(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的システム内で液体を滅菌する方法に於いて、
ａ）加圧されたシステムを通して該液体を実質的に連続的にポンプで汲む過程と、
ｂ）該液体の圧力を複数の加圧段階で増加する過程と、
ｃ）該液体を予め決められた時間の間高い圧力に維持する過程と、
ｄ）該液体内の微生物を破砕するために該液体の圧力を除く過程と、そして、
ｅ）該液体の圧力を除くことの間中、液体の温度を所望の温度範囲に維持すること、
を含んでなり、
該液体内の圧力を４１４ＭＰａから２８３ＭＰａまで低減する過程と、
該液体内の圧力を２８３ＭＰａから１４５ＭＰａまで低減する過程と、
該液体内の圧力を１４５ＭＰａから１０．４ＭＰａまで低減する過程と、そして
該液体内の圧力を１０．４ＭＰａから０．１０４ＭＰａまで低減する過程とを含んでなる、一連の過程で液体の圧力を除くことを特徴とする、上記方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は液状食品及び清涼飲料の様な、液体内の微生物の滅菌又は不活性化のための連続的方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ジュース、清涼飲料、スープ及びシチューに限定はされぬが、これらを含む商業的な加工食品の様な多くの液体は、加工後に増殖を続ける微生物を含んでおり、それにより該食品の安全な貯蔵寿命を短縮している。微生物を非常に高い圧力｛例えば約６９０ＭＰａ（１００ｋｐｓｉ）までの｝に曝すことはバッチ処理では様々な種の微生物の群を減少させることが知られている。更に、液体食品の該高圧処理は、一方で微生物を不活性化すると共に、該液体の味と外見に何ら本質的なマイナス効果を与えない。
【０００３】
一般的に従来技術は液体内の微生物を不活性化するために複雑なバッチ処理方法や装置を開示している。残念ながら、バッチ処理方法は高価で非効率である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の開示によれば、従来の技術や装置に付随する不利益や問題を実質的に取り除くか減少させる、液体の滅菌の方法と装置が提供される。特に、液体（液体は液体成分のみでも、或いは液体成分と微粒子成分とでも良いが）を滅菌するための該方法は該液体を許容出来る温度範囲に維持しながら、該液体への圧力を増加することと該液体への圧力を急激に低減することとを含んでいる。
【０００５】
この方法を形成するために、液体を加圧されたシステム内へ導入するためのポンプを含む装置が備えられる。該ポンプは該液体の圧力を増加するための第１段の増圧器（intensifier）と接続されている。該液体への圧力を更に増加するために第２段の増圧器が該第１段の増圧器に接続されている。該２段での増加が好ましいが、１段でも使用出来る。該第２段の増圧器に圧力受け器が接続されるが、該圧力受け器は該液体への圧力を予め決められた時間の間維持するためのものである。最後に、該圧力受け器に圧力低減器が付加されるが、そこでは該圧力低減器は該液体を受け、該液体への圧力を大気圧まで低減させる。加えて、もし微粒子成分がある場合は、受け器と、増圧器と、そして該微粒子成分を該液体成分に混合するために混合器とを含む微粒子成分処理装置を備えることが出来る。該微粒子成分処理装置は該液体成分へも使用することが出来るが、この場合は混合器は必要としない。
【０００６】
本発明の１つの重要な技術的利点は液体の滅菌用の連続的システムを提供することであり、それにより該システム内での加圧の繰り返しサイクルから来る該装置への応力を減らし、システム効率を増加することである。本発明のもう１つの重要な技術的利点は該システム内の液体滅菌用の連続過程を中断せずに修理が出来ることである。
【０００７】
【実施例】
次の説明を通して、特定の圧力、温度、時間及びその他のパラメーターと、これらパラメーターの特定の範囲が提供されている。これらは単に例であり、ここで意図する範囲から離れること無く他の値を使用することが出来ることは理解されるべきである。
【０００８】
本発明はジュース、果物ジュース、オレンジジュース、グレープフルーツジュース、タンジェリンジュース、林檎ジュース、シチュー及びビーフシチューを含むが、これらに限定はされない、液体食品及び清涼飲料の処理過程用の方法と装置に関する。このシステムの該液体と、そしてもしあれば何らかの微粒子成分とは一旦梱包された時の該液体の貯蔵寿命を伸ばすために、加圧されそして圧力を除かれる。好ましい実施例では、該システム内で該液体（そしてもしあれば微粒子成分）への圧力はゲージ圧すなわち大気圧との差で（以下の全てのＰａ表示では”ゲージ圧すなわち大気圧との差で”を略す）約４１４ＭＰａ（約６０、０００ｐｓｉｇ）に高められそして充分な時間の間（例えば、約１００乃至５００秒）保持されるが、それは該液体内で微生物群の望ましい殺菌レベルを有効にするためである。該液体食品は加圧された後、該液体食品内の残った微生物が破砕されるよう急激に圧力を除かれる。該液体の完全な状態と味とを維持するために該過程中のそして該装置内の該液体食品の温度は望ましい温度範囲、好ましくは摂氏約１．７度（華氏約３５度）と摂氏約２９．４度（華氏約８５度）の間、に維持される。
【０００９】
図１に戻ると、本発明による過程を図解するため流れ図が提供されている。図解された過程は液体と微粒子成分とを含んでいるが、本発明は唯液体成分のみしかない場合にも適用出来ることは理解されよう。
【００１０】
図１で図解するように、該過程は微粒子成分約１０％の未処理の液体食品が該加圧室に導入される過程Ａで始まる。該液体食品は次いで分離器を経由する過程Ｂで液体成分と微粒子成分に分離される。該液体と微粒子成分とは各々がそれぞれの過程Ｃ及びＤの分離した圧力処理のために送られる。該液体及び微粒子物質が一旦圧力処理されると、該２つの成分は過程Ｅでブレンドされる。最後に、このばら荷製品（bulk product）は過程Ｆで貯蔵用に梱包される。
【００１１】
図２は図１の過程Ｃを図解しているが、そこでは該液体は連続した（バッチに相対する意味で）工程で処理される。この工程の過程Ｃ１は該液体成分を該液体成分の加圧と圧力除去の連続システムへ導入することを含んでいる。次いで過程Ｃ２では該液体は該システムの第１段階に達するが、そこでは該液体への圧力は該液体が該システムを流れ過ぎると約２０７ＭＰａ（約３０、０００ｐｓｉｇ）の第１圧力に増加する。過程Ｃ３では、該液体は該システムの第２段階に達するが、そこでは該液体への圧力は該液体が該システムを流れ過ぎると約４１４ＭＰａ（約６０、０００ｐｓｉｇ）の第２圧力に増加する。該液体成分を２段階で加圧することは連続処理を容易にする。しかしながら、ここで意図した範囲から離れること無く圧力を１段で増加出来ることは理解されるべきである。過程Ｃ４で該液体成分は望ましい微生物殺菌レベルを有効にするために充分な時間（例えば約１００乃至３００秒の間の）の間該第２圧力で処理される。この圧力で、液体成分の元の容積は減少する。
【００１２】
過程Ｃ５-Ｃ１２で該液体は該システムの第３段階に導入されるが、そこでは該液体への圧力が大気圧の様な第３の圧力に減小される間に該液体の容積は増加する。特定の実施例では、温度により誘起される異味（off-taste）を最小にするために、該液体を望ましい温度範囲内に保つ１連の過程を通じて該圧力の低減が行われる。例としての過程はＣ５-Ｃ１２に図解されている。しかしながら、ここに意図した範囲を離れることなくこれらの過程をより多く、或いは（１つだけの場合も含めて）より少なく使用しても良いことは理解されるべきである。
【００１３】
過程Ｃ５では該システム内の該加圧された液体は摂氏約１．７度（華氏約３５度）に冷却される。過程Ｃ６は、例えば逆ジュールトムソン効果により該液体への圧力を約２８３ＭＰａ（約４１、０００ｐｓｉｇ）へ低減することを含んでいるが、そこでは該システム内圧力が減少し該液体が膨張すると、該液体内温度が上昇する。従って、該液体への圧力が減少すると、該システム内の該液体の温度は上昇し、例えば約４１４ＭＰＡ（約６０、０００ｐｓｉｇ）から約２８３ＭＰａ（約４１、０００ｐｓｉｇ）への変化で摂氏約２９．４度（華氏約８５度）に上昇する。過程Ｃ７は該液体を再び摂氏約１．７度（華氏３５度）へ戻す冷却を含んでいる。過程Ｃ８では該液体の圧力を再び例えば約１４５ＭＰａ（約２１、０００ｐｓｉｇ）へ下げる。再び、これは該液体の温度の上昇を起こさせる。過程Ｃ９は該液体を摂氏約１．７度（華氏３５度）へ戻るよう冷却することを含んでいる。過程Ｃ１０で該液体の圧力は再び約１０．４ＭＰａ（約１、５００ｐｓｉｇ）へ下げられる。過程Ｃ１１は該液体の例えば摂氏約１．７度（華氏３５度）への再冷却を含んでいる。最後に過程Ｃ１２で該液体の圧力は再び、今度は大気圧まで減圧される。過程Ｃ１２でそれから該液体成分がもし微粒子成分がある場合は、液体成分と微粒子成分の混合器へ送られる。
