專(zhuān)利名稱(chēng)：預(yù)壓力微波滅菌鍋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
“預(yù)壓力微波滅菌鍋”涉及生物工程、醫(yī)藥、化工、食品和環(huán)境工程等技術(shù)領(lǐng)域。
二背景技術(shù)：
微波是指頻率在300MHz 300GHz范圍內(nèi)的電磁波，最早被用于軍用雷達(dá)及通訊 領(lǐng)域；后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)，利用微波輻照物體會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)，使被輻照物的溫度迅速升高。微波 的這一特性目前已被廣泛應(yīng)用于食品及醫(yī)藥等行業(yè)，并且大量進(jìn)入了家庭，其微波發(fā)生器 及相應(yīng)控制技術(shù)已比較成熟和完善。采用傳統(tǒng)的蒸汽滅菌方法，不僅加熱設(shè)備復(fù)雜，加熱時(shí)間較長(zhǎng)，熱力傳輸損耗較 大，操作麻煩，工藝過(guò)程復(fù)雜，能耗也較高，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化的在線(xiàn)加熱控制難度相當(dāng) 大，操作及設(shè)備運(yùn)行成本高；采用微波進(jìn)行物料的滅菌是替代傳統(tǒng)滅菌方法的最佳選擇之 一，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易、能耗低、熱敏性物質(zhì)損失少、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連續(xù)操作等諸多 優(yōu)點(diǎn)。微波殺菌工藝過(guò)程不需要鍋爐及其附屬設(shè)備，沒(méi)有蒸汽傳輸中的熱損耗，不產(chǎn)生廢氣 與廢渣，符合當(dāng)今國(guó)家大力倡導(dǎo)的節(jié)能減排要求和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)改造升級(jí)的相關(guān)政策要求。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(huì)遇到物料的加熱與滅菌處理問(wèn)題，通常需要加壓才能使物料的的溫度達(dá)到 120°C以上，才能達(dá)到殺滅細(xì)菌芽胞的溫度，實(shí)現(xiàn)物料徹底被滅菌的目的。目前能將多種含 水物料用微波加熱到120°C以上的通用技術(shù)方案和相關(guān)設(shè)備尚未見(jiàn)報(bào)道，本實(shí)用新型專(zhuān)利 依據(jù)“預(yù)壓力微波加熱滅菌法”的原理，發(fā)明了 “預(yù)壓力微波滅菌鍋”，提出了一種利用微波 對(duì)多種含水物料進(jìn)行殺菌、滅菌的通用技術(shù)方案，并提供了一種通用設(shè)備的解決方案。
三、發(fā)明內(nèi)容微波加熱含水的固態(tài)、液態(tài)物料的效果十分顯著，這些物料通常是農(nóng)林牧漁產(chǎn)品、 食品、藥品、化工原料和環(huán)境資源化利用過(guò)程中的物料。就含水物料而言，微波主要是對(duì)物 料中的水分子或其極性的小分子物質(zhì)發(fā)生作用，使極性分子在微波場(chǎng)中發(fā)生劇烈振動(dòng)而產(chǎn) 熱，產(chǎn)熱是在物料的內(nèi)部與表面同時(shí)發(fā)生，產(chǎn)熱增溫過(guò)程視物料吸收微波的能量大小而定， 在微波場(chǎng)的能量足夠大時(shí)，對(duì)含水物料的加熱過(guò)程可以在很短時(shí)間內(nèi)完成，這是傳統(tǒng)加熱 方法難以實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)含水物料吸收微波能后，其溫度上升速率取決于一系列因素，要使質(zhì)量為M千 克的材料在時(shí)間t秒內(nèi)從IVC上升到T°C時(shí)，所需的功率可由(1)式確定P = Q/t = MCp (T-T0)/t(l)式由(1)式得(T-Ttl)/t= (0. 566X10, ε “ efffE2) / ( P Cp) (2)式式中 P 為材料密度(Kg/m3)，Cp為材料的比熱[KJ (kg°C )]，對(duì)于給定物料在給定頻率f下的加熱升 溫速率取決于ε “ eff和E2(電場(chǎng)強(qiáng)度)。參數(shù)ε “ rff是由物料本身的電磁學(xué)特性所決定 的，不受物料體積和重量的影響。利用式(1)或式( 繪出的圖像是一條物料增溫對(duì)應(yīng)于微波加熱時(shí)間的微波加熱 函數(shù)圖像，該函數(shù)圖像在一般情況下是一條直線(xiàn)。