CN105105275A - 一种温压结合超高压灭菌设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种温压结合超高压灭菌设备，超高压筒体(5)外侧设有筒体直接加热装置(6)，活塞式堵头(3)外侧设有测温装置(10)，其中包括一两端为凸锥台结构的密封螺栓，密封螺栓外凸锥台面中心向外设有一内部中空凸锥形，凸锥形通过通道连通至内凸锥台面，在凸锥形内壁上设置有带传感器引线(10-4)的温度传感器(10-1)，传感器引线(10-4)引出活塞式堵头(3)；密封螺栓外侧还设置有锁紧螺栓(11)，与密封螺栓配合形成两道密封。计算机监控系统控制加热装置控制器、测温装置(10)和压力系统，进行超高压筒体(5)内水温度和压力的调节，采用温压结合超高压杀菌方式，有效杀灭耐高压芽孢，使超高压灭菌更彻底。

Description

一种温压结合超高压灭菌设备
技术领域
本发明属于超高压灭菌设备技术领域，特别涉及一种温压结合超高压灭菌设备。
背景技术
超高压灭菌是将食品物料包装后放入盛水的高压容器中，在400MPa-600MPa压力作用下灭菌的一种新型食品冷杀菌技术，它不仅有利于保持食品功能成分的生理活性，且还有利于保持色、香、味及营养成分，已成为一种食品高效灭菌方式。卧式超高压灭菌设备由于工作高度低，人工进出料方便，且可以做成较大容积的超高压容器，是目前国内食品加工厂正在推广应用的一种食品超高压灭菌设备，主要用于各种果汁饮料及各种肉类食品的加工处理和各种海产品的杀虫灭菌处理，但该技术对杀灭芽孢效果不太理想，在室温条件下静水高压处理，不能有效杀灭芽孢。
发明内容
本发明的目的在于提供一种温压结合超高压灭菌设备，该温压结合超高压灭菌设备可解决现有超高压灭菌设备内，超高压(400-600MPa)条件下，液体温度难以实时监测与调控的问题，从而实现温压结合超高压灭菌，有效杀灭芽孢，延长工厂化生产的菜肴类食品储存期。
一种温压结合超高压灭菌设备，缸体1-1横向对称设置在框架1左右两边的底横梁上，在左、右两边的缸体1-1外端还分别设有承压垫块2，左右两边的活塞式堵头3分别与相应侧的缸体1-1配合组成液压油缸，活塞式堵头3包括活塞杆3-1、锥形体3-2和堵头3-3组成的阶梯轴，所述堵头3-3表面从里至外设置有一组高压组合密封圈3-5，超高压筒体5两端穿过筒体固定座4固定在台车架8上，伺服电机控制台车架8底部中间的丝杆螺母机构9带动台车架8移动，设置在台车架8底部的凹V形槽滚轮8-1可沿着台车导轨梁1-2上的凸V形导轨纵向移动，进行装料、卸料；超高压筒体5外侧设置有筒体直接加热装置6，活塞式堵头3端面设置有测温装置10；测温装置10包括一两端为凸锥台结构的密封螺栓，密封螺栓拧紧在平底沉孔中心的螺纹孔内，形成第二道密封，密封螺栓外凸锥台面中心向外设置有一内部中空凸锥形结构，凸锥形通过一通道连通至内凸锥台面，在凸锥形内壁上设置有一带传感器引线10-4的温度传感器10-1，传感器引线10-4穿过密封塞10-3引出密封螺栓，通过活塞式堵头3内部的布线通道D引出活塞式堵头3连接至计算机监控系统；所述密封塞10-3设置在密封螺栓的内凸锥台面处，密封塞10-3和凸锥形内壁之间的通道内部密实填满填充料10-2；在密封螺栓外侧还设置有锁紧螺栓11，所述锁紧螺栓11拧紧在平底沉孔的内螺纹上，锁紧螺栓11中间有一孔道，孔道内侧设有锥形，与密封螺栓的螺帽相配合，形成第一道密封；孔道连通至超高压筒体5内，水充满孔道与凸锥形接触，实现测温；所述筒体直接加热装置6由加热装置控制器控制，加热装置控制器连接到计算机监控系统；