【００１４】
前記例と下記で図解される温度、圧力及び時間は、望ましいコスト、該液体の温度敏感性及び他の考慮事項に依っては変えても良い。
【００１５】
上記説明の工程で該液体成分材料を充分処理するために、図３では超臨界液体処理装置１が備えられている。特に図３は閉塞バルブ１０ａを有する液体成分供給管路１０を示している。液体成分供給管路１０は液体供給ポンプ１２に接続されており、それにより該液体成分は温度摂氏約１．７度、約０．１３８ＭＰａ（２０ｐｓｉｇ）の圧力で液体供給ポンプ１２に入る。加えて、管路１０と温水タンク１６の間にあるバルブ１４ａを備える温水管路１４が管路１０に接続されている。液体成分の処理の間、温水管路１４上のバルブ１４ａは閉じている。液体供給ポンプ１２は該液体成分の圧力を約３．４５ＭＰａ（５００ｐｓｉｇ）まで、温度を摂氏約２．８度（華氏３７度）まで上昇させ、該液体成分を管路２０へポンプで汲み上げる。管路２０は３つの分離した管路２２，２４及び２６に分かれるが、そこでは管路２２と２４が増圧器３０に供給する一方管路２６は開放（又はサージ）管路である。
【００１６】
該第１の増圧器はそれぞれ油圧パワー室３６ａと３６ｂとの接続されている第１シリンダー３４ａと第２シリンダー３４ｂを備えている。プランジャー３８ａと３８ｂがそれぞれシリンダー３４ａと３４ｂ内に配置されている。油圧パワーパッケージ５０はそれぞれ管路５２と５４を経由してシリンダー３４ａと３４ｂに接続されている。管路５２と５４は油圧流体がパワー室３６ａと３６ｂから油圧パワーパッケージ５０へ次いで再び戻るよう流れさせている。パワーパッケージ５０は、パワーパック５０内にあるバルブ５６と５８を通しての油圧流体の流れによりシリンダー３４ａと３４ｂ内のプランジャー３８ａと３８ｂの動きを制御する。管路５２と５４内の油圧流体の圧力は約１２．４ＭＰａ（約１、８００ｐｓｉｇ）と約２０．７ＭＰａ（約３、０００ｐｓｉｇ）の間にある。
【００１７】
例えば、パック５０は、同時にパワー室３６ｂから油圧流体を引き、油圧流体をパワー室３６ａ内へ駆動することにより、点Ｂから点Ａへプランジャー３８ａと３８ｂを駆動する。油圧流体がパワー室３６ａに入ると、それは点Ｂから点Ａへのその圧縮行程を通してプランジャー３８ａを駆動する。従って油圧流体がパワー室３６ｂを出ると、プランジャー３８ｂは点Ｂから点Ａへ引かれ、その吸引行程に入る。プランジャー３８ａと３８ｂが点Ａに到達すると、パワーパッケージ５０内のバルブ５６と５８は逆転し、プランジャー３８ａと３８ｂの方向を逆転させ、位置Ｂへ向かって移動させるが、それによりプランジャー３８ａは今や吸引行程にあり、プランジャー３８ｂは圧縮行程にある。
【００１８】
増圧器３０のシリンダーを満たすために、該液体成分は約３．４５ＭＰａ（５００ｐｓｉｇ）に加圧されるが、それで該シリンダーの該プランジャーがその吸引行程にある時該増圧器３０のシリンダーへの積極的な供給の動作が出来る。例えば、プロセス管路２２内の加圧された液体はプランジャー３８ａの吸引行程では第１シリンダー３４ａへ入る。加えて、プロセス管路２４内の加圧された液体はプランジャー３８ｂの吸引行程ではシリンダー３４ｂへ入る。
【００１９】
第１増圧器３０の一定圧力を維持するために、開放管路２６がプロセス管路２０の増圧器３０の前に接続されている。開放管路２６に沿って圧力制御バルブ２６ａがある。増圧器３０内の圧力が或圧力、すなわち約２０７ＭＰａ（３０、０００ｐｓｉｇ）の様な圧力を越えると、圧力制御バルブ２６ａは開き、追加の液体が開放管路２６を流下し、結果的にサージタンク４０に入らせるよう圧力制御バルブ２６ａは設計されている。サージタンク４０の該液体レベルは変動し、管路４４を通してサージタンク４０に接続されているガスタンク４２を経由して不活性バラストガス（例えば窒素）がタンク４０に供給される。サージタンク４０内の該液体は該システムを通り、リサイクル管路４６を通りポンプ１０に戻るようリサイクルされても良い。
【００２０】
該シリンダー内のこれらプランジャーの圧縮行程中の動きは該システムの圧力を約２０７ＭＰａ（約３０、０００ｐｓｉｇ）まで増加する。該圧縮行程での動きの後プランジャー３８ａと３８ｂはシリンダー３４ａと３４ｂ内の加圧された液体をそれぞれ管路７０と７２を通してサージドラム７６へ圧送する。サージドラム７６へ入る時該液体への圧力は約２０７ＭＰａ（約３０、０００ｐｓｉｇ）でありこの液体への圧力増加は又約２０７ＭＰａ（約３０、０００ｐｓｉｇ）での摂氏約１３．９度（華氏約５７度）の温度上昇を伴っている。
【００２１】
サージドラム７６内の該液体は流れ管路８０への加圧された供給として役立っている。流れ管路８０は次いで管路８４と８８に分かれる。両管路８４と８８は管路８４が今度は管路９４と並列に管路８８が管路９８と並列に継続するように分かれる。４本の管路は全部は第２段増圧器ユニットに入るが、該増圧器ユニットは互いに並列に接続された第１増圧器１１０と第２増圧器１２０を含んでいる。例えば、管路９４と９８は増圧器１１０に接続しており、それぞれ管路９４と９８に並列に走る管路８４と８８は増圧器１２０に接続している。
【００２２】
本発明の現実施例は相互に平列に接続された２つの増圧器１１０と１２０を含む第２段増圧器を開示しているが、他の実施例は例えば１つの増圧器を使用してもここで意図する範囲から離れるものではない。この並列方式の設計は約毎分０．１８９立方米（５０ｇｐｍ）以上の容量を、約２７５ＭＰａ（２、７５０bar）以上の圧力でより効率良く扱うために作られている。更に、ここで説明する好ましい実施例は２つの増圧器の段｛増圧器３０と第２段の増圧器ユニット（１１０と１２０）｝を備えているが、例えば、１つの増圧器又は並列増圧器の１つの増圧器ユニットを有する１段の圧力増加段を使用しても良い。
【００２３】
増圧器１１０はプランジャー１１８ａと１１８ｂを収容するためのシリンダー１１４ａと１１４ｂを備える一方増圧器１２０はプランジャー１２８ａと１２８ｂを収容するためのシリンダー１２４ａと１２４ｂを備えている。第１段の増圧器３０と同様に第２段の増圧器１１０と１２０のプランジャーはそれぞれのシリンダー内で相互に対し交互に運動する。加えて、増圧器１１０と１２０内のプランジャーの運動は油圧パワーパック１３０により制御される。
【００２４】
例えば、第２段の増圧器１１０に流入する該液体はサージドラム７６を出て、管路８０、次いで管路８４と８８が管路９４と９８に接続するまで管路８４と８８を通って流れる。該流体は管路９４と９８に流入し、プランジャー１１８ａと１１８ｂがその吸引行程にある時は、交互にシリンダー１１４ａと１１４ｂに入る。プランジャー１１８ａと１１８ｂがシリンダー１１４ａと１１４ｂ内で位置Ａから位置Ｂへ動く時、プランジャー１１８ａはその吸引行程にある。従ってプランジャー１１８ｂは圧縮行程にある。プランジャー１１８ａと１１８ｂが位置Ｂから位置Ａへ戻る時、プランジャー１１４ｂは今度は吸引行程にあり、一方プランジャー１１４ａはその圧縮行程にある。
【００２５】
第２段増圧器１２０に流入する該液体については、該加圧された液体サージドラム７６を出て、管路８０を通り、次に管路８４と８８に流入し、プランジャー１２８ａと１２８ｂがその吸引行程にある時シリンダー１２４ａとシリンダー１２４ｂに入る。プランジャー１２８ａはプランジャー１２８ａと１２８ｂがシリンダー１２４ａと１２４ｂ内で位置Ａから位置Ｂへ動く時には吸引行程にある。従ってプランジャー１２８ｂは圧縮行程にある。プランジャー１２８ａと１２８ｂっっっが位置Ｂから位置Ａへ戻る時、プランジャー１２８ｂは今度は吸引行程にあり、一方プランジャー１２８ａは圧縮行程にある。
【００２６】
油圧パワーパック１３０は第２段の増圧器１１０と１２０内の該プランジャーの流れを制御する。管路１４２と１４４は油圧パワーパック１３０をパワー室１１６ａと１１６ｂへ接続する一方、管路１４６と１４８は油圧パワーパック１３０をパワー室１２６ａと１２６ｂへ接続する。管路１４２，１４４，１４６及び１４８の油圧流体圧力は約１２．４ＭＰａ（約１、８００ｐｓｉｇ）と約２０．７ＭＰａ（約３、０００ｐｓｉｇ）の間にある。上記で開示した様に、油圧パワーパック１３０は、圧縮行程が完了した時に油圧パワーパック１３０のバルブ１３２と１３４が逆転され、該増圧器プランジャーを反対方向へ動かすように、該シリンダー内プランジャーの運動を制御する。
