一種超聲連續殺菌裝置及其方法

專利名稱：一種超聲連續殺菌裝置及其方法
技術領域：
本發明屬于液態食品殺菌技術領域，特別涉及一種具有可連續處理功能的超聲連 續殺菌裝置及其方法，用于果汁的殺菌。
背景技術：
目前，在現代果蔬汁加工過程中，一般采用高溫加熱技術來實現殺菌。但是傳統的 高溫加熱技術會對食品的營養成分產生不同程度的破壞，尤其是熱敏性成分損失很大，同 時還會引起果蔬汁的褐變，大大降低了食品的品質和感觀，容易造成果蔬汁的品質問題。而 現有技術中，也有采用超聲殺菌技術，其原理是超聲產生的空化效應會對微生物的細胞結 構、新陳代謝產生巨大的影響，從而造成微生物的死亡，以達到殺菌的效果。目前，將超聲技 術應用于殺菌過程已經得到了人們的廣泛關注，但現有的技術中，一般都將超聲技術單獨 使用，而單獨使用超聲對果蔬汁等進行殺菌需要使用較高的超聲功率，消耗大量的能源，增 加生產成本，具有生產成本高、能源消耗過多等缺陷。而關于超聲與其它技術聯合殺菌的 研究，絕大部分還停留在實驗室階段，且每次的處理量都非常小，多數只能進行間歇式處理 (即，果蔬汁的處理涉及到的加熱、換熱、超聲等處理工序，只能實現間歇處理，如對于果蔬 汁的加熱處理，需將一桶果汁加熱到設定溫度后，必須全部抽出，再重新充滿進行加熱，不 能連續抽出處理)，因此還無法應用于工業化生產，這極大的阻礙了超聲聯合殺菌技術的發 展。

發明內容
為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種超聲連續殺菌 裝置，具有可連續處理功能，即可連續實現對果蔬汁等料液進行預熱、超聲殺菌等操作，具 有殺菌效果好等優點。該發明利用超聲聯合熱殺菌，即降低了熱殺菌所需溫度及時間，又可 以降低所使用的超聲功率，減少超聲所消耗的能源，從而提高殺菌效率，保證食品品質。本發明的另一目的在于提供由上述裝置實現的超聲連續殺菌方法。本發明的目的通過下述技術方案實現一種超聲連續殺菌裝置，包括原料罐、加熱 裝置、換熱裝置、超聲處理裝置、儲液裝置和控制器，所述加熱裝置與換熱裝置連接，所述原 料罐、換熱裝置、超聲處理裝置和儲液裝置依次通過管道連接，所述控制器分別連接加熱裝 置、換熱裝置、超聲處理裝置以及各管道上的控制閥；所述超聲處理裝置包括超聲桶、若干 個超聲探頭以及與超聲探頭對應設置的超聲波換能器和超聲波發生器，各超聲波發生器采 用不同的頻率并均設置在控制器內，各超聲探頭相對應地交叉錯位分布在超聲桶四周上， 所述超聲波換能器通過信號引導線與超聲波發生器連接。所述超聲處理裝置還包括水泵四和超聲桶蓋，超聲桶蓋設于超聲桶的上方并與超 聲桶連接，以使超聲桶形成密封的空間；所述超聲桶為雙層結構，內層與外層相互隔離，內 層為用于盛裝原料液的超聲罐，所述超聲探頭固定于內層內側壁上，超聲波換能器固定于 內外層之間，且超聲波換能器與超聲探頭相對應設置；
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所述超聲罐的底部設有進料口，所述進料口通過管道與換熱裝置連接；所述超聲 罐的上方設有出料口，出料口通過管道與水泵四的一端口連接，水泵四的另一端口分別通 過管道連接超聲罐的進料口和儲液裝置；
