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CN102686117A - 用于对液体流进行加热或杀菌的系统和结构 - Google Patents

用于对液体流进行加热或杀菌的系统和结构 Download PDF

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CN102686117A CN2010800430546A CN201080043054A CN102686117A CN 102686117 A CN102686117 A CN 102686117A CN 2010800430546 A CN2010800430546 A CN 2010800430546A CN 201080043054 A CN201080043054 A CN 201080043054A CN 102686117 A CN102686117 A CN 102686117A
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杰弗里·F·迪恩
威廉·盖茨
罗德里克·A·海德
乔丁·T·卡勒
内森·P·米佛德
大卫·B·塔克曼
小洛厄尔·L·伍德
奥祖尔·伊尔迪里姆
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Tuoqitai Co Ltd
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Tuoqitai Co Ltd
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Abstract

一种食物产品杀菌器包括食物产品源和配置成接收来自食物产品源的食物产品流的再生式换热器。换热器包括配置成接收待杀菌的食物产品流的输入通道。换热器还包括流体地耦合于输入通道的输出通道。输出通道邻近输入通道。输出通道和输入通道配置成在两个通道之间传递热量。换热器还包括输入通道或输出通道的至少一部分的集成加热部分。加热部分配置成加热食物产品流。

Description

用于对液体流进行加热或杀菌的系统和结构
发明人：
杰弗里·F·迪恩、威廉·盖茨、罗德里克·A·海德、乔丁·T·卡勒、内森·P·米佛德、大卫·B·塔克曼、小洛厄尔·L·伍德和奥祖尔·伊尔迪里姆
相关申请的交叉引用
本申请与以下列出的申请（“相关申请”）相关并要求以下列出的申请（“相关申请”）的最早获得的有效申请日的益处（例如，要求除了临时专利申请以外的最早获得的优先权日期或根据35USC§119（e）要求临时专利申请的益处，要求相关申请的任何和所有母体、祖母体、曾祖母体等申请的益处）。
相关申请：
1.依据USPTO额外的法定要求，本申请涉及同此同时提交的、命名Geoffrey F.Deane、William Gates、Roderick A.Hyde、Jordin T.Kare、NathanP.Myhrvold、David B.Tuckerman、Lowell L.Wood、J r.和Ozgur Yildirim为发明人的、标题为A METHOD FOR HEATING OR STERILIZING ALIQUID STREAM（用于对液体流进行加热或杀菌的方法）的美国专利申请第12/462,200号，专利申请第12/462,200号是目前共同在审的，或是其目前共同在审的申请被给予申请日权益的申请。
2.依据USPTO额外的法定要求，本申请涉及同此同时提交的、命名Geoffrey F.Deane、William Gates、Roderick A.Hyde、Jordin T.Kare、NathanP.Myhrvold、David B.Tuckerman、Lowell L.Wood、Jr.和Ozgur Yildirim为发明人的、标题为PASTEURIZATION SYSTEM AND METHOD（巴氏杀菌系统和方法）的美国专利申请第12/462,206号，专利申请第12/462,206号是目前共同在审的，或是其目前共同在审的申请被给予申请日权益的申请。
美国专利局（USPTO）已经公布了对USPTO的计算机程序需要专利申请人参考序号并指示申请是继续申请还是部分继续申请两者的实行的布告。Stephen G. Kunin,Benefit of Prior-Filed Application（在先提交的申请的益处），USPTO官方公报，2003年3月18日，在http： //www.uspto.gov/web/offices/com/sol/og/2003/week11/patbene.htm可得到。本申请人实体（下文“申请人”）已经在上面提供了对从其要求优先权的申请的具体参考文献，如法令所叙述的。申请人理解法令在其具体的参考语言上是明确的且并不需要序号或任何表征例如“继续”或“部分继续”来要求美国专利申请的优先权。虽然有前述内容，但申请人理解USPTO的计算机程序具有某些数据进入要求，且因此申请人将本申请指定为上面阐明的其原申请的部分继续申请，但特别地指出这样的指定并不以任何方式被解释为关于本申请除了其原申请的实质之外是否还包含任何新的实质的任何类型的注释和/或承认。
