專利名稱：帶壓多級微波連續(xù)加熱滅菌固態(tài)物料的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
帶壓多級微波連續(xù)加熱滅菌固態(tài)物料的裝置涉及生物工程、化工、食品和環(huán)境工 程中，固態(tài)物料的加熱滅菌技術(shù)領(lǐng)域。
二背景技術(shù)：
目前在食品、制藥、農(nóng)副產(chǎn)品加工、釀造、有機(jī)廢物處理、固態(tài)發(fā)酵、化工、制造業(yè)等 諸多領(lǐng)域，經(jīng)常會遇到固態(tài)物料的加熱與滅菌處理問題。顆粒、粉粒狀等含水固態(tài)物料采用 微波加熱及滅菌與傳統(tǒng)的蒸汽加熱及滅菌相比，可以明顯縮短滅菌時間，具有設(shè)備簡單、能 耗低、容易操作和容易實(shí)現(xiàn)自動化的許多優(yōu)點(diǎn)，不存在環(huán)境污染問題。微波處理各類含水固 態(tài)物料時，需要加壓才能使物料的溫度達(dá)到12(TC以上，達(dá)到殺滅細(xì)菌芽胞的溫度。目前受
現(xiàn)有設(shè)備制作材料強(qiáng)度、耐熱性、耐腐蝕性、耐磨性及電磁特性的影響及限制，在對固態(tài)物 料加熱滅菌要求較高或相關(guān)工藝較為復(fù)雜的情況下，現(xiàn)有微波殺菌技術(shù)方法有一定的局限 性。
三
發(fā)明內(nèi)容針對固態(tài)物料加熱滅菌要求較高或相關(guān)工藝較為復(fù)雜的情況下，現(xiàn)有微波殺菌技 術(shù)方法有一定的局限性。為克服上述問題，本實(shí)用新型采用帶壓多級微波連續(xù)加熱滅菌固 態(tài)物料的裝置，能利用微波加熱將固態(tài)物料，尤其是固態(tài)發(fā)酵物料中的細(xì)菌芽胞殺滅，實(shí)現(xiàn) 固態(tài)物料徹底被滅菌的目的。 本實(shí)用新型提供了一種帶壓多級微波連續(xù)加熱滅菌固態(tài)物料的裝置，采 用微波加熱含水固態(tài)物料產(chǎn)生水蒸汽，在對蒸汽封閉的管式螺旋推進(jìn)器中形成 0. 1017Mpa-l. 0015Mpa之間的蒸汽壓，蒸汽壓優(yōu)選在0. 2063Mpa_0. 3653Mpa之間。采用旋塞 式連續(xù)進(jìn)料密封閥和旋塞式連續(xù)出料密封閥實(shí)現(xiàn)帶壓運(yùn)行和進(jìn)出固態(tài)物料操作，采用機(jī)械 密封維持管式螺旋推進(jìn)器在攪拌和推進(jìn)物料時內(nèi)部的蒸汽壓，經(jīng)多級微波連續(xù)加熱滅菌固 態(tài)物料的裝置，將固態(tài)物料的溫度用微波加熱到12(TC以上，物料的熱解或焦化溫度以下， 把含水固態(tài)物料連續(xù)進(jìn)行加熱滅菌處理。 本實(shí)用新型所述的帶壓多級微波連續(xù)加熱滅菌固態(tài)物料的裝置，由多個單級裝置
組成，其中，固態(tài)物料的微波連續(xù)滅菌的單級裝置由進(jìn)料口、旋塞式連續(xù)進(jìn)料密封閥、管式
螺旋推進(jìn)器、微波加熱室、出料口 、旋塞式連續(xù)出料密封閥、溫度傳感器、壓力傳感器組成；
壓力與溫度傳感器安裝在微波加熱室外管式螺旋推進(jìn)器的級與級之間的連接處。 旋塞式連續(xù)進(jìn)、出料密封閥的進(jìn)料口與出料口在開啟時，相互不連通，可以在維持
