一种用于牛奶杀菌的超声-热复合连续杀菌装置及杀菌方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于牛奶杀菌的超声‑热复合连续杀菌装置及杀菌方法，装置包括：若干个超声波发生器；封闭式的反应室，反应室侧壁上带有进料口和出料口，反应室内沿进料口至出料口方向设置折流板，由折流板分隔若干个依次连通的处理腔；对应设于每个处理腔内的超声波探头，每个超声波探头通过对应的超声波换能器与所述超声波发生器一一对应连接；包覆在所述反应室外的夹套，夹套上的进、出水口连接循环水热交换装置。本发明专利技术以相对温和的处理强度达到更好的杀菌效果，进而最大程度保持食品原有品质性质。

A Continuous Sterilization Device and Method for Milk Sterilization by Ultrasound-Heat Compound

The invention discloses an ultrasonic-thermal composite continuous sterilization device and sterilization method for milk sterilization, which comprises several ultrasonic generators, a closed reaction chamber, a side wall of the reaction chamber with an inlet and outlet ports, a baffle plate is arranged in the reaction chamber along the direction of the inlet and outlet ports, and a number of sequentially connected processing chambers are separated by the baffle plate, corresponding to each one. The ultrasonic probe in the processing chamber is connected with the ultrasonic generator one by one through the corresponding ultrasonic transducer, and the jacket outside the reaction chamber is covered, and the inlet and outlet of the jacket are connected with the circulating water and heat exchange device. The invention achieves better bactericidal effect by relatively mild treatment intensity, thereby maintaining the original quality properties of food to the greatest extent.

【技术实现步骤摘要】
一种用于牛奶杀菌的超声-热复合连续杀菌装置及杀菌方法
本专利技术属于食品工程
，具体涉及一种牛奶杀菌装置及杀菌方法
技术介绍
牛奶是最古老的天然饮料之一，被誉为“白色血液”，对人体的重要性可想而知。其富含碳水化合物、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质等多种营养成分，在人们的膳食结构中具有不可替代的作用。因为其丰富的营养，牛奶俨然成为了微生物生长的良好的天然培养基。新鲜的牛乳微生物含量较小，但由于挤乳操作、运输贮藏、加工等各环节无法做到无菌，都会造成微生物的繁殖污染，甚至产生致病菌。传统热杀菌技术在乳品工业中已被广泛应用，它能够杀死各种微生物，而且杀菌程度可以控制，是一种有效的杀菌方式。