CN117598423A - 压力雾化协同电喷雾进行液态食品钝酶与杀菌的装置及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压力雾化协同电喷雾进行液态食品钝酶与杀菌的装置及其应用，属于农产品与食品加工与装备制造技术领域。本发明装置主要包括液料输送系统、气体供应系统、控制系统、钝酶与杀菌模块，所述钝酶与杀菌模块包括5‑10钝酶与杀菌单元，每个单元包括压力雾化系统、高压静电雾化系统和液料收集系统；所述钝酶与杀菌模块各单元之间通过固定装置固定连接。液料贮罐内液料在输送系统、供气系统、控制系统作用下依次进入一级供液器，二级供液器、三级供液器、经分液管依次进入钝酶与杀菌模块各单元压力雾化系统、高压静电雾化系统、液料收集系统后通过收集管进入贮液器，完成液态食品钝酶与杀菌加工。本发明解决了单一电喷雾液料堵塞、应用范围与规模受限难题，提高产品品质与加工效率，实现液态食品高效、清洁、高品质、产业化钝酶与杀菌加工。
Description
技术领域
本发明涉及一种压力雾化协同电喷雾进行液态食品钝酶与杀菌的装置，适应于液态食品高效、高品质、规模化钝酶与杀菌，属于农产品与食品加工与装备制造技术领域。
背景技术
果蔬汁钝酶与灭菌处理是果蔬汁加工的重要环节，主要目的是减少果蔬汁品质劣变、延长货架期。传统钝酶与灭菌借助外界能量并利用对流、传导等方式将其转换成热能以实现对酶的钝化和降解及微生物杀灭，该方法在食品工业中被证实是行之有效的。传统热钝酶与灭菌技术在降低过氧化物酶、多酚氧化酶等酶活性及杀灭霉菌、酵母菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等微生物方面显示出了有效性。传统的热处理法，由于其经济性低，对设备和操作人员的要求不高，受到食品生产企业的青睐。
传统热处理需要营造高温条件并产生大量废水，水溶性化合物的浸出及降解也会导致产品感官和营养属性发生不良变化。另外长时间处理及高温可能导致食品的质地和营养物质的损失，如影响其酸度和口感，挥发性香气物质的流失，从而降低食品的风味和影响色泽。而且热处理的导热速度慢，加热穿透深度低，加热不均匀，通常需要长时间处理，能耗高。因此，迫切需要新兴的钝酶与杀菌技术来克服食品加工中的限制。
非热技术应用于食品钝酶与杀菌加工是当今研究的热点。非热加工技术有超高压、超声波、辐照、冷等离子体、高压脉冲电场和电喷雾技术等，这些技术的杀菌与钝酶原理各不相同，都是利用物理技术来将食品中的酶进行钝化和杀灭微生物，但这些新技术也存在局限性。如超高压技术是利用压力将微生物细胞破碎，使蛋白变性酶失活，保持食品风味，但对芽孢很难杀灭，且对粘度大和高糖高盐食物来说，杀菌与钝酶效果不明显。超声波技术是利用其空化作用进行杀菌与钝酶，能保持果蔬汁品固有的营养品质和感官特性，并提高均匀性，且能减少水和电的消耗，但微生物及芽孢难以达到完全致死。脉冲电场是一种基于短时间内施加高压脉冲，促使食品内源酶与微生物在接近室温环境下失活，但酶与微生物失活程度底，并且应用场景与规模受限。
电喷雾技术基于“库仑爆炸”原理，将液滴荷电裂解形成微纳米级别细小雾滴，一方面导致蛋白质离子氧化、肽和寡核苷酸断裂和及沉积酶失活，另一方面导致微生物细胞电击穿或电崩解、细胞中一些关键性酶产生抑制或破坏，达到高效灭酶与杀菌效果。但电喷雾技术存在易堵塞，特别是高粘度或颗粒大物料，产业化应用受限。
祝振洲、李书艺、何静仁、杨艳杰、罗潇(2017年)公开了“一种带壳荔枝全果功能型饮料的加工方法”发明专利(专利申请号：201710692356.X)。该专利采用高压脉冲电场对饮料进行杀菌保鲜，但是杀菌效果不显著，效率低。本专利的不同之处在于，不但杀菌效果显著，同时具有钝酶功能，并且能够实现产业化加工。