所述堵头3-3外侧端面设置有超高压补水口3-4，超高压补水口3-4通过活塞式堵头3内的高压补水通道C外接至超高压补水管路12，超高压补水管路12上设置有测压装置13和泄压装置14；在锁紧螺栓11上方，活塞式堵头3外侧固定有高压水挡板3-6，高压水挡板3-6内形成空腔结构，其中空腔与超高压补水口3-4连通；高压水挡板3-6外侧设有通孔G，通孔G与超高压补水口3-4错开，高压水挡板3-6下部还设有缺口；高压水挡板3-6挡住超高压补水口3-4喷射出来的超高压力水，超高压力水通过高压水挡板3-6上的通孔G和下部的缺口注入超高压筒体5内，防止超高压力水冲击物料框15致其损坏；超高压筒体5内的水增压由超高压增压控制器控制，测压装置13、泄压装置14和超高压增压控制器连接至计算机监控系统；
计算机监控系统实时显示超高压灭菌作业中超高压筒体5内水的温度值和压力值，通过计算机监控系统控制加热装置控制器，以及泄压装置14和超高压增压器，对超高压筒体5内水的温度和压力进行调节与控制，进行温压结合超高压杀灭细菌。
所述筒体直接加热装置6里层为保温层6-1，外层为电磁感应加热线圈6-2；筒体直接加热装置6由电磁感应加热线圈6-2实现加热，电磁感应加热线圈6-2可根据筒体长度设成多个串联一起的加热线圈组；加热控制器给电磁感应加热线圈6-2通电产生交变磁场，使超高压筒体5筒体壁金属导体内部产生涡流，从而使筒体壁迅速发热而加热水；筒体直接加热装置6的外表面还设置有加热装置保护层7以防水、防尘和防碰撞。
优选的，所述凸锥形的壁厚为2-3mm。
优选的，所述填料10-2为碳粉类填料。
上述温压结合超高压灭菌设备在超高压灭菌中的应用，进行温压结合超高压杀灭细菌。
所述温压结合超高压杀灭细菌的温度为25-121℃，压力为400-600MPa，杀菌时间不超过20min。
进一步的，所述细菌为芽孢。
所述温压结合超高压杀灭芽孢的温度为80-121℃，压力为400-600MPa，杀菌时间不超过10min。
本发明的有益效果为：
1、本发明由于采用温压结合超高压杀菌，有利于杀灭芽孢，解决了超高压冷杀菌对耐高压芽孢灭杀效果不好的问题，提高了杀菌效果，延长工厂化生产的菜肴类食品储存期。
2、本发明由于在超高压筒体上设置了筒体直接加热装置实现了利用筒体金属发热对密封在超高压筒体内的水直接加热，比传统筒体电阻丝加热圈或在水箱内加热水后通过水泵压入超高压筒体内的间接加热方式具有散热损失小、热效率高、节能的优点，同时也有利于减少散热造成工作环境温度升高。
3、密封螺栓上的凸锥形结构抗压能力强，内部锥形空间有利于增大温度传感器与壁面接触面积，提高测温效果，同时也有利于温度传感器的固定；密封螺栓与锁紧螺栓相配合，形成两道密封，能有效防止堵头进出筒体的工作过程中，密封螺栓的螺纹连接部分受0-600MPa交变压力作用下产生松脱，同时防止高压水进入布线通道而流出活塞式堵头外，造成超高压筒体内水压下降，影响灭菌效果。
4、本发明采用计算机监控系统，实时监测和记录超高压筒体内水温度和压力参数变化，根据食品杀菌工艺要求实时设定和控制水温度及压力参数值以适应对不同食品杀菌加工需求，有利于探索温压耦合灭菌效果。
附图说明
图1为本发明一种温压结合超高压灭菌设备结构示意图；
图2为本发明一种温压结合超高压灭菌设备A-A截面结构示意图；
图3为本发明一种温压结合超高压灭菌设备作业中活塞式堵头与超高压筒体结合状态结构示意图；
图4为本发明一种温压结合超高压灭菌设备高压水挡板主视图；
图5为本发明一种温压结合超高压灭菌设备测温装置结构示意图。
标号说明：1-框架，1-1-缸体，1-2-台车导轨梁，2-承压垫块，3-活塞式堵头，3-1-活塞杆，3-2-锥形体，3-3-堵头，3-4-超高压补水口，3-5-组合密封圈，3-6-高压水挡板，4-筒体固定座，5-超高压筒体，5-1-密封圈，5-2-环形槽，6-筒体直接加热装置，6-1-保温层，6-2-电磁感应加热线圈，7-加热装置保护层，8-台车架，8-1-凹V形槽滚轮，8-2-回收水槽，9-丝杆螺母机构，10-测温装置，10-1-温度传感器，10-2-填料，10-3-密封塞，10-4-传感器引线，11-锁紧螺栓，12-超高压补水管路，13-测压装置，14-泄压装置，15-物料框，A、B-液压油孔，C-高压补水通道，D-布线通道，E、F-进水孔，G-通孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细的描述。
