專利名稱：一種連續(xù)式CO₂殺菌設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種連續(xù)式高密度C02殺菌設(shè)備，尤其涉及一種 用于液態(tài)食品殺菌鈍酶的連續(xù)式高密度C02殺菌設(shè)備。
背景技術(shù)：
食品的腐敗變質(zhì)主要是由于食品中的酶以及微生物引起的，食品 及原料的殺菌滅酶使食品加工保藏過程中極其重要的操作單元。 高密度二氧化碳?xì)⒕夹g(shù)是一種新型有效的非熱殺菌技術(shù)，基本
原理是將食品置于密封的處理釜中，給予高密度的C02處理，形成高
壓、高酸環(huán)境，在一定的溫度和壓強(qiáng)下對食品進(jìn)行處理，從而殺死微 生物和鈍化酶，使食品得以長期貯藏。該技術(shù)已引起了一些發(fā)達(dá)國家 研究人員的廣泛關(guān)注。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)已陸續(xù)開展了高密度二氧化碳?xì)?br> 菌鈍酶技術(shù)的相關(guān)研究，并且于2005年研制出一臺間歇式的高密度二 氧化碳?xì)⒕O(shè)備(ZL200520132590,X)，已投入使用中。
綜觀國內(nèi)外已有的高密度二氧化碳?xì)⒕鷾缑秆b置，普遍存在處理 能力小、適用范圍窄、C02無法回收利用、無法實(shí)現(xiàn)在線控制等問題。 整體裝置的設(shè)計還有待進(jìn)一步提高和優(yōu)化。

實(shí)用新型內(nèi)容
(一) 要解決的技術(shù)問題
本實(shí)用新型的目的是提供一種連續(xù)式高密度C02殺菌設(shè)備，該設(shè) 備能夠?qū)崿F(xiàn)C02的回收再利用以及整個試驗(yàn)過程的在線流動式監(jiān)控， 以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的處理能力小、適用范圍窄、C02無法回收利
用、無法實(shí)現(xiàn)在線控制的問題。
(二) 技術(shù)方案
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案
一種連續(xù)式C02殺菌設(shè)備，包括
氣體發(fā)生裝置，用于生成髙密度的C02,并傳輸給反應(yīng)裝置； 物料輸送裝置，用于輸送待殺菌物料并且控制進(jìn)料量； 反應(yīng)裝置，分別與所述氣體發(fā)生裝置以及所述物料輸送裝置連
接，用于所述C02與所述物料進(jìn)行反應(yīng)；
氣液分離裝置，與所述反應(yīng)裝置連接，用于分離反應(yīng)后的所述
C02與所述物料；
壓力控制裝置，分別與所述反應(yīng)裝置和所述氣液分離裝置相連，
用于調(diào)節(jié)所述反應(yīng)裝置和所述氣液分離裝置中的壓力；
氣體回收凈化裝置，與所述氣液分離裝置相連，用于回收凈化由
所述氣液分離裝置分離出來的氣體；
數(shù)據(jù)采集控制裝置，與所述物料控制裝置及氣液分離裝置相連， 用于顯示所述物料的流動過程并采集所述氣體發(fā)生裝置、物料輸送裝 置、反應(yīng)裝置以及氣液分離裝置中的溫度和壓力數(shù)據(jù)。
其中，所述氣體發(fā)生裝置包括 氣瓶，用于儲存所述C02氣體；
過濾器，連接所述氣瓶，用于對所述氣瓶中出來的C02氣體進(jìn)行
過濾除菌；
低溫冷卻槽，連接所述過濾器，用于對過濾后的所述C02氣體進(jìn)
行降溫液化；
高壓調(diào)頻泵，連接所述低溫冷卻槽，用于對所述液化后的co2
氣體進(jìn)行加壓，生成高密度的C02;
預(yù)熱器，連接所述高壓調(diào)頻泵，用于對所述高密度的C02氣體加 熱到設(shè)定溫度。
其中，所述物料輸送裝置包括
物料儲罐，用于儲藏所述待殺菌物料；
物料增壓泵，連接所述物料儲罐，用于對所述物料進(jìn)行加壓；預(yù)熱器，連接所述物料增壓泵，用于對加壓后的物料進(jìn)行預(yù)熱；
液位計，連接所述物料儲罐，用于記錄物料儲罐中的物料量； 壓力傳感器，連接所述物料增壓泵，用于測量所述物料的壓力； 溫度計，連接所述預(yù)熱器，用于測量所述預(yù)熱后物料的溫度； 以及安全閥，與所述壓力傳感器相連，所述安全閥設(shè)置有極限壓