甘芝霖、王瑞雪、孙爱东、封晓茹、侯亚男(2020年)公开了“一种浆果汁的杀菌方法”发明专利(专利申请号：202011107735.6)。该专利采用低温等离子处理对浆果汁进行杀菌，在杀菌的同时，又能减轻果汁苦涩，但该专利加工量效率低，处理1-2毫升果汁需要4-5min。本专利的不同之处在，本专利的不同之处在于，杀菌处理量大，单个灭菌器处理量达到60mL/min，同时杀菌与钝酶效果显著，能够实现模规模化果蔬汁杀菌灭酶处理。
时庆、姚建松、尹光正、刘建国(2022年)公开了“一种高压二氧化碳杀菌装置”发明专利(专利申请号：202211414789.6)。该专利采用高压二氧化碳对液体食品进行杀菌。但该专利在杀菌时需要对液体食品进行不断搅拌均质，设备结构复杂，灭菌效果不显著。本专利的不同之处在于，通过压力雾化与高压静电雾化二级雾化实现液体食品杀菌钝酶，效果显著，设备简单，操作方便。
Nachal N.,Kakoli Pegu.,Shalini S,Arya.(Journal of Agriculture andFood Research 2023,100797)探究了水动力空化处理对苹果汁中酶和微生物活性的影响。研究表明空化处理能够保持其抗氧化活性，降低微生物数量，酶失活，提高果汁稳定性，但灭菌与酶失活效果不显著，且效率低，不易量产。本专利的不同之处在，本专利的不同之处在于，杀菌处理量大，杀菌与钝酶效果显著，能够实现模规模化果蔬汁杀菌灭酶加工。
Snehasis,Chakraborty.,Pooja V,Parab.(Food Bioscience 2023,53,102662)探究了脉冲光处理对葡萄汁中微生物和酶活性的影响。研究表明脉冲光处理能够使酶失活率达90％，微生物失活，保持颜色，总酚类物质、维生素和类黄酮损失较低，但脉冲光只能对果汁表面的微生物失活和降低酶活性，穿透能力弱、效率低。本发明与其不同之处在于，通过压力雾化与高压静电雾化二级雾化实现果蔬汁荷电裂解成微纳液滴，杀菌与钝酶均匀，效率高，成本低。
王玉川、王博、徐晶晶、刘波(2019年)公开了“用于液态食品定向钝酶与灭菌的一体化装置及其加工方法”发明专利(授权专利号ZL201910940554.2)。该专利采用电喷雾对高丽菜汁进行定向钝酶与杀菌，但存电喷雾针头堵塞问题，高粘度大颗粒果汁，难于量产。本专利的不同之处在于，通过压力雾化与电喷雾协同，解决电喷雾针头堵塞问题，扩大应用范围，实现果蔬汁高效杀菌与钝酶。
王玉川、胡字力、王博、贾宏渊、廖俊英(2021年)公开了“一种电喷雾微波协同果酒灭菌的装置”发明专利(授权专利号ZL202111035230.8)。该专利采用电喷雾微波协同对果酒进行杀菌，但存电喷雾针头堵塞问题，特别是高粘度大颗粒果酒，难于量产。本专利的不同之处在于，通过压力雾化与电喷雾协同，解决电喷雾针头堵塞问题，扩大应用范围，实现果蔬汁高效杀菌与钝酶。
总之，关于压力雾化协同电喷雾进行液态食品钝酶杀菌的技术及设备在国内外尚未见报导。本发明将是一种创新，填补国内这一技术空白。
发明内容
本发明的目的是克服以上不足之处，通过压力雾化，使高粘度、大颗粒液态食品形成微米级液滴，经过电喷雾使微米级液滴荷电裂解为纳米级细小颗粒，导致液态食品中内源酶、微生物分子结构改变，产生灭活效应；通过压力雾化与电喷雾协同解决液态食品单一电喷雾钝酶与杀菌技术堵塞带来的应用受限问题，以提供压力雾化协同电喷雾进行液态食品钝酶与杀菌的装置及其应用。
本发明的技术方案，压力雾化协同电喷雾进行液态食品钝酶与杀菌的装置，包括液料输送系统、气体供应系统、控制系统、若干个钝酶与杀菌模块；
