CN103960743B - 一种高温脉动热水喷淋杀菌装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高温脉动热水喷淋杀菌装置，包括：杀菌釜，其设置有排气口、进水口和出水口，所述杀菌釜的出水口与进水口与第一管路连接；热水罐，其通过第二管路与所述杀菌釜的进水口连接；蒸汽管路，热水在循环过程中产生的蒸汽进入蒸汽管路；热交换器，其分别与所述第一管路、所述第二管路和所述蒸汽管路连接；温度传感器，其感测所述杀菌釜和所述热水罐的温度；循环泵，其与所述第一管路和第二管路连接，使热水在管路中流动提供动力；控制器，其与所述第一管路的阀门、第二管路的阀门、蒸汽管路的阀门、循环泵和温度传感器电连接，本发明能够使微生物在高温域遇到多次急速的瞬间温度周期性变动过程，从而达到迅速杀死微生物的目的。

Description

一种高温脉动热水喷淋杀菌装置

技术领域

本发明涉及一种食品杀菌装置，特别是涉及一种高温脉动热水喷淋杀菌装置。

背景技术

热水喷淋杀菌是目前普遍采用的对包装食品进行热杀菌的技术。其温度的变化或者是采用一次性升温的方法，达到一定的温度后，维持一定的时间，达到杀死微生物的目的后，再降低温度，终止杀菌过程。这种热杀菌技术虽然可以有效地杀死食品中的微生物，但是被杀菌的食品，特别是食品的表面在杀菌的一开始就承受高温处理，食品的食用品质、感官品质及营养品质均受到严重破坏。或者采取多阶段升温的方式杀菌，使高温域的时间段大大缩短，被杀菌食品所承受的热量随之减少。这无疑对被杀菌食品的食用品质、感官品质及营养品质得以极大的改善，但是这种方法一般只适合于对体积较小或食品包装物厚度低于3cm的产品的杀菌。对于大块食物，如整鸡、整鸭、肘子、烤羊腿和粽子等产品来说，短时间的高温域达不到完全杀死微生物的效果，或以F₀值为尺度来衡量，也难以达到保证商业无菌状态的F₀值为4的水平。

发明内容

本发明针对上述不足，公开了一种高温脉动热水喷淋杀菌装置，包括：

杀菌釜，其设置有排气口、进水口和出水口，所述杀菌釜的出水口与进水口与第一管路连接；

热水罐，其通过第二管路与所述杀菌釜的进水口连接；

蒸汽管路，热水在循环过程中产生的蒸汽进入蒸汽管路；

热交换器，其分别与所述第一管路、所述第二管路和所述蒸汽管路连接；

温度传感器，其感测所述杀菌釜和所述热水罐的温度；

循环泵，其与所述第一管路和第二管路连接，使热水在管路中流动提供动力；

控制器，其与所述第一管路的阀门、第二管路的阀门、蒸汽管路的阀门、循环泵和温度传感器电连接，用于在由所述温度传感器感测到热水罐的温度达到预设的热水罐温度时，启动所述循环泵并同时开启所述第二管路的阀门，使热水罐中的热水通过所述第二管路进入所述杀菌釜；当所述杀菌釜内的水位达到高限水位，则关闭所述第二管路的阀门，并开启所述第一管路阀门、和所述蒸汽管路的阀门，使所述杀菌釜内的热水在所述蒸汽管路、所述第一管路和所述热交换器中循环，同时根据预设的杀菌釜的温度调整所述蒸汽管路阀门的进气比例以控制所述杀菌釜的温度；当所述杀菌釜进入到设定高温阶段时，启动脉冲程序，使所述蒸汽管路的阀门的进气量随脉冲程序波动而波动，以实现在最高温段中出现多个迅速的周期性温度变化的波峰，即达到高峰变温的目的。

优选方案：还包括一个冷水罐，其与所述热水罐及所述杀菌釜连接，为所述热水罐和所述杀菌釜提供水源。

优选方案：所述热水罐、所述热交换器、所述循环泵和所述蒸汽管路通过管路连接。

优选方案：所述控制器还用于根据预设的热水罐的温度调整所述蒸汽管路阀门的进气比例来控制所述热水罐的温度。

优选方案：所述冷水罐通过管路与所述热交换器连接，在所述冷水罐与所述热交换器的管路上设置一阀门，所述控制器还用于在杀菌完成时，开启所述冷水罐与所述热交换器的管路的阀门，使热水继续在第一管路中循环，温度降低。

优选方案：所述杀菌釜与所述热水罐通过第三管路连接，所述控制器还用于在所述控制器感测到所述杀菌釜的温度降低到预设温度时，启动第三管路的阀门，使所述杀菌釜的热水通过所述第三管路流入到所述热水罐中。