裝置內(nèi)有效工作蒸汽壓的情況下，同時完成固態(tài)物料的連續(xù)進(jìn)出。 管式螺旋推進(jìn)器由進(jìn)料口、內(nèi)襯聚碳酸酯的聚四氟乙烯外管、外覆聚碳酸酯的聚 四氟乙烯的攪拌推進(jìn)器、軸封、連軸法蘭、驅(qū)動器、攪拌推進(jìn)器軸承、軸承密封法蘭、出料口 組成。 微波加熱室一般根據(jù)所需微波的功率、固態(tài)物料的微波吸收特征及加熱效果設(shè)計，一般設(shè)計成圓柱形或多棱柱形，也可以由多個微波加熱諧振腔串聯(lián)使用，具體的微波加 熱室設(shè)計以相關(guān)工藝參數(shù)決定。此外加熱室必須能夠長時間連續(xù)工作，其功率可以在線準(zhǔn) 確調(diào)節(jié)。 為了適應(yīng)不同固態(tài)物料的微波加熱滅菌工藝要求，帶壓多級微波連續(xù)加熱滅菌固 態(tài)物料的裝置將固態(tài)物料的微波加熱滅菌工藝過程分成多個階段，即分級進(jìn)行；一般分三 級，即預(yù)熱級段、主加熱滅菌級段、保溫保壓級段。也可以根據(jù)被加熱滅菌的固態(tài)物料性質(zhì) 及相關(guān)工藝要求，增減預(yù)熱級段或保溫保壓級段，將固態(tài)物料的微波加熱滅菌工藝過程分 成多級進(jìn)行，以適應(yīng)一些特殊的工藝過程要求。 本實(shí)用新型設(shè)計的帶壓多級微波連續(xù)加熱滅菌固態(tài)物料的裝置，是將壓力與溫度 傳感器安裝在微波加熱室外管式螺旋推進(jìn)器的級與級之間的連接處，解決了目前工業(yè)中常 用的壓力與溫度傳感器不能在復(fù)雜的電磁環(huán)境中如微波環(huán)境中使用的技術(shù)局限性，有效的 在線測控裝置內(nèi)固態(tài)物料的溫度和壓力，精確控制整個加熱滅菌過程。 對固態(tài)物料的微波加熱滅菌工藝過程分級后，單級的管式螺旋推進(jìn)器長度不會超
過5米，能在微波輻射的環(huán)境中保持應(yīng)有的機(jī)械強(qiáng)度及其材料的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)。同時在級
間安置壓力和溫度傳感器，以保證固態(tài)物料的微波加熱滅菌工藝全過程的準(zhǔn)確測控。 本實(shí)用新型中，單級裝置間通過進(jìn)、出料口的法蘭進(jìn)行連接，可以根據(jù)滅菌工藝要
求組裝成不同的多級微波連續(xù)加熱滅菌固態(tài)物料的裝置，多級微波連續(xù)加熱滅菌固態(tài)物料
的裝置僅在第一級進(jìn)料口和最后一級出料口處安裝旋塞式連續(xù)進(jìn)料或出料密封閥。 單級微波加熱滅菌處理裝置之間可以根據(jù)生產(chǎn)場地或工藝流程的實(shí)際需要以不
同的方位角進(jìn)行連接，本實(shí)用新型優(yōu)選以90度角進(jìn)行連接的三級微波連續(xù)加熱滅菌固態(tài)
物料的裝置。 本本實(shí)用新型采用耐壓、耐熱、微波通透率高的工程材料制備管式螺旋推進(jìn)器。通 常采用聚四氟乙烯、工程陶瓷、鋼化玻璃、耐熱工程塑料、玻璃鋼制備或耐火材料粘合或燒 制而成。制備飛機(jī)雷達(dá)罩的材料是制備管式螺旋推進(jìn)器的最好材料，但制作工藝一般要求 較高且價格昂貴，在一定程度上限制了該類材料的應(yīng)用；性價比較好的材料首推聚四氟乙 烯。為了將該設(shè)備用于食品工業(yè)，可以用聚碳酸酯對管式螺旋推進(jìn)器進(jìn)行內(nèi)襯外覆，管式螺 旋推進(jìn)器伸出在微波加熱室外的其他部分可以采用不銹鋼、鋁合金等金屬材料制作。 被加熱滅菌后的固態(tài)物料經(jīng)旋轉(zhuǎn)式連續(xù)出料閥排出后，按相關(guān)工藝要求采用水冷 方式進(jìn)行間接熱交換快速降溫，被加熱的熱水用于固態(tài)物料的補(bǔ)水之用，同時預(yù)熱了需要 加熱滅菌的固態(tài)物料，提高了微波加熱滅菌的熱銷效率。 以上過程利用溫度和壓力傳感器在線進(jìn)行工藝參數(shù)監(jiān)測，通過微型計算機(jī)在線控 制微波加熱功率，容易實(shí)現(xiàn)自動化連續(xù)操作。

圖1顯示為帶壓多級微波連續(xù)加熱滅菌固態(tài)物料的裝置示意圖。 圖2顯示為旋塞式連續(xù)進(jìn)、出料密封閥沿A-A剖視圖。
圖1-圖2中 1-進(jìn)料口 ；2-旋塞式連續(xù)進(jìn)料密封閥；3-驅(qū)動器；4-旋塞式連續(xù)進(jìn)料密封閥出 料口 ；5-驅(qū)動器；6-連軸法蘭；7-軸封；8_管式螺旋推進(jìn)器；9_內(nèi)襯聚碳酸酯的聚四氟乙
