CN212464775U - 利用液体驱动活塞的超高压加压装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用液体介质驱动活塞的超高压加压装置，该装置包括：超高压缸体；活塞，位于超高压缸体内，并将超高压缸体分成彼此隔离的加压腔和物料腔；其中，加压腔内填充有加压液体，并由加压液体驱动活塞在高压缸体内运动而对物料腔中的物料施加超高压。该装置通过对加压腔外的加压液体的变化量，计算出活塞在超高压缸体内的具体位置，实现了在超高压腔体内对活塞动态位置的准确信息的掌握。本发明采用加压液体介质驱动活塞在超高压缸体内的运动，使液体物料在100MPa至600MPa的压力下的超高压灭菌得以实现，同时也提高了超高压腔体的空间利用率，也使得超高压灭菌设备工作更加高效率、便捷和自动化。

Description

利用液体驱动活塞的超高压加压装置

技术领域

本实用新型涉及食品加工技术领域，特别涉及一种食品超高压杀菌用的利用液体介质驱动活塞的超高压加压装置以及该超高压加压装置中的活塞位置检测方法。

背景技术

超高压灭菌技术，因其具备高效杀菌性，能够完好保留食品中的营养成分，食品口感佳、色泽天然、安全性高、保质期长等优点而广泛应用于食品加工领域。

现有的食品加工技术中，采用先罐装后超高压灭菌的方式，将待灭菌食品(如液体食品)进行软包装，即将食品灌装于软体容器(如塑料瓶、塑料袋等)中，然后将软体容器置于超高压缸体中，用水或油作为介质对罐装食品的软体容器施加100MPa至600MPa的超高压，在超高压环境下实现食品灭菌目的。

这种方式，需要由生产人员或工作人员将软体容器置于超高压缸体中的步骤和从超高压缸体中将软体容器取出，增加了人工成本，并限制了生产效率，难以实现自动化流水线生产。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种利用液体介质驱动活塞的超高压加压装置，以替代现有采用软体容器执行超高压灭菌的方案，实现先超高压灭菌后罐装的方式，简化食品生产过程，并消除人工参与过程，提高生产效率和自动化程度。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种利用液体介质驱动活塞的超高压加压装置，包括：

