CN100525656C - 一种能在低温及常压下进行高效杀菌的微波杀菌机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可在非高温及常压状态下，对于连续化生产的封装食品进行高效杀菌的微波杀菌机，该杀菌机包括输送带、支架、微波杀菌区、具有防止微波泄露的进出料机构，微波杀菌区沿被杀菌物品的传送方向被若干金属分隔板分为若干个各自独立、互不干扰的微波辐射室，各金属分隔板中间设有可供被杀菌物品通过、且能屏蔽微波的弹性金属片，各微波辐射室设有独立的微波发生器。本发明的杀菌机能保证被杀菌物品在经过每一辐射室时都能得到强度足够、均匀性好的微波辐射，使得被杀菌物品可在短时间内得到有效的杀菌，且温升不高，压力不大，特别适合于罐装或袋装食品的后续加工。

Description

一种能在低温及常压下进行高效杀菌的微波杀菌机

技术领域

本发明涉及一种食品的杀菌机，尤其涉及一种对包装后食品进行微波杀菌的杀菌机，更具体地说，是涉及一种可在非高温及常压状态下，对于连续化生产的封装食品进行高效杀菌的微波杀菌机。

背景技术

食品腐败变质的原因是微生物的存在，我们把这种微生物统称为细菌，灭菌是食品加工的必经工序。对于罐装或袋装食品，为了延长其保存时间，需要对包装后的食品进行杀菌，以往最常用的做法是采用高温杀菌：即将罐装或袋装的食品放入压力锅内，通进一定时间的蒸汽对食品进行加热，并使食品在126℃左右的温度下保持一定的时间，使细菌完全被杀灭，从而防止食品的变质。这种方法的优点是经过处理后的食品保质期较长，缺点是：1)加热前，必须以人工把包装好的食品逐件放进一个铁笼，再把铁笼放进压力锅内，然后关闭压力锅，打开蒸汽阀门；加热完毕后，关闭蒸汽阀门，打开压力锅，取出铁笼，再逐件取出产品，除去产品表面的水分，这种工艺无法进行流水作业，效率较低；2)每次都必须用蒸汽把压力锅内的温度从常温提高到120多度，再从120多度降到常温后才可打开压力锅，热能白白被浪费掉；3)食品长时间处于高温，会使其成分和组织发生变化，从而影响食品的味道、口感，甚至改变食品的营养成分。

近年来，随着微波技术的迅速发展，食品加工行业已逐渐将微波应用于对食品的干燥、解冻等，近年来已有利用微波进行杀菌的设备出现，但这些设备多是应用在对食品原料或包装前药品的杀菌，对于包装后的食品即不适用。虽然中国专利文献上有专门适用于包装后食品杀菌的设备专利，但这些专利是难于实现和普及的，因为这些设备整条杀菌通道是无隔断的，各微波发生器发出的微波不够集中，且互相干扰，致使辐射强度和均匀度不够，往往需要经过较长时间的微波辐射才能有效杀菌，而长时间的微波辐射，不仅浪费能源，而且必然存在因温升过高而引起压力上升，从而导致容器膨胀、变形、甚至破裂等问题的出现，加上对微波的泄漏处理不够完善，也是影响这些设备能否安全使用的一个问题；另外，这些设备在设计上都存在一个误区，即以达到一定的温度值作为细菌是否被杀死的判断标准，由于食品在微波辐射下，分子间相互碰撞、挤压和摩擦会产生热量，因此升温是必然的现象，而是否达到某一温度值，要根据食品的基础温度而定，不同的基础温度，经过相同时间的微波辐射，最终达到的温度是不同的，因此是否达到某一温度值并不是判断是否有效杀菌的必要条件，这大概跟设计者对微波杀菌原理的认识不足有关，以往大家都认为，微波杀菌是利用每秒24亿5千次的超高频快速震荡，使食品中蛋白质、脂肪、糖和水等分子相互碰撞、挤压、摩擦而发热，当食品发热达到一定温度时细菌就死亡；其实，一个细菌也是一个细胞，细胞的最外层是细胞壁、细胞膜，起保护和支持细胞的作用，细胞壁、细胞膜破裂，细胞就死亡，微波杀菌是利用微波每秒24亿5千次的超高频快速震荡细菌的蛋白质、脂肪、糖、水等分子，让这些分子冲击细菌的细胞壁、细胞膜，当这些冲击力具有一定强度并能持续一定的时间，细胞壁、细胞膜就破裂，细菌也就死亡。微波杀菌是通过非热效应进行杀菌的，只要细菌中的分子间相互碰撞、挤压和摩擦达到一定的程度，细菌的细胞壁、细胞膜破裂，细菌死亡，即能达到杀菌的效果；本发明人经过长期的研究和大量的实验，发现要使食品中细菌蛋白质、脂肪、糖、水等分子间相互碰撞、挤压和摩擦在短时间内达到可使细菌壁、细胞膜破裂，则需要有足够强度、足够均匀的微波辐射。

