用于配制和無菌充注液體產(chǎn)品的設(shè)備和方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請?zhí)枮?00880119461.3、發(fā)明名稱為"用于配制和無菌充注液體產(chǎn)品 的設(shè)備和方法"的申請的分案申請，該母案申請是2008年10月3日提交的PCT申請PCT/ US2008/078862進(jìn)入中國國家階段的申請。
[0002] 優(yōu)先權(quán)申請的交叉引用
[0003] 本專利申請根據(jù)35U.S.C. §119要求2007年10月4日提交的發(fā)明名稱為"Apparatus And Method For Formulating And Aseptically Filling Liquid Products"的在先美國 臨時專利申請60/997,675的優(yōu)先權(quán)，該臨時專利申請作為本公開的一部分通過引用全文并 入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004] 本發(fā)明設(shè)及用于配制和/或充注產(chǎn)品的設(shè)備和方法，更具體設(shè)及用于無菌配制和/ 或充注液體產(chǎn)品的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[000引在制造多種液體食品如液體營養(yǎng)品和飲料時，無菌性和膽存期限是重要的考慮因 素。食品制造實(shí)踐必須獲得具有得到保證的微生物安全性即無菌性的最終產(chǎn)品。傳統(tǒng)上，運(yùn) 意味著必須對產(chǎn)品進(jìn)行熱處理W減少任何潛在的微生物污染，W滿足或超過國家和國際法 規(guī)中對運(yùn)類產(chǎn)品規(guī)定的無菌水平。此外，產(chǎn)品通常必須長期膽存，因此不可能在包含不穩(wěn)定 成分情況下而不劣化，或者必須過量加入不穩(wěn)定成分W確保在消費(fèi)時仍保留最小的量。對 于許多產(chǎn)品，例如嬰幼兒配方制劑和其它液體營養(yǎng)品，期望的是產(chǎn)品包含某些必需的營養(yǎng) 物，例如在嬰幼兒配方制劑的情況下的嬰幼兒生長和發(fā)育所需的全部必需的營養(yǎng)物。
[0006] 嬰幼兒配方制劑的先決條件是最終產(chǎn)品必須在微生物方面安全，為此，常規(guī)加工 要求對最終產(chǎn)品進(jìn)行充分的熱處理。因此，液體形式的產(chǎn)品通常通過短時間暴露于高溫 (UHT-滅菌過程)或通過加壓蒸煮而經(jīng)受嚴(yán)酷的熱處理。加壓蒸煮滅菌已經(jīng)是醫(yī)院用于喂養(yǎng) 早產(chǎn)和足月新生嬰幼兒的產(chǎn)品的推薦程序。
[0007] 雖然運(yùn)些熱處理在確保微生物安全方面可能是成功的，但是它們可能對作為嬰幼 兒配方制劑和其它液體營養(yǎng)品中成分的分子組分和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。熱處理復(fù)合嬰幼兒 配方制劑混合物總是導(dǎo)致各種分子間的多種反應(yīng)和不同組分間的相互作用。解決因運(yùn)些破 壞性反應(yīng)引起的關(guān)于配方制劑組分最終量的損失的一種現(xiàn)有技術(shù)方案是包含作為不穩(wěn)定 性的定量函數(shù)的充分過量成分W確保最終產(chǎn)品中存在足量的必需營養(yǎng)物。在處理配方制劑 之前使用過量營養(yǎng)物的方案忽略了對于消費(fèi)在處理期間形成的熱反應(yīng)產(chǎn)物的使用者的潛 在問題。因此，盡管是必要的，但是營養(yǎng)組分的熱處理可產(chǎn)生可能具有不期望的營養(yǎng)學(xué)后果 的化合物或中間體。