力，超過極限壓力時所述安全閥自動打開，進(jìn)行卸壓。
其中，所述反應(yīng)裝置包括反應(yīng)器，所述反應(yīng)器為管式反應(yīng)器和/
或盤管式反應(yīng)器。
其中，所述氣液分離裝置包括
高壓分離器，與所述反應(yīng)裝置相連，用于初次分離反應(yīng)后的物料
常壓分離器，與所述高壓分離器相連，用于對初次分離后的所述 物料進(jìn)行二次分離。
其中，所述氣液分離裝置還包括
溫度計，與所述高壓及常壓分離器相連，用于測量分離后的氣體 和液體的溫度；
液位計，與所述高壓及常壓分離器相連，用于測量和控制所述分 離器中的液位。
其中，所述壓力控制裝置還包括背壓器，所述背壓器及所述高壓 分離器相連，用于調(diào)節(jié)所述反應(yīng)器和高壓分離器中的壓力。 其中，所述氣體回收凈化裝置包括
常壓回流分離器，與所述高壓分離器相連，用于對所述初次分離 出來的C02氣體進(jìn)行二次分離；
凈化過濾器，與所述常壓回流分離器相連，用于對經(jīng)過二次分離
的C02進(jìn)行凈化處理。
其中，數(shù)據(jù)自動釆集控制裝置包括數(shù)據(jù)采集和控制器，連接所述 壓力傳感器和所述溫度計，用于釆集所述壓力傳感器和溫度計顯示的
數(shù)據(jù)，并且根據(jù)所釆集的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動控制及設(shè)定加溫。 (三)有益效果
本實(shí)用新型所述連續(xù)式高密度二氧化碳?xì)⒕g酶裝置，通過采用 C02增壓泵和物料輸送泵、連通管道、背壓器、分離器等實(shí)現(xiàn)了連續(xù)
式處理，設(shè)計優(yōu)良，操作簡便；整套設(shè)備中設(shè)計了不同的反應(yīng)器，可 以選擇使用或者聯(lián)合使用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的多功能性，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本； 且反應(yīng)器設(shè)計優(yōu)良，有利于提高殺菌效果；實(shí)現(xiàn)了C02的凈化、回收， 能節(jié)約設(shè)備運(yùn)行成本，減少空氣污染；實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)參數(shù)和流程的在線 控制和記錄，大大減少實(shí)驗(yàn)人員的工作量，提高工作效率，且更為科 學(xué)和客觀。


圖1為本實(shí)用新型連續(xù)式C02殺菌設(shè)備。
圖中，1: C02氣瓶；2:〇02氣瓶；3:壓力表；4:過濾器；5: 冷卻槽；6:溫度探測器；7:流量計；8: C02高壓調(diào)頻泵；9:單向 閥；10:預(yù)熱器；11:壓力傳感器；12:安全閥；13:溫度計；14: 物料儲罐；15:液位計；16:過濾器；17:流量計；18.'物料增壓泵; 19:壓力傳感器；20:安全閥；21:單向閥；22:預(yù)熱器；23:溫度 計；24:反應(yīng)器；25:安全閥；26:壓力傳感器；27:溫度計；28: 溫度計；29:過濾器；30:背壓器；31:高壓分離器；32:液位計； 33:溫度計；34:壓力傳感器；35:安全閥；36:電磁閥；37:常壓 分離器；38:液位計；39:溫度計；40:電磁閥；41:無菌柜；42: 物料接收瓶；43:常壓回流分離器；44:單向閥；45:數(shù)據(jù)釆集和控 制器。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。
如圖1所示，為本實(shí)用新型技術(shù)方案的流程圖。
以下結(jié)合附圖對
本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行說明。
