用于制造饮料产品的方法和生产设备.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102726786 A (43)申请公布日 2012.10.17 CN 102726786 A *CN102726786A* (21)申请号 201210093626.2 (22)申请日 2012.03.31 102011006547.4 2011.03.31 DE A23L 2/00(2006.01) A23L 2/50(2006.01) A23L 2/42(2006.01) A23L 2/02(2006.01) (71)申请人 克朗斯股份公司 地址 德国新特劳普林 (72)发明人 约尔格扎哈里亚斯 (74)专利代理机构 北京金信立方知识产权代理 有限公司 1122。

2、5 代理人 黄威 孙丽梅 (54) 发明名称 用于制造饮料产品的方法和生产设备 (57) 摘要 本发明涉及用于制造饮料产品的方法和生产 设备。 本发明包括制造饮料产品的方法， 包括混合 至少两种产品流， 其中， 在混合之前， 在没有加热 的情况下对所述至少两种产品流中的至少一种进 行消毒。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种制造饮料产品的方法， 包括混合至少两种产品流 (9， 10)， 其中， 在混合。

3、之前， 在 没有加热的情况下对所述至少两种产品流 (9， 10) 中的至少一种进行消毒。 2. 如权利要求 1 所述的方法， 其中， 无菌地进行所述至少两种产品流 (9， 10) 的混合。 3.如权利要求1或2所述的方法， 其中， 所述至少一种产品流(9)通过薄膜过滤模块和 / 或通过化学消毒剂和 / 或通过电磁辐射和 / 或通过超声波消毒。 4. 如前述任一项权利要求所述的方法， 其中， 所述至少一种产品流 (9) 为冷水流。 5. 如前述任一项权利要求所述的方法， 其中， 通过传感器 (5)、 尤其联机传感器来监测 所述至少一种产品流 (9) 的消毒。 6.如权利要求5所述的方法， 其中，。

4、 在混合所述至少两种产品流(9， 10)之前， 借助于传 感器 (5) 检查所述至少一种产品流的消毒。 7. 如权利要求 5 或 6 所述的方法， 其中， 将消毒剂添加到所述至少一种产品流 (9) 中， 特别是连续地将消毒剂添加到所述至少一种产品流 (9) 中， 并且在所述产品流 (9) 中直接 测定和评价所述消毒剂的浓度的降低。 8. 如权利要求 7 所述的方法， 其中， 通过间歇段对混合有消毒剂的产品流 (9) 进行处 理， 其中， 在所述间歇段之前和之后测量所述消毒剂的浓度， 和 / 或测定和评价所述消毒剂 的浓度差， 并且特别地， 其中， 或者当提供消毒证据时继续饮料产品的制造， 或者。

5、在没有提 供消毒证据时提高添加的浓度直到能够提供消毒证据， 或者在不能提供消毒证据时停止制 造。 9. 一种用于制造饮料产品的生产设备， 包括 ： - 混合设备 (6)， 其用于混合至少两种产品流 (9， 10)， 以及 - 消毒设备 (2)， 其用于在不用加热的情况下消毒所述至少两种产品流 (9， 10) 中的至 少一种。 10. 如权利要求 9 所述的生产设备， 其中， 所述消毒设备 (2) 包括至少一个薄膜过滤模 块。 11. 如权利要求 9 或 10 所述的生产设备， 进一步包括用于监视所述至少一种产品流 (9) 的消毒的传感器 (5)， 特别地， 其中， 使用传感器 (5) 能够持续。

6、地测量添加到产品流 (9) 的消毒剂的浓度的降低并且相对于消毒证据的提供进行评估。 12. 如权利要求 11 所述的生产设备， 其中， 在传感器 (5) 中提供用于至少一种产品流 (9) 的间歇段， 并且在所述间歇段的起始的区域， 提供用于消毒剂的添加设备 (4)， 所述消 毒剂特别是臭氧、 二氧化氯、 双氧水或纯态氧， 其中传感器 (5) 包括所述间歇段下游的消毒 剂端浓度传感器。 权 利 要 求 书 CN 102726786 A 2 1/6 页 3 用于制造饮料产品的方法和生产设备 技术领域 0001 本发明涉及一种用于制造饮料产品的方法和生产设备。 背景技术 0002 在饮料生产中， 已。

