一种粉体连续式蒸汽压差灭菌系统及灭菌方法技术方案

本发明专利技术涉及一种粉体连续式蒸汽压差灭菌系统及灭菌方法，属于材料的灭菌消杀装置和方法，包括过热蒸汽发生系统、蒸汽压力流速调控系统、定量投喂系统、瞬间压差灭菌系统、抑制粉尘爆炸系统、无菌降温系统、一级气固分离系统、二级气固分离系统、无菌贮藏系统、蒸汽回收再加热系统、冷凝水回收系统。本发明专利技术蒸汽压差灭菌技术的热接触时间短，主要热量存在于粉体表面，中心热量少，对粉体的营养品质损害相对较小；采用了过热蒸汽、温度补偿及内衬不粘性材质等综合处理手段减少粉料在系统中的粘结成块甚至堵塞管道问题；带有自动式抑制粉尘爆炸系统，安全性更高；对蒸汽进行冷凝回收处理，回收的冷凝水经纯化后作为水源供给蒸汽发生器使用，节能环保。节能环保。节能环保。

【技术实现步骤摘要】
一种粉体连续式蒸汽压差灭菌系统及灭菌方法


[0001]本专利技术属于灭菌消杀
，具体而言涉及一种粉体连续式蒸汽压差灭菌系统及灭菌方法。

技术介绍

[0002]谷物粉、茶粉、中药材粉、奶粉等是方便食品、功能性食品和药品等的主要加工原料，应用前景十分广阔。随着我国居民生活水平的不断提高，人们对于谷物冲调粉、果蔬粉、茶粉、蛋白粉、中药材粉等产品的需求量逐年增加。然而，粉体食品药品因富含多种营养成分而容易受到微生物污染，如芽孢杆菌、沙门氏菌、大肠杆菌、黄曲霉属等。即使是少量的微生物也会导致食品腐败和食源性疾病，此外，在药品生产过程中往往因中药粉体含有超标的细菌和霉菌, 造成生产返工, 严重时甚至导致停产, 企业损失严重。因此，为了满足消费者和工业生产的需要，对粉体食品药品进行灭菌处理是非常有必要的。
[0003]目前常用于粉体食品药品灭菌处理的技术手段主要有辐照灭菌法、微波灭菌法、臭氧灭菌法、微生物抑制剂法等。辐照处理可能会使物料产生令人不愉悦的感官变化，另外辐照食品标签也常常受到消费者排斥；微波处理的致命缺陷是受热不均匀，容易产生局部过热变质；臭氧处理的灭菌效果不显著不彻底；微生物抑制剂则容易引起食用品质的下降且抑制作用非常有限。
[0004]国内亦有利用蒸汽作为杀菌介质对粉体食品药品料进行处理的研究及应用。蒸汽灭菌是一种清洁高效的灭菌方法，其按蒸汽类型可分为湿法饱和蒸汽灭菌和干法过热蒸汽灭菌两种，湿法灭菌容易使物料水分增加，改变其干燥的状态；而以过热蒸汽为介质的灭菌设备主要又分为搅拌式和气流式两大类，该技术设备的应用问题在于高强度的蒸汽处理容易使物料的品质下降，主要表现为风味劣变、色泽加深、有效活性成分降低等；低强度的蒸汽处理则无法保证灭菌效果。当前蒸汽灭菌设备的热处理时间往往超过5秒，有的甚至达到5～10分钟，引起粉粒体的品质严重下降。因此有必要针对上述问题加以优化改进。
[0005]例如，在专利CN201710684514中所述的进料系统中以非冷凝气体作为输送动力，与加热性非冷凝气体混合通过加热管和减压部，实际上会使得加热性非冷凝气体温度降低从而产生冷凝水的风险，由于粉粒体的特性，吸水受潮容易结块，因此在细管窄喉处会有堵塞的风险。另外减压部若不经过专门的不粘性材质加工，也同样会增加堵塞管道的风险，这是系统运行的关键性问题。
[0006]此外，在专利CN201710684514中所述的降温部可将温度降至80℃以下，这同样会引起加热性非冷凝气体温度降低从而产生冷凝水的风险，在气固分离系统中仍然会有物料结块受潮粘结的现象，而且所得灭菌后的成品需进一步干燥，这样所得的粉体物料的灭菌效果就无法保证，其营养品质也可能在干燥中进一步下降，而因此增加的能耗也不利于工业化应用。
[0007]再者，在专利CN201710684514中所述的非冷凝性气体通过降温后直接由气固分离系统分离后直接排放，在工业化应用中会造成巨大的资源浪费。

