CN111248392A - 一种果蔬汁的降膜式低温等离子体-脉冲强光杀菌反应器 - Google Patents

一种果蔬汁的降膜式低温等离子体-脉冲强光杀菌反应器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种果蔬汁的降膜式低温等离子体‑脉冲强光杀菌反应器，包括低温等离子体反应器组件、脉冲强光反应器组件、物料输送管道组件；等离子体反应器组件包括数个同轴等离子体反应器、固定板、环形布膜器、鸭嘴布膜器等，每个同轴等离子体反应器设计有螺旋铜丝阳极，不锈钢棒阴极，放电气体介质入口，环形布膜器与鸭嘴布膜器使得果蔬汁形成液体薄膜，快速、高效地与低温等离子体、脉冲强光的作用，提高杀菌效率；脉冲强光灯设计为环形，每个环形脉冲强光灯自上而下均匀地分布于降膜式低温等离子体‑脉冲强光杀菌反应器下部壳体内壁；物料输送管路包括物料的进口、分支管路、物料出口等。本发明是在常温常压下实现果蔬汁快速、连续式杀菌，整个过程绿色无污染，节能环保，具有良好的经济效益和推广价值。

Description

一种果蔬汁的降膜式低温等离子体-脉冲强光杀菌反应器
技术领域
本发明属于食品非热力杀菌领域，具体涉及一种果蔬汁的降膜式低温等离子体-脉冲强光杀菌反应器。
背景技术
果蔬汁具有品质好、附加值高的优点，是果蔬精深加工产业发展的重要方向，但果蔬汁属于热敏性产品，采用热力加工技术将导致其色泽、风味、营养物质发生变化，影响产品品质；采用非热力加工技术可以解决热力加工过程中出现的负面问题，满足果蔬汁加工生产的需要。
通过文献检索得到，国内外果蔬汁的非热力杀菌技术有超高压杀菌、高密度杀菌、脉冲电场杀菌、脉冲磁场杀菌、低温等离子体杀菌、脉冲强光杀菌等。低温等离子体是利用高频高压使电极周围的空气电离而产生的低温等离子体，其放电能量高、放电的范围大，能产生非常大的能量密度电子、原子、分子和自由基，导致有害致病菌细胞壁破裂，内容物流出，与胞内蛋白、脂质等生命大分子物质发生作用，与DNA反应造成双链断裂或发生改变，导致其死亡。脉冲强光杀菌是以交流电为电源，为惰性气体灯提供所需能量，产生脉冲强光闪照，只持续数百微秒，其光谱与太阳光谱相似，但比太阳光强数千倍。高能量和高强度的脉冲强光对细胞的破坏作用比单独某一波段的光强，能产生全面的、不可逆地破坏作用，使得菌体细胞中的DNA、细胞膜、蛋白质和其他大分子遭到破坏。这些杀菌技术多为间歇式、单一方式杀菌，对生命力强的细菌孢子和酶很难使其失活，存在杀菌不彻底的安全风险。本发明开发设计一种果蔬汁的降膜式低温等离子体-脉冲强光杀菌反应器，可以弥补单一杀菌技术存在的不足，并实现连续化杀菌，整个杀菌过程常温常压，易于实现工业化生产。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明提供一种果蔬汁的降膜式低温等离子体-脉冲强光杀菌反应器，该反应器能够连续进料、出料，快速彻底地杀灭热敏性果蔬汁中的有害微生物，杀菌后的果蔬汁保持其原有的色、香、味及营养成分。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案包括：
一种果蔬汁的降膜式低温等离子体-脉冲强光杀菌反应器，它包括低温等离子体反应器组件、脉冲强光反应器组件、物料输送管道组件；所述等离子体反应器组件有数个同轴等离子体反应器、固定板组成、环形布膜器、鸭嘴布膜器，每个同轴等离子体反应器设计有螺旋铜丝阳极，不锈钢棒阴极，放电气体介质入口；所述脉冲强光反应器组件位于降膜式低温等离子体-脉冲强光杀菌反应器的下部，包括数个环形脉冲强光灯、物料出口；所述物料输送管路包括物料的进口、物料出口等。