相关申请的所有主题和相关申请的任何和所有母体、祖母体、曾祖母体等申请的所有主题通过引用并入本文，达到这样的主题同此并非不一致的程度。
背景
本文的描述通常涉及超高温（UHT）巴氏杀菌法领域。巴氏杀菌法和UHT巴氏杀菌法已经用于至少部分地对乳和其他食物产品杀菌。然而，常规的巴氏杀菌法和常规的UHT巴氏杀菌法已局限于其中容易使用相当大的电力用于巴氏杀菌工艺的应用。
对用于通过使用以各种结构和以各种用法的微通道以及类似物而消耗基本上比常规技术更少的电力的来进行UHT巴氏杀菌法的有利结构和方法存在需求。
概述
在一个方面，食物产品杀菌器包括食物产品源和配置成接收来自食物产品源的食物产品流的再生式换热器。换热器包括配置成接收待杀菌的食物产品流的输入通道。换热器还包括流体地耦合于输入通道的输出通道。输出通道邻近输入通道。输出通道和输入通道配置成在两个通道之间传递热量。换热器还包括输入通道或输出通道的至少一部分的集成的加热部分。加热部分配置成加热食物产品流。
除前述内容之外，在形成本公开内容的一部分的权利要求、附图和正文中描述了其他方法方面。
在一个或多个不同方面中，可以根据系统设计者的设计选择采用不同的结构元件。
在一个方面，液体杀菌系统包括配置成接收待加热至预定杀菌温度的液体流的输入通道。系统还包括流体地耦合于输入通道的输出通道。输出通道邻近输入通道。输出通道和输入通道配置成在两个通道之间传递热量。并且，系统包括输入通道或输出通道的至少一部分的集成的加热部分，加热部分配置成将所述液体流加热至预定杀菌温度，持续预定时间。
在另一个方面，食物产品加热器包括配置成接收待加热至预定温度的食物产品流的输入通道。加热器还包括流体地耦合于输入通道的输出通道。输出通道邻近输入通道。输出通道和输入通道配置成在两个通道之间传递热量。输入通道或输出通道的至少一部分的集成的加热部分配置成将食物产品流加热至预定温度，持续预定时间。
在另一个方面，液体加热器包括配置成接收待加热的液体流的输入通道。加热器还包括流体地耦合于输入通道的输出通道。输出通道邻近输入通道。输出通道和输入通道配置成在两个通道之间传递热量。加热器还包括输入通道或输出通道的至少一部分的加热部分，加热部分配置成加热液体流。输入通道和输出通道是微通道。
在又一个方面，液体加热器包括配置成接收待加热的液体流的输入通道。加热器还包括流体地耦合于输入通道的输出通道。输出通道邻近输入通道。输出通道和输入通道配置成在两个通道之间传递热量。加热器还包括输入通道或输出通道的至少一部分的加热部分。加热部分配置成加热液体流。输入通道和输出通道配置成使得液体流基本上是层流。
除前述内容之外，在形成本公开内容的一部分的权利要求、附图和正文中描述了其他系统方面。
除前述内容之外，在教导例如本公开内容的正文（例如，权利要求和/或详细描述）和/或附图中阐明和描述了各种其他方法和/或系统和/或程序产品方面。
前述内容是概括的且因此因需要包含细节的简化、概括和省略；因此，本领域技术人员应明白，概述仅是说明性的且并不意图以任何方式限制。本文描述的装置和/或工艺和/或其他主题的其他方面、特征和优势在本文阐明的教导中将变得明显。
附图简述
前述概述仅是说明性的且并不意图以任何方式限制。除了上述说明性的方面、实施方式和特征之外，另外的方面、实施方式和特征通过参考附图和以下详细描述将变得明显，附图中：
图1是食物产品杀菌系统的示例性绘图。
图2是逆流换热器的示例性绘图。
图3是换热器通道对（heat exchanger channel pair）的分解图的示例性绘图。
图4是换热器的显示轴向热漏失的示例性绘图。
图5是换热器的显示在邻近通道之间的温度分布图和热流的示例性绘图。
图6是换热器的显示径向热漏失的示例性绘图。
图7是换热器的显示通过隔离包装的热漏失的示例性绘图。
图8是换热器通道隔离物的示例性绘图。
图9是形成换热器通道隔离物的方法的示例性绘图。
图10是形成换热器通道隔离物的方法的示例性绘图。
图11是可选择的逆流换热器的示例性绘图。
图12是可选择的逆流换热器的示例性绘图。
详细描述
在以下详细描述中，参考附图，附图形成详细描述的一部分。在附图中，相似的符号通常确定相似的部件，除非上下文另外规定。详细描述、附图和权利要求中所描述的说明性的实施方式并不意图是限制性的。可以利用其他实施方式，且可以进行其他变化，而不偏离本文呈现的主题的精神或范围。本领域技术人员将认识到，技术发展水平已经进展到在系统的各方面的硬件和软件实现之间留下很少差别的阶段；例如，硬件或软件的使用通常是（但不总是，因为在某些情景下，在硬件和软件之间的选择可以变得重要）代表成本对效率折中的设计选择。本领域技术人员将明白，具有很多本文描述的工艺和/或系统和/或其他技术可以通过其实现的载体（vehicle）（例如，硬件、软件和/或固件），和优选的载体将随着部署工艺和/或系统和/或其他技术的背景而变化。例如，如果实施者确定速度和准确度是首要的，那么实施者可以选择主要硬件和/或固件载体；可选择地，如果灵活性是首要的，那么实施者可以选择主要软件实现；或，再次可选择地，实施者可以选择硬件、软件和/或固件的一些组合。因而，具有多种可能的本文描述的工艺和/或装置和/或其他技术可以通过其实现的载体，其中没有一种载体固有地优于其他载体，因为被利用的任何载体是取决于将部署载体的背景和实施者的具体考虑（例如，速度、灵活性或可预言性）的选择，它们中任一个可以改变。本领域技术人员将认识到，实现的光学方面将通常采用光学定向的硬件、软件和或固件。
