專利名稱：液體食品的超高冷等靜壓連續(xù)滅菌方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于液體食品的加工方法及裝置。
背景技術：
液體食品包括瓜果汁及瓜果汁飲料、蔬菜汁及蔬菜汁飲料、液體奶及含奶飲料、功能飲料、運動飲料、茶飲料等。這種產(chǎn)品通常灌裝在瓶、袋或盒中，作為預包裝食品出售。通常，瓶使用塑料、玻璃或金屬箔材制成，袋和盒則使用塑料、金屬箔材或紙等制成。為保證食品在運輸和銷售過程中不發(fā)生腐敗、變質等現(xiàn)象，液體食品在出廠前需要經(jīng)過滅菌處理，以保證一定的貨架期，也稱之為保質期。目前，這種食品的滅菌有兩種方式，分別為熱滅菌和冷滅菌。熱滅菌的基本工作原理是，把液體食品加熱到指定溫度，并在此溫度保持一定時間，即保溫時間。熱滅菌方法有多種，如巴氏滅菌法、超高溫瞬時滅菌法等等。不同食品使用不同滅菌方法時要求的溫度和保溫時間不同。由于熱滅菌要對食品進行加熱，因此在滅菌的同時會產(chǎn)生“熟”味，引起風味成分的損失和或某些營養(yǎng)成分的變性而失去營養(yǎng)價值。冷滅菌是利用某種物理作用在室溫條件下實現(xiàn)滅菌的，不需要加熱，因此不存在熱滅菌因加熱而產(chǎn)生的問題。冷滅菌也有多種方式，如輻射滅菌、臭氧滅菌、高壓脈沖電場滅菌、高壓射流滅菌。目前使用最多的是超高冷等靜壓滅菌，簡稱為超高壓滅菌。超高壓滅菌是使食品經(jīng)受一定的壓力，稱之為工作壓力，工作壓力通常為 300MPa - 600MPa,并在該壓力保持一定時間，稱之為保壓時間，保壓時間通常為5 — 20min, 從而達到使食品中微生物滅活的目的。超高壓滅菌的最主要的工作參數(shù)就是工作壓力和保壓時間，這兩個工作參數(shù)的具體數(shù)值需要按照食品的種類及其成分組成、PH值等，以及食品中所含微生物的種類、數(shù)量等確定。超高壓冷滅菌已經(jīng)在全世界廣泛使用，超高壓滅菌設備的年銷售量已經(jīng)達到30億美元。目前，超高壓滅菌的操作過程為把食品原料包裝在柔性包裝，例如，塑料袋、塑料瓶內(nèi)。把包裝好的食品置于高壓容器內(nèi)，密封高壓容器并使用高壓泵泵入傳壓介質，使高壓容器內(nèi)的壓力達到滿足滅菌要求的工作壓力，并在該壓力保持所需的保壓時間，達到保壓時間后卸壓，然后打開高壓容器取出食品。再次放入需要滅菌的食品，重復上述過程。使用的傳壓介質有乳化水、礦物油或水。也就是說，目前的超高壓滅菌為批量操作方式。超高壓設備的工作分為加壓、保壓和卸壓三個階段。除這些必要的工作時間外，還需要裝入和取出食品的輔助工作時間。高壓容器的容積決定了其可以盛放的食品數(shù)量，與各工作階段需要的時間一起決定了設備的生產(chǎn)率。要提高設備生產(chǎn)率，可以采用加大高壓容器的容積、減少升壓和卸壓時間等必要工作時間，以及減少在高壓容器內(nèi)裝入和取出食品的輔助工作時間這些途徑。加大高壓容器會提高制造難度和設備重量，因而會提高設備價格；
減少升壓時間，則要求提高高壓泵的輸出流量，也會增加設備制造難度，提高設備價格；
減少輔助工作時間則實現(xiàn)要求快速啟閉高壓容器，不僅會提高高壓容器的制造難度， 而且會提高使用難度，其結果也會提高設備價格。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種液體食品的超高冷等靜壓連續(xù)滅菌方法及裝置，以解決目前超高壓滅菌采取批量操作方式存在的效率低、設備復雜的問題。本發(fā)明采取的技術方案是采用下列步驟
(1)、將經(jīng)過榨汁、過濾、澄清和調(diào)配的液體食品存放在原料儲罐中；