4烯外管、外覆聚碳酸酯的聚四氟乙烯的攪拌推進(jìn)器；10-微波加熱室；ll-第一壓力傳感器； 12-軸承密封法蘭；13-攪拌推進(jìn)器軸承；14-單級管式螺旋推進(jìn)器進(jìn)、出料口連接；15-第 一溫度傳感器；16-旋塞式連續(xù)出料密封閥；17-出料口 ；18-旋塞式連續(xù)進(jìn)、出料密封閥 進(jìn)料口 ；19-旋塞式連續(xù)進(jìn)、出料密封閥進(jìn)料倉；20-旋塞式連續(xù)進(jìn)、出料密封閥出料倉；
21-第三溫度傳感器；22-第三壓力傳感器。
具體實(shí)施方式下面，舉實(shí)施例說明本實(shí)用新型，但是，本實(shí)用新型并不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例一 帶壓多級微波連續(xù)加熱滅菌固態(tài)物料的裝置，由多個單級裝置組成，其中，固態(tài)物 料的微波連續(xù)滅菌的單級裝置由進(jìn)料口 (1)、旋塞式連續(xù)進(jìn)料密封閥(2)、管式螺旋推進(jìn)器 (8)、微波加熱室(10)、出料口 (14)、旋塞式連續(xù)出料密封閥(16)、溫度傳感器(15)、壓力傳 感器(11)組成；壓力與溫度傳感器安裝在微波加熱室外管式螺旋推進(jìn)器的級與級之間的 連接處。 旋塞式連續(xù)進(jìn)料密封閥(2)和旋塞式連續(xù)出料密封閥(16)的進(jìn)料口與出料口在 開啟時，相互不連通，可以在維持裝置內(nèi)有效工作蒸汽壓的情況下，同時完成固態(tài)物料的連 續(xù)進(jìn)出。 管式螺旋推進(jìn)器(8)由進(jìn)料端口 (4)內(nèi)襯聚碳酸酯的聚四氟乙烯外管、外覆聚碳 酸酯的聚四氟乙烯的攪拌推進(jìn)器(9)、軸封(7)、連軸法蘭(6)、驅(qū)動器(5)、攪拌推進(jìn)器軸承 (13)、軸承密封法蘭(12)、出料端口 (14)組成。 實(shí)施例二 帶壓多級微波連續(xù)加熱滅菌固態(tài)物料的裝置，由多個單級裝置組成，具體與上述 實(shí)施例相同，其中，微波加熱室(10)為圓柱形或多棱柱形，微波加熱室可由多個低功率的 諧振腔串聯(lián)使用，具體的微波加熱室設(shè)計以相關(guān)工藝參數(shù)決定。此外加熱室必須能夠長時 間連續(xù)工作，其功率可以在線準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。
實(shí)施例三 將需滅菌的固態(tài)物料用熱水預(yù)熱后由進(jìn)料口 (1)通過旋塞式連續(xù)進(jìn)料密封閥(2) 連續(xù)加入管式螺旋推進(jìn)器(8)中，沿著管式螺旋推進(jìn)器長軸方向被攪拌并推向前方，途徑 微波加熱室(10)時物料被按工藝要求加熱，物料溫度和環(huán)境壓力在級間由溫度傳感器與 壓力傳感器在線測控，壓力與溫度傳感器安裝在微波加熱室外管式螺旋推進(jìn)器的級與級之 間的連接處。物料被管式螺旋推進(jìn)器從前一級輸送到下一級，物料在下一級被微波進(jìn)一步 加熱到滅菌溫度，該階段的物料溫度和環(huán)境壓力也是在級間由溫度傳感器與壓力傳感器在 線測控。物料被管式螺旋推進(jìn)器進(jìn)一步輸送到下一級，在這一級，微波加熱功率降低，主要 是使物料保持滅菌的溫度和壓力，通過這一級，物料到達(dá)出料端(14)，通過旋塞式連續(xù)出料 密封閥(16)經(jīng)出料口 (17)排出。 被加熱滅菌后的固態(tài)物料被排出后，立即經(jīng)過水冷間接冷卻，固態(tài)物料的整個加 熱滅菌過程結(jié)束。熱水用于固態(tài)物料的補(bǔ)水之用，同時預(yù)熱了需要加熱滅菌的固態(tài)物料，提 高了微波加熱滅菌的熱銷效率。 以上過程利用溫度和壓力傳感器在線進(jìn)行工藝參數(shù)監(jiān)測，通過微型計算機(jī)在線控制微波加熱功率，容易實(shí)現(xiàn)自動化連續(xù)操作。