如图1-图3所示，温度监控系统是本发明温压结合超高压灭菌设备的重要组成部分，包含筒体直接加热装置6、测温装置10、布线通道D、加热控制器(图中未标出)和计算机监控系统(图中未示出)。筒体直接加热装置6设置在超高压筒体5外侧，筒体直接加热装置6是里层为保温层6-1、外层为电磁感应加热线圈6-2的两层结构，筒体直接加热装置6由电磁感应加热线圈6-2实现加热，电磁感应加热线圈6-2可根据筒体长度设成多个串联一起的加热线圈组。加热控制器(图中未示出)给电磁感应加热线圈6-2通电产生交变磁场，使超高压筒体5筒体壁金属导体内部产生涡流，从而使筒体壁迅速发热而加热水。筒体直接加热装置6利用筒体金属发热对密封在超高压筒体内的水直接加热，具有散热损失小、热效率高、节能的优点，同时也有利于减少散热造成工作环境温度升高。在筒体直接加热装置6外层还设有加热装置保护层7以防水、防尘和防碰撞。
如图2、图3和图5所示，测温装置10包括一两端为凸锥台结构的密封螺栓，密封螺栓拧紧在平底沉孔中心的螺纹孔内，形成第二道密封。密封螺栓外凸锥台面中心向外设置有一内部中空的凸锥形，凸锥形壁厚2mm，通过一通道连通至内凸锥台面，在凸锥形内壁上设置有一带传感器引线10-4的温度传感器10-1，凸锥形结构抗压能力强，内部锥形空间有利于增大温度传感器10-1与壁面接触面积，提高测温效果，同时也有利于温度传感器10-1的固定。传感器引线10-4穿过密封塞10-3引出密封螺栓，并通过布线通道D引出活塞式堵头3连接至计算机监控系统。密封塞10-3设置在密封螺栓内凸锥台面处，在密封塞10-3和凸锥形内壁之间的通道内部密实填满填料10-2，本实施方式中填料10-2为石墨粉。在密封螺栓外侧还设置有锁紧螺栓11，锁紧螺栓11拧紧在平底沉孔的内螺纹上，锁紧螺栓11中间有一孔道，孔道内侧设有锥形，与密封螺栓的螺帽相配合，形成第一道密封。孔道连通至超高压筒体5内，水充满孔道与凸锥形接触，实现测温。两道密封能有效防止堵头进出筒体的工作过程中，密封螺栓的螺纹连接部分受0-600MPa交变压力作用下产生松脱，同时防止高压水进入布线通道D而流出活塞式堵头3外，造成超高压筒体5内水压下降，影响灭菌效果。
如图2所示，在堵头3-3外侧端面设置有超高压补水口3-4，通过活塞式堵头3内的高压补水通道C外接至超高压补水管路12，超高压补水管路12上设置有测压装置13和泄压装置14，超高压筒体5内的水增压由超高压增压控制器(图中未示出)控制。
如图2、图3和图4所示，在锁紧螺栓11上方，活塞式堵头3外侧固定有凸圆弧形高压水挡板3-6，高压水挡板3-6内为空腔结构，所述空腔与超高压补水口3-4连通，高压水挡板3-6的圆弧部分与活塞式堵头3焊接在一起，下部设有缺口。高压水挡板3-6外侧设置有通孔G，通孔G与超高压补水口3-4错开。高压水挡板3-6挡住超高压补水口3-4喷射出来的超高压力水，超高压力水通过高压水挡板3-6上的通孔G和下部的缺口注入超高压筒体5内，防止超高压力水冲击物料框15致其损坏。