(2)、通過高壓泵將液體食品從原料儲罐中連續(xù)泵入高壓容器中，該高壓容器的容積是高壓容器的容積=高壓泵的輸出流量X保壓時間，保壓時間為5 - 20min ；
(3)、高壓容器充滿液體原料并達到滅菌要求的工作壓力，工作壓力為300MPa— 600MPa，達到工作壓力后開啟噴頭，液體卸壓并被噴入中間儲罐中，高壓泵的輸出流量與噴頭的噴出流量一致，以使壓力穩(wěn)定在要求的工作壓力。本發(fā)明中高壓泵的輸出流量為0. 5L/mirT30 L/min。本發(fā)明中高壓容器的壓力達到設定的安全壓力后，停止高壓泵的工作，直到高壓容器的壓力降至低于設定的安全壓力后再啟動。本發(fā)明中高壓容器的壓力低于設定的工作壓力后，關閉噴頭，停止液體原料的噴出，直到壓力達到設定的工作壓力后再開啟。液體食品包括瓜果汁和瓜果汁飲料、蔬菜汁和蔬菜汁飲料、液態(tài)奶和含奶飲料、功能飲料、運動飲料、茶飲料。本發(fā)明液體食品的超高冷等靜壓連續(xù)滅菌裝置是
原料儲罐通過管路與高壓泵連接，該高壓泵通過管路與超高壓容器連接，該超高壓容器通過管路與噴頭連接，該噴頭位于中間儲罐。其中的高壓泵由增壓器和低壓源連接構成，增壓器的缸體內(nèi)部滑動連接大活塞， 小活塞一和小活塞二，大活塞和小活塞一和小活塞二連接成為一個整體，單向閥一、單向閥三兩端分別與原料儲罐和高壓泵的兩個小活塞腔體連接，單向閥二、單向閥四兩端分別與高壓泵的兩個小活塞腔體和超高壓容器連接。 其中的低壓源由低壓泵和換向閥及其管道組成。本發(fā)明的有益效果
1.本發(fā)明把液體食品作為傳壓介質使用，并使用噴頭完成卸壓，從而實現(xiàn)了超高壓滅菌的連續(xù)工作，提高了生產(chǎn)率。2.本發(fā)明的超高壓容器也是連續(xù)工作方式，其容積是按照高壓泵的流量和保壓時間的要求確定的，在設備生產(chǎn)率相同時可極大地減小高壓容器的容積，降低設備價格的同時提高設備生產(chǎn)率；
3.本發(fā)明沒有輔助工作時間，提高了設備的利用率，也就是提高了設備的生產(chǎn)能力。4.本發(fā)明的裝置不再需要在超高壓滅菌前把食品灌裝在容器內(nèi)，也就不要求食品容器為柔性材料，因此可以使用玻璃瓶、易拉罐等硬質包裝容器；由于食品容器不再需要浸泡在傳壓介質中，因此可以使用外表面不作防水、防油等處理的紙質包裝容器。


圖1是本發(fā)明結構示意圖。
具體實施例方式實施例1
包括下列步驟
(1)、將經(jīng)過榨汁、過濾、澄清和調(diào)配的液體食品存放在原料儲罐中；
(2)、通過高壓泵將液體食品從原料儲罐中連續(xù)泵入高壓容器中，該高壓容器的容積是 2. 5L 高壓容器的容積=高壓泵的輸出流量X保壓時間，保壓時間為5min ；
(3)、高壓容器充滿液體原料并達到滅菌要求的工作壓力，工作壓力為300MPa，達到工作壓力后開啟噴頭，液體卸壓并被噴入中間儲罐中，高壓泵的輸出流量與噴頭的噴出流量一致，以使壓力穩(wěn)定在要求的工作壓力；
本發(fā)明中高壓泵的輸出流量為0. 5L/min。實施例2
(1)、將經(jīng)過榨汁、過濾、澄清和調(diào)配的液體食品存放在原料儲罐中；
(2)、通過高壓泵將液體食品從原料儲罐中連續(xù)泵入高壓容器中，該高壓容器的容積是 180L 高壓容器的容積=高壓泵的輸出流量X保壓時間，保壓時間為12min ；
(3)、高壓容器充滿液體原料并達到滅菌要求的工作壓力，工作壓力為450MPa，達到工作壓力后開啟噴頭，液體卸壓并被噴入中間儲罐中，高壓泵的輸出流量與噴頭的噴出流量一致，以使壓力穩(wěn)定在要求的工作壓力。本發(fā)明中高壓泵的輸出流量為15L/min。實施例3
(1)、將經(jīng)過榨汁、過濾、澄清和調(diào)配的液體食品存放在原料儲罐中；
