。通過(guò)減小滅菌室壓力在液體弓I入過(guò)程中滅菌過(guò)程可以持續(xù)進(jìn)行。根據(jù)改進(jìn)辦法,滅菌室的壓力可以低于大氣壓,最好在20mbar至80mbar范圍內(nèi)，而液體在一個(gè)大氣壓下被引入滅菌室。因此，在進(jìn)入滅菌室時(shí)，大部分水會(huì)以體積擴(kuò)大的形式汽化。低壓的因素，以及水從液相轉(zhuǎn)變成氣相的因素，使得發(fā)射電子的范圍比在大氣壓條件下更大。此外，產(chǎn)生的臭氧也比在大氣壓條件下少。根據(jù)改進(jìn)辦法，這種方法可以包括另外一個(gè)步驟，即液化經(jīng)過(guò)電離輻射后的水蒸汽，具體是通過(guò)增加滅菌室的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，滅菌室的壓力重新恢復(fù)到正常大氣壓，水蒸汽凝結(jié)成液態(tài)水。根據(jù)該方法的改進(jìn)辦法，液體可以在閃蒸前加熱，具體是加至20°C -60°C。輕微加熱可以減小滅菌室內(nèi)閃蒸所需要的壓力差，也就是說(shuō)，滅菌室內(nèi)所需的壓力可以提高。根據(jù)備選的改進(jìn)方法，滅菌室內(nèi)的壓力可以與大氣壓相同，液體則在一個(gè)高于大氣壓的氣壓下引入。在這種情況下，閃蒸也發(fā)生。然而，滅菌室內(nèi)的大氣壓以及與之相應(yīng)的空氣密度會(huì)影響電離輻射的范圍。另一個(gè)根據(jù)本發(fā)明方法的改進(jìn)方法及進(jìn)一步的改進(jìn)為附加的通過(guò)向滅菌室內(nèi)注入無(wú)菌空氣的步驟可以被實(shí)施，從而排出臭氧，確切的說(shuō)是在電離輻射之后。因此，由電子和空氣分子碰撞所產(chǎn)生的臭氧可以被重新排出。該方法可以間斷地重復(fù)各個(gè)步驟，也可以連續(xù)地進(jìn)行。上述目標(biāo)的進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)需要用到一種對(duì)液體(具體指水)滅菌的儀器，它包括一個(gè)用于接收液體閃蒸部分的滅菌室，以及一個(gè)使液體閃蒸部分暴露在輻射中的電離輻射源(確切的說(shuō)是電子輻射源)。與背景技術(shù)中提到的一種對(duì)液體滅菌的儀器相比，這種儀器的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在本發(fā)明的方法中一同提出，因此不再重復(fù)。根據(jù)改進(jìn)辦法，本發(fā)明中的這種儀器可以包含使滅菌室內(nèi)壓力減小的設(shè)備，具體指一個(gè)液體環(huán)式泵。因此提供了一個(gè)減小壓力的有效設(shè)備。另一項(xiàng)改進(jìn)是，這種儀器可以包含一個(gè)用于容納未滅菌液體的第一容器，以及一個(gè)用于輸送未滅菌液體至滅菌室的泵。因此提供了一個(gè)未滅菌液體的接收箱。這種儀器的另一項(xiàng)改進(jìn)是，它可以包含一個(gè)用于容納滅菌液體的第二容器，以及一個(gè)將滅菌液體從滅菌室輸送至第二容器的泵。因此提供了一個(gè)滅菌液體的接收箱，從接收箱中可以取回滅菌后的液體進(jìn)行后續(xù)處理。這種儀器的還有一項(xiàng)改進(jìn)是，它提供了加熱未滅菌液體的方法，使未滅菌的液體得到加熱，例如加熱至20°C -60°C，以便閃蒸的過(guò)程能夠更有效地進(jìn)行。本發(fā)明的其它特征、示范實(shí)施例以及優(yōu)點(diǎn)將在下面借助附圖詳細(xì)講解。需要注意的是，本發(fā)明的范圍不局限于實(shí)施例。還需要注意的是，下面描述的部分或全部特征還可以通過(guò)不同的方式相互結(jié)合。


圖I表不本發(fā)明中儀器的第一個(gè)實(shí)施例圖2表示本發(fā)明中儀器的第二個(gè)實(shí)施例