在计算机监控系统的监控下，超高压筒体内5水压力控制包括增压、保压和泄压三个控制过程。在增压过程中，计算机监控系统控制活塞式堵头3进入超高压筒体5时分两个过程：第一个过程为注水和排空气过程，当超高压筒体5被台车架8移动至左右活塞式堵头3之间的工作位置时，液压加载系统(图中未示出)向液压油孔A注入液压油驱动活塞式堵头3向超高压筒体5方向移动，当活塞式堵头3的活塞杆3-1部分与超高压筒体5端口处的密封圈5-1接触产生密封时，暂停活塞式堵头3移动，注水系统(图中未示出)将水箱(图中未示出)里的水从进水孔E、F注入环形槽5-2内，水通过堵头3-3与超高压筒体5内壁之间的间隙注入到超高压筒体5腔体内，充水过程中腔体内空气通过间隙被排出超高压筒体5外；第二个过程为增压及保压过程，超高压筒体5腔体充满水后活塞式堵头3继续往超高压筒体5方向移动，直至锥形体3-2与环形槽5-2内侧边口的锥形环面接触后停止移动，同时承压垫块2被液压缸(图中未示出)推动至活塞式堵头3外端面处，此时超高压增压系统(图中未示出)将增压水通过超高压补水管路12和活塞式堵头3内的高压补水通道C及超高压补水口3-4注入超高压筒体5腔体内，使腔体内水升压至400-600MPa并保压，上述各部件运动均由计算机监控系统自动控制。
在泄压过程中，计算机监控系统控制活塞式堵头3退出超高压筒体5时也分两个过程：第一个过程为泄压过程，计算机监控系统控制泄压装置14工作，超高压筒体5腔内的高压水通过超高压补水口3-4、高压补水通道C、超高压补水管路12和泄压装置14流回超高压增压系统内，当水压力降低到设定值时，承压垫块2被液压缸拉动离开活塞式堵头3，液压加载系统向液压油孔B注入液压油驱动活塞式堵头3向框架1立柱方向移动，当组合密封圈3-5由外至里的第二道密封圈离开超高压筒体5内壁进入到环形槽5-2内时，暂停活塞式堵头3移动，此时超高压筒体5内的高压水通过第一道和第二道密封圈之间的侧面间隙泄流到环形槽5-2内，并通过出水孔E和F及管路回流至水箱；第二个过程为活塞式堵头3与超高压筒体5的分离过程，当超高压筒体5内水压下降到常压值后，活塞式堵头3继续往框架1立柱方向移动，直至活塞式堵头3与超高压筒体5完全分离，期间超高压筒体5腔体内水流入回收水槽8-2中并通过回收水槽8-2底部设置的回水口(图中未示出)及管路回流至水箱，上述各部件运动均由计算机监控系统自动控制。
在进行超高压灭菌时，左右活塞式堵头3插入超高压筒体5中形成密闭的作业腔，作业腔内装有物料框15并充满水。在计算机监控系统界面可显示和存储监测到的参数，同时可根据食品杀菌工艺要求设置温度值或压力值进行温度或压力的调节，并通过数据线传输给加热控制器或超高压增压控制器，以调节筒体直接加热装置6的电流或调节补水压力大小，实现对超高压筒体5内水温度或压力的控制，实现温压结合超高压杀菌，杀灭耐高压的芽孢，提高杀菌效率。表1中列出了本实施方式中对芽孢的灭杀效果。
表1温压结合超高压杀菌设备对芽孢灭杀效果
采用计算机监控系统，实时监测和记录超高压筒体内水温度和压力参数变化，根据食品杀菌工艺要求实时设定和控制水温度及压力参数值以适应对不同食品杀菌加工需求。本发明采用温压结合超高压杀菌方式，有效杀灭细菌，甚至是芽孢，使超高压灭菌更彻底，应用适应性更广，延长工厂化生产的菜肴类食品储存期。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种温压结合超高压灭菌设备，缸体(1-1)横向对称设置在框架(1)左右两边的底横梁上，在左、右两边的缸体(1-1)外端还分别设有承压垫块(2)，左右两边的活塞式堵头(3)分别与相应侧的缸体(1-1)配合组成液压油缸，活塞式堵头(3)包括活塞杆(3-1)、锥形体(3-2)和堵头(3-3)组成的阶梯轴，所述堵头(3-3)表面从里至外设置有一组高压组合密封圈(3-5)，超高压筒体(5)两端穿过筒体固定座(4)固定在台车架(8)上，伺服电机控制台车架(8)底部中间的丝杆螺母机构(9)带动台车架(8)移动，设置在台车架(8)底部的凹V形槽滚轮(8-1)可沿着台车导轨梁(1-2)上的凸V形导轨纵向移动，进行装料、卸料，其特征在于，超高压筒体(5