例如，公告号为CN207767432U的中国技术专利公开了一种牛奶杀菌装置，包括电动机、L形支撑杆、加强筋、安装板、支撑腿、进料阀、进料管、加热棒连接装置、控制面板、总控制箱、转轴、搅拌装置、杀菌箱体、出料阀、出料管、导线、加热棒控制装置、温度传感器、加热棒、单向排气阀、保温层和箱体层。但是，研究表明热处理能够很大程度上破坏牛奶的营养品质。因此，开发既可高效杀菌又不对营养造成太大损坏的新型灭菌技术引起了人们广泛的研究，其中超声波因其导致的营养损失最小和环保等特性收到极大的关注。然而目前市场上常见的超声处理设备存在较大的局限性，其超声功率强度低，并且形成的声场密度不均一，导致使用超声辐照进行杀菌，杀菌效果不彻底，达不到商业无菌的要求。
技术实现思路
本专利技术通过开发新型超声波的发生装置与超声波探头发射装置，并将其与热杀菌结合方式，提供一种新型的牛奶杀菌装置及杀菌方法，使之能够以相对温和的处理强度达到更好的杀菌效果，进而最大程度保持食品原有品质性质，实现连续流操作，可与其他加工流程相结合，如巴氏灭菌、均质化、包装等。一种用于牛奶杀菌的超声-热复合连续杀菌装置，其特征在于，包括：若干个超声波发生器；封闭式的反应室，反应室侧壁上带有进料口和出料口，反应室内沿进料口至出料口方向设置折流板，由折流板分隔若干个依次连通的处理腔；对应设于每个处理腔内的超声波探头，每个超声波探头通过对应的超声波换能器与所述超声波发生器一一对应连接；包覆在所述反应室外的夹套，夹套上的进、出水口连接循环水热交换装置。本专利技术采用多组并排大功率超声波发生器，他激式振荡电路结构较自激式振荡电路结构在输出功率增加10％以上；将超声波发射器和处理样品都置于封闭系统中，能够避免在超声过程中产生的气雾或者泡沫扩散到环境中，减少潜在生物危害和交叉污染；采用隔音效果好的双套腔室操作，其间通过循环水热交换系统进行控温，防止样品过热。超声波的解聚作用能使细菌簇被驱散成单个细胞，有利于增加细菌与热发生反应的机会；通过热交换系统受热使细菌细胞壁和细胞膜损伤，超声过程中产生的各种剪切力进一步作用于受损的细胞，造成大片裂解的细胞和碎片，超声和热协同作用，增强杀菌效果。折流通道以及一一对应设置超声波探头实现连续流操作，增加超声波探头与物料总的接触时间，有效地提高杀菌效率。优选地，所述折流板间隔固定在反应室内底部和顶板上。进一步优选地，进料口和出料口均靠近底部设置，靠近进料口和出料口的折流板均固定在底部，中间的折流板间隔固定于顶板和底板上，形成反应室内上升流和下降流间隔分布的折流通道。优选地，所述超声波探头的侧面上多节点分布若干个超声波发射器，每个超声波探头上的所有超声波发射器均受控于该超声波探头对应的超声波换能器。进一步优选地，所述超声波换能器固定于对应处理腔顶部，与对应的超声波探头连接。超声波换能器固定于对应处理腔顶部，便于维护；顶端单一发射超声波，产生的声场密度不均一，多节点超声波发射器其声波可以从侧面多个节点发射，而不是只从顶端发射，能够产生更加均一的声场密度。优选地，所述若干个超声波发生器呈规则排布设置于可移动支架上，所述可移动支脚上带有规则排布的超声波发生器安装孔。超声波发生器一一对应安装于对应的安装孔中。可移动支架底部带有滚轮。超声波发生器放置在单独的支撑架上，方便操作和维护。该系统可与其他加工流程相结合，如均质化、包装等。优选地，所述出料口处设置温度传感器；所述循环水热交换装置包括：冷水槽，与所述夹套的进、处水口连接成冷水回路，冷水回路上设置冷水泵和第一电磁阀；热水槽，与所述夹套的进、处水口连接成热水回路，热水回路上设置热水泵和第二电磁阀；控制器，所述温度传感器接入该控制器，所述冷水泵、第一电磁阀、热水泵及第二电磁阀接入并受控于该控制器。进一步优选地，所述控制器为PID控制器或PLC控制器。热交换系统包含了一个-30—100℃的低温恒温槽，分为冷水槽和热水槽，系统通过阀门开和关控制冷水和热水循环。控制器根据温度传感器反馈的温度信息决定启动循环热水还是冷却水系统，例如设定温度为55℃，先开启的是循环热水控制系统，如果系统温度过高，再开启循环冷却水系统，确保温度控制在55℃。