发明内容

根据以上的研究和实验，本发明的目的是提供一种被杀菌物在短时间内能得到足够强度、足够均匀的微波辐射，并可在非高温及常压下达到高效杀菌的适用于连续化生产的微波杀菌机。

为实现以上目的，本发明的杀菌机包括用于传送被杀菌物品的环形输送带、用于支撑环形输送带的支架、位于输送带上的微波杀菌区及位于输送带两端且具有防止微波泄露的进出料机构；上述的微波杀菌区和进出料机构位于同一个密封箱内，微波杀菌区位于密封箱中间，进出料机构位于密封箱的进出口，微波杀菌区沿被杀菌物品的传送方向被若干金属分隔板分为若干个各自独立、互不干扰的微波辐射室，各金属分隔板中间设有可供被杀菌物品通过、且能屏蔽微波的弹性金属片，各微波辐射室设有独立的微波发生器，上述环形输送带由金属材料制成。

上述弹性金属片为横向呈双梳状的金属片或竖向呈单梳状的金属片。

上述微波辐射室的数量为6-15个，各微波辐射室的体积在0.015-002m³之间。

为了使食品能连续快速进出微波杀菌区，且微波杀菌区的微波不泄漏，上述进出料机构是间歇式转动的的金属转轮，该转轮呈圆柱状，圆柱的直径与密封箱的宽度相当，圆柱的侧面均匀设有N个可容纳单个被杀菌物品的凹腔，转轮每间隔一定时间转动1/N周，转轮每次停止，其中一个凹腔正对输送带运行的方向，转轮与密封箱壁的间隙处设有呈梳状的金属弹性分隔片。

上述进出料机构是横置于输送带之上的间歇式转动的金属转轮或连续式转动的金属转轮，该转轮与输送带保持一定的距离，其转轴与输送带前进的方向垂直，转轮呈圆柱状，圆柱的直径与密封箱的宽度相当，圆柱的侧面均匀设有N个可容纳单个被杀菌物品的凹腔，转轮转动，当其中一个凹腔与输送带正对时，被杀菌物品就可落在输送带上，转轮与密封箱壁的间隙处设有呈梳状的金属弹性分隔片。

上述的进出料机构还可以是由分料机构和位于输送带上方、一端固定于密封箱壁的可沿上下移动或左右移动的两道闸门构成，两道闸门是互锁的，当第一道闸门开启时，第二道闸门处于关闭状态，当第二道闸门开启时，第一道闸门处于关闭状态，以确保微波不泄漏。

为了使微波可从不同方向辐射被杀菌物品，上述微波发生器位于密封箱侧壁且两相邻微波辐射室的微波发生器相对于输送带前进的方向左右对称设置。

为了使微波更加均匀辐射被杀菌物品，上述各微波辐射室的微波发生器呈自上而下或自下而上等距离下降或上升的阶梯状排列。

为了使未被杀菌物品吸收的微波以各种不同的角度反射回被杀菌物品，避免食品存在微波死角，上述各微波辐射室与微波发生器相对的一侧壁设有波纹状金属板。

为了保证被杀菌物品在微波杀菌区内能得到更加均匀的微波辐射，上述被杀菌物品单列匀速通过各微波辐射室。

为了保证被杀菌物品不因温度太高而导致容器膨胀、变形、甚至破裂现象的产生，上述各微波辐射室设有过温断电保护装置。

为了避免空载时微波发生器继续工作，上述各微波辐射区设有跟踪物料控制开关。

本发明的微波杀菌机，由于微波杀菌区被分成若干个互相独立的微波辐射室，每个辐射室上下、前后、左右均为金属板，根据微波的反射特性，该辐射室内每一个微波发生器发出的微波除直接辐射在被杀菌物品身上外，未被物品吸收的微波在辐射室内反复反射，最后全部落在被杀菌物品身上，这样就能保证被杀菌物品在经过每一辐射室时都能得到强度一定、均匀性好的微波辐射，被杀菌物品单列匀速经过6-15个这样的微波辐射室后，即能获得足够强度、足够均匀的微波辐射，使得被杀菌物品可在短时间内得到有效的杀菌；由于被杀菌物品经过微波杀菌区的时间短，所以被杀菌物品温升不高，压力不大。另外，各微波辐射室采用梳状的金属弹性分隔片进行分隔，既能保证被杀菌物品在输送带上运行的畅通，又使得各微波发生器发出的微波高度集中、互不干扰。在防止微波泄露的处理上，本发明的微波杀菌机，将进出料机构巧妙地设置为既能自动连续传送被杀菌物品，又具有防止微波泄漏的功能，既保证了设备使用的安全性，又可与被杀菌物品的流水包装线紧密配合，特别适合于罐装或袋装食品的后续加工。

