[發明專利]高壓脈沖電場滅菌的擊穿保護裝置

有效

• 申請號: 201610133051.0
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN105790204B
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 王劍平;陳小天;汪嘯;呂陳昂;黃康;俞永華
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02H3/08
• 分類號: H02H3/08;H02M1/32
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種高壓脈沖電場滅菌的擊穿保護裝置。其中電源管理電路分別與精密基準電壓電路、霍爾電流傳感器電路、高速電壓比較器電路、蜂鳴器驅動電路和高壓脈沖電容放電電路相連接進行供電，高速電壓比較器電路分別與精密基準電壓電路、霍爾電流傳感器電路、蜂鳴器驅動電路和高壓脈沖電容放電電路相連接。本發明能夠實時監測脈沖發生器主回路中的電流大小，及時切斷電路，防止大電流損壞設備，具有耐高壓、抗干擾能力強、能快速響應的特點。

技術領域

本發明涉及一種擊穿保護裝置，特別涉及了一種高壓脈沖電場滅菌的擊穿保護裝置。

背景技術

作為一種新型的非熱加工技術，高壓脈沖電場(PEF)技術以其溫升低、效率高、能保持食品風味等優勢成為近年來食品加工工業研究熱點，尤其是應用于牛奶、果汁、黃酒等液態食品的殺菌上。高壓脈沖電場滅菌的基本原理是在兩個電極之間產生瞬時高壓脈沖，作用在處理室中的待處理液態食品上，在強電場的作用下，微生物細胞膜發生穿孔、撕裂、崩解從而殺死細菌等微生物。

目前，高壓脈沖電場技術被廣泛應用于液態食品的滅菌處理，例如果汁、雞蛋酒等。在利用高壓脈沖電場對液態食品處理過程中，施加在液態食品上一部分能量會不可避免地換轉成歐姆熱，使液態食品溫度上升而產生氣泡，在數千伏高電壓的作用下容易發生氣泡擊穿，使處理室的正負電極發生局部短路甚至完全短路，擊穿瞬間產生巨大的沖擊電流會導致高壓脈沖電源損壞。這也是該技術目前無法大規模商業推廣的原因之一。

由于高壓脈沖電場工作過程中，通常電壓值會達到8kV以上，并伴有很強的電磁干擾，采用采樣電阻的傳統電流監測方法以不再適用，難以滿足監測高壓電路電流的需求。因此現有技術中缺少一種耐高壓、抗干擾能力強、能快速響應的擊穿保護裝置。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于液態食品殺菌的高壓脈沖電場發生器擊穿保護裝置，在處理室擊穿發生回路瞬時電流過大時，保護裝置快速響應向系統控制器發送過流信號，使設備及時關斷，以解決擊穿時回路瞬時電流過大導致設備損壞的問題。同時裝置還能在擊穿保護后自動接通系統中的高壓脈沖電容放電回路，釋放電容中剩余電能，防止再次上電時電容放電損壞設備。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明包括電源管理電路、精密基準電壓電路、霍爾電流傳感器電路、高速電壓比較器電路、蜂鳴器驅動電路和高壓脈沖電容放電電路；其中電源管理電路分別與精密基準電壓電路、霍爾電流傳感器電路、高速電壓比較器電路、蜂鳴器驅動電路和高壓脈沖電容放電電路相連接進行供電，高速電壓比較器電路分別與精密基準電壓電路、霍爾電流傳感器電路、蜂鳴器驅動電路和高壓脈沖電容放電電路相連接。

所述電源管理電路包括電源接口CON1、電容C1～C6和15V-5V電源轉換模塊U1，15V-5V電源轉換模塊U1輸入端經電源接口CON1接±15V供電，電源接口CON1的1腳和2腳之間并聯有陶瓷電容C1和鉭電容C2，電源接口CON1的2腳和3腳之間并聯有陶瓷電容C3和鉭電容C4，電源接口CON1的1腳、2腳和3腳分別連接到+15V電源、地和-15V電源，15V-5V電源轉換模塊U1的輸入端2腳接+15V電源，其輸出的兩端并聯有陶瓷電容C5和鉭電容C6，經過轉換后輸出5V電源。

所述的15V-5V電源轉換模塊U1采用型號為5VB1505。

優選的，所述的電壓比較器芯片U4型號為MAX903。