[0008] 熱處理的另一缺點(diǎn)是其可產(chǎn)生高度糖基化終產(chǎn)物(AGE)。通過美拉德(Maillard) 反應(yīng)，某些氨基酸如賴氨酸可與葡萄糖的醒基反應(yīng)W首先產(chǎn)生席夫堿，然后重排成Amadori 產(chǎn)物。運(yùn)些反應(yīng)產(chǎn)生各種糖基氧化和脂質(zhì)氧化產(chǎn)物，其統(tǒng)稱為AGEdAGE是在例如加熱含有蛋 白質(zhì)和糖類的混合物時在食品處理期間通過美拉德反應(yīng)形成的。然而，AGE也可W在體內(nèi)內(nèi) 源性形成，并且被認(rèn)為促進(jìn)天然衰老過程。
[0009] AGE是通常幾乎不保留化學(xué)反應(yīng)活性的終產(chǎn)物。它們通過可能包括氧化反應(yīng)和形 成反應(yīng)性中間體的復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)形成。因此，AGE可W被視為形成運(yùn)些反應(yīng)性中間體的標(biāo)志 物。運(yùn)些中間體包括乙二醒、甲基乙二醒、3-脫氧葡糖酬醒、甘油醒等。AGE的例子包括半乳 糖巧果糖賴氨酸、徑甲基慷醒、草酸單賴氨酷胺(oxalic acid monolysinyIamide)和簇甲 基賴氨酸。
[0010] 已經(jīng)提出，AGE可能與慢性低度炎癥有關(guān)。運(yùn)部分是因?yàn)橛葾GE引起的氧化應(yīng)激。慢 性低度炎癥與多種疾病相關(guān)。例如，有猜測認(rèn)為慢性低度炎癥可能與糖尿病、屯、血管疾病、 阿爾茨海默病、癌癥和甚至體重增加和衰老相關(guān)。飲食中減少AGE可導(dǎo)致壽命延長;防止/減 少體重增加；防止膜島素抵抗;防止屯、臟疾病;和改善氧化應(yīng)激。已經(jīng)撰寫了多篇科學(xué)論文 來討論AGE和多種疾病狀態(tài)之間的關(guān)系。一篇運(yùn)樣的論文的題目是"Advanced Glycation Endproducts" (Wauthier和加illasseau,Diabetes Metab(Paris)SOOl ,27,535-542)。還可 參見發(fā)明名稱為''Nuhitional Products 化ving Improved Quality And Methods And Systems Regarding Same"的國際專利申請WO 2006/029298 Al。前述論文和公開的專利申 請作為本發(fā)明的一部分通過引用全文并入本文。
[0011] 通常，嬰幼兒配方制劑和其它液體營養(yǎng)產(chǎn)品必須進(jìn)行預(yù)處理W獲得最終組合物， 使所有的配方制劑成分(蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)和其它營養(yǎng)物)均勻分散和穩(wěn)定化，W及產(chǎn)生均 一的乳液。乳液通過高壓勻化和加熱進(jìn)行進(jìn)一步處理W確保均一性并降低細(xì)菌含量。如果 期望得到即開即喂的液體，則將乳液充注到合適的包裝內(nèi)并進(jìn)行進(jìn)一步的熱處理?？蒞在 充注之前進(jìn)行熱處理(在該情況下，在無菌條件下進(jìn)行充注），或者可W在高壓蒸煮過程中 對充注容器自身進(jìn)行熱處理。此外，一些嬰幼兒配方制劑被生產(chǎn)和包裝用于在醫(yī)院中首次 喂食。許多運(yùn)樣的W醫(yī)院為目標(biāo)的產(chǎn)品被生產(chǎn)成即開即喂的小瓶液體形式(稱為預(yù)灌注一 次性瓶(nursette))，并且在運(yùn)些容器中通過高壓蒸煮過程滅菌。
