[發明專利]一種消毒用高壓液態CO2

有效

• 申請號: 202110550282.2
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113331338B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 張信榮;侯士釗
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: A23L3/375
• 分類號: A23L3/375
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 王巖

本發明公開了一種消毒用高壓液態CO₂接觸式速凍設備及實現方法。本發明采取在增壓環境下使用液態二氧化碳噴淋速凍的方法，確保二氧化碳以液態的形式存在，因此，本發明利用液態二氧化碳的消毒機理，殺滅食品表面的致病生物，尤其是低溫下使用常規手段難以殺滅的病毒，這極大程度的提高了食品安全性；由于液態二氧化碳比固態二氧化碳與食品的接觸面積更大，傳熱更快，因此本發明的方法其急凍率相較于目前常壓的“液態”二氧化碳噴淋速凍工藝更好；在能效上相比于液氮法具有明顯優勢；使用緩沖艙，使得同一時間內在帶壓系統中能夠處理三個批次的食品，大大提高了增壓與卸壓這一瓶頸環節的效率。

技術領域

本發明涉及食品冷凍技術領域，具體涉及一種具有消毒作用的高壓液態二氧化碳接觸式速凍設備及實現方法。

背景技術

目前冷鏈消毒手段較少，因為常見的消滅病毒的手段均無法使用于冷鏈環境：熱處理不適用于低溫冷鏈，以水為溶劑的消毒液會在冷鏈下結冰，而諸如酒精等消毒劑則成本高昂。紫外線雖然成本低廉，但其消毒效果受波長和照射量影響較大，要做到均勻照射則必須對食品不斷翻動，因此無法同時對大量食品同時進行處理。

由于二氧化碳為非極性分子，因此液態二氧化碳具有脂溶性，在添加少許極性分子的脂溶性助溶劑后，可用于提取生物質當中的磷脂、膽固醇等。新冠病毒屬于包膜病毒的一種，覆蓋在其表面的包膜由宿主的脂質細胞膜組成；若用脂溶性溶劑（如肥皂水）溶解這層包膜，則病毒被破壞失活。這即為液態二氧化碳的病毒滅活機理。

雖然液態二氧化碳的單位制冷量成本相較于液氮更低，但目前在冷鏈當中的速凍工藝很少有使用液態二氧化碳直冷速凍的。其原因是二氧化碳在常溫下不存在液態，需要增壓至0.518MPa以上才可有液態存在。雖有仿照液氮噴淋速凍工藝的液態二氧化碳噴淋速凍工藝，但在此工藝中使用的液態二氧化碳于常壓環境下迅速地轉變為氣態和固態（干冰），然后借助干冰緩慢升華過程中創造的低溫來進行制冷。因此，這種噴淋速凍工藝冷凍速度緩慢，急凍率差，且不具備消毒能力。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提出了一種具有消毒作用的高壓液態二氧化碳接觸式速凍設備及實現方法，以液態二氧化碳組成的制冷劑兼消毒劑。

本發明的一個目的在于提出一種具有消毒作用的高壓液態二氧化碳接觸式速凍設備。

本發明的具有消毒作用的高壓液態二氧化碳接觸式速凍設備包括：第一緩沖艙、高壓冷凍艙、第二緩沖艙、第一至第三壓力表、第一至第三空氣壓縮機、第一至第三卸壓閥、第一溫度傳感器、消毒制冷劑池、消毒制冷劑、消毒制冷劑儲罐、截止閥、增壓泵、常壓余冷冷凍裝置、溫度控制系統以及壓力控制系統；其中，第一和第二緩沖艙均為內部中空且封閉的腔體；第一緩沖艙的兩端分別設置有第一入艙門和第一出艙門，在第一緩沖艙的側壁上設有第一空氣壓縮機和第一卸壓閥，在第一空氣壓縮機上設有第一壓力表；高壓冷凍艙為內部中空且封閉的腔體，在高壓冷凍艙的兩端分別設置有輸入口和輸出口，第一緩沖艙的第一出艙門連接高壓冷凍艙的輸入口；在高壓冷凍艙的側壁上設置第三空氣壓縮機和第三卸壓閥，在第三空氣壓縮機上設置有第三壓力表；高壓冷凍艙內設置有消毒制冷劑池，消毒制冷劑池為敞口容器，在消毒制冷劑池內盛裝消毒制冷劑，并在消毒制冷劑池內設有第一溫度傳感器；消毒制冷劑采用液態二氧化碳與極性脂溶性助溶劑的混合物；消毒制冷劑儲罐通過管道連接至消毒制冷劑池，在連接消毒制冷劑儲罐至消毒制冷劑池的管道上設置截止閥和增壓泵；第二緩沖艙的兩端分別設置有第二入艙門和第二出艙門，高壓冷凍艙的輸出口連接第二緩沖艙的第二入艙門；在第二緩沖艙的側壁上設置第二空氣壓縮機和第二卸壓閥，第二空氣壓縮機上設置有第二壓力表；第二緩沖艙的第二出艙門連接至常壓余冷冷凍裝置；第一至第三卸壓閥通過管道分別連接至消毒制冷劑儲罐和常壓余冷冷凍裝置；第一至第三壓力表、第一至第三空氣壓縮機、第一至第三卸壓閥、截止閥和增壓泵分別連接至壓力控制系統，第一溫度傳感器連接至溫度控制系統；