CN110200187A - 用于对杨梅果实果汁混合物的自冷型超高压杀菌装置及方法 - Google Patents
用于对杨梅果实果汁混合物的自冷型超高压杀菌装置及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于对杨梅果实果汁混合物的自冷型超高压杀菌装置，包括设有可开启瓶盖的容器瓶(2)，容器瓶(2)用于装杨梅果实果汁混合物；还包括顶部设有可开启的套桶盖(6)的防水隔热套桶(1)，套桶盖(6)与防水隔热套桶(1)之间设有密封装置；在防水隔热套桶(1)的内腔中设有容器瓶(2)和空心管(3)；防水隔热套桶(1)的内壁、空心管(3)的外表面、容器瓶(2)的外表面围合形成的区域以及空心管(3)的内腔组合形成冷却剂盛放区(4)。本发明还同时提供了利用该装置进行的杨梅果实果汁混合物自冷型超高压杀菌法。本发明以自降温形式对杨梅果实果汁混合物进行低温‑超高压协同杀菌处理。
Description
技术领域
本发明属于超高压食品加工领域。特别涉及一种用于对杨梅果实果汁混合物自冷型超高压杀菌的装置及方法。
背景技术
杨梅含有多种有机酸，维生素C的含量十分丰富，鲜果味酸，有促进消化、提升食欲的功效。杨梅从上市到下市一般仅有数周时间，制成杨梅果实果汁混合物可以有效延长其货架期。杨梅果实果汁混合物甘甜酸爽的口感而受到越来越多人的青睐。杨梅果实果汁混合物即在杨梅果汁中加入若干粒的整颗杨梅。
传统的液体杀菌技术(如：辐照灭菌法、高温灭菌法)对杨梅果实果汁混合物的口感和营养成分等都会产生不利影响。超高压杀菌作为一种非热杀菌方法，目前已经成功商品化应用，具有“快速、均匀、保质”的优势。但超高压的单独杀菌效果有限，研究者发现低温-超高压协同作用下更能提升杀菌效果。但目前低温-超高压协同杀菌都是通过外置冷却液的方式对超高压腔体整体降温作用，整个加工过程耗时长，加工效率低下，同时低温极易损伤设备，降低了设备的使用寿命。因而迫切需要一种专门针对杨梅果实果汁混合物进行低温-超高压协同杀菌的装置与方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于对杨梅果实果汁混合物自冷型超高压杀菌的装置及方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于对杨梅果实果汁混合物的自冷型超高压杀菌装置，包括设有可开启瓶盖的容器瓶，所述容器瓶用于装杨梅果实果汁混合物；
还包括顶部设有可开启的套桶盖的防水隔热套桶，套桶盖与防水隔热套桶之间设有密封装置；
在防水隔热套桶的内腔中设有容器瓶以及用于固定容器瓶在防水隔热套桶内腔中位置的空心管；依靠空心管的外表面以及防水隔热套桶的内侧壁，容器瓶被定位于防水隔热套桶的内腔中；
防水隔热套桶的内壁(内侧壁+底面)、空心管的外表面、容器瓶的外表面围合形成的区域以及空心管的内腔组合形成冷却剂盛放区。
作为本发明的用于对杨梅果实果汁混合物的自冷型超高压杀菌装置的改进：
防水隔热套桶由柔性绝热橡胶制成；密封装置包括自扎带；
套桶盖被套装在防水隔热套桶的顶部内腔中，沿着套桶盖的侧壁外表面设置环形的凹槽，在对应凹槽的防水隔热套桶的外侧壁上设置自扎带；收紧自扎带时，防水隔热套桶产生的形变卡入套桶盖的凹槽内，从而实现套桶盖与防水隔热套桶之间的密封。
自扎带用于防止加压过程中防水隔热套桶与套桶盖之间相对位移导致的漏液。