所述液料输送系统包括液料贮罐、过滤器、单向阀、一级供液器、二级供液器和三级供液器；所述液料贮罐通过管道与一级供液器上端连接，一级供液器底部通过管道与二级供液器上端连接，二级供液器底部通过管道与三级供液器上端连接；上述连接的管道上都设有单向阀；所述液料贮罐与一级供液器连通的管道上海设有过滤器；
所述气体供应系统包括真空阀、第一进气阀、第二进气阀、第三进气阀、高压气体贮罐和真空贮罐；所述一级供液器通过设有真空阀的管道连通入真空贮罐中，通过设有第一进气阀的管道连通入高压气体贮罐中；所述二级供液器通过设有第二进气阀的管道连通入高压气体贮罐中；所述三级供液器通过设有第三进气阀的管道连通入高压气体贮罐中；
所述钝酶与杀菌模块由5-10个钝酶与杀菌单元构成；所述钝酶与杀菌模块各单元之间通过固定装置固定连接。
进一步地，所述钝酶与杀菌单元具体由压力雾化系统、高压静电雾化系统和液料收集系统组成；
所述压力雾化系统包括气缸和喷嘴；所述三级供液器下方通过管道连接喷嘴，喷嘴与气缸连接；所述喷嘴下探入下方的液料收集系统中；
所述液料收集系统包括收集器、排液阀和贮液器；所述每个收集器下方均通过设有排液阀的管道连通入贮液器中；
所述高压静电雾化系统包括电极、电雾化器和高压直流电源；所述收集器内设有电雾化器，喷嘴下探入电雾化器中；所述电雾化器与电极相连接，电极与高压直流电源相连接；
所述高压直流电源为钝酶与杀菌模块各单元高压静电雾化系统共用。。
所述液料贮罐通过液料输送管、过滤器及单向阀与一级供液器连接；所述过滤器可以截留直径大于1mm的微小颗粒。
所述气体供应系统还包括调压阀、空压机和真空泵；
所述一级供液器、二级供液器和三级供液器与高压气体贮罐连通的每条管路上都设有一个调压阀；
所述高压气体贮罐与空压机连接；所述真空贮罐与真空泵连接。
所述高压气体贮罐通过调压阀、第一进气阀与一级供液器连接，控制一级供液器液料输送到二级供液器的流速。
所述高压气体贮罐通过调压阀、第二进气阀与二级级供液器连接，控制二级供液器液料输送到三级供液器。
所述高压气体贮罐通过调压阀、第三进气阀与三级级供液器连接，控制三级供液器液料输送到喷嘴的流速；
进一步地，所述与二级供液器、三级供液器连接的第二、第三进气阀均为二位三通电磁换向阀。
进一步地，所述一级供液器、二级供液器、三级供液器容积为500-2000mL。
进一步地，所述固定装置包括上端固定板、下端固定板和螺杆；所述钝酶与杀菌单元均固定于上端固定板和下端固定板之间；所述上端固定板和下端固定板通过位于两侧的螺杆进行固定。
所述压力雾化系统还包括通针；所述喷嘴内还设有通针。
所述喷嘴还通过管路与高压气体贮罐连通，管路上设有调压阀，所述调压阀控制压力雾化液滴尺寸；所述喷嘴的下端安装在上端固定板中心孔内。
所述钝酶与杀菌单元中的每个收集器均通过管路与真空贮罐连通，管路上近收集器处设有排气阀，近真空贮罐处设有调压阀。
所述电雾化器为中空圆柱体结构，材质为金属，柱体与底面为金属网筛，顶面为金属板，中心开孔；所述电雾化器垂直放入收集器内，通过电极与收集器的上端面固定。
进一步地，电雾化器直径为100-200mm，高500-1500mm。
进一步地，电雾化器柱体与底面均采用金属滤网加工，网孔为100-1200目。
进一步地，电雾化器上面采用金属板加工，中心开有孔，孔直径为20-50mm。
所述高压直流电源电压可连续调节，调节范围为﹣60～100kV；高压直流电源通过高压电源线与电雾化器金属电极相连。
所述收集器通过管路与真空贮罐连通，管路上近收集器处设有排气阀，近真空贮罐处设有调压阀。
所述收集器为中空圆柱体结构，材质为环氧树脂，上端固定板与下端固定板开有密封槽，收集器柱体放入上端固定板与下端固定板密封槽内，采用塑料材质螺杆固定；所述收集器上端固定板中心开丝孔，用于安装喷嘴，下端固定板中心开丝孔，用于安装排液阀；所述收集器上端固定板盖设计有丝孔，用于安装排气阀，丝孔位置在收集器柱体与电雾化器柱体之间。