巴氏杀菌法是常规用于减慢食物中的微生物生长的工艺。巴氏杀菌法是通常不意图杀死食物或液体中的所有致病微生物的杀菌工艺类型。确切地说，巴氏杀菌法目的在于减少活的病原体的数量，所以它们不可能造成疾病（假定巴氏杀菌法产物被冷冻并在其有效期之前被消耗）。然而，虽然描述的大量焦点可能集中在巴氏杀菌工艺且更特别地集中在超高温巴氏杀菌工艺，但本文所公开的主题可以应用于巴氏杀菌法以及其他杀菌工艺两者，无论它们是完全的还是不完全的。
巴氏杀菌法常规上使用低于沸点温度的温度，因为在高于乳的沸点的温度下，例如，酪蛋白胶粒将不可逆转地聚集（或“凝固”）。目前使用的巴氏杀菌法有三种主要类型：高温/短时间（HTST）、延长保存期（ESL）处理和超高温（UHT或超热处理）还用于乳处理。在HTST工艺中，乳在金属板之间被推动或被推动通过在外部由热水加热的管，并被加热至71.7℃（161℉），持续15-20秒。UHT处理将乳保持在约135℃（275℉）的温度，持续在一秒钟的几分之几至几秒范围内的时间段；该温度高于乳在正常大气压力下的沸点，但沸腾可以通过在基本上高于大气压力的压力下操作来抑制。使用短暴露时间最小化对味道和蛋白质成分的有害影响，该有害影响将通常在135℃发生。ESL乳具有微生物过滤步骤和比HTST低的温度。
存在可以被巴氏杀菌的许多食物产品。这些食物产品包括但不限于啤酒、苹果酒、果汁、槭糖浆、乳、葡萄酒、酱油、运动饮料、水等。
在包括非洲和南亚国家的地区中，普遍的是在收获乳之后使乳沸腾来对乳杀菌。该强烈的加热大大地改变乳的风味且可能需要相当大量的能量，这可能是受限的。沸腾或巴氏杀菌法可以预防的疾病中的一些包括但不限于结核病、白喉、沙门氏菌病、脓毒性咽炎、猩红热、利斯特菌病和伤寒。
UHT巴氏杀菌法是通过在超过135℃（275℉）（其是杀死可以在乳中找到的一些孢子所需的温度）的温度下加热食物，持续约1-2秒的短时间对食物部分杀菌。最普通的UHT产品是乳，但该工艺还用于果汁、奶油、酸乳、葡萄酒、汤和炖过的食品等。
有利地，UHT乳在被打开之前具有六至九个月的典型保存期，这高于由传统的较低温巴氏杀菌工艺提供的保存期。
现在参考图1，描绘用于巴氏杀菌（或可选择地杀菌）乳或其他食物产品或液体的示例性系统100。这样的液体可以包括但不限于胶体和悬浮液等。系统100包括用于引入食物产品或其他液体的流体入口110。过滤器120接收流体并从流体过滤任何颗粒或其他固体。过滤器120给向系统100中的流体加压的泵130供给。泵130可以是但不限于，由直流电动机以预置的或可控制的速度运行的正排量泵。泵130将流体供入换热器140。根据示例性的实施方式，换热器140可以是具有流体通道的微通道换热器，流体通道具有高的纵横比（aspect ratio）、小的水力直径和与其他微通道装置相似的其他特征，其他微通道装置例如但不限于用于冷却集成电路的微通道冷却器、固态激光器以及类似物。换热器140包括加热器150，加热器150加热换热器140的一部分和流过换热器140的流体，使得流体达到UHT巴氏杀菌法温度或其他预定温度，持续预定时间，例如但不限于1-2秒。换热器140包括供给减压阀170的换热器出口160，减压阀170在示例性的实施方式中将不打开，除非压力达到预定压力，例如但不限于37psi。这样的流体通过无菌出口180被释放入无菌的容器或包装中。换热器140可以至少部分地被隔离层190包住，隔离层190可以是但不限于，真空夹套或氙气室或气凝胶泡沫或其他隔离材料。
微通道已经被建议用来冷却集成电路且自从二十世纪八十年代早期已经被理解并在由David Tuckerman博士和R.Fabian Pease教授公布的研究中公开。Tuckerman和Pease公布了表明被蚀刻到硅中的微通道可以提供高达1000W每平方厘米的密度的研究。这样的微通道结构已经被表明能够冷却集成电路，例如在美国专利第4,541,040号；第7,156,159号；第7,185,697号；和美国专利申请公布第2006/0231233号所描述的，它们全部通过引用并入本文。然而，对流体流的巴氏杀菌法、杀菌或瞬时加热的实际应用还未实施或建议。
使用微通道结构的优势之一是不需要通道内的湍流来增加传热效率。微通道结构既不需要也不产生湍流。常规的大通道需要湍流来增加传热速率，否则流体充当通道壁与流体流中心之间的隔离体，这被称为热边界层。流体通道内的湍流使邻近通道壁的流体与通道中间的流体混合，由此最小化热边界层的厚度并最大化在流体和壁之间的传热速率。然而，这样的湍流和混合需要高的流速和高的压力。此外，高的流速将需要换热器通道是非常长的，以便实现对于UHT杀菌所推荐的135℃下的2秒停留时间。相反，微通道具有传热系数“h”与通道的宽度成反比例的优点。当“h”增加，效率增加。非常窄的通道具有薄的热边界层，因为边界层不能大于通道宽度的1/2。因此，热量以非常小的热阻在壁和通道中心之间转移。因此，可以是有益的是，将微通道或微通道状换热器用于UHT巴氏杀菌法以便增加传热并因此实现需要相对低的能量输入的非常紧凑的设计。