作为本发明的用于对杨梅果实果汁混合物的自冷型超高压杀菌装置的进一步改进：容器瓶、空心管、防水隔热套桶的横截面均为圆环形。
作为本发明的用于对杨梅果实果汁混合物的自冷型超高压杀菌装置的进一步改进：在防水隔热套桶内腔的中心处设置容器瓶作为中心容器瓶，在中心容器瓶与防水隔热套桶的内壁之间设置一圈由若干个容器瓶组成的容器瓶组；
在容器瓶组与中心容器瓶之间设置用于固定容器瓶组和中心容器瓶的空心管。
作为本发明的用于对杨梅果实果汁混合物的自冷型超高压杀菌装置的进一步改进：
空心管的底部与防水隔热套桶的底部固定相连；
空心管的高度比防水隔热套桶内腔的高度低1～3cm。
作为本发明的用于对杨梅果实果汁混合物的自冷型超高压杀菌装置的进一步改进：容器瓶的高度为空心管高度的1/N，从而实现在一个高度方向上可叠设N个容器瓶(2)；N为≥2的正整数(一般为2～5)。
在本发明中，防水隔热套桶由绝热系数为0.3～0.4W/m·K、拉伸强度大于300MPa的柔性绝热橡胶(如丁苯橡胶)制成，
容器瓶由耐高压(要求能耐受超高压杀菌压力)的聚乙烯塑料制备而成，在超高压条件下不会发生破裂；且具备一定的弹性，便于安装。
空心管由导热系数为200～320W/m·K的高导热陶瓷制成；且要求该空心管也能耐受超高压杀菌压力。
防水隔热套桶由导热系数为0.3～0.4W/m·K、拉伸强度≥300MPa的柔性绝热橡胶(如丁苯橡胶)制成，未开始工作时该防水隔热套桶能保持其设定的形状，在承受高压时，能产生柔性变形，将外部压力传入装置内部。
本发明还同时提高了利用上述装置进行的杨梅果实果汁混合物自冷型超高压杀菌法，包括以下步骤：
1)、从防水隔热套桶内取出容器瓶，将杨梅果实果汁混合物罐装至容器瓶内；
将上述装有杨梅果实果汁混合物的容器瓶(2)原路装回至从防水隔热套桶(1)内；
2)、先向防水隔热套桶内的冷却剂盛放区放入作为冷却剂的碎冰，直至无法再加入碎冰为止(即冷却剂盛放区装满碎冰为止)；
接着，在已经装有碎冰的冷却剂盛放区继续加入起润滑作用的液体(液体进入碎冰之间的间隙内)，直至全部的碎冰处于液面下；
3)、合上套桶盖，收紧自扎带，防水隔热套桶产生的形变卡入套桶盖的凹槽内，从而实现套桶盖与防水隔热套桶之间的密封；
4)、启动超高压杀菌：
将完成步骤3)后的整个装置置于超高压设备内(即，放入设有超高压工作液的超高压容腔中，此为超高压设备的常规使用方式)，升压至230Mpa，保压时间20～30s；进行低温-超高压协同处理；
5)、将超高压设备泄压(快速泄压，约3s左右)后取出装置，松开自扎带，打开套桶盖，取出容器瓶。
作为本发明的杨梅果实果汁混合物自冷型超高压杀菌法的改进：每个碎冰的体积为0.5～1.5立方厘米。所述起润滑作用的液体为水、酒精水溶液或盐水溶液。
本发明以装置自降温的形式对瓶装杨梅果实果汁混合物进行低温超高压杀菌；该装置内部设有自降温物质与瓶装杨梅果实果汁混合物分区装填，由外侧防水隔热套筒进行绝热传压，便于以自降温形式对杨梅果实果汁混合物进行低温-超高压协同杀菌处理。
本发明适具有如下技术优势：
1、适用于现有工业化超高压设备，在超高压设备内部以自降温形式进行杀菌，可使低温-超高压协同杀菌处理所需要的时间大大缩短。
2、内部空心管定位式装料空间能在保证瓶装杨梅果实果汁混合物热量交换均匀的同时，最大限度的提高超高压装置内部容腔的使用率，提升杀菌效果。