實(shí)施例四 在固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)紅曲、蛋白酶、果膠酶、纖維素酶、檸檬酸、乙醇、乳酸、赤霉素、維 生素、醬油、食醋、白酒、蛋白飼料、b. t制劑、食用菌等的生產(chǎn)過程中，固態(tài)發(fā)酵用的培養(yǎng) 基需要進(jìn)行滅菌處理。采用本實(shí)用新型，將需滅菌處理的固態(tài)物料，由進(jìn)料口 (l)旋塞式 連續(xù)進(jìn)料密封閥(2)加入管式螺旋推進(jìn)器(8)，沿著管式螺旋推進(jìn)器長軸方向再攪拌狀 況下被推向前方出料口 (17)，固態(tài)物料在移動過程中，經(jīng)微波加熱室(10)被加熱滅菌， 滅菌溫度和滅菌時間可由微波加熱功率和物料推進(jìn)速度與蒸汽的工作壓力調(diào)節(jié)，殺菌溫 度視物料性質(zhì)及滅菌工藝要求選擇在120°C _1401:的范圍，蒸汽的工作壓力一般選擇在 0. 2063Mpa-0. 3653Mpa之間，時間2_30分鐘。被加熱滅菌后的固態(tài)物料被排出后，立即經(jīng)過 風(fēng)冷冷卻，固態(tài)物料的整個加熱滅菌過程結(jié)束。利用該工藝可以實(shí)現(xiàn)對上述發(fā)酵料的滅菌 處理，達(dá)到相關(guān)工藝要求。該方法與傳統(tǒng)蒸汽滅菌工藝相比，滅菌時間短，對物料的營養(yǎng)成 分破壞程度小，同時可以不需要蒸汽鍋爐，明顯地簡化了處理設(shè)備、降低了運(yùn)行成本及管理 成本、減少了對環(huán)境的污染與影響，容易實(shí)現(xiàn)自動化操作，具有實(shí)際應(yīng)用價值。 實(shí)施例五 采用本實(shí)用新型，在中草藥有效成分提取過程中，如白藜蘆醇、人參皂甙、麻黃素、 甘草酸、紫草素等的提取時，先將原料草粉進(jìn)行噴水預(yù)濕后放置5 30分鐘，噴水量根椐相 關(guān)提取工藝而定，噴水預(yù)濕可以便草粉經(jīng)微波處理時被快速加熱，同時也使草粉組織結(jié)構(gòu) 被微波進(jìn)行了破損處理。 將需微波處理的中草藥藥粉固態(tài)物料，由進(jìn)料口 (1)旋塞式連續(xù)進(jìn)料密封閥(2) 加入管式螺旋推進(jìn)器(8)，沿著管式螺旋推進(jìn)器長軸方向再攪拌狀況下被推向前方出料 口 (17)，固態(tài)物料在移動過程中，經(jīng)微波加熱室(10)被加熱滅菌，處理溫度和處理時間 可由微波加熱功率和物料推進(jìn)速度與蒸汽的工作壓力調(diào)節(jié)，蒸汽的工作壓力一般選擇在 0. 020Mpa-0. 365Mpa之間，時間1_30分鐘。被滅菌后的固態(tài)物料通過旋塞式連續(xù)出料密封 閥從出料口 (17)排出。 經(jīng)以上高溫瞬間微波處理，能使中草藥有效成分的提取率有顯著的提高。除此之 外，該方法在植物色素、香精、激素、等有效成分的提取時，對提取率同樣有顯著的提高。
實(shí)施例六 在有機(jī)肥生產(chǎn)領(lǐng)域，通常采用建堆發(fā)酵腐熟的生產(chǎn)工藝，所生產(chǎn)的有機(jī)肥中難免 殘存有害微生物和有害小動物，蒸汽滅菌法由于需要鍋爐等大型設(shè)備，蒸汽滅菌法工藝實(shí) 施難度較大；采用本實(shí)用新型，對有機(jī)肥產(chǎn)品進(jìn)行滅菌消毒處理，可提高堆肥的堆制質(zhì)量， 可殺滅料堆中的有害微生物及害蟲，確保腐熟的有機(jī)肥達(dá)到國家規(guī)定的相關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，這 類有機(jī)肥除常規(guī)使用外，更適宜用于家庭、賓館、餐廳的觀賞花卉養(yǎng)殖中。
