CN115260798A - 一种太赫兹超高温杀菌机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及杀菌机技术领域，尤其涉及IPC A23L2领域，更具体地，涉及一种太赫兹超高温杀菌机。所述太赫兹超高温杀菌机包括特定的涂层换热板，本申请通过特定的原料和工艺制备得到的涂层换热板，并将其应用在太赫兹超高温杀菌机中，能够在大幅度提高换热效率的同时，大大提升杀菌效率，制得的太赫兹超高温杀菌机可应用于可以应用于生命健康、能源、环保等领域。
Description
技术领域
本发明涉及杀菌机技术领域，尤其涉及IPC A23L2领域，更具体地，涉及一种太赫兹超高温杀菌机。
背景技术
超高温杀菌是指将流体或半流体在28s内加热到135～150℃，然后再迅速冷却到30～40℃。这个过程中，微生物细菌的死亡速度远比食品质量受热发生化学变化而劣变的速度快，因而瞬间高温可完全杀死细菌，但对食品的质量影响不大，几乎可完全保持食品原有的色、香、味。这种杀菌技术已广泛应用于牛乳、果汁及各种饮料、豆乳茶、酒等产品的生产过程。
现有技术中，申请公开号为CN215992644U的专利申请文件，公开了一种高温杀菌机，通过在杀菌机构的内部和外部均设置灭菌装置，从而提高了灭菌效果。
申请公开号为CN211584437U的专利申请文件，公开了一种高效节能板式杀菌机高温管，通过加强高温管的密封性，从而提高了该高效节能板式杀菌机高温管耐高温腐蚀的功能，进而延长了其使用寿命。
当前的超高温杀菌技术通过不锈钢换热板或管道进行加热或降温，仅通过壁面的对流传导换热，不锈钢的红外发射率0.1左右，辐射换热量很低，而且改进方式也多从改变杀菌机的结构入手，对换热效率和灭菌效果提高有限。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一方面，提供了一种太赫兹超高温杀菌机，所述太赫兹超高温杀菌机的结构包括特定的涂层换热板。图1为一种太赫兹超高温杀菌机的结构，本发明的保护范围不限于此，为任何包含本发明所述涂层换热板的杀菌机。
所述涂层换热板由陶瓷涂料在基底上喷涂而成。
所述陶瓷涂料，按重量份计，其制备原料包括：矿石15-35份、抗结剂35-65份、无机原料5-20份、流平剂1-5份、消泡剂1-5份。
优选的，所述矿石为太赫兹矿石、孔雀石、石英岩矿石、方铅矿石、花岗岩矿石中的一种或多种；进一步优选的，为太赫兹矿石。
优选的，所述太赫兹矿石的粒径为0.1-0.5μm；氧化硅含量为50wt-80wt％。
优选的，所述太赫兹矿石为角闪石、钠长石、钾长石、斜长石、正长石中的一种或多种；进一步优选的，为钠长石和斜长石。
优选的，所述钠长石和斜长石的重量比为(1-2)：(1-2)；进一步优选的，为1:1。
在一些优选的方案中，选用太赫兹矿石作为陶瓷涂料的原料，且其中钠长石和斜长石的重量比为(1-2)：(1-2)时，能够提高制备出的涂层换热板的发射率和换热效率。这可能是由于太赫兹矿石具有优异的热传导率和比热特性，只需少量的能源就可以升降温度，从而节约能源，此外，重量比为(1-2)：(1-2)的钠长石和斜长石复配后使得涂层换热板具有较高的远红外太赫兹波辐射率，大幅度提高了换热效率，同时对水分子还能够产生共振作用，改善水分子的氢键网络，将其应用在杀菌机的结构中，能够大大提升杀菌效率。
优选的，所述抗结剂为硅溶胶、磷酸钙、亚铁氰化钾、微晶纤维素、硅酸铝钠中的一种或多种；进一步优选的，为硅溶胶。
优选的，所述硅溶胶的固含量为30-50％，粒径为10-50nm；进一步优选的，所述硅溶胶的固含量为40％，粒径为20nm。
在一些优选的方案中，所述硅溶胶购买自供应商浙江德立信微纳科技有限公司生产的JN20-40/1。
优选的，所述矿石和抗结剂的重量比为1：(1-3)；进一步优选的，为1:2。
申请人意外发现，选用特定的硅溶胶作为抗结剂，且所述矿石和抗结剂的重量比为1：(1-3)时，能够进一步提高涂层换热板的换热效率。这可能是由于一方面硅溶胶表面有很多活性基团，能够与矿石中的金属离子共同作用形成扩散双电层，另一方面粒子间的斥力位能和粒子的直径成正比，粒径越大斥力位能越大，稳定性更好，但是粒径过大会导致单个粒子重力增加，反而会出现沉降、凝胶等现象，影响体系的稳定性从而影响制备出的杀菌机的性能，因此选用固含量为30-50％，粒径为10-50nm的硅溶胶能够提高体系的稳定性，从而进一步提高涂层换热板的换热效率，进而提高杀菌机的杀菌效率。
优选的，所述无机原料包括无机颜料和无机填料。
优选的，所述无机颜料和无机填料的重量比为(1-2)：(1-3)；进一步优选的，为2:3。
优选的，所述无机颜料为钛白粉、氧化铁红、氧化铁黄、炭黑、镉红、铬黄、立德粉中的一种或多种；进一步优选的，为钛白粉。
优选的，所述钛白粉为金红石型钛白粉、锐钛矿型钛白粉、板钛型钛白粉中的一种或多种；进一步优选的，为金红石型钛白粉。
优选的，所述金红石型钛白粉的筛余物(45μm筛孔)≤1％，金红石含量≥90％；进一步优选的，所述金红石型钛白粉的筛余物(45μm筛孔)≤0.02％，金红石含量≥98％.
