超音频电加热食品杀菌装置的制作方法

本发明涉及食品加工，尤其是指超音频电加热食品杀菌装置。

背景技术：

1、随着人们消费意识增强与消费水平提高，对食品的质量与安全的要求以及对于食品保持原生态色香味等口感品质要求也越来越高。传统热杀菌技术在食品工业中已被广泛应用，它能够杀死各种微生物，而且杀菌程度可以准确控制，是一种有效的杀菌方式；加热杀菌是一种较为传统、较为古老的杀菌方法，凭借较高的可靠性，较为简单的设备与工序，其仍为食品加工领域的主流消杀方法。传统加热杀菌一般为利用蒸汽、热水等热介质通过换热器等设备进行热交换，使温度上升到杀菌温度并维持一定的杀菌强度，这种杀菌方法缺点十分明显：存在热交换介质，有多次热量的损失，热交换效率低，被加热物料存在热交换表面，导致温度梯度，受热不够均匀，另外杀菌时间长，处理时间需要达到40-60分钟，需要消耗大量的能源，成本较高。另外，会破坏某些营养物质结构，对于那些温度敏感的生物活性成分可能会有影响，极大地影响了食品本身的风味、口感和色泽等品质因数，并且设备占地面积大，启动时间长。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中针对传统热杀菌技术会导致食品产生色泽、风味和营养物质的改变和损失的问题，提供了超音频电加热食品杀菌装置，通过超音频电流直接导入加热管道内的食品物料，由食品本身存在电导率性质所产生的热量达到快速直接杀菌的目的，可极大缩短食品物料均匀加热的时间，得到高品质杀菌产品。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了超音频电加热食品杀菌装置，包括：

3、食品储存装置，用于接收并储存待处理的食品物料；

4、泵送装置，用于将食品储存装置中的食品物料进行输送；

5、加热管道，其与超音频电源连接，所述超音频电源产生高频电流，用于将所述泵送装置输送到所述加热管道中食品物料进行加热杀菌；

6、保温管道，用于对食品保温进行保温，以保证足够时间以达到杀菌强度要求。

7、在本发明的一个实施例中，还包括冷却管道，用于将保温管道中杀菌完成后的食品物料进行冷却降温。

8、在本发明的一个实施例中，还包括储存或灌装装置，用于将杀菌处理后的无菌食品物料可进入无菌储存罐进行储存或灌装处理。

9、在本发明的一个实施例中，所述加热管道包括六层，每层包括两段加热管道，每两层的四段加热管道共同连接至一个超音频电源。

10、在本发明的一个实施例中，每一层上每一段所述加热管道的一侧均与接地端连接。采用负载中点接地的方法，降低了输出端对地电压，减小了装置绝缘等级与难度。

11、在本发明的一个实施例中，所述超音频电源包括功率因数校正电路、移相pwm电路和隔离变压器；所述移相pwm电路的输入端与功率因数校正电路的输出端连接，所述移相pwm电路输出端与隔离变压器连接；其中，所述功率因数校正电路将市电转换为直流电；所述移相逆变电路将直流电转换为高频交流电，并通过改变移相角控制电源输出功率；所述隔离变压器将超音频电源与加热管道隔离。

12、在本发明的一个实施例中，所述超音频电源产生的高频电流为频率可调的双极性方波，其频率为25～35khz。

13、在本发明的一个实施例中，所述超音频电源的加热效应表达式为：

14、

15、其中，δt为加热管道内的食品物料的温度变化；σ为食品物料电导率；vrms为施加于正负电极间的电压有效值；s为食品处理管道横截面积；c为食品物料比热容；q为物料的流量；l为食品处理管道长度；r为食品物料的等效电阻；p为高频电流功率发生装置的输出功率。