现在参考图2，可以用作图1的换热器140的逆流换热器200的示例性的透视横截面。换热器200包括一堆流通道。流通道堆包括与流出通道220交替的一系列重复的流入通道210。在这样的逆流换热器中，流体优选地进入通道210并离开邻近通道220而构成一个来回，即，换热器是单端的，其入口和出口在相同的端部处或附近。在有利的设计中，在通道210和220之间的优良的传热是所需的，而沿着通道的长度的轴向传热不是所需的。
现在参考图3，描绘了来自逆流换热器例如但不限于换热器200的通道对300的示例性的分解图。通道对300包括流入通道310，流入通道310包括流体地将通道310耦合于通道320的缝315。通道320包括出口325。在示例性的实施方式中，通道可以包括导热性镀层330，例如但不限于在通道的一部分上的铜或铝镀层，其用于将热输入传导或应用到通道中的流体流并使换热器的相当大的长度上维持近似均一的高温。根据示例性的实施方式，侧壁可以是约40-50微米厚，且基部可以是约10-12微米厚，然而，换热器不限于这些尺寸。在示例性的实施方式中，换热器可以包括但不限于，以堆叠关系的约100或更多的这些对。根据一个示例性的实施方式，通道可以由聚芳基醚酮（PEEK）形成。
现在参考图4，描绘了前述逆流换热器的另外的示例性绘图。换热器400包括应用热输入的热区410和其中发生大量热交换的加热（对于流入物）/冷却（对于流出物）区420。示例性的图430描绘了沿着换热器的长度的流体流的近似温度分布。
参考图5，图530中提供了离开的流体中的残余的热量的绘图。这样的示例性绘图阐明输入流体流和输出流体流两者的温度分布，其中换热器热力学不可逆性由出口流体温度相对于入口流体温度的温度增加δT阐明。所述热力学不可逆性表示必须被供应到换热器（例如，供应到热区）以便维持所需的热区温度的最小热能。将需要另外的能量来克服寄生热漏失，例如由图4中的箭头标记的‘热流’阐明的轴向热漏失。从换热器400发出的径向方向的另外的热漏失（即，向外的热在与流的方向垂直的平面上流动）由图6中的箭头630阐明。图7描绘隔离性包装730的用途，隔离包装730可以由各种材料形成，包括但不限于气凝胶、二氧化硅气凝胶或氙气以及许多其他隔离材料。径向热流630的量与图6中的那些相比将由于隔热层而减小，由此减少维持热区温度所需要的热能输入。
根据示例性的实施方式，如图8所描绘的，使用10或12微米PEEK膜来构造换热器的通道壁810可能是期望的。其他厚度或具有相对差的导热性的其他材料例如不锈钢可以同样地适用，这取决于所需的特征。通道壁中的每一个可以被间隔开且被多个隔离物820保持间隔开，隔离物820帮助维持与将在巴氏灭菌器操作期间存在的在入口通道和出口通道之间的压差相反的通道高度。这些隔离物820可以是以肋或球的形式（如所描绘的），其被压在膜810上或以其他方式附接或形成。这样的隔离物可以优选地是实质上导热性的以帮助横向方向的传热，但优选地在流（轴向的）方向是非邻接的以便最小化沿着换热器的长度的轴向方向的传热。在一个优选的实施方式中，每一层中的隔离物从在两个紧接的邻近层中的那些以水平位置偏置。在另一个实施方式中，隔离物被配置成在换热器的在邻近通道之间的压差是高的输入端/输出端附近呈较密的模式，并配置成在输入通道和输出通道之间的压差是低的热区附近呈较稀疏的模式。
现在参考图9，描绘制造换热器通道的方法900。在示例性的实施方式中，铝箔或铜箔（约52微米厚）910附接于带背衬（tape backing）920（过程930）。使用光刻法和蚀刻技术来除去材料，留下附接于带背衬920的铝柱或铜柱940（过程950）。将铜柱940和带背衬950倒转并放在热压机的板960之间。将柱940压入PEEK片970中（过程980）。除去热压机板960和带背衬920，留下带有柱940的PEEK片970，以为由这些堆叠的层组装的换热器提供间距和支撑（过程990）。
现在参考图10，描绘了使用具有凹部1015的300微米金属片1010形成待制造的隔离物阵列的可选择的方法1000（过程1020）。凹部或腔1015用金属球1030使用振动台或其他方法来填充（过程1040）。PEEK膜1060覆盖在金属球1030上并使用上部心杆1050来热压（过程1070）。从压机除去PEEK，且球保持嵌入PEEK中（过程1080）以形成换热器。
在又一个示例性的实施方式中，图11中描绘了可选择的制造技术1100，该制造技术1100并不需要处理100或更多个单独零件。彼此邻近延伸的第一通道和第二通道由单条或带的PEEK材料1110通过将材料折叠在其本身上以形成由缝1120联系的一堆通道对来形成。还可以使用适用的其他材料和用于制造换热器的其他概念。
