CN106070545A - 一种果蔬强化热激处理的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种果蔬强化热激处理的装置及方法，包括热激池，热激池的两端上部分别设有投物口和收物口，下部设传输带，传输带下侧设气泡发生器和加热器；气泡发生器与压缩风机连接，压缩风机的输入端又与集气罩连通；加热器与设在热激池外部的PID控制器连接，PID控制器的输入端与温度探头连接，温度探头固定在热激池内部；传输带的表面连接有柔性驱赶器。应用该装置进行果蔬强化热激处理的方法，包括加水、设定参数、加热、调节输气量，接着就可投入果蔬进行热激处理。本装置强化了果蔬与热水之间的对流换热，使果蔬悬浮水中不受机械损伤、果蔬表面温度均匀、热激质量好、可连续批量生产效率高。

Description

一种果蔬强化热激处理的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种果蔬保鲜技术，具体涉及一种果蔬热激处理的装置及方法。

背景技术

在果蔬采后进行温度激化处理可以提高果蔬贮藏过程中的贮藏品质、延缓并抑制冷害的发生、延长果蔬贮藏期与货架期，进而提高商业价值。热激处理作为物理处理的一种，其无毒无害、无化学污染和残留、安全性高又操作简便等优点受到了国内外的专家学者的广泛认可。从现今研究出的成果方面，热激处理降低或减缓冷害的处理方式有：热空气、热蒸汽、热水浸泡和红外线或微波处理等。而被普遍应用的是热空气和热水浸泡这两种。前者在密闭的室内进行处理，后者在热水中进行，其中热水处理传热效果更佳应用也更普遍。以上所述各种处理都需要适用的设备和适当的方法。

现有技术的果蔬采后进行热水处理，其有效温度一般为35～60℃，时间在几秒至几小时不等。普通热水处理通常在恒温水浴箱内进行，事先通过电加热的方式使水浴箱内水达到预设的处理温度并保持恒定，再将需要处理的果蔬置入恒温水浴箱直至达到所设置的处理时间将果蔬取出。通常采用机械方法将果实浸入水中，致使果蔬受到外力损伤，果实之间的碰撞损伤等易造成果蔬不必要的机械损伤而影响果蔬的品质与质量。且现有技术一般为一次性将果蔬批量投入水浴中，同时果实堆积都影响热水处理的水浴温度与传热效果，而实际热水处理温度低于预先达到的处理温度，如此热激处理的温度与时间就不准确且温度波动较大，此外果蔬的热激处理并非恒定温度下的连续热激，影响传热效果，达不到预期的热激处理效果。因此，极有必要设计一款优化热水处理过程中传热效果的装置，这对于果蔬贮前预处理技术具有潜在价值。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的果蔬热处理不能自动控制、温度波动大、传热不均匀、果蔬碰擦损伤多等缺陷，提供一种能连续的、减少碰撞、定时和定温的热激方法和装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种果蔬强化热激处理的装置，包括热激池，热激池的右端上部设有投物口、左端上部设有收物口；热激池的下部设置有卧式的传输带，传输带下侧部位的右端固定有气泡发生器、左端固定有加热器；气泡发生器通过管道与固定在热激池外部的压缩风机的输出端连接，压缩风机的输入端经集气管道与罩在热激池上部的集气罩连通；加热器与设在热激池外部的PID控制器的输出端连接，PID控制器的输入端与温度探头连接，温度探头固定在热激池左端靠近传输带上侧的部位；传输带的表面连接有柔性驱赶器。

果蔬自投物口加入热激池，由收物口取出。向热激池中加水使水位达到要求的高度，由设定参数的PID控制器控制加热器对水进行加热，实际的水温由温度探头检测并反馈至PID控制器；开动压缩风机通过气泡发生器对热激池的水从底部灌入气泡以改变和调节水的平均比重，达到使果蔬在水中能够处于悬浮状态。经水中穿透后的气流带有热量，该气流被集气罩回拢再经压缩风机回灌至热激池以避免热量损失；卧式设置的传输带回转并带动柔性驱赶器将处于悬浮状态的果蔬从投物口逐步驱赶至收物口，调节PID控制器的时间参数使此驱赶过程恰能完成果蔬的热激要求；柔性驱赶器对于过大的阻力会自动向后挠曲，可避免硬性推动造成果蔬损伤。

