本发明涉及用于水解婴儿配方的方法和装置。
背景技术：
需要婴儿配方作为人类母乳的替代品或添加物以为全球数百万儿童和婴儿提供营养。然而，除非婴儿配方中的蛋白质被酶促水解，否则许多患有过敏的婴儿可能在婴儿配方的消化过程中遇到麻烦，在一些最坏的情况下，婴儿配方的营养摄入部分或完全失效，并且这些儿童可饿死或处于挨饿的危险。因此，在制造婴儿配方的过程中，水解婴儿配方的方法和装置是非常重要的。
通常，制造婴儿配方的方法需要将大量呈液体形式的婴儿配方储存在储存罐中，测量婴儿配方的pH，并且加入大量碱液以将婴儿配方的pH升高至期望的pH。期望的pH由水解婴儿配方中蛋白质的酶的最佳工作pH来确定。大批量添加碱液以升高罐中保存的婴儿配方的pH。因此，如果对低pH值的损害不敏感，则所述酶将直接添加，或者如果对低pH值的损害敏感，则在储存罐中的pH分布被认为是可接受的之后来添加。因此，在该过程中可能会出现多个问题，碱液可能导致液体婴儿配方结块，此外，添加的碱液使保存在罐中的婴儿配方中的pH值不均匀地升高，并且在可假定保存在罐中的婴儿配方是均匀的pH分布之前，将存在相当长的时间。此外，酶也可分批添加，并且直到经过足量的时间才可发生酶的均匀分布。
因此，通常期望改善婴儿配方的水解以至少降低具有水解的婴儿配方的不均匀混合物的风险。此外，期望提供降低的成本和/或时间，并改善性能。因此需要改善现有技术以提供用于水解婴儿配方的方法和装置，这至少部分地解决这些问题。
技术实现要素：
本发明的目的是改善当前现有技术，以解决上述问题中的至少一些，并提供用于水解婴儿配方的改善的方法和/或装置。这些和其它目的通过根据独立权利要求所述的方法和装置来实现。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于水解婴儿配方的方法。所述方法包括以下步骤：在产品管道中提供婴儿配方，进行产品管道中的婴儿配方的pH测量，基于产品管道中测得的pH，通过将苛性碱溶液加入产品管道中的婴儿配方中来调节产品管道中的婴儿配方的pH，将酶加入产品管道中的婴儿配方中，并将婴儿配方转移并储存在储存罐中。
本发明至少部分地基于以下认识：进行pH测量，调节pH并将酶加入婴儿配方中可在通向储存罐的产品管道中进行，以便向储存罐提供婴儿配方，其中在被转移到储存罐之前提供更均匀的酶浓度和正确的pH值。由此，将苛性碱溶液和酶加入婴儿配方在其中流动的产品管道的一小部分中，并且可在婴儿配方到达储存罐之前在婴儿配方中提供期望的pH和酶分布。这是有利的，因为婴儿配方奶粉可在储存罐中保持更短的时间，同时仍然提供令人满意的水解。水解的婴儿配方可在储存罐的下游提供，以例如进行热处理和可能的干燥。因此，应当理解，在储存罐中足够的保存时间之后，可对水解的婴儿配方进行进一步处理，例如，热处理和可能的干燥处理，并作为待出售的产品以包装形式提供。因此应当注意，水解婴儿配方通常批量或以分批方式进行，以提供在保存在储存罐中时已经被酶水解的婴儿配方。
酶可在pH测量和调节之前或之后加入。婴儿配方通常具有的pH值为约7，这不损害酶。优选可在加入苛性碱溶液之后加入酶以便确保其不被破坏，并且提供合适的pH值。
产品管道延伸到储存罐中以便将婴儿配方运输，例如转移和再填充或填充到储存罐中。因此，产品管道可被理解为通向储存罐的进料管。因此，pH测量、调节婴儿配方的pH值以及加入酶全部均在储存罐外进行。
