用于驗證飲料滅菌過程數(shù)值仿真的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于驗證飲料滅菌過程數(shù)值仿真的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在食品的各種加工流程中，滅菌是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，因為滅菌裝置的質(zhì)量優(yōu)劣會直接影響生產(chǎn)后食品的衛(wèi)生等級。隨著人民生活水平的提高，對飲料滅菌的要求也相應提高。目前，對滅菌的要求是既不能大量破壞飲料中的維生素、蛋白質(zhì)、益生菌等營養(yǎng)元素，又要保證滅菌的徹底性，使得飲料中的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、李氏桿菌等對人體有害的菌落總數(shù)在一定時間得到有效控制。
[0003]常規(guī)的加熱滅菌方式又分為巴士滅菌、高溫短時滅菌和超高溫瞬時滅菌，三種滅菌的溫度要求分別為60°C?100°C、100°C?150°C和150°C以上，因此不同種類的飲料有各自適合的不同的加熱滅菌方式。
[0004]為分析滅菌過程飲料內(nèi)部營養(yǎng)破壞情況，需要在滅菌過程中對滅菌裝置內(nèi)不同位置的溫度變化情況進行監(jiān)測。為克服實際購買原料進行試驗存在成本高、浪費大、周期長的缺陷，可以采用滅菌過程的數(shù)值仿真對滅菌過程進行仿真模擬。滅菌過程的數(shù)值仿真即通過計算機數(shù)值計算對飲料滅菌過程進行仿真模擬。但是，在數(shù)值仿真的選擇中，各項方程、模型網(wǎng)格質(zhì)量、邊界條件等的設置會影響仿真結(jié)果。因此，數(shù)值仿真方法得出的結(jié)果與實際試驗結(jié)果存在較大誤差的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有數(shù)值仿真方法得出的結(jié)果與實際試驗結(jié)果存在較大誤差的缺陷，提供一種用于驗證飲料滅菌過程數(shù)值仿真的裝置及方法。
[0006]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題:
[0007]一種用于驗證飲料滅菌過程數(shù)值仿真的裝置，其特點在于，其包括一計算機、一與所述計算機連接的溫度記錄儀、一熱電偶、一恒溫加熱裝置和一電機；所述恒溫加熱裝置內(nèi)設有一支架，所述支架上設有一滅菌罐，所述電機的轉(zhuǎn)動軸穿設于所述恒溫加熱裝置并與所述滅菌罐的左端面固接；所述支架上還設有一橫向分布的固定桿，所述滅菌罐的右端面穿設有一空心管，所述空心管固接于所述固定桿并延伸于所述恒溫加熱裝置的外部；所述熱電偶穿設于所述空心管，所述熱電偶的一端與所述溫度記錄儀連接，另一端位于所述滅菌罐的腔體內(nèi)。
[0008]較佳地，所述恒溫加熱裝置為一恒溫水浴箱。恒溫水浴箱是常用的裝置，具有良好的加熱性能。
[0009]較佳地，所述恒溫加熱裝置為一恒溫油浴箱。恒溫油浴箱是常用的裝置，具有良好的加熱性能。
[0010]較佳地，所述支架為一鋼絲支架。這樣，可以使得滅菌罐受熱更均勻。
[0011]較佳地，所述空心管為一空心塑料管，所述滅菌罐為一不銹鋼滅菌罐。不銹鋼滅菌罐具有強度高、耐腐蝕的優(yōu)點。
[0012]較佳地，所述空心管與所述滅菌罐之間設有一密封圈。這樣，可以提高空心管與滅菌罐之間的密封性。
[0013]較佳地，所述空心管通過一固定膠帶固接于所述固定桿。這樣，空心管可以牢固地與固定桿固定。
[0014]較佳地，所述滅菌罐為一中空的圓柱體，所述圓柱體橫向分布。這樣，滅菌罐旋轉(zhuǎn)得更順暢。
[0015]一種用于驗證飲料滅菌過程數(shù)值仿真的方法，其特點在于，其包括以下步驟:
[0016]S1、采用如權(quán)利要求1-8任意一項所述的用于驗證飲料滅菌過程數(shù)值仿真的裝置，在滅菌罐中加入飲料；
[0017]S2、啟動恒溫加熱裝置，將滅菌罐加熱；
