CN110013907B - 低温协同微波粉碎灭菌设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及粉碎灭菌技术领域，提供了一种低温协同微波粉碎灭菌设备，包括低温粉碎灭菌系统、微波灭菌系统，低温粉碎灭菌系统包括粉碎灭菌子系统和低温子系统，低温子系统向粉碎灭菌子系统提供低温环境，待处理物料在微波灭菌系统中输送并微波灭菌；粉碎灭菌子系统包括预冷器、粉碎机和分离器，预冷器、粉碎机和分离器依次连接，低温子系统包括冷源发生器和低温回收器，低温回收器连接预冷器，冷源发生器连接粉碎机，微波灭菌系统包括加湿器、微波发生器、输送机，分离器连接加湿器，加湿器连接输送机，微波发生器设于输送机上。本发明提供一种低温协同微波粉碎灭菌设备，能够快速高效破碎、有效杀菌、降低成本、解决高温处理存在的隐患。

Description

低温协同微波粉碎灭菌设备

技术领域

本发明涉及粉碎灭菌技术领域，特别是涉及一种低温协同微波粉碎灭菌设备。

背景技术

近年来，国家相关政策鼓励医疗行业的发展，中国医疗网点不断增加，医疗行业迅速发展，但医疗垃圾也在日益增多，给我们生活的环境带来了严重问题。医疗垃圾来源广泛，携带有大量的细菌与病毒，如果不加以妥善处理，就可能造成社会疾病的产生。大型医疗机构和一些小型医疗单位在预防、医疗工作中都会产生大量的医疗废弃物。除了医疗机构产生废弃物，很多的制药厂也会产生大量的医疗废弃物，主要有带有病毒的和细菌的药渣和一些制药的半成品比如细菌渣、各种抗生素药渣、废弃的活性炭硫酸渣等。

医疗垃圾是指接触过病人血液或肉体的一些由医院产生的污染性垃圾，比如病人使用过的废水、针管、棉球等等，这些医疗废弃物是医疗机构在医疗和预防过程中产生的具有感染性和毒性的废弃物。2009 年中国的医疗垃圾产量为107. 46 万吨，同比增长12.04%，到2017 年中国医疗垃圾年产量为199. 03 万吨，同比增长率为3. 15%。

医疗废弃物品包括医疗和预防领域中产生的具有潜在感染性或其他危害的废弃制品，《国家危险废物名录》将医疗废弃物分为五类，分别为感染类、损伤类、药物类、化学毒性类及病理类，其携带的大量病原体和细菌可通过空气或接触传播，有些医疗废弃物不仅具有污染性，还具有极强的放射性，若不能妥当处理，则会对环境资源造成污染，影响影响人体健康。随着我国人民健康意识的提高和社会医疗条件的提升，人均医疗资源占有量显著增加，如何处理医疗废弃物品成为一个需要引起相关部门和社会广泛重视的问题。

中国医疗废弃物处置并不是很重视，造成了当前医疗废弃物管理技术水平和相关硬件水平落后于中国经济发展水平，医疗垃圾处理方式混乱，如图1所示，医疗垃圾处理价格一般是2.5元/kg，一些医疗机构为了逃避处置费用，会将一部分医疗废弃物自行处理，比如直接丢到生活垃圾桶或者当做废品卖掉。

目前用于医疗废物处理的方法很多，如高温蒸汽处理、化学处理、微波处理等非焚烧方式，也有焚烧、高分分解、干燥灭菌等方法。其中高温蒸汽处理法，不能使废弃物减容减量，而且会因为蒸汽的冷凝造成增重，成本较高；焚烧法部分废弃物焚烧时（如塑料焚烧会产生二噁英等剧毒性致癌物质）易造成二次污染，进一步处理需要设置尾气处理设施，增加成本；高温热解法则在高温热解过程会产生一定的焦油，易堵塞热解炉的管道，增加对管道进行清洗的难题；磁化裂解法，处理设施难度高，设备复杂，成本较高。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一：包括现有的医疗废物处理处理方法存在容易造成二次污染、处理成本高、处理过程产生的焦油等容易损坏设备，设备维护难度、成本高。

本发明的目的是：提供一种低温协同微波粉碎灭菌设备，能够快速高效破碎、有效杀菌、降低成本、解决高温处理存在的隐患。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种低温协同微波粉碎灭菌设备，包括低温粉碎灭菌系统、微波灭菌系统，所述低温粉碎灭菌系统包括粉碎灭菌子系统和低温子系统，所述低温子系统向所述粉碎灭菌子系统提供低温环境，待处理物料在所述粉碎灭菌子系统的低温环境中破碎再进入所述微波灭菌系统，待处理物料在所述微波灭菌系统中输送并微波灭菌；