【００２７】
第２段の増圧器１１０と１２０は該液体の圧力を約４１４ＭＰａ（約６０、０００ｐｓｉｇ）まで増加させる。この圧力増加は又該液体の摂氏約２８．３度（華氏約８３度）への温度上昇となる。
【００２８】
その圧縮行程中にプランジャー１１８ａと１１８ｂは交互に該圧縮された液体の管路１６０と１６２を通しての放出をさせる。同様に、プランジャー１２８ａと１２８ｂの圧縮行程中にプランジャー１２８ａと１２８ｂは交互に該圧縮された液体を管路１７０と１７２を通るよう強制する。管路１６０と１６２は次いで合流し、管路１６６を形成する一方、管路１７０と１７２は合流し、管路１７６を形成する。管路１６６と１７６は管路１８０と接続する。
【００２９】
該システムは周期的保守を要するので本発明の追加的実施例を図４に示すが、そこでは該液体成分処理システムは補足的保守制御システムを備えている。このシステムは図３に説明したシステムと類似しているが、しかしながら、このシステムは管路と閉塞バルブの追加的シリースを含んでいる。例えば、該システムは追加的管路２００を含むが、該管路は管路２０上のバルブ２０ａの前で管路２０に接続されている。管路２００は管路２０から伸びて、管路９４と９８に接続する。管路２００はバルブ２００ａと２００ｂとを含んでいるが、バルブ２００ａは管路２０と管路９４の間に位置付けられており、バルブ２００ｂは管路９４と９８の間に位置付けされている。加えて、該システムは管路２１０を備えているが、該管路はサージドラム７６に接続され、管路１６６へ伸びている。管路２１０はバルブ２１０ａと２１０ｂを含んでいる。
【００３０】
又このシステムは閉塞バルブの追加的シリースを含んでいる。例えば管路７０と７２はそれぞれバルブ７０ａと７２ａとを含んでいる。管路８４と９４は管路９４が管路８４から分かれた後にそれぞれの管路に位置付けされたバルブ８４ａと９４ａを含んでいる。同様に管路８８と９８は管路９８が管路８８と分かれた後にそれぞれの管路に位置付けされたバルブ８８ａと９８ａを含んでいる。管路１４２，１４４，１４６及び１４８はそれぞれバルブ１４２ａ、１４４ａ、１４６ａ及び１４８ａを含んでいる。管路１６６は管路２１０と管路１８０の間にバルブ１６６ａを含んでいる。管路１８０は管路１７６と１６６の間にバルブ１８０ａを含んでいる。
【００３１】
これらの追加的管路とバルブは増圧器３０，１１０及び１２０の１連の修理が出来るように開いたり、閉じたり出来る。正常な動作条件中は管路２００上のバルブ２００ａ，２００ｂと管路２１０上のバルブ２１０ａと２１０ｂは閉じており、一方他の全てのバルブは開いている。しかしながら、増圧器１１０を修理する必要がある時は、バルブ９４ａと９８ａは閉じられて、該液体成分が管路９４と９８を通り、増圧器１１０に流入するのを防止する。加えて、管路１４２と１４４上のバルブ１４２ａと１４４ａは閉じられ、油圧流体が増圧器１３０から油圧室１１６ａと１１６ｂに流入するのを防止する。それで該バルブの閉止は該システムがなお動いている間でも修理されるように増圧器１１０を自由にする。
【００３２】
増圧器１２０の修理が必要な時、バルブ８４ａと８８ａは閉じられ、該液体成分が管路８４と８８を通り増圧器１２０に流入するのを防止する。加えて、管路１４６と１４８上でバルブ１４６ａと１４８ａは閉じられ油圧流体が増圧器１３０から油圧室１２６ａと１２８ｂに流入するのを防止する。それで該バルブの閉止は該システムがなお運転している間でも修理されるように増圧器１２０を自由にする。
【００３３】
増圧器３０を修理する必要がある時は、流体が該システムの管路２００に流れるようにバルブ２０ａは閉じられ、バルブ２００ａと２００ｂは開かれる。次いで、該流体は管路９４と９８に、そして吸引行程で増圧器１１０のシリンダー１１４ａと１１４ｂに交互に流入する。該加圧された液体は管路１６０と１６２に入り、次いで管路１６６に流入する。管路１６６は管路２１０と接続するが、そこで管路２１０上のバルブ２１０ａと２１０ｂが開き管路１６６上のバルブ１６６ａが閉じる時、該流体はサージドラム７６へ流入する。サージドラム７６から管路７０と７２への該液体成分の流入を防止するためバルブ７０ａと７２ａは閉じられる。次いで該サージドラム７６の該流体は増圧器１２０への加圧された供給として役立つ。これは、管路９４と９８上のバルブ９４ａと９８ａが閉じており該流体が増圧器１１０に流入するのを防止しているからである。それでこの状態は該システムがなお運転中でも修理されるように増圧器３０を自由にする。
【００３４】
一旦該液体成分が増圧器１１０と１２０により例えば約４１４ＭＰａ（約６０、０００ｐｓｉｇ）に加圧されると、それは管路１６６と１７６を通して管路１８０へ送り込まれる。次いで管路１８０は管状受け器２２０に接続する。管状受け器２２０内では該液体は高圧力に維持され、そこでは充分な時間の間（例えば、約１００乃至５００秒）高圧下で維持されることにより微生物の１部は殺菌される。この処理過程を連続に保つために、該液体の流れは該管状受け器を通じて連続している。該管状受け器の長さは、他のものの中で、流量、寸法及び該望ましい殺菌レベルに必要な時間量に左右される。ここで提供される時間は、他のものの中で最初の細菌のレベルと望ましい殺菌レベルに依って長くしても、或いは短くしても良い。
【００３５】
図５に示す様に、受け器２２０はオートクレーブ（autoclave）又は管状の設計に出来て、外側高圧用管２２２と耐腐食性ステンレス鋼の薄い壁用内張り２２４を有する複合構造である。外側高圧用管２２２は約６．４ｃｍ（約２．５インチ）の内径面２２２ａと約１６．５ｃｍ（約６．５インチ）の外径面２２２ｂとを有するエーエステーエム規格の４３４０鋼（ASTM standard 4340 steel）を備えているが、しかしながら、該強度要求を充たす何れの組成の高圧用管でも使用出来る。
【００３６】
内部内張り２２４は約５ｃｍ（約２．０インチ）の直径の内径面２２４ａと約６ｃｍ（２．３７５インチ）の直径の外面２２４ｂを有する３０４型（Type 304）ステンレス鋼管から成る。内部内張り２２４は外側高圧用管２２２の内径２２２ａの内側へ摺動嵌合され、孔２２２ａの該約６．４ｃｍ（２．５インチ）の内径へ硬く嵌合するようにオートフレッテージ工程（autofrettage process）を介して油圧で膨張される。ステンレス鋼の内張りの目的は処理される液体のＰＨに対しての腐食耐性を提供し、食品工程の要求に両立するためである。
【００３７】
該システム内の該管路又は部品の何れでも破裂や裂けを防止するため該システムには安全機構が備えられているが、従って本発明の追加的実施例を図６に示す。図６は管路７２がサージドラム７６に接続する前に該管路７２に取り付けられた破裂デイスク２１２を開示している。破裂デイスク２１２は約２７６ＭＰａ（約４０、０００ｐｓｉｇ）で破裂するようセットされているが、それにより管路７２又はサージタンク７６の液体成分の圧力が約２７６ＭＰａ（約４０、０００ｐｓｉｇ）を越えたことを該システムの操作者に警報する。加えて管路１６６が管路１８０と接続しながら管路１８０にもう１つの破裂デイスク２１４が接続されている。破裂デイスク２１４は約４４９ＭＰａ（約６５、０００ｐｓｉｇ）で破裂するようセットされており、それにより管路１８０の該液体成分の圧力が約４４９ＭＰａ（約６５、０００ｐｓｉｇ）を越えたことを該システムのいずれの操作者にも警報する。管路１８０は次いで管状受け器２２０に接続されている。管状受け器２２０の他の側では管路２２８がそれに接続されている。管路２２８には自動停止制御器２２９が接続されているが、該制御器は該システム内の圧力がどれか破裂デイスクを破壊した場合に該システムを停止する。
【００３８】
図３に示すように、管路２２８は熱交換器２３０と接続している。この熱交換器は該加圧された液体の温度を摂氏約２８．３度（華氏約８３度）から摂氏約１．７度（華氏約３５度）へ低下させる。加えて、図７に示すように管路２２８には圧力低減ステーション２４０が接続されている。圧力低減ステーションは実際的には各々は圧力制御バルブ２４８へ続く熱交換器２４４ａ，２４４ｂ、２４４ｃとの交互のシリースになっている圧力低減制御器２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃの交互のシリースから成っており、それらは該液体成分の温度を摂氏約２９．４度（華氏約８５度）かそれより低く保ちつつシリースの過程で該液体の圧力を大気圧へと減少させるよう組み合わされる。管路２２８は該圧力低減制御器をこのシリースの熱交換器と接続する。
