本發(fā)明屬于食品殺菌，具體是一種食品高溫殺菌設(shè)備及其殺菌方法。

背景技術(shù)：

1、食品高溫殺菌技術(shù)作為保障食品安全的重要手段，在食品工業(yè)中占據(jù)著至關(guān)重要的地位。隨著人們生活水平的提高和食品安全意識的增強(qiáng)，對食品質(zhì)量和安全性的要求也越來越高，這促使了高溫殺菌技術(shù)的不斷發(fā)展和完善。

2、高溫殺菌技術(shù)主要利用高溫破壞細(xì)菌、病毒等微生物的蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子結(jié)構(gòu)，從而使其失去生活活性。一般來說，高溫滅菌的溫度通常在121℃以上，這個溫度可以有效地殺死大多數(shù)微生物，包括細(xì)菌、病毒、真菌等。

3、然而在處理濕度較高的食品時(shí)，如罐頭食品、肉制品、粽子等，食品內(nèi)部所含的水分(游離水)對殺菌效果產(chǎn)生了顯著影響。這些水分的熱傳導(dǎo)特性與食品固體基質(zhì)截然不同，導(dǎo)致熱量在食品內(nèi)部傳遞時(shí)產(chǎn)生“冷點(diǎn)”，即溫度較低的區(qū)域，這些區(qū)域可能無法達(dá)到殺菌所需的溫度。這種溫度不均現(xiàn)象不僅降低了殺菌效果，還可能導(dǎo)致食品部分區(qū)域細(xì)菌殘留，影響食品的安全性和保質(zhì)期。

4、因此，亟需一種食品高溫殺菌設(shè)備及其殺菌方法，能夠在處理濕度較高的食品時(shí)，降低高濕度食品中水分的熱傳導(dǎo)特性差異對殺菌過程的干擾，提高殺菌效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種食品高溫殺菌設(shè)備及其殺菌方法，能夠有效應(yīng)對食品內(nèi)部含有的游離水對殺菌過程的干擾，確保熱量在食品內(nèi)部均勻分布，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一致的殺菌效果。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種食品高溫殺菌設(shè)備，包括：殺菌釜、轉(zhuǎn)速傳感器和控制模塊；殺菌釜一端設(shè)置有密封門；殺菌釜內(nèi)設(shè)置有用于放置食品的殺菌室，殺菌室頂部設(shè)置有用于向殺菌釜內(nèi)輸送蒸汽的蒸汽組件；殺菌底部設(shè)置有用于排泄殺菌室內(nèi)的蒸汽的收集管，收集管連通有圓槽，圓槽內(nèi)設(shè)置有轉(zhuǎn)軸和若干圓盤，轉(zhuǎn)軸貫穿所有圓盤的軸心，轉(zhuǎn)軸兩端分別與圓槽頂部和底部轉(zhuǎn)動連接；相鄰圓盤之間相隔預(yù)設(shè)距離，圓盤與圓槽轉(zhuǎn)動配合，圓盤與轉(zhuǎn)軸均固定連接；圓盤軸心處均周向設(shè)置有若干用于排氣的圓孔；圓槽底部設(shè)置有用于將蒸汽排至殺菌室外的排氣組件；殺菌室頂部還設(shè)置有用于調(diào)節(jié)蒸汽干燥度的調(diào)節(jié)組件；

4、轉(zhuǎn)速傳感器用于獲取圓盤的轉(zhuǎn)速情況；

5、控制模塊用于基于圓盤的轉(zhuǎn)速情況，判斷殺菌室內(nèi)蒸汽的干燥度，并控制調(diào)節(jié)組件的運(yùn)行。

6、采用上述方案有以下有益效果：

7、1、本方案，通過打開密封門，將需要?dú)⒕氖称?濕度較高的食品)放置到殺菌釜內(nèi)，關(guān)閉密封門，通過蒸汽組件按照設(shè)定的干燥度向殺菌室內(nèi)輸送蒸汽，蒸汽進(jìn)入殺菌室后，對食品進(jìn)行殺菌處理，蒸汽在殺菌室內(nèi)不斷積聚，同時(shí)驅(qū)除殺菌室內(nèi)的冷空氣。蒸汽滲透食品內(nèi)部滅菌，同時(shí)食品內(nèi)的游離水被升溫后，變成氣態(tài)水溶于蒸汽中，將蒸汽的干燥度降低，然后，蒸汽從殺菌室底部的收集管中進(jìn)入圓槽內(nèi)，并基于流體邊界層效應(yīng)驅(qū)動圓盤轉(zhuǎn)動，從而將該部分干燥度降低的蒸汽排出殺菌室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)殺菌室內(nèi)的蒸汽循環(huán)。同時(shí)，當(dāng)蒸汽干燥度降低時(shí)，蒸汽經(jīng)過殺菌后溫度也隨之降低，蒸汽內(nèi)的水分子在經(jīng)過圓盤時(shí)將會凝結(jié)在圓盤之間，引起圓盤的轉(zhuǎn)速變化(由于液體的粘性大于氣體，因此當(dāng)圓盤之間的流體由氣體轉(zhuǎn)換為液體時(shí)，圓盤的轉(zhuǎn)速將會受到限制)?？刂颇K通過轉(zhuǎn)速傳感器采集圓盤的轉(zhuǎn)速情況，判斷蒸汽的干燥度情況，然后控制調(diào)節(jié)組件調(diào)節(jié)輸入蒸汽的干燥度，從而確保蒸汽的殺菌效果。