3、防水隔热套筒的设计极大提升了超高设备的使用寿命，降低了生产成本。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1为自冷型超高压杀菌装置在省略套筒盖6、自扎带8时的结构示意图；
图2为图1径向横截面结构示意图；
图3为图1轴向横截面结构示意图(带有套筒盖6、自扎带8)；
图4为对比例3的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1、一种用于对杨梅果实果汁混合物的自冷型超高压杀菌装置，包括设有可开启瓶盖的容器瓶2，容器瓶2用于装杨梅果实果汁混合物；
还包括顶部设有可开启的套桶盖6的防水隔热套桶1，套桶盖6与防水隔热套桶1之间设有密封装置；密封装置包括自扎带8；防水隔热套桶1由柔性绝热橡胶制成；套桶盖6被套装在防水隔热套桶1的顶部内腔中，沿着套桶盖6的侧壁外表面设置环形的凹槽7，在对应凹槽7的防水隔热套桶1的外壁上设置自扎带8；收紧自扎带8时，防水隔热套桶1产生的形变卡入套桶盖6的凹槽7内，从而实现套桶盖6与防水隔热套桶1之间的密封。自扎带8能用于防止加压过程中防水隔热套桶1与套桶盖6之间相对位移导致的漏液。
在防水隔热套桶1的内腔中设有容器瓶2以及用于固定容器瓶2在防水隔热套桶1内腔中位置的空心管3；空心管3的底部与防水隔热套桶1的底部固定相连；依靠空心管3的外表面以及防水隔热套桶1的内侧壁，容器瓶2被定位于防水隔热套桶1的内腔中；
具体如下，在防水隔热套桶1内腔的中心处设置容器瓶2作为中心容器瓶，在中心容器瓶与防水隔热套桶1的内壁之间设置一圈由若干个(如图所述为6个)容器瓶2组成的容器瓶组；在容器瓶组与中心容器瓶之间设置用于固定容器瓶组和中心容器瓶的空心管3(如图所述为6个)。每个容器瓶组中的容器瓶2的一端抵着防水隔热套筒1的内侧壁，另一端抵着空心管3，中心容器瓶与所有的空心管3形成抵接关系；因此，所有的容器瓶2在防水隔热套筒1内腔中的位置均被相对固定，从而便于从防水隔热套桶1内腔中取出容器瓶2进行装料，再将装料后的容器瓶2原路放回至防水隔热套桶1内腔中。
防水隔热套桶1的内壁(内侧壁+底面)、空心管3的外表面、容器瓶2的外表面围合形成的区域以及空心管3的内腔组合形成冷却剂盛放区4。
容器瓶2、空心管3、防水隔热套桶1的横截面均为圆环形。
空心管3的高度比防水隔热套桶1内腔的高度低1～3cm。
容器瓶2的高度为空心管3高度的1/N，从而实现在一个高度方向上可叠设N个容器瓶2；N为≥2的正整数(一般为2～5)，如图所示，N＝4。
防水隔热套桶1由绝热系数为0.3～0.4W/m·K、拉伸强度大于300MPa的柔性绝热橡胶(如丁苯橡胶)制成，
容器瓶2由耐高压(要求能耐受超高压杀菌压力)的聚乙烯塑料制备而成，在超高压条件下不会发生破裂；且具备一定的弹性，便于安装。
空心管3由导热系数为200～320W/m·K的高导热陶瓷制成；且要求该空心管3也能耐受超高压杀菌压力。
防水隔热套桶1由导热系数为0.3～0.4W/m·K、拉伸强度≥300MPa的柔性绝热橡胶(如丁苯橡胶)制成，从而实现未开始工作时该防水隔热套桶1能保持其设定的形状。在承受高压时，能产生柔性变形，将外部压力传入装置内部。
利用上述装置进行的杨梅果实果汁混合物自冷型超高压杀菌法，包括以下步骤：
1)、从防水隔热套桶1内取出容器瓶2，将杨梅果实果汁混合物罐装至容器瓶2内；
