專利名稱：液體食品用高壓脈沖電場(chǎng)殺菌處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到液體食品殺菌技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種采用高壓脈沖液 體食品滅酶滅菌試驗(yàn)的裝置。
技術(shù)背景高壓電脈沖技術(shù)用于液體食品滅酶滅菌，主要工作原理是基于細(xì)胞結(jié)構(gòu) 和液態(tài)食品體系間的電學(xué)特性差異。當(dāng)把液態(tài)食品作為電解質(zhì)置于電場(chǎng)中 時(shí)，食品中微生物的細(xì)胞膜在強(qiáng)電場(chǎng)作用下被電擊穿，產(chǎn)生不可修復(fù)的穿孔或破裂，使細(xì)胞組織受損，導(dǎo)致微生物失活。 一般在脈沖電場(chǎng)強(qiáng)度為12 100kv/cm，脈沖持續(xù)時(shí)間為微秒級(jí)的條件下，可有效地對(duì)液體食品進(jìn)行滅菌。 高壓脈沖滅菌技術(shù)具有能耗低、滅菌速度快，因而可有效保存食品的營養(yǎng)成 分和天然特征等特點(diǎn)?，F(xiàn)有的高壓脈沖液體食品滅酶滅菌的裝置造價(jià)高，還存在以下缺點(diǎn)1、 殺菌室的結(jié)構(gòu)不合理，使電場(chǎng)分布不均勻，無法建立起合理的溫度場(chǎng)、電場(chǎng) 空間分布的數(shù)學(xué)模型，更無法準(zhǔn)確的找出火花放電的危險(xiǎn)點(diǎn)，也無法克服火 花放電問題；2、在殺菌的過程中往往伴隨著有害物理過程的發(fā)生，例如 電火花擊穿放電，會(huì)破壞食品中的有益成分，導(dǎo)致食品出現(xiàn)碎屑，破壞食品 品質(zhì)，另外可能發(fā)生的電解反應(yīng)不但能破壞食品中多種營養(yǎng)成分，還使電極 表面上產(chǎn)生垢物而影響殺菌室的正常工作。發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有高電壓脈沖液體食品滅菌裝置造價(jià)高，技術(shù)難度大以及殺 菌室結(jié)構(gòu)不合理的問題，本發(fā)明提供了一種液體食品用高壓脈沖電場(chǎng)殺菌處 理裝置。液體食品用高壓脈沖電場(chǎng)殺菌處理裝置由脈沖觸發(fā)發(fā)生電路、滅菌電容 CC和處理室組成，所述脈沖觸發(fā)發(fā)生電路由脈沖信號(hào)發(fā)生電路10、脈沖觸 發(fā)電路20、升壓電路30、放電電路40組成，脈沖信號(hào)發(fā)生電路IO產(chǎn)生頻 率為0.5Hz 50Hz的脈沖信號(hào)，所述脈沖信號(hào)發(fā)生電路10的脈沖信號(hào)輸出
端和脈沖觸發(fā)電路20的控制信號(hào)輸入端連接，所述脈沖觸發(fā)電路20的兩個(gè) 脈沖信號(hào)輸出端與放電電路40的兩個(gè)脈沖控制信號(hào)輸入端連接，所述放電 電路40的電壓信號(hào)輸入端和升壓電路30的電壓信號(hào)輸出端連接，所述放電 電路40的放電信號(hào)輸出端和滅菌電容CC的一個(gè)極板連接，所述滅菌電容 CC的另一個(gè)極板和放電電路40的電源地連接；處理室為密封的長方體空 間，所述滅菌電容CC的兩個(gè)極板分別固定在處理室內(nèi)兩個(gè)面積最大的相對(duì) 的內(nèi)壁上，所述兩個(gè)極板的面積與其所固定的內(nèi)壁的面積相等，在與所述電 極板垂直的處理室的側(cè)壁上，開有一個(gè)裝料口 50，所述處理室是由絕緣材 料制作的。本發(fā)明具有電路結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低的特點(diǎn)。采用本發(fā)明所述的液體食品 用高壓脈沖電場(chǎng)殺菌處理裝置對(duì)牛奶、果汁等液體食品進(jìn)行滅菌，經(jīng)試驗(yàn)證 明，殺菌率明顯，對(duì)食品的品質(zhì)無顯著影響。


圖1是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的處理室結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是具體實(shí)施方式