7、生产的饮料的防腐起到了决定性的作用。防腐通常通过热消毒 来实现， 这就意味着通过对饮料进行加热来实现。 依据初始污染和最佳饮用期限的要求， 目 前， 通过某些因素可以实现减小可再生的微生物的数量。 0003 饮料产品经常通过混合不同的成分或产品流被生产出来。例如， 软饮料或碳酸软 饮料通常由浓缩果汁和水混合而成。 0004 这些成分分别地在混合罐、 静态混合器， 单独的灌装圆盘传送带或预定量给料器 (predoser)中被混合或直接地在灌装过程中被混合。 单个的成分和/或成品通过加热被消 毒。 0005 在标准的消毒过程中， 使用蒸汽加热或热水加热的超高温 (UHT) 设备。此时的特 征温度为。

8、 121、 130乃至高达 140。用于消灭微生物所需的温度曲线通常由温度传感 器监测。 0006 然而， 现有的制造过程的缺点在于， 为了高温加热处理， 即意味着为了加热， 必须 使用大量的热能。 发明内容 0007 因此， 本发明的目的在于提供一种用于制造饮料产品的具有更高的能源效率的方 法以及具有更高的能源效率的生产设备。 0008 本发明提供了一种用于制造饮料产品的方法， 包括混合至少两种产品流， 其中， 在 混合之前， 在没有加热的情况下对所述至少两种产品流中的至少一种进行消毒。 0009 通过在没有加热或不用加热的情况下对所述至少两种产品流中的至少一种进行 消毒， 可降低在饮料产品。

9、制造过程中的能源消耗。 0010 饮料产品可为例如软饮料 (SD) 或碳酸软饮料 (CSD)。 0011 所述至少两种产品流可特别地包括果汁和 / 或糖浆流、 浆体流、 风味流 (flavor flow)、 矿物质和 / 或盐流、 和 / 或水流。 0012 特别地， 水流可在没有加热的情况下被消毒。 0013 消毒在此可被特别地理解为可再生的微生物的数量的减少。 通过预定的因素可以 减少可再生的微生物或细菌的数量。 0014 混合所述至少两种产品流可无菌地实现， 由此， 可避免对混合的总产品流的进一 步的消毒， 以使进一步节约能源。 0015 特别地， 一种以上、 特别是全部的产品流可以在没。

10、有加热或不用加热的情况下进 行消毒。 0016 所述至少一种产品流， 即指不用加热的情况下进行消毒或以冷灭菌的方式消毒的 说 明 书 CN 102726786 A 3 2/6 页 4 产品流， 可通过薄膜过滤器和 / 或通过化学消毒剂和 / 或通过电磁辐射和 / 或通过超声波 消毒。 0017 由此可以得到一种冷灭菌的饮料生产方法， 作为通常在饮料生产工业中的巴氏消 毒和灭菌的另一种选择。 0018 如果通过薄膜过滤器的方法消毒， 也就是采用无菌过滤的方法时， 这种方法可特 别地为超过滤。其中能够分离或提取大于 0.1m 至 0.01m 的粒径 ( 特别是平均直径 ) 的颗粒的过滤方法可被称作。

11、超过滤。薄膜过滤器可具有 0.01m 至 0.45m 的平均孔径， 特别地 0.02m 至 0.2m， 更特别地 0.01m 至 0.1m。 0019 薄膜过滤模块可特别地包括空心纤维薄膜过滤器。 空心纤维薄膜过滤器可包括数 百至数千的空心纤维薄膜， 特别地具有 0.2m 至 0.45m 的平均孔径， 特别地 0.2m 至 0.02m， 更特别地 0.1m 至 0.01m。 0020 作为化学消毒剂， 可特别地使用臭氧。 臭氧会发生分解或可轻易地被去除， 因此在 饮料产品中不会产生严重的污染。 然而， 其他的消毒剂例如二氧化氯、 双氧水或纯态氧也是 可以的。可选择地， 还可以使用这些消毒剂的组。