将上述装有杨梅果实果汁混合物的容器瓶2原路装回至从防水隔热套桶1内；
2)、先向防水隔热套桶1内的冷却剂盛放区4放入碎冰，直至无法再加入碎冰为止(即，直至冷却剂盛放区4装满碎冰为止)；接着，在已经装有碎冰的冷却剂盛放区4继续加入水，水进入碎冰之间的间隙内，直至冷却剂盛放区4内全部的碎冰处于水面下；每个碎冰的体积为0.5～1.5立方厘米。
3)、合上套桶盖6，收紧自扎带8，防水隔热套桶1产生的形变卡入套桶盖6的凹槽7内，从而实现套桶盖6与防水隔热套桶1之间的密封；
4)、启动超高压杀菌：
将完成步骤3)后的整个装置置于超高压设备内(即，放入设有超高压工作液的超高压容腔中，此为超高压设备的常规使用方式)，升压至230Mpa，保压时间30s；进行低温-超高压协同处理；
外部压力通过防水隔热套桶1传入装置内部，冷却剂与容器瓶2内的杨梅果实果汁混合物进行充分热量交换，当压力增加时，杨梅果实果汁混合物温度沿冰Ⅰ-水二相平衡线降低。此时快速泄压使杨梅果实果汁混合物内部发生部分凝结的变化，这种相变产生的剪切力具有杀菌效果，从而实现在超高压设备中达到自降温杀菌的效果；
5)、将超高压设备泄压快速泄压约3s左右后取出装置，松开自扎带8，打开套桶盖6，取出容器瓶2；容器瓶2内为已完成自降温杀菌处理的瓶装杨梅果实果汁混合物。
实验1、按照上述实施例1，防水隔热套筒1外径约为28cm，高度80cm左右，厚度约为1cm；容器瓶2的内径约为7cm，高度为20cm。每个容器瓶2内均灌满杨梅果实果汁混合物。采用可见分光光度计法，用1cm比色皿在680nm波长处测果汁的透光率，以蒸馏水为空白，用T表示果汁的澄清度；参照GB4789.2-2016进行样品菌落总数的测定，取平均值。
杨梅果实果汁混合物，杀菌处理前：透光率为15.3％、菌落总数7.6×104CFU/g，杀菌处理后透光率为15.4％；菌落总数为29CFU/g。
对比例1、将空心管3改成实心管，其余等同于实验1。
杀菌处理后的杨梅果实果汁混合物：透光率为15.4％；菌落总数为4.1×102CFU/g。
对比例2、将空心管3的材料由高导热陶瓷改成耐压玻璃；其余等同于实验1。
杀菌处理后的杨梅果实果汁混合物：透光率为15.4％；菌落总数为8.6×101CFU/g。
对比例3、取消整个空心管3，改成一个如图4所述的筒形固定装置10(其外形等同于原所有空心管3形成的形状)，其余等同于实验1。
杀菌处理后的杨梅果实果汁混合物：杀菌处理后的杨梅果实果汁混合物透光率为15.3％；菌落总数为34CFU/g。
但该实验方案单次处理样品量仅仅为实验1的6/7，降低了生产效率。
对比例4：取消自扎带8和凹槽7，将套桶盖6和防水隔热套桶1改成了常规的螺纹+密封圈的连接形式，在低温-超高压协同处理过程中，会导致防水隔热套筒1内部液体的泄漏。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (10)
1.用于对杨梅果实果汁混合物的自冷型超高压杀菌装置，其特征是：包括设有可开启瓶盖的容器瓶(2)，所述容器瓶(2)用于装杨梅果实果汁混合物；
还包括顶部设有可开启的套桶盖(6)的防水隔热套桶(1)，套桶盖(6)与防水隔热套桶(1)之间设有密封装置；
在防水隔热套桶(1)的内腔中设有容器瓶(2)以及用于固定容器瓶(2)在防水隔热套桶(1)内腔中位置的空心管(3)；依靠空心管(3)的外表面以及防水隔热套桶(1)的内侧壁，容器瓶(2)被定位于防水隔热套桶(1)的内腔中；