所述粉碎灭菌子系统包括预冷器、粉碎机和分离器，所述预冷器、粉碎机和分离器依次连接，所述低温子系统包括冷源发生器和低温回收器，所述低温回收器连接所述预冷器，所述冷源发生器连接所述粉碎机，所述微波灭菌系统包括加湿器、微波发生器、输送机，所述分离器连接所述加湿器，所述加湿器连接所述输送机，所述微波发生器设于所述输送机上。

优选的是，所述冷源发生器向所述粉碎机输送低温液态流体，所述低温液态流体在所述粉碎机内气化形成低温气态流体，所述低温气态流体与待处理物料进入所述分离器并分离，所述分离器连接所述低温回收器，低温气态流体流入所述低温回收器，所述低温回收器连接所述预冷器和/或所述冷源发生器的低温流体进口。

在上述任意方案中优选的是，所述预冷器的低温流体出口连接所述分离器，所述分离器的低温流体出口上连接有过滤器和循环风机，所述循环风机连接所述低温回收器。

在上述任意方案中优选的是，所述分离器内设有旋风分离装置，所述粉碎机内的待处理物料切向进入所述分离器，所述分离器的底部设有锥体的低温流体出口，沿锥体的圆截面方向布置若干个环形管道，沿所述环形管道的周向开设若干个低温流体出口，所述低温流体出口沿所述环形管道的下方开设；

所述过滤器包括丝网过滤组件和/或折流板过滤组件；所述加湿器内设有旋转喷头，所述旋转喷头等距分布。

在上述任意方案中优选的是，所述低温回收器包括氮气缓冲罐、空气缓冲罐、氧气缓冲罐，所述冷源发生器包括液氮机、液空机、液氧机，所述粉碎机的温度调节范围为0~-200℃。

在上述任意方案中优选的是，待处理物料在所述加湿器内调温调湿后进入所述输送机，待处理物料在所述输送机内微波灭菌并移动输送，所述输送机设为螺旋输送机。

在上述任意方案中优选的是，所述微波发生器设于所述输送机外侧，所述微波发生器与所述输送机的外壁之间设有间隙，所述间隙设为3-10cm，所述微波发生器的工作频率设为915或者2450MHz，所述输送机的外壁设为非导电材料。

在上述任意方案中优选的是，还包括尾气处理系统，所述尾气处理系统包括引风机过滤器、冷凝器、除味器和引风机，所述引风机过滤器连接所述输送机的尾气出口，所述引风机过滤器、冷凝器、除味器和引风机依次连接，所述除味器还连接所述加湿器的尾气出口。

在上述任意方案中优选的是，所述预冷器设于所述粉碎机上方，所述粉碎机的安装位置不低于所述分离器；

所述分离器、所述加湿器与所述输送机，自上而下依次连接，所述输送机设于最底层；所述过滤器、所述循环风机与所述分离器通过管道相连，所述过滤器、所述循环风机的安装位置不低于所述分离器出口；

所述冷源发生器也设于最底层；所述加湿器上连接有储水罐，所述储水罐的水源经水泵增压后进入所述加湿器，水泵安装位置低于所述储水罐的水源液面；所述加湿器上设有至少两个放空口，至少一个所述放空口与环境连通，至少一个所述放空口与所述引风机连通；

所述引风机过滤器与所述输送机连接，所述引风机过滤器的安装位置不低于所述输送机尾气出口，所述引风机过滤器与所述冷凝器相连接，所述引风机过滤器的安装位置高于所述冷凝器；

所述除味器的安装高度不低于所述冷凝器的安装高度，所述引风机的安装高度应不低于所述除味器安装高度。

在上述任意方案中优选的是，还包括控制系统，所述粉碎机上连接有粉碎机温度传感器，所述分离器上连接有分离器温度传感器，所述加湿器上连接有加湿器温度传感器和加湿器湿度传感器；

所述粉碎机温度传感器、所述分离器温度传感器、所述加湿器温度传感器和所述加湿器湿度传感器均连接到所述控制系统；

所述预冷器的低温流体出口与所述分离器之间设有低温流体循环调节阀，所述冷源发生器与所述粉碎机之间设有低温流体调节阀，所述加湿器的进水口设有加湿调节阀，所述加湿器与所述除味器之间设有引风回温调节阀；