附图说明

图1是本发明微波杀菌机一个实施例的俯视结构示意图。

图2是带有横向双梳状金属片分隔板的结构示意图。

图3是本发明微波杀菌机进出料机构的结构示意图。

图4是本发明微波杀菌机另一形式进出料机构的结构示意图。

图5是被杀菌物品经过双梳状的金属弹性分隔片的俯视图。

图6是被杀菌物品经过双梳状的金属弹性分隔片的正视图。

图7是图3间歇式转轮局部主视图。

图8是图3沿A-A线的剖面图。

图9是本发明微波杀菌机另一实施例的俯视结构示意图。

图10是中间带有竖向呈单梳状金属片的分隔板结构示意图。

具体实施例

如图1所示，本发明的微波杀菌机包括用于传送被杀菌物品的金属环形输送带1、用于支撑输送带的金属支架2、位于输送带上的金属密封箱3，密封箱中间部分被金属隔板31分成十个各自独立的微波辐射室32，各金属隔板的中间为呈双梳状的金属弹性分隔片311，分隔片的两侧边固定于金属隔板上，如图2所示，各微波辐射室的长、宽、高为：300mm X 宽200mm X 高250mm，每个辐射室32侧壁设有微波发生器33，每个微波发生器的功率为：0.8KW，相邻两微波辐射室的微波发生器相对于输送带前进的方向左右对称设置，即辐射室1、3、5、7、9的微波发生器安装在左边，而辐射室2、4、6、8、10的微波发生器则安装在右边，且各微波发生器呈自上而下或自下而上等距离下降或上升的阶梯状排列，位于微波杀菌区的外围还设有电器箱罩8；为了使未被食品吸收的微波以各种不同角度反射回食品身上，各辐射室与微波发生器相对的侧壁设有波纹状的金属板34，如图5、6所示，在密封箱的进出口设有与该进出口紧密配合的进出料机构，该进出料机构是位于输送带两端部间歇式转动的金属转轮4，如图3所示，该转轮呈圆柱状，圆柱的直径和高度与密封箱的宽度和高度相当，圆柱的侧面均匀设有4个可容纳单个被杀菌物品的凹腔41，转轮每间隔一定时间转动1/4周，转轮每次停止，其中一个凹腔正对输送带1运行的方向，一个凹腔正对进料运送带7的出口，这种方式适合于比较规则的罐装食品；为了防止转轮在转动过程中微波从转轮和密封箱壁之间的空隙中泄漏，转轮与密封箱接触的部分均设有梳状的金属弹性分隔片42，如图7、8所示。

为了防止设备发生故障时，物料停留在微波区时间太长，被杀菌物品不因温度太高而导致容器膨胀、变形、甚至破裂现象的产生，各微波辐射区设有过温断电保护装置，测定食品表面的温度，当温度达到一定数值时，停止微波发生器的工作，以确保包装容器的安全；另外，为了避免空载时微波发生器继续工作，各微波辐射室设有跟踪物料的控制开关，食品进入微波辐射室时，微波发生器开始工作，食品离开辐射室时，微波发生器停止工作。

上述各金属板的中间也可以是竖向呈单梳状的金属片312，如图10所示。

上述进出料机构也可以是位于输送带两端部上方的间歇式转动的金属转轮或连续转动的金属转轮，其转轴与输送带前进的方向垂直，但不在同一平面内，密封箱在其端部向上延伸至转轮的顶部，转轮转动，当其中一个凹腔与输送带正对时，被杀菌物品就可落在输送带上，这种方式适合于不规则包装食品，转轮与密封箱壁的间隙处设有呈梳状的金属弹性分隔片，如图4所示。

上述的进出料机构还可以是由分料机构和位于输送带上方、一端固定于密封箱壁的可沿上下移动或左右移动的两道闸门构成，分料机构位于输送带上方，其功能是把每一件物料分开并保持一定的距离，闸门设有自动开启、关闭机构，分料机构把每件食品按一定间隔送入输送带的进料口，当食品接近第一道闸门51时，第一道闸门自动开启，食品完全通过后，第一道闸门立即关闭，当食品接近第二道闸门52时，第二道闸门自动开启，食品完全通过后，第二道闸门立即关闭，两道闸门是互锁的，当闸门51开启时，闸门52关闭，当闸门52开启时，闸门51关闭，以确保微波不泄漏，如图9所示。

