基于高压脉冲电场技术的流体物料非热杀菌保鲜系统

本申请涉及脉冲电场杀菌，尤其涉及一种基于高压脉冲电场技术的流体物料非热杀菌保鲜系统。

背景技术：

1、流体物料如果蔬汁、牛羊乳等已成为人们日常的健康营养饮品，其安全、营养品质成为影响消费动力的重要因素。目前主流的热力杀菌技术虽能较大范围的杀灭食品中微生物，但随着时代的进步，它暴露出了能耗过高、杀菌效果差、会破坏食品营养结构、产生有毒物质等问题。当前的非热杀菌技术如超高压技术、电子束辐射杀菌、等离子体杀菌技术、高压co2杀菌技术等，普遍受限于技术条件，难以大范围应用推广，距离工业化生产存在较远距离。

2、高压脉冲电场杀菌时，高压脉冲主要作用于细胞膜上，使细胞膜蛋白质通道和孔洞打开，若细胞膜内外电势差达到1v左右，将产生不可逆性穿孔，小分子物质由穿孔进入细胞内部，使细胞膨胀、裂解、死亡。脉冲电场杀菌技术表现出了杀菌速度快、效率高、能耗低，保留食品营养，提高产品的保质期的强大优势。

3、但是当前我国尚没有成熟的针对流体物料的脉冲电场杀菌技术装备，多数研究仍停留在实验室静态、小流量处理阶段，无法满足规模化、产业化应用需求；同时，脉冲电场杀菌装备最新研究仍为基础处理腔的优化，如中国专利《一种新型的高压脉冲电场杀菌处理腔》(公开号：cn116235917a)、中国专利《一种食品高压脉冲电场杀菌装置》(授权公告号：cn218650093u)等，均仅局限于处理腔的部分优化，无法解决实际应用中大流量生产和处理腔小流量杀菌循环的矛盾，尚无人考虑设备智能化运行问题，距离技术切实可用仍较为遥远。

技术实现思路

1、本申请的实施例提供一种基于高压脉冲电场技术的流体物料非热杀菌保鲜系统，能够在大流量的生产系统中满足杀菌系统内循环杀菌处理的需要，保证设备高效率、低功耗、大流量的处理能力，实现流体物料脉冲电场非热加工的全自动化处理与科学化、智能化管理。

2、为达到上述目的，本申请的实施例提供了一种基于高压脉冲电场技术的流体物料非热杀菌保鲜系统，包括流场系统、电场系统、智能控制系统；所述流场系统包括高位罐、循环罐组、第一蠕动泵、脉冲电场处理装置的水路部分、缓存罐和第二蠕动泵；所述循环罐组内的循环罐上设有主入口、主出口、循环入口和循环出口；所述高位罐的出口连接循环罐的主入口，循环罐的循环出口依次连接第一蠕动泵和脉冲电场处理装置，脉冲电场处理装置的出口连通循环罐的循环入口；循环罐的主出口依次连接缓存罐和第二蠕动泵；所述电场系统包括高压脉冲电源和脉冲电场处理装置的电路部分；所述高压脉冲电源能够为所述脉冲电场处理装置提供电能；所述智能控制系统包括脉冲电场控制系统和杀菌系统内流场控制系统。

3、进一步地，所述脉冲电场处理装置包括支撑架和设置在所述支撑架上的多个杀菌处理单元；所述杀菌处理单元包括多个沿水平方向布置的脉冲电场杀菌处理器和多个沿水平方向延伸的连接管路，相邻的两个脉冲电场杀菌处理器通过连接管路串联；所述脉冲电场杀菌处理器包括多个绝缘体；所述绝缘体的两端分别连接高压电极和地电极；所述高压电极与高压脉冲电源的高压输出端连接；所述地电极与高压脉冲电源的接地端连接；位于同一端的高压电极或地电极通过连接管路连接；所述高压电极包括第一金属管；所述地电极包括第二金属管；所述绝缘体为圆柱体结构，且所述绝缘体的两个端面上均设有用于所述高压电极的金属管和所述地电极的金属管插入的通孔；所述高压电极的金属管和所述地电极的金属管之间设有电极间隙