【００３９】
圧力低減制御器２４２ａ、２４２ｂ及び２４２ｃは各々圧力制御バルブ２６０（図８）と流れ制御オリフイス２８０（図９）を備えている。図８は圧力制御バルブ２６０がバルブボデイ２６２と該バルブボデイ２６２内に収容されたバルブステム２６４を備えていることを示している。バルブステム２６４はバルブボデイ２６２内にパッキン押さえ（gland）２６６で固定され、バルブステム２６４はバルブボデイ２６２内部にパッキング２６８により支持されている。
【００４０】
バルブシート２６９はバルブボデイ２６２内でバルブステムに対して靜置されている。該システム内の管路は高圧用管２２２とバルブボデイ２６２内でバルブシート２６９に対し靜置されている内張り２２４から構成される。高圧用管２２２と内張り２２４はクランプ用ブロック２７４とボルト２７６と２７８によりバルブボデイ２６２内に固定されるが、該ボルトはクランプ用ブロック２７４をバルブボデイ２６２に固定している。
【００４１】
図９は高圧用管２２２と最終的に管路２２８を形成する内張り２２４の２つの断面間で継ぎ合わされた流れ制御オリフイス２８０の断面を示す。流れ制御オリフイスは高圧用管２２２の周りにねじ込まれた２つのハブ２８２と２８４を備えている。クランプ２８６と２８８はハブ２８２と２８４を一緒にクランプし、高圧用管の管路２２８の両端をカラー２９０内へ加圧している。カラー２９０はサフアイヤオリフイス２９１とパッキン押さえ２９２を支持しているが、該パッキン押さえはサフアイヤオリフイス２９１の後でカラー２９０内へねじ込まれる。この流れ制御オリフイス２８０の最小直径は約５．１ｍｍ（約０．２インチ）であり、それは該工程機器のクリーンインプレース洗浄（clean-in-place washing）中にフラッシして出される何れの微粒子をも通過させるように充分大きい。
【００４２】
該オリフイス制御器と下流配管の設計は該オリフイスの放出時に該オリフイオスの下流に渦が形成され、その渦が該ジェット流れの運動エネルギーの吸収を助けるようになっている。
【００４３】
オリフイスの保守や取り替えが時々必要になる。従って、該システム内の圧力を減ずることなく該システムの或部分を周期的に取り替えるために該圧力低減ステーションの直前の該システム内に２重閉塞バルブの設置をしても良い。部品の寿命を短くする該システムの周期的動作を避けるためにはこのシステム内に一定圧力を維持することが重要である。
【００４４】
該液体成分が管状受け器２２０内で圧縮される間に該システムの圧力は該液体成分をその元の容積の８７．５％に減少させる。該液体成分が該圧力低減段階に達すると、それはシリースの過程を通してその元の容積に膨張される。この場合、該液体の膨張は逆ジュールトムソン効果を経て起こるが、該効果により該液体は各々の圧力低減過程中に温度上昇する。該装置内の該液体（例えばオレンジジュース）の品質を維持するために各圧力リリーフバルブに続く熱交換器は該液体の温度を摂氏約２９．４度（華氏約８５度）より低く保つている。各圧力低減制御器通貨時の膨張を熱力学的に図１０に示す。
【００４５】
例えば、該冷却された液体成分は摂氏約１．７度（華氏約３５度）の温度と約４１４ＭＰａ（約６０、０００ｐｓｉｇ）の圧力を有して圧力低減制御器に入る。圧力低減制御器は該液体の圧力を約２８３ＭＰａ（約４１、０００ｐｓｉｇ）に下げ、同時に該温度を摂氏約２９．４度（華氏約８５度）に上げる。次いで、該液体は熱交換器２４４ａに入り、そこで摂氏約１．７度（華氏約３５度）の温度に戻るよう冷却される。該液体は次いで圧力低減制御器２４２ｂに入る。圧力低減バルブは該液体の圧力を約１４５ＭＰａ（約２１、０００ｐｓｉｇ）に低下させると同時に該液体の温度を摂氏約２９．４度（華氏約８５度）に高める。熱交換器２４４ｂは次いで該液体を摂氏約１．７度（華氏約３５度）まで戻るよう冷却する。次いで、該液体は圧力低減制御器２４２ｃに入るが、そこで該圧力は更に約１０．４ＭＰａ（約１、５００ｐｓｉｇ）まで下げられる一方該液体は摂氏約２９．４度（華氏約８５度）まで再び昇温する。熱交換器２４４ｃは該液体を摂氏約１．７度（華氏約３５度）まで戻るよう冷却する。最初の３つの圧力除去は逆ジュールトムソン効果の下で作動するが、最後の減圧はそう作動するのではない。従って、該液体が圧力制御バルブ２４８に入る時、該圧力は何ら著しい温度上昇なしに約０．１ＭＰａ（約１４．５ｐｓｉｇ）まで低減される。圧力低減制御器２４２ａ、２４２ｂ及び２４２ｃ通過時の流量はそれぞれ約６１０ｍ／ｓｅｃ（約２、０００ｆｔ／ｓｅｃ）、約４５７ｍ／ｓｅｃ（約１、５００ｆｔ／ｓｅｃ）及び約３０５ｍ／ｓｅｃ（約１、０００ｆｔ／ｓｅｃ）である。該圧力低減制御器通過時のこれらの流量は、該液体成分内の残留微生物を破砕させ、それにより該液体成分の滅菌を可能にするのに充分である。
【００４６】
該液体成分は次いで管路２２８を下降し、混合用Ｔ字部２９３（図７）に入る。混合用Ｔ字部２９３は管路２９４に接続するが、それはそれぞれバルブ２９５ａと２９６ａを有する管路２９５と２９６とに分かれる。加えて混合用Ｔ字部２９３はパルプスラリー（pulp slurry）管路２９７に接続している。パルプスラリー管路２９７はバルブ２９７ａを有し、パルプスラリーポンプ２９８に接続している。パルプスラリーポンプ２９８はパルプスラリー管路２９９により供給される。従って該液体成分は混合用Ｔ字部２９７で該微粒子成分と混合し、次いで梱包用降下管路２９４，そして次いで降下管路２９６へ流れる。
【００４７】
工業標準に従い、該高圧力液体処理システムは、何らかの微粒子の形成或いは該液体食品の成分の塗膜を取り除くために溶剤（例えば温水）で周期的にフラッシするのが良い。該溶剤は酸性の洗剤でも良いが該設備と化学的に両立するものとすべきある。該システム内の不必要な周期的作動を避けるために、該システム内の動作圧力は維持される一方、該システム内の流体供給は液体食品の液体成分から溶剤に取り替えられる。従って、該システムの微粒子をフラッシするために、管路１０（図２）の上のバルブ１０ａは閉じられ、一方管路１４上のバルブ１４ａは開かれる。この過程は該液体成分の該システム内への流れを止め、溶剤、この場合は、温水が該システムに入るようにする。温水は摂氏約８２．２度（華氏１８０度）、約０．１４ＭＰａ（２０ｐｓｉｇ）で温水タンク１６から管路１４へそして該システムへ入る。標準の又は標準より高い動作圧力を使用して、該温水が該システムを通して汲み上げられ、該システムから微粒子を除去する。未処理の液体食品の液体成分用の上記説明と同じ工程により該システムを通して水が流される。液体成分処理システム１は約１．５１立方米（約４００ガロン）の容積を有する。該システムを微粒子を完全にフラッシするためには、通常の作動が再開出来る前に８倍までの容積の温水を該システムを通してフラッシする必要がある。温水が該梱包システムを汚損するのを避けるために、それぞれ管路２９５と２９７のバルブ２９５ａと２９７ａが閉じられる一方管路２９６のバルブ２９６ａは開かれ、処理温水が該システムを通して、そして管路２９５の代わりに管路２９６へ流れるようにする。該システムは２４時間に１回温水でフラッシされ、次いで該液体食品の液体成分の処理に戻る。
【００４８】
微粒子成分の滅菌
図１１は図１の過程Ｄで示した該液体食品の微粒子成分を滅菌するためのバッチ工程を開示する。このバッチ工程は該微粒子成分と関連して説明されているが、該液体成分もこのバッチ工程単独、又は前記説明の連続工程と組み合わせて取り扱える。過程Ｄ１は該微粒子成分を加圧されたシステムへ導入することを含んでいる。過程Ｄ２では、該システム内での微粒子成分への圧力は約２７６ＭＰａ（約４０、０００ｐｓｉｇ）乃至約４１４ＭＰａ（６０、０００ｐｓｉｇ）に増加されるが、それにより該システム内の該微粒子成分の温度は摂氏約１１．１度（華氏約２０度）だけ上昇する。次に、過程Ｄ３は該微粒子成分を予め指定した時間の間（例えば約１００乃至３００秒）一定圧力に保持するがそれが該微粒子成分内の微生物を殺菌することにより該微粒子成分を滅菌する。過程Ｄ４は該微粒子成分への圧力を大気圧まで急激に低減することを含んでいる。この急激な圧力低減過程中に、該液状微粒子成分の部分は摂氏約１１６度（華氏約２４０度）の高さに達し、摂氏約５１．７度（華氏約１２５度）の平均温度を維持するが、かくして該製品の望ましい温度範囲を越える。該微粒子成分の他の部分は摂氏約１．７度（華氏約３５度）乃至摂氏約２９．４度（華氏約８５度）の望ましい温度範囲内に留まる。従って、過程Ｄ５は該高温微粒子成分の低温成分からの分離を含んでいる。過程Ｄ６で高温の該液状微粒子成分はオフサイトタンク
