CN102688720B - 流体物品高压杀菌均质机 - Google Patents

Abstract

流体物品高压杀菌均质机，用于饮食品药品油品化工等流体物品的杀菌或/和均质处理。由至少一个相同结构单元组成，其一单元有封闭的外壳，外壳内有活塞式加压腔和喷射室，有进料管、喷射管和出料管，进料管接加压腔内活塞以上部位，喷射管一端接加压腔内活塞以下部位、另一端接喷射室，出料管接喷射室，进料管和喷射管有单向阀，加压腔封闭，加压腔壁嵌有同轴的电磁线圈，其引出线连接驱动器，活塞无连杆而能有磁力，活塞受线圈磁力作用往复运动。有调节阀、压力流量传感器，有冷媒进出管连接到外壳。实现了物料室温高压多冲挤喷式杀菌均质单处理共良效果连续作业，防菌入，不泄漏，压力流量可控，设备简单可靠。

Description

流体物品高压杀菌均质机

技术领域

本发明属于物品加工技术，涉及一种流体物品高压杀菌均质机，用于饮食品、药品、油品、化妆、化工等流体物品杀菌或/和均质，特别是物料室温处理。

背景技术

现有的饮食品、药品、油品、化妆、化工等流体物品的加工中多采用加热杀菌装置，如巴氏杀菌、加热压等工艺，其耗能高，设备复杂重大，还破坏原料的热敏成分，降低了成品品质和风味，又另用均质机作均质处理。已出现有进步的流体物品高压杀菌或/和均质的装置，如申请号201120417282.7《流体物品高压杀菌均质装置》、申请号201120533982.2《流体物品高压杀菌均质装置的降温喷射室》。然其缺点有：1)偏心轴、传动杆与活塞连杆铰接机构使得活塞往复行程固定，加压腔内物料所受压缩比不变，而当物料压缩性变化(例如含气体，启动期)又要达到一定目标高压，或者目标高压变化，需要相应变化活塞往复行程和压缩比，此机构就不行；2)活塞连杆靠密封件伸出加压腔受力往复运动，密封件承受物料高压和滑动摩擦，易损坏导致物料泄漏且压力降低；3)对物料无磁化杀菌和益生作用；4)出料管串接的加压腔出料单向阀是压敏的，较复杂；5)活塞有连杆及所接传动件，不能依自轴转动，对所通过的物料剪切磨削作用少，杀菌均质效果欠佳；6)为阻止细菌随活塞连杆进入加压腔中物料，须套接柔性密封套，也易损；7)通过喷射室的冷媒不接触加压腔及所接管路，为物料降温作用差；8)活塞连杆及驱动机构复杂，加压腔与喷射室和动力等互分离，运动件多，活塞与连杆结合处及各杆轴铰接处都易损，噪音震动大，可靠性差，寿命短。这些缺点使前述现有高压杀菌均质装置未实际应用。

发明内容

本发明的目的在于设计出一种能克服上述缺点的流体物品高压杀菌或/和均质的机器，即封闭的加压腔内活塞无连杆，用加压腔圆壁内电磁线圈的磁力推动活塞往复运动，在加压腔内上下室里对流体物品加压，实现动态高压多冲挤喷式杀菌和均质的单处理共良效果连续作业，加压腔不泄漏，外壳也封闭，无菌侵入，活塞能自转，活塞往复行程和压缩比自适应变化，压力高，杀菌均质好，为物料降温作用强，设备简单紧凑可靠，工作寿命长，对物料又有磁化杀菌和益生作用。本发明实现了显著进步。

本发明采用以下技术方案实现上述目的：

流体物品高压杀菌均质机，由至少一个相同结构单元组成，其一单元有封闭的外壳，外壳内有活塞式加压腔和喷射室，加压腔内活塞圆周面与加压腔圆壁内面间有间隙，有进料管、喷射管和出料管，进料管由外壳外部接到加压腔内活塞以上部位，喷射管一端接加压腔内活塞以下部位、另一端接喷射室，出料管由外壳外部接到喷射室，进料管中串接有加压腔进料单向阀，喷射管中串接有加压腔出料单向阀，加压腔是封闭的，加压腔圆壁嵌有与其同轴的电磁线圈，该电磁线圈的引出线连接驱动器，活塞无连杆，活塞能有磁力。