12、合。 0021 通过电磁辐射的消毒可包括电离或非电离辐射。作为电离辐射， 例如可采用 X 射 线， 伽玛射线或电子束辐射。作为非电离辐射， 例如可为紫外线辐射。 0022 不通过加热被消毒的至少一种产品流可包括在 5至 45之间的温度， 特别地在 10至 20之间的温度。 0023 所述至少一种产品流可特别地为冷水流， 这意味着， 例如生水或纯化水的形式的 淡水。 换言之， 所述至少一种产品流可包括温度在5至45之间的水， 特别地温度在10 至 20之间的水， 或相当于这种水。 0024 所述至少一种产品流可为主产品流或主支线流。换言之， 在所述至少一种产品流 中提供的成分的比例可为生产的饮料。

13、产品的50至70之间， 特别地在50至90之间， 特别地在 50至 99之间。 0025 所述至少一种产品流可在消毒前被调节或处理， 特别是关于 pH 值和 / 或含盐量。 0026 作为可选择的或附加的， 在消毒前还可以将用于形成聚集物的物质添加到所述至 少一种产品流中。它们可被用于某些污染物的选择性分离。 0027 作为可选择的或附加的， 还可以添加示踪分子。如果在消毒之后仍然可以监测到 示踪分子， 这可为消毒过程中的故障的指示， 例如薄膜破裂。 0028 所述方法可进一步包括监视所述至少一种产品流的消毒。 0029 所述至少一种产品流的消毒可通过传感器来监测， 特别是联机传感器。 由此，。

14、 可以 提高饮料产品的制造过程的安全性。 0030 应特别理解的是， 作为联机传感器， 允许至少一种产品流在饮料产品的制造过程 中进行消毒的传感器， 这就特别意味着不间断的生产。 0031 在混合至少两种产品流之前， 可以借助于传感器检查至少一种产品流的消毒。传 感器可特别地监视或检查在不加热的情况下被消毒的产品流的消毒。 0032 可以将消毒剂添加到至少一种产品流中， 特别是连续地将消毒剂添加到所述至少 一种产品流中， 并且可在产品流中直接测定和评价消毒剂的浓度的降低。消毒剂可特别地 被添加到在不用加热的情况下被消毒的产品流中。换言之， 产品流可首先不通过加热被消 说 明 书 CN 1027。

15、26786 A 4 3/6 页 5 毒并且消毒剂可在之后被添加， 特别是不依赖于被消毒的产品流是否实际上为无菌的或被 污染的， 并且之后可直接在产品流中测定和评价浓度的降低。 0033 因此， 消毒剂在此处不主要用于产品流的消毒， 而是能够通过对产品流中的浓度 的降低的评价来发现在饮料制造过程中生产设备是否正确地运转或是否出现故障。 在生产 设备的正确运转的情况下， 会发生可精确预定的、 较小的消毒剂的浓度的降低 ( 也被称作 半衰期 )， 而在发生故障的情况下， 作为通过消毒剂来消灭微生物的结果， 由于污染会发生 相当明显的浓度的降低， 从而能够得到故障的直接结论并启动对策。 0034 通过。

16、采用这样的传感器或无菌传感器， 还可轻而易举地为在没有加热的情况下被 消毒的产品流提供永久的消毒证据 (sterility evidence)。 0035 如果使用薄膜过滤模块， 特别是对于超过滤， 采用的薄膜类型不必对添加的消毒 剂具有抵抗力， 因为消毒剂仅仅加到薄膜过滤模块的产品流的下游。 0036 如果传感器检测到故障， 可关闭生产设备， 这就意味着可以停止饮料产品的制造， 或向操作人员传送警告信号或警告信息。 0037 可特别地通过间歇段(dwell section)对混合有消毒剂的产品流进行处理， 其中， 在间歇段之前和之后测量消毒剂的浓度， 和 / 或测定和评价消毒剂的浓度差， 并。