在一些优选的方案中，所述金红石型钛白粉购买自供应商廊坊乐鹏化工有限公司生产的金红石型钛白粉R930-4。
申请人发现，选用筛余物(45μm筛孔)≤1％，金红石含量≥90％的金红石型钛白粉作为无机颜料，能够提高制备出的涂层换热板的耐候性，从而提高杀菌机的寿命。这可能是由于一方面金红石型结构中原子排列致密，对光的散射大，因此稳定性较高，从而能够提高涂层换热板的耐候性，另一方面筛余物较低的钛白粉分散性好，从而发挥其在体系中的空位间隔作用，使得涂料中的粒子均匀分布。但是钛白粉在体系中的相容性是有限的。
优选的，所述无机填料为碳酸钙、滑石粉、云母粉、二氧化硅、硫酸钡、二氧化钛、空心玻璃微珠、高岭土中的一种或多种；进一步优选的，为硫酸钡。
优选的，所述硫酸钡的粒径为500-1500目；进一步优选的，为1250目。
在一些优选的方案中，所述硫酸钡购买自广州市铧骏化工有限公司生产的沉淀硫酸钡。
申请人意外发现，选用粒径为500-1500目的硫酸钡作为无机填料，且所述无机颜料和无机填料的重量比为(1-2)：(1-3)时，能够在使得钛白粉有效发挥其遮盖力的同时，减少钛白粉的重量，避免体系因为钛白粉的质量过多而导致相容性差而影响稳定性，且其与体系中其它成份兼容性好，能够在改善体系稳定性的同时，保留住涂层的光泽感，使得制备出的涂层换热板和杀菌机具有优异的外观。且无机填料的分散填充还降低了成本，具有一定的经济效益。
优选的，所述流平剂为丙烯酸酯类流平剂、聚酯改性有机硅氧烷类流平剂、聚醚改性有机硅氧烷类流平剂、氟碳改性聚丙烯酸酯流平剂、有机改性聚硅氧烷丙烯酸型流平剂中的一种或多种；进一步优选的，为氟碳改性聚丙烯酸酯流平剂。
在一些优选的方案中，所述氟碳改性聚丙烯酸酯流平剂购买自供应商安徽智信诺化工股份有限公司生产的信诺
WE-8776CR。
优选的，所述消泡剂中含有有机硅成份。
优选的，所述消泡剂的固含量为40-60％，25℃下的粘度为1000-3000mPa·s。
在一些优选的方案中，所述消泡剂购买自佛山市南海大田化学生产的DT-650。
所述陶瓷涂料的制备方法为：将原料按重量份计混合、研磨并高速分散，即得。
所述涂层换热板的制备方法为：
在基底表面进行三次涂装工艺制得。
优选的，所述涂层换热板的具体实施方式为：
S1、在基底表面喷涂石英砂，喷涂厚度为0.5-4mm，喷涂后在60-80℃下烘烤50-70min；
S2、在步骤S1得到的材料表面喷涂环氧底漆，喷涂厚度为90-130μm，喷涂后在60-80℃下烘烤20-50min；
S3、在步骤S2得到的材料表面喷涂陶瓷涂料，喷涂厚度为20-100μm，喷涂后在400-500℃之间烘干20-50min后，成型，即得。
优选的，所述基底为不锈钢片；所述不锈钢板片为316级不锈钢板片、304级不锈钢板片中的一种。
优选的，所述不锈钢板片的厚度为0.1-1.0mm。
优选的，所述步骤S3的成形步骤为：烘干后将材料放在75-95℃下保持40-80min后，继续在170-260℃下保持5-25min。
所述石英砂购买自供应商北海市恒泰石英砂有限公司生产的超细石英砂。
所述环氧底漆购买自供应商无锡市太湖防腐材料公司生产的H06-25环氧富锌底漆。
本发明第二方面提供了一种太赫兹超高温杀菌机在能源和环保领域的应用。
有益效果：
1、通过选用太赫兹矿石作为陶瓷涂料的原料，且其中钠长石和斜长石的重量比为(1-2)：(1-2)时，能够提高制备出的涂层换热板的发射率和换热效率，进而提高杀菌机的杀菌效率。