其一单元中，可以使活塞至少其圆周面是导电材料或活塞嵌有与其同轴的短路电磁线圈或活塞有磁性材料或活塞是轴向有N和S极的永磁体；可以使活塞圆周嵌有弹性密封圈，密封圈贴靠加压腔圆壁内面，密封圈横截面呈平行四边形或V形或U形或O形，看其横截面，平行四边形密封圈突出活塞端向加压腔下部倾斜，V形密封圈的安置方式使其开口形状向加压腔下部张开，U或O形密封圈的圆弧部突出于活塞圆周面；可以使活塞圆周面上有多条贯通其上下两端对称布置的同旋向的螺旋状凹槽；可以使喷射管中串接的加压腔出料单向阀是压敏单向阀，有其开阀压力阈值；可以使驱动器的受控线连接于控制器；可以使加压腔装有其信号线与控制器连接的压力传感器或/和进料管中串接有其受控线与控制器连接的调节阀；可以使进料管或/和出料管装有流量传感器，其信号线与控制器连接；可以使喷射室是螺旋管或内有喷射靶的容室；可以有冷媒进管和冷媒出管从外壳外部连接到外壳。

按照本发明，由于加压腔是封闭的，加压腔圆壁嵌有与其同轴的电磁线圈(可以是分离的多个线圈)，该电磁线圈的引出线连接驱动器，活塞无连杆，活塞能有磁力，当驱动器送电给加压腔壁的电磁线圈，其产生的磁力与活塞固有或产生的磁力相作用，推动活塞在加压腔内运动，即对腔内物料施压。因无运动件伸出加压腔，无受摩擦的密封件，加压腔不泄漏，密封好。外壳也封闭，无防菌柔性密封套，更无运动件把细菌带入加压腔。且活塞运动仅与磁力作用和物料压力相关，往复行程可长可短，压缩比可变，能自适应物料压缩性或目标高压的变化而将其加到目标高压(例如600MPa)，高压力把微生物细菌压缩，使液体微粒穿入细胞，破坏细胞膜壁，使微生物细菌变异，杀死微生物细菌，物料还经多次缝隙挤压剪切摩擦胀空加压卸压，高压挤喷，对物料杀菌或/和均质作用好。流体物品又在加压腔内磁场中被磁化，反复切割磁力线，增加了磁化杀菌和益生作用。加压腔和喷射室等主件装在一封闭外壳里，仅活塞一动件，无连杆及传动件，结构简单紧凑可靠，噪音震动小，工作寿命长。

按照本发明，若活塞至少其圆周面是导电材料，由驱动器供电，加压腔圆壁的电磁线圈中变化电流产生变化磁场，使活塞导电材料圆周出现电涡流环，则活塞产生的磁场磁力与该电磁线圈磁力互作用；或者是活塞里同轴的短路电磁线圈的感生电流产生磁力与加压腔壁电磁线圈的磁力互作用；或者是活塞里磁性材料被磁化或是永磁体活塞的磁力与加压腔壁电磁线圈的磁力互作用，驱使活塞运动。

又驱动器的受控线连接于控制器，加压腔装有其信号线与控制器连接的压力传感器，控制器可分多个，其间可互联，当活塞动到加压腔内一端其施力尽后，会受物料作用回退，压力传感器可测到物料压力此时的加减变化，控制器便可令驱动器改变送电给加压腔壁的某电磁线圈或改电流方向，则活塞受力变向，活塞就能在加压腔内往复运动，把物料吸进一室，被挤压通过活塞与腔壁间隙到另一室(间隙小杀菌均质好)，再从喷射管中单向阀挤出喷射到喷射室卸压出料，物料还在加压腔两室间挤上挤下，经多次缝隙挤压剪切摩擦胀空，多次加压卸压，高压挤喷卸压，实现了动态高压多冲挤喷式杀菌和均质的单处理共良效果连续作业。加压腔圆壁若嵌多个分离的与其同轴的电磁线圈，驱动器受令于控制器对线圈逐级供电，活塞运动中可多级受力，对物料施力增强。