(off site tank)へ移される。次に、過程Ｄ７は該処理済み低温微粒子成分製品を液体成分と微粒子成分の混合器へ移すことを含んでいる。
【００４９】
上記説明の工程での該微粒子成分の充分な処理のために、該微粒子成分は微粒子処理システム３００へ送られる。このシステムは図１２の単一受け器処理システム３１０或いは図１３の受け器２個の処理システム４００を具備していても良い。これらシステムの何れに於いても、該液体の微粒子成分は該微粒子成分内にいるかも知れない微生物を不活性化するために約４１４ＭＰａ（約６０、０００ｐｓｉｇ）の高い圧力で規定された長さの時間（例えば約１００乃至約３００秒）保持される。
【００５０】
図１２は単一受け器システム３１０を示す。この高圧微粒子システムは１連の管路３１２，３１４、３１６，３１８、３２０、３２２及び３２４を備えているが、これらは供給タンク３３０，増圧器３４０，ブリードタンク３５０、製品タンク３６０、及び受け器３７０を一緒に接続し、該微粒子成分がこれら間を流れるようにしている。
【００５１】
バルブ３１２ａと温度ゲージ３１２ｂを含む管路３１２は供給タンク３３０を受け器３７０に接続する。バルブ３１４ａを含む管路３１４は製品タンク３６０をバルブ３１２ａと受け器３７０の間で管路３１２に接続する。ベント管路３１６は受け器３７０から伸びて、圧力ゲージ３１６ａ、バルブ３１６ｂ及び圧力制御バルブ３１６ｃを含んでいる。窒素管路３１８は圧力制御バルブ３１８ａとバルブ３１８ｂを含んでおり、バルブ３１６ｂと受け器３７０の間でベント管路と接続している。温度ゲージ３２０ａ、圧力ゲージ３２０ｂ及びバルブ３２０ｃを含む管路３２０は増圧器３４０をバルブ３１６ｂと受け器３７０の間で管路３１６に接続している。バルブ３２２ａ、温度ゲージ３２２ｂ及びバルブ３２２ｃを含む管路３２２はブリードタンク３５０をバルブ３１６ｂと受け器３７０の間でベント管路３１６へ接続している。管路３２４は増圧器３４０に接続され加圧液体が増圧器３４０に流入出来るようにしている。
【００５２】
この滅菌システム３１０にはシール用ガスシステムが含まれているが、それは全てのタンクで使用され微粒子成分を酸化から防護するためのものである。又シール用ガスの圧力は１つのタンクからもう１つへの微粒子成分の重力流れを助けるための動力としても使用されている。単一受け器構成３１０（図１２）では、各容器は化学的標準商品の窒素の別々の源と圧力ベントバルブを有している。多数受け器の構成４００（図１３）では、各タンクと受け器はシール用とガス支援式の供給用及び製品移送用に専用窒素システムを有している。
【００５３】
例えば、バルブ３３２ａを有する供給管路３３２と圧力制御バルブ３３４ａを有するベント管路３３４が供給タンク３３０に接続されている。ベント管路３３４は圧力制御バルブ３３６ａを有する窒素管路３３６に接続されている。圧力制御管路３３７はベント管路３３４上の圧力制御バルブ３３４ａを窒素管路３３６上の圧力制御バルブ３３６ａへ接続する。又、該供給タンク内の微粒子物質の圧力と温度を読むために圧力ゲージ３３８と温度ゲージ３３９が供給タンク３３０に接続されている。
【００５４】
バルブ３５２ａを有する製品管路３５２と圧力制御バルブ３５４ａを有するベント管路３５４がブリードタンク３５０に接続されている。ベント管路３５４は圧力制御バルブ３５６ａを有する窒素管路３５６に接続している。圧力制御管路３５７はベント管路３５４上の圧力バルブ３５４ａを窒素管路３５６上の圧力制御バルブ３５６ａに接続する。又、該ブリードタンク内の圧力と温度を読むために圧力ゲージ３５８と温度ゲージ３５９がブリードタンク３５０に接続されている。
【００５５】
バルブ２９９ａを有する製品管路２９９（図２）と圧力制御バルブ３６４ａを有するベント管路３６４が製品タンク３６０に接続されている。ベント管路３６４は圧力制御バルブ３６６ａを有する窒素管路３６６に接続している。圧力制御管路３６７はベント管路３６４上の圧力制御バルブ３６４ａを窒素管路３６６上の圧力制御バルブ３６６ａに接続する。又、該ブリードタンク内の圧力と温度を読むために圧力ゲージ３６８と温度ゲージ３６９が製品タンク３６０に接続されている。
【００５６】
図１２及び図１４に示すように受け器３７０は管３７６内に納められたサーモカップル３７４と接続された温度制御ゲージ３７２を含んでいる。加えて、受け器３７０が微粒子成分で満たされたか否かを検出するために導電セル３７８が受け器３７０内に位置している。図１４に示すように、受け器３７０の断面図は該受け器自身が外側ケーシング３８０と内側ケーシング３８２を含むことを示している。内側ケーシング３８２は内壁３８２ａと外壁３８２ｂを有する。内側ケーシング３８２は実質的に形状が円筒形であるが、それは底部端部３８４と頂部端部３８６で４５度の内側への角度を有する。底部端部３８４及び頂部端部３８６はそれぞれダクト３８８及び３９０へのテーパーを有する。底部端部３８４は底部プラグ３９２で外側ケーシング３８０内に支持される。頂部端部３８６は頂部プラグ３９４により外側ケーシング３８０内に支持される。
【００５７】
該システム３１０を使用して該微粒子成分を処理するためには、未処理微粒子成分のばら荷スラリーを高い供給タンク３３０へ供給する。該スラリーは４０％乃至６０％の範囲内の濃度を有し、好ましくは約５０％の微粒子物質と残りが未処理液体成分であるのが良い。約５０％のパルプと５０％の液体のこの濃度はタンクからタンクへのスラリーの合理的急速移送を可能にする。他のより低い又はより高い濃度の微粒子物質のスラリーは使用可能であるが、より高い濃度の微粒子スラリーには積極的な移送動作が必要になる。この混合物は供給管路３３２を通して供給タンク３３０に供給される。供給タンク３３０が満たされると、窒素シール用ガスは供給タンクを去り、管路３３４を通して放出される。該未処理混合物が供給タンク３３０を出ると、次いで窒素シール用ガスは窒素管路３３６を経由して供給タンク３３０へ戻り供給される。
【００５８】
未処理混合物は供給タンク３３０から、管路３１２を通り、受け器３７０の下端へ重力流れで供給され、受け器３７０を底から上へ満たす。微粒子成分の如何なる劣化も避けるために、受け器３７０はシール用ガス（好ましくは窒素）で満たされるが、該ガスは該タンクが微粒子物質で満たされると受け器３７０から移動させられる。受け器３７０から移動させられた窒素ガスは管路３１６を通じて流れ放出される。導電セル３７８又は他の適当な手段で指示されて、該受け器が完全に満たされると、管路３１２のバルブ３１２ａを閉じることにより該微粒子成分の流れは停止される。管路３１６のバルブ３１６ｂと管路３２２の３２２ａが今度は閉じられる。未処理の液体成分は管路３２４を経由して該システムに導入される。次に該未処理液体成分は増圧器３４０でポンプ作用を受け、管路３２０に配置される。該液体は受け器３７０に入り、該受け器は該液体成分を該システムを通じて加圧する増圧器３４０により加圧される。該システムは増圧器３４０により約２７６ＭＰａ（約４０、０００ｐｓｉｇ）乃至約４１４ＭＰａ（約６０、０００ｐｓｉｇ）の間に加圧される。該増圧器放出圧力と該受け器圧力がその目標圧力に達すると、該加圧は停止され、管路３２０のバルブ３２０ｃは閉じる。加圧中に、該受け器の該微粒子成分の温度は僅かに上昇する｛例えば、摂氏１１．１度（華氏約２０度）だけ｝。該満たされて、加圧された受け器内の該液体は規定された停滞時間の間、圧力下で立ち止まるようにされるが、これが微粒子成分及び液体成分の加圧されたスラリー内で微生物の不活性化が惹起する。
【００５９】
規定された停滞時間（例えば約３００秒までの）が過ぎると、管路３２２のバルブ３２２ａと３２２ｃが開き、受け器３７０の圧力がブリードタンク３５０へ放出出来るようにする。該受け器を加圧するため最後に使用されたこの液体スラリーが放出されて該受け器内圧力は本質的に大気圧へ急激に低減される。該圧力低下は該放出された流体の初期温度を摂氏約１１６度（華氏約２４０度）程の高さの温度に到達させる等エンタルピー膨張過程を経ている。該放出液体の温度は該放出された受け器内の圧力が低下すると徐々に低下して、該圧力低下の終わりには摂氏約摂氏１０度（華氏約５０度）に降下する。しかしながら、該放出された液体流れの平均温度は摂氏約５１．７度（華氏約１２５度）で、その許容最高温度を越える。該許容最高温度を越えたブリードタンク３５０内に蓄積された液体は従ってより値打ちの低いプレミアム製品として計画され、より値打ち低い製品での後の使用のためオフサイトタンクに移される。
【００６０】