2、通过选用特定的硅溶胶作为抗结剂，且所述矿石和抗结剂的重量比为1：(1-3)时，能够进一步提高涂层换热板的换热效率。
3、通过选用筛余物(45μm筛孔)≤1％，金红石含量≥90％的金红石型钛白粉作为无机颜料，能够提高制备出的涂层换热板的耐候性，从而提高杀菌机的寿命。
4、通过选用粒径为500-1500目的硫酸钡作为无机填料，且所述无机颜料和无机填料的重量比为(1-2)：(1-3)时，能够在改善体系稳定性的同时，保留住涂层的光泽感，使得制备出的涂层换热板和杀菌机具有优异的外观，还降低了成本，具有一定的经济效益。
5、本申请通过如上所述的原料和工艺制备得到的涂层换热板，并将其应用在太赫兹超高温杀菌机中，能够在大幅度提高换热效率的同时，大大提升杀菌效率。
6、本发明制得的太赫兹超高温杀菌机可应用于可以应用于生命健康、能源、环保等领域。
附图说明
图1为太赫兹超高温杀菌机结构。
具体实施方式
实施例
实施例1
实施例1提供了一种太赫兹超高温杀菌机，所述太赫兹超高温杀菌机的结构包括特定的涂层换热板；所述涂层换热板由陶瓷涂料在基底上喷涂而成。图1为太赫兹超高温杀菌机的结构。
所述涂层换热板由陶瓷涂料在基底上喷涂而成。
所述陶瓷涂料，按重量份计，其制备原料包括：矿石25份、抗结剂50份、无机原料15份、流平剂2份、消泡剂2份。
所述矿石为太赫兹矿石。
所述太赫兹矿石的粒径为0.5μm。
所述太赫兹矿石为钠长石和斜长石。
所述钠长石和斜长石的重量比为1:1。
所述抗结剂为硅溶胶。
所述硅溶胶的固含量为40％，粒径为20nm。
所述硅溶胶购买自供应商浙江德立信微纳科技有限公司生产的JN20-40/1。
所述无机原料包括无机颜料和无机填料。
所述无机颜料和无机填料的重量比为2:3。
所述无机颜料为钛白粉。
所述钛白粉为金红石型钛白粉。
所述金红石型钛白粉的筛余物(45μm筛孔)≤0.02％，金红石含量≥98％。
所述金红石型钛白粉购买自供应商廊坊乐鹏化工有限公司生产的金红石型钛白粉R930-4。
所述无机填料为硫酸钡。
所述硫酸钡的粒径为1250目。
所述硫酸钡购买自广州市铧骏化工有限公司生产的沉淀硫酸钡。
所述流平剂为氟碳改性聚丙烯酸酯流平剂。
所述氟碳改性聚丙烯酸酯流平剂购买自供应商安徽智信诺化工股份有限公司生产的信诺
WE-8776CR。
所述消泡剂中含有有机硅成份。
所述消泡剂的固含量为50％，25℃下的粘度为1000-3000mPa·s。
所述消泡剂购买自佛山市南海大田化学生产的DT-650。
所述陶瓷涂料的制备方法为：将原料按重量份计混合、研磨并高速分散，即得。
所述涂层换热板的制备方法为：
在基底表面进行三次涂装工艺制得。
所述涂层换热板的具体实施方式为：
S1、在基底表面喷涂石英砂，喷涂厚度为4mm，喷涂后在70℃下烘烤60min；
S2、在步骤S1得到的材料表面喷涂环氧底漆，喷涂厚度为110μm，喷涂后在70℃下烘烤30min；
S3、在步骤S2得到的材料表面喷涂陶瓷涂料，喷涂厚度为80μm，喷涂后在480℃之间烘干30min后，成型，即得。
所述基底为不锈钢片；所述不锈钢板片为316级不锈钢板片。
所述不锈钢板片的厚度为0.8mm。
所述步骤S3的成形步骤为：烘干后将材料放在在80℃下保持1h后，继续在200℃下保持20min。
所述石英砂购买自供应商北海市恒泰石英砂有限公司生产的超细石英砂。
所述环氧底漆购买自供应商无锡市太湖防腐材料公司生产的H06-25环氧富锌底漆。
实施例2
实施例2提供了一种太赫兹超高温杀菌机，具体实施方式同实施例1，不同点在于：所述矿石为孔雀石。
实施例3