所述超聲桶蓋的上方連接有與超聲桶連通的排氣管，其下方設有水位開關；所述水泵四與超聲罐的進料口和儲液裝置連接的管道上還均設有電磁閥；所述電磁閥與控制器連接。所述加熱裝置包括水泵二、加熱桶和加熱桶蓋，加熱桶蓋設于加熱桶的上方并與 加熱桶連接，以使加熱桶形成密封的空間；加熱桶內的底部設有發熱棒，加熱桶的桶壁上設 有溫控座；加熱桶的底部設有出水口和回流進口，水泵二的一端口通過管道與出水口連接， 另一端口通過管道與換熱裝置連接；所述回流進口通過管道與換熱裝置連接；所述溫控座 和發熱棒均與控制器連接。所述換熱裝置包括水泵三、換熱桶和換熱桶蓋，換熱桶蓋設于換熱桶的上方并與 換熱桶連接，以使換熱桶形成密封的空間；所述換熱桶的底部設有進料口、進水口和出水 口，其桶壁上設有出料口，進料口通過管道與原料罐連接，出料口通過管道與水泵三的一端 口連接，水泵三的另一端口通過管道與超聲處理裝置的進料口連接；所述換熱桶內設有盤管，盤管的一端延伸至換熱桶的進水口處并通過管道與加熱 桶的出水口連接，其另一端與直管連接，所述直管延伸至換熱桶的出水口處，并通過管道與 加熱桶的回流進口連接。所述超聲桶側壁上還設有若干個取樣口，所述取樣口與超聲罐連通；所述換熱桶蓋的上方連接有與換熱桶連通的排氣管，其下方設有水位開關；加熱 桶蓋的上方連接有與加熱桶連通的排氣管，其下方設有水位開關；各水位開關均與控制器 連接；各超聲波發生器分別為20KHz和25KHz不同頻率的超聲波發生器，且20KHz的超 聲波發生器與25KHz的超聲波發生器對應的超聲探頭交叉錯位分布在超聲罐的四周內側壁上。所述原料罐為若干個，各原料罐上均設有出料口，所述出料口均連接有出料管道， 且出料管道的另一端均連接有水泵一，水泵一的出口通過管道與換熱裝置連接；所述儲液裝置包括儲液罐和儲液罐蓋，儲液罐蓋設于儲液罐的上方并與儲液罐連 接，以使儲液罐形成密封的空間；儲液罐蓋的下方設有水位開關，上方設有排氣管，排氣管 與儲液罐連通，儲液罐的罐壁上設有進料口，進料口通過管道與超聲處理裝置連接。所述裝置還包括支架一、支架二和支架三，所述原料罐固定于支架一上，加熱裝置 和換熱裝置均固定于支架二上，超聲處理裝置和儲液裝置均固定于支架三上；所述原料罐與換熱裝置連接的管道上、換熱裝置與超聲處理裝置連接的管道上以 及超聲處理裝置與儲液裝置連接的管道上均分別設有控制閥和流量計，控制閥和流量計均 與控制器連接。由上述裝置實現的超聲連續殺菌方法料液先經換熱裝置加溫后，再經超聲處理 裝置通過超聲波殺菌處理，料液在換熱裝置的加溫過程以及在超聲處理裝置中超聲波殺菌 過程均為動態連續實現，具體包括如下步驟(1)水泵一將原料桶中的料液泵送至換熱裝置中；
(2)料液由換熱裝置底部的進料口沿盤管流動至其上方的出料口，料液在流動的 同時，加熱裝置向換熱裝置輸入熱水對其進行動態換熱，使料液由換熱裝置的出料口流出 時達到一定的出料溫度；(3)水泵三將料液從換熱裝置的出料口泵送至超聲罐中，料液由超聲罐底部的進 料口流動至其上方的出料口 ；料液在流動的同時，控制器控制超聲波發生器、超聲波換能器 以及位于超聲罐側壁的超聲探頭相互作用產生超聲波，使得超聲波對料液進行動態超聲殺 菌；(4)殺菌后的料液由水泵四將其從超聲罐的的出料口泵送至儲液裝置中儲存，完 成加工。所述步驟(2)中，加熱裝置向換熱裝置輸入熱水的具體步驟如下(2-1)控制器啟動加熱裝置中的發熱棒，發熱棒將水加熱至一定溫度；(2-2)控制器控制溫控座，將熱水保持在一定溫度；水泵二將熱水從加熱桶底部 的出水口泵送至換熱桶內；(2-3)熱水在換熱桶內保留一定時間后，開啟閥門，水從換熱桶的出水口流出，并 沿加熱桶底部的回流進口回流至加熱桶內；(2-4)循環執行步驟(2-1) (2-3)，使水循環加熱；所述步驟(3)中，料液在超聲殺菌時，從超聲桶側壁上的取樣口抽取檢測殺菌效 果，若殺菌效果不符合要求，則水泵四將料液從超聲罐的出料口抽出，再經管道回流至超聲 罐底部的進料口，從而再進入超聲罐進行回流殺菌；若檢測的殺菌效果符合要求，則執行步 驟⑷；水泵一、水泵二、水泵三、水泵四、溫控座、發熱棒以及各用于控制管路的閥門均由 控制器控制運行。