CN105146675A - 湿式水产品隧道微波高温灭菌方法及加工试验设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水产品的灭菌方法及设备，尤其涉及一种湿式水产品隧道微波高温灭菌方法及加工试验设备。包括微波发生装置、微波谐振腔和水循环系统三个单元，将包装食品浸于加压的热水中，利用微波的穿透性与高温水浴的热传导作用同时对食品进行杀菌处理，为进一步提高杀菌的均匀性，包装食品被置于传动装置上运动。设备具有优异的杀菌效果和加热均匀性，能够克服现有技术的上述缺点，由此可开发出具有市场实用价值的湿式微波杀菌设备，用于食品的连续生产。

Description

湿式水产品隧道微波高温灭菌方法及加工试验设备

技术领域

本发明涉及一种水产品的灭菌方法及设备，尤其涉及一种通过将微波杀菌和常规热力杀菌联合起来对食品进行杀菌处理并加工成熟的湿式水产品隧道微波高温灭菌方法及加工试验设备。

背景技术

食品在生产、保存、运输和销售过程中极易污染变质。通常可以采用高温、干燥、烫漂、巴氏灭菌、冷冻以及防腐剂等常规技术来实现对食品的杀虫灭菌与保鲜，但往往影响食品的原有风味和营养成份。而微波灭菌是使食品中的微生物，同时受到微波热效应与非热效应的共同作用，使其体内蛋白质和生理活动物质发生变异，而导致微生物体生长发育延缓和死亡，达到食品灭菌、保鲜的目的。其优点在于加热时间短、杀菌能力强、营养成分和风味破坏少，但因微波加热的选择性和穿透性造成食品加热不均匀成为其最主要的缺点，经处理的食品内部存在显著的冷点和热点，影响了杀菌的效果和食物的品质。

为此，现有的市售微波杀菌设备大多通过优化设计谐振腔、改变食品的位置（如隧道式微波杀菌装置、箱式间歇微波杀菌装置）来改善内外加热不均匀的情况，此类方法仅依靠微波一种形式对食物进行杀菌处理，无法从根本上解决内外加热不均匀的问题，且由于微波加热升温过快，内外压不平衡，极易出现涨袋现象。采用混合杀菌的方式，其技术难点在于如何将两种杀菌形式结合起来并设计出可行的实施方案。

发明内容

未解决上述问题，本发明给出一种湿式水产品隧道微波高温灭菌方法及加工试验设备，通过高温高压水浴微波混合、传动装置，将包装食品浸于加压的热水中，利用微波的穿透性与高温水浴的热传导作用同时对食品进行杀菌处理，具有优异的杀菌效果和加热均匀性，由此可开发出具有市场实用价值的湿式微波杀菌设备，用于食品的连续生产。

本发明的湿式水产品隧道微波高温灭菌加工试验设备，包括微波发生装置、微波谐振腔和水循环系统三个单元；

所述微波发生装置包括微波源、水负载、环形器、连接波导、功率分配器和角锥喇叭；所述微波源与环形器一端相连，所述环形器另两端分别连接水负载和连接波导；所述连接波导通过若干功率分配器与角锥喇叭相连，所述角锥喇叭的数量为功率分配器数量的单倍或双倍；

所述微波谐振腔包括排气阀、压力表、介质耦合窗、进料门、谐振腔腔体、电机-皮带传动装置和支架；所述谐振腔腔体上一端上方设置有进料门，另一端上方设置有排气阀和压力表，内部设置有电机-皮带传动装置，下方与支架相连，包装食品存储于进料装置中，通过传送带运动至进料门被固定于振腔腔体内的电机-皮带传动装置上，在电机-皮带传动装置的驱动下做运动，压力表显示谐振腔内压力；所述谐振腔腔体上下各对称固定设置有若干与角锥喇叭固定连接的介质耦合窗，介质耦合窗用于传输微波能量和密闭循环水，同时承受热应力和腔体内压产生的机械应力；

所述水循环系统包括进水管路和回水管路；所述进水管路与谐振腔腔体底部的循环水进口相连，所述回水管路与谐振腔腔体底部的循环水出口相连。

进一步地，所述微波发生装置各机构间通过标准法兰连接；所述角锥喇叭与介质耦合窗通过标准法兰连接。

进一步地，所述微波源、水负载分别与冷却水循环系统相连。

进一步地，所述谐振腔腔体上下各对称固定设置有若干与角锥喇叭固定连接的介质耦合窗；所述微波发生装置为两套，一套与谐振腔腔体上方介质耦合窗连接，一套与与谐振腔腔体下方介质耦合窗连接。两套微波发生装置联合使用，能够更好的传递微波，达到更佳的杀菌效果。

进一步地，所述进水管路另一端与定压补水装置相连，通过定压补水装置产生120摄氏度热水，用其压力维持腔体内压。

进一步地，所述湿式水产品隧道微波高温灭菌加工试验设备还包括可编程PLC作为控制系统，控制水浴循环系统以及微波运作的功率和时间，使用PLC控制微波-水浴混合方法湿法处理待加工物品，并且使传送装置使样品在谐振腔内运动，使用大功率2450HMz磁控管。