超高压缸体；

活塞，所述活塞位于所述超高压缸体内，由所述活塞将所述超高压缸体分成彼此隔离的加压腔和物料腔；其中，

所述加压腔内填充有加压液体，并由所述加压液体驱动所述活塞在所述高压缸体内运动而对物料腔中的物料施加超高压。

进一步，所述加压腔连接于供液装置，并由所述供液装置提供所述加压液体。

进一步，所述加压腔开设有第一进液口和第一出液口；

所述供液装置包括：

储液器，所述储液器承装有供所述加压腔加压所使用的加压液体，所述储液器具有第二出液口和第二进液口；

增压器，所述增压器连接于所述第二出液口和所述第一进液口之间，以对所述储液器所输出的加压液体增压并通入所述加压腔；以及，

截止阀，所述截止阀连接于所述第一出液口和第二进液口之间，并在所述加压腔加压时截止，在完成加压后开启。

进一步，所述供液装置还包括：

单向阀，所述单向阀连接于所述增压器和所述第一进液口之间，使得所述加压液体仅由所述增压器流向所述加压腔。

进一步，所述供液装置还包括：

注液泵，所述注液泵连接于所述第二出液口和所述增压器之间，以将所述储液器中的加压液体注入所述增压器中。

进一步，所述供液装置还包括：

流量开关，所述流量开关连接于所述截止阀和所述第二进液口之间，以在所流过的加压液体的流量超出设定阈值时发出报警信号。

进一步，所述供液装置还包括：

液量检测器，所述液量检测器安装于所述储液器，以检测所述储液器中的加压液体的储液量。

一种超高压加压装置的活塞位置检测方法，采用如上任一项所述的利用液体介质驱动活塞的超高压加压装置，包括：

将所述加压腔连接于外部的供液装置，并在所述活塞处于已知初始位置时，将所述供液装置中的加压液体的量记为初始液量；

在供液装置向所述加压腔通入加压液体后，将所述供液装置中剩余的加压液体的量记为变化液量；

根据所述变化液量、所述初始液量和所述活塞的初始位置，确定所述加压腔中通入所述加压液体后的所述活塞所在的位置。

进一步，所述的根据所述变化液量、所述初始液量和所述活塞的初始位置，确定所述加压腔中通入所述加压液体后的所述活塞所在的位置，包括：

将所述初始液量和所述变化液量的差作为通入所述加压腔中的加压液体的通入量；

根据所述加压液体的通入量确定出通入所述加压腔中的加压液体的体积；

将通入所述加压腔中的加压液体的体积与所述活塞的截面积相除的值作为所述活塞在所述超高压缸体中移动的距离；

根据所述活塞在所述超高压缸体中移动的距离和所述活塞的初始位置，确定出通入所述加压液体后所述活塞的位置。

进一步，所述初始液量和所述变化液量均为所述加压液体的质量。

从上述方案可以看出，本实用新型的利用液体介质驱动活塞的超高压加压装置，采用活塞和超高压缸体的刚体结构对直接承装于物料腔中的液体食品进行超高压杀菌，取代了现有技术中承装液体食品的软体容器方案。采用本实用新型技术方案，将液体食品直接灌入物料腔中，利用加压液体驱动活塞对物料腔中的液体食品施加超高压进行灭菌处理，完成超高压灭菌后，将物料腔中的液体食品导出进行成品罐装或后续加工，从而实现了对液态物料进行罐装前的超高压灭菌，既液态物料未经包装直接注入灭菌设备的超高压容器进行超高压灭菌。灭菌后并达到国家卫生标准的液态物料制品能直接从超高压容器输出到灌装生产线包装成品，从根本上改变了现有的先灌装后灭菌的超高压灭菌的方式，由于没有包装物进入超高压容器，进而有效提高了超高压容器的利用率，实现了全封闭的中间无需人为干预的流水性自动化液态物料超高压灭菌的生产需求。同时，本实用新型还通过对加压腔外的加压液体的变化量，计算出活塞在超高压缸体内的具体位置，确保了活塞动态位置信息的准确掌握并保证了活塞的准确复位，进而保证了超高压加压装置的连续性生产的需求。

附图说明

图1为本实用新型实施例的利用液体介质驱动活塞的超高压加压装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的活塞位置检测方法流程图。

附图中，各标号所代表的部件名称如下：

1、超高压缸体

11、加压腔

12、物料腔

2、活塞

31、储液器

32、增压器

33、截止阀

34、单向阀

35、注液泵

36、流量开关

37、液量检测器

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型实施例的利用液体介质驱动活塞的超高压加压装置，主要包括超高压缸体1和活塞2。其中活塞2位于超高压缸体1内，由活塞2将超高压缸体1分成彼此隔离的加压腔11和物料腔12。其中，加压腔11内填充有加压液体，并由加压液体驱动活塞12在超高压缸体1内运动而对物料腔12中的物料施加超高压。

本实用新型实施例的利用液体介质驱动活塞的超高压加压装置可应用于食品超高压灭菌，使用时，将液体食品直接导入物料腔12内并密封物料腔12即可。无需使用承装液体食品的软体容器，有效提高了超高压容器的利用率，实现了全封闭的中间无需人为干预的流水性自动化液态物料超高压灭菌的生产需求。并且在超高压灭菌的前后，由于超高压缸体1和活塞2的刚体特性物料腔12的清洗消毒也更加方便。

在可选实施例中，本实用新型实施例的利用液体介质驱动活塞的超高压加压装置还进一步包括供液装置。具体地，加压腔11连接于供液装置，并由供液装置提供加压液体。由于液体采用管路传送，因此，供液装置的布置可以根据实际场地空间而灵活布置，使得整个超高压加压装置的安装的空间兼容性更强。

