一種超聲滅酶裝置及滅酶殺菌系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種超聲滅酶裝置及滅酶殺菌系統(tǒng)。其中超聲滅酶裝置包括：一個超聲滅酶器或至少兩個依次串聯(lián)連接的超聲滅酶器；每個所述超聲滅酶器包括一超聲波發(fā)生器、至少一個超聲波換能器以及一與液體的第一進(jìn)口和第一出口相連通的第一諧振腔；其中，所有所述超聲波換能器用于與所述超聲波發(fā)生器電連接并設(shè)置于所述第一諧振腔上，用于將所述超聲波發(fā)生器的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，產(chǎn)生振動，以對所述第一諧振腔內(nèi)的液體進(jìn)行滅酶?；诖搜b置，可以以較低的成本實現(xiàn)滅酶，并且降低了滅酶的溫度，從而減少了果蔬類飲品營養(yǎng)物質(zhì)的流失，避免了果蔬類飲品出現(xiàn)苦酸味。
【專利說明】一種超聲滅酶裝置及滅酶殺菌系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于滅酶【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種利用超聲波滅酶的裝置、及滅酶殺囷系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]為使液態(tài)飲品在一定時間內(nèi)保持新鮮口感和原來的外觀，需要對液態(tài)飲品進(jìn)行滅酶(酶失活)殺菌。以橙汁為例，其中包含有各種細(xì)菌，需要對其殺菌，同時橙汁中還含有果膠酶，在橙汁從橙子中分離出來后，果膠酶開始起作用，用以分解橙汁中的果膠，使得橙汁無法保持最初的果粒均勻分布在水中的狀態(tài)，而是產(chǎn)生明顯的自然分層，其中果粒大部分位于水的下層。這不僅影響橙汁的外觀，而且對橙汁的口感也有一定的影響。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，為解決滅酶殺菌的問題通常采用巴氏殺菌法，但巴氏殺菌法實現(xiàn)滅酶殺菌時所需溫度較高，以果膠酶為例，通常需要達(dá)到95°以上才可以。但對于橙汁類的果蔬飲品來說，當(dāng)溫度達(dá)到60°左右時，就會出現(xiàn)明顯的苦酸味，而且會損失一部分的營養(yǎng)成分。而且現(xiàn)有的巴氏殺菌方法成本較高，根據(jù)設(shè)備的不同，每噸液態(tài)飲品的成本大概在100_300 兀。
[0004]隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了高壓滅酶殺菌和高壓電廠滅酶殺菌的技術(shù)，但這兩種技術(shù)的成本更高，而且基于高壓強(qiáng)和高電壓，其危險性也很高，不便工業(yè)化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本實用新型的目的在于，提供一種超聲滅酶裝置及滅酶殺菌系統(tǒng)，以降低現(xiàn)有方法中滅酶時溫度過高或成本過高的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型第一方面提供了一種超聲滅酶裝置，包括:
[0007]—個超聲滅酶器或至少兩個依次串聯(lián)連接的超聲滅酶器；
[0008]每個超聲滅酶器包括一超聲波發(fā)生器、至少一個超聲波換能器以及一與液體的第一進(jìn)口和第一出口相連通的第一諧振腔；其中，所有超聲波換能器用于與超聲波發(fā)生器電連接并設(shè)置于第一諧振腔上，用于將超聲波發(fā)生器的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，產(chǎn)生振動，以對第一諧振腔內(nèi)的液體進(jìn)行滅酶。
[0009]優(yōu)選的，超聲波換能器的個數(shù)為偶數(shù)，超聲波換能器沿第一諧振腔的長度方向?qū)ΨQ設(shè)置在第一諧振腔上。
[0010]優(yōu)選的，所述第一諧振腔為方筒狀諧振腔，所述超聲波換能器沿所述第一諧振腔的長度方向均勻?qū)ΨQ設(shè)置在所述第一諧振腔的兩個相對的側(cè)面上，所述第一諧振腔的長度為N*100mm，兩個所述相對的側(cè)面之間的距離為100mm，所述N為一個所述側(cè)面上的所述超聲波換能器的個數(shù)。