七所述的處理室的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一液體食品用高壓脈沖電場(chǎng)殺菌處理裝置由脈沖觸發(fā) 發(fā)生電路、滅菌電容CC和處理室組成，所述脈沖觸發(fā)發(fā)生電路由脈沖信號(hào)發(fā)生電路10、脈沖觸發(fā)電路20、升壓電路30、放電電路40組成，脈沖信 號(hào)發(fā)生電路10產(chǎn)生頻率為0.5Hz 50Hz的脈沖信號(hào)，所述脈沖信號(hào)發(fā)生電 路10的脈沖信號(hào)輸出端和脈沖觸發(fā)電路20的控制信號(hào)輸入端連接，所述脈 沖觸發(fā)電路20的兩個(gè)脈沖信號(hào)輸出端與放電電路40的兩個(gè)脈沖控制信號(hào)輸 入端連接，所述放電電路40的電壓信號(hào)輸入端和升壓電路30的電壓信號(hào)輸 出端連接，所述放電電路40的放電信號(hào)輸出端和滅菌電容CC的一個(gè)極板 連接，所述滅菌電容CC的另一個(gè)極板和放電電路40的電源地連接；處理 室為密封的長方體空間，所述滅菌電容CC的兩個(gè)極板分別固定在處理室內(nèi) 兩個(gè)面積最大的相對(duì)的內(nèi)壁上，所述兩個(gè)極板的面積與其所固定的內(nèi)壁的面 積相等，在與所述電極板垂直的處理室的側(cè)壁上，開有一個(gè)裝料口 50，所 述處理室是由絕緣材料制作的。
本實(shí)施方式中的脈沖觸發(fā)電路20在頻率為0.5Hz 50Hz的脈沖信號(hào)控 制下，將交流220V電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成峰-峰值為6000V的脈沖信號(hào)輸出。本實(shí)施方式所述的液體食品用高壓脈沖電場(chǎng)殺菌處理裝置是脈沖觸發(fā) 發(fā)生電路產(chǎn)生頻率可調(diào)的高壓脈沖信號(hào)并施加到安裝在處理室中的滅菌電 容CC的兩個(gè)電極板上進(jìn)而達(dá)到對(duì)處理室中的液體進(jìn)行高壓滅菌的目的。本 實(shí)施方式所述的液體食品用高壓脈沖電場(chǎng)殺菌處理裝置在使用的時(shí)候，先用 注射器通過處理室的裝料口向處理室內(nèi)裝滿被處理的液體食品，然后調(diào)整脈 沖信號(hào)發(fā)生電路10的輸出脈沖信號(hào)的頻率為需要的頻率值，接通脈沖觸發(fā) 電路20的電源，所述脈沖觸發(fā)電路20的輸出端輸出脈沖觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)放電 電路40對(duì)滅菌電容CC進(jìn)行放電，進(jìn)而使所述滅菌電容CC的兩個(gè)極板間 產(chǎn)生脈沖高壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)處在處理室中的滅菌電容CC兩個(gè)極板中間的液體進(jìn) 行脈沖高壓滅菌。由于滅菌電容CC的兩個(gè)極板充滿處理室內(nèi)的兩個(gè)內(nèi)壁上， 使處理室內(nèi)部空間的電場(chǎng)均勻，能夠建立起合理的溫度場(chǎng)，殺菌效果好。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一所述的液體食品用高 壓脈沖電場(chǎng)殺菌處理裝置的區(qū)別在于，所述脈沖觸發(fā)電路20由整流橋Dll、 第一電阻R1、第一電容C1、可控硅Q2和脈沖變壓器T2組成，整流橋Dll 的兩個(gè)交流輸入端分別和外部的交流220V電源的兩個(gè)電源輸出端連接，第 一電阻R1的一端與所述整流橋Dll的正極輸出端連接，所述第一電阻R1 的另一端分別與第一電容C1的一端、可控硅Q2的陰極連接，所述第一電 容C1的另一端和整流橋Dll的負(fù)極輸出端連接，所述可控硅Q2的陽極通 過脈沖變壓器T2的初級(jí)線圈和整流橋Dll的負(fù)極輸出端連接，所述脈沖變 壓器T2的次級(jí)線圈的兩端分別和放電電路40的兩個(gè)脈沖控制信號(hào)輸入端， 所述可控硅Q2的控制極和脈沖信號(hào)發(fā)生電路10的脈沖信號(hào)輸出端連接。本實(shí)施方式中的脈沖觸發(fā)電路20采用脈沖變壓器T2輸出信號(hào)，避免 了后續(xù)放電電路中的高壓脈沖信號(hào)對(duì)脈沖信號(hào)發(fā)生電路10及脈沖觸發(fā)電路 20的影響，使系統(tǒng)工作更穩(wěn)定、可靠。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二所述的液體食品 用高壓脈沖電場(chǎng)殺菌處理裝置的區(qū)別在于，所述升壓電路30由調(diào)壓器TT、 升壓變壓器T1、第二電阻R2、第一硅堆D1、充電電容C2和第三電阻R3
