CN112298698A - 一种食品灭菌器控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种食品灭菌器控制系统，包括：用于检测灭菌器罐在工作状态下的注水量信息、内部水蒸汽温度信息、罐内的实时压力信息的传感器单元；接收所述传感器单元传送的数据信息的控制器，所述控制器根据接收到的温度信息、压力信息对灭菌器罐的加热、杀菌、冷却和排水阶段进行实时控制；接收所示控制器传送的指令信息的阀门组件，所述阀门组件控制灭菌器罐上的气体排放管路、液体排放管路的开启和关闭。这种灭菌器的灭菌方式，是通过高温蒸汽灭菌，且高温蒸汽与实物无接触，既可实现高温灭菌，也避免了细菌接触污染，因此保证包装内食物的色泽，风味，组织结构等不受到破坏，降低了包装食品的腐蚀。

Description

一种食品灭菌器控制系统

技术领域

本发明涉及食品灭菌器技术领域，尤其涉及一种食品灭菌器控制系统。

背景技术

真空包装食品是将包装容器内的空气全部抽出密封，维持袋内处于高度减压状态，空气稀少相当于低氧效果，使微生物没有生存条件，以达到果品新鲜、无病腐发生的效果。另外灭菌是采用物理或化学方法杀灭全部微生物，包括致病微生物、非致病微生物以及芽孢；

超高压处理要求非常特殊的设备，如桔子汁可能在压力室内被处理，然后无菌灌装预先消毒的包装内。并且超高压加工必须考虑微生物的种类、产品特性、理想的过程(巴氏杀菌或商业消毒)和产品销售方式。超高压处理对生长的细菌、酵母和霉菌是非常有效，但芽胞对高压不会失活，而要另外加热或其他一些作用以达杀死的高水平。另外现有的食罐头灭菌方法有火焰灭菌法，通过火焰高温灼烧进行灭菌的方法，此方法的杀菌温度较难控制。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种食品灭菌器控制系统，包括：

用于检测灭菌器罐在工作状态下的注水量信息、内部水蒸汽温度信息、罐内的实时压力信息的传感器单元；

接收所述传感器单元传送的数据信息的控制器，所述控制器根据接收到的温度信息、压力信息对灭菌器罐的加热、杀菌、冷却和排水阶段进行实时控制；

接收所示控制器传送的指令信息的阀门组件，所述阀门组件控制灭菌器罐上的气体排放管路、液体排放管路的开启和关闭。

进一步的，所述传感器单元至少包括检测向灭菌器罐内注入的水量信息的流量传感器、检测加热丝周边温度信息的底部温度传感器、测量排气管路内部温度信息的排气温度传感器、检测灭菌器罐内部压力信息的压力传感器以及检测灭菌器在灭菌过程中罐内蒸汽温度信息的蒸汽温度传感器。

进一步的，所述阀门组件至少包括安全阀组件、进气电磁阀、排水阀、排气阀和注水电磁阀，所述安全阀组件和进气电磁阀安装在灭菌器罐上的气体输送管路上，所述排水阀安装在液体排放管路上，所述排气阀安装在气体排放管路上，其中排水阀所在的液体排放管路与排气阀所在的气体排放管路相通、并在相通出设置有灭菌器排水口，所述注水电磁阀安装在灭菌器罐的进水管上。

该系统还包括设置在灭菌器罐内部对其进行加热的加热丝和对灭菌器罐进行增压处理的活塞泵。

还包括加热可控硅和加热继电器，所述加热可控硅和加热继电器与加热丝相连接，所述控制器控制加热继电器和加热可控硅的工作。

还包括突跳式温控器，当灭菌器加热时罐底温度超过突跳式温度阈值时所述突跳式温控器控制加热丝停止工作。

还包括冷却风扇，所述冷却风扇与控制器相连接。

还包括用于显示灭菌器罐内部压力信息的压力表；所述压力表设置在气体排放管路上。

进一步的，工作状态下：该灭菌器罐首先进行加热升温阶段：排水阀和进气电磁阀关闭，排气阀和注水电磁阀开启，流量传感器检测到加入用水已经到达设定值则控制器控制注水电磁阀和排气阀关闭、同时控制加热丝开始满功率加热；当灭菌器罐内压力增大至上限值则控制器调控排气阀打开，在维持灭菌器罐内高温的同时降低罐内压力，当压力传感器检测到压力降低到设定阈值时，重新关闭排气阀进入升温升压过程，该过程中灭菌器罐内压力控制的设定范围内，蒸汽温度上升到杀菌温度；