本文中的婴儿配方一般是指使用牛奶生产的婴儿配方，并且用于0-6个月，6-12个月大的婴儿和12-36个月大的儿童。当然可将本发明用于使用来自其它动物的奶生产的婴儿配方。儿童的年龄差异在于对于较大的婴儿或儿童提供较高的蛋白质浓度。通常，对于0-6个月大的婴儿，蛋白质浓度为13％，然而，对于12-36个月的儿童，蛋白质浓度为约20％，并且对于6-12个月大的婴儿，蛋白质浓度在这些值之间。
与本发明一起使用的酶通常为蛋白酶。例如，得自Novozyme的蛋白酶，碱性蛋白酶Alcalase、Savinase、胰蛋白酶(Trypsin)可与本发明一起使用。
加入或加进产品管道中以调节婴儿配方的pH值的苛性碱溶液的量和/或浓度当然取决于在产品管道中流动的婴儿配方的量。因此，苛性碱溶液的量和/或浓度可适于不同的情况。本领域技术人员已知如何进行此类计算和控制苛性碱溶液的量和/或浓度。
在至少一个示例性实施方案中，将婴儿配方保存在储存罐中30-120分钟，优选地15-60分钟以被水解。与常规工艺相比，通过使用根据本发明的工艺，可减少在储存罐中的保持时间。在背景技术所述的常规工艺中，填充约20000升储存罐的时间为约一小时，苛性碱溶液的添加和混合需要约一小时，酶的添加和混合需要约一小时，并且允许酶将婴儿配方水解约一至两小时以在所述罐清空之前确保充分的水解。因此，常规方法需要至少四个小时，通常更长。使用本发明，水解可在产品管道中立即开始发生。因此，填充储存罐需要约一小时，并且将婴儿配方在储存罐中保持30-120分钟或15-60分钟以确保在所述罐清空之前充分水解。例如，婴儿配方可以在储存罐中保持少于60分钟。因此，使用本发明，水解过程可在少于三小时或甚至少于两小时内进行。
在至少一个示例性实施方案中，所述方法还可包括在储存罐中搅拌婴儿配方的步骤。通过搅拌保存在储存罐中的婴儿配方，可搅拌并混合pH和酶的分布，以便促进酶的活化和/或避免沉降。
在至少一个示例性实施方案中，调节婴儿配方的pH的步骤将婴儿配方的pH调节至7-10，优选地7.5-9.5，更优选地7.7-8.5的pH范围。上文给出的范围对于该工艺期间使用的酶类型而言可能是最佳的。
在至少一个示例性实施方案中，加入产品管道中的酶的量在每400-800份婴儿配方一份酶，优选地每500-700份婴儿配方一份酶，更优选地每550-650份婴儿配方一份酶的范围内。然而，应当注意，酶的量可以以不同于上述示例的其它量来加入。
在至少一个示例性实施方案中，加入婴儿配方中的苛性碱溶液是碱液，诸如氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)。例如，可使用具有NaOH的碱液，因为这些元素可因为Na是可食用的而留在水解的婴儿配方中。
在至少一个示例性实施方案中，加入产品管道中的婴儿配方中的苛性碱溶液的量在每升婴儿配方1毫升(ml)-1升(l)的范围内。例如，加入婴儿配方中的苛性碱溶液的量可以在每升婴儿配方1-5ml的范围内。
在至少一个示例性实施方案中，所述方法还可包括以下步骤：使来自储存罐的婴儿配方的一部分在pH控制回路中循环，进行pH控制回路中的婴儿配方的pH测量，并基于控制回路中测量的pH值，通过将苛性碱溶液加入控制回路中来调节pH控制回路中的婴儿配方的pH。pH控制回路可被理解作为连续或间歇式循环回路，其中婴儿配方的一部分循环以控制pH值，以便确保在水解过程期间在储存罐中保持期望的pH。因此，如果需要，可通过控制回路抽取婴儿配方的一部分，同时连续测量并调整pH。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于水解婴儿配方的装置，所述装置包括产品管道，具有来自产品管道的入口的储存罐，pH传感器，所述pH传感器被布置成测量产品管道中的婴儿配方的pH，第一加料入口，所述第一加料入口被布置成将苛性碱溶液加入产品管道中，第二加料入口，所述第二加料入口被布置成将酶加入产品管道中。