[0012] 當(dāng)加熱液相中的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和糖類時，主要發(fā)生破壞性反應(yīng)和導(dǎo)致多種分解和 聚合產(chǎn)物(包括AGE)的不期望的美拉德反應(yīng)。運(yùn)種強(qiáng)加熱也是導(dǎo)致各種熱不穩(wěn)定營養(yǎng)物分 解的因素之一。許多化學(xué)反應(yīng)一旦在加熱過程中開始進(jìn)行，則它們會在室溫下在液體或干 產(chǎn)物的整個儲存期間繼續(xù)進(jìn)行，盡管反應(yīng)速率較慢。還應(yīng)注意的是，在工廠條件下，因?yàn)槔?如在必要的處理設(shè)備上的計(jì)劃外工作的原因，可能必須在制造過程中的各個階段中將各批 次的液體產(chǎn)品保持在容納罐中。W該方式出現(xiàn)的任何延遲都會增加形成AGE的可能性。
[0013] 包含乳清蛋白、生物活性化合物和人乳中發(fā)現(xiàn)的其它營養(yǎng)物組分的配方可能對于 嬰幼兒配方制劑是必要的，尤其是對于無法喂養(yǎng)人乳時的低出生重量嬰幼兒更是如此。運(yùn) 些組分中的一些組分的熱不穩(wěn)定性和反應(yīng)性使得尤其難W將其中一些加入經(jīng)過熱滅菌的 液體配方制劑中。如上文所述，常規(guī)熱處理可導(dǎo)致營養(yǎng)物降解、功能性損失、膽存壽命縮短 和產(chǎn)生不期望的副產(chǎn)物。為了改善產(chǎn)品質(zhì)量，有必要生產(chǎn)使運(yùn)些組分對過量熱的暴露最小 化的配方制劑。利用冷滅菌工藝或較不嚴(yán)酷的熱處理對運(yùn)些組分進(jìn)行滅菌使得能夠開發(fā)出 品質(zhì)改善的和更為接近人乳的配方制劑。
[0014] 本發(fā)明的一個目的是克服一個或更多個前述缺點(diǎn)和/或現(xiàn)有技術(shù)的不利之處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 根據(jù)第一方面，本發(fā)明設(shè)及一種配制和無菌充注液體產(chǎn)品的方法。所述方法包括 W下步驟：
[0016] (i)提供包括至少一種第一液體組分的第一液體源；
[0017] (ii)提供包括至少一種第二液體組分的第二液體源；
[0018] (iii)提供容器，所述容器包括在其中限定相對于環(huán)境氣氛密封的空的無菌儲存 室的主體；
[0019] (iv)將所述容器引入無菌充注室內(nèi)；
[0020] (V)將與第一液體源流體連通連接的第一充注構(gòu)件放置為與位于無菌充注室中的 容器的儲存室流體連通，并且將所述至少一種第一液體組分通過第一充注構(gòu)件無菌引入儲 存室中；
[0021] (Vi)將與第二液體源流體連通連接的第二充注構(gòu)件放置為與位于相同或不同的 無菌充注室中的容器的儲存室流體連通，并且將所述至少一種第二液體組分通過第二充注 構(gòu)件無菌引入儲存室中，進(jìn)而在容器的無菌室內(nèi)將所述至少一種第一液體組分和所述至少 一種第二液體組分合并成液體產(chǎn)品配方制劑;和
[0022] (Vii)抽出第一和第二充注構(gòu)件，使其不再與位于無菌充注室內(nèi)的容器的儲存室 流體連通，并且將已充注的儲存室相對于環(huán)境氣氛密封，W將所述液體產(chǎn)品配方制劑氣密 密封在容器的儲存室內(nèi)。
[0023 ]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，所述方法還包括W下步驟：
[0024] (i)提供與儲存室流體連通的包括針可穿透和熱可再密封的部分的容器；
[0025] (ii)用與第一液體源流體連通連接的第一充注針或其它注射構(gòu)件刺穿容器的針 可穿透和熱可再密封的部分，并且將至少一種第一液體組分通過第一充注針無菌引入儲存 室中；
