專利名稱：液體食品用高壓脈沖電場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)置于電場中 時，食品中微生物的細(xì)胞膜在強電場作用下被電擊穿，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。 一般在脈沖電場強度為12 100kv/cm，脈沖持續(xù)時間為微秒級的條件下，可有效地對液體食品進行滅菌。 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?，F(xiàn)有的高壓脈沖液體食品滅酶滅菌的裝置造價高，還存在以下缺點1、 殺菌室的結(jié)構(gòu)不合理，使電場分布不均勻，無法建立起合理的溫度場、電場 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點，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殺菌處 理裝置。液體食品用高壓脈沖電場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，脈沖信號發(fā)生電路IO產(chǎn)生頻 率為0.5Hz 50Hz的脈沖信號，所述脈沖信號發(fā)生電路10的脈沖信號輸出
端和脈沖觸發(fā)電路20的控制信號輸入端連接，所述脈沖觸發(fā)電路20的兩個 脈沖信號輸出端與放電電路40的兩個脈沖控制信號輸入端連接，所述放電 電路40的電壓信號輸入端和升壓電路30的電壓信號輸出端連接，所述放電 電路40的放電信號輸出端和滅菌電容CC的一個極板連接，所述滅菌電容 CC的另一個極板和放電電路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的兩個極板分別固定在處理室內(nèi)兩個面積最大的相對 的內(nèi)壁上，所述兩個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，造價低的特點。采用本發(fā)明所述的液體食品 用高壓脈沖電場殺菌處理裝置對牛奶、果汁等液體食品進行滅菌，經(jīng)試驗證 明，殺菌率明顯，對食品的品質(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是具體實施方式
七所述的處理室的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一液體食品用高壓脈沖電場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 號發(fā)生電路10產(chǎn)生頻率為0.5Hz 50Hz的脈沖信號，所述脈沖信號發(fā)生電 路10的脈沖信號輸出端和脈沖觸發(fā)電路20的控制信號輸入端連接，所述脈 沖觸發(fā)電路20的兩個脈沖信號輸出端與放電電路40的兩個脈沖控制信號輸 入端連接，所述放電電路40的電壓信號輸入端和升壓電路30的電壓信號輸 出端連接，所述放電電路40的放電信號輸出端和滅菌電容CC的一個極板 連接，所述滅菌電容CC的另一個極板和放電電路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的兩個極板分別固定在處理室內(nèi) 兩個面積最大的相對的內(nèi)壁上，所述兩個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，開有一個裝料口 50，所 述處理室是由絕緣材料制作的。
本實施方式中的脈沖觸發(fā)電路20在頻率為0.5Hz 50Hz的脈沖信號控 制下，將交流220V電壓信號轉(zhuǎn)換成峰-峰值為6000V的脈沖信號輸出。本實施方式所述的液體食品用高壓脈沖電場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)的高壓脈沖信號并施加到安裝在處理室中的滅菌電 容CC的兩個電極板上進而達(dá)到對處理室中的液體進行高壓滅菌的目的。本 實施方式所述的液體食品用高壓脈沖電場殺菌處理裝置在使用的時候，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 沖信號發(fā)生電路10的輸出脈沖信號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)信號觸發(fā)放電 電路40對滅菌電容CC進行放電，進而使所述滅菌電容CC的兩個極板間 產(chǎn)生脈沖高壓，實現(xiàn)對處在處理室中的滅菌電容CC兩個極板中間的液體進 行脈沖高壓滅菌。由于滅菌電容CC的兩個極板充滿處理室內(nèi)的兩個內(nèi)壁上， 使處理室內(nèi)部空間的電場均勻，能夠建立起合理的溫度場，殺菌效果好。
具體實施方式
二本實施方式與具體實施方式
一所述的液體食品用高 壓脈沖電場殺菌處理裝置的區(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 的兩個交流輸入端分別和外部的交流220V電源的兩個電源輸出端連接，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的次級線圈的兩端分別和放電電路40的兩個脈沖控制信號輸入端， 所述可控硅Q2的控制極和脈沖信號發(fā)生電路10的脈沖信號輸出端連接。本實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，避免 了后續(xù)放電電路中的高壓脈沖信號對脈沖信號發(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。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或二所述的液體食品 用高壓脈沖電場殺菌處理裝置的區(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的兩個信號輸出端分別與升壓變壓器T1的初級線圈 的兩端連接，所述升壓變壓器T1的次級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，是本實施方式 的液體食品用高壓脈沖電場殺菌處理裝置能夠提供多種幅值的脈沖電壓信 號。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一或二或三所述的液體 食品用高壓脈沖電場殺菌處理裝置的區(qū)別在于，所述放電電路40由第四電 阻R4、放電電容C3、三級點火開關(guān)41、電感L1、第二硅堆D2組成，其 中三級點火開關(guān)41由實心電極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，實心電極A是半球形的，所述實心電極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、三級點火開關(guān)41的實 心電極A連接，所述放電電容C3的另一端和電源地連接，所述三級點火開 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的兩個信號輸出端 連接，所述三級點火開關(guān)41的空心電極B分別與滅菌電容CC的一個極板、 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。所述三級點火開關(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) 生火花放電的時候，致使所述空心電極B和實心電極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。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