本发明的这些其它方面的效果和特征结构在很大程度上类似于上文结合本发明的第一方面所述的那些。关于本发明的第一方面提及的实施方案在很大程度上与本发明的第二方面兼容。因此，产品管道被布置在储存罐的外部上。
在至少一个示例性实施方案中，所述装置还包括在储存罐中的搅拌器。
在至少一个示例性实施方案中，所述装置还包括控制回路，所述控制回路包储存罐中的入口和出口，以及用于将婴儿配方泵送通过控制回路的泵，用于测量控制回路中的婴儿配方的pH的pH传感器和pH调节构件。pH传感器和pH调节构件可以为与用于产品管道的组件类似的组件。
在至少一个示例性实施方案中，储存罐还连接到热处理单元。
一般来讲，除非本文中另外明确定义，否则权利要求中所用的所有术语根据它们在技术领域中的普通含义来解释。除非另有明确说明，否则所有对“一/一个/所述[元件、装置、组件、构件、步骤等]”的提及均应被开放式地解释为是指所述元件、装置、组件、构件、步骤等的至少一个示例。
附图说明
本发明的上述以及附加目的、特征结构和优点将通过以下参考附图对本发明实施方案的说明性和非限制性详细描述来更好地理解，其中相同的附图标记将用于相似的元件。
图1为根据本发明的至少一个实施方案的用于水解婴儿配方的装置的示意图。
图2为根据本发明的至少一个实施方案的用于水解婴儿配方的装置的示意图；
图3为示出根据本发明的至少一个实施方案的用于水解婴儿配方的方法的流程图。
图4为示出根据本发明的至少一个实施方案的用于水解婴儿配方的方法的流程图。
具体实施方式
在本具体实施方式中，主要参考示出根据本发明的各种实施方案的装置的示意图来讨论根据本发明用于水解婴儿配方的装置的实施方案。应当注意，这不意味着限制本发明的范围，本发明的范围也可应用于其它情况中，例如与附图中所示的实施方案不同的其它类型或变型的装置。此外，结合本发明的实施方案提及特定组件并不意味着这些组件不能有利地连同本发明的其它实施方案一起使用。现在将参考附图描述本发明，其中首先将关注该结构，其次将关注功能。
图1示出了根据本发明的一个实施方案，用于水解婴儿配方的装置1的示意图。所述装置1包括产品管道2和储存罐3。在储存罐3中，示出了液体婴儿配方31。所述罐3中的婴儿配方31已经由产品管道2转移到其中，因此，储存罐3具有来自产品管道2的入口。当然应当注意，为了正确运行，用于水解婴儿配方的完整装置包括比本文所示的组件更多的组件，诸如泵、阀和其它附加组件。例如，未示出在产品管道2之前存储或供应婴儿配方的罐，或者分别流体连接至第一和第二加料入口的储存苛性碱溶液或酶的罐。然而，忽略此类组件，因为本领域中已知许多替代物，并且本发明关注的是装置1的总体结构。储存罐3可例如容纳约200000升婴儿配方31。
装置1还包括pH传感器4，其被布置成测量产品管道2中的婴儿配方的pH。所述pH传感器可以为本领域已知的任何合适的pH传感器。在pH传感器4的下游，布置第一加料入口5以将苛性碱溶液加入产品管道中并因此加入婴儿配方中。在第一加料入口5的下游，布置第二加料入口以将酶加入产品管道2并且加入在产品管道中流动的婴儿配方中。第一和/或第二加料入口5,6可由Tetra Aldose、Tetra Alblend或任何类似设备来例示。