一种使用上述湿式水产品隧道微波高温灭菌加工试验设备的灭菌方法，其特征在于由以下步骤组成：

（1）预热阶段：将包装食品置于谐振腔腔体中并充满水，利用水循环系统对谐振腔内的水和食品进行加热，使食品保持在指定温度一段时间；

（2）加热阶段：开启微波源和电机-皮带传动装置，水循环系统同时对谐振腔腔体内经过预热的食品进行加热，使食品在规定时间内快速升温至指定温度；

（3）保持阶段：微波源间断开启，使食品在指定温度下保持一段时间以强化杀菌效果；

（4）快速冷却阶段：进水管路向谐振腔腔体中通入冷却水，将食品迅速从保持温度降至室温，以达到快速冷却的要求。

本发明的装置运作时，包装食品经进料门被固定于谐振腔内的传输皮带上，在电机—皮带传动装置的驱动下做往复运动。水循环系统通过进水管路向谐振腔腔体内提供压力及指定温度下的循环水，通过回水管路排出谐振腔内的循环水，压力表显示谐振腔内压力。微波源产生的2450±50MHz电磁波在环形器、连接波导中传播，经功率分配器单支或分为两支，通过角锥喇叭和介质耦合窗辐射至谐振腔内，对水和食品进行加热。环形器将反射回来的电磁波导入水负载，以保护微波源的磁控管不被反射能量烧毁。介质耦合窗的作用是传输微波能量和密闭循环水，同时承受热应力和腔体内压产生的机械应力。

本发明的优点在于：

利用微波的穿透性对食品内部进行快速加热杀菌，同时利用高温水浴与食品间的换热对食品由外向内加热，食品在短时间内可以获得比单纯使用微波或水浴杀菌方式更高的温度均匀性。另外，谐振腔内的压力可以保证包装食品不会受热膨胀而胀袋，可用于包装食品的杀菌，实现灭菌后食品的长期保藏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图中1微波源，2水负载，3环形器，4连接波导，5功率分配器，6排气阀,7压力表,8角锥喇叭，9介质耦合窗，10进料门，11谐振腔腔体，12电机-皮带传动装置，13支架，14进水管路，15回水管路。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

湿式水产品隧道微波高温灭菌加工试验设备，包括微波发生装置、微波谐振腔和水循环系统三个单元；

所述微波发生装置包括微波源1、水负载2、环形器3、连接波导4、功率分配器5和角锥喇叭8；所述微波源1与环形器3一端相连，所述环形器3另两端分别连接水负载2和连接波导4；所述连接波导4通过功率分配器5与角锥喇叭8相连，所述角锥喇叭8的数量为功率分配器5数量的双倍，功率分配器5分为两支，各连接一个角锥喇叭8；

所述微波谐振腔包括排气阀6、压力表7、介质耦合窗9、进料门10、谐振腔腔体11、电机-皮带传动装置12和支架13；所述谐振腔腔体11上一端上方设置有进料门10，另一端上方设置有排气阀6和压力表7，内部设置有电机-皮带传动装置12，下方与支架13相连，包装食品存储于进料装置中，通过传送带运动至进料门10被固定于振腔腔体11内的电机-皮带传动装置12上，在电机-皮带传动装置12的驱动下做运动，压力表7显示谐振腔内压力；所述谐振腔腔体11上固定设置有若干与角锥喇叭8固定连接的介质耦合窗9，介质耦合窗9用于传输微波能量和密闭循环水，同时承受热应力和腔体内压产生的机械应力；

所述水循环系统包括进水管路14和回水管路15；所述进水管路14与谐振腔腔体11底部的循环水进口相连，所述回水管路15与谐振腔腔体11底部的循环水出口相连。

所述微波发生装置各机构间通过标准法兰连接；所述角锥喇叭8与介质耦合窗9通过标准法兰连接。

所述微波源1、水负载2分别与冷却水循环系统相连。

所述谐振腔腔体11上下各对称固定设置有若干与角锥喇叭8固定连接的介质耦合窗9；所述微波发生装置为两套，一套与谐振腔腔体11上方介质耦合窗9连接，一套与与谐振腔腔体11下方介质耦合窗9连接。

所述进水管路14另一端与定压补水装置相连，通过定压补水装置产生120摄氏度热水，用其压力维持腔体内压。

所述湿式水产品隧道微波高温灭菌加工试验设备还包括可编程PLC作为控制系统，控制水浴循环系统以及微波运作的功率和时间，使用PLC控制微波-水浴混合方法湿法处理待加工物品，并且使传送装置使样品在谐振腔内运动，使用大功率2450HMz磁控管。

