專利名稱：水力空化滅菌裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工流體機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種水力空化滅菌裝置。
背景技術(shù)：
通常，食品滅菌的方法多采用直接加熱或間接加熱的高溫滅菌消毒方法，這種方法的缺點(diǎn)是容易造成原料中有效成分的破壞和熱分解。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種水力空化滅菌裝置，該裝置適用于水、牛奶、果汁等液體飲料、食品和營(yíng)養(yǎng)品的滅菌消毒，具有產(chǎn)量大、效率高、瞬間滅菌、局部高溫、整體常溫的特點(diǎn)，從而避免了原料中有效成分的破壞和過(guò)熱分解。
本發(fā)明的技術(shù)原理是水力空化發(fā)生時(shí)，液體局部的負(fù)壓區(qū)產(chǎn)生空化泡，隨后空化泡隨液體一起流動(dòng)，在壓力恢復(fù)區(qū)空化泡瞬間絕熱潰滅，在整體處于常溫、常壓的液體環(huán)境中局部產(chǎn)生異常高溫和高壓，這些高度集中的能量足以起到滅菌消毒的作用。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種水力空化滅菌裝置，該裝置主要由泵、管路、孔板、法蘭、原料罐、閥門和壓力表等組成。其特征在于原料罐的出口處設(shè)置有泵，該泵的出口與主管路連通；主管路上裝有孔板，該孔板的入口與泵的出口連通，孔板的出口與原料罐連通，孔板的入口處裝有壓力表；在泵的出口處設(shè)置一旁路，該旁路上裝有閥門，該閥門的入口與泵的出口連通，該閥門的出口與原料罐連通。
原料罐是一個(gè)常溫、常壓容器，用來(lái)儲(chǔ)存液體原料。從原料罐出來(lái)的液體原料通過(guò)泵加壓至操作壓力后被送入主管路，該操作壓力主要取決于液體原料性質(zhì)和對(duì)滅菌程度的要求，增加該操作壓力，有利于提高水力空化的滅菌效果，但也會(huì)增加裝置的能耗，一般在0.3～0.6MPa范圍為宜。該壓力由壓力表測(cè)示，也可以用其他壓力測(cè)示裝置(例如壓力傳感器等)測(cè)示。處于該操作壓力下的液體原料流經(jīng)孔板時(shí)，由于孔板的節(jié)流作用，使其總體壓力降至常壓。水力空化的發(fā)生是由孔板的節(jié)流作用引起的。當(dāng)主管路中的原料流經(jīng)孔板時(shí)，截面突然縮小，流速驟然增大，壓力驟然減小，在孔板附近的局部區(qū)域里形成負(fù)壓區(qū)和壓力恢復(fù)區(qū)，在負(fù)壓區(qū)產(chǎn)生空化泡，該空化泡在壓力恢復(fù)區(qū)分散后發(fā)生潰滅，將高度集中的能量釋放出來(lái)，產(chǎn)生局部高溫高壓，達(dá)到殺菌消毒的效果?？装迨且粋€(gè)圓形薄平板，其上有一個(gè)或多個(gè)小圓孔?？装宓慕Y(jié)構(gòu)和幾何尺寸是影響水力空化滅菌效果的重要因素，具體體現(xiàn)在開孔率上，開孔率的定義是孔板上總的開孔面積與孔板處管路截面積之比。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，開孔率小，節(jié)流效果好，孔口流速較大，能夠產(chǎn)生足夠的靜壓力降，使空化容易發(fā)生。同時(shí)，小孔射流產(chǎn)生的強(qiáng)大剪切力和強(qiáng)烈沖擊波會(huì)加劇空化泡的潰滅，使空化效果加強(qiáng)。隨著開孔率的增加，通過(guò)孔口的流速降低，產(chǎn)生的靜壓力降也較小，但空化發(fā)生的區(qū)域較大，高剪切帶分布在較大的橫截面上，導(dǎo)致空化泡經(jīng)過(guò)這個(gè)剪切帶并發(fā)生潰滅的概率增大，但在一定條件下也會(huì)發(fā)生氣泡合并現(xiàn)象，削弱空化強(qiáng)度。因此，孔板的開孔率要在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶?。?duì)原料處理量較小場(chǎng)合，可以使用在孔板中心處開一個(gè)小圓孔的單孔孔板，其開孔率在0.01～0.04范圍為宜；對(duì)原料處理量較大場(chǎng)合，可以使用多孔孔板，即在孔板上以圓心為對(duì)稱中心，開有均勻分布的多個(gè)小圓孔，其開孔率在0.02～0.3范圍為宜?？装逵梅ㄌm固定在主管路上，法蘭與孔板之間用密封墊密封，然后用螺栓擰緊。在泵的出口處設(shè)置旁路的目的是，通過(guò)調(diào)節(jié)旁路中液體原料的流量來(lái)調(diào)節(jié)主管路的操作壓力，這可通過(guò)調(diào)節(jié)旁路上閥門的開度來(lái)實(shí)現(xiàn)。增加該閥門的開度，會(huì)增大旁路中液體原料的流量，從而降低主管路的操作壓力；減小該閥門的開度，會(huì)減小旁路中液體原料的流量，從而提高主管路的操作壓力。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果是1.由孔板縮口處的節(jié)流作用引起水力空化發(fā)生，利用空化發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的瞬間高溫高壓達(dá)到滅菌消毒的作用。由于這種作用是發(fā)生在空化泡潰滅的局部區(qū)域，因此并不會(huì)引起原料整體的溫度有明顯地上升，所以不會(huì)引起有效成分的破壞和熱分解。
