用于处理液体或半液体食品的系统和方法技术领域
本发明总体涉及液体食品加工领域。更具体地，本发明提供一种用于以更节能的
方式处理液体或半液体食品的系统和方法。
背景技术
为了满足对能量有效的食品加工的日益增长的需求，世界上不同地区的食品加工
公司正在研究能够减少食品中不期望的微生物同时保持低能量消耗的新技术。热处理是目
前用于该目的的主要技术，即使用大量的能量，并且如果可以用另一种技术替换该技术，则
可以显著降低碳足迹(即，由处理引起的二氧化碳排放)，以及总操作成本两者。
除了成本和环境方面之外，许多食品加工公司所关注的是用另一种技术替换热处
理以避免在热处理期间可能发生的产品性质的变化。对产品热处理的副作用是风味、颜色
和其它产品性质可能改变。当然，如果可以避免加热产品的话，则在加工过程期间产品性能
中的一些或全部不必改变。
如今，通过将产品快速加热到不期望的微生物不能耐受的温度然后快速冷却，可
以避免由热处理引起的对产品性能的一些影响。例如，可以以这种方式使用蒸汽注入系统
和蒸汽输入系统。然而，避免产品性质的不期望的改变通常是以较高的能量消耗为代价的。
最近，已经建议使用紫外线(UV)光来减少用于饮料生产的水中不期望的微生物的
数量。此外，还建议使用UV光以减少用于饮料生产的糖浆或甜味剂中不期望的微生物的数
量。
发明内容
因此，本发明优选地寻求单独地或以任何组合形式缓解、减轻或消除本领域中的
上述一个或多个缺陷和缺点，并且至少解决上述问题。
根据第一方面，提供了一种用于处理液体或半液体食品的系统，所述食品是具有
低浓度的第一子组合物和具有高浓度的第二子组合物的组合物，其中所述高浓度大于所述
低浓度，所述系统包括用于减少所述第一子组合物中的微生物的量的紫外线(UV)光处理装
置，和用于无菌地将所述第一子组合物和所述第二子组合物组合成所述液体或半液体食品
的混合装置。
换句话说，所述第一子组合物应当理解为比所述第二子组合物具有更高的水含
量。
该系统还可以包括用于减少所述第一子组合物中的微生物的量的热处理装置。
所述热处理装置可以被配置为将所述第一子组合物加热至75℃的温度。
通过使用所述UV光处理装置和所述热处理装置针对一定量的所述第一子组合物
将微生物量减少至设定水平所需的能量的第一量可以低于通过单独使用所述热处理装置
针对所述一定量的所述第一子组合物将微生物的量减少至所述设定水平所需的能量的第
二量。
所述UV光处理装置的波长可以适合于在所述第一子组合物中包含的成分。
所述UV光处理装置的波长可以适应于在所述第一子组合物中包含的糖的浓度。
所述UV光处理装置的波长可以适合于所述第一子组合物的透光率。
所述UV光处理装置的效果可以适用于在所述第一子组合物中包含的成分。
所述UV光处理装置的效果可以适应于在所述第一子组合物中包含的糖的浓度。
所述UV光处理装置的效果可以适合于所述第一子组合物的透光率。
所述UV光处理装置可以包括至少一个UV发光二极管(LED)。
所述第一子组合物可以包含水。
所述第一子组合物可以包含糖溶液。
根据第二方面，提供了一种用于处理液体或半液体食品的方法，所述食品是具有
低浓度的第一子组合物和具有高浓度的第二子组合物的组合物，其中所述高浓度大于所述
低浓度，所述方法包括通过用紫外线(UV)光照射所述第一子组合物来减少微生物的量，以
及将所述第一子组合物和所述第二子组合物无菌地组合成所述液体或半液体食品。
所述方法可以进一步包括通过热处理所述第一子组合物减少微生物的量。
所述方法还可包括通过减少所述第二子组合物中的微生物的量来制备所述第二
子组合物并将所述第二子组合物包装在无菌容器中，然后组合所述第一子组合物和所述第
二子组合物。
根据第三方面，提供了通过根据第二方面所述的方法获得的液体或半液体食品。
附图说明
通过下面参考附图对优选实施方式的说明性和非限制性的详细描述，将更好地理
解上述目的、特征和优点以及额外的目的、特征和优点，其中：
图1示出了用于果汁或花蜜的饮料加工系统。
图2示出了另一种饮料加工系统，其中加入糖。
图3示出了另一种饮料加工系统，其中加入糖并且其中使用UV光来减少不期望的