料液在原料罐、加熱裝置、換熱裝置、超聲處理裝置和儲液裝置之間的流量均為 60 120L/h ；所述步驟(2)中，加熱裝置向換熱裝置輸入的熱水的溫度為80 95°C ；所述步驟(2)中，料液流入換熱裝置中的進料溫度為10 20°C，且料液由出料口 流出的出料溫度為50 60°C ；料液在換熱裝置中的換熱時間為10 20min ；所述步驟(3)中，料液在超聲罐中的動態超聲殺菌時間為10 20min ；所述步驟(3)中，各超聲波發生器分別采用20KHz和25KHz的不同頻率，且20KHz 的超聲波發生器與25KHz的超聲波發生器對應的超聲探頭交叉錯位分布在超聲裝置四周 內。本發明的原理是加熱桶中的發熱棒將加熱桶內的水加熱至一定溫度(可由溫控 座對其進行調節)，熱水在水泵二的作用下，經出水口并沿管道輸送至換熱桶的進水口處， 從而泵送至盤管中，熱水沿盤管流動至盤管的頂端，再從與盤管頂端連通的直管流下，沿直 管經換熱桶的出水口流回加熱桶，再由加熱桶將水加熱至需要溫度，如此循環，從而保持換 熱桶中的水溫以及實現其循環連續作業；同時，原料罐中果蔬汁的料液通過水泵一泵送至 換熱桶中，料液沿盤管外側壁流動，在盤管內的熱水作用下，料液的溫度升高至所需溫度， 經一定時間后，料液在換熱桶通過換熱達到50 60°C，然后輸送料液到超聲桶進行超聲處 理。水泵三將料液從出料口抽取，料液沿管道流動至超聲桶中，由于超聲產生的空化效應及瞬間的高溫高壓會對微生物的細胞結構、新陳代謝產生巨大的影響，從而造成微生物的死 亡，以達到殺菌的效果；經一定時間后，水泵四將已殺菌的料液從出料口抽出，并輸送至儲 液裝置中存儲。在進行超聲處理過程中，可以通過各個取樣口進行取樣檢驗；當取樣不合格 時，可以通過水泵四將其抽取進行回流操作，使不合格的料液再經進料口進入超聲罐再處 理，以達到最佳效果。本發明采用加熱與超聲結合的技術，既能有效殺菌，又能更大限度地 保存果蔬汁中的營養成分。
本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果1、相對于現有技術的間歇性生產，本發明各裝置之間的連接可實現其連續化生 產，且可以調節流量，使原料不斷流入加熱裝置和換熱裝置，同時換熱裝置中的果汁也能不 斷流入超聲處理裝置進行超聲處理，具有生產效率高等優點。2、本發明相對于現有的技術，采用低溫加熱與超聲結合的技術，既能有效殺菌，又 能更大限度地保存果蔬汁中的營養成分。3、本發明將超聲殺菌技術與加溫殺菌技術結合，不需采用高功率的超聲源，也不 需消耗過多的能源，可大大降低生產成本，具有節能、環保等優點。4、本發明的結構比較簡單，即可連接控制電路實現其自動化操作，也可采用手工 操作。5、本發明的超聲處理裝置中設有若干個取樣口，可隨時在超聲罐的不同位置取樣 檢測，便于監測產品品質。6、本發明具有節能、省時、省力等優點。


圖1是本發明的總體結構示意圖。圖2是圖1所示原料罐的結構示意圖。圖3是圖1所示的加熱裝置和換熱裝置的結構示意圖。圖4是圖3所示的仰視結構示意圖。圖5是圖1所示的超聲處理裝置和儲液裝置的結構示意圖。圖6是圖1所示的超聲處理裝置不同頻率超聲探頭的展開分布示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限 于此。實施例1圖1 圖6示出了本實施例的具體結構示意圖，如圖1所示，本超聲連續殺菌裝置 包括控制器、原料罐1、加熱裝置3、換熱裝置4、超聲處理裝置6、儲液裝置9、支架一 22、支 架二 47和支架三50，所述加熱裝置3與換熱裝置4連接，所述原料罐1、換熱裝置4、超聲處 理裝置6和儲液裝置9依次通過管道2、39、5、7、8連接；如圖1所示，原料罐1固定于支架 一 22上，加熱裝置3和換熱裝置4均固定于支架二 47上，超聲處理裝置6和儲液裝置9均 固定于支架三50上。