[0018]S3、啟動電機，電機帶動滅菌罐旋轉(zhuǎn)，溫度記錄儀將熱電偶檢測到的溫度傳送到計算機；
[0019]S4、當滅菌罐滅菌結(jié)束，溫度記錄儀停止監(jiān)控，從計算機上導出滅菌罐的溫度變化數(shù)據(jù)；
[0020]S5、在數(shù)值仿真中以與步驟S1-步驟S3相同的條件進行設置并計算，得到滅菌罐的溫度變化數(shù)據(jù)，將該溫度變化數(shù)據(jù)與步驟S4得出的溫度變化數(shù)據(jù)進行比較；
[0021]S6、根據(jù)步驟S5的數(shù)據(jù)比較結(jié)果，對數(shù)值仿真中的數(shù)值計算模型進行調(diào)整。
[0022]本發(fā)明的積極進步效果在于:本發(fā)明的裝置及方法可以驗證飲料滅菌過程的數(shù)值仿真得出結(jié)果的準確性，提高數(shù)值仿真得出的結(jié)果的準確性，降低了成本，提高了效率。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為圖1中的A向視圖。
【具體實施方式】
[0025]下面舉個較佳實施例，并結(jié)合附圖來更清楚完整地說明本發(fā)明。
[0026]如圖1和圖2所示，一種用于驗證飲料滅菌過程數(shù)值仿真的裝置，其包括計算機1、與計算機I連接的溫度記錄儀2、熱電偶3、恒溫加熱裝置4和電機11 ;恒溫加熱裝置4內(nèi)設有支架7，支架7上設有滅菌罐8，電機11的轉(zhuǎn)動軸穿設于恒溫加熱裝置4并與滅菌罐8的左端面固接；支架7上還設有橫向分布的固定桿5，滅菌罐8的右端面穿設有空心管6，空心管6固接于固定桿5并延伸于恒溫加熱裝置4的外部；熱電偶3穿設于空心管6，熱電偶3的一端與溫度記錄儀2連接，另一端位于滅菌罐8的腔體內(nèi)。
[0027]恒溫加熱裝置4可以為恒溫水浴箱或恒溫油浴箱，支架7可以為鋼絲支架，空心管6可以為空心塑料管，滅菌罐8可以為不銹鋼滅菌罐?？招墓?與滅菌罐8之間設有密封圈10。空心管6通過固定膠帶9固接于固定桿5。滅菌罐8為中空的圓柱體，該圓柱體橫向分布。電機11的轉(zhuǎn)動軸與滅菌罐8之間可以通過固定螺栓12連接。
[0028]一種用于驗證飲料滅菌過程數(shù)值仿真的方法，其包括以下步驟:
[0029]S1、采用前述的用于驗證飲料滅菌過程數(shù)值仿真的裝置，在滅菌罐8中加入飲料；
[0030]S2、啟動恒溫加熱裝置4，將滅菌罐8加熱；
[0031]S3、啟動電機11，電機11帶動滅菌罐8旋轉(zhuǎn)，溫度記錄儀2將熱電偶3檢測到的溫度傳送到計算機I ;
[0032]S4、當滅菌罐8滅菌結(jié)束，溫度記錄儀2停止監(jiān)控，從計算機I上導出溫度變化數(shù)據(jù)；
[0033]S5、在數(shù)值仿真中以與步驟S1-步驟S3相同的條件進行設置并計算，得到滅菌罐的溫度變化數(shù)據(jù)，將該溫度變化數(shù)據(jù)與步驟S4得出的溫度變化數(shù)據(jù)進行比較；
[0034]S6、根據(jù)步驟S5的數(shù)據(jù)比較結(jié)果，對數(shù)值仿真中的數(shù)值計算模型進行調(diào)整。
[0035]本發(fā)明涉及的裝置及方法用于監(jiān)測實際滅菌過程中飲料內(nèi)部溫度的變化，同時與數(shù)值仿真得出的溫度變化數(shù)據(jù)相比較，用于驗證數(shù)值仿真的精確性。本發(fā)明可以運用于驗證果汁、牛奶、各式茶類等飲料的滅菌工藝的數(shù)值仿真中。本發(fā)明中，巴士牛奶滅菌工藝需使用恒溫水浴箱(最高溫度100°c )，高溫短時滅菌工藝和超高溫瞬時滅菌工藝使用恒溫油浴箱(最高溫度200°c )，恒溫油浴箱和恒溫水浴箱的容池尺寸為400mmX 300mmX 200mm。
[0036]本發(fā)明中，滅菌罐的制作材料和實際生產(chǎn)中運用的相一致，其強度和耐腐蝕性必須高于“304”牌號的不銹鋼，且在高溫條件下不產(chǎn)生對人體有毒害的物質(zhì)。導入數(shù)值仿真中的滅菌罐尺寸需與實際模型一致，在計算程序中需將滅菌罐的導熱系數(shù)、厚度、滅菌前后的罐體溫度及罐內(nèi)牛奶的物性參數(shù)等結(jié)合實際