优选方案：所述冷水罐通过第四管路与所述循环泵和所述杀菌釜连接。

本发明的上述结构能够使微生物在高温域遇到多次急速的瞬间周期性温度变化过程，从而达到迅速杀死微生物的目的，进而能够达到商业无菌状态，又不致食品的食用品质、感官品质及营养品质得以破坏。

附图说明

图1为本发明装置的原理示意图；

图2为本发明装置的第一准备工作过程示意图；

图3为本发明装置的第二准备工作过程示意图；

图4为本发明装置的注热水过程示意图

图5为本发明装置的升温过程示意图；

图6为本发明装置的杀菌过程示意图；

图7为本发明装置的第一次冷却过程示意图；

图8为本发明装置的热水回收过程示意图；

图9为本发明装置的注入冷水过程示意图；

图10为本发明装置的冷却水回收过程示意图；

图11为本发明装置的冷却水排放及补水过程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的描述：

如图1所示，本发明装置采取的高温脉动的杀菌方式是根据F0值杀菌技术理论与微生物在高温状态下急剧的温度波动容易被快速杀死的原理，在温度-压力平衡体系的热水喷淋系统及多级升温的基础上，当食品的中心温度已经达到相当高的高温域阶段时，通过可开度任意且微调整的蒸汽比例阀，再经热交换器调节热水，精确地调节热水喷淋装置釜内的温度的急速脉动变温，连续变化多次，形成高温脉动热水变温曲线。

在变温范围内，升温的幅度和持续时间可以任意调整，高温之间的时间可以任意调整。

上述高温脉动热水喷淋杀菌装置，包括：

杀菌釜，其设置有排气口、进水口和出水口，所述杀菌釜的出水口与进水口与第一管路连接；

热水罐，其通过第二管路与所述杀菌釜的进水口连接；

蒸汽管路，热水在循环过程中产生的蒸汽进入蒸汽管路；

热交换器，其分别与所述第一管路、所述第二管路和所述蒸汽管路连接；

温度传感器，其感测所述杀菌釜和所述热水罐的温度；

循环泵，其与所述第一管路和第二管路连接，使热水在管路中流动提供动力；

控制器，其与所述第一管路的阀门、第二管路的阀门、蒸汽管路的阀门、循环泵和温度传感器电连接，用于在由所述温度传感器感测到热水罐的温度达到预设的热水罐温度时，启动所述循环泵并同时开启所述第二管路的阀门，使热水罐中的热水通过所述第二管路进入所述杀菌釜；当所述杀菌釜内的水位达到高限水位，则关闭所述第二管路的阀门，并开启所述第一管路阀门、和所述蒸汽管路的阀门，使所述杀菌釜内的热水在所述蒸汽管路、所述第一管路和所述热交换器中循环，同时根据预设的杀菌釜的温度调整所述蒸汽管路阀门的进气比例以控制所述杀菌釜的温度；当所述杀菌釜进入到设定高温阶段时，启动脉冲程序，使所述蒸汽管路的阀门的进气量随脉冲程序波动而波动，以实现在最高温段中出现多个迅速周期性温度变化的波峰，即达到高峰变温的目的。

在上述的高温脉动热水喷淋杀菌装置中，还包括一个冷水罐，其与所述热水罐和所述杀菌釜连接，为所述热水罐和所述杀菌釜提供水源。

在上述的高温脉动热水喷淋杀菌装置中，所述热水罐、所述热交换器、所述循环泵和所述蒸汽管路通过管路连接。

在上述的高温脉动热水喷淋杀菌装置中，所述控制器还用于根据预设的热水罐的温度调整所述蒸汽管路阀门的进气比例来控制所述热水罐的温度。

在上述的高温脉动热水喷淋杀菌装置中，所述冷水罐通过管路与所述热交换器连接，在所述冷水罐与所述热交换器的管路上设置一阀门，所述控制器还用于在杀菌完成时，开启所述冷水罐与所述热交换器的管路的阀门，使热水继续在第一管路中循环，温度降低。

在上述的高温脉动热水喷淋杀菌装置中，所述杀菌釜与所述热水罐通过第三管路连接，所述控制器还用于在所述控制器感测到所述杀菌釜的温度降低到预设温度时，启动第三管路的阀门，使所述杀菌釜的热水通过所述第三管路流入到所述热水罐中。