四所述的液體食品用高 壓脈沖電場殺菌處理裝置的區(qū)別在于，所述放電電容C3由多個電容串聯(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系統(tǒng)的工 作，即當(dāng)多個串聯(lián)的電容中有一個電容被擊穿的時候，其它電容仍可正常工 作，不會影響系統(tǒng)的工作。
具體實施方式
六本實施方式與一至五任一是具體實施方式
所述的液 體食品用高壓脈沖電場殺菌處理裝置的區(qū)別在于，所述脈沖信號發(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 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的另一端和三級管Q22的基極連 接，所述三級管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，所述三級管Q22的發(fā)射極與脈沖觸發(fā) 電路20的控制信號輸入端連接。本實施方式采用的555集成電路的脈沖發(fā)生電路是現(xiàn)有技術(shù)中比較成 熟的脈沖信號發(fā)生電路，性能穩(wěn)定，并且輸出脈沖信號的頻率可調(diào)。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一至六任意實施方式所 述的液體食品用高壓脈沖電場殺菌處理裝置的區(qū)別在于，所述處理室還增加 一個出料口 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相對的側(cè)壁上。本實施方式所述的處理室在使用的時候，將待處理的液體食品通過管道 從處理室的裝料口進入處理室，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，脈沖信號發(fā)生電路(10)產(chǎn)生頻率為0.5Hz～50Hz的脈沖信號，所述脈沖信號發(fā)生電路(10)的脈沖信號輸出端和脈沖觸發(fā)電路(20)的控制信號輸入端連接，所述脈沖觸發(fā)電路(20)的兩個脈沖信號輸出端與放電電路(40)的兩個脈沖控制信號輸入端連接，所述放電電路(40)的電壓信號輸入端和升壓電路(30)的電壓信號輸出端連接，所述放電電路(40)的放電信號輸出端和滅菌電容(CC)的一個極板連接，所述滅菌電容(CC)的另一個極板和放電電路(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)的兩個極板分別固定在處理室內(nèi)兩個面積最大的相對的內(nèi)壁上，所述兩個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)的兩個交 流輸入端分別和外部的交流220V電源的兩個電源輸出端連接，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)的次級線圈的兩端分別和放電電路(40)的兩個脈沖控制信號輸 入端連接，所述可控硅(Q2)的控制極和脈沖信號發(fā)生電路(10)脈沖信號輸 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) 的兩個信號輸出端分別與升壓變壓器(Tl)初級線圈的兩端連接，所述升壓變 壓器(Tl)次級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)、三級點火開關(guān)(41)、電感(Ll)、第二硅堆(D2)組成，其中三級點火開關(guān)(41)由實心電 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，實心電極(A)是半球形的，所述實心電極(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、三級點火開關(guān)(41)的實心 電極(A)連接，所述放電電容(C3)的另一端和電源地連接，所述三級點火 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 信號輸出端連接，所述三級點火開關(guān)(41)的空心電極(B)分別于滅菌電容(CC)的一個極板、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殺菌處理裝置，其特 征在于，所述放電電容(C3)由多個電容串聯(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殺 菌處理裝置，其特征在于所述脈沖信號發(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)的另一端和三級管(Q22)的基極連接，所述 三級管(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，所述三級管(Q22)的發(fā)射極與脈沖觸發(fā)電 路(20)的控制信號輸入端連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體食品用高壓脈沖電場殺菌處理裝置，其特 征在于，所述處理室還增加一個出料口 (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相對的側(cè)壁上。
全文摘要
液體食品用高壓脈沖電場殺菌處理裝置，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。它的脈沖信號發(fā)生電路的脈沖信號輸出端和脈沖發(fā)生電路的控制信號輸入端連接，脈沖發(fā)生電路的兩個脈沖信號輸出端與放電電路的兩個脈沖控制信號輸入端連接，放電電路的電壓信號輸入端和升壓電路的電壓信號輸出端連接，滅菌電容的兩個極板分別與放電電路的放電信號輸出端和電源地連接；處理室為密封長方體空間，滅菌電容的兩個極板分別固定在處理室內(nèi)兩個面積最大的相對內(nèi)壁上，兩個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，開有一個進料口。它可以應(yīng)用到液體食品滅菌領(lǐng)域。
文檔編號A23L2/42GK101147613SQ200710144498
公開日2008年3月26日 申請日期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 申請人:東北農(nóng)業(yè)大學(xué)