所述低温流体循环调节阀、所述低温流体调节阀、所述加湿调节阀、所述引风回温调节阀均连接到所述控制系统。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）采用低温粉碎协同微波灭菌技术，对医疗废弃物进行低温粉碎灭菌+微波二次灭菌技术，充分利用低温更容易粉碎与低温灭菌效果好的优点，同时结合微波辅助灭菌，实现粉碎处置与灭菌联合作用，最终实现对医疗废弃物的无害化、资源化的处置；

（2）采用低温流体破碎协同微波灭菌技术，采用低温灭菌与微波辅助灭菌的双重作用，彻底灭菌，实现医疗废弃物的无害化；

（3）利用低温流体的特性，对医疗废弃物进行粉碎操作，降低物料的体积占比，将医疗废弃物规整化，作为其他医疗物品的原材料，实现对医疗废弃物的资源化，变废为宝；

（4）低温流体起到了粉碎和灭菌的双重利用，采用了循环回收低温流体的冷量，节约了处理过程能耗，处理过程无废气废水排放，无二次污染，实现节能环保双重作用；

（5）增设了控制系统，对物料低温粉碎过程、物料冷量回收过程，加湿预处理过程，物料回温过程等关键参数进行监测和控制，实现了装置的自动化操作，大大减少了人工操作和干预；

（6）还具有粉碎性能好、灭菌效果强、节能、环保等优点，可广泛引应用于中药生产实践对中药材的粉碎和灭菌，起到保质和灭菌功效，还适用于废旧轮胎、热熔胶、尼龙、可可、大豆等材料的粉碎。

附图说明

图1为现有技术中医疗废弃物的处理方式图；

图2为本发明低温协同微波粉碎灭菌设备的一优选实施例的结构示意图；

图3为本发明低温协同微波粉碎灭菌设备的一优选实施例的安装结构示意图；

图4为本发明低温协同微波粉碎灭菌设备的粉碎机的一优选实施例的结构示意图；

图5为本发明低温协同微波粉碎灭菌设备的微波发生器的一优选实施例的结构示意图；

图6为本发明低温协同微波粉碎灭菌设备的输送机的一优选实施例的结构示意图；

图中，1-预冷器；2-粉碎机温度传感器；3-粉碎机；4-分离器；5-低温流体循环调节阀；6-加湿器；7-储水罐；8-加湿调节阀；9-引风回温调节阀；10-引风机；11-除味器；12-提升机；13-冷源发生器；14-低温流体调节阀；15-过滤器；16-分离器温度传感器；17-加湿器温度传感器；18-加湿器湿度传感器；19-微波发生器；20-冷凝器；21-低温回收器；22-循环风机；23-输送机；24-引风机过滤器。

301-上变频电机；302-下变频电机；303-上端部轴承组件；304-下端部轴承组件；305-物料进口；306-上旋转琅琊锤；307-下旋转琅琊锤；308-物料出口；309-液氮进口；310-上筒体；311-下筒体。

1901-电极引出线；1902-散热片；1903-磁铁；1904-微波能量输出器；1905-阴极；1906-空腔；1907-阳极。

2301-电机；2302-减速机；2303-联轴器；2304-轴承组件；2305-物料进口；2306-壳体；2307-螺旋输送片；2308-支腿；2309-物料出口；2310-尾气排出口；2311-轴端盖。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

为了解决现有技术中医疗垃圾处理不合理、医疗垃圾处理设备成本高、易损坏、不便维护等问题，本发明提出一种低温协同微波粉碎灭菌设备，用于解决现有技术中存在的问题，降低医疗垃圾处理成本、提高设备的使用寿命、减少设备维护费用。

结合图2-图5所示，本发明提供一种低温协同微波粉碎灭菌设备的优选实施例，包括低温粉碎灭菌系统、微波灭菌系统，待处理物料在低温粉碎灭菌系统中进行破碎，破碎完成后进入微波灭菌系统，在微波环境中进行灭菌处理，通过微波对待处理物料中的细菌、病菌等进行破坏，达到灭菌的目的，完成待处理物料的粉碎、灭菌过程。

低温粉碎灭菌系统包括粉碎灭菌子系统和低温子系统，低温子系统向粉碎灭菌子系统提供低温环境，待处理物料在粉碎灭菌子系统的低温环境中破碎再进入微波灭菌系统，待处理物料在微波灭菌系统中输送并微波灭菌。