17、且特别地， 其中， 或者当提供消毒证据时可继续饮料产品的制造， 或者在没有提供消毒证据时提高添 加的浓度直到能够提供消毒证据， 或者在不能提供消毒证据时中断过程。 0038 同样可能的是各通过一个传感器检查几个产品流 ( 尤其是所有产品流 ) 的消毒。 每个传感器可包括一个或多个上述特征。 0039 同样可能的是， 对于一种产品流提供多个传感器。 0040 还可以采用所述传感器与其他的传感器的组合， 例如， 电导率传感器、 浊度传感 器、 颜色传感器和 / 或分光光度系统。因此， 一方面可以参考确保联机测量的冗余信息， 另 一方面， 通过信息的组合可以对不确定的测量值进行更加明确和灵敏的评估。。

18、 0041 此外， 本发明提供了用于制造饮料产品的生产设备， 包括 ： 0042 混合设备， 其用于混合至少两种产品流， 以及 0043 消毒设备， 其用于在不用加热的情况下消毒所述至少两种产品流中的至少一种。 0044 通过消毒设备使所述至少两种产品流中的至少一种在不用加热的情况下消毒， 相 比较加热消毒而言， 其可节约能源。 0045 换言之， 可以将所述生产设备设计和 / 或配置为使得可以在其中实施制造饮料产 品的上述方法。 0046 消毒设备可特别地包括至少一个薄膜过滤模块。 该薄膜过滤模块可特别地包括一 个或多个上述特征。作为可选择的或附加的， 该消毒设备可包括向在不用加热的情况下被。

19、 消毒的至少一种产品流中引入化学消毒剂和 / 或电磁辐射和 / 或超声波的设备。化学消毒 剂和 / 或电磁辐射可特别地包括一个或多个上述特征。 0047 可通过消毒设备在不用加热的情况下消毒的至少一种产品流可特别地包括一个 或多个上述特征， 特别对应冷水流。 0048 生产设备可进一步提供用于在消毒前调节至少一种产品流的调节设备， 特别是关 于 pH 值和 / 或含盐量。 0049 作为可选择的或附加的， 还可向调节设备中的产品流中添加用于形成聚集物的物 说 明 书 CN 102726786 A 5 4/6 页 6 质。它们可被用于某些污染物的目的性的分离。 0050 作为可选择的或附加的， 。

20、还可以向调节设备中添加示踪分子。如果在消毒之后仍 然可监测到所述示踪分子， 这可作为在消毒过程中的故障的指示， 例如薄膜破裂。 0051 生产设备可进一步包括用于监视至少一种产品流的消毒的传感器， 特别地， 可使 用传感器持续地测量添加到产品流中的消毒剂的浓度的降低并且相对于提供消毒证据进 行评估。 0052 传感器可特别地包括一个或多个上述特征。 0053 传感器可特别地被设置在消毒设备的下游或消毒设备之后。传感器可以内联 (inline) 或分路设置。内联设置具有更多优点， 使全部产品流通过传感器。在分路设置的 情况下， 产品流的部分可被分流， 例如通过分路线被分流， 并且仅仅是这些产品流。

21、的分离的 部分可通过传感器被处理。 0054 间歇段可被提供在用于至少一种产品流中的传感器中， 并且在间歇段的起始的区 域， 可以提供用于消毒剂的添加设备， 所述消毒剂特别是臭氧、 二氧化氯、 双氧水或纯态氧， 其中传感器包括间歇段下游的消毒剂端浓度传感器。 0055 生产设备还可包括多个用于监视消毒的传感器。 特别地， 可以向多个， 特别是全部 的产品流各提供一个传感器。传感器可特别地包括一个或多个上述特征。 附图说明 0056 本发明的进一步的特征和优点将在下面结合示例性附图被示出。在附图中 ： 0057 图 1 示意性地示出了用于制造饮料产品的示例性生产设备。 具体实施方式 0058 饮。

