[發(fā)明專利]空化超聲與紫外線聯(lián)合進行牛奶滅菌的一體式裝置

在審

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• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112715652A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫遜;陳頌英;玄曉旭;游煒彬;楊澤;王夢潔
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: A23C7/04
• 分類號: A23C7/04
• 代理公司: 濟南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 陳桂玲

一種空化超聲與紫外線聯(lián)合進行牛奶滅菌的一體式裝置，包括定子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、紫外線發(fā)射器和超聲波換能器，定子的內(nèi)壁上分布有超聲換能器，定子兩端面上均設(shè)置有紫外線發(fā)射器，定子兩側(cè)端面分別設(shè)置有排液口和進液口，轉(zhuǎn)軸安裝在定子中，轉(zhuǎn)子處于定子中并固定安裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)子上分布有葉片，葉片內(nèi)帶有空腔，葉片上在空腔相對的兩側(cè)設(shè)置有空化通孔。上述裝置，通過高效耦合水力空化、超聲空化與紫外線三種工藝，協(xié)同對牛奶進行處理，效果好，可放大性高，處理量大，可連續(xù)作業(yè)，成本低，不產(chǎn)生二次污染，在牛奶滅菌領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于牛奶滅菌的裝置，該裝置聯(lián)合水力空化、超聲空化與紫外線處理技術(shù)，屬于牛奶滅菌技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

牛奶是最古老的天然飲料之一，被譽為“白色血液”?！吧r奶”易被環(huán)境中的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、假單胞菌、真菌以及源于動物體的布魯氏桿菌、結(jié)核桿菌等人畜共患致病菌等污染?！吧r奶”殺菌不充分，很容易造成人畜共患病的傳播。

目前牛奶的滅菌主要采用兩種方式：熱力殺菌和非熱力殺菌。

熱力殺菌主要有：

1.低溫長時間巴氏滅菌法(LTLT)：牛奶冷卻后將牛奶加熱到62～65℃，保持30分鐘，利用病原體耐熱性不強的特點，用適當?shù)臏囟群蜁r間保溫處理，將其全部殺滅；

2.高溫短時間巴氏滅菌法(HTST)：將牛奶加熱到75～90℃，保溫15～16秒，將病原菌殺死；

3.超高溫瞬時殺菌(UHT)：將牛奶的加熱溫度設(shè)為135～150℃、加熱時間為2～8秒，病原體因高溫所致的內(nèi)部酶失活，喪失新陳代謝能力，從而死亡；

非熱力殺菌主要有：

4.超聲波殺菌：利用高強度的超聲波在液體介質(zhì)中傳播時形成微小氣泡核，液體中某些細菌因微小氣泡核內(nèi)部在絕熱收縮及崩潰的瞬間產(chǎn)生高溫及高壓致死；

5.化學(xué)滅菌法：指化學(xué)藥品直接作用于微生物而將其殺死的方法。

6.超高壓滅菌：在常溫或較低溫度的條件下，通過改變壓強來殺死細菌等微生物。

以上滅菌方式存在以下弊端：

1.LTLT方法耗時較長，牛奶產(chǎn)品保質(zhì)期短，且需冷藏保存；

2.HTST方法存在部分嗜熱菌、耐熱性菌以及芽孢等殘余；

3.UHT方法需要高溫環(huán)境，加大了能耗，且高溫導(dǎo)致乳糖焦化，破壞口感；

4.超聲波殺菌，滅菌不徹底，影響因素較多，且處理量較小；

5.化學(xué)滅菌法，化學(xué)處理后會產(chǎn)生化學(xué)殘留，影響食品安全；

6.超高壓滅菌，牛奶需經(jīng)過預(yù)處理，并且需嚴格把握壓強，過高過低都將影響牛奶原有的口味、顏色、營養(yǎng)等。

因此，如何解決上述現(xiàn)有牛奶滅菌方式存在的缺點是本領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)問題。

空化是指液體內(nèi)局部壓力下降時，液體內(nèi)部或液固交界面上氣體空穴的形成、發(fā)展和潰滅的過程。當液體壓力降至液體飽和蒸氣壓甚至以下時，由于液體的劇烈汽化而產(chǎn)生大量空化泡。空化泡隨液體流動膨脹、生長。當液體壓力恢復(fù)時，空化泡瞬間潰滅形成微射流和沖擊波，產(chǎn)生局部高溫和瞬間高壓?？栈F(xiàn)象釋放的能量也可以加以利用，以實現(xiàn)對化學(xué)、物理等過程的強化，達到增效、節(jié)能、降耗等效果。因此，可以利用空化發(fā)生時產(chǎn)生的瞬間高溫高壓來對液體原料進行滅菌。

但是目前市面上的水力空化處理裝置基本采用文丘里管、空化噴嘴的結(jié)構(gòu)達到空化的目的，上述結(jié)構(gòu)均存在空化效率低、處理量小、處理效率低的問題，直接用于牛奶的殺菌效果不理想。

發(fā)明內(nèi)容