具體實(shí)施例方式圖I顯示了本發(fā)明中對(duì)液體(這里指水)滅菌的儀器的第一個(gè)實(shí)施例。本實(shí)施例中的儀器適用于在一個(gè)低壓空間里通過(guò)液體的擴(kuò)張使液體汽化，例如通過(guò)閃蒸的方法。儀器100包含用于接收閃蒸的那一部分水的滅菌室110，以及用于將水的閃蒸部分暴露在輻射中的電離輻射源120 (這里為電子121)。在這種情況下，水在大氣壓下通過(guò)進(jìn)水口 115被引入滅菌室110中。滅菌室110中主要是負(fù)壓，因此水通過(guò)擴(kuò)張而汽化。如果水是在一個(gè)大氣壓下及一個(gè)特定溫度(如30°C)下引入滅菌室，那么滅菌室中大約需要40mbar的壓力，才能使水的閃蒸盡量完全。滅菌室中水的溫度和所需壓力的關(guān)系由本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)其熟知的氣壓圖來(lái)確定。電子束121殺死存在于水中的微生物。由于滅菌室內(nèi)壓力的減小及空氣密度相應(yīng)的減小，這些電子具有足夠大的自由之徑。所需的電子能量在IOkeV-IOOkeV范圍內(nèi)(與電子需要的加速電壓相對(duì)應(yīng))。圖2顯示的是本發(fā)明中儀器的第二個(gè)實(shí)施例，在這個(gè)實(shí)施例中，除了滅菌室210之外，還提供了容納未滅菌水的第一容器270或容納滅菌水的第二容器280。未滅菌的水由泵271通過(guò)進(jìn)水口 215從第一容器270輸送到滅菌室中，滅菌室中主要的氣壓大約為O. Ibar0這個(gè)氣壓或者負(fù)壓是由泵230產(chǎn)生。此外，滅菌室210中還設(shè)有電子束發(fā)生器220。經(jīng)過(guò)滅菌和凝結(jié)的水由泵281通過(guò)出水口 216輸送至第二個(gè)容器280。在滅菌后的水蒸汽凝結(jié)時(shí)，滅菌室內(nèi)的壓力又升至大氣壓；當(dāng)無(wú)菌水輸出時(shí)，滅菌室內(nèi)的壓力再次減小，接著進(jìn)入下一次循環(huán)。本發(fā)明中涉及的方法和儀器適用于輸入少量熱能并使用電子發(fā)射器對(duì)工藝用水的滅菌。待滅菌的水經(jīng)過(guò)加熱(例如加熱至40°C )，從環(huán)境壓力到大約40mbar的相對(duì)負(fù)壓中進(jìn)行體積擴(kuò)張。壓力變化的結(jié)果導(dǎo)致水的蒸發(fā)，其中負(fù)壓的產(chǎn)生可以通過(guò)液體環(huán)式泵在節(jié)能模式下實(shí)現(xiàn)。這個(gè)過(guò)程沒(méi)有涉及化學(xué)物質(zhì)，是一個(gè)純物理性質(zhì)的過(guò)程。當(dāng)輻射完成后，滅菌后的水蒸汽重新回到一個(gè)正常壓力，然后立即進(jìn)行水蒸汽凝結(jié)。由于滅菌室內(nèi)氧氣的缺乏，滅菌后可能產(chǎn)生低濃度的臭氧，可以通過(guò)注入無(wú)菌空氣將臭氧排出。此外，可以回收水蒸汽凝結(jié)所釋放的熱，用作蒸發(fā)焓。經(jīng)過(guò)處理后溫度達(dá)到20°C -60°C的水被注入到圖2右邊所示的容器中。高一些的溫度也可以。水通過(guò)泵輸送至負(fù)壓室內(nèi)進(jìn)行處理。溫度致使主要的壓力在20mbar-800mbar范圍內(nèi)，在水進(jìn)入滅菌室后便以一個(gè)閃蒸的形式產(chǎn)生最大程度的汽化。同時(shí)或者緊接著，水蒸汽暴露在由電子發(fā)射器產(chǎn)生的輻射中。低壓的因素，以及水從液相轉(zhuǎn)變成氣相的因素，使得發(fā)射電子的作用范圍比在大氣壓條件下以及水為液態(tài)時(shí)更大。此外，產(chǎn)生的臭氧也比在大氣壓條件下少。另外，產(chǎn)生的臭氧也最少。作為備選方案，還可以使水從一個(gè)正壓狀態(tài)下進(jìn)入大氣壓下進(jìn)行體積擴(kuò)張。為此，水必須過(guò)度加熱。與前面所述的實(shí)施例相比，這種方法的一個(gè)缺點(diǎn)是較高的大氣壓會(huì)縮小電子束的作用范圍。本發(fā)明中這種方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是速度快，因?yàn)椴僮鬟^(guò)程中不需要加熱，并且該方法使用的電子發(fā)射器可能只需要較低的能耗。這種方法可以在多個(gè)階段進(jìn)行，間斷的或連續(xù)的都行。此外，含有微生物的帶電荷的水可以通過(guò)檢測(cè)氣態(tài)和液態(tài)中分別含有的微生物
5量，從而達(dá)到檢測(cè)滅菌程度的目的。
權(quán)利要求