若活塞圆周面上有多条贯通其上下两端对称布置的同旋向的螺旋状凹槽(例如槽寛2mm、深0.05mm)，其槽流方向与轴线有一定空间斜角，当物料通过活塞与腔壁间隙在两室间被挤上挤下，物料流经这些凹槽会对活塞有圆周切向力，多条对称同旋向凹槽而产生的切向力使得活塞直行中又自转，增加了对物料的剪切磨削，加强了杀菌和均质作用，同时有利于活塞悬浮，减少了与加压腔壁的摩擦。

本发明中，若喷射管串接的加压腔出料阀是普通单向阀，喷射管对喷射室的喷口小(例如＜3mm²)，因流体物料粘滞性，当活塞往复速度足够快(由控制器可调速)，每活塞加压周期中，物料经该单向阀的挤出量能大于其后对喷射室的喷射量能，喷射压力和物料压力会累积加到目标高压，而普通单向阀较压敏单向阀简单；也可以使喷射管中加压腔出料阀是压敏单向阀，有其开阀压力阈值，开阀压力阈值也可调，此可手动调节或电/液受控调节，则更易保证和控制物料目标高压。

本发明中，进料管中可串接其受控线与控制器连接的调节阀以调节进料量；可使进料管或/和出料管装有流量传感器，其信号线与控制器连接；又加压腔可有压力传感器，喷射管中可有压敏单向阀，活塞往复速度也可调，从而可控制物料流量和压力及多种物料混合的比例以适应生产工艺。

可以使活塞圆周嵌有弹性密封圈，密封圈贴靠加压腔圆壁内面，则物料须压力大到使密封圈缩出间隙才能通过，增加了物料在加压腔两室间挤出前后的压力差，加强了挤喷杀菌均质作用。

可以使喷射室是螺旋管或内有喷射靶的容室，喷射室承接高压物料喷射卸压释放能量，达到挤压喷射式杀菌均质功能。可以有冷媒进管和冷媒出管从外部连接到封闭的外壳，冷媒全接触其中的加压腔、喷射室和所接管道、甚至驱动器、单向阀等，各机件可带散热片，传走机内热量，为物料降温，保证物料室温处理作用增强。

可见本发明实现了显著进步。

附图说明

图1是本发明一种杀菌均质机其一单元的整体结构示意图。其中外壳、加压腔和活塞是剖开看的。为装配要求，外壳和加压腔可卸端盖，图中未画明。

图2是图1中活塞嵌平行四边形密封圈的结构示意放大图。

图3是图1中活塞嵌V形密封圈的结构示意放大图。

图4是图1中活塞嵌U形密封圈的结构示意放大图。

图5是本发明又一种杀菌均质机其一单元的整体结构示意图。喷射室也剖开看，内有喷射靶。外壳和加压腔可卸端盖，未画明。加压腔、喷射室及所接管道、驱动器和单向阀带的散热片图中未画。

图6是图5中活塞的正视图，其圆周面有四条对称的同旋向螺旋状凹槽。

图7是图6中活塞的顶视图。

图8是图7中A部凹槽口的放大图。

具体实施方式

本发明一种杀菌均质机由4个相同结构单元组成，其一单元的具体实施方式如附图1、2、3和4所示。可卸端盖的封闭的外壳1内有活塞式加压腔2和喷射室11，加压腔是封闭的，可卸端盖，内有活塞4；活塞圆周面与加压腔圆壁内面间有间隙(0.01mm)；有2根进料管16、1根喷射管13和1根出料管5，进料管由外壳外部接到加压腔内活塞以上部位，喷射管一端接加压腔内活塞以下部位、另一端接喷射室，出料管由外壳外部接到喷射室；进料管中串接有加压腔进料单向阀10，喷射管中串接有加压腔出料压敏单向阀12，其开阀压力阈值受控于控制器15；加压腔圆壁嵌有与其同轴的2个电磁线圈6，该电磁线圈的引出线连接驱动器14，驱动器受控线连接控制器；活塞无连杆，活塞是轴向有N和S极的永磁体；活塞圆周嵌有弹性密封圈3，密封圈贴靠加压腔圆壁内面，密封圈横截面呈平行四边形或V形或U形，看其横截面，平行四边形密封圈突出活塞端向加压腔下部倾斜，V形密封圈的安置方式使其开口形状向加压腔下部张开，U形密封圈的圆弧部突出于活塞圆周面(嵌O形密封圈的类似)；加压腔装有其信号线与控制器连接的压力传感器8，进料管中串接有其受控线与控制器连接的调节阀9；进料管装有流量传感器7，其信号线与控制器连接；喷射室是螺旋管，有冷媒进管18和冷媒出管17从外壳外部连接到外壳；加压腔内径20mm、长400mm。用柴油和水两进料运行结果，加压腔内物料压力高达400MPa，挤喷压力＞350MPa，工作流量10至20L/m，工作压力流量可控，两物料配比及均质效果都好。