优选方案，热激池的前侧面，或后侧面，或前侧面和后侧面设有观察窗，观察窗用透明材料制成，其周边有密封装置；观察窗上有水位高度标尺。

优选方案，在加热器和气泡发生器的上面，有保护网与传输带相隔离，保护网为网格状结构或阵列孔状结构。保护网兼有促使整个热激池内水中气泡分散和趋向均匀的功能。

优选方案，投物口的下部和收物口的下部都为弧形结构，弧形结构朝向热激池内部。

优选方案，气泡发生器配有调节进气量的调节阀。调节阀通过调节进气量以调节水的平均比重。

优选方案，传输带电机配有转速调节装置。

优选方案，加热器为电加热器或蒸汽加热器。

优选方案，气泡发生器采用多孔介质制成，或在输气管批量设置小孔制成。

一种采用上述任一项热激处理的装置进行果蔬强化热激处理的方法，其核心特征是，利用在水中灌进气泡以改变水的平均比重从而使果蔬在水中处于半漂浮或悬浮状态，藉以避免碰擦损伤，同时合理调控温度及流程的时间以达到恰到好处地对不同的果蔬进行对应的热激处理。其操作过程包括以下步骤：

1)、往热激池内倒入适量的水，用于热激所需，水量多少可通过观察窗的水位高度标尺确定。

2)、接通电源，打开PID控制器，设定所需要达到的热激温度；待水的温度到达设定值并趋于稳定后设置所要热激处理的时间。

3)、开动传输带，以便正式运行时利用柔性驱赶器将果蔬依次从投物口移送到收物口。

4)、将需要进行热激处理的果蔬连续而均匀地投入热激池内进行热激；期间，通过调节阀调节空气气泡比例或含量，使得空气气泡与水混合物的平均密度略低于或接近于果蔬密度，热激池内密度在果蔬密度正负5％范围内波动，使得果蔬跟随密度的变化而在热激池中上下移动翻滚，通过观察窗了解果蔬浮沉状态，调节压缩风机的流量使果蔬恰能悬浮在水面下，这样可以使得投入的果蔬不用外力就可在水中悬浮或者微微下沉，减少或避免了机械外力以及果蔬相互作用力对其造成的损伤；利用气泡的自然浮升力以及气泡与水之间的相对运动，来强化果蔬表面的对流换热效果，使得果蔬表面温度更为均匀，减少因为传热不良而产生的局部热激不足或者局部热激过度的现象，提高整体的热激效果。

5)、按预定时间，热激结束，果蔬被传输带的柔性驱赶器推送至收物口，即可取出果蔬。

本发明的有益效果是：

1、果蔬不用外力可悬浮于水中，减少了机械外力以及果蔬相互作用力对其的损伤；

2、调节压缩风机的流量以调节对果蔬浮力，使果蔬恰能悬浮在水面下；

3、利用PID控制器调节加热量，保证热激池中的温度稳定；

4、利用气泡自然浮升力，强化对流换热，使得果蔬表面温度更为均匀，减少局部热激不足或热激过度，提高整体热激效果；

5、上排的热气体回收回收输入热激池内，减少了外吸新风对池内温度的冲击，还能减少了能量损失；

6、保护网兼有促使整个热激池内水中气泡分散和趋向均匀的功能；

7、适用于各种果蔬；

8、连续生产，效率和产量高。

附图说明

附图1是本发明的一种实施例装置结构的原理示意图。

图中，热激池1；投物口11；收物口12；集气罩13；传输带2；柔性驱赶器21；气泡发生器3；管道31；调节阀32；加热器4；保护网5；压缩风机6；集气管道61；PID控制器7；温度探头71；观察窗8；水位高度标尺81。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方案对本发明作进一步描述。