微生物的数量。
图4示出了另一种饮料加工线，其中使用UV光来减少水中不期望的微生物的量并
且浓缩物与水无菌地混合。
图5示出了另一种饮料加工线，其中使用UV光来减少糖溶液中不期望的微生物的
量并且浓缩物与糖溶液无菌地混合。
图6示出了又一种饮料加工线，其中使用热处理和UV光来减少糖溶液中不期望的
微生物的量，并且浓缩物与糖溶液无菌地混合。
图7示出了又一种饮料加工线，其中使用热处理和UV光来减少糖溶液中不期望的
微生物的量，并且浓缩物与糖溶液无菌地混合。
图8示出了又一种饮料加工线，其中使用热处理和UV光来减少糖溶液中不期望的
微生物的量，并且浓缩物与糖溶液无菌地混合。
图9示出了呈现用于处理液体或半液体食品的方法的步骤的流程图。
优选实施方式
图1大致示出了可用于加工由浓缩物制成的果汁的常用饮料作业线100的实施例。
在该实施例中，将水102和浓缩物104在混合装置106中混合成果汁，然后传送到热处理装置
108，在热处理装置108中将果汁加热并保持在提供杀死有害微生物(例如病原微生物)的温
度下，从而使果汁安全地消耗。
为了使得水102不影响果汁的性质，水102可以以不同的方式预处理。例如，为了除
去不溶性固体，可以使用砂滤，为了除去色素，可以使用活性碳过滤，并且为了减少溶解盐，
可以使用膜过滤。
浓缩物104通常被用罐传送到饮料作业线100。为了防止微生物生长，可以例如通
过配备冷却套来冷却罐。
混合装置106可以是设置有用于分批混合果汁的搅拌器的一个或多个罐。替代地，
混合装置106可以包括适于连续混合水102和浓缩物104的嵌入式(in-line)混合器。在后一
种嵌入式混合装置中，可以使用所谓的白利糖度计来确保正确的量的水102和浓缩物104被
混合。
热处理装置108可以是板式热交换器或管式热交换器。在果汁包含果肉的情况下，
使用管式热交换器是有利的，因为与板式热交换器相比，由果肉引起的附聚的风险较低。
图2示出了饮料加工系统200的实施例。在该实施例中，将水202和颗粒状糖204传
送到溶解装置206，从而使颗粒状糖204溶解并形成糖溶液。形成糖溶液后，其通过混合装置
210与浓缩物208混合，然后通过热处理装置212进行热处理，从而形成最终产物。
溶解装置206可以包括：溶解罐，其用于接收颗粒状糖204，泵，其设置用于使水和
糖循环并且维持搅拌，以及横流过滤器，其设置用于将溶解的糖与糖晶体分离使得能将糖
晶体反馈回溶解罐。
混合装置210和热处理装置212可以分别类似于图1的混合装置106和热处理装置
108。
图3以类似于图2中所示的饮料加工系统200的某些方式示出了饮料加工系统300
的示例。
与饮料加工系统200一致，水302和颗粒状糖304通过溶解装置306溶解。然而，与系
统200不同，在溶解装置306中形成的糖溶液被传送到紫外(UV)光处理装置308，UV光处理装
置308被配置成照射糖溶液，使得不期望的微生物(例如病原微生物)被消灭。
在用UV光处理糖溶液之后，将糖溶液传送到混合装置312中，在混合装置312中糖
溶液与浓缩物310混合。混合装置312可以分别类似于图1和2中所示的混合装置106、210。
为了使得在混合期间不期望的微生物与浓缩物310一起引入或从周围环境引入，
将从混合装置312输出的糖溶液和浓缩物混合物传送到热处理装置314，在热处理装置314
中将混合物加热并保持在一定的温度，例如对于橙汁为85-90℃，以便杀死不期望的微生
物。
图4示出了饮料加工线400的实施例，其中水402被馈送到UV光处理装置404，UV光
处理装置404被配置为发射UV光在水402上，使得不期望的微生物(例如病原微生物)被消
灭。通过消灭不期望的微生物，水402可以被安全地消耗。此外，不期望的微生物的量可以被
降低到这样低的水平，使得微生物(例如细菌的)生长的风险在水(可能与其他成分组合)被
封装在包装中之前出现，以防止细菌或其它微生物与水接触和/或阻挡光和/或氧与水接
触。已经发现特别是所谓的UVC光(范围从100至280nm)对于消灭不期望的微生物是有效的。