4、进一步地，还包括机壳；所述机壳的上表面上设有固定架；所述机壳和所述固定架均采用不锈钢材料制作而成；所述高位罐和所述循环罐均固连在所述固定架上；所述第一蠕动泵、脉冲电场处理装置和第二蠕动泵均设置在所述机壳内。

5、进一步地，所述机壳的底面的四个角上均设有滑轮。

6、进一步地，所述高位罐采用食品级的不锈钢材料制成；所述高位罐的前端上部设有第一水位监测视窗，前端下部设有第二水位监测视窗。

7、进一步地，所述循环罐组中的多个循环罐并联设置；所述循环罐为双层嵌套罐；所述循环罐的内层与所述主入口、主出口、循环入口和循环出口均连通；所述循环罐的外层连通冷却装置。

8、进一步地，所述高压脉冲电源能够产生矩形脉冲波；所述高压脉冲电源的额定电压为10～60kv；最大频率为100～10000hz；最大电流为500～1500ma；脉冲宽度为1～20μs。

9、进一步地，所述杀菌系统内流场控制系统包括流体控制系统；所述流体控制系统能够在流体循环时间达到设定值时控制杀菌处理后的流体物料流出。

10、进一步地，所述杀菌系统内流场控制系统还包括温度监测与控制系统、时间监测与控制系统和故障检测与报警系统；所述温度监测与控制系统能够实现循环罐内流体物料温度的监测，并使其保持在设定的范围内；所述时间监测与控制系统能够实现循环罐内流体物料处理时间的监测与控制；所述故障检测与报警系统能够在系统内部出现异常状态时发出警示。

11、本申请相比现有技术具有以下有益效果：

12、1、本申请实施例耦合流场系统、电场系统、智能控制系统三大功能系统，在大流量的生产系统中满足了杀菌系统内循环杀菌处理的需要，保证设备高效率、低功耗、大流量的处理能力，实现了液体食品脉冲电场非热加工的全自动化处理与科学化、智能化管理。

13、2、本申请实施例具有优良的适配性，可适用于各类液体食品脉冲电场杀菌处理器，一方面兼容了目前行业内各种结构的脉冲处理器装置，另一方面为各类处理器的生产能力提升提供了综合处理方案。

14、3、相较于目前脉冲电场杀菌技术研究主要聚焦于处理器结构的改进，停留在实验室阶段，缺乏应用导向意识，研究成本高，制约了技术的产业化应用的特点，本申请实施例可以有效提升脉冲电场处理装置生产能力，为脉冲电场非热加工提供科学化、智能化方案，节省生产研发成本。

技术特征：

1.一种基于高压脉冲电场技术的流体物料非热杀菌保鲜系统，其特征在于，包括流场系统、电场系统、智能控制系统；所述流场系统包括高位罐、循环罐组、第一蠕动泵、脉冲电场处理装置的水路部分、缓存罐和第二蠕动泵；所述循环罐组内的循环罐上设有主入口、主出口、循环入口和循环出口；所述高位罐的出口连接循环罐的主入口，循环罐的循环出口依次连接第一蠕动泵和脉冲电场处理装置，脉冲电场处理装置的出口连通循环罐的循环入口；循环罐的主出口依次连接缓存罐和第二蠕动泵；所述电场系统包括高压脉冲电源和脉冲电场处理装置的电路部分；所述高压脉冲电源能够为所述脉冲电场处理装置提供电能；所述智能控制系统包括脉冲电场控制系统和杀菌系统内流场控制系统。