具体的，粉碎灭菌子系统包括预冷器1、粉碎机3和分离器4，低温子系统包括冷源发生器13和低温回收器21，低温回收器21连接预冷器1，低温回收器21向预冷器1提供冷源，使待处理物料在预冷器1中进行预冷降温，待处理物料预冷降温完成后进入粉碎机3，冷源发生器13连接粉碎机3，冷源发生器13向粉碎机3提供冷源，使待处理物料在粉碎机3内进行深度降温，有助于待处理物料在粉碎机3内进行破碎。粉碎机3连接分离器4，粉碎机3内粉碎完成的待处理物料以及低温流体进入分离器4进行分离，低温流体回流到低温子系统，粉碎后的待处理物料进入微波灭菌系统。微波灭菌系统包括加湿器6、微波发生器19、输送机23，分离器4连接加湿器6，分离器4内的待处理物料进入加湿器6，待处理物料在加湿器6内调温调湿，加湿器6连接输送机23，待处理物料进入输送机23，在输送机23内移动，微波发生器19设于输送机23上，待处理物料移动过程中进行微波灭菌。

本实施例，采用低温粉碎与微波灭菌结合，待处理物料在低温环境中进行粉碎，待处理物料在低温环境中的硬度大，容易破碎，提高破碎效率，完成破碎处理后形成尺寸小的待处理物料，再进行微波灭菌，尺寸较小的待处理物料在微波灭菌处理过程中的接触面积增大，灭菌处理更加充分，提高除菌效率以及处理过程的安全性。

低温粉碎过程，先经过预冷器1进行预降温处理，再进行深度降温粉碎过程，再将粉碎完成的待处理物料与低温流体分离；微波灭菌过程，分离器4分离得到的待处理物料进入加湿器6进行调温调湿，再进入输送机23进行输送和灭菌。其中，预冷器1的预冷降温过程与粉碎机3的深度降温过程，可以选用不同温度的同种低温流体，还可以选用不同的温度的不同低温流体。

本实施例，适用于医疗废弃物的无害化处理，还适用于中药材、废旧轮胎、热熔胶、尼龙、可可、大豆等材料的粉碎灭菌，应用范围广泛，处理过程安全环保。

进一步的，冷源发生器13用于制造和储存低温液态流体，冷源发生器13向粉碎机3输送低温液态流体，低温液态流体在粉碎机3内气化并吸热形成低温气态流体，使粉碎机3内形成低温环境。在粉碎机3内气化后的低温气态流体与待处理物料混合进入分离器4，低温气态流体与待处理物料在分离器4内进行分离，一部分低温气态流体流向预冷器1进行预冷降低，一份低温气态流体流向冷源发生器13，经过冷源发生器13加工处理后再次进入粉碎机3以提供低温环境。

分离器4连接低温回收器21，分离器4分离得到的低温气态流体流入低温回收器21进行缓存，低温气态流体流入低温回收器21，低温回收器21连接预冷器1和/或冷源发生器13的低温流体进口，低温回收器21向预冷器1和/或冷源发生器13提供低温气态流体，用于预冷器1的预冷降温和/或冷源发生器13产生低温液态流体。

在完成粉碎和灭菌的同时，采用低温子系统回收系统冷量并循环利用，实现节能，最终保障系统的稳定运行。

冷源发生器13连接粉碎机3的低温流体进口，用于向粉碎机3提供低温液态流体，使粉碎机3内达到深冷破碎条件。分离器4连接低温回收器21，分离得到的低温气态流体进入低温回收器21进行缓存，低温回收器21连接预冷器1和/或冷源发生器13的低温流体进口，低温回收器21再将低温气态流体送入预冷器1进行冷量的充分利用，或者低温回收器21将低温气态流体送入冷源发生器13进行循环利用。低温气态流体在预冷器1与冷源发生器13之间的流动通过阀门调控。

进一步的，分离器4还可以与低温回收器21和冷源发生器13连接，低温回收器21连接预冷器1，分离器4分离得到的低温气态流体一部分进入低温回收器21、一部分进入冷源发生器13，低温回收器21内的低温气态流体直接进入预冷器1进行冷量的二次利用。

预冷器1的低温流体出口连接分离器4，在预冷器1内进行预冷降温后的低温气态流体流入分离器4，在分离器4内分离处理后流入低温回收器21或冷源发生器13，再次进行循环利用。

低温子系统包括过滤器15、循环风机22、低温回收器21、冷源发生器13，从粉碎机3排出的低温待处理物料进入分离器4，与进入分离器4的循环低温气态流体混合，循环低温气态流体吸收低温待处理物料冷量后排出分离器4，进入过滤器15去除杂质，再进入循环风机22，经增压后进入低温回收器21缓存，然后进入预冷器1与待处理物料进行冷量交换，在预冷器1内换热后的循环低温气态流体再进入分离器4，低温气态流体与低温待处理物料进行冷量交换，低温气态流体吸收低温待处理物料的冷量，完成低温流体循环，从而回收了从粉碎机3排出的冷量，实现节能。