權(quán)利要求帶壓多級微波連續(xù)加熱滅菌固態(tài)物料的裝置，其特征在于，由多個單級裝置組合而成，單級裝置間通過進(jìn)、出料口的法蘭進(jìn)行連接，連接后的多級裝置僅在第一級進(jìn)料口和最后一級出料口處安裝旋塞式連續(xù)進(jìn)料或出料密封閥，壓力與溫度傳感器安裝在微波加熱室外管式螺旋推進(jìn)器的級與級之間的連接處固態(tài)物料的微波連續(xù)滅菌的單級裝置由進(jìn)料口、旋塞式連續(xù)進(jìn)料密封閥、管式螺旋推進(jìn)器、微波加熱室、出料口、旋塞式連續(xù)出料密封閥、溫度傳感器、壓力傳感器組成。
2. 如權(quán)利要求1所述的帶壓多級微波連續(xù)加熱滅菌固態(tài)物料的裝置，其特征在于，帶壓多級微波連續(xù)加熱滅菌固態(tài)物料的裝置在運(yùn)行期間，是靠裝置的密封結(jié)構(gòu)和微波加熱物料所發(fā)生的蒸汽產(chǎn)生裝置內(nèi)0. 1017Mpa-l. 0015Mpa之間的蒸汽壓。
3. 如權(quán)利要求2所述的帶壓多級微波連續(xù)加熱滅菌固態(tài)物料的裝置，其特征在于，所述的蒸汽壓力的最佳范圍是O. 2063Mpa-0. 3653Mpa之間。
4. 如權(quán)利要求1所述的帶壓多級微波連續(xù)加熱滅菌固態(tài)物料的裝置，其特征在于，所述的單級微波加熱滅菌處理裝置之間根據(jù)生產(chǎn)場地或工藝流程的實(shí)際需要以不同的方位角進(jìn)行連接。
5. 如權(quán)利要求1所述的帶壓多級微波連續(xù)加熱滅菌固態(tài)物料的裝置，其特征在于，所述的管式螺旋推進(jìn)器由進(jìn)料口、內(nèi)襯聚碳酸酯的聚四氟乙烯外管、外覆聚碳酸酯的聚四氟乙烯的攪拌推進(jìn)器、軸封、連軸法蘭、驅(qū)動器、攪拌推進(jìn)器軸承、軸承密封法蘭、出料口組成。
6. 如權(quán)利要求1所述的帶壓多級微波連續(xù)加熱滅菌固態(tài)物料的裝置，其特征在于，所述的微波加熱室呈圓柱形或多棱柱形。
7. 如權(quán)利要求1所述的帶壓多級微波連續(xù)加熱滅菌固態(tài)物料的裝置，其特征在于，所述的微波加熱室由多個微波加熱諧振腔串聯(lián)使用。
8. 如權(quán)利要求1所述的帶壓多級微波連續(xù)加熱滅菌固態(tài)物料的裝置，其特征在于，所述的管式螺旋推進(jìn)器采用耐壓、耐熱、微波通透率高的工程材料制備。
9. 如權(quán)利要求8所述的管式螺旋推進(jìn)器，其特征在于，管式螺旋推進(jìn)器采用聚四氟乙烯、工程陶瓷、鋼化玻璃、耐熱工程塑料、飛機(jī)雷達(dá)罩材料、玻璃鋼制備或耐火材料粘合或燒制而成。
10. 如權(quán)利要求9所述的管式螺旋推進(jìn)器，其特征在于，管式螺旋推進(jìn)器采用聚碳酸酯對管式螺旋推進(jìn)器進(jìn)行內(nèi)襯外覆，管式螺旋推進(jìn)器伸出在微波加熱室外的其他部分采用不銹鋼、鋁合金材料制作。
專利摘要采用帶壓多級微波連續(xù)加熱滅菌固態(tài)物料的裝置將固態(tài)物料進(jìn)行連續(xù)加熱滅菌處理的方法，與傳統(tǒng)的蒸汽加熱滅菌相比，可以明顯縮短滅菌時間，沒有環(huán)境污染問題，具有設(shè)備簡單、能耗低、容易操作和容易實(shí)現(xiàn)自動化的許多優(yōu)點(diǎn)。該方法可應(yīng)用于食品、制藥、釀造、有機(jī)廢物處理、固態(tài)發(fā)酵、化工等諸多技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號A61L2/24GK201481834SQ20092014016
公開日2010年5月26日 申請日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者吳為民, 周建平, 王衛(wèi)國, 王皓, 計巧靈 申請人:新疆大學(xué)