8、相較于傳統(tǒng)技術(shù)，本方案通過食品內(nèi)的含水量情況，調(diào)節(jié)輸入蒸汽的干燥度，從而加速食品內(nèi)的游離水的蒸發(fā)，并將蒸汽排出殺菌室內(nèi)，確保殺菌室內(nèi)的蒸汽干燥以及蒸汽的潔凈，以此提高蒸汽的殺菌效果。

9、2、本方案，通過調(diào)節(jié)輸入蒸汽的干燥度，加速了食品內(nèi)部游離水的蒸發(fā)過程。當(dāng)蒸汽干燥度降低時(shí)，控制模塊會自動調(diào)節(jié)輸入蒸汽的干燥度，使蒸汽保持較高的熱傳遞效率，從而更快地將食品內(nèi)部的游離水轉(zhuǎn)化為氣態(tài)水并排出，進(jìn)一步提高了殺菌效果。

10、3、本方案，由于蒸汽在殺菌室內(nèi)能夠更高效地循環(huán)和更新，食品內(nèi)部各個部位都能得到均勻加熱，避免了傳統(tǒng)殺菌過程中可能出現(xiàn)的溫度不均現(xiàn)象。這種均勻的熱量分布有助于實(shí)現(xiàn)更為一致的殺菌效果，提高了食品的安全性和品質(zhì)。

11、4、本方案，通過在殺菌室底部設(shè)置收集管和圓槽，利用蒸汽流動產(chǎn)生的流體邊界層效應(yīng)驅(qū)動圓盤轉(zhuǎn)動，有效地將干燥度降低的蒸汽(含有較多氣態(tài)水)排出殺菌室外。這一設(shè)計(jì)確保了殺菌室內(nèi)始終保持著高干燥度的蒸汽環(huán)境，提高了蒸汽的殺菌效率。

12、進(jìn)一步，預(yù)設(shè)距離為流體兩倍邊界層厚度。

13、有益效果：當(dāng)圓盤間距近似等于兩倍邊界層厚度時(shí)，圓盤轉(zhuǎn)動效率最高，這種高效的轉(zhuǎn)動能夠更有效地將干燥度降低的蒸汽排出殺菌室，保持蒸汽的高干燥度和潔凈度。

14、進(jìn)一步，蒸汽組件包括蒸汽管；蒸汽管一端嵌入殺菌室頂部，并與殺菌室連通，蒸汽管另一端連通有蒸汽發(fā)生器。

15、有益效果：通過蒸汽管直接嵌入殺菌室內(nèi)部，確保了蒸汽能夠迅速、直接地輸送到殺菌區(qū)域，減少了蒸汽在輸送過程中的熱損失和壓降，提高了蒸汽的利用率和殺菌效率。

16、進(jìn)一步，排氣組件包括集氣槽；集氣槽設(shè)于圓槽底部軸心處，集氣槽內(nèi)底部設(shè)置有若干排氣管，排氣管用于將集氣槽與外界連通。

17、有益效果：集氣槽位于圓槽底部的軸心處，能夠有效地收集由圓盤轉(zhuǎn)動排出的蒸汽和游離水混合物。這些混合物在集氣槽內(nèi)聚集后，通過底部的排氣管迅速排出殺菌室外，確保了殺菌室內(nèi)蒸汽的高效循環(huán)和更新。

18、進(jìn)一步，調(diào)節(jié)組件包括分離箱；分離箱內(nèi)設(shè)置有上腔室和下腔室；上腔室與下腔室之間設(shè)置有隔板，隔板傾斜固定連接于分離箱內(nèi)部；下腔室連通有進(jìn)氣管，進(jìn)氣管與蒸汽管連通，進(jìn)氣管內(nèi)設(shè)置有增壓閥，增壓閥與控制模塊電連接；上腔室連通有出氣管，出氣管與殺菌室連通；分離箱內(nèi)還設(shè)置有圓筒，圓筒貫穿隔板，圓筒將上腔室和下腔室連通；圓筒下方設(shè)置有擋板，擋板與分離箱固定連接；分離箱底部設(shè)置有排液管，排液管用于將下腔室內(nèi)凝結(jié)的游離水排出；分離箱上還設(shè)置有支管，支管將進(jìn)氣管和出氣管連通；支管與進(jìn)氣管交匯處設(shè)置有分流閥，分流閥與控制模塊電連接。