在对水402进行UV光处理之后，在混合装置408中将浓缩物406与水402混合。为了
使得UV光处理的水不被不期望的微生物再感染，混合可以是所谓的无菌混合，即在无菌条
件下进行混合。无菌混合浓缩物406和水402的一种方法是在使用无菌配料装置(例如由
Tetra Pak销售的Tetra FlexDosTM)对其进行UV处理之后将浓缩物注射到水流402中。
使浓缩物406与水402无菌混合的优点是不需要任何热处理，从而具有降低能量消
耗的积极效果，并且作为可以降低操作成本的直接效果。此外，在一些情况下，通过省去作
为由大量不锈钢构成的相当复杂的设备的热交换器，也可以降低加工线的初始成本。
浓缩物406可以以不同的方式提供。例如，可以提供在无菌罐中的浓缩物。另一种
可能性是提供在无菌袋中的浓缩物406。浓缩物406的生产和包装可以在一个地点进行，例
如靠近橘子生长的地方，并且饮料加工线400可以放置在不同的地点，例如，靠近最终客户。
虽然未示出，但是在将水和浓缩物混合成共混物，即最终产品之后，可以将其传送
到设置成将最终产品灌装在无菌包装中的灌装机。
图5示出了饮料加工线500，在饮料加工线500中水502和糖504(例如颗粒状糖)在
溶解装置506中溶解成糖溶液，糖溶液通过UV光处理装置508进行UV光处理。UV光处理糖溶
液的原因与例如图3中所示的饮料加工线300相同，即为了消灭微生物，使得最终产品可安
全消耗和/或使得最终产品的特性不受由不期望的微生物的负面影响。
在糖溶液进行UV光处理后，将糖溶液和浓缩物510在混合装置512中混合。出于上
述原因，有利的是无菌混合。
与图3所示的饮料加工线300不同，糖504在其被UV光处理之前溶解在水502中。利
用这种方法，也可以以有效的方式处理含有添加的糖的产品。
由于高糖含量增大了微生物生长的风险，通过将糖溶解在水中，UV光处理糖溶液
和将经UV光处理的糖溶液与浓缩物无菌混合的提供糖溶液的方法在许多方面是有效的方
法。水通常是可用的资源。糖可以以固体形式储存，使其对微生物生长的影响较小，并且提
供在无菌罐或类似物中的浓缩物可以长期储存，在大多数情况下储存数月。总而言之，这意
味着用于制备产品的不同成分是可用的，例如水，或可以储存相对长的时间，例如糖和浓缩
物。此外，UV光处理装置508使得可以保持低的操作成本以及资本支出。
此外，已经认识到，通过组合UV光处理和热处理，即使在热处理温度降低的情况
下，例如从85℃至75℃，可以改善微生物的减少。例如，已经认识到，细菌孢子(例如枯草芽
孢杆菌(Bacillus Subtilis))、霉菌孢子和酵母孢子，可以通过使用UV光处理有效地减少。
因此，使用UV光处理和热处理的组合，除了降低操作成本之外，与仅使用热处理来减少不期
望的微生物相比设定为较低的热处理温度，还可以提供更有效的不期望的微生物的减少。
图6示出了饮料加工线600的实施例，其中通过使用溶解装置606将糖溶解在水中
来将水602和糖604制成糖溶液。在形成糖溶液之后，糖溶液可以通过热处理装置608热处
理，接着通过UV光处理装置610进行UV光处理，然后浓缩物612和经热处理和UV光处理的糖
溶液混合(例如无菌混合)到产品中。
热处理糖溶液以杀死不期望的微生物和UV光处理糖溶液以消灭不期望的微生物
两者的原因是，在高白利糖度含量的情况下，即，具有大量糖溶解于水中的情况，会影响糖
溶液的透射率，以致UV光不能保证该微生物达到设定的程度能够实现，该设定的程度使得
产品能消费安全。因此，通过以这种方式影响透射率，可以通过热处理补充UV光处理。换句
话说，已经认识到，结合这两种技术在许多方面是有益的。
通过将UV光处理装置610设置在热处理装置608之后，可以降低热处理装置608的
目标温度，从而节省能量。例如，已经表明，对于糖溶液，当仅通过热处理装置在85℃的目标
温度下处理时，与当在75℃的目标温度下对其进行热处理与用UV光处理装置处理它组合时
相比，可以减少相同量的微生物。
图7示出了柔性饮料加工生产线700的实施例。水702和糖704可以通过溶解装置
706溶解在糖溶液中。在形成糖溶液之后，可以在热处理装置708中对其进行热处理，并且在