实施例1：

热激池中汽水混合物的密度等于热水密度与气泡密度的加权平均值，权重为各自的体积百分比，汽水混合物的平均密度控制在小于热激处理的果蔬密度。通过控制热激池中的密度略低于果蔬密度，从而使果蔬在池中能够自然下降的一种热激处理方法。如图1所示，一种果蔬强化热激处理的装置，包括热激池1，热激池1的右端上部设有投物口11、左端上部设有收物口12，投物口11的下部和收物口12的下部都为圆弧形结构，圆弧形结构都是朝向热激池1的内部。热激池1的下部设置有卧式的传输带2，传输带2下侧部位的右端固定有气泡发生器3、左端固定有加热器4，在加热器4和气泡发生器3的上面，有保护网5与传输带2相隔离，保护网5为网格状结构或阵列孔状结构，保护网5兼有促使整个热激池1内水中气泡分散和趋向均匀的功能。气泡发生器3通过管道31与固定在热激池1外部的压缩风机6的输出端连接，压缩风机6的输入端经集气管道61与罩在热激池1上部的集气罩13连通，气泡发生器3串接有调节进气量的调节阀32，调节阀32以采用截止阀比较方便使用，调节阀32通过调节进气量以调节水的平均比重。加热器4与设在热激池1外部的PID控制器7的输出端连接，PID控制器7的输入端与温度探头71连接，温度探头71固定在热激池1左端靠近传输带2上侧的部位；PID控制器7适用于高精度测量控制的系统，可根据被控对象自动得出最佳控制参数。传输带2的表面连接有柔性驱赶器21，柔性驱赶器21是由橡胶片构成，橡胶片21的下端与传输带2固定连接，上端为悬臂状态，而且上端略往右端倾斜，倾斜的角度可选为10～30°，之所以向右(即向后)倾斜，是考虑到驱赶果蔬时有个斜向左上方的分力。热激池1的前侧面设有长方形结构的观察窗8，观察窗8用透明材料制成，透过观察窗8可以观察到热激池1从下到上的果蔬的整个动态信息，观察窗8的周边衬有同样长方形形状的橡胶密封条并紧固，以构成密封装置；观察窗上有水位高度标尺81。

本实施例采用截止阀作为调节阀32，是因为截止阀具有阀座通口的变化与阀瓣行程成正比的特点，这种比例关系非常适用于对流量的调节，其次，在设备停机时，截止阀可以关断通路，防止热激池中的水倒灌进入压缩风机6。

传输带2电机配有转速调节装置，电机固定在热激池外部，电机轴通过热激池壁上的密封装置与传输带的带轮轴连接。

加热器4为电加热器，在热激池1中配循环泵，循环泵的输入口设置在电加热器的附近，这样可有利于电加热器的表面通过对流传热，从而降低电加热器内部的温度梯度，循环泵的输出口设在投物口11附近或集气罩13的下面，如有必要，可在输出口下部设置过滤网。

气泡发生器3采用多孔介质制成，本实施例采用大孔径粉末冶金材料(陶瓷)制成。陶瓷材料可阻止压力不甚大的水倒灌，顶多是有所渗透，这在正常工作时是可以避免的。气泡发生器也可以采用在输气管批量设置小孔制成，但那样就需要在压缩风机6之出口端增设止回阀或者将压缩风机安装位置提高到热激池1中最高水位之上，以免水流倒灌。

果蔬自投物口11加入热激池1，由收物口12取出。向热激池1中加水使水位达到要求的高度，由设定参数的PID控制器7控制加热器4对水进行加热，实际的水温由温度探头71检测并反馈至PID控制器7；开动压缩风机6通过气泡发生器3对热激池1的水从底部灌入气泡以改变和调节水的平均比重，达到使果蔬在水中能够处于悬浮状态。经水中穿透后的气流带有热量，该热气流被集气罩13回拢再经压缩风机6回灌至热激池1以避免热量损失；卧式设置的传输带2回转并带动柔性驱赶器21将处于悬浮状态的果蔬从投物口11逐步驱赶至收物口12，调节PID控制器7的时间参数使此驱赶过程恰能完成果蔬的热激要求；柔性驱赶器21对于过大的阻力会自动向后挠曲，可避免硬性推动造成果蔬损伤。

实施例2：

一种采用上述任一项热激处理的装置进行果蔬强化热激处理的方法，其特征是，该处理方法的核心是利用在水中灌进气泡以改变水的平均比重从而使果蔬在水中处于半漂浮或悬浮状态，热激池中气泡以1-15min的周期形式使得池内热激水密度周期波动，从而导致热激果蔬上下移动翻滚，同时合理调控温度及流程的时间以达到恰到好处地对不同的果蔬进行对应的热激处理。其操作过程包括以下步骤：

1)、往热激池1内倒入适量的水，用于热激所需，水量多少可通过观察窗8的水位高度标尺81确定。

2)、接通电源，打开PID控制器7，设定所需要达到的热激温度；待水的温度到达设定值并趋于稳定后设置所要热激处理的时间。

3)、开动传输带2，以便正式运行时利用柔性驱赶器21将果蔬依次从投物口11移送到收物口12。

4)、将需要进行热激处理的果蔬连续而均匀地投入热激池1内进行热激；期间，通过调节阀32调节空气气泡比例或含量，使得空气气泡与水混合物的平均密度略低于或接近于果蔬密度，通过观察窗8了解果蔬浮沉状态，调节压缩风机6的流量使果蔬恰能悬浮在水面下，这样可以使得投入的果蔬不用外力就可在水中悬浮或者微微下沉，减少或避免了机械外力以及果蔬相互作用力对其造成的损伤；利用气泡的自然浮升力，还能强化果蔬表面的对流换热效果，使得果蔬表面温度更为均匀，减少因为传热不良而产生的局部热激不足或者局部热激过度的现象，提高整体的热激效果。