(2)、通過高壓泵將液體食品從原料儲罐中連續(xù)泵入高壓容器中，該高壓容器的容積是 600L，高壓容器的容積=高壓泵的輸出流量X保壓時間，保壓時間為20min ；
(3)、高壓容器充滿液體原料并達到滅菌要求的工作壓力，工作壓力為600MPa，達到工作壓力后開啟噴頭，液體卸壓并被噴入中間儲罐中，高壓泵的輸出流量與噴頭的噴出流量一致，以使壓力穩(wěn)定在要求的工作壓力。本發(fā)明中高壓泵的輸出流量為30 L/min。本發(fā)明中高壓容器的壓力達到設定的安全壓力后，停止高壓泵的工作，直到高壓容器的壓力降至低于設定的安全壓力后再啟動。本發(fā)明中高壓容器的壓力低于設定的工作壓力后，關閉噴頭，停止液體原料的噴出，直到壓力達到設定的工作壓力后再開啟。液體食品包括瓜果汁和瓜果汁飲料、蔬菜汁和蔬菜汁飲料、液態(tài)奶和含奶飲料、功能飲料、運動飲料、茶飲料。本發(fā)明液體食品的超高冷等靜壓連續(xù)滅菌裝置是
原料儲罐1通過管路與高壓泵連接，該高壓泵通過管路與超高壓容器9連接，該超高壓容器通過管路與噴頭10連接，該噴頭位于中間儲罐11 ；其中的高壓泵由增壓器2和低壓源連接構成，增壓器2的缸體內(nèi)部滑動連接大活塞3， 小活塞一 4和小活塞二 4’，大活塞3和小活塞一 4和小活塞二 4’連接成為一個整體，單向閥一 5、單向閥三5’兩端分別與原料儲罐1和高壓泵的兩個小活塞腔體連接，單向閥二 6、 單向閥四6’兩端分別與高壓泵的兩個小活塞腔體和超高壓容器連接； 其中的低壓源由低壓泵8和換向閥7及其管道組成。其工作過程如下
經(jīng)過榨汁、過濾、澄清和調(diào)配的液體食品存放在原料儲罐1中。為保證該裝置的正常運行，液體食品原料中不得含有任何固體顆粒。由低壓泵8輸出的低壓液體，通常為液壓油，通過換向閥7推動增壓器的大活塞3 向增壓器缸體的右端移動，和大活塞連接在一起的小活塞一 4和小活塞二 4’則隨大活塞3 一起移動。于是單向閥一 5打開，單向閥二 6受高壓容器內(nèi)液體壓力作用被關閉，小活塞一 4缸體空腔中吸入液體食品原料。與此同時，由于小活塞二 4’缸體空腔中的液體原料被壓縮而壓力升高，單向閥三5’關閉，壓力升高到大于高壓容器9的壓力時單向閥四6’打開， 高壓液體通過管道進入高壓容器9。大活塞3移動到右端極限位置時，換向閥7動作，低壓源8輸出的低壓液體推動大活塞3及與其連接的小活塞一 4和小活塞二 4’向缸體的左端移動。此時，受高壓容器內(nèi)壓力的作用單向閥四6’關閉，單向閥三5’開啟，小活塞二 4’缸體空腔中吸入原料儲罐1中的液體食品原料。與此同時，小活塞一 4缸體空腔中的液體原料被壓縮而壓力升高，將單向閥一 5關閉，當壓力升高到大于高壓容器的壓力后，單向閥二 6打開，高壓液體通過管道進入高壓容器9。大活塞3移動到左端極限位置時，換向閥7再次動作，大活塞3開始向右端移動， 重復前述過程。于是，高壓液體就會不間斷地連續(xù)流入高壓容器。高壓容器9充滿液體原料并達到滅菌要求的壓力后，開啟噴頭10，卸壓后的液體原料被噴入中間儲罐11中。中間儲罐11為無菌儲罐，并與無菌灌裝機連接，也就是說，中間儲罐11的通氣口必須安裝有空氣滅菌裝置。中間儲罐的通氣口用于在中間儲罐的液面發(fā)生變化時空氣的排出和進入。噴頭10的噴孔面積很小，因此對液體的流動具有很高的阻力，該阻力保證了高壓容器內(nèi)的壓力始終保持在滅菌要求的工作壓力。設計時要保證高壓泵的輸出流量與噴頭的噴出流量保持一致，以實現(xiàn)該目標。高壓容器9的容積按照液體食品原料的流量設計，以保證液體原料在高壓容器內(nèi)停留的時間滿足滅菌所需保壓時間，如高壓泵的輸出流量為2L/min，保壓時間為5min，則高壓容器的容積為10L。為安全起見，一旦高壓容器9的壓力達到設定的安全壓力，停止低壓泵8的運行， 也就是停止了高壓泵的工作，直到高壓容器的壓力降至低于設定的安全壓力后再啟動。為保證高壓容器內(nèi)的液體原料所受到的壓力滿足超高壓滅菌的要求，一旦高壓容器的壓力低于設定的工作壓力則關閉噴頭10，停止液體原料的噴出，直到壓力達到設定的工作壓力后再開啟。低壓泵8的啟動與停止，噴頭10的開啟和關閉以及換向閥7的動作均由電子自動控制裝置完成，該電子自動控制裝置屬于本領域公知技術。