技术实现思路

[0008]鉴于上述的分析，本专利技术的目的在于提供一种针对粉体食品药品微生物和虫卵杀灭的方法和装置，该装置杀灭微生物和虫卵安全快速，操作简单便捷，能够实现蒸汽的回收使用及冷凝水的收集，节能环保。此外，本专利技术的另一个目的是在有效杀灭粉粒微生物的同时，把其对物料的营养品质、应用热性等的热损害降低。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术提供了如下的技术方案：一种粉体连续式蒸汽压差灭菌系统，包括：过热蒸汽发生装置，所述过热蒸汽发生系统包括依次连通的蒸汽发生器和蒸汽过热器；蒸汽压力流速调控装置，所述蒸汽压力流速调控装置包括减压稳压机构、自动调节阀和流量计；所述过热蒸汽发生装置的产生的过热蒸汽依次流经减压稳压机构、自动调节阀和流量计；所述自动调节阀设置有流量阈值，控制系统根据流量计的数值调节所述自动调节阀的阀门开度大小；第一螺旋闭风器，所述第一螺旋闭风器和所述自动调节阀的出口均与蒸汽物料混合管入口端连通，第一螺旋闭风器的壳体内设置有螺旋叶片以及驱动旋转叶片的电机，出口处设有密封压盖；拉瓦尔喷管，所述拉瓦尔喷管的入口端与所述蒸汽物料混合管出口端连通，所述拉瓦尔喷管输出的物料经过无菌降温机构吹出无菌风作用下进行初步降温，然后处理后的物料依次流经一级气固分离系统和二级气固分离系统；所述一级气固分离系统分离的蒸汽通过蒸汽加热器进行升温，然后进入蒸汽物料混合管加热管实现温度补偿，所述蒸汽物料混合管加热管包裹或缠绕或贴近所述蒸汽物料混合管。
[0010]本专利技术蒸汽压差灭菌技术结合蒸汽压力流速调控使得粉体热接触时间更短，主要热量存在于粉体表面，中心热量少，对粉体的营养品质损害相对较小，同时余热利用，降低能耗，节能减排。
[0011]螺旋闭风器下料通过转动螺旋叶片，粉料进入凹槽中，此时下游压力端蒸汽因其他叶片的阻挡下不能进入进料系统干扰投料，当装有粉料的凹槽转至垂直向下位置时，与压力端联通，同等压力下粉料受重力作用落入管道，从而实现向压力管道中安全连续输送粉料。
[0012]自动调节阀和流量计关联，通过控制系统设定好目标流量，蒸汽调节阀可以自动调节阀门开度以达到目标流量。
[0013]通过两级的气固分离系统可以逐级降低粉体温度，蒸汽不至于冷凝成水。
[0014]一级气固分离系统分离出来的蒸汽会经过蒸汽加热器再加热，然后进入蒸汽物料混合管加热管道实现温度补偿，目的是防止蒸汽遇到冷的物料后热量损失从而冷凝成水，使得物料结块成团甚至堵塞管道。
[0015]本申请的一种优先实施方式，所述减压稳压机构由依次连接的第一压力表、第一蒸汽阀、减压阀、第二蒸汽阀、第二压力表以及并联一个旁通阀构成；所述自动调节阀与流量计之间连接有汽水分离系统和排水排气阀。
[0016]排水排气阀和汽水分离系统作为辅助器件，在系统开车和停车时起到疏水作用，
减少暖管过程中产生水击现象。
[0017]本申请的一种优先实施方式，还包括冷凝水回收系统，所述冷凝水回收系统包括回收蒸汽换热器、冷凝水回收管和冷凝水过滤器；所述蒸汽物料混合管加热管的出气端通过蒸汽物料混合管加热管出气阀与所述回收蒸汽换热器连接，所述回收蒸汽换热器经过冷凝水回收管返回至所述蒸汽发生器，所述冷凝水过滤器连接在冷凝水回收管上且位于所述回收蒸汽换热器与所述蒸汽发生器之间。
[0018]冷凝水回收系统温度补偿用的蒸汽从蒸汽物料混合管加热管出气阀出来并进入到回收蒸汽换热器中，冷凝成水，回收的冷凝水过滤经纯化后作为水源供给蒸汽发生器使用。
[0019]本申请的一种优先实施方式，还包括自动抑爆器，所述自动抑爆器安装在所述蒸汽物料混合管上，包括火焰传感器、压力传感器、自动阀门、控制器和抑爆剂；所述火焰传感器和压力传感器设置在所述蒸汽物料混合管与自动抑爆器的连接处；抑爆剂放置在自动抑爆器的腔体内，通过自动阀门与所述蒸汽物料混合管隔绝，所述控制器与所述火焰传感器、压力传感器和自动阀门均为信号连接。