所述控制器分別連接加熱裝置3、換熱裝置4、超聲處理裝置6以及各 管道上的控制閥；如圖5所示，所述超聲處理裝置6包括超聲桶、若干個超聲探頭46以及與超聲探頭46對應設置的超聲波換能器45和超聲波發生器，各超聲波發生器采用不同的頻 率并均設置在控制器內，各超聲探頭46相對應地交叉錯位分布在超聲桶四周上，所述超聲 波換能器45通過信號引導線與超聲波發生器連接。如圖5所示，所述超聲處理裝置6還包括水泵四49和超聲桶蓋56，超聲桶蓋56設 于超聲桶的上方并與超聲桶連接，以使超聲桶形成密封的空間；所述超聲桶為雙層結構，內 層與外層相互隔離，內層為用于盛裝原料液的超聲罐48，所述超聲探頭46固定于內層內側 壁上，超聲波換能器45固定于內外層之間，且超聲波換能器45與超聲探頭46相對應設置；所述超聲罐48的底部設有進料口，所述進料口通過管道5與換熱裝置4連接；所 述超聲罐48的上方設有出料口，出料口通過管道7與水泵四49的一端口連接，水泵四49 的另一端口分別通過管道19、8連接超聲罐的進料口和儲液裝置9。所述超聲桶蓋56的上方連接有與超聲桶連通的排氣管55，其下方設有水位開關 43 ；所述水泵四49與進料口連接的管道19上以及與儲液裝置9連接的管道8上還均 分別設有電磁閥13、12;各電磁閥13、12均與控制器連接。如圖3所示，所述加熱裝置3包括水泵二 35、加熱桶29和加熱桶蓋26，加熱桶蓋 26設于加熱桶29的上方并與加熱桶29連接，以使加熱桶29形成密封的空間；加熱桶29內 的底部設有發熱棒30，加熱桶29的桶壁上設有溫控座28 ；如圖4所示，加熱桶29的底部設 有出水口 60和回流進口 61，水泵二 35的一端口通過管道36與出水口 60連接，另一端口通 過管道38與換熱裝置4連接；所述回流進口 61通過管道37與換熱裝置4連接；所述溫控 座28和發熱棒30均與控制器連接。如圖3所示，所述換熱裝置4包括水泵三42、換熱桶32和換熱桶蓋41，換熱桶蓋 41設于換熱桶32的上方并與換熱桶32連接，以使換熱桶32形成密封的空間；如圖4所示， 所述換熱桶32的底部設有進料口 59、進水口 57和出水口 58，其桶壁上設有出料口，進料口 通過管道與原料罐1連接，出料口通過管道39與水泵三42的一端口連接，水泵三42的另 一端口通過管道5與超聲處理裝置6連接；所述換熱桶32內設有盤管33，盤管33的一端延伸至換熱桶32的進水口 57處并 通過管道與加熱桶29的出水口 60連接，其另一端與直管34連接，所述直管34延伸至換熱 桶32的出水口 58處，并通過管道37與加熱桶29的回流進口 61連接。所述換熱桶蓋41的上方連接有與換熱桶32連通的排氣管40，其下方設有水位開 關31 ；加熱桶蓋26的上方連接有與加熱桶29連通的排氣管25，其下方設有水位開關27。 各水位開關均與控制器連接。所述超聲桶側壁上還設有兩個取樣口 44，所述取樣口 44與超聲罐48連通；各超聲波發生器分別為20KHz和25KHz不同頻率的超聲波發生器，且20KHz的超 聲波發生器與25KHz的超聲波發生器對應的超聲探頭46交叉錯位分布在超聲罐48的四周 內側壁上，如圖6所示。超聲探頭46的個數為至少二十個。如圖2所示，所述原料罐1為兩個，各原料罐1上均設有出料口，所述出料口均分 別連接有出料管道23、24，且出料管道23、24的另一端均連接有水泵一 20，水泵一 20的出 口 21通過管道2與換熱裝置4連接；