[0011]優(yōu)選的，第一諧振腔具有相對的兩側(cè)內(nèi)壁，兩側(cè)的內(nèi)壁上設(shè)有沿第一諧振腔的長度方向交錯設(shè)置的隔板，且所述隔板與所述第一諧振腔構(gòu)成所述液體的流通通道。
[0012]優(yōu)選的，超聲波發(fā)生器發(fā)出的超聲波為28KHZ的連續(xù)超聲波。
[0013]本實用新型另一方面還提供了一種滅酶殺菌系統(tǒng)，包括上述的超聲滅酶裝置、殺菌裝置以及連通超聲滅酶裝置和殺菌裝置的管道；超聲滅酶裝置用于利用超聲波對液體進(jìn)行滅酶，殺菌裝置用于對液體進(jìn)行殺菌。
[0014]優(yōu)選的，殺菌裝置包括一個紫外殺菌器或至少兩個依次串聯(lián)連接的微波殺菌器；
[0015]每個紫外殺菌器包括一微波電源、一與微波電源電連接的微波發(fā)生器以及一與微波發(fā)生器相連的紫外殺菌反應(yīng)器，紫外殺菌反應(yīng)器用于根據(jù)微波發(fā)生器的微波產(chǎn)生紫外線以對液體進(jìn)行殺菌。
[0016]優(yōu)選的，紫外殺菌反應(yīng)器包括筒體、同軸套設(shè)于筒體內(nèi)的石英管、同軸套設(shè)在石英管內(nèi)的第二諧振腔以及設(shè)于第二諧振腔內(nèi)的至少一個紫外線燈管；筒體和石英管之間的間隙構(gòu)成液體流通的通道，通道與液體的第二進(jìn)口和第二出口相連通；微波發(fā)生器的微波出口與第二諧振腔相連通。
[0017]有益效果:
[0018]本實用新型通過超聲波對果蔬類液態(tài)飲品進(jìn)行滅酶，滅酶效果高，而且滅酶完成后的溫度一般在40°左右，不會使果蔬類飲品出現(xiàn)苦酸味，減少了營養(yǎng)物質(zhì)的流失，同時所述滅酶設(shè)備簡單，成本低，易于工業(yè)化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為本實用新型的超聲波酶失活反應(yīng)器組正視圖；
[0021]圖2為圖1的仰視圖；
[0022]圖3為圖2的A-A方向剖視圖；
[0023]圖4為圖2的B-B方向剖視圖；
[0024]圖5為本實用新型滅酶殺菌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖6為圖5中的微波發(fā)生器與紫外殺菌反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖7為圖6中的局部放大圖；
[0027]圖8為微波發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0028]為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
[0029]本實用新型的創(chuàng)新點在于利用超聲波進(jìn)行滅酶。其具體應(yīng)用了超聲波的所產(chǎn)生的空化效應(yīng)。空化效應(yīng)是液體中常見的一種物理現(xiàn)象。在液體中由于渦流或超聲波等物理作用，致使液體的某些地方形成局部的負(fù)壓區(qū)，從而引起液體或液體一固體界面的斷裂，形成微小的空泡或氣泡。液體中產(chǎn)生的這些空泡或氣泡處于非穩(wěn)定狀態(tài)，有初生、發(fā)育、隨后迅速閉合的過程，當(dāng)它們迅速閉合破滅時，會產(chǎn)生一種微激波，使局部區(qū)域有很大的壓強(qiáng)。這種空泡或氣泡在液體中形成和隨后迅速閉合的現(xiàn)象，稱為空化現(xiàn)象。超聲空化是強(qiáng)超聲在液體中傳播時，引起的一種特有的物理現(xiàn)象，也是引起液體中空腔的產(chǎn)生、長大、壓縮、閉合、反跳快速重復(fù)性運(yùn)動的特有的物理過程。在空泡崩潰閉合時產(chǎn)生局部高壓、高溫，由于聲場中的頻率、聲強(qiáng)和液體的表面張力、粘度以及周圍環(huán)境的溫度和壓力等影響，液體中的微小氣核在聲場的作用下響應(yīng)可能是緩和的，也可能是強(qiáng)烈的。故人們將聲空化分為穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)兩種空化類型。