2.本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易行，操作方便。
本發(fā)明裝置適用于水、牛奶、果汁等液體飲料、食品和營(yíng)養(yǎng)品的滅菌消毒。


附圖1是水力空化滅菌裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1泵；2主管路；3壓力表；4法蘭；5孔板；6密封墊片；7螺栓；8原料罐；9旁路；10閥門。
附圖2是水力空化滅菌裝置中的孔板的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中A為單孔孔板結(jié)構(gòu)示意圖；B為多孔孔板結(jié)構(gòu)示意圖。A和B中11圓平板；12小圓孔。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
在附圖1中，原料罐8的出口處設(shè)置有泵1，泵1的出口與主管路2連通；主管路2上裝有孔板5，孔板5的入口與泵1的出口連通，孔板5的出口與原料罐8連通，孔板5的入口處裝有壓力表3；在泵1的出口處設(shè)置一旁路9，旁路9上裝有閥門10，閥門10的入口與泵1的出口連通，閥門10的出口與原料罐8連通。
從原料罐8出來(lái)的液體原料通過(guò)泵1加壓至操作壓力后被送入主管路2，該壓力由壓力表3測(cè)示。處于該操作壓力下的液體原料流經(jīng)孔板5時(shí)，截面突然縮小，流速驟然增大，壓力驟然減小，在孔板5附近的局部區(qū)域里形成負(fù)壓區(qū)和壓力恢復(fù)區(qū)，在負(fù)壓區(qū)產(chǎn)生空化泡，該空化泡在壓力恢復(fù)區(qū)分散后發(fā)生潰滅，將高度集中的能量釋放出來(lái)，產(chǎn)生局部高溫高壓，達(dá)到殺菌消毒的效果?？装?用法蘭4固定在主管路上，法蘭4與孔板5之間用密封墊6密封，然后用螺栓7擰緊。主管路的操作壓力可通過(guò)調(diào)節(jié)旁路9中液體原料的流量來(lái)調(diào)節(jié)，這可通過(guò)調(diào)節(jié)旁路9上閥門10的開度來(lái)實(shí)現(xiàn)。增加閥門10的開度，會(huì)降低主管路的操作壓力；減小閥門10的開度，會(huì)提高主管路的操作壓力。
在附圖2中，A為單孔孔板，圓平板11是一個(gè)圓形薄平板，在其中心加工有一個(gè)圓小孔；B為多孔孔板，圓平板11是一個(gè)圓形薄平板，在其中心加工有多個(gè)小圓孔，這些小圓孔以圓平板11的圓心為對(duì)稱中心，均勻地分布在圓平板11上。
權(quán)利要求
1.一種水力空化滅菌裝置，該裝置主要由泵、管路、孔板、法蘭、原料罐、閥門和壓力表組成，其特征在于(1)原料罐的出口處設(shè)置有泵，該泵的出口與主管路連通；(2)主管路上裝有孔板，該孔板的入口與泵的出口連通，孔板的出口與原料罐連通，孔板的入口處裝有壓力表；(3)在泵的出口處設(shè)置一旁路，該旁路上裝有閥門，該閥門的入口與泵的出口連通，該閥門的出口與原料罐連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力空化滅菌裝置，其特征在于孔板中心位置處開有一個(gè)小圓孔，開孔率的范圍是0.01～0.04。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力空化滅菌裝置，其特征在于孔板上以圓心為對(duì)稱中心，開有均勻分布的多個(gè)小圓孔，開孔率的范圍是0.02～0.3。
全文摘要
本發(fā)明屬于化工流體機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用水力空化滅菌的裝置。該裝置主要由泵1、管路2、3、孔板4、法蘭5、原料罐6、閥門7和壓力表8等組成。該裝置的特征是利用孔板的節(jié)流作用產(chǎn)生水力空化現(xiàn)象，利用空化發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的瞬間高溫高壓來(lái)對(duì)液體原料進(jìn)行滅菌消毒。該裝置的效果是具有產(chǎn)量大、效率高、操作方便、瞬間滅菌、局部高溫、整體常溫等特點(diǎn)，從而避免了液體原料中有效成分的破壞和過(guò)熱分解，廣泛適用于水、牛奶、果汁等液體飲料、食品和營(yíng)養(yǎng)品的滅菌消毒。
文檔編號(hào)A23L3/015GK1557230SQ200410021098
公開日2004年12月29日 申請(qǐng)日期2004年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月29日
發(fā)明者張曉冬, 李志義, 劉學(xué)武 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)