[0026] (iii)用與第二液體源流體連通連接的第二充注針或其它注射構(gòu)件刺穿容器的針 可穿透和熱可再密封的部分，并且將至少一種第二液體組分通過第二充注針無菌引入儲存 室中，進(jìn)而將所述至少一種第一液體組分和所述至少一種第二液體組分合并成液體產(chǎn)品配 方制劑；
[0027] (iv)從容器的針可穿透和熱可再密封的部分抽出第一和第二充注針，并且在其中 留下至少一個所形成的針孔;和
[0028] (V)對所述至少一個所形成的針孔施加激光福射W熱再密封所述針可穿透和熱可 再密封的部分，并進(jìn)而將液體產(chǎn)品配方制劑氣密密封在儲存室內(nèi)。
[0029] 本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施方案還包括對所述至少一種第一液體組分進(jìn)行滅菌并對 所述至少一種第二液體組分單獨(dú)進(jìn)行滅菌。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，第一和第二液體 組分中的至少其一是熱不穩(wěn)定的，并且所述滅菌步驟不損害、破壞或分解所述熱不穩(wěn)定組 分。在一些運(yùn)樣的實(shí)施方案中，第一和第二液體組分中的至少其一是熱不穩(wěn)定的，并且對運(yùn) 種熱不穩(wěn)定組分進(jìn)行過濾滅菌。在一些運(yùn)樣的實(shí)施方案中，所述至少一種第一液體組分是 熱不穩(wěn)定的，所述至少一種第二液體組分不是熱不穩(wěn)定的，對所述至少一種第一液體組分 進(jìn)行過濾滅菌，并且對所述至少一種第二液體組分進(jìn)行熱滅菌。在一些運(yùn)樣的實(shí)施方案中， 在將所述至少一種第一液體組分和所述至少一種第二液體組分引入儲存室之前，對第一和 第二液體組分進(jìn)行滅菌。
[0030] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述至少一種第一液體組分是微量營養(yǎng)物。在一些 運(yùn)樣的實(shí)施方案中，所述微量營養(yǎng)物選自包括礦物質(zhì)、維生素、激素、生長因子、核巧酸、多 核巧酸、生物聚合物W及由蛋白質(zhì)、糖類和核巧酸中至少其一形成的混合物的組。在一些實(shí) 施方案中，所述至少一種第一液體組分是活體。在一些運(yùn)樣的實(shí)施方案中，所述活體選自包 括益生元(probiotics)、隧菌體、酵母、霉菌和真菌的組。在一些實(shí)施方案中，所述至少一種 第一液體組分選自包括調(diào)味劑和香料的組。在一些實(shí)施方案中，所述至少一種第二液體組 分選自包括水、蛋白質(zhì)、糖類和脂質(zhì)的組。在一些運(yùn)樣的實(shí)施方案中，所述蛋白質(zhì)選自包括 乳、植物蛋白質(zhì)、乳蛋白質(zhì)的級分、乳蛋白質(zhì)級分的級分和水解形式的任一前述物質(zhì)的組； 所述糖類選自包括乳糖、葡萄糖、薦糖、麥芽糊精、低聚半乳糖、低聚葡萄糖、低聚果糖 (fructooligosaccharides)和已知提供明顯的生理益處或存在于人乳或其它哺乳動物乳 中的其它低聚糖的組；W及所述脂質(zhì)選自包括動物、植物或微生物來源的脂質(zhì)的組。
[0031] 根據(jù)另一方面，所述方法還包括W下步驟：（i)將密封的空容器安裝在傳送裝置 上；（ii)將流體殺菌劑輸送到容器的至少暴露部分上并進(jìn)而利用流體殺菌劑對容器的至少 運(yùn)樣的暴露部分進(jìn)行滅菌；（iii)將加熱的氣體輸送到容器的暴露于流體殺菌劑的部分上， 用加熱的氣體將流體殺菌劑從容器的暴露部分上沖去，并進(jìn)而形成基本不含流體殺菌劑的 容器的暴露部分;和(iv)使所述傳送裝置移動，W使其上的容器通過無菌充注室。