在本发明的技术方案中，还具有以下附加技术特征：
进一步地，所述一种果蔬汁的降膜式低温等离子体-脉冲强光杀菌反应器器壁材料为透明白色玻璃，实现低温等离子体放电工作过程中的实时观察；固定板固定每个同轴低温等离子体反应器。
进一步地，所述物料管道组件由果蔬汁主管道设数个分支管路，所述每个管道分支末端安装环形布膜器，使得果蔬汁呈膜状均匀地进入每个同轴低温等离子体反应器腔体。
进一步地，所述每个同轴低温等离子体反应器的螺旋铜丝阳极排列紧密，保证在反应器内均匀放电，螺旋铜丝阳极位于双层无色玻璃套筒中间，避免与果蔬汁接触；所述不锈钢阴极棒外部套有无色透明玻璃，避免与果蔬汁接触。
较佳地，所述每个同轴低温等离子体反应器末端出口配套有鸭嘴型膜分布器，使得果蔬汁形成液体薄膜，均匀地通过脉冲强光腔体，接受脉冲强光的作用，提高脉冲强光灯的杀菌效率，同时使得与液体物料混合的气体完全释放，实现气液分离。
较佳地，所述脉冲强光灯设计为环形，每个环形脉冲强光灯自上而下均匀地分布于降膜式低温等离子体-脉冲强光杀菌反应器下部壳体内壁。
本发明的工作原理是：果蔬汁由物料进口进入，通过物料管道分支进入同轴低温等离子体反应器管束，经过环形布膜器均匀地进入每个同轴等离子体反应器腔体空间，接受低温等离子体的作用；调整物料的进料量，保证其与等温等离子体产生的高能粒子与活性自由基（-OH，O2-，H2O2，O3 等）充分地作用；低温等离子体杀菌完成后，果蔬汁通过鸭嘴型布膜器，形成液体薄膜，垂直下落，接受脉冲强光灯的作用，同时完成气体和物料的分离，气体从排气口排出，物料从其底部管道排出，完成果蔬汁的杀菌。
本发明的优点和积极效果是：利用低温等离子体和脉冲强光两种非热力杀菌技术，实现热敏性物料果蔬汁的连续性非热力杀菌，杀菌过程常温常压，绿色无污染，能够保持果蔬汁保持其原有的色、香、味及营养成分。
附图说明
图1是本发明一种果蔬汁的降膜式低温等离子体-脉冲强光杀菌反应器结构示意图。
图2是本发明果蔬汁输送管路分流的结构示意图。
图3是本发明同轴低温等离子体反应器的结构示意图。
图4是本发明同轴低温等离子体反应器固定板2、6、11的结构示意图。
图5是本发明同轴低温等离子体反应器排气固定板12的结构示意图。
图6是本发明脉冲强光杀菌反应器中鸭嘴型布膜器的结构示意图。
图7是本发明脉冲强光杀菌反应器中脉冲强光灯分布的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的一种果蔬汁的降膜式低温等离子体-脉冲强光杀菌反应器参见图1，包括物料输送管路进口1，分支管路9，固定板2、6、11，电源正极入口3，降膜式低温等离子体-脉冲强光杀菌反应器壳体4，同轴低温等离子体5，电源负极入口及排气口7，鸭嘴型布膜器8，气体入口10，排气固定板12，脉冲强光灯13、14，物料出口15。
图2是本发明果蔬汁输送管路分流的结构示意图，附图标记说明如下，所述果蔬汁主管道入口1，进入每个低温等离子体反应5管束的分子管路9、16、17。
图3是本发明同轴低温等离子体反应器的结构示意图，附图标记说明如下，所述果蔬汁从物料进口20进入等离子体反应器管束，通过环形布膜器19完成布膜，呈膜状均匀进入低温等离子体放电腔体31，在腔体31内完成杀菌，电源接线柱18接入正极，进气口22通入所需放电气体介质，所述每个同轴低温等离子体螺旋铜丝正极27，内外受到无色玻璃套筒26、28的保护，保证果蔬汁原料不与电极接触，电源负极29由无色透明玻璃套30保护，保证物料不与电极接触。