现在参考图12，描绘了两端通过式换热器（double-ended pass throughheat exchanger）1200。通过式换热器1200包括使流以一个方向通过加热器1230的通道1210。通过通道1210的流在进入加热器1230之前从相反方向的流1220接收热输入。通过通道1210的流在流过加热器1230之后向流1220提供热量。在示例性的实施方式中，流体以交错配置同时流过通道1210和1220，且并不如上文所述的示例性的实施方式中那样构成一个来回。该通过式换热器因此可以具有在流体流通道中消除回转的优势。在优选的实施方式中，以一个方向进入的质量流速被精密控制以便等于以相反方向进入的质量流速并与以相反方向进入的质量流速相反。
在一个示例性的实施方式中，输入通道和输出通道由具有在约.01厘米至.001厘米范围内的厚度的薄壁分隔。虽然这些厚度可以是期望的，但可以使用其他厚度。对于上文提供的换热器，以使得热输入的至少90%由热耦合于热区的加热器提供的方式来构建换热器可能是期望的。在一个示例性的实施方式中，输入通道和输出通道各自具有小于约一毫米的水力直径，其中水力直径是四倍于通道的横截面积除以横截面的周长。在一个示例性的实施方式中，高传导性材料布置在加热器和通道之间。根据示例性的实施方式，高传导性材料可以是铜、其他金属或金属合金或其他高传导性材料。根据示例性的实施方式，传感器可以用于感测食物产品的至少一个特征。传感器可以是但不限于，温度传感器、压力传感器、流量传感器等。
传感器的使用允许杀菌器系统的闭环可控性。在示例性的实施方式中，计算机或微处理器控制器可以被实现以控制温度、加热器、泵、流体流、阀等。这样的控制器可以使用各种算法中的任何，并采用任何类型的可适用的硬件和软件构件。
根据示例性的实施方式，换热器中的加热结构包括具有高传导性材料的加热元件以将热量传递到流体通道。可选择地，主动加热结构可以直接地耦合于微通道，而不是使用高传导性材料来传递热量。
在所公开的示例性的实施方式中的许多中，考虑使用换热器来对食物产品杀菌。然而，换热器结构还可以用于其他应用中，包括但不限于各种类型的酿造应用、制造酸牛奶、发酵工艺、维持或参与化学反应或生物学反应等。并且，在示例性的实施方式中，换热器可以用于DNA的快速复制的聚合酶链反应（PCR）工艺。
上文所述的换热器预期在瞬时加热工艺期间增加效率。根据示例性的实施方式，换热器可以被设计为将乳或水加热至约135摄氏度的温度并将其保持在该温度，持续约2秒，且然后冷却流体，同时回收绝大部分热量，使得与常规的UHT巴氏杀菌工艺相比，能量输入是最小的。根据示例性的实施方式，在试图最大化换热器的效率时，有利的是，维持轴向热流（沿着流动路径）至最小，同时最大化在通道之间的传热。
前述详细描述已经经由使用框图、流程图和/或实施例阐明了装置和/或工艺的各种实施方式。当这样的框图、流程图和/或实施例包含一个或多个功能和/或操作的情况下，本领域技术人员应理解，在这样的框图、流程图和/或实施例内的每一个功能和/或操作可以单独地和/或共同地通过各种各样的硬件、软件、固件或实质上其任何组合来实现。此外，本领域技术人员将认识到，所公开的机械结构是示例性的结构，且许多其他形式和材料可以用于构造这样的结构。
在一般意义上，本领域技术人员将认识到，本文描述的各种实施方式可以单独地和/或共同地通过各种类型的机电系统来实现，所述机电系统具有各种各样的电部件例如硬件、软件、固件或实质上其任何组合；和可以给予机械力或运动的各种各样的部件，例如刚体、弹簧或扭转体、液压装置和电磁致动装置或实质上其任何组合。因此，如本文使用的“机电系统”包括但不限于，可操作地与换能器（例如，致动器、电动机、压电晶体等）耦合的电路、具有至少一个离散电路的电路、具有至少一个集成电路的电路、具有至少一个专用集成电路的电路、形成由计算机程序配置的通用计算装置（例如，由至少部分地执行本文描述的工艺和/或装置的计算机程序配置的通用计算机，或由至少部分地执行本文描述的工艺和/或装置的计算机程序配置的微处理器）的电路、形成存储装置（例如，随机存取存储器的形式）的电路、形成通讯装置（例如，调制解调器、通讯开关或光电设备）的电路和至其的任何非电模拟，例如光学的或其他模拟。本领域技术人员还将明白，机电系统的实例包括但不限于，各种消费类电子产品系统以及其他系统例如机动化运输系统、工厂自动化系统、安全系统和通信/计算系统。本领域技术人员将认识到，如本文使用的机电不必限于具有电驱动和机械驱动两者的系统，除了当上下文可以另外规定之外。
本领域技术人员将认识到，在本领域内普遍以本文阐明的方式实现装置和/或工艺和/或系统，且其后使用工程和/或商业实践来将这样被实现的装置和/或工艺和/或系统集成为更全面的装置和/或工艺和/或系统。即，本文描述的装置和/或工艺和/或系统的至少一部分可以经由合理量的实验集成到其他装置和/或工艺和/或系统。
本领域技术人员将认识到，本文所描述的部件（例如，步骤）、装置和对象以及伴随它们的论述为了概念上的清晰性而用作实例，且各种配置修改在本领域技术人员的技能内。因此，如本文使用的，所阐明的具体实例和伴随的论述意图代表它们的更一般的种类。一般而言，本文任何具体的标本的使用还意图代表其种类，且不包含本文这样具体的部件（例如，步骤）、装置和对象不应被理解为表明需要限制。
