[发明专利]UV液体灭菌器

说明书

技术领域

本发明涉及用于对流体进行消毒的方法和设备，并且具体地，涉及用于对诸如糖浆和浓缩物之类的饮料和食品流体进行消毒的方法和设备。

背景技术

为了确保所有的流体都被适当地辐射，采用紫外线(UV)辐射的消毒要求流体被极其薄地分散和/或它在辐照期间非常彻底地混合。为了实现用于工业过程的实际容积输出速率，同时满足消毒速率(5-对数杀灭或更好)所需要的标准，已经认为采用UV方法在技术上是难以实现的。我们之前的国际专利申请，公开号WO2010/125389公开了用于实现此的有利的方法和系统。

我们已经认识到食品流体的流动特性和与UV光的相互作用基本上不同的问题。我们已经进一步认识到，希望的是最小化所施加的UV功率和辐照时间以增加商用处理设备的能量效率和容积输出量。之前已经认为使流体超速通过UV消毒设备将通过减少辐照时间降低功效。然而，我们现在已经表明，根据流体的特性，有效的流动和可接受的消毒速率是能够实现的。我们现在也已经认识到，某些流体易于生长微生物的聚团(块)，并且这些块中心处的生物体可能未受伤害地旁通常规消毒器，但我们已经处理了此问题。

在进一步的工作之后，我们已经证明通过针对特定流体选择特定尺寸和流量，可以实现消毒的效率和速率的增加，而不需要增加设备的整体尺寸或功率。这种选择使得功率相对低的设备能够实现(和超过)商业上可接受的消毒标准，同时提供足够的吞吐量以满足工业食品制备设施中的操作需求。不希望受理论束缚，认为如果可以实现成薄膜的湍流，则在流体中存在高的剪切应力，这种高的剪切应力促进微生物的聚团的瓦解，使得这些生物体能够更恰当地暴露至UV辐射。

发明内容

我们在本文中提出了一系列示例以展示我们的新方法和根据本文中展示的原理构造的设备的功效。

在一个方面中，提供了一种流体灭菌器，包括并联连接在共用流体源和共用流体出口之间的多个单元，每个单元包括：流体导管，具有提供用于辐照的表面区域的UV透射壁，其中该导管的横截面在1×10^-4m²和1×10^-3m²之间，并且该导管的厚度限定邻近UV透射壁的流体流的深度；UV辐射源，被设置成穿过UV透射壁对在导管中流动的流体进行辐射，使得入射在导管中的流体上的UV辐射具有一UV功率密度；多个混合级，被配置成在流体中提供湍流并沿着导管的长度隔开，其中位于所述混合级之间的多段导管设置成提供邻近UV透射壁的至少部分层状流；流动控制装置，被设置成基于导管的长度和UV功率密度控制流体流沿着导管的线性速度，以便在流体在导管中的停留时间期间将用于辐照的所述表面区域的每平方米至少300焦耳UV能量提供至流体。本发明的这个和其它示例具有提供实际的商用系统中的食品流体的有效的低温杀菌的优点。

在一些示例中，混合级包括UV透射材料。优选地，其中混合级被设置成使得在混合级填充有UV透射流体时，来自UV源的UV光能够到达混合级的每个内表面。这具有的优点在于，当混合级填充有UV透射流体，如清洁水时，可以用UV光对所述单元进行辐射以对混合级进行杀菌。

在一些可能性中，流动控制装置被配置使得在使用具有小于200厘泊的粘度的流体时，流体导管上的压力降小于8巴。在一些可能性中，混合站包括折流板，折流板以相对于邻近UV透射壁的所述至少部分层状流的方向至少70度的角度设置。优选地，流动控制装置被构造成控制流体沿着导管的流动，使得折流板之间的流体流的平均线性速度在0.6米/秒和1.8米/秒之间，仍然更优选地，在1.0米/秒和1.4米/秒之间。本发明的这些和其它示例具有下述优点：有效地混合流体，而无需以对消费者来说明显的方式修改它们的结构或相容性。

在一个方面中，提供了一种流体处理设备，包括多个相互类似的单元，每个单元包括多个细长管状导管和经由所述多个细长管状导管与流体出口流体连通的流体入口，每个导管具有：

UV透射内壁，与外壁隔开以使得流体流能够沿着管状导管在内壁和外壁之间流动；

多个折流板，沿着导管的长度分布并被设置成大致垂直于流体流的方向；

该流体处理设备还包括流动控制装置，该流动控制装置被配置成控制流体沿着导管的流动使得折流板之间的流体流的平均线性速度在1.0米/秒和1.6米/秒之间。我们已经惊奇地发现，这种线性速度范围对高的容积输出量提供更有效的消毒。不希望束缚于理论，据信以这种线性速度范围，增强流体混合，而不用降低辐照的有效性。