該処理済みの微粒子成分スラリーは、管路３１４のバルブ３１４ａを開き、窒素管路３１８からの新鮮なシール用ガスが受け器３７０の消失容積を移動させることにより、該受け器３７０から製品タンク３６０へ放出される。該移送割合は該シール用ガスの圧力を増大することにより加速される。該スラリーが製品タンク３６０に流入すると、製品タンク３６０内の該移動させられたシール用ガスはベント管路３６４を経由して大気へ放出される。次に、該液体成分（図２）と混合するために該微粒子成分が管路２９９に流れ下る。該液体成分がバッチ工程で扱われるのみである場合は、混合器は必要ない。
【００６１】
この工程の１例として、約４０．６ｃｍ×約４５．７ｃｍ（１６”×１８”）の受け器を使用して、各が約１５９ｋｇ（約３５０ポンド）づつの液体食品と微粒子成分とを含む約３１７ｋｇ（７００ポンド）の微粒子成分（例えばパルプ）のバッチ５個が１時間で不活性化出来る。バッチ当たり約１２分のサイクル時間には該受け器に積み込み、加圧し、規定停滞時間それを保持し、該圧力を放出しそして該処理済み製品を製品タンク３６０に移送することを含んでいる。該移送時間は該微粒子成分の粘度を変えることや支援用窒素ガスを利用することにより変えられる。該粘度の変更は該微粒子成分の液体含有量の増加又は減少で可能である。
【００６２】
各約３１７ｋｇ（７００ポンド）の微粒子成分スラリーのバッチは約１５９ｋｇ（約３５０ポンド）の微粒子成分（例えばパルプ）を処理するが、該成分は最終ブリックス１２ブレンド製品（brix 12 blended product）を毎時約１，５９０ｋｇ（約３、５００ｌｂ／ｈｒ）又は毎時約１．５２立方米（４０１gallon／hr）で生産する。上記寸法の単一反応器構成は、液体成分（例えばジュース）の毎分３７９リットル（約１００ｇ／ｍ）を処理するための毎時約２、８５０ｋｇ（６、２８２ポンド／時間）の必要性と比較される微粒子成分約７９５ｋｇ（約１、７５０ポンド）／時間を生産する。従って、より大容量の液体成分処理システムに対応するためには、該受け器の寸法を拡大するか、又は追加的受け器を設置せねばならない。
【００６３】
多数受け器の構成
多数受け器システム４００（図１３）は、該多数受け器システムが追加の受け器４０２を有し、かつ、供給タンク３３０，増圧器３４０、ブリードタンク３５０，製品タンク３６０を第１受け器３７０と第２受け器４０２とに接続する異なるセットの管路を備えている点で単一受け器システムと異なっている。該多数受け器システムでは、管路４１０は圧力バルブ４１０ａを含み、供給タンク３３０を増圧器３４０へ接続している。加えて、管路４１０を受け器管路４１６と４１８とにそれぞれ接続する管路４１２と４１４が管路４１０に接続されている。管路４１２はバルブ４１２ａを含む一方管路４１４はバルブ４１４ａを含んでいる。受け器管路４１６は受け器３７０から製品管路４２０まで伸び、管路４１２の何れかの側で受け器管路４１６に接続されたバルブ４１６ａと４１６ｂとを含んでいる。加えて、受け器管路４１８は受け器４０２から製品管路４２２まで伸び、管路４１４の何れかの側で管路４１８上に配置されたバルブ４１８ａと４１８ｂとを含んでいる。製品管路４２０は製品管路４２２に入り、そこで製品管路４２２は次いで製品タンク３６０へ入る。
【００６４】
管路４３０は増圧器３４０から伸びて、温度ゲージ４３０ａを含んでいる。管路４３０は２つの管路４３４，４３８に分かれる。管路４３４はバルブ４３４ａと圧力ゲージ４３４ｂを含み、管路４３０を受け器管路４４０へ接続する。管路４３８はバルブ４３８ａと圧力ゲージ４３４ｂを含み、管路４３０を受け器管路４４２へ接続する。受け器管路４４０と受け器管路４４２はそれぞれ受け器３７０と受け器３８０とに接続している。受け器管路４４０は第１圧力バルブ４４０ａ、第２圧力バルブ４４０ｂ及び圧力制御バルブ４４０ｃを備えている。受け器管路４４２は第１圧力バルブ４４２ａ、第２圧力バルブ４４２ｂ及び圧力制御バルブ４４２ｃを備えている。管路４５０は受け器管路４４０と４４２と接続し、第１バルブ４５０ａ、第１圧力制御バルブ４５０ｂ、第２圧力制御バルブ４５０ｃ及び第２バルブ４５０ｄを備えている。加えて窒素入力管路４５２が圧力制御バルブ４５０ｂと４５０ｃの間で管路４５０に接続されている。
【００６５】
管路４６０は受け器管路４４０と４４２をブリードタンク３５０に接続している。管路４６０はバルブ４６０ａ、温度ゲージ４６０ｂ及びバルブ４６０ｃを備えている。受け器管路４４０と４４２の間にはバルブ４６０ａが配置される一方温度ゲージ４６０ｂとバルブ４６０ｃは受け器管路４４２とブリードタンク３５０の間で管路４６０上に配置されている。
【００６６】
２個式受け器の動作は、未処理微粒子成分が高い供給タンク３３０を出る時に始まり、重力で管路４１０を下へ移動し、管路４１２を通り、管路４１６に入り、そこで第１の受け器３７０に流入する。バルブ４１０ａは閉じて、微粒子成分が増圧器３４０に入るのを防止する。微粒子成分が受け器３７０の底部に入ると、窒素シール用ガスが受け器３７０を出て、管路４４０を通り放出される。受け器３７０が頂部まで満たされると、バルブ４１２ａ，４１６ａ及び４４０ａが閉じる。一旦受け器３７０が充満状態になると、その圧力は供給タンク３３０からの未処理微粒子成分（例えばパルプ）で増大される。バルブ４１０ａが開き、該未処理微粒子成分は供給タンク３３０から、管路４１０を通り、増圧器３４０に流入する。増圧器３４０は該微粒子成分を管路４３０に、そして管路４３４を通じて、受け器３７０にｐンプで汲み上げる。不活性化圧力への加圧中に、受け器３７０内の微粒子成分の温度は摂氏約１０．６度（華氏約５１度）に達するが、それは摂氏約１．７度（華氏約３５度）乃至摂氏約２９．４度（華氏約８５度）の好ましい製品温度範囲内に良く入っている。受け器３７０がその目標処理圧力に達した後、増圧器３４０からの流れは停止され、該微粒子成分を約２７６ＭＰａ（約４０、０００ｐｓｉｇ）と約４１４ＭＰａ（約６０、０００ｐｓｉｇ）の間の圧力で１００乃至３００秒の処理時間の間受け器３７０内でロックするためにバルブ４３４ａは閉じられる。
【００６７】
第１受け器タンク３７０がバッチを滅菌すると、バルブ４１０ａは閉じるがバルブ４１４ａは開き、追加のバッチを供給タンク３３０から管路４１４，次いで管路４１８に重力で入らせ、第２受け器４０２の底部に流入させる。第２受け器４０２が微粒子成分で満たされると、窒素シール用ガスは受け器４０２を出て、管路４４２を通り放出される。受け器４０２が頂部まで充満されるとバルブ４１４ａ、４１８ａ及び４４２ａは閉じる。一旦受け器４０２が充満状態になると、その圧力は供給タンク３３０からの未処理微粒子成分（例えばパルプ）で増大される。今度はバルブ４１０ａは開き、供給タンク３３０からの未処理微粒子成分が管路４１０を通り増圧器３４０に流入出来るようにする。増圧器３４０は該微粒子成分を管路４３０を通り、管路４３８へ、次いで受け器４０２の頂部内へポンプで汲み上げる。該不活性化のための加圧中に受け器４０２内の該微粒子成分の温度は摂氏約１０．６度（華氏約５１度）に達するが、それは摂氏約１．７度（華氏約３５度）乃至摂氏約２９．４度（華氏約８５度）の製品温度範囲に良く入っている。受け器４０２がその目標処理圧力に達した後、増圧器３４０からの流れは停止され、該微粒子成分を約２７６ＭＰａ（約４０、０００ｐｓｉｇ）と約４１４ＭＰａ（約６０、０００ｐｓｉｇ）の間の圧力で約１００乃至約３００秒の処理時間の間受け器４０２内にロックするためにバルブ４３８ａは閉じられる。
【００６８】
一旦第２受け器４０２が該不活性化圧力まで加圧されると、受け器３７０から処理済み微粒子成分を放出する工程が始動する。受け器３７０の圧力は該受け器圧力を管路４６０と４６２を経由してブリードタンク３５０へ放出することにより約４１４ＭＰａ（約６０、０００ｐｓｉｇ）から大気圧へ低減される。これは管路４４０と４６０上のそれぞれのバルブ４４０ａと４６０ａを開くことにより達成される。該圧力低減段階で該放出された流れの温度は摂氏約１１６度（華氏２４０度）に達してプレミアムブレンド在庫品としてそれを使用することは不適当になる。底部に設置したサーモカップルで測定した受け器３７０内の処理済み微粒子成分の温度は圧力除去後摂氏約３．３度（華氏約３８度）に安定する。又受け器３７０内の処理済み微粒子成分は摂氏約３．３度（華氏約３８度）である。次に、管路４１６上のバルブ４１６ａと４１６ｂが今度は開き該処理された微粒子成分を重力とシール用ガス（例えば窒素）の助力とにより管路４１６，４２０及び４２２を通じて製品タンク３６０へ流れさせる。この移送中に受け器３７０はシール用ガス（例えば窒素）で再び充填される。受け器３７０を空にした後、該システムは未処理微粒子成分で再び再充填される準備が整う。