pH传感器4、第一加料入口5和第二加料入口6全部均安装在产品管道2上，并且与在产品管道2中流动的婴儿配方流体连接。
pH传感器4可连接，例如联接到第一加料入口5，以便控制通过第一加料入口5加入产品管道2中的苛性碱溶液的量。替代地，所述装置1可包括控制单元(未示出)，所述控制单元至少连接至pH传感器4和第一加料入口5。控制单元可控制通过第一加料入口5加入到产品管道2中的苛性碱溶液的量。任选地，此类控制单元还可控制第二加料入口和加入产品管道2中的婴儿配方中的酶的量。
在用婴儿配方填充储存罐3时，在产品管道2中流动的婴儿配方量可以为基本恒定的，因此如果苛性碱溶液的浓度是恒定的，则在操作期间经由第一加料入口5添加或加入的苛性碱溶液的量也可被理解为是恒定的。否则，可改变苛性碱溶液的量或苛性碱溶液的浓度以提供婴儿配方的期望pH。此外，加入产品管道中的酶的量在每400-800份婴儿配方一份酶，优选地每500-700份婴儿配方一份酶，更优选地每550-650份婴儿配方一份酶的范围内。然而，应当注意，酶的量可以以不同于上述示例的其它量来加入。
在使用时，提供流过产品管道2的婴儿配方。pH传感器4连续地或间歇地进行产品管道2中婴儿配方的pH测量。因此，pH传感器4可每秒至少一次或者更频繁地进行测量。由pH传感器4进行的pH测量用于控制经由第一加料入口5加入产品管道2中的婴儿配方中的苛性碱溶液的量。因此，提供产品管道2中流动的婴儿配方的特定pH。例如，产品管道中流动的婴儿配方的pH可以为约7，将苛性碱溶液加入产品管道中以将pH升高至7.5至8.5的范围内。在通过第一加料入口5加入苛性碱溶液之后，第二加料入口6将酶加入在产品管道2中流动的婴儿配方中。进行上述过程直至到储存罐已满，或者储存罐中的液位达到预定水平。之后，将婴儿配方保持在储存罐3中，使得允许酶水解该婴儿配方。婴儿配方31可以在储存罐3中保持约30-120分钟，或约15-90分钟。因此，婴儿配方31分批水解。
值得注意的是，在婴儿配方31水解后，例如，通过将其保持在储存罐3中足够的时间，可将经水解婴幼儿配方31提供给与所述储存罐3连接的热处理单元(未示出)。所述热处理单元对婴儿配方进行热处理，之后可将其包装并作为产品供应，或者另选地将其干燥并以包装粉末形式供应。
图2示出了根据本发明的至少一个实施方案的用于水解婴儿配方的装置1'。所述装置1'在很大程度上类似于图1中所示的装置，并且相同的附图标记表示相同或相似的元件和组件。为了简洁起见，下文仅描述了与图1所示的实施方案不同的元件。
与图1所示的实施方案相比，装置1'还包括控制回路7。所述控制回路7包括储存罐中的入口和出口，其经由控制回路管道7a流体连接。所述控制回路还包括用于将婴儿配方泵送，例如循环通过控制回路管道7a的泵7b，用于测量控制回路中的婴儿配方的pH的pH传感器7c和pH调节构件7d。pH传感器7c和pH调节构件7d可以是与上文所述pH传感器4以及第一加料入口5以所述基本上相同的方式工作的相同组件。因此，在使用时，当婴儿配方31保持在储存罐3中以被水解时，操作泵7b以使婴儿配方循环通过控制回路7。pH传感器7c对在控制回路7中循环的婴儿配方连续地或间歇地进行pH测量，并且如果需要，由于婴儿配方偏离目标pH，通过pH传感器7c控制pH调节构件7d以加入苛性碱溶液，以达到目标pH。替代地，装置1'可包括至少连接到pH传感器7c和pH调节构件7d的控制单元(未示出)。所述控制单元可控制通过pH调节构件7d加入控制回路7中的苛性碱溶液的量。任选地，此类控制单元还可控制泵7b的操作。用于控制回路7的苛性碱溶液可以在类型和浓度方面与用于产品管道的苛性碱溶液相似。
