本发明专利技术公开了一种柔性射频高温高压灭菌装置，包括：射频发生单元，所述射频发生单元包括：射频下极板，所述射频下极板的上端设置有杀菌釜，所述杀菌釜的外侧壁环绕设置有射频上极板，所述射频上极板通过同轴电缆连接有射频发生装置，所述射频发生单元的穿透深度与功率密度满足以下公式：P
【技术实现步骤摘要】
一种柔性射频高温高压灭菌装置
[0001]本专利技术涉及食品加工
，具体涉及一种柔性射频高温高压灭菌装置。
技术介绍
[0002]射频是一种高频交流电磁波，频率介于3KHz
‑
300MHz之间。射频杀菌是通过射频产生高频交变电场，带动物料中带电离子的移动和偶极子旋转而产生热量，使物料整体加热升温，从而达到杀菌的目的。
[0003]热处理作为食品加工中不可或缺的一种加工方式，是食品灭菌所广泛采用的方法，当加热温度达到121℃，维持加热时间15分钟时，就能够有效灭活食品中的微生物及其孢子，相较于传统的高温高压灭菌，射频杀菌升温快，加热均匀且穿透深度大，但射频杀菌容易造成物料边角温度较高。
技术实现思路
[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的射频杀菌容易造成物料边角温度高的缺陷，从而提供一种柔性射频高温高压灭菌装置。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种柔性射频高温高压灭菌装置，包括：射频发生单元，所述射频发生单元包括：射频下极板、射频上极板、射频发生装置、同轴电缆，所述射频下极板的上端设置有杀菌釜，所述杀菌釜的外侧壁环绕设置所述射频上极板，所述射频上极板的接入端固定连接有所述同轴电缆的一端，所述同轴电缆的另一端固定连接所述射频发生装置，所述射频发生单元的穿透深度与功率密度满足以下公式：
[0006][0007]P
V
＝2πfε0ε1E2[0008]其中，d
p
为射频在去离子水中的穿透深度，单位为m；c为真空中的光速，单位为m/s；ε
′
为去离子水的介电常数；ε"为去离子水的介电损耗因子；f为射频发生装置产生的射频频率，单位为MHz；P
V
为射频场中物料所接收到的功率，单位为W；ε0为电磁波在真空中的相对介电常数；ε1为物料的介电损耗因子；E为电场强度，单位为V/m；
[0009]根据去离子水(20℃)在27.12MHz射频场下的介电常数ε
′
＝80，介电损耗因子ε"＝0.11，可计算出射频在去离子水中的穿透深度为143.23m，因此射频能够有效地对杀菌釜内的物料进行整体升温；由于去离子水的介电损耗因子较低，将吸收自射频的电能转化为热能的转化率低，因此在射频加热过程中去离子水几乎不升温，从而能够在杀菌釜内产生低温高压环境辅助杀菌，并对加热物料进行边角保护和快速降温。
[0010]优选的，所述射频发生单元包括：射频下极板、射频上极板、射频发生装置、同轴电缆。
[0011]优选的，所述射频上极板对称设置有两块，所述射频上极板的中间位置设置有杀
菌釜，所述杀菌釜的内腔中设置有荧光光纤测温探头，所述荧光光纤测温探头的检测端适于检测所述杀菌釜的内腔温度，背离所述荧光光纤测温探头的检测端的一端固定连接有控制单元，所述控制单元适于开启或者关闭所述荧光光纤测温探头，所述杀菌釜的上端设置有第一管道的一端，所述第一管道上依次设置有压力表和压力调节阀，所述第一管道的另一端固定连接有储液罐的输入端，所述储液罐适于储存去离子水，所述储液罐的输出端固定连接有第二管道的一端，所述第二管道的另一端固定连接有冷循环器的流入端，所述冷循环器适于使去离子水的温度降低为预设温度，所述冷循环器的流出端固定连接有第三管道的一端，所述第三管道上依次设置有单向阀和增压泵，所述第三管道的另一端贯穿所述射频下极板后连接在所述杀菌釜的下端，所述射频下极板设置在所述杀菌釜的下端面上，所述射频上极板和所述射频下极板通过同轴电缆电连接有射频发生装置，所述射频发生装置适于控制所述射频上极板和所述射频下极板输出预设频率。
[0012]优选的，所述荧光光纤测温探头通过法兰盘与所述杀菌釜连接，所述荧光光纤测温探头适于实时显示所述杀菌釜腔体内的温度，所述荧光光纤测温探头的测温范围为0
‑
200℃。
[0013]优选的，所述控制单元电连接所述射频发生装置，所述控制单元适于控制射频发生装置的输出功率，所述射频发生装置射频输出功率为100W
‑
6KW。
[0014]优选的，所述杀菌釜为圆柱形容器，杀菌釜的上盖和底板均采用法兰盘密封，所述杀菌釜通过聚四氟乙烯螺丝与所述第三管道连接，所述杀菌釜的中部材料为聚四氟乙烯。