在上述的高温脉动热水喷淋杀菌装置中，所述冷水罐通过第四管路与所述循环泵和所述杀菌釜连接。

结合附图，详细介绍本发明装置的工作过程，具体如下：

1.准备1

如图2所示，在冷却水罐内的冷水位于高限水位时，打开阀门V2、V3、V16、V6，循环泵M1运转，通过冷水注入管道和热水罐入水管道，向热水罐内补充至高限水位(一般在第一次杀菌时当热水罐内的水处于底限水位时需要注入。而在连续多次杀菌的过程中，热水罐内存有上次杀菌时回收的热水)，阀门V2关闭。

2.准备2

如图3所示，打开阀门V14，接通与热水罐连接的热水罐排气管道。再打开阀门V8，阀门V3、V16、V6仍处于开启状态，循环泵M1运转，水通过热水罐入水管道、热水罐出水管道，在循环泵M1、热交换器及热水罐之间循环；蒸汽主管道进汽比例阀门SV1及冷凝水排水阀V13打开，蒸汽经过蒸汽主管道和蒸汽与冷却水出水共用管道、热交换器及冷凝水出水与冷却水入口共用管道及冷凝水排水管道，将热水罐内的水加热至设定温度。蒸汽主管道进汽阀门SV1关闭，循环泵M1停止运转，阀门V16和V6关闭。

3.注热水

如图4所示，先打开排气阀AV2和V15，防止杀菌釜和热水罐内部压力急剧变化。然后打开阀门V4，阀门V8和V3仍处开启状态，循环泵M1运转，将热水罐内已经加热的热水经过杀菌釜热水入水及补冷水共用管道注入杀菌釜，至高限水位。循环泵M1停止运转，阀门V14、V15、V8和V3关闭。

4.升温

如图5所示，打开阀门V5，杀菌釜上的AV1和AV2呈随时可开启状态，杀菌釜与热水罐连接管道接通，杀菌釜内根据温度的变化自动调整内部压力，使杀菌釜内的循环热水不汽化。阀门V4仍处于开启状态，循环泵M1运转，热水通过杀菌釜热水入水及补冷水共用管道和杀菌釜热水与冷水出水管道在杀菌釜、循环泵M1和热交换器之间闭合循环。蒸汽主管道进汽比例阀门SV1及冷凝水排水阀V13打开，蒸汽经过蒸汽主管道和蒸汽与冷却水出水共用管道、热交换器及冷凝水出水与冷却水入口共用管道及冷凝水排水管道，将杀菌釜内的水加热至设定温度。此后，蒸汽主管道进汽阀门SV2呈随时可开闭状态。

5.杀菌

如图6所示，各阀门、循环泵M1及连接管道维持升温时的状态，蒸汽主管道进汽比例阀门SV1及蒸汽精细管道与比例阀门SV2均呈随时可开闭状态，控制器根据杀菌釜内的温度精确调整进汽量，达到准确维持杀菌釜内设定温度的要求。在实行多阶段升温杀菌时，每阶段在升温初始阶段，蒸汽主管道进汽比例阀门SV1根据升温时间要求可开度按比例调节。由于比例阀门SV1的调整精度有限，在接近某一阶段的设定温度时，比例阀门SV1完全关闭，比例阀门SV2精确调整进气量，最终准确达到此阶段的设定温度，并不断调整比例阀门SV2可开度，达到稳定维持此阶段设定温度的要求。当多阶段杀菌进入最后的高温阶段时，控制器启动脉冲程序，蒸汽主管道进汽比例阀门SV1的进气量随脉冲程序波动而波动，实现在最高温段中出现两个迅速升降温度的峰，即达到高温脉动变温的目的。

杀菌阶段结束，蒸汽主管道进汽比例阀门SV1及SV1完全闭状态。

6.第一次冷却

如图7所示，杀菌釜压缩空气进气管道阀门AV1关闭，热交换器冷却水入水管道上的阀门V11及热交换器冷却水出水管道上的阀门V12打开，冷却水送水泵M2运转，冷却水经过热交换器将在杀菌釜、循环泵M1和热交换器之间闭合循环的热水冷却至设定温度。循环泵M2停止运转，阀门V4和V5关闭。同时停止冷却水送水泵M2，关闭阀门V11和V12，终止第一次冷却。

7.热水回收

如图8所示，AV1和AV2处于随时可开闭状态，使杀菌釜内维持一定压力，防止杀菌釜内因热水排出时造成涨袋现象。打开阀门V15，接通杀菌釜与热水罐连接管道。打开阀门V14，接通热水罐排气管道。打开V5、V16和V6，启动循环泵M1，将杀菌釜内的热水通过杀菌釜热水与冷水出水管道、热水罐入水管道和热水回收管道回收到热水罐中待下次杀菌时使用。循环泵M1停止运转，关闭阀门V14、V15、V5、V16和V6。