图4是本发明同轴低温等离子体反应器固定板2、6、11的结构示意图，附图标记说明如下，所述固定板2上面阵列数个圆孔32，用于固定同轴低温等离子体反应器壳体5，23。
图5是本发明同轴低温等离子体反应器排气固定板12的结构示意图，附图标记说明如下，所述排气固定板12上面均匀阵列两类小孔，一类小孔32用于固定同轴低温等离子体反应器壳体5、23，一类小孔33用于等离子体发生器管束中气体的排出。板6与板12直接设计有排气和电源负极通道7。
图6是本发明脉冲强光杀菌反应器中鸭嘴型布膜器的结构示意图，附图标记说明如下，所述鸭嘴型布膜器25的端口35与低温等离子体发生器套筒28内壁对接，34为鸭嘴，使得通过的果蔬汁呈薄膜状流出。
图7是本发明脉冲强光杀菌反应器中脉冲强光灯分布的结构示意图，附图标记说明如下，所述果蔬汁的降膜式低温等离子体-脉冲强光杀菌反应器壳体4下部内壁均匀阵列数个环形脉冲强光灯13、14、36，果蔬汁杀菌完成后由物料排出口15排出。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案和工作方法是：果蔬汁由物料进口1进入，通过物料管道分支9进入同轴低温等离子体反应器管束，经过环形布膜器19，物料呈环形膜状进入腔体31，电源接线柱18接入正极，电源接线柱24接入负极，进气口22通入放电介质气体，在腔体31中均匀放电，进行果蔬汁的杀菌；低温等离子体杀菌完成后物料通过鸭嘴型布膜器25，呈液体薄膜状垂直流入果蔬汁的降膜式低温等离子体-脉冲强光杀菌反应器下部，接受数个环状脉冲强光灯的作用，完成杀菌后，由物料口15排出。
以上所述，仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (7)

1.一种果蔬汁的降膜式低温等离子体-脉冲强光杀菌反应器，其特征在于它包括低温等离子体反应器组件、脉冲强光反应器组件、物料输送管道组件；所述等离子体反应器组件有数个同轴等离子体反应器、固定板组成、环形布膜器、鸭嘴布膜器；所述脉冲强光反应器组件位于降膜式低温等离子体-脉冲强光杀菌反应器下部，包括数个环形脉冲强光灯、物料出口；所述物料输送管路包括物料的进口、分支管路、物料出口等。
2.根据权利要求1所述一种果蔬汁的降膜式低温等离子体-脉冲强光杀菌反应器，其特征在于其器壁材料为透明白色玻璃，实现低温等离子体放电工作过程中的实时观察。
3.根据权利要求1所述同轴低温等离子体发生器，其特征在于每个同轴等离子体反应器设计有螺旋铜丝阳极，不锈钢棒阴极，放电气体介质入口。
4.所述每个同轴低温等离子体反应器的螺旋铜丝阳极排列紧密，保证在反应器内均匀放电，螺旋铜丝阳极位于双层无色玻璃套筒中间，避免与果蔬汁接触；所述不锈钢阴极棒外部套有无色透明玻璃，避免与果蔬汁接触。
5.根据权利要求1，3所述同轴低温等离子体反应器，其特征在于每个同轴低温等离子体反应器物料入口配有环形布膜器，果蔬汁经过环形布膜器后，均匀地进入同轴等离子体反应器腔体空间，接受低温等离子体的作用。
6.根据权利要求1，3所述同轴低温等离子体反应器，其特征在于所述每个同轴低温等离子体反应器末端出口配套有鸭嘴型膜分布器，使得果蔬汁形成液体薄膜，均匀地通过脉冲强光腔体，接受脉冲强光的作用，提高脉冲强光灯的杀菌效率，同时使得与液体物料混合的气体完全释放，实现气液分离。
7.根据权利要求1所述脉冲强光发生组件，其特征在于所述脉冲强光灯设计为环形，每个环形脉冲强光灯自上而下均匀地分布于降膜式低温等离子体-脉冲强光杀菌反应器下部壳体内壁。
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