[0020]带有自动式抑制粉尘爆炸系统，提高了系统安全性；当火焰传感器和压力传感器感应到异本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粉体连续式蒸汽压差灭菌系统，其特征在于，包括：过热蒸汽发生装置，所述过热蒸汽发生系统包括依次连通的蒸汽发生器（11）和蒸汽过热器（12）；蒸汽压力流速调控装置，所述蒸汽压力流速调控装置包括减压稳压机构（13）、自动调节阀（14）和流量计（18）；所述过热蒸汽发生装置的产生的过热蒸汽依次流经减压稳压机构（13）、自动调节阀（14）和流量计（18）；所述自动调节阀（14）设置有流量阈值，控制系统根据流量计（18）的数值调节所述自动调节阀（14）的阀门开度大小；第一螺旋闭风器（24），所述第一螺旋闭风器（24）和所述自动调节阀（14）的出口均与蒸汽物料混合管（33）入口端连通，第一螺旋闭风器（24）的壳体内设置有螺旋叶片以及驱动旋转叶片的电机，出口处设有密封压盖；拉瓦尔喷管（4），所述拉瓦尔喷管（4）的入口端与所述蒸汽物料混合管（33）出口端连通，所述拉瓦尔喷管（4）输出的物料经过无菌降温机构（51）吹出无菌风作用下进行初步降温，然后处理后的物料依次流经一级气固分离系统（61）和二级气固分离系统（71）；所述一级气固分离系统分离的蒸汽通过蒸汽加热器（91）进行升温，然后进入蒸汽物料混合管加热管（34）实现温度补偿，所述蒸汽物料混合管加热管（34）包裹所述蒸汽物料混合管（33）。2.根据权利要求1所述的粉体连续式蒸汽压差灭菌系统，其特征在于，所述减压稳压机构（13）由依次连接的第一压力表、第一蒸汽阀、减压阀、第二蒸汽阀、第二压力表以及并联1个旁通阀构成；所述自动调节阀（14）与流量计（18）之间连接有汽水分离系统（17）和排水排气阀（15）。3.根据权利要求1所述的粉体连续式蒸汽压差灭菌系统，其特征在于，还包括冷凝水回收系统，所述冷凝水回收系统包括回收蒸汽换热器（97）、冷凝水回收管（98）和冷凝水过滤器（99）；所述蒸汽物料混合管加热管（34）的出气端通过蒸汽物料混合管加热管出气阀（94）与所述回收蒸汽换热器（97）连接，所述回收蒸汽换热器（97）经过冷凝水回收管（98）返回至所述蒸汽发生器（11），所述冷凝水过滤器（99）连接在冷凝水回收管（98）上且位于所述回收蒸汽换热器（97）与所述蒸汽发生器（11）之间。4.根据权利要求1所述的粉体连续式蒸汽压差灭菌系统，其特征在于，还包括自动抑爆器（32），所述自动抑爆器（32）安装在所述蒸汽物料混合管（33）上，包括火焰传感器、压力传感器、自动阀门、控制器和抑爆剂；所述火焰传感器和压力传感器设置在所述蒸汽物料混合管（33）与自动抑爆器（32）的连接处；抑爆剂放置在自动抑爆器（32）的腔体内，通过自动阀门与所述蒸汽物料混合管（33）隔绝，所述控制器与所述火焰传感器、压力传感器和自动阀门均信号连接。5.根据权利要求1所述的粉体连续式蒸汽压差灭菌系统，其特征在于，所述拉瓦尔喷管（4）主体材质为食品级不锈钢，内衬为特氟龙或陶瓷材质。6.根据权利要求1所述的粉体连续式蒸汽压差灭菌系统，其特征在于，控制所述过热蒸汽发生装置和蒸汽压力流速调控装置，以使得产生的过热蒸汽温度为180～210℃，过热蒸汽压力为0.2～0.6Mpa，所述蒸汽流量阈值为流速20～30...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凤忠，佟立涛，陈志颖，范蓓，王丽丽，李龙，
申请(专利权)人：中国农业科学院农产品加工研究所，
类型：发明
国别省市：