具体地，配合加压液体的进出，加压腔11开设有第一进液口和第一出液口。如图1所示，供液装置包括储液器31、增压器31和截止阀32。其中，储液器31承装有供加压腔11加压所使用的加压液体，储液器31具有第二出液口和第二进液口。增压器32连接于第二出液口和第一进液口之间，以对储液器31所输出的加压液体增压并通入加压腔11。截止阀33连接于第一出液口和第二进液口之间，并在加压腔11加压时截止，在完成加压后开启。截止阀33在加压腔11加压时截止，能够确保加压腔11在加压时加压液体不会回流至储液器31而降低超高压缸体1的内部压力，在完成加压后开启，使得加压液体回流至储液器31，进而释放超高压缸体1的内部压力。

如图1所示，在可选实施例中，供液装置还包括单向阀34，单向阀34连接于增压器32和加压腔11的第一进液口之间，使得加压液体仅由增压器32流向加压腔11，防止加压腔11内的加压液体倒流回增压器32。在对加压腔11施加差高压进行差高压灭菌的过程中，由截止阀33和单向阀34的配合，实现了加压腔11处于超高压状态的加压液体的泄漏，保证了超高压缸体1内的压力稳定。

如图1所示，在可选实施例中，供液装置还包括注液泵35，注液泵35连接于储液器31的第二出液口和增压器32之间，以将储液器31中的加压液体注入增压器32中，实现储液器31中的液体输送。

如图1所示，在可选实施例中，供液装置还包括流量开关36，流量开关36连接于截止阀33和储液器31的第二进液口之间，以在所流过的加压液体的流量超出设定阈值时发出报警信号。增设流量开关36后，可以防止因为加压液体的流量过大导致对下游管道以及储液器31冲击。在可选实施例中，可利用上位机接收流量开关36所发出的报警信号，并在接收到报警信号时，上位机控制截止阀33的状态来降低加压液体的流量。

如图1所示，在可选实施例中，供液装置还包括液量检测器37，液量检测器37安装于储液器31，以检测储液器31中的加压液体的储液量。

在可选实施例中，储液量可以为质量、体积等。当采用质量作为储液量时，可根据加压液体的密度计算出加压液体的体积。

采用本实用新型实施例的利用液体介质驱动活塞的超高压加压装置，可实现将预处理完成的液体食品通过与物料腔连接的输料管道输入物料腔中，再执行超高压灭菌过程(如连续脉冲式超高压灭菌)，完成超高压灭菌之后，将灭菌后的液体食品通过与物料腔连接的输料管道进行成品罐装或后续加工，进而形成最终商品。整个过程只需要执行一次罐装，节省了食品加工步骤，简化了食品生产过程。

本实用新型实施例还同时提供了一种超高压加压装置的活塞位置检测方法，该方法采用上述各项实施例的利用液体介质驱动活塞的超高压加压装置。如图2所示，活塞位置检测方法包括以下步骤：

步骤1、将加压腔连接于外部的供液装置，并在活塞处于已知初始位置时，将供液装置中的加压液体的量记为初始液量；

步骤2、在供液装置向加压腔通入加压液体后，将供液装置中剩余的加压液体的量记为变化液量；

步骤3、根据变化液量、初始液量和活塞的初始位置，确定加压腔中通入加压液体后的活塞所在的位置。

在可选实施例中，步骤3的根据变化液量、初始液量和活塞的初始位置，确定加压腔中通入加压液体后的活塞所在的位置，包括：

步骤31、将初始液量和变化液量的差作为通入加压腔中的加压液体的通入量；

步骤32、根据加压液体的通入量确定出通入加压腔中的加压液体的体积；

步骤33、将通入加压腔中的加压液体的体积与活塞的截面积相除的值作为活塞在所述超高压缸体中移动的距离；

根据活塞在超高压缸体中移动的距离和活塞的初始位置，确定出通入加压液体后的活塞的位置。

在可选实施例中，初始液量和变化液量均为加压液体的质量。进而，加压液体的通入量即为加压液体的通入质量，步骤32中，可结合加压液体的密度计算出通入加压腔中的加压液体的体积。