8.注入冷水

如图9所示，此时虽然杀菌釜内热水排出，但被杀菌物温度仍然处于较高温度状态。通过AV1进入压缩空气调整反压。开启阀门V1，补足冷水到高限定水位。打开阀门V2、V3、V4，启动循环泵M1，接通冷水注入管道和杀菌釜热水入水及补冷水共用管道，冷水罐中的冷水直接注入杀菌釜到限高水位，循环泵M1停止运转，关闭阀门V2、V3、V4和V1。冷却水罐处于低水位状态。

9.第二次冷却

实行与第一次冷却完全相同的运转，直至冷却到设定温度，终止第二次冷却。

10.冷却水回收

如图10所示，打开杀菌釜内的排气阀门AV2。开启阀门V5、V16和V7，接通杀菌釜热水与冷水出水管道、热水罐入水管道和冷却水回收管道，将杀菌锅内的冷却水回收到冷却水罐，至高限水位。循环泵M1停止运转，关闭阀门V5、V16和V7。

11.冷却水排放及补水

如图11所示，杀菌釜内的排气阀门AV2仍处于开启状态，打开阀门V9，接通杀菌釜热水与冷水出水管道、杀菌釜余水排水管道和冷凝水排水管道8，将杀菌釜底部余留冷水全部排出。同时，开启阀门V1，将冷水注入冷水罐，到达高限水位，备下次杀菌时使用。杀菌过程至此全部结束。

Claims (7)

1.一种高温脉动热水喷淋杀菌装置，其特征在于，包括：

杀菌釜，其设置有排气口、进水口和出水口，所述杀菌釜的出水口与进水口与第一管路连接；

热水罐，其通过第二管路与所述杀菌釜的进水口连接；

蒸汽管路，热水在循环过程中产生的蒸汽进入蒸汽管路；

热交换器，其分别与所述第一管路、所述第二管路和所述蒸汽管路连接；

温度传感器，其感测所述杀菌釜和所述热水罐的温度；

循环泵，其与所述第一管路和第二管路连接，使热水在管路中流动提供动力；

控制器，其与所述第一管路的阀门、第二管路的阀门、蒸汽管路的阀门、循环泵和温度传感器电连接，用于在由所述温度传感器感测到热水罐的温度达到预设的热水罐温度时，启动所述循环泵并同时开启所述第二管路的阀门，使热水罐中的热水通过所述第二管路进入所述杀菌釜；当所述杀菌釜内的水位达到高限水位，则关闭所述第二管路的阀门，并开启所述第一管路阀门、和所述蒸汽管路的阀门，使所述杀菌釜内的热水在所述蒸汽管路、所述第一管路和所述热交换器中循环，同时根据预设的杀菌釜的温度调整所述蒸汽管路阀门的进气比例以控制所述杀菌釜的温度；当所述杀菌釜进入到设定高温阶段时，启动脉冲程序，使所述蒸汽管路的阀门的进气量随脉冲程序波动而波动，以实现在最高温段中出现多个迅速升降温度的波峰，即达到高峰变温的目的。

2.根据权利要求1所述的高温脉动热水喷淋杀菌装置，其特征在于，还包括一个冷水罐，其与所述热水罐及所述杀菌釜连接，为所述热水罐和所述杀菌釜提供水源。

3.根据权利要求1所述的高温脉动热水喷淋杀菌装置，其特征在于，所述热水罐、所述热交换器、所述循环泵和所述蒸汽管路通过管路连接。

4.根据权利要求3所述的高温脉动热水喷淋杀菌装置，其特征在于，所述控制器还用于根据预设的热水罐的温度调整所述蒸汽管路阀门的进气比例来控制所述热水罐的温度。

5.根据权利要求2所述的高温脉动热水喷淋杀菌装置，其特征在于，所述冷水罐通过管路与所述热交换器连接，在所述冷水罐与所述热交换器的管路上设置一阀门，所述控制器还用于在杀菌完成时，开启所述冷水罐与所述热交换器的管路的阀门，使热水继续在第一管路中循环，温度降低。

6.根据权利要求5所述的高温脉动热水喷淋杀菌装置，其特征在于，所述杀菌釜与所述热水罐通过第三管路连接，所述控制器还用于在所述控制器感测到所述杀菌釜的温度降低到预设温度时，启动第三管路的阀门，使所述杀菌釜的热水通过所述第三管路流入到所述热水罐中。

7.根据权利要求2所述的高温脉动热水喷淋杀菌装置，其特征在于，所述冷水罐通过第四管路与所述循环泵和所述杀菌釜连接。