【００６９】
第２のバッチの微粒子成分の受け器３７０での加圧処理中に、該サイクルは受け器４０２のドレイン作業と再充填で再び始動する。受け器３７０のドレイン作業の中で、管路４４２と４６０を経由し受け器圧力をブリードタンク３５０へ放出することにより受け器４０２の圧力は約４１４ＭＰａ（約６０、０００ｐｓｉｇ）から大気圧へ減圧される。これは管路４４２のバルブ４４２ａを開くことにより達成される。放出された蒸気の温度は摂氏約１１６度（華氏約２４０度）に達し得るためそれはプレミアムブレンド在庫品用には不適当になる。しかしながら、受け器４０２内の処理済み微粒子成分の温度は圧力除去後摂氏約３．３度（華氏約３８度）に留まっている。次に、管路４１８のバルブ４１８ａ、４１８ｂは開き、重力と起こり得るシール用ガス（例えば窒素）の助力とでこの処理済み微粒子成分を管路４１８と４２２を通じて製品タンク３６０へ流入させる。
【００７０】
単一受け器構成と同じ様に、該多数受け器の構成も又システムシール用ガス（例えば窒素）を利用するので該容器やパイプは大気汚染や酸化雰囲気に曝される時間は無い。
【００７１】
機器又は工程のコストの指示に従って、該受け器構成の寸法と容量は、受け器の内径又は長さ及び該鋼材の抗張力等の変化により変更することが出来る。
【００７２】
本発明のもう１つの実施例では、微粒子成分は処理用に２つより多い受け器を使用する多数受け器システムで処理されても良い。もし２つ以上の受け器容器が使用される場合は、各受け器容器は、１つの受け器容器が加圧されると、他の受け器容器は圧力を除去され次のバッチで再充填される仕方で、交互に充填される。
【００７３】
該システムの該管路は該システム内の該管路の周期的取り替えが出来るように、高圧用管２２２の短い部分を含んでおり、高圧用管２２２の短い部分は図１５に示すようにグレーロックカップリング（greylock coupling）５００を使用して結合し合わされる。図１５はグレーロックカップリング５００の断面を示すが、該カップリングはクランプ５３０上のボルト５３２，５３４と、クランプ５４０上のボルト５４２，５４４とを有するクランプ５３０と５４０により結合し合わされた２つのハブ５１０と５２０を備えている。ハブ５１０と５２０は継ぎ合わされた高圧用管２２２の各端部上にねじ込まれている。高圧用管２２２と内張り２２４の２つの継ぎ合わされた端部の間にシールリング５５０が嵌合している。クランプ５３０と５４０をハブ５１０と５２０の周りに配置することにより該システム内で管路を形成するように高圧用管２２２と内張り２２４の２つの端部は一緒に結合される。クランプ５３０をハブ５１０と５２０に固定するためにクランプ５３０上でボルト５３２と５３４が締め付けられる。クランプ５４０をハブ５１０と５２０に固定するためにクランプ５４０上でボルト５４２と５４４が締め付けられる。これらボルトの締め付けによりシールリング５５０の周りに密着したシールを形成するよう該２つの高圧用管は合わせられている。もし１つの高圧用管を管路から取り除く必要がある場合は、クランプ５３０上のボルト５３２と５３４、及びクランプ５４０上のボルト５４２と５４４が弛められ、そうすると内張り２２４を囲む高圧用管２２２を該管路から除去することが可能になる。
【００７４】
管路を閉じるために、図１６と１７は２つの異なる設計の加圧端部プラグの断面図を開示している。両設計に於いて、高圧用管２２２の周りにカップリング６１０がねじ込まれている。カップリング６１０はフランジボルト孔６１４とフランジ６１８を備えている。高圧用管２２２の端部部分は切り離され、カップリング６１０内に収容されたリング６２０が内張り２２４と接触出来るようにしている。
【００７５】
第１の設計では、プラグ６４０（図１６）は止め部６４２とねじ部６４８を有している。ねじ部６４８はカップリング６１０内にねじ込まれとめ部６４２は内張り２２４内に嵌合している。ノッチ６５０が止め部６４２内に切ってあるが、ノッチ６５０はリング６５２を収容するためにある。プラグ６４０は内部流路６６０を有し、該流路は圧力リング６６２へ導いている。圧力リング６６２の上には開かれた流路６６４がある。
【００７６】
第２の設計では、プラグ６７０（図１７）は止め部６７２とねじ部６７８を有している。ねじ部６７８はカップリング６１０内にねじ込まれとめ部６７２は内張り２２４内に嵌合している。ノッチ６８０が止め部６７２内に切ってあるが、ノッチ６８０はリング６８２を収容するためにある。
【００７７】
この工程の該液体は他のものの中でオレンジジュースでも良い。該圧力容器及び増圧器放出管路は４３４０、１３−８ＰＨ、１５−５ＰＨ、及び１７−４８ＰＨ析出硬化鋼のような高圧力金属合金で製作されるべきである。該高圧力容器及び管路は製品の品質を防護し該液体成分及び微粒子成分のｐＨによる腐食を排除するためにステンレス鋼で内張りされる。低圧タンク、移送管路及びバルブは製品の品質を防護し該ハードウエアの腐食を排除するためにステンレス鋼で製作される。
【００７８】
本発明を詳細に説明したが、この説明に対し種々の変型、変更及び置き換えが可能であるが、それらは付属する請求項で規定される本発明の意図する範囲から逃れるものでないことは理解されるべきである。
【００７９】
本発明の好ましい態様は下記のとおりである。
【００８０】
１．連続的システム内で液体を滅菌する方法に於いて、
ａ）加圧されたシステムを通して該液体を実質的に連続的にポンプで汲む過程と、
ｂ）該液体の圧力を複数の加圧段階で増加する過程と、
ｃ）該液体を予め決められた時間の間高められた圧力に維持する過程と、そして
ｄ）該液体内の微生物を破砕するために該液体の圧力を除く過程とを具備することを特徴とする方法。
【００８１】
２．上記１の方法に於いて、該圧力を増加する過程が該液体を増圧器に導入する過程を備えることを特徴とする方法。
【００８２】
３．上記１の方法に於いて、該液体は該高められた圧力に少なくとも１００秒間維持されることを特徴とする方法。
【００８３】
４．上記１の方法に於いて、圧力が２段階で増加されることを特徴とする方法。
【００８４】
５．上記１の方法に於いて、該液体の圧力を除く過程が複数の圧力低減を含むことを特徴とする方法。
【００８５】
６．上記１の方法に於いて、該液体の圧力を除く過程が、
該液体内の圧力を約４１４ＭＰａ（約６０、０００ｐｓｉｇ）から約２８３ＭＰａ（約４１、０００ｐｓｉｇ）まで低減する過程と、
該液体内の圧力を約２８３ＭＰａ（約４１、０００ｐｓｉｇ）から約１４５ＭＰａ（約２１、０００ｐｓｉｇ）まで低減する過程と、
該液体内の圧力を約１４５ＭＰａ（約２１、０００ｐｓｉｇ）から約１０．４ＭＰａ（約１、５００ｐｓｉｇ）まで低減する過程と、そして
該液体内の圧力を約１０．４ＭＰａ（約１、５００ｐｓｉｇ）から約０．１０４ＭＰａ（約１５ｐｓｉｇ）まで低減する過程とを備えることを特徴とする方法。
【００８６】
７．上記１の方法が更に、該液体の温度を摂氏約１．７度（華氏約３５度）と摂氏約２９．４度（華氏約８５度）の間に維持する過程を備えることを特徴とする方法。
【００８７】
８．上記１の方法が更に、該液体を微粒子成分から分離する過程を備えることを特徴とする方法。
【００８８】
９．上記８の方法が更に、
ａ）加圧されたシステム内で該微粒子成分を、
I）該微粒子成分への該圧力を増加する過程と、そして
II）該微粒子物質を実質的に大気の圧力に戻す過程と、
により処理する過程とそして
ｂ）該微粒子成分を該液体成分とブレンドする過程とを具備することを特徴とする方法。
【００８９】
１０．上記９の方法に於いて、過程I）で該微粒子成分は複数の受け器用容器内で処理されることを特徴とする方法。
【００９０】
１１．加圧されたシステム内で液体を連続的に滅菌するための装置に於いて、
該液体を該加圧されたシステム内へ連続的に導入するためのポンプと、
該ポンプと接続され、該システム内で該液体の圧力を増加するための第１段の増圧器と、
該前段の増圧器と接続され、該システム内の該加圧された液体の圧力を受けるための、そして該圧力を増加するための第２段の増圧器と、
該第２段の増圧器と接続され、該第２段の増圧器から該加圧された液体を受けるための、そして予め決められた時間の間該加圧された液体を維持するための圧力受け器（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ）と、そして