杀菌阶段：所述控制器采用PID调节方式控制加热丝加热、同时控制排气阀的开启和关闭将当前压力控制在泄压设定值与保压设定值之间、同时将温度控制在灭菌温度范围内，则杀菌阶段结束加热丝停止加热；

冷却阶段注水电磁阀开始喷射冷却水，当压力传感器检测到的压力值降低到设定的下限值时停止注水，：活塞泵和进气电磁阀开启，灭菌器罐内压力重新上升与包装袋内压力保持一至，依此控制过程中，循环进行注水控制实现罐内温度的降低并维持压力的平衡最终完成冷却阶段；

排水阶段：

将冷却水排除干净则灭菌器罐内压力下降到设定值，进气电磁阀关闭，活塞泵关闭，当压力降到0MPa，则控制器控制排水阀关闭，排气阀开启，整个杀菌过程完毕。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种食品灭菌器控制系统，该食品灭菌器可以检测、控制注水量，保证灭菌器罐体内水量适合；同时在升温阶段，保证温度稳定上升，同时压力恒定；安装的排气阀可保证罐体一直在安全压力范围内，并提高罐体的使用寿命；在灭菌阶段，通过高精度温度控制算法，保证灭菌温度精确，可实现灭菌的彻底；在冷却阶段，通过喷射冷却水，以及补入空气，可保证迅速降温，且维持包装食品；包装带内与包装带外压力平衡，防止包装袋涨破；这种灭菌器的灭菌方式，是通过高温蒸汽灭菌，且高温蒸汽与实物无接触，既可实现高温灭菌，也避免了细菌接触污染，因此保证包装内食物的色泽，风味，组织结构等不受到破坏，降低了包装食品的腐蚀。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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为本发明食品灭菌器控制系统的结构框图；

图2为本发明食品灭菌器控制电气部分的控制框图；

图3为本发明食品灭菌器控制系统工作过程的流程图。

图中：1、排气温度传感器，2、压力表，3、压力传感器，4、安全阀，5、安全阀组件，6、进气电磁阀，7、活塞泵，8、排水阀，9、排气阀，10、灭菌器排水口，11、蒸汽温度传感器，12、加热丝，13、底部温度传感器，14、进水管，15、突跳式温控器，16、流量传感器，17、注水电磁阀，19、控制器，21、加热可控硅，22、加热继电器23、冷却风扇，100、气体输送管路，200、气体排放管路，300、液体排放管路。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面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的描述：

如图1和图2所示的一种食品灭菌器控制系统，包括用于测量排气管路内部温度的排气温度传感器1、检测灭菌器内部的压力信息的压力传感器3、所述压力传感器3将检测到的信息通过4～20ma信号反馈控制器19，当灭菌器罐内压力大于安全阀限值、自动打开进行排气的安全阀4，安装在灭菌器罐管路上的安全阀组件5，当灭菌过程处于冷却阶段时、维持灭菌器罐压力平衡的进气电磁阀6，当灭菌过程处于冷却阶段、维持罐内压力平衡的气压活塞泵7，当灭菌结束进入排水阶段时对灭菌器罐进行排水控制的排水阀8，灭菌阶段为加热阶段时平衡罐内压力状态的排气阀9，对灭菌器罐进行排水和排气的灭菌器排水口10，用于灭菌过程中检测灭菌器罐内蒸汽的温度信息的蒸汽温度传感器11，用于灭菌时加热的加热丝12，用于检测加热丝周边温度的底部温度传感器13，当灭菌器加热时，罐底温度超过突跳式温控器限值时，断开加热回路，停止加热，进行保护的突跳式温控器15，启动灭菌程序时计算加入灭菌器罐内的水量的流量传感器16，对灭菌器罐内注水进行开启和关闭控制的进水电磁阀17。

