[實用新型]一種連續型流體食品歐姆微波聯合加熱殺菌系統

有效

• 申請號: 201720055867.6
• 申請日: 2017-01-11
• 公開（公告）號: CN207167666U
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 李星恕;張雷鋒;熊秀芳;陳文;汪春鑫;趙予同
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: A23L5/20
• 分類號: A23L5/20;A23L5/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于食品的加熱殺菌裝置技術領域，涉及一種用于食品物料(普通流體，含顆粒流體以及高粘度流體)加工的微波歐姆聯合加熱殺菌裝置，特別涉及一種可以實現流體與固體顆粒同步升溫、加熱溫度可控及殺菌效果可評價的連續型流體食品歐姆微波聯合加熱殺菌系統。

背景技術

在食品加工行業，含有固體顆粒的流體食品加熱殺菌通常采用對流、傳導等傳統加熱方法，由于固體和液體的加熱速度不同容易造成顆粒食品外表過熱煮爛而影響顆粒的完整性，營養成分也受到極大的破壞，嚴重影響產品的商業價值和營養價值。

歐姆加熱可以在食品物料連續流動的狀態下利用物料本身的電阻特性將電能直接轉化為熱能，實現電場內部無溫度梯度的均勻快速加熱，與此同時，歐姆加熱能改變微生物細胞膜的通透性，降低殺菌溫度，實現低溫滅菌，節約能源。但是由于電極排列、混合物料的電阻分布不均勻的問題，導致含顆粒的流體食品難以實現固液同時升溫。

微波加熱使用2450MHz的微波穿透物料作用與分子內部加熱，避免了傳統加熱方式造成的中心升溫慢的問題，可以實現快速加熱，同時，由于其加熱效率與物料的介質損耗因數相關，可以對混合物料中介質損耗因數不同的部位進行選擇性加熱，導致加熱不均勻；同時微波傳輸過程中存在能量損耗的問題，加劇了混合物料內部料溫度分布的不均勻性。

發明內容

本實用新型的目的是克服已有技術的不足，提出一種連續型流體食品歐姆 微波聯合加熱殺菌系統，綜合兩種加熱殺菌方法的優勢，缺陷互補。本實用新型可以通過微波加熱與歐姆加熱兩種加熱技術的聯合，實現整個加熱區管道內流體食品及其所含顆粒的均勻連續快速的加熱與殺菌。