进一步地，收集器柱体直径为150-500mm，高800-2000mm。
进一步地，收集器上端固定板中心丝孔直径为20mm，下端固定板中心丝孔直径为20-50mm，排气丝孔直径为20-50mm。
所述真空贮罐通过调压阀、真空阀与一级供液器连接，控制液料贮罐内液料输送到一级供液器的流速。
所述液料贮罐、一级供液器、二级供液器、三级供液器、单向阀、排液阀、贮液器、液料与气体输送管道材质均为绝缘塑料。
还包括控制柜，具体为PLC控制柜，通过其控制真空阀、第一进气阀、第二进气阀、第三进气阀、空压机、真空泵、气缸、排气阀的启停和高压直流电源的电压调节。
压力雾化协同电喷雾进行液态食品钝酶与杀菌的装置的应用，开启真空泵和真空阀，调整调压阀，控制液料贮罐内的液料通过物料输送管管道和单向阀输送到一级供液器；关闭真空阀，开启第一进气阀，控制一级供料器内液料进入二级供液器；关闭第一进气阀，开启第二进气阀，二级供料器内液料进入三级供液器；关闭第二进气阀，开启第三进气阀，三级供料器内液料进入喷嘴；
打开排液阀，开启排气阀，开启气缸，开启高压直流电源；进入喷嘴的液料与同样进入喷嘴的高压气体混合，从喷嘴喷出形成细小雾滴，雾滴到达高压静电雾化器进行灭菌与钝酶，经收集器、排液阀进入贮液器；气体经排气阀、真空贮罐和真空泵排出；
通过控制柜进行工艺参数的设定及运行控制。
进一步地，所述高压直流电源的电压可连续调节，调节范围为﹣60～100kV；高压直流电源通过高压电源线与电雾化器的金属电极相连。
进一步地，所述控制柜控制液料贮罐内液料间断式进入一级供液器、二级供液器和三级供液器。
本发明的有益效果：本发明有效灭活液态食品中存在内源酶，杀灭污染菌及致病菌：由于压力雾化与电喷雾协同作用，对液态食品中存在内源酶分子结构具有破坏作用，对污染菌及致病菌细胞膜具有击穿作用，从而实现液态食品冷灭酶与冷杀菌加工。
本发明显著提高加工效率、实现产业化应用：采用压力雾化与电喷雾协同，可以有效解决单一电喷雾灭酶与杀菌针头堵塞难题，扩大应用范围，实现规模化加工。
本发明节能减排、提高产品品质：压力雾化与电喷雾协同灭酶与杀菌时间短、产品温度低、降低废水排放，减少热敏性成分损失，实现了液态食品高效、高品质、产业化加工。
附图说明
图1是本发明系统结构示意图。
图2是本发明控制原理示意图。
附图标记说明：1、液料贮罐；2、液料；3、过滤器；4、单向阀；5、一级供液器；6、真空阀；7、进气阀；8、二级供液器；9、进气阀；10、三级供液器；11、进气阀；12、调压阀；13、高压气体贮罐；14、真空贮罐；15、空压机；16、真空泵；17、气缸；18、喷嘴；19、通针；20、排气阀；21、电极；22、高压直流电源；23、上端固定板；24、电雾化器；25、收集器；26、螺杆；27、下端固定板；28、排液阀；29、贮液器；30、控制柜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地描述。
实施例1
如图1-2所述，压力雾化协同电喷雾进行液态食品钝酶与杀菌的装置，包括液料贮罐1；液料2；过滤器3；单向阀4；一级供液器5；真空阀6；进气阀7；二级供液器8；进气阀9；三级供液器10；进气阀11；调压阀12；高压气体贮罐13；真空贮罐14；空压机15；真空泵16；气缸17；喷嘴18；通针19；排气阀20；电极21；高压直流电源22；上端固定板23；电雾化器24；收集器25；螺杆26；下端固定板27；排液阀28；贮液器29；控制柜30。
压力雾化协同电喷雾进行液态食品钝酶与杀菌的装置，其特征是：包括液料输送系统、气体供应系统、控制指纹和若干个钝酶与杀菌模块；