进一步的，控制器19用于接收上述多个传感器例如排气温度传感器1、压力传感器3、蒸汽温度传感器11、底部温度传感器13、流量传感器16传送的温度压力等数据信息，然后根据检测到的数据信息对灭菌器各电气部件实施控制，实现灭菌器功能。

进一步的，加热可控硅21的作用是采用高速脉冲输出方式对加热丝12进行供电，当启动灭菌器程序后，首先启动加热继电器22、连通加热丝回路。

进一步的，在加热阶段，当灭菌器罐内压力大，打开排气阀9进行减压，当冷却阶段，当灭菌器罐内压力降低，打开进气电磁阀6加压，当冷却阶段，打开活塞泵7，可实现罐内增压，灭菌程序启动前，打开注水电磁阀17给罐内注水，启动灭菌程序时，关闭电子锁，防止罐盖打开，冷却时打开冷却风扇23，提高降温速度

如图3所示，灭菌器罐在工作状态下具有如下过程：

1、加热升温阶段：

关闭上盖，设定完成参数后，点击启动，螺线管弹起，排水阀8关闭，进气电磁阀6关闭，排气阀9开启，注水电磁阀17开启，当流量传感器16检测到加入用水已经到达设定值例如3L(加热用水量)后，注水电磁阀17关闭，排气阀9关闭，加热丝12开始满功率加热；

随着加热丝12加热，灭菌器罐内部温度增高，同时罐内压力增大。当压力增大到限值0.05Mp时，打开排气阀9，在维持罐内高温的同时，降低罐内压力。当压力传感器3检测到压力降低到0.045Mp时，重新关闭排气阀9，进行升温升压的过程。依此控制过程，最终可实现压力在0.045Mp与0.05Mp之间，同时罐内蒸汽温度上升到杀菌温度。

2、杀菌阶段：

当蒸汽温度到达设定的杀菌温度后，通过PID调节控制加热丝12进行PWM控制；通过排气阀9的开启和关闭，将压力控制在泄压设定值(饱和水蒸气压力+0.05MPa)与保压设定值(0.045MPa)之间，最终将压力稳定控制在(饱和水蒸气压力+0.045MPa)，同时将温度控制在灭菌温度范围内，经过杀菌倒计时后，杀菌阶段结束，加热丝12停止加热，进入冷却阶段。

3、冷却阶段：

当灭菌器完成杀菌过程，进入冷却阶段，将罐内的温度降低。当杀菌阶段完成后，加热丝12停止加热，活塞泵7开启，然后进气电磁阀6开启，容器内压力开始上升。为了提高降温冷却速度，向罐体内注水，可实现快速冷却。但是在注水的同时，罐内压力会迅速降低，由于食品为真空包装，包装内的压力维持在冷却前的压力值，所以会存在压力差，导致包装袋涨破。所以在注水前，提前开启循环泵，注水电磁阀17在喷射冷却水时，压力骤降，当降低到设置下限值时，停止注水。由于循环泵7与进气电磁阀6的开启，罐内压力会重新上升与包装内压力维持一至。依此控制过程，循环进行注水控制，实现罐内温度的降低，并维持压力的平衡最终完成冷却阶段。

4、排水阶段

当容器内冷却水排除干净后，压力会下降，当压力下降到0.04MPa后，进气电磁阀6关闭，活塞泵7关闭，当压力降到0MPa，延时45秒后，排水阀8关闭，排气阀9开启，整个杀菌过程完毕。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种食品灭菌器控制系统，其特征在于包括：