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如圖5所示，所述儲液裝置9包括儲液罐51和儲液罐蓋53，儲液罐蓋53設于儲液 罐51的上方并與儲液罐51連接，以使儲液罐51形成密封的空間；儲液罐蓋53的下方設有 水位開關52，上方設有排氣管54，排氣管54與儲液罐51連通，儲液罐51的罐壁上設有進 料口，進料口通過管道8與超聲處理裝置6連接。所述原料罐1與換熱裝置4連接的管道2上設有控制閥17和流量計18，換熱裝 置4與超聲處理裝置6連接的管道5上設有控制閥14、16和流量計15，超聲處理裝置6與 儲液裝置9連接的管道上設有控制閥11和流量計10，控制閥11和流量計10均與控制器連接。由上述裝置實現的超聲連續殺菌方法即料液先經換熱裝置4加溫后，再經超聲 處理裝置6通過超聲波殺菌處理，料液在換熱裝置4的加溫過程以及在超聲處理裝置6中 超聲波殺菌過程均為動態連續實現，具體包括如下步驟(1)水泵一 20將原料罐1中的料液泵送至換熱裝置4中；(2)料液由換熱裝置4底部的進料口沿盤管33流動至其上方的出料口，料液在流 動的同時，加熱裝置3向換熱裝置4輸入熱水對其進行動態換熱，使料液由換熱裝置4的出 料口流出時達到一定的出料溫度；(3)水泵三42將料液從換熱裝置4的出料口泵送至超聲罐48中，料液由超聲罐48 底部的進料口流動至其上方的出料口 ；料液在流動的同時，控制器控制超聲波發生器、超聲 波換能器45以及位于超聲罐48側壁的超聲探頭46相互作用產生超聲波，使得超聲波對料 液進行動態超聲殺菌；(4)殺菌后的料液由水泵四49將其從超聲罐48的的出料口泵送至儲液裝置中儲 存，完成加工。所述步驟(2)中，加熱裝置3向換熱裝置4輸入熱水的具體步驟如下(2-1)控制器啟動加熱裝置3中的發熱棒30，發熱棒30將水加熱至一定溫度；(2-2)控制器控制溫控座28，將熱水保持在一定溫度；水泵二 35將熱水從加熱桶 29底部的出水口泵送至換熱桶32內；(2-3)熱水在換熱桶32內保留一定時間后，開啟閥門，水從換熱桶32的出水口流 出，并沿加熱桶29底部的回流進口回流至加熱桶29內；(2-4)循環執行步驟(2-1) (2-3)，使水循環加熱；所述步驟(3)中，料液在超聲殺菌時，從超聲桶側壁上的取樣口 44抽取檢測殺菌 效果，若殺菌效果不符合要求，則水泵四49將料液從超聲罐48的出料口抽出，再經管道回 流至超聲罐48底部的進料口，從而再進入超聲罐48進行回流殺菌；若檢測的殺菌效果符合 要求，則執行步驟(4)；水泵一 20、水泵二 35、水泵三42、水泵四49、溫控座28、發熱棒30以及各用于控制 管路的閥門均由控制器控制運行。料液在原料罐1、加熱裝置3、換熱裝置4、超聲處理裝置6和儲液裝置之間的流量 均為80L/h ；所述步驟(2)中，加熱裝置3向換熱裝置4輸入的熱水的溫度為90°C ；所述步驟⑵中，料液流入換熱裝置4中的進料溫度為15°C，且料液由出料口流出 的出料溫度為55°C ；料液在換熱裝置4中的換熱時間為15min ；
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所述步驟(3)中，料液在超聲罐48中的動態超聲殺菌時間為15min ；所述步驟(3)中，各超聲波發生器分別采用20KHz和25KHz的不同頻率，且20KHz 的超聲波發生器與25KHz的超聲波發生器對應的超聲探頭46交叉錯位分布在超聲裝置四 周內。所述步驟(2-2)中，熱水在加熱桶內的溫度保持在90°C ；所述步驟(2-3)中，熱水 在換熱桶內保留的時間為15min。本超聲連續殺菌裝置由控制器，其整個超聲處理過程由控制器自動控制運行。