所述液料输送系统包括液料贮罐1、过滤器3、单向阀4、一级供液器5、二级供液器8和三级供液器10；所述液料贮罐1通过管道与一级供液器5上端连接，一级供液器5底部通过管道与二级供液器8上端连接，二级供液器8底部通过管道与三级供液器10上端连接；上述连接的管道上都设有单向阀4；所述液料贮罐1与一级供液器5连通的管道上设有过滤器3；
所述气体供应系统包括真空阀6、第一进气阀7、第二进气阀9、第三进气阀11、高压气体贮罐13和真空贮罐14；所述一级供液器5通过设有真空阀6的管道连通入真空贮罐14中，通过设有第一进气阀7的管道连通入高压气体贮罐13中；所述二级供液器8通过设有第二进气阀9的管道连通入高压气体贮罐13中；所述三级供液器10通过设有第三进气阀11的管道连通入高压气体贮罐13中；
所述钝酶与杀菌模块由钝酶与杀菌单元构成，单元数量为5-10个；所述钝酶与杀菌单元之间通过固定装置固定连接。
所述钝酶与杀菌单元具体由压力雾化系统、高压静电雾化系统和液料收集系统组成；
所述压力雾化系统包括气缸17和喷嘴18；所述三级供液器10下方通过管道连接喷嘴18，喷嘴18与气缸17连接；所述喷嘴18下探入下方的液料收集系统中；
所述液料收集系统包括收集器25、排液阀28和贮液器29；所述每个收集器25下方均通过设有排液阀28的管道连通入贮液器29中；
所述高压静电雾化系统包括电极21、电雾化器24和高压直流电源22；所述收集器25内设有电雾化器24，喷嘴18下探入电雾化器24中；所述电雾化器24与电极21相连接，电极21与高压直流电源22相连接；
所述高压直流电源22为钝酶与杀菌模块各单元高压静电雾化系统共用。
所述过滤器3位于一级供液器5和液料贮罐1之间；过滤器8可以截留粒径大于1mm的颗粒。
所述电雾化器24为中空圆柱体结构，材质为金属，柱体与底面为金属网筛，顶面为金属板，中心开孔；所述电雾化器24垂直放入收集器25内，通过电极21与收集器25的上端面固定。
进一步地，电雾化器24直径为100-200mm，高500-1500mm。
进一步地，电雾化器24柱体与底面均采用金属滤网加工，网孔为100-1200目。
进一步地，电雾化器24上面采用金属板加工，中心开有孔，孔直径为20-50mm。
所述气体供应系统还包括调压阀12、空压机15和真空泵16；
所述一级供液器5、二级供液器8和三级供液器10与高压气体贮罐13连通的每条管路上都设有一个调压阀12；
所述高压气体贮罐13与空压机15连接；所述真空贮罐14与真空泵16连接。
所述固定装置包括上端固定板23、下端固定板27和螺杆26；所述钝酶与杀菌单元均固定于上端固定板23和下端固定板27之间；所述上端固定板23和下端固定板27通过位于两侧的螺杆26进行固定。
所述压力雾化系统还包括通针19；所述喷嘴18内还设有通针19。
所述喷嘴18还通过管路与高压气体贮罐13连通，管路上设有调压阀12；所述喷嘴18的下端安装在上端固定板23中心孔内。
所述钝酶与杀菌单元中的每个收集器25均通过管路与真空贮罐14连通，管路上近收集器25处设有排气阀20，近真空贮罐14处设有调压阀12。
所述电雾化器24为中空圆柱体结构，材质为金属，柱体与底面为金属网筛，顶面为金属板，中心开孔；所述电雾化器24垂直放入收集器25内，通过电极21与收集器25的上端固定板23固定；
所述收集器25为中空圆柱体结构，材质为环氧树脂，上端固定板23与下端固定板27开有密封槽，收集器25柱体放入上端固定板23与下端固定板27密封槽内，采用塑料材质螺杆26固定；所述收集器25上端固定板23中心开丝孔，用于安装喷嘴18，下端固定板27中心开丝孔，用于安装排液阀28；所述收集器25上端固定板23盖设计有丝孔，用于安装排气阀20，丝孔位置在收集器25柱体与电雾化器24柱体之间。
进一步地，收集器25柱体直径为150-500mm，高800-2000mm。