破碎子系统还包括提升机12，提升机12连接预冷器1，待处理物料通过提升机12送入预冷器1，在预冷器1内与循环低温流体进行冷量交换，待处理物料吸收冷量降温，实现预冷效果，预冷的物料在进入粉碎机3中，进行深冷破碎，待处理物料降温至设定温度，实现低温粉碎，防止物料粉碎过程发热而变质，同时提高待处理物料的硬度、脆性等，利用粉碎机3进行破碎。

具体的，预冷器1具体搅拌功能，实现待处理物料的翻滚与混合，搅拌桨由变频电机驱动，实现变速调节，搅拌速度在0-20r/min；预冷器1的待处理物料入口设置单向开启挡板，物料靠重力作用打开挡板，实现进料，无待处理物料进入时，挡板靠弹簧等张力装置实现自封闭，与外界隔绝，防止内部循环的低温流体外漏；预冷器1的低温流体进口位置应低于低温流体出口位置，预冷器1的低温流体进口位置处应设置单相阀，避免低温流体倒流。

如图4所示，粉碎机3包括上变频电机301、下变频电机302、上端部轴承组件303、下端部轴承组件304、物料进口305、上旋转琅琊锤306、下旋转琅琊锤307、物料出口308、液氮进口309、上筒体310、下筒体311；上部变频电机301和上旋转琅琊锤306通过上端部轴承组件303连接，由上部变频电机301驱动上旋转琅琊锤306转动；下部变频电机302和下旋转琅琊锤307通过下端部轴承组件304连接，由下部变频电机301驱动下旋转琅琊锤306转动；通过上旋转琅琊锤306和上旋转琅琊锤307的旋转啮合，实现对物料的粉碎；粉碎机3的粉碎温度控制在环境温度～-190℃范围，一般控制在0~-190℃。

分离器4的低温流体出口上连接有过滤器15和循环风机22，分离器4分离得到的低温气态流体经过过滤器15过滤后进入循环风机22，循环风机22连接低温回收器21，循环风机22将低温气态流体送入低温回收器21或冷源发生器13。过滤器15用于去除低温气态流体中的杂质，循环风机22用于促进流体循环。

具体的，分离器4内设有旋风分离装置，粉碎机3内的待处理物料切向进入分离器4，分离器4的底部设有锥体的低温流体出口，沿锥体的圆截面方向布置若干个环形管道，沿环形管道的周向开设若干个低温流体出口，低温流体出口沿环形管道的下方开设，有助于待处理物料与低温气态流体的充分分离。

分离器4采用旋风分离形式，切向进料，依靠重力实现气固分离，气相空间的高度不低于1m；分离器4的底部锥体低温气态流体出口处，沿锥体圆截面方面布置氮气环形管道，沿环形管道圆周方向均匀开设8-16个低温气态流体出口，保证低温气态流体均匀进入分离器4腔体，低温气态流体出口从环形管下方开设，孔径为10-25mm。

过滤器15与分离器4的低温气态流体出口连接，过滤器15包括丝网过滤组件和/或折流板过滤组件，其中丝网的过滤精度应为3-5μm，丝网材质选用304不锈钢。

其中，低温流体种类不限，优选为对环境无污染的流体，冷源发生器13可以提供液氮、液氧、液态空气等，液氮、液氧、液态空气的温度一般在-200℃作用，用于提供低温条件，即冷源发生器13包括液氮机、液空机、液氧机；低温回收器21提供循环流动的低温氮气、低温氧气、低温空气等，低温回收器21包括氮气缓冲罐、空气缓冲罐、氧气缓冲罐，二次利用氮气、氧气、空气的冷量。低温流体优选为液氮，冷源发生器13优选为液氮机，低温回收器21优选为氮气缓冲罐。

待处理物料流出粉碎灭菌子系统后依次进入加湿器6、输送机23，待处理物料在加湿器6内调温调湿后进入输送机23，待处理物料在输送机23内微波灭菌并移动输送，输送机23设为螺旋输送机。