22、料， 例如软饮料或碳酸软饮料， 通常通过混合浓缩果汁来制造。在这个过程中， 可以将进一步的组分或成分添加到作为主介质的水中。 可能添加的组分可以为不同的数量 或数量比例的常量组分或微量组分， 例如浓缩物(果汁， 糖浆)， 浆体(纤维， 果肉， 微粒和任 何类型的水果片 )， 风味剂， 矿物质和 / 或盐等等。 0059 图 1 示意性地示出了用于制造饮料产品的示例性生产设备。此处， 两个示例性的 产品流 9 和 10 在混合设备 6 中被混合。产品流 9 可特别地为水流。特别地， 水可为冷水， 这就意味着其可以具有 5至 45之间的温度。 0060 产品流 9 可为主产品流或主支线流。换言之，。

23、 在生产的饮料产品中产品流 9 提供 的组分的比例可以在 50至 70之间， 特别在 50至 90之间， 特别在 50至 99之间。 第二产品流 10， 例如可为浓缩流。换言之， 例如可通过产品流 10 将果汁浓缩物引入混合设 备6中。 通过在混合设备6中混合两种产品流而生产的饮料产品可在之后被灌装在容器中， 例如在灌装设备 8 中的瓶子。 0061 产品流10中的水可在水调节设备1中被最初处理。 在这个过程中， 可调节水的pH 值和 / 或含盐量。产品流可在之后被引入消毒设备 2 并且在此进行免于加热的消毒。消毒 设备 2 可特别地为超过滤设备， 在其中， 产品流、 特别是水流通过无菌过滤而。

24、消毒。在这个 过程中， 通过过滤将微生物从水中分离出去。 0062 作为可选择的或额外的， 设备 1 还可用于添加形成聚集物的物质并且因此被用于 说 明 书 CN 102726786 A 6 5/6 页 7 某些污染物的目的性的分离。作为可选择的或额外的， 在设备 1 中， 还可以加入示踪分子。 在部件 3 中薄膜破裂的情况下， 可在此进行示踪分子的冗余检测。这些分子可以例如由零 价的金属分子的聚集物组成。 0063 在超过滤中， 采用的薄膜可具体化为空心纤维、 片状和 / 或卷状薄膜。薄膜材料可 包括不同的塑料， 如聚苯醚砜， 或陶瓷， 烧结金属等。在超过滤技术中， 在生产周期之前， 如 果。

25、需要也可以在生产周期之后， 通过所谓的整体测试分别常规检查生产设备或薄膜的正确 的运转状态。在此过程中， 根据 “泡点” 测试原理， 在固定的压力范围内通过压缩空气 ( 例如 无菌空气 ) 测定湿润的薄膜的透气性。检测的调节压力差 ( 透膜压力 ) 及其对固定特征时 间间隔的减少为湿润的薄膜的各现有孔径的完整性的信息指示。 该测试对于有缺陷的薄膜 (薄膜破裂)的反应十分灵敏。 在多个薄膜单元并联工作时， 整体测试需要将接受整体测试 的各个薄膜单元分开。因此， 整体测试可仅仅在生产停顿 ( 薄膜单元停顿 ) 时进行， 在大多 数情况下， 与先前的回洗环节和 / 或清洁环节或消毒环节相联系。这就意。

26、味着在现有技术 中， 不能检测到在上次整体检测之后出现的故障并在生产环节中消除故障或启动对策。 0064 在图 1 的示例性生产设备中， 因此设置无菌传感器 5， 在产品流 9 中它能自动地直 接监测消毒并且提供消毒证据， 因此当发生故障并导致污染时， 可以立刻启动对策。 无菌传 感器 5 在此测量添加在产品流 9 中的消毒剂的浓度的减少用于消毒证据。这种传感器还可 以从 DE 10 2010 041 827.7 得知。 0065 消毒剂为例如臭氧， 然而也可以单独使用或组合使用二氧化氯、 双氧水、 纯态氧 或类似的消毒剂。在这个实施例中， 通过用于消毒剂的添加设备 4 将臭氧引入到产品流 9。