进一步地，收集器25上端固定板中心丝孔直径为20mm，下端固定板中心丝孔直径为20-50mm，排气丝孔直径为20-50mm。
还包括控制柜30，具体为PLC控制柜，通过其控制真空阀6、第一进气阀7、第二进气阀9、第三进气阀11、空压机15、真空泵16、气缸17、排气阀20的启停和高压直流电源22的电压调节。
所述高压直流电源22设计为正负两种电源，正电源输出电压范围在0～100kV，功率调节范围0-1200W；负电源高压直流电源输出电压范围在-60～0kV，功率调节范围0-1200W。
应用实例1压力雾化协同电喷雾进行树莓汁钝酶与杀菌
(1)预处理：新鲜树莓去除杂质，烂果，并进行清洗；
(2)破碎：使用水果打浆机将树莓打浆；
(3)过滤：用800目的滤布对打浆后的树莓汁进行过滤；
(4)压力雾化协同电喷雾处理：启动真空泵16，空压机15，调整调压阀12，开启真空阀6，料液贮罐1内树莓汁通过物料输送管输送到一级供液器5；关闭真空阀6，开启第一进气阀7，一级供液器5内树莓汁进入二级供液器8；关闭第一进气阀7，开启第二进气阀9，二级供液器8内树莓汁进入三级供液器10；关闭第二进气阀9，开启第三供气阀11，三级供液器10内树莓汁通过分液管依次进入钝酶与杀菌模块各单元喷嘴18；打开各单元排液阀28，开启各单元排气阀20，开启各单元气缸17，开启钝酶与杀菌模块高压直流电源22；进入喷嘴18的树莓汁与进入喷嘴18的高压气体混合从喷嘴18喷出形成细小雾滴，雾滴到达高压静电雾化器24进行灭菌与钝酶，灭菌与钝酶的树莓汁经收集器25、排液阀28通过收集管进入贮液器29；气体经排气阀20、真空贮罐14、真空泵16排出；控制柜30进行工艺参数的设定及运行控制。树莓汁流速60mL/min，高压直流电源电压设定为+50kv,电雾化器网孔800目。
(5)结果：处理前菌落总数为2×104CFU/mL，经压力雾化协同电喷雾处理后树莓汁中菌落总数为98CFU/mL；致病菌(大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌)未检出。树莓汁中过氧化物酶相对活力为7.23％、多酚氧化酶的相对活力为8.03％，树莓汁中主要风味化合物(酯类和酮类化合物)无明显变化,其中酯类化合物从2071.99μg/L降至1889.31μg/L，酮类化合物从356.78μg/L降至287.79μg/L。
应用实例2压力雾化协同电喷雾进行山楂汁钝酶与杀菌的装置及其应用
(1)预处理：新鲜山楂去除杂质，烂果，并进行清洗；
(2)破碎：使用水果打浆机将山楂打浆；
(3)过滤：用600目的滤布对打浆后的山楂汁进行过滤；
(4)压力雾化协同电喷雾处理：启动空压机15，真空泵16，调整调压阀12；开启真空阀6，料液贮罐1内山楂汁通过物料输送管输送到一级供液器5；关闭真空阀6，开启第一供气阀7，一级供液器5内山楂汁进入二级供液器8；关闭第一进气阀7，开启第二进气阀9，二级供液器8内山楂汁进入三级供液器10；关闭第二进气阀9，开启第三供气阀11，三级供料器10内山楂汁通过分液管依次进入钝酶与杀菌模块各单元喷嘴18；打开各单元排液阀28，开启各单元排气阀20，开启各单元气缸17，开启模块高压直流电源22；进入喷嘴18山楂汁与进入喷嘴18高压气体混合从喷嘴18喷出形成细小雾滴，雾滴到达电雾化器24进行灭菌与钝酶，灭菌与钝酶的山楂汁经收集器25、排液阀28通过收集管进入贮液器29；气体经排气阀20、真空贮罐14、真空泵16排出；控制柜30进行工艺参数的设定及运行控制。山楂汁流速70mL/min，高压直流电源电压设定为+55kv,电雾化器网孔600目。