高密度C02發(fā)生裝置，包括C02氣瓶1， C02氣瓶2、壓力表3、 過濾器4、低溫冷卻槽5、溫度探測計6、流量計7、 C02高壓調(diào)頻泵 8、單向閩9、預(yù)熱器10、溫度計13、壓力傳感器11和安全閥12。 C02氣體(純度為99.5%)從C02氣瓶1和C02氣瓶2出來，經(jīng)過無 菌過濾器4過濾除菌，再經(jīng)過低溫冷卻槽5降溫液化，液化后的C02 在高壓調(diào)頻泵8的作用下形成較高壓強(qiáng)的C02，期間液態(tài)C02進(jìn)入高 壓調(diào)頻泵8的流量通過流量計7測量和控制，壓力傳感器11和安全 閥12接在高壓調(diào)頻泵8上，所述安全閎12設(shè)置有極限壓力， 一旦壓 力傳感器11所測得的壓力值超過安全閥12的極限壓力，則安全閥自 動打開閥門減壓。高壓的C02經(jīng)過單向閩9進(jìn)入預(yù)熱器10預(yù)熱到設(shè) 定的溫度，溫度計13用來測定預(yù)熱后C02的溫度，預(yù)熱后的氣體進(jìn) 入密封的反應(yīng)器24。溫度探測器6和流量計接在低溫冷卻槽5上， 測量所述C02的溫度和壓力值。所述溫度探測器6、流量計7、溫度 計13和壓力傳感器11所測得的數(shù)據(jù)傳輸于數(shù)據(jù)釆集和控制器45。
物料輸送裝置，包括物料儲罐14、液位計15、過濾器16、流量 計17、物料增壓泵18、壓力傳感器19、安全閥20、單向閩21、預(yù) 熱器22、溫度計23 。物料儲罐14中的物料經(jīng)過濾器16過濾后流 經(jīng)流量計17進(jìn)入物料增壓泵18,在18的作用下增壓并通過單向閥 21輸入預(yù)熱器22,經(jīng)過預(yù)熱后進(jìn)入反應(yīng)器24中進(jìn)行處理。過濾器 16濾掉物料中的大顆粒雜質(zhì)或異物。液位計15記錄物料儲罐14中 的物料量，并將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)釆集和控制器45。壓力傳感器19和 溫度計23分別記錄和控制壓力、溫度，并將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)采集和 控制器45。安全閥20設(shè)定有極限壓力，超過壓力則所述安全閥20 自動打開，進(jìn)行卸壓。
反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)器24、溫度計27、溫度計28、安全閥25、壓 力傳感器26。其中反應(yīng)器有三組，分別為兩組不同長度和內(nèi)徑的管式
反應(yīng)器以及一組盤管式反應(yīng)器。管式反應(yīng)器A，內(nèi)部為不銹鋼管，長
500~800mm;管式反應(yīng)器B,內(nèi)部為不銹鋼管，長800-1500mm;盤 管式反應(yīng)器內(nèi)置一彎曲盤管，內(nèi)徑為6 12mm,長8 15m。反應(yīng)器24 外部有一電加熱爐，電加熱爐釆用了密封防爆結(jié)構(gòu)的電阻加熱器，由 電熱板、保溫層、導(dǎo)熱層和密封型引線盒與反應(yīng)釜夾套構(gòu)成。反應(yīng)器 24上部和中部分別連接兩個電熱偶溫度計27和28，它能顯示處理過程 中反應(yīng)器24上部和中部的溫度。與反應(yīng)器24相連的壓力傳感器26顯示 處理過程中的壓力。安全閥25的作用同上面提到的安全閥12和安全閥 20的作用。溫度計27、溫度計28和壓力傳感器26所顯示的溫度和壓力 數(shù)值傳輸?shù)綌?shù)據(jù)釆集和控制裝置。
氣液分離裝置，包括高壓分離器31、液位計32、溫度計33、壓力 傳感器34、安全閥35、電磁閥36、常壓分離器37、液位計38、溫度計 39、電磁閥40。物料和C02在高壓分離器31中經(jīng)過初次分離后，物料 進(jìn)入常壓分離器37進(jìn)行二次分離，而C02則進(jìn)入回收凈化裝置，在物 料初次分離的過程中液位計32用來控制高壓分離器31中的液位。壓力 傳感器34和溫度計33分別記錄和控制高壓分離器31中的壓力和溫度， 并將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)釆集和控制裝置45;安全閥35作用同上述安全閥 25，與高壓分離器相連；液位計38控制常壓分離器37中的液位，并與 電磁閥36—同控制放液的頻率和量。
從常壓分離器37中出來的物料進(jìn)入物料接收瓶42，所述物料接收 瓶42置于無菌柜41中，所述無菌柜41用來使除菌后的物料與空氣隔 離，以防止物料的二次污染。