經(jīng)過上述過程后，中間儲罐11中的液體為經(jīng)過了超高壓滅菌的液體食品，而且是以連續(xù)方式進行工作的。滅菌后的液體原料將被泵入無菌冷灌裝機進行液體原料的灌裝后完成產(chǎn)品生產(chǎn)過程。
權利要求
1.一種液體食品的超高冷等靜壓連續(xù)滅菌方法，其特征在于采用下列步驟(1)、將經(jīng)過榨汁、過濾、澄清和調(diào)配的液體食品存放在原料儲罐中；(2)、通過高壓泵將液體食品從原料儲罐中連續(xù)泵入高壓容器中，該高壓容器的容積是高壓容器的容積=高壓泵的輸出流量X保壓時間，保壓時間為5 - 20min ；(3)、高壓容器充滿液體原料并達到滅菌要求的工作壓力，工作壓力為300MPa— 600MPa，達到工作壓力后開啟噴頭，液體卸壓并被噴入中間儲罐中，高壓泵的輸出流量與噴頭的噴出流量一致，以使壓力穩(wěn)定在要求的工作壓力。
2.如權利要求1所述的液體食品的超高冷等靜壓連續(xù)滅菌方法，其特征在于高壓泵的輸出流量為0. 5L/mirT30 L/min。
3.如權利要求1所述的液體食品的超高冷等靜壓連續(xù)滅菌方法，其特征在于高壓容器的壓力達到設定的安全壓力后，停止高壓泵的工作，直到高壓容器的壓力降至低于設定的安全壓力后再啟動。
4.如權利要求1所述的液體食品的超高冷等靜壓連續(xù)滅菌方法，其特征在于高壓容器的壓力低于設定的工作壓力后，關閉噴頭，停止液體原料的噴出，直到壓力達到設定的工作壓力后再開啟。
5.如權利要求1所述的液體食品的超高冷等靜壓連續(xù)滅菌方法，其特征在于液體食品包括瓜果汁和瓜果汁飲料、蔬菜汁和蔬菜汁飲料、液態(tài)奶和含奶飲料、功能飲料、運動飲料、茶飲料。
6.一種液體食品的超高冷等靜壓連續(xù)滅菌裝置，其特征在于原料儲罐通過管路與高壓泵連接，該高壓泵通過管路與超高壓容器連接，該超高壓容器通過管路與噴頭連接，該噴頭位于中間儲罐。
7.如權利要求6所述的液體食品的超高冷等靜壓連續(xù)滅菌裝置，其特征在于高壓泵由增壓器和低壓源連接構成，增壓器的缸體內(nèi)部滑動連接大活塞，小活塞一和小活塞二，大活塞和小活塞一和小活塞二連接成為一個整體，單向閥一、單向閥三兩端分別與原料儲罐和高壓泵的兩個小活塞腔體連接，單向閥二、單向閥四兩端分別與高壓泵的兩個小活塞腔體和高壓容器連接。
8.如權利要求6所述的液體食品的超高冷等靜壓連續(xù)滅菌裝置，其特征在于低壓源由低壓泵和換向閥及其管道組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液體食品的超高冷等靜壓連續(xù)滅菌方法及裝置，屬于液體食品的加工領域。將經(jīng)過榨汁、過濾、澄清和調(diào)配的液體食品存放在原料儲罐中；通過高壓泵將液體食品從原料儲罐中連續(xù)泵入高壓容器中，達到滅菌要求的壓力和保壓時間后，液體卸壓并被噴入中間儲罐中。原料儲罐通過管路與高壓泵、超高壓容器、噴頭順序連接。優(yōu)點是實現(xiàn)了超高冷等靜壓滅菌的連續(xù)工作，降低設備價格的同時提高了設備的生產(chǎn)能力。
文檔編號A23L3/015GK102283418SQ201110148468
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月3日 優(yōu)先權日2011年6月3日
發(fā)明者張守勤 申請人:張守勤