关于本文基本上任何复数和/或单数术语的使用，当适合于上下文和/或应用时，本领域技术人员可以从复数转为单数和/或从单数转为复数。为清晰性起见，本文没有特别阐明各种单数/复数置换。
本文所描述的主题有时阐明包含在不同的其他部件内或与不同的其他部件连接的不同部件。应理解，这样描绘的体系结构仅是示例性的，且实际上可以实现获得相同的功能性的许多其他体系结构。在概念意义上，获得相同的功能性的部件的任何布置被有效地“相关”，使得实现所需的功能性。因此，在本文被组合以实现特定的功能性的任何两个部件可以被视为彼此“相关”，使得实现所需的功能性，而不管体系结构或中间部件。同样地，如此相关的任何两个部件还可以被视为彼此“可操作地连接”或“可操作地耦合”以实现所需的功能性，且能够如此相关的任何两个部件还可以被视为彼此“可操作地耦合的”以实现所需的功能性。可操作地耦合的具体的实例包括但不限于物理上可配合的和/或物理上相互作用的部件和/或无线上可相互作用的和/或无线上相互作用的部件和/或逻辑上相互作用的和/或逻辑上可相互作用的部件。
尽管已经示出和描述了本文描述的本主题的特定方面，但对于本领域技术人员将是明显的是，基于本文的教导，可以进行变化和修改，而不偏离本文描述的主题和其较宽的方面，且因此，所附的权利要求旨在将在本文描述的主题的真正精神和范围内的所有这样的变化和修改包括在其范围内。此外，应理解，本发明由所附的权利要求界定。本领域技术人员应理解，一般而言，本文且尤其在所附的权利要求（例如，所附的权利要求主体）中使用的术语通常意图为“开放式”术语（例如，术语“包括（including）”应被解释为“包括但不限于”，术语“具有”应被解释为“具有至少”，术语“包括（includes）”应被解释为“包括但不限于”等。）。本领域技术人员还应理解，如果所引导的权利要求表述的具体数量是期望的，那么这样的意图将在权利要求被明确表述，且在不存在这样表述的情况下，不存在这样的意图。例如，作为有助于理解，以下所附的权利要求可以包含引导性短语“至少一个”和“一个或多个”的用法以引导权利要求表述。然而，这样的短语的使用不应被解释为暗示：由不定冠词“一（a）”或“一（an）”引导权利要求表述将包含这样被引导的权利要求表述的任何特定的权利要求限制于包含仅一个这样表述的发明，甚至当同一权利要求包括引导性短语“一个或多个”或“至少一个”和不定冠词例如“一（a）”或“一（an）”（例如，“一（a）”和/或“一（an）”应通常被解释为意指“至少一个”或“一个或多个”）时；这也适用于被用于引导权利要求表述的定冠词的使用。此外，即使所引导的权利要求表述的具体数量被明确叙述，但本领域技术人员将认识到，这样的表述应通常被解释为意指至少所表述的数量（例如，没有其他修饰语的“两个表述”的裸表述通常意指至少两个表述，或两个或更多个表述）。此外，在使用类似于“A、B和C等中的至少一个”的惯例的那些情况下，一般而言，这样的造句意图本领域技术人员将以以下意思理解该惯例（例如，“具有A、B和C中的至少一个的系统”将包括但不限于具有单独的A、单独的B、单独的C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、和/或A、B和C一起等的系统）。在使用类似于“A、B或C等中的至少一个”的惯例的那些情况下，一般而言，这样的造句意图本领域技术人员将以以下意思理解该惯例（例如，“具有A、B或C中的至少一个的系统”将包括但不限于具有单独的A、单独的B、单独的C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、和/或A、B和C一起等的系统）。本领域技术人员还应理解，无论是在说明书、权利要求还是图中，呈现两个或更多个可选择的术语的实际上任何分离的词语和/或短语应被理解考虑包括术语中的一个、术语中的任一个或两个术语的可能性。例如，短语“A或B”将被理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。
尽管本文已经公开了各个方面和实施方式，但其他方面和实施方式对本领域技术人员来说将是明显的。本文所公开的各个方面和实施方式是为了阐述的目的且并不意图是限制性的，且真正的范围和精神由以下权利要求指出。

Claims (47)

1.一种食物产品杀菌器，包括：
食物产品源；和
再生式换热器，其配置成接收来自所述食物产品源的食物产品流，所述换热器包括：
输入通道，其配置成接收待杀菌的食物产品流；
输出通道，其流体地耦合于所述输入通道，所述输出通道邻近所述输入通道，所述输出通道和所述输入通道配置成在两个通道之间传递热量；和
所述输入通道或所述输出通道的至少一部分的集成的加热部分，所述加热部分配置成加热所述食物产品流。
2.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中所述输入通道和所述输出通道由薄壁分隔。