27、 中。在臭氧的情况下， 例如， 可以设置臭氧发生器， 其通过文丘里喷嘴注射器或探针等以某 一浓度将产生的消毒剂加入到产品流中。在臭氧的情况下， 可以使用例如大约为 0.5ppm 至 2.0ppm 的浓度， 优选为 0.5ppm 至 1.0ppm。 0066 消毒剂的目的在此主要不是通过杀灭微生物或细菌而引起消毒， 而是提供对生产 环节中生产的无菌产品流的联机调节控制的可能性。 0067 在超过滤模块的情况下， 消毒设备 2 还可包括回洗系统以及整体测试设备。消毒 设备 2， 特别是消毒设备 2 的过滤模块， 可特别地被消毒或杀菌。 0068 尽管添加消毒剂主要是为了调节控制并且测量了其浓度的减。

28、少， 但是在产品流仅 含有最低限度的污染物的情况下， 例如， 当较小的差错出现在个别的薄膜时， 或者仅仅产生 可能存在的微弱的增长， 添加的消毒剂的消毒效果可另外用于继续生产环节。消毒剂的消 毒效果可补偿这种极小的污染。 0069 对于较大的污染， 消毒剂的分解增加， 也即， 臭氧浓度分解的半衰期减小了。无菌 传感器 5 对此做出响应并且， 例如， 发出警报或导致制造过程的中止 (abortion) 或产品流 的退回。 这是由于剧烈改变意味着明显的薄膜破裂或模块故障， 或其他的分离， 然后直至不 能检测到微生物群或细菌群。 0070 在以臭氧作为消毒剂的情况下， 后者依据其半衰期分解或可在额外。

29、的装置中被破 坏或消除从而在生产的饮料产品中没有臭氧残留。 0071 在产品流 9 的主支线上， 可进一步设置可选元件 3。在这个元件中， 例如可以实施 一个或多个的以下步骤 ： 0072 - 通过串联连接的消毒单元的额外的消毒， 例如通过 UV 单元。 说 明 书 CN 102726786 A 7 6/6 页 8 0073 - 作为可选择的或附加的， 在此可以添加可能进一步需要的用于后续的水调节和 / 或额外的消毒的化学添加剂。 0074 - 还可以想到的是， 在此通过适当的传感器检测可以通过设备 1 添加的上述示踪 分子。这个单元可对于联机的无菌传感器 5 选择性使用或不用。 0075 元。

30、件 12 也可为可选的并且可为例如残留臭氧清除器， 其可使臭氧的浓度最小化 以低于法定的极限值。然而， 从使残余的臭氧对后来的果汁、 糖浆和 / 或香味组分的氧化趋 势最小化的意义来看， 这也是很重要的。 0076 然后， 可插入另外的元件 13， 其用于水的脱气并且具有使氧气浓度最小化的作用 并且使其低于产品要求的极限值。作为可选择的或附加的， 水除氧器可同样被集成在无菌 混合器中。 0077 在图 1 中示出的第二产品流 10 在第二消毒设备 7 中被消毒。这可为， 例如， 通过 微波、 超声波、 高频辐射和 / 或超过滤等手段的消毒。然而， 同样可以想到的是， 对第二产品 流 10 进行。

31、热消毒， 也就是通过加热的方法。被消毒的第二产品流 10 在之后被导入混合设 备 6， 在此第二产品流 10 与第一产品流 9 混合以生产期望的饮料产品。 0078 混合设备 6 在本实施例中可特别地为无菌混合器。由此， 已生产的饮料产品的无 菌性可被保证。混合器可为双阀门或由多个独立的级构成， 如预定量给料器。 0079 除了两个产品流 9 和 10， 还可以提供进一步的产品流。第三个示例性的产品流在 图 1 中以虚线示出。在这个产品流中， 尤其可以设置第三消毒设备 11。第三个消毒的产品 流 6 可在之后被引入混合设备 6 和 / 或直接被引入灌装器 8。例如， 在风味剂的情况下， 可 以实施后者。 然而， 被消毒的第三产品流可同样被提供至第二产品流10， 特别是第二消毒设 备 7 的上游。 0080 应该理解， 上述实施例中所提及的特征不仅限于这些特定的组合并且任何其他的 组合也是可能的。 说 明 书 CN 102726786 A 8 1/1 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 102726786 A 9 。