[0030]其中，瞬態(tài)空化一般指在大于lW/cm2的聲強(qiáng)時所產(chǎn)生的空化氣泡,振動只在一個聲周期內(nèi)完成。這種在聲場中振動的氣泡，當(dāng)聲強(qiáng)足夠高、聲壓為負(fù)半周時，液體受到大的拉力，氣泡核迅速脹大，可達(dá)到原來尺寸的數(shù)倍；繼而在聲壓正半周時，氣泡受到壓縮因突然崩潰而裂解成許多小氣泡，以構(gòu)成新的空化核。在氣泡迅速收縮時，泡內(nèi)的氣體或蒸氣被壓縮，而在空化泡崩潰的極短時間，泡內(nèi)產(chǎn)生約5000K的高溫，類似太陽表面的溫度；局部產(chǎn)生約500大氣壓的高壓，相當(dāng)于深海底的壓力；溫度變化率高達(dá)109K/S ;并伴隨產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波和時速達(dá)400km的射流、發(fā)光現(xiàn)象，也可聽到小的爆裂聲?？梢娍栈峁┑哪芰?，使局部產(chǎn)生高壓、高溫、高梯度流動。本實用新型正是利用了超聲空化現(xiàn)象產(chǎn)生氣泡的非線性振動以及它們破滅時產(chǎn)生的爆破壓力。
[0031]如圖1-5示出了本實用新型實施例1提供的一種超聲滅酶裝置1，該超聲滅酶裝置I具體包括:
[0032]一個超聲滅酶器11或至少兩個依次串聯(lián)連接的超聲滅酶器11。
[0033]其中，每個超聲滅酶器11包括一超聲波發(fā)生器111、至少一個超聲波換能器112以及一與液體的第一進(jìn)口 1131和第一出口 1132相連通的第一諧振腔113。其中，所有超聲波換能器112用于與超聲波發(fā)生器111電連接并設(shè)置于第一諧振腔113上，用于將超聲波發(fā)生器111的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，產(chǎn)生振動，以對第一諧振腔113內(nèi)的液體進(jìn)行滅酶。
[0034]本實用新型中的液體主要為果蔬類飲品，如橙汁、西瓜汁等。
[0035]在具體操作時，開啟超聲波發(fā)生器111和超聲波換能器112，并通過泵12將待滅酶的原料輸送至第一諧振腔113的進(jìn)口 1131，之后，通過超聲波換能器112將超聲波發(fā)生器111的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，產(chǎn)生振動，對第一諧振腔113內(nèi)的原料進(jìn)行滅酶，并通過出口1132將處理完的液體輸出。
[0036]為更好的實現(xiàn)滅酶，本實用新型中可以將多個超聲滅酶器11依次串聯(lián)進(jìn)行滅酶。其中前一超聲滅酶器11的出口與下一超聲滅酶器的進(jìn)口相連。
[0037]本實用新型中，我們可將一個超聲滅酶器11對應(yīng)的超聲波換能器112和第一諧振腔113組成的結(jié)構(gòu)成為超聲酶失活反應(yīng)器組。圖1-4示出了其具體結(jié)構(gòu):第一諧振腔113為方筒狀結(jié)構(gòu)，其具有四個側(cè)面和兩端端面。其中超聲波換能器112沿第一諧振腔113的長度方向均勻分布在其側(cè)面上，其另兩個相對的側(cè)面上設(shè)置有第一進(jìn)口 1131和第一出口1132，為延長滅酶時間，上述進(jìn)口 1131和出口 1132通常設(shè)置在第一諧振腔113沿長度方向的兩端，如圖1、圖4中的1131和1132。當(dāng)然，其進(jìn)口或出口也可以設(shè)于第一諧振腔113的兩個端面上，如圖4中的1133。
[0038]在本實用新型的優(yōu)選實施例中，每一超聲滅酶器11對應(yīng)的超聲波換能器112的個數(shù)為偶數(shù)個，超聲波換能器112對稱設(shè)置在第一諧振腔113的相對側(cè)面上。如圖2所示，多個超聲波換能器1121沿長度方向均勻設(shè)置在第一諧振腔113的一個側(cè)面上，與1121數(shù)量相同的超聲波換能器1122沿長度方向均勻設(shè)置在第一諧振腔113的相對側(cè)面上。兩個側(cè)面上對稱設(shè)置的兩個超聲波換能器112，其產(chǎn)生的超聲波的相位一致，在相遇時能夠產(chǎn)生共振，其能量大大增加，可以提高滅酶的效率，降低滅酶的成本。
[0039]本實用新型中采用的超聲波是28KHZ的連續(xù)超聲波。需要說明的是，超聲波具有一定的穿透能力，液體太厚則不能完全穿透液體，從而使得部分液體得不到很好的滅酶效果。據(jù)此，如圖2所示，本實用新型中，每一超聲波換能器沿第一諧振腔113的長度方向?qū)?yīng)100mm，且每一對對稱設(shè)置的超聲波換能器之間的距離為100mm。即第一諧振腔113的長度為N*100，兩個相對側(cè)面之間的距離為100mm，N為一個側(cè)面上超聲波換能器的個數(shù)。