3.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中所述输入通道和所述输出通道由薄壁分隔，且所述薄壁具有小于.01厘米的厚度。
4.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中所述输入通道和所述输出通道由薄壁分隔，且所述薄壁具有小于.002厘米的厚度。
5.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中所述输入通道和所述输出通道共享壁。
6.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中所述输入通道和所述输出通道共享壁，且在一列中存在多对输入通道和输出通道，每一对与邻近对共享壁。
7.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中所述杀菌器回收食物产品的峰值热能的至少90％。
8.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中所述输入通道和所述输出通道共享壁，所述输入通道和所述输出通道至少部分地被隔离层围绕。
9.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中所述输入通道和所述输出通道各自具有小于约一毫米的水力直径，所述水力直径被表示为四倍于通道的横截面积除以横截面的周长。
10.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中所述输入通道和所述输出通道各自具有小于约一百微米的水力直径，所述水力直径被表示为四倍于通道的横截面积除以横截面的周长。
11.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中所述输入通道和所述输出通道至少部分地由聚芳基醚酮(PEEK)形成。
12.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中所述加热部分包括电加热器。
13.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中所述加热部分包括加热器并包括在所述加热器和所述通道之间的高导热性材料。
14.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中所述加热部分包括加热器并包括在所述加热器和所述通道之间的高导热性材料，所述高导热性材料包括铜。
15.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中所述食物产品包括以下中的至少一种：果汁、苹果酒、蜂蜜、械糖浆、乳、酱油、运动饮料、醋、水、葡萄酒、啤酒、奶油和乳酪。
16.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，还包括配置成向所述食物产品加压的泵。
17.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，还包括配置成过滤所述食物产品的过滤器。
18.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，还包括配置成感测所述食物产品的至少一个特性的传感器。
19.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，还包括配置成感测所述食物产品的至少一个特性的传感器，其中所述传感器是温度传感器。
20.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，还包括配置成感测所述食物产品的至少一个特性的传感器，其中所述传感器包括压力传感器。
21.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，还包括配置成感测所述食物产品的至少一个特性的传感器，其中所述传感器包括流量传感器。
22.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中所述输入通道和所述输出通道是微通道。
23.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中所述输入通道和所述输出通道配置成具有促进层流的纵横比。
24.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中所述输入通道和所述输出通道配置成促使液体以小于2000的雷诺数在所述通道中流动。
25.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中所述输入通道和所述输出通道配置成促使液体在具有大于所述通道的一半厚度的边界层厚度的所述通道中流动。
26.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，还包括隔离性层，所述隔离性层至少部分地将所述输入通道、所述输出通道和所述加热部分隔离。