(5)结果：处理前菌落总数为3.2×104CFU/mL，经压力雾化协同电喷雾处理后山楂汁中菌落总数为79CFU/mL，致病菌(大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌)未检出，山楂汁中过氧化物酶相对活力为5.67％、多酚氧化酶的相对活力为8.65％，山楂汁中主要风味化合物，酯类化合物从2341.79μg/L降至2079.18μg/L，酮类化合物从389.88μg/L降至317.47μg/L。
本发明采用间断式供液方式、压力雾化与电喷雾协同结构设计、高性能绝缘材料，保证钝酶与杀菌设备能够在高压静电条件下稳定、可靠、安全运行，设备整体性能远高于同类设备。
本发明采用压力雾化协同电喷雾方式解决了单一电喷雾液料堵塞、应用范围与规模受限难题，实现液态食品高效、清洁、高品质、产业化钝酶与杀菌加工。
Claims (10)
1.压力雾化协同电喷雾进行液态食品钝酶与杀菌的装置，其特征是：包括液料输送系统、气体供应系统、控制系统和若干个钝酶与杀菌模块；
所述液料输送系统包括液料贮罐(1)、过滤器(3)、单向阀(4)、一级供液器(5)、二级供液器(8)和三级供液器(10)；所述液料贮罐(1)通过管道与一级供液器(5)上端连接，一级供液器(5)底部通过管道与二级供液器(8)上端连接，二级供液器(8)底部通过管道与三级供液器(10)上端连接；上述连接的管道上都设有单向阀(4)；所述液料贮罐(1)与一级供液器(5)连通的管道上还设有过滤器(3)；
所述气体供应系统包括真空阀(6)、第一进气阀(7)、第二进气阀(9)、第三进气阀(11)、高压气体贮罐(13)和真空贮罐(14)；所述一级供液器(5)通过设有真空阀(6)的管道连通入真空贮罐(14)中，通过设有第一进气阀(7)的管道连通入高压气体贮罐(13)中；所述二级供液器(8)通过设有第二进气阀(9)的管道连通入高压气体贮罐(13)中；所述三级供液器(10)通过设有第三进气阀(11)的管道连通入高压气体贮罐(13)中；
所述第二进气阀(9)、第三进气阀(11)为二位三通电磁换向阀；
所述钝酶与杀菌模块由5-10个钝酶与杀菌单元构成；所述钝酶与杀菌单元之间通过固定装置固定连接。
2.如权利要求1所述压力雾化协同电喷雾进行液态食品钝酶与杀菌的装置，其特征是：所述钝酶与杀菌单元具体由压力雾化系统、高压静电雾化系统和液料收集系统组成；
所述压力雾化系统包括气缸(17)和喷嘴(18)；所述三级供液器(10)下方通过管道连接喷嘴(18)，喷嘴(18)与气缸(17)连接；所述喷嘴(18)下探入下方的液料收集系统中；
所述液料收集系统包括收集器(25)、排液阀(28)和贮液器(29)；所述每个收集器(25)下方均通过设有排液阀(28)的管道连通入贮液器(29)中；
所述高压静电雾化系统包括电极(21)、电雾化器(24)和高压直流电源(22)；所述收集器(25)内设有电雾化器(24)，喷嘴(18)下探入电雾化器(24)中；所述电雾化器(24)与电极(21)相连接，电极(21)与高压直流电源(22)相连接；
所述高压直流电源(22)为钝酶与杀菌模块各单元高压静电雾化系统共用。
3.如权利要求1所述压力雾化协同电喷雾进行液态食品钝酶与杀菌的装置，其特征是：所述过滤器(3)可以截留直径大于1mm的微小颗粒。
4.如权利要求1所述压力雾化协同电喷雾进行液态食品钝酶与杀菌的装置，其特征是：所述气体供应系统还包括调压阀(12)、空压机(15)和真空泵(16)；
所述一级供液器(5)、二级供液器(8)和三级供液器(10)与高压气体贮罐(13)连通的每条管路上都设有一个调压阀(12)；
所述高压气体贮罐(13)与空压机(15)连接；所述真空贮罐(14)与真空泵(16)连接；