料 液在換熱桶通過換熱達到55°C后，然后由控制器輸送料液到超聲桶進行超聲處理，完成其 殺菌消毒的整個過程。本實施例的原理是加熱桶29中的發熱棒30將加熱桶29內的水加熱至一定溫度 (可由溫控座28對其進行調節)，熱水在水泵二 35的作用下，經出水口并沿管道輸送至換 熱桶32的進水口處，從而泵送至盤管33中，熱水沿盤管33流動至盤管33的頂端，再從與 盤管33頂端連通的直管34流下，沿直管34經換熱桶32的出水口流回加熱桶29，再由加 熱桶29將水加熱至需要溫度，如此循環，從而保持換熱桶32中的水溫以及實現其循環連續 作業；同時，原料罐1中果蔬汁的料液通過水泵一泵送至換熱桶32中，料液沿盤管33外側 壁流動，在盤管33內的熱水作用下，料液的溫度升高至所需溫度，經一定時間后，料液在換 熱桶32通過換熱達到55°C，然后輸送料液到超聲桶進行超聲。水泵三42將料液從出料口 抽取，料液沿管道流動至超聲桶中，由于超聲產生的空化效應及瞬間的高溫高壓會對微生 物的細胞結構、新陳代謝產生巨大的影響，從而造成微生物的死亡，以達到殺菌的效果；經 一定時間后，水泵四49將已殺菌的料液從出料口抽出，并輸送至儲液裝置9中存儲。在進 行超聲處理過程中，可以通過各個取樣口 44進取樣檢驗；當取樣不合格時，可以通過水泵 四49將其抽取進行回流操作，使不合格的料液沿管道7經水泵四49再沿管道19流入進料 口，從而進入超聲罐48再處理，以達到最佳效果。本發明采用加熱與超聲結合的技術，既能 有效殺菌，又能更大限度地保存果蔬汁中的營養成分。實施例2本實施例除下述特征外其他特征同實施例1 料液在原料罐、加熱裝置、換熱裝 置、超聲處理裝置和儲液裝置之間的流量均為60L/h ；所述步驟(2)中，加熱裝置向換熱裝置4輸入的熱水的溫度為80°C ；所述步驟(2)中，料液流入換熱裝置中的進料溫度為10°C，且料液由出料口流出 的出料溫度為50°C ；料液在換熱裝置中的換熱時間為lOmin ；所述步驟(3)中，料液在超聲罐中的動態超聲殺菌時間為lOmin。所述步驟(2-2)中，熱水在加熱桶內的溫度保持在80°C ；所述步驟(2-3)中，熱水 在換熱桶內保留的時間為lOmin。超聲探頭的個數為十個；取樣口的個數三個。實施例3本實施例除下述特征外其他特征同實施例1 料液在原料罐、加熱裝置、換熱裝 置、超聲處理裝置和儲液裝置之間的流量均為120L/h ；所述步驟(2)中，加熱裝置向換熱裝置4輸入的熱水的溫度為95°C ；所述步驟(2)中，料液流入換熱裝置中的進料溫度為20°C，且料液由出料口流出的出料溫度為60°C ；料液在換熱裝置中的換熱時間為20min ；所述步驟(3)中，料液在超聲罐中的動態超聲殺菌時間為20min。所述步驟(2-2)中，熱水在加熱桶內的溫度保持在95°C ；所述步驟(2-3)中，熱水 在換熱桶內保留的時間為20min。超聲探頭的個數為三十個；取樣口的個數五個。上述各實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例 的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡 化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
1權利要求
一種超聲連續殺菌裝置，其特征在于包括原料罐、加熱裝置、換熱裝置、超聲處理裝置、儲液裝置和控制器，所述加熱裝置與換熱裝置連接，所述原料罐、換熱裝置、超聲處理裝置和儲液裝置依次通過管道連接，所述控制器分別連接加熱裝置、換熱裝置、超聲處理裝置以及各管道上的控制閥；所述超聲處理裝置包括超聲桶、若干個超聲探頭以及與超聲探頭對應設置的超聲波換能器和超聲波發生器，各超聲波發生器采用不同的頻率并均設置在控制器內，各超聲探頭相對應地交叉錯位分布在超聲桶四周上，所述超聲波換能器通過信號引導線與超聲波發生器連接。