而在我們的實(shí)驗(yàn)中，絕大多數(shù)的含水物料的微波加熱增溫曲線(xiàn)都是一條拋物線(xiàn)，即隨著微波加熱時(shí)間的增加，物料從起始溫度Ttl開(kāi) 始不斷升溫，到達(dá)一定溫度后，水的相變明顯增加，增溫曲線(xiàn)開(kāi)始變緩，最后趨近于水的相 變溫度，整個(gè)曲線(xiàn)呈拋物線(xiàn)狀。根據(jù)式(1)或式( 繪出的函數(shù)圖像是在不考慮水相變情 況下的物料增溫函數(shù)曲線(xiàn)，只有在水相變可以忽略的情況下才可以用來(lái)作為微波加熱工藝 設(shè)計(jì)的參考，在實(shí)際應(yīng)用中可以利用水的相變耗能量來(lái)校正從式(1)或式( 計(jì)算出的物 料的微波加熱增溫值。對(duì)絕大多數(shù)的含水物料而言，在物料總量不變、微波場(chǎng)功率和頻率不變的情況下， 含水量愈大，增溫速率愈慢，通常以純水為臨界值；相反含水量愈小，增溫速率愈快，但因含 水量低于30%時(shí)，微波對(duì)微生物的殺滅能力顯著下降，故采用微波滅菌含水物料時(shí)，物料的 含水量不能太低，否則滅菌效果不是很好。采用微波加熱滅菌含水物料時(shí)，在物料溫度達(dá)到環(huán)境的飽和蒸汽壓時(shí)，物料的溫 度不再升高，物料吸收的微波能此時(shí)消耗在水的相變過(guò)程中。水的飽和蒸汽壓與溫度的關(guān) 系可見(jiàn)表1。在采用微波加熱含水物料時(shí)，物料的溫度往往遠(yuǎn)高于容器和環(huán)境的溫度，因此 由物料中溢出的水蒸氣會(huì)在容器壁上很快凝結(jié)成水，造成環(huán)境的飽和蒸汽壓下降，要使環(huán) 境維持一定的飽和蒸汽壓，就必須不表1、水的飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系
權(quán)利要求1.預(yù)壓力微波滅菌鍋由預(yù)壓力微波滅菌鍋密封門(mén)(1)、耐壓的預(yù)壓力微波滅菌鍋外套 (2)、壓力表C3)、放氣閥(4)、微波發(fā)生器及其控制電路和外罩( 、進(jìn)氣閥(6)、波導(dǎo)(7)、微 波發(fā)生器(8)、攝像頭(9)、旋轉(zhuǎn)的框架(10)、減速器(11)、電動(dòng)機(jī)(12)、活動(dòng)吊籃(13)、激 光發(fā)射器(14)、支架(15)、高壓輸氣管(16)、空氣壓縮機(jī)(17)、放水閥(18)、控制柜(19)、 微波加熱室(20)、圓柱形旋轉(zhuǎn)滾筒(21)、旋轉(zhuǎn)框架的吊梁(22)、壓力感應(yīng)裝置03-31)組 成；其特征是承壓的預(yù)壓力微波滅菌鍋密封門(mén)和預(yù)壓力微波滅菌鍋外套，按國(guó)家有關(guān)壓力 容器設(shè)計(jì)和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)采用厚壁不銹鋼或碳鋼或鋁合金制作，微波加熱室采用普通不銹鋼板 制做成圓柱體置于預(yù)壓力微波滅菌鍋外套內(nèi)，微波發(fā)生器及其控制電路安裝在預(yù)壓力微波 滅菌鍋外套外，微波發(fā)生器與波導(dǎo)連接，波導(dǎo)與外套之間采用聚四氟乙烯厚板密封連接，微 波透過(guò)聚四氟乙烯厚板密封連接進(jìn)入微波加熱室，微波加熱室內(nèi)裝有能滾動(dòng)的物料旋轉(zhuǎn)滾 筒或能旋轉(zhuǎn)的框架及框架上安裝的吊籃，預(yù)壓力微波滅菌鍋裝有空壓機(jī)、壓力表和壓力感 應(yīng)裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)壓力微波滅菌鍋，其特征在于微波加熱室被制作成圓柱 體，微波發(fā)生器按定長(zhǎng)和圓周等分點(diǎn)位，分組安裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)壓力微波滅菌鍋，其特征在于物料滾筒和旋轉(zhuǎn)的框架及 框架上放置的吊籃，采用聚四氟乙烯、聚碳酸酯、改性聚乙烯、飛機(jī)雷達(dá)罩材料、工程陶瓷、 鋼化玻璃、耐熱工程塑料、玻璃鋼及耐火材料粘合或燒制而成制備，內(nèi)襯聚碳酸酯襯里。
專(zhuān)利摘要預(yù)壓力微波滅菌鍋主要由承壓的預(yù)壓力微波滅菌鍋外套和密封門(mén)、微波加熱控制部分、散裝或袋裝含水物料盛裝部分與空壓機(jī)組成。預(yù)壓力微波滅菌鍋的微波發(fā)生器及其控制電路安裝在預(yù)壓力微波滅菌鍋外套外，便于維修和散熱降溫，采用空壓機(jī)提供壓縮空氣或惰性氣體在預(yù)壓力微波滅菌鍋內(nèi)形成壓力環(huán)境，可以利用微波加熱實(shí)現(xiàn)含水物料徹底滅菌的目的，預(yù)壓力微波滅菌鍋裝有壓力表和壓力感應(yīng)裝置，能實(shí)現(xiàn)壓力及物料滅菌狀況的在線(xiàn)監(jiān)控，是一種散裝或袋裝含水物料微波滅菌的通用裝置。
文檔編號(hào)A61L2/12GK201880055SQ20102028710
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者王衛(wèi)國(guó), 計(jì)巧靈 申請(qǐng)人:新疆大學(xué)