組成，所述調(diào)壓器TT的兩個(gè)信號(hào)輸出端分別與升壓變壓器T1的初級(jí)線圈 的兩端連接，所述升壓變壓器T1的次級(jí)線圈的一端與第二電阻R2的一端 連接，所述升壓變壓器T1的次級(jí)線圈的另一端與電源地連接，所述第二電 阻R2的另一端和第一硅堆Dl的陽極連接，所述第一硅堆Dl的陰極與放 電電路40的電壓信號(hào)輸入端連接，充電電容C2和第三電阻R3并聯(lián)在第一 硅堆D1的陰極和電源地之間。， 本實(shí)施方式所述的升壓電路30采用變壓器升壓，在變壓器的初級(jí)采用 調(diào)壓器提供電源，可以靈活的控制升壓電路輸出電壓的幅值，是本實(shí)施方式 的液體食品用高壓脈沖電場(chǎng)殺菌處理裝置能夠提供多種幅值的脈沖電壓信 號(hào)。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二或三所述的液體 食品用高壓脈沖電場(chǎng)殺菌處理裝置的區(qū)別在于，所述放電電路40由第四電 阻R4、放電電容C3、三級(jí)點(diǎn)火開關(guān)41、電感L1、第二硅堆D2組成，其 中三級(jí)點(diǎn)火開關(guān)41由實(shí)心電極A、空心電極B和觸發(fā)針Z組成，所述觸發(fā) 針Z固定在半球形的空心電極B的中心，與所述空心電極B的導(dǎo)電部分有 間隙，實(shí)心電極A是半球形的，所述實(shí)心電極A和空心電極B之間的距離 可以調(diào)整；第四電阻R4的一端和升壓電路30的電壓信號(hào)輸出端連接，所 述第四電阻R4的另一端分別和放電電容C3的一端、三級(jí)點(diǎn)火開關(guān)41的實(shí) 心電極A連接，所述放電電容C3的另一端和電源地連接，所述三級(jí)點(diǎn)火開 關(guān)41的觸發(fā)針Z和空心電極B分別和脈沖觸發(fā)電路20的兩個(gè)信號(hào)輸出端 連接，所述三級(jí)點(diǎn)火開關(guān)41的空心電極B分別與滅菌電容CC的一個(gè)極板、 電感U —端、第二硅堆D2的陰極連接，所述滅菌電容CC的另一個(gè)極板 和電感L1的另一端、第二硅堆D2的陽極均和電源地連接。所述三級(jí)點(diǎn)火開關(guān)41的工作過程為，當(dāng)觸發(fā)針Z和空心電極B之間產(chǎn) 生火花放電的時(shí)候，致使所述空心電極B和實(shí)心電極A之間間歇擊穿而接 通，使放電電容C3以一定頻率向處理室內(nèi)的滅菌電容CC放電。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四所述的液體食品用高 壓脈沖電場(chǎng)殺菌處理裝置的區(qū)別在于，所述放電電容C3由多個(gè)電容串聯(lián)組 成。
由于在高頻率的脈沖充放電過程中，電容器容易損壞，本實(shí)施方式采用 電容串聯(lián)的電路結(jié)構(gòu)，可以防止由于放電電容的損壞而影響整個(gè)系統(tǒng)的工 作，即當(dāng)多個(gè)串聯(lián)的電容中有一個(gè)電容被擊穿的時(shí)候，其它電容仍可正常工 作，不會(huì)影響系統(tǒng)的工作。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與一至五任一是具體實(shí)施方式
所述的液 體食品用高壓脈沖電場(chǎng)殺菌處理裝置的區(qū)別在于，所述脈沖信號(hào)發(fā)生電路10由555集成電路的脈沖發(fā)生電路Ul和第六電阻R6、第五電阻R5、三級(jí) 管Q22組成，所述555集成電路的脈沖發(fā)生電路Ul的脈沖信號(hào)輸出端和第 五電阻R5的一端連接，所述第五電阻R5的另一端和三級(jí)管Q22的基極連 接，所述三級(jí)管Q22的集電極與第六電阻R6的一端連接，所述第六電阻 R6的另一端和直流電源的正極連接，所述三級(jí)管Q22的發(fā)射極與脈沖觸發(fā) 電路20的控制信號(hào)輸入端連接。