2.根據權利要求1所述的超聲連續殺菌裝置，其特征在于所述超聲處理裝置還包括 水泵四和超聲桶蓋，超聲桶蓋設于超聲桶的上方并與超聲桶連接，以使超聲桶形成密封的 空間；所述超聲桶為雙層結構，內層與外層相互隔離，內層為用于盛裝原料液的超聲罐，所 述超聲探頭固定于內層內側壁上，超聲波換能器固定于內外層之間，且超聲波換能器與超 聲探頭相對應設置；所述超聲罐的底部設有進料口，所述進料口通過管道與換熱裝置連接；所述超聲罐的 上方設有出料口，出料口通過管道與水泵四的一端口連接，水泵四的另一端口分別通過管 道連接超聲罐的進料口和儲液裝置；所述超聲桶蓋的上方連接有與超聲桶連通的排氣管，其下方設有水位開關；所述水泵四與超聲罐的進料口和儲液裝置連接的管道上還均設有電磁閥；所述電磁閥與控制器連接。
3.根據權利要求2所述的超聲連續殺菌裝置，其特征在于所述加熱裝置包括水泵二、 加熱桶和加熱桶蓋，加熱桶蓋設于加熱桶的上方并與加熱桶連接，以使加熱桶形成密封的 空間；加熱桶內的底部設有發熱棒，加熱桶的桶壁上設有溫控座；加熱桶的底部設有出水 口和回流進口，水泵二的一端口通過管道與出水口連接，另一端口通過管道與換熱裝置連 接；所述回流進口通過管道與換熱裝置連接；所述溫控座和發熱棒均與控制器連接。
4.根據權利要求3所述的超聲連續殺菌裝置，其特征在于所述換熱裝置包括水泵三、 換熱桶和換熱桶蓋，換熱桶蓋設于換熱桶的上方并與換熱桶連接，以使換熱桶形成密封的 空間；所述換熱桶的底部設有進料口、進水口和出水口，其桶壁上設有出料口，進料口通過 管道與原料罐連接，出料口通過管道與水泵三的一端口連接，水泵三的另一端口通過管道 與超聲處理裝置的進料口連接；所述換熱桶內設有盤管，盤管的一端延伸至換熱桶的進水口處并通過管道與加熱桶的 出水口連接，其另一端與直管連接，所述直管延伸至換熱桶的出水口處，并通過管道與加熱 桶的回流進口連接。
5.根據權利要求4所述的超聲連續殺菌裝置，其特征在于所述超聲桶側壁上還設有 若干個取樣口，所述取樣口與超聲罐連通；所述換熱桶蓋的上方連接有與換熱桶連通的排氣管，其下方設有水位開關；加熱桶 蓋的上方連接有與加熱桶連通的排氣管，其下方設有水位開關；各水位開關均與控制器連 接；各超聲波發生器分別為20KHz和25KHz不同頻率的超聲波發生器，且20KHz的超聲波 發生器與25KHz的超聲波發生器對應的超聲探頭交叉錯位分布在超聲罐的四周內側壁上。
6.根據權利要求1所述的超聲連續殺菌裝置，其特征在于所述原料罐為若干個，各原料罐上均設有出料口，所述出料口均連接有出料管道，且出料管道的另一端均連接有水泵 一，水泵一的出口通過管道與換熱裝置連接；所述儲液裝置包括儲液罐和儲液罐蓋，儲液罐蓋設于儲液罐的上方并與儲液罐連接， 以使儲液罐形成密封的空間；儲液罐蓋的下方設有水位開關，上方設有排氣管，排氣管與儲 液罐連通，儲液罐的罐壁上設有進料口，進料口通過管道與超聲處理裝置連接。
7.根據權利要求1 6任一項所述的超聲連續殺菌裝置，其特征在于所述裝置還包 括支架一、支架二和支架三，所述原料罐固定于支架一上，加熱裝置和換熱裝置均固定于支 架二上，超聲處理裝置和儲液裝置均固定于支架三上；所述原料罐與換熱裝置連接的管道上、換熱裝置與超聲處理裝置連接的管道上以及超 聲處理裝置與儲液裝置連接的管道上均分別設有控制閥和流量計，控制閥和流量計均與控 制器連接。
