[發明專利]一種基于流體特性優化的高壓脈沖電場殺菌系統的共場處理室

在審

• 申請號: 201710328854.6
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107410822A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 平雪良;高慶學;王娟娟;蔣毅
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: A23L3/00
• 分類號: A23L3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種高壓脈沖電場殺菌系統的共場處理室，具體是一種基于流體特性優化的高壓脈沖電場殺菌系統的共場處理室。

背景技術

隨著生活水平的日益提高，人們對食品質量需求愈趨升高。為保持食品感官和營養價值的最小損耗，非熱殺菌技術開始被廣泛的應用于食品加工中，高壓脈沖電場(PEF)殺菌技術是最具工業發展前景的非熱殺菌技術之一，PEF殺菌具有殺菌效果好，一般能減小6個對數周期，殺菌時間短，殺菌溫升低，對食品的化學成分、外觀及風味等基本無影響，能耗小，對環境基本無污染等優點。一個完整的PEF殺菌系統主要包括四個部分：高壓脈沖發生器、處理室、流體處理系統及監控輔助系統。處理室是PEF殺菌系統的重要組成部分，用來裝載待處理的物料和存放電極，并且在處理室內直接施加高壓脈沖電場。處理室一般由2個電極和裝載電極的絕緣材料構成。根據物料是否流動，處理室分為靜態式和連續式；根據電極形式分為平板式、同軸式和共場式三種。

現有處理室存在的問題主要有：(1)處理室中流速中間快，邊界慢，造成流速不均勻，部分物料滯留導致處理不完全，而且隨著入口流速和處理室尺寸增大，位于出口電極內的流體速度不均勻性加劇；(2)電場強度分布不合理，電極附近電場強度陡升，存在尖峰電場，而局部的電場過高可能導致放電問題；(3)單個處理腔的殺菌效果有限，而且處理量也受到結構尺寸的制約。

從現有技術來看，目前處理室的設計大多數局限于實驗室規模，離商用化的處理要求存在較大的差距。為了提高處理室的耦合場特性，專利號為201110359035.0的中國發明專利公開了一種基于耦合場結構優化的高壓脈沖電場殺菌系統的共場處理室，其改進在于采用了橢圓內嵌式共場處理室結構，在物料處理區域獲得了較好的電場、流場和溫度場特性，但是在多處理室單元串聯組合使用時，隨著物料入口流速的提高或處理室尺寸的增大，在每個處理室單元的物料出口處仍然存在較大面積的物料滯留區域，形成整個流體系統的流速分布不均勻的現象，不利于商業化應用。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術中存在的上述不足，提供一種基于流體特性優化的高壓脈沖電場殺菌系統的共場處理室。

本發明采取的技術方案步驟如下：

一種基于流體特性優化的高壓脈沖電場殺菌系統的共場處理室由進料口導管、出料口導管、金屬空心管狀高壓電極、絕緣體隔離管、金屬空心管狀接地電極、密封螺母、卡套以及密封圈組成，絕緣體隔離管位于金屬空心管狀高壓電極和金屬空心管狀接地電極之間形成處理室。

金屬空心管狀高壓電極和金屬空心管狀接地電極內部空腔均具有一定的錐度，幾何形狀為圓臺狀，這種圓臺狀空腔的錐度≥7:100，兩者孔徑較小的端面分別與絕緣體隔離管的孔兩側緊貼。所有電極和絕緣體隔離管采用螺紋連接，并通過密封圈進行密封，防止液體泄漏。

金屬空心管狀高壓電極和金屬空心管狀接地電極的圓臺狀空腔的大端內徑為2mm～14mm，絕緣體隔離管的橢圓狀凸起的長軸長度與此距離接近或相等。

本發明與現有技術相比，優點在于：所述共場殺菌處理室在串聯組合使用時，可以獲得較好的流體特性，解決了普通電極內腔中隨著入口流速或處理室尺寸增大而造成出口處流速分布不均勻的問題，避免了較大處理量情況下物料滯留帶來的處理不完全的現象。處理室內電場強度分布也較為合理，可以獲得理想的殺菌處理效率。因此，該處理室可以滿足商用規模的應用要求，具有性能優良、結構緊湊、組合使用方便等優點，為高壓脈沖電場殺菌的商業化應用提供了可能。

附圖說明

圖1為本發明的單個處理室單元剖面示意圖；

圖2為本發明的多處理室單元串聯組合的示意圖；

圖3為本發明的處理室內部電場強度分布圖；

圖4為電極內部無錐度的共場處理室的流場分布圖；

圖5為本發明的共場處理室的流場分布圖。

附圖標記說明：1—進料口導管、2—出料口導管、3—金屬空心管狀高壓電極、4—絕緣體隔離管、5—金屬空心管狀接地電極、6—密封螺母、7—卡套、8—密封圈。

具體實施方式

下面結合具體附圖和實施方式對本發明作進一步說明。