一种使用上述湿式水产品隧道微波高温灭菌加工试验设备的灭菌方法，其特征在于由以下步骤组成：

（1）预热阶段：将包装食品置于谐振腔腔体11中并充满水，利用水循环系统对谐振腔内的水和食品进行加热，使食品保持在90℃一段时间；

（2）加热阶段：开启微波源1和电机-皮带传动装置12，水循环系统同时对谐振腔腔体11内经过预热的食品进行加热，使食品在规定时间内快速升温至120℃；

（3）保持阶段：微波源1间断开启，使食品在120℃下保持一段时间以强化杀菌效果；

（4）快速冷却阶段：进水管路14向谐振腔腔体11中通入冷却水，将食品迅速从120℃降至室温，以达到快速冷却的要求。

本发明的装置运作时，包装食品经进料门10被固定于谐振腔11内的传输皮带上，在电机—皮带传动装置12的驱动下做往复运动。水循环系统通过进水管路14向谐振腔腔体11内提供压力及90℃下的循环水，通过回水管路15排出谐振腔内的循环水，压力表7显示谐振腔内压力。微波源1产生的2450MHz电磁波在环形器3、连接波导4中传播，经功率分配器5分为两支，通过角锥喇叭8和介质耦合窗9辐射至谐振腔内，对水和食品进行加热。环形器3将反射回来的电磁波导入水负载2，以保护微波源1的磁控管不被反射能量烧毁。介质耦合窗9的作用是传输微波能量和密闭循环水，同时承受热应力和腔体内压产生的机械应力。

本实施例与各种传统杀菌方法相比，加工一批样品整个过程仅需8-10分钟，能大大缩短食物的生产周期，所以更适合用在大规模自动化生产。

同时，加热效率高。由于只有极性物质能引起微波场能量的转换，故例如空气，腔体等物质不转换能量，所以对外界有很少的热量损失，热效率与传统方式相比高出30%-50%，

另外经过微波杀菌的食物货架期能延长40至60天，且不会影响包装材料的品质。由于受热时间短，其各类营养物质的损失降低，尤其是维生素的损失比传统方法要减少50%以上。

Claims (7)

1.湿式水产品隧道微波高温灭菌加工试验设备，其特征在于包括：微波发生装置、微波谐振腔和水循环系统三个单元；

所述微波发生装置包括微波源（1）、水负载（2）、环形器（3）、连接波导（4）、功率分配器（5）和角锥喇叭（8）；所述微波源（1）与环形器（3）一端相连，所述环形器（3）另两端分别连接水负载（2）和连接波导（4）；所述连接波导（4）通过若干功率分配器（5）与角锥喇叭（8）相连，所述角锥喇叭（8）的数量为功率分配器（5）数量的单倍或双倍；

所述微波谐振腔包括排气阀（6）、压力表（7）、介质耦合窗（9）、进料门（10）、谐振腔腔体（11）、电机-皮带传动装置（12）和支架（13）；所述谐振腔腔体（11）上一端上方设置有进料门（10）另一端上方设置有出料门、排气阀（6）和压力表（7），内部设置有电机-皮带传动装置（12），下方与支架（13）相连；所述谐振腔腔体（11）上设置有若干与角锥喇叭（8）固定连接的介质耦合窗（9）；

所述水循环系统包括进水管路（14）和回水管路（15）；所述进水管路（14）与谐振腔腔体（11）底部的循环水进口相连，所述回水管路（15）与谐振腔腔体（11）底部的循环水出口相连。

2.如权利要求1所述的湿式水产品隧道微波高温灭菌加工试验设备，其特征在于：所述微波发生装置各机构间通过标准法兰连接；所述角锥喇叭（8）与介质耦合窗（9）通过标准法兰连接。

3.如权利要求1所述的湿式水产品隧道微波高温灭菌加工试验设备，其特征在于：所述微波源（1）、水负载（2）分别与冷却水循环系统相连。

4.如权利要求1所述的湿式水产品隧道微波高温灭菌加工试验设备，其特征在于：所述谐振腔腔体（11）上下各对称固定设置有若干与角锥喇叭（8）固定连接的介质耦合窗（9）；所述微波发生装置为两套，一套与谐振腔腔体（11）上方介质耦合窗（9）连接，一套与与谐振腔腔体（11）下方介质耦合窗（9）连接。

5.如权利要求1所述的湿式水产品隧道微波高温灭菌加工试验设备，其特征在于：所述进水管路（14）另一端与定压补水装置相连。

6.如权利要求1所述的湿式水产品隧道微波高温灭菌加工试验设备，其特征在于：所述湿式水产品隧道微波高温灭菌加工试验设备还包括可编程PLC作为控制系统，控制水浴循环系统以及微波运作的功率和时间。

7.一种使用如权利要求1所述湿式水产品隧道微波高温灭菌加工试验设备的灭菌方法，其特征在于由以下步骤组成：

（1）预热阶段：将包装食品置于谐振腔腔体（11）中并充满水，利用水循环系统对谐振腔内的水和食品进行加热，使食品保持在指定温度一段时间；

（2）加热阶段：开启微波源（1）和电机-皮带传动装置（12），水循环系统同时对谐振腔腔体（11）内经过预热的食品进行加热，使食品在规定时间内快速升温至指定温度；

（3）保持阶段：微波源（1）间断开启，使食品在指定温度下保持一段时间以强化杀菌效果；

（4）快速冷却阶段：进水管路（14）向谐振腔腔体（11）中通入冷却水，将食品迅速从保持温度降至室温，以达到快速冷却的要求。