其中螺旋输送机包括电机2301、减速机2302、联轴器2303、轴承组件2304、物料进口2305、壳体2306、螺旋输送片2307、支腿2308、物料出口2309、尾气排出口2310、轴端盖2311。其中，螺旋输送机从下向上倾斜安装，待处理物料从下向上输送，支腿2308用于支撑壳体2306，壳体2306内设有螺旋输送片2307，支腿2308至少包括两个，支腿2308的高度不同，壳体2306的长度方向的两端分别设置物料进口2305、物料出口2309，物料进口2305的高度低于物料出口2309的高度。电机2301、减速机2302、轴承组件2304安装在螺旋输送机的高度位置较低的一端，轴端盖2311设于高度位置较高的一端，同时高度位置较高的一端壳体2306上还开设有尾气排出口2310。

微波灭菌系统包括微波发生器19、螺旋输送机和加湿器6，加湿器6上连接储水罐7，由储水罐7提供稳定压力的水源给加湿器6，并与加湿器6内物料混合达到预定湿度，加湿后的物料进入输送机23，在输送过程中接收微波发生器19的微波处理后，经输送机23出口排出，对物料进行二次杀菌，提高灭菌效果，保持有效成分。微波发生器19利用微波能量对待处理物料中的细菌等破碎，起到杀菌的作用。同时加湿器6对待处理物料进行加温增湿，待处理物料中的水分吸收微波热量而蒸发，减小微波热量对待处理物料的影响，防止待处理物料温度过高。

微波发生器19设于输送机23外侧，微波发生器19与输送机23的外壁之间设有间隙，间隙设为3-10cm，微波发生器19的工作频率设为915或2450MHz，输送机23的外壁设为非导电材料。

如图5所示，微波发生器19的核心部件是磁控管，包含电极引出线1901、散热片1902、磁铁1903、微波能量输出器1904、阴极1905、空腔1905、阳极1907，由磁铁1903提供稳定磁场源，从电极引出线接入电源，在阴极1905与阳极1907间形成电子流，与磁场发生相互作用，把恒定电场中获得的能量转化成微波能，并从微波能输出器1904发射出，微波发生器19的工作频段优选为915 MHz。

具体地，微波发生器19设置在输送机23外，对输送物料实时微波处理，微波发生器19与输送机23外壁之间设有间隙，间隙距离为3-10cm，输送机23的外壁选用玻璃钢、PVC、塑料等非导电介质材料。

加湿器6顶部设置旋转喷头，旋转喷头应等距分布，数量应为4-12个；加湿器6上连接有储水罐7，储水罐7用于向加湿器6提供水源，储水罐7的水源经由水泵输送至加湿器6顶部旋转喷头，水泵的扬程应为30-50米。加湿器6上设有至少两个放空口，至少一个放空口与环境连通，至少一个放空口与引风机10连通。优选的，加湿器6顶部设置两个放空口，两个放空口之间距离应尽可能大，其中一个与大气相连，另一个接入尾气处理系统的引风机10入口，确保加湿器6内空气流通，实现加湿器6内物料回温、增湿。

设备还包括尾气处理系统，尾气处理系统包括引风机过滤器24、冷凝器20、除味器11和引风机10，引风机过滤器24连接输送机23的尾气出口，引风机过滤器24、冷凝器20、除味器11和引风机10依次连接，除味器11还连接加湿器6的尾气出口。

经输送机23排出的尾气进入引风机过滤器24，引风机过滤器24去除颗粒性杂质后进入冷凝器20，经冷凝去除绝大多数蒸汽介质，再进入除味器11，去除尾气中的异味，经引风机10排出，微波处理过程产生的尾气，经冷凝出去水分和颗粒性杂质，经除味器11去除不可冷凝的异味气体。

具体地，冷凝器20采用板式或者管壳式结构；冷凝器20的冷凝方式采用水冷、风冷或者低温氮气冷却的方式；冷凝器20应自设有汽液分离部件，实现冷凝液与气体的分离。除味器11采用喷淋水吸收或者颗粒活性炭吸附。

进一步的，为了便于设备的安装施工，还提供一种设备的空间布置方式，预冷器1设于粉碎机3上方，粉碎机3的安装位置不低于分离器4，以便待处理物料在预冷器1、粉碎机3、分离器4之间流动；

分离器4、加湿器6与输送机23，自上而下依次连接，输送机23设于最底层，便于待处理物料顺利进入输送机23，防止物料卡塞，减小输送动力；过滤器15、循环风机22与分离器4通过管道相连，过滤器15、循环风机22的安装位置不低于分离器4出口；

冷源发生器13也设于最底层，便于操作控制；加湿器6上连接有储水罐7，储水罐7的水源经水泵增压后进入加湿器6，水泵安装位置应低于储水罐7的水源液面，保证加湿器6内水源供给的稳定性；