16、在本发明的一个实施例中，所述加热管道的总等效电阻计算公式如下：

17、

18、其中，r1、r2、r3和r4分别为四段加热管道上的等效电阻。10

19、在本发明的一个实施例中，一段所述加热管道的等效电阻的计算公式为：

20、

21、其中，l为食品处理管道长度；σ为食品物料电导率；s为食品处理管道横截面积。

22、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下有益效果：

23、本发明所述的超音频电加热食品杀菌装置，适于处理黏度较高的液体物料，通过超音频电源产生高频电流，并通过加热管道将电流直接导入食品物料，由食品本身存在电导率性质所产生的热量达到快速直接杀菌的目的，对食品加热管道内的食品物料进行加热杀菌，由于超音频电加热杀菌不存在加热表面，有助于避免正负电极的化学腐蚀与结垢现象，避免结垢影响传热,可实现长时间连续对食品流体进行灭菌处理，操作简单控制精度高，且可以做到即用即开，无须加热等待，综合效率高、能耗低，能够与无菌灌装技术结合，杀菌后食品物料可在常温下进行贮藏和运输。

24、附图说明

25、为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

26、图1为本发明中优选实施例中加热含固颗粒液体食品的快速杀菌工艺的工艺示意图；

27、图2是图1所示的超音频电源与加热管道等效电阻的结构示意图；

技术特征：

1.超音频电加热食品杀菌装置，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的超音频电加热食品杀菌装置，其特征在于：还包括冷却管道，用于将保温管道中杀菌完成后的食品物料进行冷却降温。

3.根据权利要求2所述的超音频电加热食品杀菌装置，其特征在于：还包括储存或灌装装置，用于将杀菌处理后的无菌食品物料可进入无菌储存罐进行储存或灌装处理。

4.根据权利要求1所述的超音频电加热食品杀菌装置，其特征在于：所述加热管道包括六层，每层包括两段加热管道，每两层的四段加热管道共同连接至一个超音频电源。

5.根据权利要求4所述的超音频电加热食品杀菌装置，其特征在于：每一层上每一段所述加热管道的一侧均与接地端连接(采用负载中点接地的方法，降低了输出端对地电压，减小了装置绝缘等级与难度)。

6.根据权利要求1所述的超音频电加热食品杀菌装置，其特征在于：所述超音频电源包括功率因数校正电路、移相pwm电路和隔离变压器；所述移相pwm电路的输入端与功率因数校正电路的输出端连接，所述移相pwm电路输出端与隔离变压器连接；其中，所述功率因数校正电路将市电转换为直流电；所述移相逆变电路将直流电转换为高频交流电，并通过改变移相角控制电源输出功率；所述隔离变压器将超音频电源与加热管道隔离。

7.根据权利要求6所述的超音频电加热食品杀菌装置，其特征在于：所述超音频电源产生的高频电流为频率可调的双极性方波，其频率为25～35khz。

8.根据权利要求6所述的超音频电加热食品杀菌装置，其特征在于：所述超音频电源的加热效应表达式为：

9.根据权利要求8所述的超音频电加热食品杀菌装置，其特征在于：所述加热管道的总等效电阻计算公式如下：

10.根据权利要求9所述的超音频电加热食品杀菌装置，其特征在于：每一段所述加热管道的等效电阻的计算公式为：

技术总结本发明提供了超音频电加热食品杀菌装置，涉及食品加工技术领域，其包括：食品储存装置，用于接收并储存待处理的食品物料；泵送装置，用于将食品储存装置中的食品物料进行输送；加热管道，其与超音频电源连接，所述超音频电源产生高频电流，用于将所述泵送装置输送到所述加热管道中食品物料进行加热杀菌；本发明通过超音频电流直接导入加热管道内的食品物料，由食品本身存在电导率性质所产生的热量达到快速直接杀菌的目的，可极大缩短食品物料均匀加热的时间，得到高品质杀菌产品。技术研发人员：颜文旭,赵岩,刘少典受保护的技术使用者：无锡旭洲智能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/8