本杀菌机还设有输送带速度显示器、输送带速度调节器，每一个微波发生器设有独立开关，可调整整个微波杀菌区的微波输出量，输送带的速度和微波的输出量共同决定了被杀菌物品受辐射的程度，不同的食品、不同的重量，其完全灭菌所需的辐射时间不同。

本发明微波杀菌机的工作原理：被杀菌物品单列由进料运送带7送入间歇式转轮的凹腔，再由转轮送入输送带的进料端，被杀菌物品随输送带匀速运行至第一微波辐射室的入口，经过双梳状的金属弹性分隔片后进入第一微波辐射室，第一微波辐射室内的微波发生器开始工作，被杀菌物品在第一微波辐射室内受到来自各个方向、强度足够的微波辐射，被杀菌物品中细菌的蛋白质、脂肪、糖、水等分子开始相互碰撞、挤压和摩擦，被杀菌物品继续随输送带运行进入第二微波辐射室进行辐射，当被杀菌物品逐个经过各个微波辐射室后，细菌中各分子间的相互碰撞、挤压和摩擦足以使细菌的细胞壁、细胞膜破裂时，细菌就死亡，被杀菌物品随输送带运行至出料口，由出料机构将已杀菌好的物品送出，完成整个杀菌的过程。本发明的杀菌机微波最大功率微波8KW，可10级调节。

本发明微波杀菌机杀菌效果的试验

实验1

包装材料：直径67mm，高度126mm的玻璃瓶。

原料：污水，细菌总数15000CFU/ML以上，环境温度20℃，容量为290毫升。

实验方法：

(1)将被杀菌物品单列匀速由进料运送带送入进料间歇式转轮的凹腔，再由转轮送入输送带的进料端，经过微波杀菌区后(十个微波发生器同时工作)，由输送带的出料端进入出料间歇式转轮的凹腔，再由转轮送入出料运送带，完成整个杀菌过程。环形输送带按1.5m/min的运行速度，被杀菌物品经过微波杀菌区的时间设定为2分钟，通过本设备杀菌后细菌总数为0和0(两次实验的结果)，温度52℃，温度升高32℃。

(2)利用本发明杀菌机的结构，然后把微波发生器装在密封箱的同一侧壁，且位于相同的高度，产品五瓶双列并排按上述(1)的方法通过微波杀菌区，通过微波杀菌区的时间设定为15分钟，通过该设备杀菌后，细菌总数分别为85和162CFU/ML(两次实验的结果)温度65℃，温度升高45℃。

实验2

包装材料：直径67mm，高度126mm的玻璃瓶。

原料：纯橙汁，细菌总数15000CFU/ML以上，环境温度20℃，容量为150毫升。

实验方法：

(1)按实验1的方法，被杀菌物品经过微波杀菌区的时间设定为1分钟，通过被发明的杀菌机杀菌后的结果：温度38℃；细菌数1500CFU/ML以上。

(2)按实验1的方法，被杀菌物品经过微波杀菌区的时间设定为1.5分钟，结果：温度42℃，细菌数500CFU/ML以上。

(3)按实验1的方法，被杀菌物品经过微波杀菌区的时间设定为2分钟，结果：温度72℃，细菌数1CFU/ML。

(4)按实验1的方法，被杀菌物品经过微波杀菌区的时间设定为2.5分钟，结果：温度80℃，细菌数0CFU/ML。

(5)时间3分钟，通过设备后的结果：温度92摄氏度；细菌数0CFU/ML。

实验3

包装材料：直径67，高度126的玻璃瓶

原料：纯橙汁，细菌总数15000CFU/ML以上，环境温度3℃，容量为290毫升。

实验方法：

(1)按实验1的方法，被杀菌物品经过微波杀菌区的时间设定为2.2分钟，结果：温度53℃，细菌数0CFU/ML。

(2)按实验1的方法，被杀菌物品经过微波杀菌区的时间设定为2.6分钟，结果：温度61℃，细菌数0CFU/ML。

(3)按实验1的方法，被杀菌物品经过微波杀菌区的时间设定为3分钟，结果：温度72℃，细菌数0CFU/ML。

实验结论：

1、从上述实验1的方法(1)可以看出，温度只有52℃，已经完全灭菌，在一般情况下这个温度细菌是不会死亡的；由方法(2)可以看出，温度达到65℃，比(1)高了13℃，还有分别为85和162CFU/ML细菌存在，说明被杀菌物品单列通过微波杀菌区时，能得到高强度、均匀性好的微波辐射；