[0040]在本實用新型的一個具體實施例中，對應(yīng)I噸的液體，可以設(shè)置10組超聲滅酶器11，其中每組超聲滅酶器11包括20個沿第一諧振腔113的長度方向均勻分布的超聲波換能器112，超聲波換能器112對稱設(shè)置在第一諧振腔113的兩個相對的面上。其中第一諧振腔113的長度為lm，寬和高均為100mm。
[0041]液體在第一諧振腔113中流動時，常會形成只有上層流動，下層流動緩慢或基本靜止的狀態(tài)。這樣會影響滅酶處理的效率。為此，本實用新型在第一諧振腔113的兩相對側(cè)的內(nèi)壁設(shè)有沿第一諧振腔113的長度方向交錯設(shè)置的隔板141和142。隔板的一端與一側(cè)內(nèi)壁相連，另一端與另一側(cè)的內(nèi)壁具有間隙。如圖3中所示，隔板141的一端與下側(cè)的內(nèi)壁相連，另一端與上側(cè)的內(nèi)壁具有間隙，隔板142的一端與上側(cè)的內(nèi)壁相連,另一端與下側(cè)的內(nèi)壁具有間隙。隔板141、142以及第一諧振腔113構(gòu)成了液體流通的通道。這樣的設(shè)置避免了只有上層液體流動，下層液體靜止的情況。
[0042]經(jīng)過上述超聲滅酶裝置處理后的液體的溫度一般在40°以下，避免了對果蔬飲品營養(yǎng)物質(zhì)的破壞，也避免了果蔬飲品出現(xiàn)苦酸味。
[0043]在實際的果蔬飲品處理中，不僅需要進(jìn)行滅酶，還需要進(jìn)行殺菌。為此，本實用新型實施例2還提供了一種滅酶殺菌系統(tǒng)。如圖5所示，該系統(tǒng)上述實施例1中的超聲滅酶裝置1、殺菌裝置2以及連通超聲滅酶裝置和殺菌裝置的管道3。其中，超聲滅酶裝置I用于利用超聲波對液體進(jìn)行滅酶，殺菌裝置2用于對液體進(jìn)行殺菌。該殺菌裝置2具體的可以是一個紫外殺菌器21或至少兩個依次串聯(lián)連接的微波殺菌器21，用于通過紫外線對液體進(jìn)行殺菌。
[0044]如圖5所示，每個紫外殺菌器21包括一微波電源211、一與微波電源211電連接的微波發(fā)生器212以及一與微波發(fā)生器212相連的紫外殺菌反應(yīng)器213，紫外殺菌反應(yīng)器213用于根據(jù)微波發(fā)生器212的微波產(chǎn)生紫外線以對液體進(jìn)行殺菌。
[0045]如圖6-7所示，紫外殺菌反應(yīng)器213包括筒體2131、同軸套設(shè)于筒體2131內(nèi)的石英管2132、同軸套設(shè)在石英管2132內(nèi)的第二諧振腔2134、設(shè)于第二諧振腔2134內(nèi)的燈管保持架2137以及設(shè)于燈管保持架2137上的至少一個紫外線燈管2135 ;筒體2131和石英管2132之間的間隙構(gòu)成液體流通的通道2133，通道2133與液體的第二進(jìn)口 2141和第二出口 2142相連通；微波發(fā)生器212的微波出口與第二諧振腔2134相連通。微波發(fā)生器212包括一磁控管2122。其中，紫外線燈管2135內(nèi)填充有可以產(chǎn)生紫外線的氣體，如汞等。
[0046]在具體工作時，開啟微波電源211，磁控管2122內(nèi)產(chǎn)生微波，產(chǎn)生的微波通過波導(dǎo)2136及微波出口傳輸至第二諧振腔2134內(nèi)進(jìn)行流動，激勵紫外線燈管2135內(nèi)的氣體產(chǎn)生紫外線。第二諧振腔2134起著允許紫外線射出，防止微波泄漏的作用。因而紫外線可以射入通道2133內(nèi)，與其中流動的液體充分接觸，進(jìn)行殺菌。
[0047]本實用新型的優(yōu)選實施例中，微波發(fā)生器212還包括冷卻風(fēng)機(jī)2121以及導(dǎo)風(fēng)罩2123。紫外殺菌反應(yīng)器213還包括用于安裝筒體等結(jié)構(gòu)的基座2140以及用給紫外線燈管2135等降溫的冷卻風(fēng)機(jī)2139。
[0048]在實施例2中，當(dāng)包含多個紫外殺菌器21時，其依次串聯(lián)實現(xiàn)殺菌。其中，上一紫外殺菌器21的出口連接下一紫外殺菌器21的進(jìn)口。