引风机过滤器24与输送机23连接，引风机过滤器24的安装位置不低于输送机23尾气出口，引风机过滤器24与冷凝器20相连接，引风机过滤器24的安装位置高于冷凝器20；

除味器11的安装高度不低于冷凝器20的安装高度，引风机10的安装高度应不低于除味器11安装高度，便于除味器11内气体流动。

设备的各个部件的空间布置，需要考虑到设备的体积、重量、运行状态、安装要求等多方便的要求，可以根据实际需要调节。

设备还包括控制系统，粉碎机3上连接有粉碎机温度传感器2，分离器4上连接有分离器温度传感器16，加湿器6上连接有加湿器温度传感器17和加湿器湿度传感器18；粉碎机温度传感器2、分离器温度传感器16、加湿器温度传感器17和加湿器湿度传感器18均连接到控制系统；

预冷器1的低温流体出口与分离器4之间设有低温流体循环调节阀5，冷源发生器13与粉碎机3之间设有低温流体调节阀14，加湿器6的进水口设有加湿调节阀8，加湿器6与除味器11之间设有引风回温调节阀9；低温流体循环调节阀5、低温流体调节阀14、加湿调节阀8、引风回温调节阀9均连接到控制系统。

控制系统可以运用PID控制技术，采用PLC控制，对该设备运行中各个部分的工艺参数进行实时监测和智能控制，使得该设备的控制更加灵活，使得各部分之间的工作过程彼此协同配合，提高了装置的可靠性。

其中，粉碎机温度传感器2、低温流体调节阀14连接到控制系统，对粉碎机3的温度数据进行监测和调节，实现对粉碎机3温度的调节控制，当粉碎机3温度高于设定值时，由控制系统计算并发出指令，增大低温流体调节阀14的开度，当粉碎机3温度低于设定值时，由控制系统计算并发出指令，减小低温流体调节阀14的开度，保障粉碎机3的工作温度维持在设定水平。

分离器温度传感器16、低温流体循环调节阀5连接到控制系统，对分离器4温度数据进行监测和调节，实现对分离器4温度的调节控制，当分离器4温度高于设定值时，由控制系统计算并发出指令，减小低温流体循环调节阀5的开度，当分离器4温度低于设定值时，由控制系统计算并发出指令，增大低温流体循环调节阀5的开度，保障分离器4的物料温度维持在设定水平。

具体地，加湿器温度传感器17、引风回温调节阀9连接到控制系统，对加湿器6温度数据进行监测和调节，实现对加湿器6温度的调节控制，当加湿器6温度高于设定值时，由控制系统计算并发出指令，减小引风回温调节阀9的开度，当加湿器6温度低于设定值时，由控制系统计算并发出指令，增大引风回温调节阀9的开度，保障加湿器6的物料温度维持在设定水平。

具体地，加湿器湿度传感器18、加湿调节阀8连接到控制系统，对加湿器6湿度数据进行监测和调节，实现对加湿器6湿度的调节控制，当加湿器6湿度高于设定值时，由控制系统计算并发出指令，减小加湿调节阀8的开度，当加湿器6湿度低于设定值时，由控制系统计算并发出指令，增大加湿调节阀8的开度，保障加湿器6的物料湿度维持在设定水平。

结合图2-图6所示，上述实施例提供了低温协同微波粉碎灭菌设备，包含低温粉碎灭菌系统、微波灭菌系统、尾气处理系统和控制系统，采用液氮等低温流体进行低温粉碎，且低温流体的冷量循环利用，微波灭菌系统利用微波能量对待处理物料中的细菌进行破坏，并配合尾气处理系统进行尾气处理，达到环保排放的要求。在完成粉碎和灭菌的同时，采用低温子系统回收系统冷量，实现节能，采用尾气处理系统处理异味气体，实现环保，最终保障系统的稳定运行。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种低温协同微波粉碎灭菌设备，其特征在于，包括低温粉碎灭菌系统、微波灭菌系统，所述低温粉碎灭菌系统包括粉碎灭菌子系统和低温子系统，所述低温子系统向所述粉碎灭菌子系统提供低温环境，待处理物料在所述粉碎灭菌子系统的低温环境中破碎再进入所述微波灭菌系统，待处理物料在所述微波灭菌系统中输送并微波灭菌；

