[發明專利]在線監測電場強度和溫度的高壓脈沖電場滅菌處理室

無效

• 申請號: 201010281569.1
• 申請日: 2010-09-14
• 公開（公告）號: CN101999733A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 王劍平;黃康;余琳;蓋玲
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: A23L3/32
• 分類號: A23L3/32;G01R29/08;G01K7/00;G05B19/048
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及滅菌處理裝置，尤其是涉及一種在線監測電場強度和溫度的高壓脈沖電場滅菌處理室。

背景技術

高壓脈沖電場滅菌技術作為近年來研究最多的非熱加工技術之一，不但具有良好的殺菌鈍酶效果，能最大限度地維持食品的新鮮度，而且處理溫度低，處理時間短，不僅可以延長食品的貨架期，還能節省能源，節約成本，并且對環境無污染。高壓脈沖電場滅菌系統主要由二部分組成：高壓脈沖發生器和滅菌處理室。處理室是用于裝載被處理樣品和安放電極的，樣品在處理室中可以被均勻地施加電壓，從而達到滅菌的目的。因此，處理室的設計對于高壓脈沖電場技術來說是一個非常重要的因素，要求提供均勻的電場強度，同時盡可能減少溫度升高，并且避免電極腐蝕現象的發生。目前常用的高壓脈沖電場滅菌處理室主要有3類：平行平板型處理室、共場型處理室和同軸型處理室。平行平板型處理室電場分布非常均勻，但由于它是靜態處理室，處理量非常小，只適用于實驗室研究；共場型處理室是目前應用最為廣泛的一種連續式處理室，由俄亥俄州立大學研制開發，并且被應用于工業化大規模生產，但是由于其電場方向和物料流動方向平行，殺菌效果受到一定的制約。在同軸型處理室中，物料能夠光滑、均勻地流動，在工業化應用上很有吸引力。Qin等人(US?Patent5662031)所描述的一種同軸型處理室，其電場強度分布非常均勻，但是由于處理室結構的制約，導致處理室的處理流量難以滿足工業生產的需求；此外，在處理室內存在的“死區”，會造成被處理物料停留時間過長，引起處理室內局部溫度升高過快，從而影響被處理食品的感官和營養品質。

此外，由于高壓脈沖電場滅菌處理室內部空間非常狹小，傳統的測量電場強度方法——小球微擾法并不適用。在多點測溫系統中，傳統的測溫方法是將模擬信號采樣后進行A/D轉換，要想獲得較高的測量精度，就必須解決多點測量切換以及放大電路零點漂移等因素造成的誤差補償問題。目前國內外所研制的高壓脈沖電場滅菌處理室都沒有直接通過儀器測量其內部的場強、溫度以及液體的流動特性，通常情況下借助于計算機仿真技術來評價處理室內部處理條件的均勻性，因此其可靠性和準確性受到諸多質疑。采用現代傳感技術在線實時監測處理室內部各參數的變化情況是非常有必要的，通過傳感器監測到的結果，不僅可以為處理室結構的優化提供直接的數據支持，也可以驗證計算機仿真結果的精確性，從而修正模型，更好地提高計算機仿真的效率。

發明內容

為了解決現有技術所存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種在線監測電場強度和溫度的高壓脈沖電場滅菌處理室，并通過傳感器在線實時監測處理室內電場強度和處理溫度的變化情況。

本發明采用的技術方案的步驟如下：

管狀接地電極的一端安裝在第一絕緣保護套的一端，管狀接地電極的另一端安裝在第二絕緣保護套的一端，第一絕緣保護套徑向開有物料出口，第二絕緣保護套徑向開有物料入口；同軸安裝在管狀接地電極內的絕緣管的一端與第一管狀高壓電極的一端連接，第一管狀高壓電極的另一端伸出第一絕緣保護套外；同軸安裝在管狀接地電極內的絕緣管的另一端與第二管狀高壓電極的另一端連接，第二管狀高壓電極的另一端伸出第二絕緣保護套外；第一管狀高壓電極與管狀接地電極間和第二管狀高壓電極與管狀接地電極間，分別形成第一處理腔和第二處理腔；在物料出口安裝第一個一線式溫度傳感器，在物料入口安裝第二個一線式溫度傳感器，在第一處理腔的管狀接地電極內壁從上至下對稱安裝兩個霍爾傳感器和第三個、第四個一線式溫度傳感器，在第二處理腔的管狀接地電極內壁從下至上對稱安裝另外兩個霍爾傳感器和第五個、第六個一線式溫度傳感器；四個霍爾傳感器和六個一線式溫度傳感器分別與在線監測系統電路連接。

所述的在線監測系統電路包括信號調理電路、A/D轉換電路、單片機和液晶顯示模塊；四個霍爾傳感器分別采集電場強度的霍爾電位差信號，經信號調理電路、A/D轉換電路接單片機，六個一線式溫度傳感器通過總線接單片機，單片機將參數值通過接口電路接到液晶顯示模塊進行電場強度和溫度值的顯示。

所述的六個一線式溫度傳感器為DS18B20芯片。

所述的兩個管狀高壓電極和管狀接地電極的材料為不銹鋼316-L；所述的絕緣管和兩個絕緣保護套的材料為聚四氟乙烯。

本發明具有的有益效果是：