1.對(duì)液體滅菌的方法，具體指水，包括以下步驟至少使一部分液體汽化；然后將汽化的液體暴露在電離輻射中，具體指電子輻射。
2.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的方法，所述汽化的步驟包括閃蒸過(guò)程。
3.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的方法，包括另一步驟將汽化的液體引入一個(gè)滅菌室中；或者根據(jù)權(quán)利要求2，其中閃蒸的步驟包括將液體引入到一個(gè)滅菌室的過(guò)程。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的方法，還包括如下步驟減小滅菌室內(nèi)的壓力，其中壓力的減小在引入液體之前和/或引入液體時(shí)和/或引入液體后。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的方法，其中滅菌室內(nèi)的壓力低于大氣壓，最好在20mbar-800mbar范圍內(nèi)，并且液體在大氣壓下引入滅菌室。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的方法，還包括如下步驟凝結(jié)經(jīng)過(guò)輻射的水蒸汽，具體通過(guò)提高滅菌室內(nèi)的壓力。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的方法，還包括如下步驟在汽化之前加熱液體，確切的說(shuō)是將溫度加熱至20°C -60°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的方法，其中滅菌室內(nèi)的壓力與大氣壓一致，并且液體在一個(gè)高于大氣壓的壓力下引入滅菌室。
9.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的方法，或者根據(jù)權(quán)利要求3結(jié)合權(quán)利要求4-8中任一所述的方法，還包括如下步驟向滅菌室內(nèi)注入無(wú)菌空氣，從而排出臭氧。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一所述的方法，其中的方法可以間斷地重復(fù)各個(gè)步驟，也可以連續(xù)地進(jìn)行。
11.對(duì)一種液體進(jìn)行滅菌的儀器，該液體具體指水，包括用于接收液體汽化的，尤其是閃蒸的部分的滅菌室；以及一個(gè)電離輻射源，具體指電子輻射源，用于使液體汽化的，尤其是閃蒸的部分暴露在輻射中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11中所述的儀器，該儀器還包括使滅菌室內(nèi)的壓力減小的設(shè)備，具體指一個(gè)液體環(huán)式泵。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的儀器，該儀器還包括用于容納未滅菌液體的第一容器；以及將未滅菌液體輸送至滅菌室的泵。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中任一所述的儀器，該儀器還包括用于容納滅菌液體的第二容器；以及將滅菌液體從滅菌室輸送至第二容器的泵。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-14中任一所述的儀器，該儀器還包括對(duì)未滅菌液體進(jìn)行加熱的設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對(duì)液體進(jìn)行滅菌的方法，所述液體具體指水，包含以下步驟首先，至少使一部分液體汽化，然后將汽化后的液體暴露在電離輻射中，具體指電子輻射。本發(fā)明還涉及一種對(duì)液體進(jìn)行滅菌的儀器，所述液體具體指水，該儀器包括用于接收液體汽化部分的一個(gè)滅菌室，以及一個(gè)使液體汽化部分暴露在輻射中的電離輻射源，所述電離輻射源具體指電子輻射源。
文檔編號(hào)C02F1/30GK102910701SQ20121027357
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月2日
發(fā)明者漢斯·修瑞恩 申請(qǐng)人:克朗斯股份公司