[0032] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述至少一種第一液體組分是熱不穩(wěn)定組分、調(diào)味 劑和/或香料，并且所述至少一種第二液體組分限定底液。在一些運(yùn)樣的實(shí)施方案中，所述 底液是諸如水、乳、基于乳的飲料、醬油、基于醬油的飲料、乳制品或果汁的液體飲料。本發(fā) 明的一些實(shí)施方案還包括首先引入所述至少一種第一液體組分，然后引入所述底液W利于 混合第一和第二液體組分。
[0033] 本發(fā)明的一些實(shí)施方案還包括通過累送所述至少一種第一液體組分和所述至少 一種第二液體組分分別通過第一和第二充注構(gòu)件而將每種液體組分引入儲存室中。一些運(yùn) 樣的實(shí)施方案還包括選擇速度、流量和/或累的操作時間W控制引入儲存室中的第一和第 二液體組分各自的體積。本發(fā)明的一些實(shí)施方案還包括提供驅(qū)動連接至第一充注構(gòu)件的第 一驅(qū)動系統(tǒng)或累和驅(qū)動連接至第二充注構(gòu)件的第二驅(qū)動系統(tǒng)或累。本發(fā)明的一些實(shí)施方案 還包括在停止引入相應(yīng)的第一或第二液體組分之后，反轉(zhuǎn)至少一個驅(qū)動系統(tǒng)或累的方向， W防止所述組分從相應(yīng)的充注構(gòu)件滴入儲存室中。
[0034] 根據(jù)另一方面，本發(fā)明設(shè)及一種用于配制和無菌充注液體產(chǎn)品的設(shè)備。所述設(shè)備 包括:包括至少一種第一液體組分的第一液體源;包括至少一種第二液體組分的第二液體 源;容器，所述容器包括在其中限定相對于環(huán)境氣氛密封的至少一個空的無菌儲存室的主 體;和無菌充注室。第一充注構(gòu)件與第一液體源流體連通連接，其相對于位于無菌充注室中 的容器可移動，并且與容器的密封無菌儲存室可流體連通連接，用W將所述至少一種第一 液體組分通過第一充注構(gòu)件無菌引入儲存室中。第二充注構(gòu)件與第二液體源流體連通連 接，其相對于位于相同或不同的無菌充注室中的容器可移動，并且與容器的密封的空無菌 儲存室可流體連通連接。所述至少一種第二液體組分通過第二充注構(gòu)件無菌引入儲存室 中，并進(jìn)而與所述至少一種第二液體組分合并成液體產(chǎn)品配方制劑，所述液體產(chǎn)品配方制 劑相對于環(huán)境氣氛氣密密封在容器的無菌室內(nèi)。
[0035] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述容器包括與儲存室流體連通的針可穿透和熱可 再密封的部分。第一充注針或類似的注射構(gòu)件與第一液體源流體連通連接，其相對于容器 的針可穿透和熱可再密封的部分可移動，用W將所述至少一種第一液體組分通過第一充注 針無菌引入儲存室中。第二充注針或類似的注射構(gòu)件與第二液體源流體連通連接，其相對 于容器的針可穿透和熱可再密封的部分可移動，用W將所述至少一種第二液體組分通過第 二充注針無菌引入儲存室中，并進(jìn)而將所述至少一種第一液體組分和所述至少一種第二液 體組分合并成液體產(chǎn)品配方制劑。激光源與針可穿透和熱可再密封的部分可熱連通連接， 用W對從針可穿透和熱可再密封的部分中抽出第一和第二充注針?biāo)纬傻闹辽僖粋€針孔 施加激光福射，W使所述液體產(chǎn)品配方制劑氣密密封在儲存室內(nèi)。
[0036] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述容器還包括用于對所述至少一種第一液體組分 進(jìn)行滅菌的第一裝置和用于對所述至少一種第二液體組分單獨(dú)進(jìn)行滅菌的第二裝置。在一 些運(yùn)樣的實(shí)施方案中，第一和第二液體組分中的至少其一是熱不穩(wěn)定的，并且相應(yīng)的第一 或第二裝置不損害、破壞或分解所述熱不穩(wěn)定組分。在一些運(yùn)樣的實(shí)施方案中，所述至少一 種第一液體組分是熱不穩(wěn)定的，所述至少一種第二液體組分不是熱不穩(wěn)定的，第一裝置是 過濾器，并且第二裝置是熱滅菌裝置。