2.根据权利要求1所述的基于高压脉冲电场技术的流体物料非热杀菌保鲜系统，其特征在于，所述脉冲电场处理装置包括支撑架和设置在所述支撑架上的多个杀菌处理单元；所述杀菌处理单元包括多个沿水平方向布置的脉冲电场杀菌处理器和多个沿水平方向延伸的连接管路，相邻的两个脉冲电场杀菌处理器通过连接管路串联；所述脉冲电场杀菌处理器包括多个绝缘体；所述绝缘体的两端分别连接高压电极和地电极；所述高压电极与高压脉冲电源的高压输出端连接；所述地电极与高压脉冲电源的接地端连接；位于同一端的高压电极或地电极通过连接管路连接；所述高压电极包括第一金属管；所述地电极包括第二金属管；所述绝缘体为圆柱体结构，且所述绝缘体的两个端面上均设有用于所述高压电极的金属管和所述地电极的金属管插入的通孔；所述高压电极的金属管和所述地电极的金属管之间设有电极间隙。

3.根据权利要求2所述的基于高压脉冲电场技术的流体物料非热杀菌保鲜系统，其特征在于，还包括机壳；所述机壳的上表面上设有固定架；所述机壳和所述固定架均采用不锈钢材料制作而成；所述高位罐和所述循环罐均固连在所述固定架上；所述第一蠕动泵、脉冲电场处理装置和第二蠕动泵均设置在所述机壳内。

4.根据权利要求3所述的基于高压脉冲电场技术的流体物料非热杀菌保鲜系统，其特征在于，所述机壳的底面的四个角上均设有滑轮。

5.根据权利要求4所述的基于高压脉冲电场技术的流体物料非热杀菌保鲜系统，其特征在于，所述高位罐采用食品级的不锈钢材料制成；所述高位罐的前端上部设有第一水位监测视窗，前端下部设有第二水位监测视窗。

6.根据权利要求5所述的基于高压脉冲电场技术的流体物料非热杀菌保鲜系统，其特征在于，所述循环罐组中的多个循环罐并联设置；所述循环罐为双层嵌套罐；所述循环罐的内层与所述主入口、主出口、循环入口和循环出口均连通；所述循环罐的外层连通冷却装置。

7.根据权利要求6所述的基于高压脉冲电场技术的流体物料非热杀菌保鲜系统，其特征在于，所述高压脉冲电源能够产生矩形脉冲波；所述高压脉冲电源的额定电压为10～60kv；最大频率为100～10000hz；最大电流为500～1500ma；脉冲宽度为1～20μs。

8.根据权利要求7所述的基于高压脉冲电场技术的流体物料非热杀菌保鲜系统，其特征在于，所述杀菌系统内流场控制系统包括流体控制系统；所述流体控制系统能够在流体循环时间达到设定值时控制杀菌处理后的流体物料流出。

9.根据权利要求8所述的基于高压脉冲电场技术的流体物料非热杀菌保鲜系统，其特征在于，所述杀菌系统内流场控制系统还包括温度监测与控制系统、时间监测与控制系统和故障检测与报警系统；所述温度监测与控制系统能够实现循环罐内流体物料温度的监测，并使其保持在设定的范围内；所述时间监测与控制系统能够实现循环罐内流体物料处理时间的监测与控制；所述故障检测与报警系统能够在系统内部出现异常状态时发出警示。

技术总结本申请公开了一种基于高压脉冲电场技术的流体物料非热杀菌保鲜系统，涉及脉冲电场杀菌技术领域。能够在大流量的生产系统中满足杀菌系统内循环杀菌处理的需要，保证设备高效率、低功耗、大流量的处理能力，实现流体物料脉冲电场非热加工的全自动化处理。该系统包括流场系统、电场系统、智能控制系统；流场系统包括高位罐、循环罐组、第一蠕动泵、脉冲电场处理装置的水路部分、缓存罐和第二蠕动泵；高位罐的出口连接循环罐的主入口，循环罐的循环出口依次连接第一蠕动泵和脉冲电场处理装置，脉冲电场处理装置的出口连通循环罐的循环入口；循环罐的主出口依次连接缓存罐和第二蠕动泵；电场系统包括高压脉冲电源和脉冲电场处理装置的电路部分。技术研发人员：常正实,田野,刘君驰受保护的技术使用者：西安交通大学技术研发日：技术公布日：2024/5/12