防水隔热套桶(1)的内壁、空心管(3)的外表面、容器瓶(2)的外表面围合形成的区域以及空心管(3)的内腔组合形成冷却剂盛放区(4)。
2.根据权利要求1所述的用于对杨梅果实果汁混合物的自冷型超高压杀菌装置，其特征是：
防水隔热套桶(1)由柔性绝热橡胶制成；
密封装置包括自扎带(8)；
套桶盖(6)被套装在防水隔热套桶(1)的顶部内腔中，沿着套桶盖(6)的侧壁外表面设置环形的凹槽(7)，在对应凹槽(7)的防水隔热套桶(1)的外壁上设置自扎带(8)；收紧自扎带(8)时，防水隔热套桶(1)产生的形变卡入套桶盖(6)的凹槽(7)内，从而实现套桶盖(6)与防水隔热套桶(1)之间的密封。
3.根据权利要求1或2所述的用于对杨梅果实果汁混合物的自冷型超高压杀菌装置，其特征是：容器瓶(2)、空心管(3)、防水隔热套桶(1)的横截面均为圆环形。
4.根据权利要求3所述的用于对杨梅果实果汁混合物自冷型超高压杀菌的装置，其特征是：在防水隔热套桶(1)内腔的中心处设置容器瓶(2)作为中心容器瓶，在中心容器瓶与防水隔热套桶(1)的内壁之间设置一圈由若干个容器瓶(2)组成的容器瓶组；
在容器瓶组与中心容器瓶之间设置用于固定容器瓶组和中心容器瓶的空心管(3)。
5.根据权利要求1～4任一所述的用于对杨梅果实果汁混合物自冷型超高压杀菌的装置，其特征是：
空心管(3)的底部与防水隔热套桶(1)的底部固定相连；
空心管(3)的高度比防水隔热套桶(1)内腔的高度低1～3cm。
6.根据权利要求5所述的用于对杨梅果实果汁混合物自冷型超高压杀菌的装置，其特征是：容器瓶(2)的高度为空心管(3)的高度的1/N，从而实现在一个高度方向上可叠设N个容器瓶(2)；N为≥2的正整数。
7.根据权利要求6所述的用于对杨梅果实果汁混合物自冷型超高压杀菌的装置，其特征是：
空心管(3)由高导热陶瓷制成。
8.利用如权利要求1～7任一所述的装置进行的杨梅果实果汁混合物自冷型超高压杀菌法，其特征是包括以下步骤：
1)、从防水隔热套桶(1)内取出容器瓶(2)，将杨梅果实果汁混合物罐装至容器瓶(2)内；
将上述装有杨梅果实果汁混合物的容器瓶(2)原路装回至从防水隔热套桶(1)内；
2)、先向防水隔热套桶(1)内的冷却剂盛放区(4)放入作为冷却剂的碎冰，直至无法再加入碎冰为止；
接着，在已经装有碎冰的冷却剂盛放区继续加入起润滑作用的液体(液体进入碎冰之间的间隙内)，直至全部的碎冰处于液面下；
3)、合上套桶盖(6)，收紧自扎带(8)，防水隔热套桶(1)产生的形变卡入套桶盖(6)的凹槽(7)内，从而实现套桶盖(6)与防水隔热套桶(1)之间的密封；
4)、启动超高压杀菌：
将完成步骤3)后的整个装置置于超高压设备内(即，放入设有超高压工作液的超高压容腔中，此为超高压设备的常规使用方式)，升压至230Mpa，保压时间20～30s；进行低温-超高压协同处理；
5)、将超高压设备泄压后取出装置，松开自扎带(8)，打开套桶盖(6)，取出容器瓶(2)。
9.根据权利要求8所述的杨梅果实果汁混合物自冷型超高压杀菌法，其特征是：每个碎冰的体积为0.5～1.5立方厘米。
10.根据权利要求9所述的杨梅果实果汁混合物自冷型超高压杀菌法，其特征是：所述起润滑作用的液体为水、酒精水溶液或盐水溶液。
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