)外侧设置有筒体直接加热装置(6)，活塞式堵头(3)端面设置有测温装置(10)；所述测温装置(10)包括一两端为凸锥台结构的密封螺栓，所述密封螺栓拧紧在平底沉孔中心的螺纹孔内，形成第二道密封，密封螺栓外凸锥台面中心向外设置有一内部中空凸锥形结构，凸锥形通过一通道连通至内凸锥台面，在凸锥形内壁上设置有一带传感器引线(10-4)的温度传感器(10-1)，传感器引线(10-4)穿过密封塞(10-3)引出密封螺栓，通过活塞式堵头(3)内部的布线通道(D)引出活塞式堵头(3)连接至计算机监控系统；所述密封塞(10-3)设置在密封螺栓的内凸锥台面处，密封塞(10-3)和凸锥形内壁之间的通道内部密实填满填料(10-2)；在密封螺栓外侧还设置有锁紧螺栓(11)，所述锁紧螺栓(11)拧紧在平底沉孔的内螺纹上，锁紧螺栓(11)中间有一孔道，孔道内侧设有锥形，与密封螺栓的螺帽相配合，形成第一道密封；所述孔道连通至超高压筒体(5)内，水充满孔道与凸锥形接触，实现测温；所述筒体直接加热装置(6)由加热装置控制器控制，加热装置控制器连接到计算机监控系统；
所述堵头(3-3)外侧端面设置有超高压补水口(3-4)，超高压补水口(3-4)通过活塞式堵头(3)内的高压补水通道(C)外接至超高压补水管路(12)，超高压补水管路(12)上设置有测压装置(13)和泄压装置(14)；在锁紧螺栓(11)上方，活塞式堵头(3)外侧固定有高压水挡板(3-6)，高压水挡板(3-6)内形成空腔结构，所述空腔与超高压补水口(3-4)连通；所述高压水挡板(3-6)外侧设有通孔(G)，通孔(G)与超高压补水口(3-4)错开，高压水挡板(3-6)下部还设有缺口；高压水挡板(3-6)挡住超高压补水口(3-4)喷射出来的超高压力水，超高压力水通过高压水挡板(3-6)上的通孔(G)和下部的缺口注入超高压筒体(5)内；超高压筒体(5)内的水增压由超高压增压控制器控制，测压装置(13)、泄压装置(14)和超高压增压控制器连接至计算机监控系统；
计算机监控系统实时显示超高压灭菌作业中超高压筒体(5)内水的温度值和压力值，通过计算机监控系统控制加热装置控制器，以及活塞式堵头(3)、泄压装置(14)和超高压增压器，对超高压筒体(5)内水的温度和压力进行调节与控制，进行温压结合超高压杀灭细菌。
2.根据权利要求1所述的一种温压结合超高压灭菌设备，其特征在于，所述筒体直接加热装置(6)里层为保温层(6-1)，外层为电磁感应加热线圈(6-2)；筒体直接加热装置(6)由电磁感应加热线圈(6-2)实现加热，所述电磁感应加热线圈(6-2)可根据筒体长度设成多个串联一起的加热线圈组；筒体直接加热装置(6)的外表面还设置有加热装置保护层(7)。
3.根据权利要求1所述的一种温压结合超高压灭菌设备，其特征在于，所述凸锥形的壁厚为2-3mm。
4.根据权利要求1所述的一种温压结合超高压灭菌设备，其特征在于，所述填料(10-2)为碳粉类填料。
5.如权利要求1所述的一种温压结合超高压灭菌设备在超高压灭菌中的应用，其特征在于，温压结合超高压杀灭细菌。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述温压结合超高压杀灭细菌的温度为25-121℃，压力为400-600MPa，杀菌时间不超过20min。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述细菌为芽孢。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述温压结合超高压杀灭芽孢的温度为80-121℃，压力为400-600MPa，杀菌时间不超过10min。
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