所述粉碎灭菌子系统包括预冷器、粉碎机和分离器，所述预冷器的低温流体出口、粉碎机和分离器依次连接，所述低温子系统包括冷源发生器和低温回收器，所述低温回收器连接所述预冷器，所述冷源发生器连接所述粉碎机，所述冷源发生器向所述粉碎机输送低温液态流体，所述低温液态流体在所述粉碎机内气化形成低温气态流体，所述低温气态流体与待处理物料进入所述分离器并分离，所述分离器连接所述低温回收器，低温气态流体流入所述低温回收器，所述低温回收器连接所述预冷器和/或所述冷源发生器的低温流体进口；所述微波灭菌系统包括加湿器、微波发生器、输送机，所述分离器连接所述加湿器，所述加湿器连接所述输送机，所述微波发生器设于所述输送机上。

2.根据权利要求1所述的低温协同微波粉碎灭菌设备，其特征在于，所述分离器的低温流体出口上连接有过滤器和循环风机，所述循环风机连接所述低温回收器。

3.根据权利要求2所述的低温协同微波粉碎灭菌设备，其特征在于，所述分离器内设有旋风分离装置，所述粉碎机内的待处理物料切向进入所述分离器，所述分离器的底部设有锥体的低温流体出口，沿锥体的圆截面方向布置若干个环形管道，沿所述环形管道的周向开设若干个低温流体出口，所述低温流体出口沿所述环形管道的下方开设；

所述过滤器包括丝网过滤组件和/或折流板过滤组件；所述加湿器内设有旋转喷头，所述旋转喷头等距分布。

4.根据权利要求1所述的低温协同微波粉碎灭菌设备，其特征在于，所述低温回收器包括氮气缓冲罐、空气缓冲罐、氧气缓冲罐，所述冷源发生器包括液氮机、液空机、液氧机，所述粉碎机的温度调节范围为0~-200℃。

5.根据权利要求1所述的低温协同微波粉碎灭菌设备，其特征在于，待处理物料在所述加湿器内调温调湿后进入所述输送机，待处理物料在所述输送机内微波灭菌并移动输送，所述输送机设为螺旋输送机。

6.根据权利要求1所述的低温协同微波粉碎灭菌设备，其特征在于，所述微波发生器设于所述输送机外侧，所述微波发生器与所述输送机的外壁之间设有间隙，所述间隙设为3-10cm，所述微波发生器的工作频率设为915或者2450MHz，所述输送机的外壁设为非导电材料。

7.根据权利要求2至6中任意一项所述的低温协同微波粉碎灭菌设备，其特征在于，还包括尾气处理系统，所述尾气处理系统包括引风机过滤器、冷凝器、除味器和引风机，所述引风机过滤器连接所述输送机的尾气出口，所述引风机过滤器、冷凝器、除味器和引风机依次连接，所述除味器还连接所述加湿器的尾气出口。

8.根据权利要求7所述的低温协同微波粉碎灭菌设备，其特征在于，所述预冷器设于所述粉碎机上方，所述粉碎机的安装位置不低于所述分离器；所述分离器、所述加湿器与所述输送机，自上而下依次连接，所述输送机设于最底层；在所述分离器的低温流体出口上连接有过滤器和循环风机的情况下，所述过滤器、所述循环风机与所述分离器通过管道相连，所述过滤器、所述循环风机的安装位置不低于所述分离器出口；

所述冷源发生器也设于最底层；所述加湿器上连接有储水罐，所述储水罐的水源经水泵增压后进入所述加湿器，水泵安装位置低于所述储水罐的水源液面；所述加湿器上设有至少两个放空口，至少一个所述放空口与环境连通，至少一个所述放空口与所述引风机连通；

所述引风机过滤器与所述输送机连接，所述引风机过滤器的安装位置不低于所述输送机的尾气出口，所述引风机过滤器与所述冷凝器相连接，所述引风机过滤器的安装位置高于所述冷凝器；

所述除味器的安装高度不低于所述冷凝器的安装高度，所述引风机的安装高度应不低于所述除味器安装高度。

9.根据权利要求7所述的低温协同微波粉碎灭菌设备，其特征在于，还包括控制系统，所述粉碎机上连接有粉碎机温度传感器，所述分离器上连接有分离器温度传感器，所述加湿器上连接有加湿器温度传感器和加湿器湿度传感器；

所述粉碎机温度传感器、所述分离器温度传感器、所述加湿器温度传感器和所述加湿器湿度传感器均连接到所述控制系统；

所述预冷器的低温流体出口与所述分离器之间设有低温流体循环调节阀，所述冷源发生器与所述粉碎机之间设有低温流体调节阀，所述加湿器的进水口设有加湿调节阀，所述加湿器与所述除味器之间设有引风回温调节阀；

所述低温流体循环调节阀、所述低温流体调节阀、所述加湿调节阀、所述引风回温调节阀均连接到所述控制系统。

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