[0049]在實際的滅酶殺菌中，既可以先進(jìn)行滅酶，然后進(jìn)行殺菌，也可以先殺菌，在滅酶。可以根據(jù)具體需要設(shè)置液體是由超聲滅酶裝置I流向殺菌裝置2還是由殺菌裝置2流向超聲滅酶裝置I。圖5中的箭頭方向為液體流動方向，其示出了液體由超聲滅酶裝置I流向殺菌裝置2的情形。
[0050]本實用新型實施例3還提供了一種滅酶殺菌方法，包括:
[0051]利用超聲波對液體進(jìn)行滅酶，利用殺菌裝置用于對液體進(jìn)行殺菌。具體餓，可以利用微波產(chǎn)生的紫外線對液體進(jìn)行殺菌。
[0052]需要說明的是，實施例3的方法可具體通過實施例2中的裝置實現(xiàn)。具體內(nèi)容可參見實施例2的論述。
[0053]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲滅酶裝置，其特征在于，所述超聲滅酶裝置包括:一個超聲滅酶器或至少兩個依次串聯(lián)連接的超聲滅酶器； 每個所述超聲滅酶器包括一超聲波發(fā)生器、至少一個超聲波換能器以及一與液體的第一進(jìn)口和第一出口相連通的第一諧振腔；其中，所有所述超聲波換能器用于與所述超聲波發(fā)生器電連接并設(shè)置于所述第一諧振腔上，用于將所述超聲波發(fā)生器的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，產(chǎn)生振動，以對所述第一諧振腔內(nèi)的液體進(jìn)行滅酶。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲滅酶裝置，其特征在于，所述超聲波換能器的個數(shù)為偶數(shù)，所述超聲波換能器沿所述第一諧振腔的長度方向?qū)ΨQ設(shè)置在所述第一諧振腔上。
3.如權(quán)利要求2所述的超聲滅酶裝置，其特征在于，所述第一諧振腔為方筒狀諧振腔，所述超聲波換能器沿所述第一諧振腔的長度方向均勻?qū)ΨQ設(shè)置在所述方筒狀諧振腔的兩個相對的側(cè)面上，所述第一諧振腔的長度為N*100mm，兩個所述相對的側(cè)面之間的距離為10mm,所述N為一個所述側(cè)面上的所述超聲波換能器的個數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的超聲滅酶裝置，其特征在于，所述第一諧振腔具有相對的兩側(cè)內(nèi)壁，兩側(cè)的所述內(nèi)壁上設(shè)有沿所述第一諧振腔的長度方向交錯設(shè)置的隔板，且所述隔板與所述第一諧振腔構(gòu)成所述液體的流通通道。
5.如權(quán)利要求1所述的超聲滅酶裝置，其特征在于，所述超聲波發(fā)生器發(fā)出的超聲波為28KHZ的連續(xù)超聲波。
6.—種滅酶殺菌系統(tǒng),其特征在于,所述系統(tǒng)包括如權(quán)利要求1-5中的任一項所述的超聲滅酶裝置、殺菌裝置以及連通所述超聲滅酶裝置和所述殺菌裝置的管道；所述超聲滅酶裝置用于利用超聲波對所述液體進(jìn)行滅酶，所述殺菌裝置用于對所述液體進(jìn)行殺菌。
7.如權(quán)利要求6所述的滅酶殺菌系統(tǒng)，其特征在于，所述殺菌裝置包括一個紫外殺菌器或至少兩個依次串聯(lián)連接的微波殺菌器； 每個所述紫外殺菌器包括一微波電源、一與所述微波電源電連接的微波發(fā)生器以及一與所述微波發(fā)生器相連的紫外殺菌反應(yīng)器，所述紫外殺菌反應(yīng)器用于根據(jù)所述微波發(fā)生器的微波產(chǎn)生紫外線以對所述液體進(jìn)行殺菌。
8.如權(quán)利要求7所述的滅酶殺菌系統(tǒng)，其特征在于，所述紫外殺菌反應(yīng)器包括筒體、同軸套設(shè)于所述筒體內(nèi)的石英管、同軸套設(shè)在所述石英管內(nèi)的第二諧振腔以及設(shè)于所述第二諧振腔內(nèi)的至少一個紫外線燈管；所述筒體和所述石英管之間的間隙構(gòu)成所述液體流通的通道，所述通道與所述液體的第二進(jìn)口和第二出口相連通；所述微波發(fā)生器的微波出口與所述第二諧振腔相連通。
【文檔編號】A23L3/30GK204070425SQ201420465698
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月18日
【發(fā)明者】孫福寬 申請人:蘇州國福環(huán)?？萍加邢薰?br>