本實(shí)施方式采用的555集成電路的脈沖發(fā)生電路是現(xiàn)有技術(shù)中比較成 熟的脈沖信號(hào)發(fā)生電路，性能穩(wěn)定，并且輸出脈沖信號(hào)的頻率可調(diào)。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六任意實(shí)施方式所 述的液體食品用高壓脈沖電場(chǎng)殺菌處理裝置的區(qū)別在于，所述處理室還增加 一個(gè)出料口 51，所述裝料口 50和出料口 51分別位于處理室上的與滅菌電 容CC的電極板相垂直的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)壁上。本實(shí)施方式所述的處理室在使用的時(shí)候，將待處理的液體食品通過管道 從處理室的裝料口進(jìn)入處理室，然后從處理室的出料口流出處理室。
權(quán)利要求
1、液體食品用高壓脈沖電場(chǎng)殺菌處理裝置，其特征在于它由脈沖觸發(fā)發(fā)生電路、滅菌電容(CC)和處理室組成，所述脈沖觸發(fā)發(fā)生電路由脈沖信號(hào)發(fā)生電路(10)、脈沖觸發(fā)電路(20)、升壓電路(30)、放電電路(40)組成，脈沖信號(hào)發(fā)生電路(10)產(chǎn)生頻率為0.5Hz～50Hz的脈沖信號(hào)，所述脈沖信號(hào)發(fā)生電路(10)的脈沖信號(hào)輸出端和脈沖觸發(fā)電路(20)的控制信號(hào)輸入端連接，所述脈沖觸發(fā)電路(20)的兩個(gè)脈沖信號(hào)輸出端與放電電路(40)的兩個(gè)脈沖控制信號(hào)輸入端連接，所述放電電路(40)的電壓信號(hào)輸入端和升壓電路(30)的電壓信號(hào)輸出端連接，所述放電電路(40)的放電信號(hào)輸出端和滅菌電容(CC)的一個(gè)極板連接，所述滅菌電容(CC)的另一個(gè)極板和放電電路(40)的電源地連接；處理室為密封的長方體空間，所述滅菌電容(CC)的兩個(gè)極板分別固定在處理室內(nèi)兩個(gè)面積最大的相對(duì)的內(nèi)壁上，所述兩個(gè)極板的面積與其所固定的內(nèi)壁的面積相等，在與所述電極板垂直的處理室的側(cè)壁上，開有一個(gè)裝料口(50)，所述處理室是由絕緣材料制作的。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體食品用高壓脈沖電場(chǎng)殺菌處理裝置，其特 征在于，所述脈沖觸發(fā)電路(20)由整流橋(Dll)、第一電阻(Rl)、第一電 容(Cl)、可控硅(Q2)和脈沖變壓器(T2)組成，整流橋(D11)的兩個(gè)交 流輸入端分別和外部的交流220V電源的兩個(gè)電源輸出端連接，第一電阻(Rl) 的一端與所述整流橋(D11)的正極輸出端連接，所述第一電阻(Rl)的另一 端分別與第一電容(C1)的一端、可控硅(Q2)的陰極連接，所述第一電容(C1) 的另一端和整流橋(D11)的負(fù)極輸出端連接，所述可控硅(Q2)的陽極通過 脈沖變壓器(T2)的初級(jí)線圈和整流橋(D11)的負(fù)極輸出端連接，所述脈沖 變壓器(T2)的次級(jí)線圈的兩端分別和放電電路(40)的兩個(gè)脈沖控制信號(hào)輸 入端連接，所述可控硅(Q2)的控制極和脈沖信號(hào)發(fā)生電路(10)脈沖信號(hào)輸 出端連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體食品用高壓脈沖電場(chǎng)殺菌處理裝置，其特 征在于，所述升壓電路(30)由調(diào)壓器(TT)、升壓變壓器(Tl )、第二電阻(R2)、 第一硅堆(Dl)、充電電容(C2)和第三電阻(R3)組成，所述調(diào)壓器(TT) 的兩個(gè)信號(hào)輸出端分別與升壓變壓器(Tl)初級(jí)線圈的兩端連接，所述升壓變 壓器(Tl)次級(jí)線圈的一端與第二電阻(R2)的一端連接，所述升壓變壓器(Tl) 次級(jí)線圈的另一端與電源地連接，所述第二電阻(R2)的另一端和第一硅堆(D1)的陽極連接，所述第一硅堆(DO的陰極與放電電路(40)的電壓信號(hào)輸入端 連接，充電電容(C2)和第三電阻(R3)并聯(lián)在第一硅堆(Dl)的陰極和電 源地之間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體食品用高壓脈沖電場(chǎng)殺菌處理裝置，其特 