[0015]优选的，所述压力表适于实时显示所述杀菌釜内腔中的压力，所述压力调节阀适于实现所述杀菌釜内压力1
‑
15.5Bar连续线性可调。
[0016]优选的，所述射频发生装置的输出频率为27.12MHz。
[0017]优选的，所述射频上极板和所述射频下极板之间的间距可调节。
[0018]优选的，所述杀菌釜的外径为120mm，壁厚为20mm，内径为100mm。
[0019]本专利技术具有以下优点：
[0020]通过射频发生装置和射频上极板和射频下极板协调配合，能够有效地提高物料在射频加热灭菌中的升、降温速率且能起到杀灭微生物的作用，并且通过冷水循环减轻物料在射频加热过程中的边角效应；本专利技术在传统射频加热设备上集成了高压冷去离子水循环系统，去离子水能够在杀菌釜容器腔体内形成低温、高压环境，并且在射频环境中的升温可忽略不计，使物料中的微生物在高温高压环境下得到有效灭活，大幅减少物料在射频杀菌过程中接受的热处理时间与边角效应，从而有效保持物料灭菌后的微生物安全性与风味质地。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1示出了本专利技术的主体结构示意图。
[0023]附图标记说明：1、控制单元；2、荧光光纤测温探头；3、压力表；4、压力调节阀；5、储
液罐；6、冷循环器；7、单向阀；8、增压泵；9、射频下极板；10、杀菌釜；11、射频上极板；12、射频发生装置；13、同轴电缆；14、第一管道；15、第二管道；16、第三管道。
具体实施方式
[0024]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种柔性射频高温高压灭菌装置，其特征在于，包括：射频发生单元，所述射频发生单元包括：射频下极板(9)、射频上极板(11)、射频发生装置(12)、同轴电缆(13)，所述射频下极板(9)的上端设置有杀菌釜(10)，所述杀菌釜(10)的外侧壁环绕设置所述射频上极板(11)，所述射频上极板(11)的接入端固定连接有所述同轴电缆(13)的一端，所述同轴电缆(13)的另一端固定连接所述射频发生装置(12)，所述射频发生单元的穿透深度与功率密度满足以下公式：P
V
＝2πfε0ε1E2其中，d
p
为射频在去离子水中的穿透深度，单位为m；c为真空中的光速，单位为m/s；ε
′
为去离子水的介电常数；ε"为去离子水的介电损耗因子；f为射频发生装置产生的射频频率，单位为MHz；P
V
为射频场中物料所接收到的功率，单位为W；ε0为电磁波在真空中的相对介电常数；ε1为物料的介电损耗因子；E为电场强度，单位为V/m；根据去离子水(20℃)在27.12MHz射频场下的介电常数ε
′
＝80，介电损耗因子ε"＝0.11，可计算出射频在去离子水中的穿透深度为143.23m，因此射频能够有效地对杀菌釜内的物料进行整体升温；由于去离子水的介电损耗因子较低，将吸收自射频的电能转化为热能的转化率低，因此在射频加热过程中去离子水几乎不升温，从而能够在杀菌釜内产生低温高压环境辅助杀菌，并对加热物料进行边角保护和快速降温。2.根据权利要求1所述的一种柔性射频高温高压灭菌装置，其特征在于，包括：所述射频发生单元包括：射频下极板(9)、射频上极板(11)、射频发生装置(12)、同轴电缆(13)。3.根据权利要求1所述的一种柔性射频高温高压灭菌装置，其特征在于，包括：所述射频上极板(11)对称设置有两块，所述射频上极板(11)的中间位置设置有杀菌釜(10)，所述杀菌釜(10)的内腔中设置有荧光光纤测温探头(2)，所述荧光光纤测温探头(2)的检测端适于检测所述杀菌釜(10)的内腔温度，背离所述荧光光纤测温探头(2)的检测端的一端固定连接有控制单元(1)，所述控制单元(1)适于开启或者关闭所述荧光光纤测温探头(2)，所述杀菌釜(10)的上端设置有第一管道(14)的一端，所述第一管道(14)上依次设置有压力表(3)和压力调节阀(4)，所述第一管道(14)的另一端固定连接有储液罐(5)的输入端，所述储液罐(5...
【专利技术属性】
技术研发人员：易俊洁，尹毅豪，郭超凡，胡小松，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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