5)、按预定时间，热激结束，果蔬被传输带2的柔性驱赶器21推送至收物口12，即可取出果蔬。

本发明果蔬强化热激处理装置，具有结构紧凑，操作简便，果蔬损伤少，热激温度波动小，热激质量好，节约能源、连续生产效率高，且适用性广的优点。本领域的技术人员如果对上述发明内容作简单的修改或替换，这样的改变不能认为是脱离本发明的范围，所有这样对所属领域的技术人员显而易见的修改将包括在本发明的权利要求的范围之内。

Claims (9)

1.一种果蔬强化热激处理的装置，包括热激池，其特征是，热激池的右端上部设有投物口、左端上部设有收物口；热激池的下部设置有卧式的传输带，传输带下侧部位的右端固定有气泡发生器、左端固定有加热器；气泡发生器通过管道与固定在热激池外部的压缩风机的输出端连接，压缩风机的输入端经集气管道与罩在热激池上部的集气罩连通；加热器与设在热激池外部的PID控制器的输出端连接，PID控制器的输入端与温度探头连接，温度探头固定在热激池左端靠近传输带上侧的部位；传输带的表面连接有柔性驱赶器。

2.根据权利要求1所述的果蔬强化热激处理的装置，其特征是，热激池的前侧面，或后侧面，或前侧面和后侧面设有观察窗，观察窗用透明材料制成，其周边有密封装置；观察窗上有水位高度标尺。

3.根据权利要求2所述的果蔬强化热激处理的装置，其特征是，在加热器和气泡发生器的上面，有保护网与传输带相隔离，保护网为网格状结构或阵列孔状结构。

4.根据权利要求3所述的果蔬强化热激处理的装置，其特征是，投物口的下部和收物口的下部都为弧形结构，弧形结构朝向热激池内部。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的果蔬强化热激处理的装置，其特征是，气泡发生器配有调节进气量的调节阀。热激池中汽水混合物的密度等于热水密度与气泡密度的加权平均值，权重为各自的体积百分比，汽水混合物的平均密度控制在小于热激处理的果蔬密度。

6.根据权利要求5所述的果蔬强化热激处理的装置，其特征是，传输带电机配有转速调节装置。

7.根据权利要求6所述的果蔬强化热激处理的装置，其特征是，加热器为电加热器或蒸汽加热器。

8.根据权利要求7所述的果蔬强化热激处理的装置，其特征是，气泡发生器采用多孔介质制成，或在输气管批量设置小孔制成。

9.一种采用权利要求1至8中任一项所述的热激处理的装置进行果蔬强化热激处理的方法，其特征是，该处理方法的核心是利用在水中灌进气泡以改变水的平均比重从而使果蔬在水中处于半漂浮或悬浮状态，藉以避免碰擦损伤，同时合理调控温度及流程的时间以达到恰到好处地对不同的果蔬进行对应的热激处理，其操作过程包括以下步骤：

1)、往热激池内倒入适量的水，用于热激所需，水量多少可通过观察窗的水位高度标尺确定；

2)、接通电源，打开PID控制器，设定所需要达到的热激温度，待水的温度到达设定值并趋于稳定后设置所要热激处理的时间；

3)、开动传输带，以便正式运行时利用柔性驱赶器将果蔬依次从投物口移送到收物口；

4)、将需要进行热激处理的果蔬连续而均匀地投入热激池内进行热激；期间，通过调节阀调节空气气泡比例或含量，使得空气气泡与水混合物的平均密度略低于或接近于果蔬密度，通过观察窗了解果蔬浮沉状态，调节压缩风机的流量使果蔬恰能悬浮在水面下，这样可以使得投入的果蔬不用外力就可在水中悬浮或者微微下沉，减少了机械外力以及果蔬相互作用力对其造成的损伤；利用气泡的自然浮升力，还能强化果蔬表面的对流换热效果，使得果蔬表面温度更为均匀，减少因为传热不良而产生的局部热激不足或者热激过度的现象，提高整体的热激效果；

5)、按预定时间，热激结束，果蔬被传输带的柔性驱赶器推送至收物口，即可取出果蔬。