从上述实验2的方法(3)可以看出，温度高达72℃，比实验1的方法(1)高了整整20℃，还有1CFU/ML的细菌存在，由此可以证实：是否达到某一温度值并不是判断是否有效杀菌的必要条件，在一定的温度(温度值是细菌因高温而死亡的临界温度)范围内，细菌的死亡不是靠温度来实现的，也可以说与温度没有关系的。因此是否有效杀菌的要点在于被杀菌物品需要有足够强度、足够均匀的微波辐射，即食品在杀菌区不得存在微波辐射死角。

从上述实验3的方法(1)可以看出，温度只有53℃，已完全灭菌，比实验2的方法(4)下降了27℃，由此可以看出，不同的基础温度，完全灭菌时，最终达到的温度是不同的。

2、采用本发明的杀菌机，对于容量为290毫升的液体食品，经过2.2分钟以上的微波辐射，已能达到完全有效的灭菌，证明本杀菌机可在低温、常压及不添加任何杀菌物质的情况下进行高效的杀菌。

Claims (12)

1、一种能在低温及常压下进行高效杀菌的微波杀菌机，包括用于传送被杀菌物品的环形输送带、用于支撑环形输送带的支架、位于输送带上的微波杀菌区及位于输送带两端的具有防止微波泄露的进出料机构；其特征在于：所述微波杀菌区和进出料机构位于同一个金属密封箱内，微波杀菌区位于密封箱中间，进出料机构位于密封箱的进出口，密封箱中间部分沿被杀菌物品的传送方向被若干金属分隔板分为若干个各自独立、互不干扰的微波辐射室，各金属分隔板中间设有可供被杀菌物品通过、且能屏蔽微波的弹性金属片，各微波辐射室设有独立的微波发生器，所述环形输送带由金属材料制成。

2、根据权利要求1所述的杀菌机，其特征在于：所述弹性金属片为横向呈双梳状的金属片或竖向呈单梳状的金属片。

3、根据权利要求1或2所述的杀菌机，其特征在于：所述微波辐射室数量为6-15个，各微波辐射室的体积在0.015-0.02m³之间。

4、根据权利要求3所述的杀菌机，其特征在于：所述进出料机构是间歇式转动的的金属转轮，该转轮呈圆柱状，圆柱的直径与密封箱的宽度相当，圆柱的侧面均匀设有N个可容纳单个被杀菌物品的凹腔，转轮每间隔一定时间转动1/N周，转轮每次停止，其中一个凹腔正对输送带运行的方向，转轮与密封箱壁的间隙设有呈梳状的金属弹性分隔片。

5、根据权利要求3所述的杀菌机，其特征在于：所述进出料机构是横置于输送带之上的间歇式转动的金属转轮或连续式转动的金属转轮，该转轮与输送带保持一定的距离，其转轴与输送带前进的方向垂直，转轮呈圆柱状，圆柱的直径与密封箱的宽度相当，圆柱的侧面均匀设有N个可容纳单个被杀菌物品的凹腔，转轮转动，当其中一个凹腔与输送带正对时，被杀菌物品就落在输送带上，转轮与密封箱壁的间隙设有呈梳状的金属弹性分隔片。

6、根据权利要求1或2所述的杀菌机，其特征在于：所述的进出料机构是由分料机构和位于输送带上方、一端固定于密封箱壁的可沿上下移动或左右移动的两道闸门构成，两道闸门是互锁的，当第一道闸门开启时，第二道闸门处于关闭状态，当第二道闸门开启时，第一道闸门处于关闭状态，以确保微波不泄漏。

7、根据权利要求1或2所述的杀菌机，其特征在于：所述微波发生器位于密封箱侧壁且两相邻微波辐射室的微波发生器相对于输送带前进的方向左右对称设置。

8、根据权利要求1或2所述的杀菌机，其特征在于：所述各微波辐射室的微波发生器呈自上而下或自下而上等距离下降或上升的阶梯状排列。

9、根据权利要求1或2所述的杀菌机，其特征在于：所述各微波辐射室与微波发生器相对的一侧壁设有波纹状金属板。

10、根据权利要求1或2所述的杀菌机，其特征在于：所述被杀菌物品单列匀速通过各微波辐射室。

11、根据权利要求1或2所述的杀菌机，其特征在于：所述各微波辐射室设有过温断电保护装置。

12、根据权利要求1或2所述的杀菌机，其特征在于：所述各微波辐射室设有跟踪物料控制开关。

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