进一步地，所述固定装置包括上端固定板(23)、下端固定板(27)和螺杆(26)；所述若干钝酶与杀菌模块各单元均固定于上端固定板(23)和下端固定板(27)之间；所述上端固定板(23)和下端固定板(27)通过位于两侧的螺杆(26)进行固定；
进一步地，所述压力雾化系统还包括通针(19)；所述喷嘴(18)内还设有通针(19)；
进一步地，所述喷嘴(18)还通过管路与高压气体贮罐(13)连通，管路上设有调压阀(12)；所述喷嘴(18)的下端安装在上端固定板(23)中心孔内。
5.如权利要求2所述压力雾化协同电喷雾进行液态食品钝酶与杀菌的装置，其特征是：所述钝酶与杀菌模块各单元中的每个收集器(25)均通过管路与真空贮罐(14)连通，管路上近收集器(25)处设有排气阀(20)，近真空贮罐(14)处设有调压阀(12)。
6.如权利要求4所述压力雾化协同电喷雾进行液态食品钝酶与杀菌的装置，其特征是：所述电雾化器(24)为中空圆柱体结构，材质为金属，柱体与底面为金属网筛，顶面为金属板，中心开孔；所述电雾化器(24)垂直放入收集器(25)内，通过电极(21)与收集器(25)的上端固定板(23)固定；
所述收集器(25)为中空圆柱体结构，材质为环氧树脂，上端固定板(23)与下端固定板(27)开有密封槽，收集器(25)柱体放入上端固定板(23)与下端固定板(27)密封槽内，采用塑料材质螺杆(26)固定；所述收集器(25)上端固定板(23)中心开丝孔，用于安装喷嘴(18)，下端固定板(27)中心开丝孔，用于安装排液阀(28)；所述收集器(25)上端固定板(23)盖设计有丝孔，用于安装排气阀(20)，丝孔位置在收集器(25)柱体与电雾化器(24)柱体之间。
7.如权利要求1所述压力雾化协同电喷雾进行液态食品钝酶与杀菌的装置，其特征是：还包括控制柜(30)，具体为PLC控制柜，通过其控制真空阀(6)、第一进气阀(7)、第二进气阀(9)、第三进气阀(11)、空压机(15)、真空泵(16)、气缸(17)、排气阀(20)的启停和高压直流电源(22)的电压调节。
8.压力雾化协同电喷雾进行液态食品钝酶与杀菌的装置的应用，其特征是：开启真空泵(16)和真空阀(6)，调整调压阀(12)，控制液料贮罐(1)内的液料(2)通过物料输送管管道和单向阀(4)输送到一级供液器(5)；关闭真空阀(6)，开启第一进气阀(7)，控制一级供料器(5)内液料(2)进入二级供液器(8)；关闭第一进气阀(7)，开启第二进气阀(9)，二级供料器(8)内液料(2)进入三级供液器(10)；关闭第二进气阀(9)，开启第三进气阀(11)，三级供料器(10)内液料(2)进入喷嘴(18)；
打开排液阀(28)，开启排气阀(20)，开启气缸(17)，开启高压直流电源(22)；进入喷嘴(18)的液料(2)与同样进入喷嘴(18)的高压气体混合，从喷嘴(18)喷出形成细小雾滴，雾滴到达电雾化器(24)进行灭菌与钝酶，经收集器(25)、排液阀(28)进入贮液器(29)；气体经排气阀(20)、真空贮罐(14)和真空泵(16)排出；
通过控制柜(30)进行工艺参数的设定及运行控制。
9.如权利要求8所述压力雾化协同电喷雾进行液态食品钝酶与杀菌的装置的应用，其特征是：所述高压直流电源(22)的电压可连续调节，调节范围为﹣60～100kV；高压直流电源通(22)过高压电源线与电雾化器(24)的金属电极(21)相连。
10.如权利要求8所述压力雾化协同电喷雾进行液态食品钝酶与杀菌的装置的应用，其特征是：所述控制柜(30)控制液料贮罐(1)内液料(2)间断式进入一级供液器(5)、二级供液器(8)和三级供液器(10)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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