[0037] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述至少一種第一液體組分是熱不穩(wěn)定的，所述至 少一種第二液體組分不是熱不穩(wěn)定的，并且所述設(shè)備還包括（i)與所述第一液體源流體連 通連接的過濾滅菌裝置，其用W在通過第一充注針或其它充注構(gòu)件引入所述至少一種第一 液體組分之前，對所述至少一種第一液體組分進(jìn)行過濾滅菌，和（i i)熱滅菌裝置，其用W在 通過第二充注針或其它充注構(gòu)件引入所述至少一種第二液體組分之前，對所述至少一種第 二組分進(jìn)行熱滅菌。
[0038] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述設(shè)備還包括:包括至少一個第一充注針或其它 充注構(gòu)件的第一充注站和包括至少一個第二充注針或其它充注構(gòu)件的第二充注站。優(yōu)選 地，所述設(shè)備還包括驅(qū)動連接至第一和第二充注針或其它充注構(gòu)件W累送所述組分從其中 通過的至少一個累。在一些運(yùn)樣的實(shí)施方案中，所述設(shè)備還包括驅(qū)動連接至第一充注構(gòu)件 的第一累和驅(qū)動連接至第二充注構(gòu)件的第二累。在一些實(shí)施方案中，第一和第二充注站分 別包括充注歧管，所述充注歧管包括彼此隔開的多個充注構(gòu)件，所述多個充注構(gòu)件相對于 容器支座移動W刺穿或W其它方式與安裝在所述支座上的多個容器流體連通、通過所述充 注構(gòu)件充注容器W及從已充注的容器抽出所述充注構(gòu)件。在包括具有針可穿透且熱可再密 封的部分的容器的運(yùn)樣的實(shí)施方案中，所述設(shè)備優(yōu)選還包括多個激光組合件。每個激光組 合件可連接至激光福射源，并且基本上聚焦在相應(yīng)容器的針可穿透和熱可再密封的部分上 的穿透點(diǎn)上W對其施加激光福射并再密封相應(yīng)的穿透孔。
[0039] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述設(shè)備還包括:限定入口端、出口端和位于入口端 和出口端之間的至少一個無菌室的殼體。傳送裝置至少部分位于無菌室內(nèi)且將多個容器限 定于其上，W支撐容器和使容器沿從入口端向出口端的方向移動通過無菌室。在一些運(yùn)樣 的實(shí)施方案中，流體殺菌劑站位于所述無菌區(qū)域內(nèi)且與流體殺菌劑源流體連通連接，用W 將流體殺菌劑輸送到流體殺菌劑站內(nèi)的支撐在傳送裝置上的相應(yīng)容器的至少暴露部分上 并對容器的暴露部分進(jìn)行滅菌。運(yùn)樣的實(shí)施方案還包括位于流體殺菌劑站和殼體的出口端 之間的無菌室內(nèi)的至少一個殺菌劑移除站，其與加熱的氣體源流體連通連接，用W將加熱 的氣體輸送到至少一個殺菌劑移除站內(nèi)的支撐在傳送裝置上的容器上，W沖去容器上的流 體殺菌劑。在一些運(yùn)樣的實(shí)施方案中，當(dāng)采用充注構(gòu)件和激光光學(xué)片組合件時，充注構(gòu)件和 激光光學(xué)組合件位于至少一個殺菌劑移除站和用于從其接收無菌容器的殼體的出口端之 間的無菌室內(nèi)。一些實(shí)施方案還包括與無菌室流體連通連接的用W在無菌室內(nèi)產(chǎn)生過壓無 菌氣體的無菌氣體源，和用于引導(dǎo)無菌氣體基本上沿從殼體的出口端向入口端的方向流動 W防止流體殺菌劑流到位于所述充注構(gòu)件附近的容