27.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中所述换热器包括多对输入通道和输出通道。
28.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中输入通道邻近多个输出通道并从所述多个输出通道接收热量。
29.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中输出通道邻近多个输入通道并将热量传到所述多个输入通道。
30.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中所述输入通道和所述输出通道各自具有板状布局，其中所述通道的宽度比所述通道的厚度大得多。
31.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中具有多个输入通道和多个输出通道，且所述输入通道与所述输出通道以左到右关系交替。
32.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，还包括在所述输入通道和所述输出通道中的至少一个内的支撑元件。
33.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中具有多个输入通道和多个输出通道，且所述输入通道和所述输出通道形成为邻近的管的阵列。
34.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中具有多个输入通道和多个输出通道，且所述输入通道和所述输出通道形成为邻近的通道的格网。
35.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中具有多个输入通道或多个输出通道，且至少一组输入通道或至少一组输出通道相互连接。
36.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，还包括在所述入口通道的至少部分和所述输出通道的至少部分之间的回流部分。
37.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，还包括在所述入口通道的至少部分和所述输出通道的至少部分之间的回流部分，且所述回流部分邻近所述加热部分。
38.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中所述输入通道的流以与所述输出通道的流相反的方向。
39.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中所述输入通道和所述输出通道具有可变的横向横截面，但所述输入通道和所述输出通道的邻近的横向横截面的横截面积的总和是恒定的。
40.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中所述输入通道和所述输出通道不包括回流部分。
41.根据权利要求1所述的食物产品杀菌器，其中所述食物产品是液体。
42.一种液体杀菌系统，包括：
输入通道，其配置成接收待加热至预定杀菌温度的液体流；
输出通道，其流体地耦合于所述输入通道，所述输出通道邻近所述输入通道，所述输出通道和所述输入通道配置成在两个通道之间传递热量；和
所述输入通道或所述输出通道的至少一部分的集成的加热部分，所述加热部分配置成将所述液体流加热至所述预定杀菌温度，持续预定时间。
43.一种食物产品加热器，包括：
输入通道，其配置成接收待加热至预定温度的食物产品流；
输出通道，其流体地耦合于所述输入通道，所述输出通道邻近所述输入通道，所述输出通道和所述输入通道配置成在两个通道之间传递热量；和
所述输入通道或所述输出通道的至少一部分的集成的加热部分，所述加热部分配置成将所述食物产品流加热至所述预定温度，持续预定时间。
44.一种液体加热器，包括：
输入通道，其配置成接收待加热的液体流；
输出通道，其流体地耦合于所述输入通道，所述输出通道邻近所述输入通道，所述输出通道和所述输入通道配置成在两个通道之间传递热量；和
所述输入通道或所述输出通道的至少一部分的集成的加热部分，所述加热部分配置成加热所述液体流，
其中所述输入通道和所述输出通道是微通道。
45.根据权利要求44所述的液体加热器，其中所述液体加热器是杀菌器。
46.一种液体加热器，包括：
输入通道，其配置成接收待加热的液体流；
输出通道，其流体地耦合于所述输入通道，所述输出通道邻近所述输入通道，所述输出通道和所述输入通道配置成在两个通道之间传递热量；和
所述输入通道或所述输出通道的至少一部分的集成的加热部分，所述加热部分配置成加热所述液体流，
其中所述输入通道和所述输出通道配置成使得所述液体流基本上是层流。
47.根据权利要求46所述的液体加热器，其中所述液体加热器是杀菌器。
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