本實用新型提出一種連續型流體食品歐姆微波聯合加熱殺菌系統，該系統包含物料罐(1a，1b，1c)三個，包括第一物料罐(1a)、第二物料罐(1b)、第三物料罐(1c)，單向閥(13)一個，螺桿泵(14)一臺，單片機控制器(6)一臺，環形電極(5a，5b)兩個，包括第一環形電極(5a)、第二環形電極(5b)，聚四氟乙烯加熱管道(15a，15b，15c)三節，包括第一聚四氟乙烯加熱管道(15a)、第二聚四氟乙烯加熱管道(15b)、第三聚四氟乙烯加熱管道(15c)，可控電源(3)一套，微波加熱裝置(4a，4b，4c)三套，包括第一微波加熱裝置(4a)、第二微波加熱裝置(4b)、第三微波加熱裝置(4c)，電磁閥(8a，8b)兩個，包括第一電磁閥(8a)、第二電磁閥(8b)，管式換熱器(12a，12b)兩個，包括第一管式換熱器(12a)、第二管式換熱器(12b)，保溫管(11)一個，含上位機程序的電腦(7)一臺，DS18B20溫度傳感器(10a，10b，10c，10d)四個，包括第一DS18B20溫度傳感器(10a)、第二DS18B20溫度傳感器(10b)、第三DS18B20溫度傳感器(10c)、第四DS18B20溫度傳感器(10d)，微波控制單元(2)一個，流量計(9)一個以及連接各部分所需的不銹鋼管道，其中所述的單向閥(13)的入口與第一物料罐(1a)的出口通過法蘭與不銹鋼管道連接，螺桿泵(14)的入口處通過快裝卡箍與手控單向閥(13)出口所接的不銹鋼管道相連接，第一管式換熱器(12a)的冷流體進口通過法蘭與手控單向閥(13)出口所接的不銹鋼管道相連接，其熱流體進口通過法蘭與保溫管(11)出口所連的不銹鋼管道相連接，第二管式換熱器(12b)的熱流體進口通過法蘭與第一管式換熱器(12a)的熱流體出口所接的不銹鋼管道相連接，第一聚四氟 乙烯加熱管道(15a)通過法蘭與從第一管式換熱器(12a)冷流體出口所接的不銹鋼管相連接，第一環形電極(5a)和第二環形電極(5b)分別嵌在第一聚四氟乙烯加熱管道(15a)、第二聚四氟乙烯加熱管道(15b)和第三聚四氟乙烯加熱管道(15c)之間，各節管道之間通過法蘭連接密封，第一微波加熱裝置(4a)、第二微波加熱裝置(4b)和第三微波加熱裝置(4c)通過剖分式結構分別卡在第一聚四氟乙烯加熱管道(15a)、第二聚四氟乙烯加熱管道(15b)和第三聚四氟乙烯加熱管道(15c)的中部，保溫管(11)入口所接的不銹鋼管道與第三聚四氟乙烯加熱管道(15c)通過法蘭相連接，第一電磁閥(8a)和第二電磁閥(8b)通過法蘭順序接在第二管式換熱器(12b)的熱流體出口所接的不銹鋼管道上。其特征在于所述的第一物料罐(1a)設置用于承接原料，第二物料罐(1b)設置用于承接合格產品，第三物料罐(1c)設置用于承接不合格產品；所述的單向閥(13)設置用于控制原料流入系統，并防止物料回流；所述的螺桿泵(14)設置用于為進入系統的原料注入運行的動力，使得物料能夠在系統中順利流動并且控制物料流動的速度；所述的第一管式換熱器(12a)用于對加熱后產品的預冷卻處理，同時利用余熱給新進入系統的物料進行預熱，第二管式換熱器(12b)用于對加熱后產品的最終冷卻處理，使得物料能夠滿足成品要求；所述的第一聚四氟乙烯加熱管道(15a)、第二聚四氟乙烯加熱管道(15b)和第三聚四氟乙烯加熱管道(15c)設置用于將通電的電極與不銹鋼管道隔離，同時能夠使微波以極少的損耗透射進入物料內部，完成加熱作用；所述的第一環形電極(5a)、第二環形電極(5b)設置用于在加熱區管道內部形成電場，對流過管道的流體進行加熱，其通電電壓與頻率受可控電源(3)的控制，其具體結構如圖2所示；所述的第一微波加熱裝置(4a)、第二微波加熱裝置(4b)、第三微波加熱裝置(4c)設置用于發出工頻(2450MHz)微波透過 第一聚四氟乙烯加熱管道(15a)、第二聚四氟乙烯加熱管道(15b)和第三聚四氟乙烯加熱管道(15c)加熱原料，并可以接受來自微波控制單元(2)的信號調整輸出的微波功率和微波加熱的通斷，滿足不同物料的要求；所述的保溫管(11)設置用于對加熱完成的物料進行保溫，以達到更好的殺菌效果；所述的第一電磁閥(8a)、第二電磁閥(8b)設置用于接受來自單片控制器的信號，控制成品的流向，物料被含上位機程序的電腦(7)判定為合格，則第二電磁閥(8b)打開，否則第一電磁閥(8a)打開；所述的單片機控制器(6)設置用于和第一DS18B20溫度傳感器(10a)、第二DS18B20溫度傳感器(10b)、第三DS18B20溫度傳感器(10c)、第四DS18B20溫度傳感器(10d)、流量計(9)、可控電源(3)、微波控制單元(2)以及含有上位機程序的電腦(7)進行通信，實現數據(第一DS18B20溫度傳感器(10a)、第二DS18B20溫度傳感器(10b)、第三DS18B20溫度傳感器(10c)、第四DS18B20溫度傳感器(10d)測得的溫度，電流，電壓以及微波加熱的功率)的采集與分析和加熱參數(電流，電壓以及微波加熱的功率)及系統動作(電磁閥的開閉)的控制；所述的可控電源(3)設置用于控制加熱區的電源，并可以接受來自單片機控制器(6)的信號調節輸出電壓和輸出電壓的頻率，同時將導線上的電流參數反饋給單片機控制器(6)，由單片機控制器(6)發送給含上位機程序的電腦(7)，從而方便數據分析；所述的含上位機程序的電腦(7)設置用于接收來自單片機控制器(6)的數據(歐姆加熱的電壓，電流，頻率，微波加熱的功率，各個溫度采集點的溫度以及流量數據)進行數據分析并判定加熱殺菌是否合格，將數據處理結果反饋給單片機控制器(6)；所述的第一DS18B20溫度傳感器(10a)、第二DS18B20溫度傳感器(10b)、第三DS18B20溫度傳感器(10c)、第四DS18B20溫度傳感器(10d)設置用于對各個溫度采集點進行溫度采集并將數據發送給單片機控 制器(6)；所述的微波控制單元(2)設置用于控制微波輸入功率，滿足不同物料對微波加熱的需求，以更好地與歐姆加熱相協作；所述的流量計(9)設置用于檢測系統流量，通過調節流量調整系統的處理能力，同時將數據返回給單片機控制器(6)，進而反饋給含上位機程序的電腦(7)，進行數據分析。