C02回收凈化裝置，包括高壓分離器31、常壓回流分離器43、單 向閥44、過濾器4。從高壓分離器31中分離出來的大部分C02經(jīng)管道 進(jìn)入常壓回流分離器43進(jìn)行二次分離，最后經(jīng)單向閥44匯總到凈化過 濾器4,經(jīng)過凈化的C02在高壓泵的作用和單向閩的控制下再次流向 低溫冷卻槽中5，并進(jìn)入處理系統(tǒng)被再次使用。
數(shù)據(jù)自動釆集控制裝置，包括數(shù)據(jù)采集和控制器45，裝置的工作 流程設(shè)計在軟件的界面上，可動態(tài)顯示流動的過程，各參數(shù)測量點(diǎn)設(shè) 計一個窗口，瞬時顯示各參數(shù)。通過所述數(shù)據(jù)采集和控制器45自動控 制或設(shè)定加溫等，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話及無人值守。
以下以胡蘿卜汁的殺菌鈍酶為例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型連續(xù)式 高密度C02殺菌設(shè)備的工作流程
使用前打開無菌柜的消毒系統(tǒng)，保證處理環(huán)境的潔凈和無菌；選 擇管式反應(yīng)器，用75%酒精對整個回路內(nèi)部以及反應(yīng)器進(jìn)行充分消毒 并用無菌水沖洗干凈，再通入適量C02氣體吹凈殘留水分等；接著打 開電腦和數(shù)據(jù)釆集分析軟件，設(shè)定溫度和壓強(qiáng)并打開電加熱裝置，使 反應(yīng)器及預(yù)熱器達(dá)到30。C;打開預(yù)熱器以及反應(yīng)器的進(jìn)樣閥門以及連 通氣液分離器的各個閥門。在物料罐中裝人2L胡蘿卜汁；打開C02氣
罐，同時啟動C02增壓泵和物料輸送泵使得C02和物料分別進(jìn)入預(yù)熱
器中充分預(yù)熱達(dá)到30'C。調(diào)節(jié)背壓器，使反應(yīng)器中壓力為10MPa，高 壓分離器中壓力為5MPa;調(diào)節(jié)分離中上液位為200mm，下液位為 50mm。 5min后在與常壓分離器相連的取樣口無菌操作取100mL經(jīng)過 處理的胡蘿卜汁。再次調(diào)節(jié)背壓器，使得反應(yīng)器中壓力為20MPa，高 壓分離器中壓力為5MPa; 5min后在與常壓分離器相連的取樣口無菌 操作取100mL經(jīng)過處理的胡蘿卜汁。再次調(diào)節(jié)背壓器，使得反應(yīng)器中 壓力為30MPa，高壓分離器中壓力為5MPa; 5min后在與常壓分離器 相連的取樣口無菌操作取100mL經(jīng)過處理的胡蘿卜汁。處理完畢后，
關(guān)閉C02氣罐的閥門和物料罐閥門及兩個增壓泵，用適量蒸餾水清洗
回路內(nèi)部至潔凈；最后關(guān)閉加熱系統(tǒng)和釆集控制器以及電源。測量微 生物殘存率以及酶活殘存量。
以上為本實(shí)用新型的最佳實(shí)施方式，依據(jù)本實(shí)用新型公開的內(nèi) 容，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠顯而易見地想到一些雷同、替代方案， 均應(yīng)落入本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1、一種連續(xù)式CO2殺菌設(shè)備，其特征在于，包括氣體發(fā)生裝置，用于生成高密度的CO2，并傳輸給反應(yīng)裝置；物料輸送裝置，用于輸送待殺菌物料并且控制進(jìn)料量；反應(yīng)裝置，分別與所述氣體發(fā)生裝置以及所述物料輸送裝置連接，用于所述CO2與所述物料進(jìn)行反應(yīng)；氣液分離裝置，與所述反應(yīng)裝置連接，用于分離反應(yīng)后的所述CO2與所述物料；壓力控制裝置，分別與所述反應(yīng)裝置和所述氣液分離裝置相連，用于調(diào)節(jié)所述反應(yīng)裝置和所述氣液分離裝置中的壓力；氣體回收凈化裝置，與所述氣液分離裝置相連，用于回收凈化由所述氣液分離裝置分離出來的氣體；數(shù)據(jù)采集控制裝置，與所述物料控制裝置及氣液分離裝置相連，用于顯示所述物料的流動過程并采集所述氣體發(fā)生裝置、物料輸送裝置、反應(yīng)裝置以及氣液分離裝置中的溫度和壓力數(shù)據(jù)。