UV光处理装置710中进行UV光处理，与相对于图6中所示的饮料加工线600所描述的内容一
致。在对糖溶液进行热处理和UV光处理之后，可以在混合装置714中将糖溶液与浓缩物712
无菌混合。
例如，如果不含添加的糖的产品要进行处理的话，则为了保证可以在饮料加工线
700中处理多种产品，可以提供连接管和阀使得水可以直接传送到UV光处理装置710。还可
以提供连接管和阀，使得可以避开热处理装置708。如果加工已经加入少量糖的产品，从而
只低程度影响透射率，使得可以仅用UV光处理来消灭不期望的微生物，这可能是有用的。
图8示出了柔性饮料加工生产线800的可能设计的另一个实施例。与先前提到的饮
料加工生产线不同，将水802传送到UV光处理装置804，使得水802中的不期望的微生物被消
灭。在水被UV光处理之后，将糖806溶解在溶解装置808中，使得形成糖溶液。糖溶液可被传
送到热处理装置810，从而至少在一定程度上杀死糖溶液中的不期望的微生物。接下来，将
经热处理的糖溶液传送到UV光处理装置812，将糖溶液暴露于UV光，使得不期望的微生物被
消灭。接下来，在混合装置816中将浓缩物814和经热处理的和UV光处理的糖溶液混合到最
终产品中。
例如，如果没有溶解糖的话，可以提供连接管和阀，使得水802可以直接传送到UV
光处理装置812。此外，还可以提供连接管和阀，使得水可以直接传送到溶解装置808，即绕
过UV光处理装置804。例如，如果进入的水不包含任何不期望的微生物，并因而没有理由用
UV光线处理这种水，则这可能是有利的。
图9示出了用于饮料加工的方法900。在第一任选步骤902中，制备并且无菌包装最
终产物的第二子组合物。例如，第二子组合物可以在制备后包含除水之外或者替代地除了
水和糖之外的最终产物的内容物。为了确保在第二子组合物中不存在不期望的微生物，第
二子组合物可以在制备期间进行热处理，或以任何其它方式使得不期望的微生物被去除、
杀死或消灭。
在第二步骤904中，可以通过使用UV光减少第一子组合物中的微生物的量。第一子
组合物可以是水或包含溶解在水中的糖的糖溶液。如上所述，在热处理之后可以进行UV光
处理。
在第三步骤906中，将第一子组合物和第二子组合物合并成最终产物。如上所述，
这可以通过在混合装置中无菌混合第一子组合物和第二子组合物来制备。
尽管未示出，但是在一个且相同的UV光处理装置中或在不同的UV光处理装置中，
多个UV灯可以彼此相继放置。这可能有益于许多原因。例如，通过具有多于一个UV灯，在对
生产的影响较小的情况下可以更换一个UV灯。此外，通过使多个UV灯彼此相继放置，不同的
波长和/或效果可用于UV灯，以使得不同波长和效果的组合可用于热处理糖溶液流、水流或
任何其他液体流体流。
也未示出，传感器可以放置在饮料加工线中。从传感器收集的数据可以用于调整
饮料加工线的设置。例如，基于从传感器输出的数据，UV光处理装置的波长和/或效果，和/
或在饮料加工线中使用热处理装置的情况下，可以调整热处理温度和/或保持时间。例如，
传感器可以例如通过测量压力差以测量结垢量，或者通过使用透光率传感器直接测量透光
率或通过测量第一子组合物和第二子组合物上的透光率来确定产品的透光率以间接地测
量透光率。除了使用传感器数据来调整设置之外，传感器数据还可以用于丢弃不满足设置
条件的产品。
无菌灌装，即将产品无菌包装在无菌包装中，可以通过所谓的热灌装代替，热灌装
意味着产品被加热灌装到包装中。由于产品在被灌装时被加热并且微生物被热量杀死，因
此这种方法将使得微生物不会进入包装中。
上述的“除去微生物”、“杀死微生物”、“消灭微生物”等表述应当理解为可能对人
有害或可能负面影响产品特性(例如使它变色和风味变化)的微生物的量被减少。
术语“不期望的微生物”应以相同的方式理解为可能对人有害并且可能负面影响
产品性质的微生物，例如细菌、酵母孢子、霉菌孢子和病毒。
上面主要参考几个实施方式描述了本发明。然而，如本领域技术人员容易理解的，
除了所公开的实施方式之外的其它实施方式在由所附专利权利要求限定的本发明的范围
内同样是可行的。