8.由權利要求1 7任一項所述裝置實現的超聲連續殺菌方法，其特征在于料液先 經換熱裝置加溫后，再經超聲處理裝置通過超聲波殺菌處理，料液在換熱裝置的加溫過程 以及在超聲處理裝置中超聲波殺菌過程均為動態連續實現，具體包括如下步驟(1)水泵一將原料桶中的料液泵送至換熱裝置中；(2)料液由換熱裝置底部的進料口沿盤管流動至其上方的出料口，料液在流動的同時， 加熱裝置向換熱裝置輸入熱水對其進行動態換熱，使料液由換熱裝置的出料口流出時達到 一定的出料溫度；(3)水泵三將料液從換熱裝置的出料口泵送至超聲罐中，料液由超聲罐底部的進料口 流動至其上方的出料口 ；料液在流動的同時，控制器控制超聲波發生器、超聲波換能器以及 位于超聲罐側壁的超聲探頭相互作用產生超聲波，使得超聲波對料液進行動態超聲殺菌；(4)殺菌后的料液由水泵四將其從超聲罐的的出料口泵送至儲液裝置中儲存，完成加工。
9.根據權利要求8所述的超聲連續殺菌方法，其特征在于所述步驟(2)中，加熱裝置 向換熱裝置輸入熱水的具體步驟如下(2-1)控制器啟動加熱裝置中的發熱棒，發熱棒將水加熱至一定溫度；(2-2)控制器控制溫控座，將熱水保持在一定溫度；水泵二將熱水從加熱桶底部的出 水口泵送至換熱桶內；(2-3)熱水在換熱桶內保留一定時間后，開啟閥門，水從換熱桶的出水口流出，并沿加 熱桶底部的回流進口回流至加熱桶內；(2-4)循環執行步驟(2-1) (2-3)，使水循環加熱；所述步驟(3)中，料液在超聲殺菌時，從超聲桶側壁上的取樣口抽取檢測殺菌效果，若 殺菌效果不符合要求，則水泵四將料液從超聲罐的出料口抽出，再經管道回流至超聲罐底部的進料口，從而再進入超聲罐進行回流殺菌；若檢測的殺菌效果符合要求，則執行步驟 ⑷；水泵一、水泵二、水泵三、水泵四、溫控座、發熱棒以及各用于控制管路的閥門均由控制 器控制運行。
10.根據權利要求8所述的超聲連續殺菌方法，其特征在于料液在原料罐、加熱裝置、 換熱裝置、超聲處理裝置和儲液裝置之間的流量均為60 120L/h ；所述步驟(2)中，加熱裝置向換熱裝置輸入的熱水的溫度為80 95°C ； 所述步驟(2)中，料液流入換熱裝置中的進料溫度為10 20°C，且料液由出料口流出 的出料溫度為50 60°C ；料液在換熱裝置中的換熱時間為10 20min ； 所述步驟(3)中，料液在超聲罐中的動態超聲殺菌時間為10 20min ； 所述步驟⑶中，各超聲波發生器分別采用20KHz和25KHz的不同頻率，且20KHz的超 聲波發生器與25KHz的超聲波發生器對應的超聲探頭交叉錯位分布在超聲裝置四周內。
全文摘要
本發明提供了一種包括原料罐、加熱裝置、換熱裝置、超聲處理裝置、儲液裝置和控制器，所述加熱裝置與換熱裝置連接，所述原料罐、換熱裝置、超聲處理裝置和儲液裝置依次通過管道連接，所述控制器分別連接加熱裝置、換熱裝置、超聲處理裝置以及各管道上的控制閥；所述超聲處理裝置包括超聲桶、若干個超聲探頭以及與超聲探頭對應設置的超聲波換能器和超聲波發生器，各超聲波發生器采用不同的頻率并均設置在控制器內，各超聲探頭相對應地交叉錯位分布在超聲桶四周上。本發明還提供了由上述裝置實現的方法，即料液先經換熱裝置加溫后再經超聲處理裝置進行動態連續超聲波殺菌處理。本發明采用低溫加熱與超聲結合技術，具有殺菌效果好、效率高等優點。
文檔編號A23L2/70GK101856136SQ201010188720
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月26日 優先權日2010年5月26日
發明者嚴卓晟, 劉國琴, 李冰, 李曉璽, 李琳, 林鴻佳, 王文宗, 陳玲 申請人:華南理工大學