2、 如權(quán)利要求1所述的殺菌設(shè)備，其特征在于，所述氣體發(fā)生 裝置包括氣瓶，用于儲存所述C02氣體；過濾器，連接所述氣瓶，用于對所述氣瓶中出來的C02氣體進(jìn)行過濾除菌；低溫冷卻槽，連接所述過濾器，用于對過濾后的所述C02氣體進(jìn)行降溫液化；高壓調(diào)頻泵，連接所述低溫冷卻槽，用于對所述液化后的co2氣體進(jìn)行加壓，生成高密度的C02;預(yù)熱器，連接所述高壓調(diào)頻泵，用于對所述高密度的C02氣體加 熱到設(shè)定溫度。
3、 如權(quán)利要求1所述的殺菌設(shè)備，其特征在于，所述物料輸送裝置包括物料儲罐，用于儲藏所述待殺菌物料； 物料增壓泵，連接所述物料儲罐，用于對所述物料進(jìn)行加壓； 預(yù)熱器，連接所述物料增壓泵，用于對加壓后的物料進(jìn)行預(yù)熱； 液位計，連接所述物料儲罐，用于記錄物料儲罐中的物料量； 壓力傳感器，連接所述物料增壓泵，用于測量所述物料的壓力； 溫度計，連接所述預(yù)熱器，用于測量所述預(yù)熱后物料的溫度； 以及安全閥，與所述壓力傳感器相連，所述安全閥設(shè)置有極限壓 力，超過極限壓力時所述安全閥自動打開，進(jìn)行卸壓。
4、 如權(quán)利要求1所述的殺菌設(shè)備，其特征在于，所述反應(yīng)裝置 包括反應(yīng)器，所述反應(yīng)器為管式反應(yīng)器和/或盤管式反應(yīng)器。
5、 如權(quán)利要求4所述的殺菌設(shè)備，其特征在于，所述氣液分離 裝置包括高壓分離器，與所述反應(yīng)裝置相連，用于初次分離反應(yīng)后的物料和C02;常壓分離器，與所述高壓分離器相連，用于對初次分離后的所述 物料進(jìn)行二次分離。
6、 如權(quán)利要求5所述的殺菌設(shè)備，其特征在于，所述氣液分離 裝置還包括溫度計，與所述高壓及常壓分離器相連，用于測量分離后的氣體 和液體的溫度；液位計，與所述高壓及常壓分離器相連，用于測量和控制所述分 離器中的液位。
7、 如權(quán)利要求1所述的殺菌設(shè)備，其特征在于，所述壓力控制 裝置還包括背壓器，所述背壓器及所述高壓分離器相連，用于調(diào)節(jié)所 述反應(yīng)器和高壓分離器中的壓力。
8、 如權(quán)利要求1所述的殺菌設(shè)備，其特征在于，所述氣體回收 凈化裝置包括常壓回流分離器，與所述高壓分離器相連，用于對所述初次分離出來的C02氣體進(jìn)行二次分離；和凈化過濾器，與所述常壓回流分離器相連，用于對經(jīng)過二次分離的C02進(jìn)行凈化處理。
9、如權(quán)利要求3所述的殺菌設(shè)備，其特征在于，所述數(shù)據(jù)自動 采集控制裝置包括數(shù)據(jù)釆集和控制器，連接所述壓力傳感器和所述溫 度計，用于采集所述壓力傳感器和溫度計顯示的數(shù)據(jù)，并且根據(jù)所采 集的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動控制及設(shè)定加溫。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種連續(xù)式高密度CO₂殺菌設(shè)備，尤其是一種用于液態(tài)食品殺菌鈍酶的連續(xù)式高密度CO₂殺菌設(shè)備，主要包括氣體發(fā)生裝置，物料輸送裝置，反應(yīng)裝置，氣液分離裝置，壓力控制裝置，氣體回收凈化裝置及數(shù)據(jù)自動采集控制裝置。整套設(shè)備實(shí)現(xiàn)了連續(xù)式處理，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的多功能性，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本，實(shí)現(xiàn)CO₂的回收和再利用，減少空氣污染，實(shí)現(xiàn)了在線控制和動態(tài)顯示各參數(shù)的流動過程。
文檔編號A23L2/42GK201188863SQ2008200807
公開日2009年2月4日 申請日期2008年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月20日
發(fā)明者吳繼紅, 孫志健, 廖小軍, 廖紅梅, 燕 張, 胡小松 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)