在可选实施例中，加压液体为水或者油。

另外，在可选实施例中，在不进行超高压灭菌处理时，可以通过向加压腔中通入加压液体并向物料腔中通入气体的方式来辅助活塞在超高压缸体内的位置矫正调节，向物料腔中通入的气体可选用与液体食品不反应的氮气或惰性气体，进而可避免对物料腔中所加入的液体食品的污染。

本实用新型实施例的利用液体介质驱动活塞的超高压加压装置和活塞位置检测方法，采用活塞和超高压缸体的刚体结构对直接承装于物料腔中的液体食品进行超高压杀菌，取代了现有技术中承装液体食品的软体容器方案。采用本实用新型技术方案，将液体食品直接灌入物料腔中，利用加压液体驱动活塞对物料腔中的液体食品施加超高压进行灭菌处理，完成超高压灭菌后，将物料腔中的液体食品导出进行成品罐装或后续加工，从而实现了对液态物料进行罐装前的超高压灭菌，既液态物料未经包装直接注入灭菌设备的超高压容器进行超高压灭菌。灭菌后并达到国家卫生标准的液态物料制品能直接从超高压容器输出到灌装生产线包装成品，从根本上改变了现有的先灌装后灭菌的超高压灭菌的方式，由于没有包装物进入超高压容器，进而有效提高了超高压容器的利用率，实现了全封闭的中间无需人为干预的流水性自动化液态物料超高压灭菌的生产需求。同时，本实用新型实施例还通过对加压腔外的加压液体的变化量，计算出活塞在超高压缸体内的具体位置，确保了活塞动态位置信息的准确掌握并保证了活塞的准确复位，进而保证了超高压加压装置的连续性生产的需求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种利用液体驱动活塞的超高压加压装置，其特征在于，包括：

超高压缸体；

活塞，所述活塞位于所述超高压缸体内，由所述活塞将所述超高压缸体分成彼此隔离的加压腔和物料腔；其中，

所述加压腔内填充有加压液体，并由所述加压液体驱动所述活塞在所述高压缸体内运动而对物料腔中的物料施加超高压。

2.根据权利要求1所述的利用液体驱动活塞的超高压加压装置，其特征在于：

所述加压腔连接于供液装置，并由所述供液装置提供所述加压液体。

3.根据权利要求2所述的利用液体驱动活塞的超高压加压装置，其特征在于：

所述加压腔开设有第一进液口和第一出液口；

所述供液装置包括：

储液器，所述储液器承装有供所述加压腔加压所使用的加压液体，所述储液器具有第二出液口和第二进液口；

增压器，所述增压器连接于所述第二出液口和所述第一进液口之间，以对所述储液器所输出的加压液体增压并通入所述加压腔；以及，

截止阀，所述截止阀连接于所述第一出液口和第二进液口之间，并在所述加压腔加压时截止，在完成加压后开启。

4.根据权利要求3所述的利用液体驱动活塞的超高压加压装置，其特征在于，所述供液装置还包括：

单向阀，所述单向阀连接于所述增压器和所述第一进液口之间，使得所述加压液体仅由所述增压器流向所述加压腔。

5.根据权利要求3所述的利用液体驱动活塞的超高压加压装置，其特征在于，所述供液装置还包括：

注液泵，所述注液泵连接于所述第二出液口和所述增压器之间，以将所述储液器中的加压液体注入所述增压器中。

6.根据权利要求3所述的利用液体驱动活塞的超高压加压装置，其特征在于，所述供液装置还包括：

流量开关，所述流量开关连接于所述截止阀和所述第二进液口之间，以在所流过的加压液体的流量超出设定阈值时发出报警信号。

7.根据权利要求3所述的利用液体驱动活塞的超高压加压装置，其特征在于，所述供液装置还包括：

液量检测器，所述液量检测器安装于所述储液器，以检测所述储液器中的加压液体的储液量。

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