本发明又一种杀菌均质机由6个相同结构单元组成，其一单元的具体实施方式如附图5、6、7和8所示。活塞圆周无密封圈，活塞嵌有与其同轴的短路电磁线圈20，活塞圆周面上对称布置4条贯通其上下两端的同旋向的螺旋状凹槽21；加压腔圆壁嵌有与其同轴的3个电磁线圈，加压腔装2个压力传感器；喷射管中串接的出料阀是单向阀，出料管装有流量传感器；有1根进料管，其上无流量传感器和调节阀，喷射室是内有喷射靶19的容室；压力传感器和流量传感器接一控制器，驱动器接另一控制器，两控制器互联，其余同上例。用橙汁料运行结果，加压腔内物料压力高达800MPa，挤喷压力＞750MPa，工作流量15至30L/m，杀菌均质效果好，物料室温处理，其热敏成分保持，品质风味俱佳。

Claims (9)

1.流体物品高压杀菌均质机，由至少一个相同结构单元组成，其一单元有封闭的外壳，外壳内有活塞式加压腔和喷射室，加压腔内活塞圆周面与加压腔圆壁内面间有间隙，有进料管、喷射管和出料管，进料管由外壳外部接到加压腔内活塞以上部位，喷射管一端接加压腔内活塞以下部位、另一端接喷射室，出料管由外壳外部接到喷射室，进料管中串接有加压腔进料单向阀，喷射管中串接有加压腔出料单向阀，其特征在于：加压腔是封闭的，加压腔圆壁嵌有与其同轴的电磁线圈，该电磁线圈的引出线连接驱动器，活塞无连杆，活塞能有磁力，有冷媒进管和冷媒出管从外壳外部连接到外壳。

2.根据权利要求1所述的流体物品高压杀菌均质机，其特征在于：其一单元中，活塞至少其圆周面是导电材料或活塞嵌有与其同轴的短路的电磁线圈或活塞有磁性材料或活塞是轴向有N和S极的永磁体。

3.根据权利要求1所述的流体物品高压杀菌均质机，其特征在于：其一单元中，活塞圆周嵌有弹性密封圈，密封圈贴靠加压腔圆壁内面，密封圈横截面呈平行四边形或V形或U形或O形，看其横截面，平行四边形密封圈突出活塞端向加压腔下部倾斜，V形密封圈的安置方式使其开口形状向加压腔下部张开，U或O形密封圈的圆弧部突出于活塞圆周面。

4.根据权利要求1所述的流体物品高压杀菌均质机，其特征在于：其一单元中，活塞圆周面上有多条贯通其上下两端对称布置的同旋向的螺旋状凹槽。

5.根据权利要求1所述的流体物品高压杀菌均质机，其特征在于：其一单元中，喷射管中串接的加压腔出料单向阀是压敏单向阀，有其开阀压力阈值。

6.根据权利要求1所述的流体物品高压杀菌均质机，其特征在于：其一单元中，驱动器的受控线连接于控制器。

7.根据权利要求1所述的流体物品高压杀菌均质机，其特征在于：其一单元中，加压腔装有其信号线与控制器连接的压力传感器或／和进料管中串接有其受控线与控制器连接的调节阀。

8.根据权利要求1所述的流体物品高压杀菌均质机，其特征在于：其一单元中，进料管或／和出料管装有流量传感器，其信号线与控制器连接。

9.根据权利要求1所述的流体物品高压杀菌均质机，其特征在于：其一单元中，喷射室是螺旋管或内有喷射靶的容室。

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