征在于所述放電電路(40)由第四電阻(R4)、放電電容(C3)、三級(jí)點(diǎn)火開關(guān)(41)、電感(Ll)、第二硅堆(D2)組成，其中三級(jí)點(diǎn)火開關(guān)(41)由實(shí)心電 極(A)、空心電極(B)和觸發(fā)針(Z)組成，所述觸發(fā)針(Z)固定在半球形 的空心電極(B)的中心，與所述空心電極(B)的導(dǎo)電部分有間隙，實(shí)心電極(A)是半球形的，所述實(shí)心電極(A)和空心電極(B)之間的距離可以調(diào)整； 第四電阻(R4)的一端和升壓電路(30)的電壓信號(hào)輸出端連接，所述第四電 阻(R4)的另一端分別和放電電容(C3)的一端、三級(jí)點(diǎn)火開關(guān)(41)的實(shí)心 電極(A)連接，所述放電電容(C3)的另一端和電源地連接，所述三級(jí)點(diǎn)火 開關(guān)(41)的觸發(fā)針(Z)和空心電極(B)分別和脈沖觸發(fā)電路(20)的兩個(gè) 信號(hào)輸出端連接，所述三級(jí)點(diǎn)火開關(guān)(41)的空心電極(B)分別于滅菌電容(CC)的一個(gè)極板、電感(Ll)的一端、第二硅堆(D2)的陰極連接，所述 滅菌電容(CC)的另一個(gè)極板、電感(Ll)的另一端、第二硅堆(D2)的陽 極連接在一起與電源地連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的液體食品用高壓脈沖電場(chǎng)殺菌處理裝置，其特 征在于，所述放電電容(C3)由多個(gè)電容串聯(lián)組成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述的液體食品用高壓脈沖電場(chǎng)殺 菌處理裝置，其特征在于所述脈沖信號(hào)發(fā)生電路(10)由555集成電路的脈沖 發(fā)生電路(Ul)和第六電阻(R6)、第五電阻(R5)、三級(jí)管(Q22)組成，所 述555集成電路的脈沖發(fā)生電路(Ul)的脈沖信號(hào)輸出端和第五電阻(R5)的 一端連接，所述第五電阻(R5)的另一端和三級(jí)管(Q22)的基極連接，所述 三級(jí)管(Q22)的集電極與第六電阻(R6)的一端連接，所述第六電阻(R6) 的另一端和直流電源的正極連接，所述三級(jí)管(Q22)的發(fā)射極與脈沖觸發(fā)電 路(20)的控制信號(hào)輸入端連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體食品用高壓脈沖電場(chǎng)殺菌處理裝置，其特 征在于，所述處理室還增加一個(gè)出料口 (51)，所述裝料口 (50)和出料口 (51) 分別位于處理室上的與滅菌電容(CC)的電極板相垂直的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)壁上。
全文摘要
液體食品用高壓脈沖電場(chǎng)殺菌處理裝置，涉及到液體食品殺菌技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有高電壓脈沖殺菌裝置造價(jià)高，技術(shù)難度大以及殺菌室結(jié)構(gòu)不合理的問題。它的脈沖信號(hào)發(fā)生電路的脈沖信號(hào)輸出端和脈沖發(fā)生電路的控制信號(hào)輸入端連接，脈沖發(fā)生電路的兩個(gè)脈沖信號(hào)輸出端與放電電路的兩個(gè)脈沖控制信號(hào)輸入端連接，放電電路的電壓信號(hào)輸入端和升壓電路的電壓信號(hào)輸出端連接，滅菌電容的兩個(gè)極板分別與放電電路的放電信號(hào)輸出端和電源地連接；處理室為密封長方體空間，滅菌電容的兩個(gè)極板分別固定在處理室內(nèi)兩個(gè)面積最大的相對(duì)內(nèi)壁上，兩個(gè)極板充滿其所固定的內(nèi)壁，在與電極板垂直的處理室的側(cè)壁上，開有一個(gè)進(jìn)料口。它可以應(yīng)用到液體食品滅菌領(lǐng)域。
文檔編號(hào)A23L2/42GK101147613SQ200710144498
公開日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
發(fā)明者張喜海, 張長利, 房俊龍, 方 楊, 沈維政 申請(qǐng)人:東北農(nóng)業(yè)大學(xué)