本专利技术还提供一种利用超声-热复合连续杀菌装置进行牛奶杀菌的方法，对牛奶中金黄色葡萄球菌进行杀菌处理，包括如下步骤：待杀菌牛奶由进料口送入反应室内，沿折流板形成的折流通道依次流经所有的处理腔，最后由出料口排出；送入牛奶的同时启动所有的超声波发生器和超声波换能器，对流经反应室的牛奶进行超声杀菌；杀菌过程中，通过循环水冷却装置调节夹套内的循环控温液温度，保证反应室内牛奶的温度为55-63℃。优选地，超声处理频率为20kHz、处理功率为200-400W、处理时间为5-20min。进一步优选地，处理频率为20kHz，处理功率为400W，处理温度为55℃，处理时间为20min，上述方法中，在声热复合杀菌技术处理后的牛奶参照GB4789.2-2010食品安全国家标准《食品微生物学检验菌落总数测定》方法进行微生物总数测定，并对牛奶的颗粒粒径和蛋白含量进行测定来评估处理后牛奶品质的变化情况。与现有技术相比，本专利技术的实验证明，本专利技术装置及方法提高了牛奶中微生物的杀灭效率，并最大程度保持牛奶的营养品质，有利于推广声热联合杀菌技术的产业应用。附图说明图1是本专利技术装置结构示意图。图2是热交换装置与夹套的连接关系示意图。图中所示附图标记如下：1-超声波发生器2-超声波换能器3-超声波探头4-连续式处理腔5-夹套6-热交换装置7-进料口8-出料口9-循环控温液601-冷水槽602-热水槽603-冷水泵604-第一电磁阀605-热水泵606-第二电磁阀具体实施方式如图1所示，一种超声-热复合连续杀菌装置，包括多组并排设置的超声波发生器1和反应器。多组并排设置的超声波发生器1由多个超声波发生器规则排布安装在可移动支架上，可移动支架包括支架本体和位于支架本地底部的滚轮，支架本体上规则设置安装格，每个安装格内对应安装一个超声波发生器。反应器采用双套腔室封闭反应器，包括封闭式的反应室和包覆在反应室外的夹套5，反应室一侧侧壁上开设进料口7、相对的另一侧上开设出料口8，本实施方式中，进料口和出料口均靠近底部设置，进料口通过进料泵连接进料储罐，出料口连接出料储罐。反应室内设置折流板，折流板间隔固定在反应室内底部和顶板上，由进料口至出料口形成折流通道，靠近进料口侧折流板与反应室内壁之间、相邻折流板之间以及靠近出料口侧折流板与反应室内壁之间为依次连通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于牛奶杀菌的超声‑热复合连续杀菌装置，其特征在于，包括：若干个超声波发生器；封闭式的反应室，反应室侧壁上带有进料口和出料口，反应室内沿进料口至出料口方向设置折流板，由折流板分隔若干个依次连通的处理腔；对应设于每个处理腔内的超声波探头，每个超声波探头通过对应的超声波换能器与所述超声波发生器一一对应连接；包覆在所述反应室外的夹套，夹套上的进、出水口连接循环水热交换装置。

【技术特征摘要】
1.一种用于牛奶杀菌的超声-热复合连续杀菌装置，其特征在于，包括：若干个超声波发生器；封闭式的反应室，反应室侧壁上带有进料口和出料口，反应室内沿进料口至出料口方向设置折流板，由折流板分隔若干个依次连通的处理腔；对应设于每个处理腔内的超声波探头，每个超声波探头通过对应的超声波换能器与所述超声波发生器一一对应连接；包覆在所述反应室外的夹套，夹套上的进、出水口连接循环水热交换装置。2.根据权利要求1所述超声-热复合连续杀菌装置，其特征在于，所述折流板间隔固定在反应室内底部和顶板上。3.根据权利要求1所述超声-热复合连续杀菌装置，其特征在于，所述超声波探头的侧面上多节点分布若干个超声波发射器，每个超声波探头上的所有超声波发射器均受控于该超声波探头对应的超声波换能器。4.根据权利要求3所述超声-热复合连续杀菌装置，其特征在于，所述超声波换能器固定于对应处理腔顶部，与对应的超声波探头连接。5.根据权利要求1所述超声-热复合连续杀菌装置，其特征在于，所述若干个超声波发生器呈规则排布设置于可移动支架上，所述可移动支脚上带有规则排布的超声波发生器安装孔。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东红，丁甜，李娇，生乐乐，陈士国，胡亚芹，叶兴乾，陈健初，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33