装置1'任选地还包括在罐3中的搅拌器8。如图所示，所述搅拌器8可以为某些类型的旋转的螺旋桨或转子，以便在婴儿配方在储存罐3中水解的同时，搅拌并混合婴儿配方31。所述搅拌器8当然可以为本领域已知的任何其它类型的搅拌器。
在使用时，与图1所示的装置1相比，装置1'还操作控制回路7以使保存在储存罐3中的婴儿配方31循环从而控制并可能调节婴儿配方的pH以提供期望的pH，所述期望的pH对于加入婴儿配方中的酶是最佳的。在装置1'还包括搅拌器8的情况下，可操作所述搅拌器以搅拌并混合婴儿配方31以进一步提供保存在储存罐3中的婴儿配方31中的pH和酶随时间推移的均匀分布。
图3示出了根据本发明的至少一个实施方案的用于水解婴儿配方的示例性方法的流程图。该方法可以但不一定使用如图1所示的装置来进行。
所述方法包括在产品管道中提供液体婴儿配方的第一步骤S1。婴儿配方在此阶段通常具有约7的pH值。
下一步骤S2包括进行产品管道中的婴儿配方的pH测量。
下一步骤S3包括基于产品管道中测量的pH，通过将苛性碱溶液加入产品管道中的婴儿配方中来调节产品管道中婴儿配方的pH。苛性碱溶液可以是碱液，诸如氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)。婴儿配方的期望的pH值可以在pH 7.5-8.5的范围内。
下一步骤S4包括将酶加入产品管道中的婴儿配方中。应当注意，将酶加入产品管道中的婴儿配方中的步骤可以在调节pH的步骤之前进行或者甚至在进行pH测量的步骤之前进行。所用的酶或蛋白酶，以及加入产品管道中的酶的量在每400-800份婴儿配方一份酶，优选地每500-700份婴儿配方一份酶，更优选地每550-650份婴儿配方一份酶的范围内。与本发明一起使用的酶通常是蛋白酶。例如，得自Novozyme的蛋白酶，碱性蛋白酶(Alcalase)、Savinase、胰蛋白酶(Trypsin)可与本发明一起使用。
后续步骤S5包括将婴儿配方转移并储存在储存罐中。
可将婴儿配方保存或储存在储存罐中约30-120分钟，或约15-90分钟，以确保婴儿配方中的蛋白质充分水解。任选地，该方法可包括在将在婴儿配方食品保存在储存罐中时搅拌储存罐中的婴儿配方以改善酶的混合并避免婴儿配方中具有更高或更低pH的局部浓度。
图4示出了根据本发明的至少一个实施方案的用于水解婴儿配方的示例性方法的流程图。该方法可以但不一定使用如图1'所示的装置来进行。与结合图3所述的方法相比，图4中的方法还包括三个步骤。
在婴儿配方保存在储存罐中期间，进行使来自储存罐的婴儿配方的一部分在pH控制回路中循环的步骤S6。
在下一步骤中，进行pH控制回路中的婴儿配方的pH测量S7。
在后续步骤S8中，基于步骤S7中测得的pH，通过将苛性碱溶液加入控制回路来调节pH控制回路中婴儿配方的pH。
步骤S6-S8可被理解为结合图2描述的控制回路7的操作。
任选地，所述方法可包括在婴儿配方保存在罐中时搅拌储存罐中的婴儿配方以改善酶的混合并避免婴儿配方中具有更高或更低pH的局部浓度。
本领域技术人员认识到，在不脱离由所附权利要求所限定的本发明范围的情况下，可对本文所述的实施方案进行多种修改。