用于检测灭菌器罐在工作状态下的注水量信息、内部水蒸汽温度信息、罐内的实时压力信息的传感器单元；

接收所述传感器单元传送的数据信息的控制器，所述控制器根据接收到的温度信息、压力信息对灭菌器罐的加热、杀菌、冷却和排水阶段进行实时控制；

接收所示控制器传送的指令信息的阀门组件，所述阀门组件控制灭菌器罐上的气体排放管路、液体排放管路的开启和关闭。

2.根据权利要求1所述的食品灭菌器控制系统，其特征在于：所述传感器单元至少包括检测向灭菌器罐内注入的水量信息的流量传感器(16)、检测加热丝周边温度信息的底部温度传感器(13)、测量排气管路内部温度信息的排气温度传感器(1)、检测灭菌器罐内部压力信息的压力传感器(3)以及检测灭菌器在灭菌过程中罐内蒸汽温度信息的蒸汽温度传感器(11)。

3.根据权利要求1所述的食品灭菌器控制系统，其特征在于：所述阀门组件至少包括安全阀组件(5)、进气电磁阀(6)、排水阀(8)、排气阀(9)和注水电磁阀(17)，所述安全阀组件(5)和进气电磁阀(6)安装在灭菌器罐上的气体输送管路上，所述排水阀(8)安装在液体排放管路上，所述排气阀(9)安装在气体排放管路上，其中排水阀(8)所在的液体排放管路与排气阀(9)所在的气体排放管路相通、并在相通出设置有灭菌器排水口(10)，所述注水电磁阀(17)安装在灭菌器罐的进水管上。

4.根据权利要求3所述的食品灭菌器控制系统，其特征在于：该系统还包括设置在灭菌器罐内部对其进行加热的加热丝(12)和对灭菌器罐进行增压处理的活塞泵(7)。

5.根据权利要求4所述的一种食品灭菌器控制系统，其特征在于：还包括加热可控硅(21)和加热继电器(22)，所述加热可控硅(21)和加热继电器(22)与加热丝(12)相连接，所述控制器(19)控制加热继电器(22)和加热可控硅(21)的工作。

6.根据权利要求5所述的一种食品灭菌器控制系统，其特征在于：还包括突跳式温控器(15)，当灭菌器加热时罐底温度超过突跳式温度阈值时所述突跳式温控器(15)控制加热丝(12)停止工作。

7.根据权利要求6所述的一种食品灭菌器控制系统，其特征在于：还包括冷却风扇(23)，所述冷却风扇(23)与控制器(19)相连接。

8.根据权利要求7所述的一种食品灭菌器控制系统，其特征在于：还包括用于显示灭菌器罐内部压力信息的压力表(2)；所述压力表(2)设置在气体排放管路(200)上。

9.根据权利要求1-8任意一项权利要求所述的一种食品灭菌器控制系统，其特征在于：工作状态下：该灭菌器罐首先进行加热升温阶段：排水阀(8)和进气电磁阀(6)关闭，排气阀(9)和注水电磁阀(17)开启，流量传感器(16)检测到加入用水已经到达设定值则控制器(19)控制注水电磁阀(17)和排气阀(9)关闭、同时控制加热丝(12)开始满功率加热；当灭菌器罐内压力增大至上限值则控制器(19)调控排气阀(9)打开，在维持灭菌器罐内高温的同时降低罐内压力，当压力传感器(3)检测到压力降低到设定阈值时，重新关闭排气阀(9)进入升温升压过程，该过程中灭菌器罐内压力控制的设定范围内，蒸汽温度上升到杀菌温度；

杀菌阶段：所述控制器(19)采用PID调节方式控制加热丝(12)加热、同时控制排气阀(9)的开启和关闭将当前压力控制在泄压设定值与保压设定值之间、同时将温度控制在灭菌温度范围内，则杀菌阶段结束加热丝(12)停止加热；

冷却阶段注水电磁阀(17)开始喷射冷却水，当压力传感器(3)检测到的压力值降低到设定的下限值时停止注水，：活塞泵(7)和进气电磁阀(6)开启，灭菌器罐内压力重新上升与包装袋内压力保持一至，依此控制过程中，循环进行注水控制实现罐内温度的降低并维持压力的平衡最终完成冷却阶段；

排水阶段：

将冷却水排除干净则灭菌器罐内压力下降到设定值，进气电磁阀(6)关闭，活塞泵(7)关闭，当压力降到0MPa，则控制器(19)控制排水阀(8)关闭，排气阀(9)开启，整个杀菌过程完毕。

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