实施例3提供了一种太赫兹超高温杀菌机，具体实施方式同实施例1，不同点在于：所述陶瓷涂料，按重量份计，其制备原料包括：矿石35份、抗结剂30份、无机原料15份、流平剂2份、消泡剂2份。
实施例4
实施例4提供了一种太赫兹超高温杀菌机，具体实施方式同实施例1，不同点在于：所述钛白粉为锐钛矿型钛白粉。
所述锐钛矿型钛白粉购买自供应商廊坊乐鹏化工有限公司生产的锐钛型钛白粉CHA-121。
实施例5
实施例5提供了一种太赫兹超高温杀菌机，具体实施方式同实施例1，不同点在于：所述硫酸钡的粒径为325目。
所述硫酸钡购买自廊坊市双马化工有限公司生产的天然硫酸钡。
所述无机颜料和无机填料的重量比为3:1。
性能测试方法
1、换热效率
对实施例1-5所制备的太赫兹超高温杀菌机，参考国标《板式热交换器机组换热效率评价方法》测定其换热效率，将结果记入表1。
2、太赫兹发射率
对实施例1-5所制备的太赫兹超高温杀菌机，采用太赫兹光谱仪测试其太赫兹发射率，将结果记入表1。
3、杀菌率
对于实施例1-5所制备的太赫兹超高温杀菌机，调节温度为120℃，杀菌时间为10s，根据GB/T20944.3-2008，测得对金黄色葡萄球菌的杀菌率，将结果记入表1。
表1
| 换热效率/％ | 太赫兹发射率 | 杀菌率/％ | |
| 实施例1 | 96.1 | 0.98 | 99.99 |
| 实施例2 | 88.3 | 0.92 | 92.17 |
| 实施例3 | 92.8 | 0.98 | 95.39 |
| 实施例4 | 95.7 | 0.98 | 98.31 |
| 实施例5 | 95.6 | 0.97 | 97.15 |
Claims (10)
1.一种太赫兹超高温杀菌机，其特征在于，所述太赫兹超高温杀菌机的结构包括特定的涂层换热板；所述涂层换热板由陶瓷涂料在基底上喷涂而成。
2.根据权利要求1所述的一种太赫兹超高温杀菌机，其特征在于，所述陶瓷涂料，按重量份计，其制备原料包括：矿石15-35份、抗结剂35-65份、无机原料5-20份、流平剂1-5份、消泡剂1-5份。
3.根据权利要求2所述的一种太赫兹超高温杀菌机，其特征在于，所述矿石为太赫兹矿石、孔雀石、石英岩矿石、方铅矿石、花岗岩矿石中的一种或多种；所述太赫兹矿石的粒径为0.1-0.5μm；氧化硅含量为50wt-80wt％。
4.根据权利要求2所述的一种太赫兹超高温杀菌机，其特征在于，所述抗结剂为硅溶胶、磷酸钙、亚铁氰化钾、微晶纤维素、硅酸铝钠中的一种或多种。
5.根据权利要求2所述的一种太赫兹超高温杀菌机，其特征在于，所述硅溶胶的固含量为30-50％，粒径为10-50nm。
6.根据权利要求5所述的一种太赫兹超高温杀菌机，其特征在于，所述矿石和抗结剂的重量比为1：(1-3)。
7.根据权利要求6所述的一种太赫兹超高温杀菌机，其特征在于，所述无机原料包括无机颜料和无机填料；所述无机颜料和无机填料的重量比为(1-2)：(1-3)。
8.根据权利要求2-7任一项所述的一种太赫兹超高温杀菌机，其特征在于，所述陶瓷涂料的制备方法为：将原料按重量份计混合、研磨并高速分散，即得。
9.根据权利要求1-7任一项所述的一种太赫兹超高温杀菌机，其特征在于，所述涂层换热板的制备方法为：在基底表面进行三次涂装工艺制得。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的太赫兹超高温杀菌机在能源和环保领域的应用。
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