19、有益效果：當(dāng)調(diào)節(jié)組件正常工作時(shí)，蒸汽組件輸入的蒸汽進(jìn)入進(jìn)氣管后，通過分流閥后進(jìn)入支管中，然后通過出氣管進(jìn)入殺菌室內(nèi)；當(dāng)需要調(diào)節(jié)蒸汽的干燥度時(shí)，控制模塊控制分流閥工作，使進(jìn)氣管與下腔室連通，蒸汽通過進(jìn)氣管進(jìn)入下腔室后，利用圓筒的引導(dǎo)進(jìn)行離心運(yùn)動，使得較重的游離水因慣性作用被甩向分離箱的內(nèi)側(cè)壁面并凝結(jié)流下，而較輕的氣態(tài)水則繼續(xù)向上流動，通過圓筒中心進(jìn)入上腔室，從而提高了蒸汽的干燥度；當(dāng)需要進(jìn)一步降低蒸汽的干燥度時(shí)，控制模塊通過控制增壓閥運(yùn)行，從而增大蒸汽的流動速度，增大流速可以進(jìn)一步增強(qiáng)蒸汽在分離箱內(nèi)的離心效果，促進(jìn)蒸汽中更多水分析出，從而提高蒸汽的干燥度。

20、進(jìn)一步，殺菌釜頂部還設(shè)置有調(diào)壓管，調(diào)壓管內(nèi)設(shè)置有泄壓閥。

21、有益效果：殺菌過程中，隨著蒸汽的注入和溫度的升高，殺菌室內(nèi)的氣壓會逐漸增大。如果氣壓過高而得不到及時(shí)釋放，可能會對殺菌釜的結(jié)構(gòu)造成壓力，甚至引發(fā)安全事故。泄壓閥的設(shè)置能夠在氣壓超過設(shè)定值時(shí)自動開啟，迅速釋放多余的壓力，從而有效避免殺菌室內(nèi)氣壓過大帶來的安全隱患。

22、進(jìn)一步，控制模塊判斷蒸汽的干燥度邏輯為：獲取圓盤在殺菌過程中連續(xù)時(shí)間段內(nèi)的轉(zhuǎn)速，生成圓盤轉(zhuǎn)速變化曲線圖，獲取圓盤轉(zhuǎn)速變化曲線圖上的突變波段；基于突變波段的波谷以及突變波段的維持時(shí)長，判斷蒸汽的干燥度；若波谷大于預(yù)設(shè)波谷，則判斷蒸汽的干燥度較低，若維持時(shí)長超過預(yù)設(shè)時(shí)長，則判斷蒸汽的干燥度較低，兩者判斷結(jié)果可疊加。

23、有益效果：通過連續(xù)監(jiān)測圓盤在殺菌過程中的轉(zhuǎn)速，并生成轉(zhuǎn)速變化曲線圖，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)且直觀地反映殺菌過程中蒸汽的干燥狀態(tài)。利用突變波段(即轉(zhuǎn)速突然變化的區(qū)域)的波谷和維持時(shí)長作為判斷依據(jù)，可以有效區(qū)分因正常工藝波動(食品內(nèi)的水分蒸發(fā))和蒸汽干燥度不足導(dǎo)致的轉(zhuǎn)速變化。通過轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)積累和分析，可以進(jìn)一步優(yōu)化殺菌工藝流程，包括確定最佳的蒸汽參數(shù)、殺菌時(shí)間等，以達(dá)到最佳的殺菌效果和產(chǎn)品質(zhì)量。

24、進(jìn)一步，還包括預(yù)警模塊；預(yù)警模塊用于控制模塊判斷蒸汽的干燥度低于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，向工作人員發(fā)送干燥度不足的預(yù)警提示。

25、有益效果：通過設(shè)置預(yù)警模塊，當(dāng)控制模塊通過調(diào)節(jié)組件無法進(jìn)一步降低蒸汽的干燥度時(shí)，系統(tǒng)能夠在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并響應(yīng)蒸汽干燥度不足的問題，工作人員可以立即收到預(yù)警提示并采取相應(yīng)的調(diào)整措施。

26、進(jìn)一步，排氣管底部還設(shè)置有過濾網(wǎng)。

27、有益效果：通過在排氣管底部設(shè)置過濾網(wǎng)，能夠避免外界蚊蟲、灰塵等異物通過排氣管進(jìn)入圓槽內(nèi)，影響圓盤的正常工作。

28、進(jìn)一步，還提供一種食品高溫殺菌方法，包括以下步驟：

29、將待殺菌的食品放置于殺菌室內(nèi)，并關(guān)閉殺菌釜的密封門；

30、啟動蒸汽發(fā)生器，通過蒸汽組件向殺菌室內(nèi)輸送高溫蒸汽，使殺菌室內(nèi)的溫度和濕度迅速升高至設(shè)定值；

31、在蒸汽輸送過程中，控制模塊通過轉(zhuǎn)速傳感器監(jiān)測圓盤的轉(zhuǎn)速情況，根據(jù)轉(zhuǎn)速變化判斷蒸汽的干燥度；若判斷蒸汽干燥度不足，則通過調(diào)節(jié)組件調(diào)整蒸汽的干燥度；

32、在殺菌室內(nèi)保持設(shè)定的溫度和濕度條件下，對食品進(jìn)行高溫殺菌處理；

33、待殺菌室內(nèi)溫度和濕度降至安全范圍后，打開殺菌釜的密封門，取出殺菌完成的食品。