該圧力受け器と接続されており、該加圧されたシステム内の該液体の圧力を予め決められたレベルまで低減する圧力低減器（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｒｅｄｕｃｅｒ）とを具備することを特徴とする装置。
【００９１】
１２．上記１１の装置に於いて、該第１の増圧器は複数のプランジャーと複数のシリンダーを有し、該プランジャーは該シリンダー内に交互往復運動式に設置されることを特徴とする装置。
【００９２】
１３．上記１１の装置に於いて、該第２の増圧器は相互に並列に接続された複数の増圧器を備えることを特徴とする装置。
【００９３】
１４．上記１１の装置が更に、該第１の増圧器に接続されたサージタンクを有しており、該サージタンクは該第１の増圧器から加圧された液体を受けるための、そして保持するためのものであることを特徴とする装置。
【００９４】
１５．上記１１の装置が更に、該第１段の増圧器に接続され、該第１段の増圧器に供給する前に該液体成分の部分をリサイクルするためのサージタンクを備えることを特徴とする装置。
【００９５】
１６．上記１１の装置に於いて、該圧力低減器は熱交換器と圧力制御器との交互のシリースを備えていることを特徴とする装置。
【００９６】
１７．上記１１の装置に於いて、該熱交換器は該液体の温度を摂氏約１．７度（華氏約３５度）と摂氏約２９．４度（華氏約８５度）の間に維持することを特徴とする装置。
【００９７】
１８．上記１１の装置が更に、該液体から微粒子を分離するために該液体ポンプに接続された液体成分と微粒子成分との分離器を備えることを特徴とする装置。
【００９８】
１９．上記１８の装置が更に、該分離器と接続された微粒子処理装置を具備しており、該微粒子処理装置は
微粒子物質を滅菌するための圧力処理受け器用容器と、
該受け器用容器に接続され該微粒子成分への圧力を増加するための増圧器と、
該処理された微粒子物質を集めるための回収器と、そして
該処理された微粒子物質を該処理された液体物質とブレンドするためのブレンダーとを備えることを特徴とする装置。
【００９９】
２０．上記１９の装置に於いて、該微粒子成分を滅菌するための少なくとも２つの圧力処理受け器用容器があり、該容器は該液体成分と微粒子成分との分離器と接続されていることを特徴とする装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】全不活性化方法のブロック流れ図である。
【図２】超臨界圧力液体処理方法のブロック流れ図である。
【図３】該液体超臨界圧力処理装置の略図である。
【図４】補足的保守制御システムの略図である。
【図５】ステンレス鋼で内張りされた高圧用管の断面略図である。
【図６】該増圧器のシステム圧力の安全解放システムを図解している。
【図７】該圧力低減ステーションの略図である。
【図８】制御可能な高圧、高速度の圧力／流れ制御弁の設計の断面図である。
【図９】オリフイス圧力／流れ制御システムの断面図である。
【図１０】該圧力低減ステーションの熱力学を図解している。
【図１１】微粒子処理過程のブロック流れ図である。
【図１２】該微粒子処理装置の単一受け器構成の略図である。
【図１３】該微粒子の超臨界圧力処理装置の多数受け器構成の略図である。
【図１４】パルプ処理用バッチ受け器を図解する断面図である。
【図１５】該内張りされたプロセス高圧用管を接続するために使用されたグレーロック（Graylock）カップリングの断面図である。
【図１６】該処理装置用の第１の加圧端部プラグの断面図である。
【図１７】該処理装置用の第２の加圧端部プラグの断面図である。
【符号の説明】
１０  液体成分供給管路
１０ａ  閉塞バルブ
１２  液体成分供給ポンプ
１４  温水管路
１４ａ、２０ａ、５６，５８、７０ａ、７２ａ、８４ａ、８８ａ、９４ａ、９８ａ、１３２，１３４、１４２ａ、１４４ａ、１４６ａ、１４８ａ、１６６ａ、１８０ａ、２００ａ、２００ｂ、２１０ａ、２１０ｂ、２９５ａ、２９６ａ、２９７ａ、，２９９ａ３１２ａ、３１６ｂ、３１８ｂ、３２２ａ、３２０ｃ、３３２ａ、３５２ａ，３５４ａ，４１０ａ、４１２ａ，４１４ａ、４１６ａ、４１６ｂ、４１８ａ、４１８ｂ、４３４ａ，４３８ａ，４４０ａ、４４２ａ、４６０ａ，４６０ｃ  バルブ
１６  温水タンク
２０、２２、２４、２６、４６、５２，５４、７０、７２、８０，８４、８８、９４，９８、１４２，１４４、１４６，１４８、１６０，１６２、１６６、１７０，１７２、１７６、１８０、２００、２１０、２２８、２９５，２９６、２９９，３１２，３１４，３１６，３１８，３２０、３２２，３２４、３３２、３３４、３３６、３３７、３５４、３５６、３５７、３６４、３６６、３６７、４１０、４１２、４１４、４１６、４１８、４２０、４２２、４２４，４３０，４３４、４３８、４４０、４４２、４５０、４５２、４６０、４６２
管路
３０  増圧器
３４ａ  第１シリンダー室
３４ｂ  第２シリンダー室
３６ａ、３６ｂ  油圧パワー室
３８ａ，３８ｂ、１１８ａ、１１８ｂ、１２８ａ、１２８ｂ  プランジャー
４０  サージタンク
４２  ガスタンク
５０  油圧パワーパッケージ
７６  サージドラム
１１０  第１増圧器
１１４ａ、１１４ｂ、１２４ａ，１２４ｂ  シリンダー
１１６ａ、１１６ｂ、１２６ａ、１２６ｂ  パワー室（油圧室）
１２０  第２増圧器
１３０  油圧パワーパック（増圧器）
２１２、２１４  破裂デイスク
２２０  管状受け器
２２２  外側圧力管
２２２ａ、２２４ａ  内径面
２２２ｂ、２２４ｂ  外面
２２４  内張り
２２９  自動停止制御器
２３０、２４４ａ、２４４ｂ、２４４ｃ  熱交換器
２４０  圧力低減ステーション
２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃ  圧力低減制御器
２４８、２６０、３１８ｃ，３３４ａ、３３６ａ，３５４ａ，３５６ａ，３６４ａ、３６６ａ、４４０ｃ、４４２ｃ  圧力制御バルブ
２６２  バルブボデイ
２６４  バルブステム
２６６、２９２  パッキン押さえ
２６８  パッキング
２６９  バルブシート
２７４  クランプ用ブロック
２７６、２７８、５３２，５３４、５４２，５４４  ボルト
２８０  圧力制御オリフイス
２８２，２８４、５１０，５２０  ハブ
２８６，２８８、５３０，５４０  クランプ
２９０  カラー
２９１  サフアイヤオリフイス
２９３  混合用Ｔ字部
２９７、２９９  パルプスラリー管路
２９８  パルプスラリーポンプ
３００  微粒子処理システム
３１０  単一受け器処理システム
３１２ｂ、３２０ａ，３２２ｂ、３３９、３５９、３６９、４３０ａ，４６０ｂ  温度ゲージ
３１６ａ、３２０ｂ、３３８、３５８、３６８、４３４ｂ  圧力ゲージ
３３０  供給タンク
３４０  増圧器
３５０  ブリードタンク
３６０  製品タンク
３７０  受け器
３７２  温度制御ゲージ
３７４  サーモカップル
３７８  導電セル
３８０  外側ケーシング
３８２  内側ケーシング
３８２ａ  内壁
３８２ｂ  外壁
３８４  底部端部
３８６  頂部端部
３８８，３９０  ダクト
３９２  底部プラグ
３９４  頂部プラグ
４００  ２重受け器処理システム
４０２  追加の受け器
４４０ａ、４４２ａ  第１圧力バルブ
４４０ｂ、４４２ｂ  第２圧力バルブ
４５０ａ  第１バルブ
４５０ｄ  第２バルブ
４５０ｂ  第１圧力制御バルブ
４５０ｃ  第２圧力制御バルブ
５００  グレーロックカップリング
５５０  シールリング
６１０  カップリング
６１４  フランジボルト孔
６１８  フランジ
６２０、６５２、６８２  リング
６４０、６７０  プラグ
６４２、６７２  止め部
６４８、６７８  ねじ部
６５０、６８０  ノッチ
６６０  内部流路
６６２  圧力リング
６６４  流路
【図１】
0004257686.tif 000002
【図２】
0004257686.tif 000003
【図３】
0004257686.tif 000004
【図４】
0004257686.tif 000005
【図５】
0004257686.tif 000006
【図６】
0004257686.tif 000007
【図７】
0004257686.tif 000008
【図８】
0004257686.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0004257686.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
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