[发明专利]基于脉冲电场和超声波场的液态食品灭菌装置

说明书

技术领域

本发明涉及灭菌装置，尤其是涉及一种基于脉冲电场和超声波场液态食品灭菌装置。

背景技术

利用脉冲电场技术对液态食品进行灭菌保鲜被认为是最具潜力的非热加工技术之一，相较于传统灭菌技术，该技术在有效灭菌的同时能大幅减少热量的输入，从而减少由于温度升高而引起的液态食品的营养和风味的损失。虽然脉冲电场技术的灭菌机理还没有得到完全的阐述，但现今比较受认可的是脉冲电穿孔机理，脉冲电场能在瞬间击穿细胞壁，使细胞膜电位混乱，造成细胞新陈代谢紊乱，部分细胞内容物流出。然而现有脉冲电场技术主要应用于对营养细胞的灭菌，其对真菌孢子的灭菌效果并不理想。

利用超声波场对液态食品加工在食品加工领域非常普遍，如超声乳化，超声萃取等，然而单独利用超声波场对液态食品进行灭菌或酶抑制并没有得到广泛应用，这主要是因为单纯的超声波处理对食品的灭菌效率较低。研究表明高密度且频率在18~100 kHz的超声波可在一定范围内对液态食品进行灭菌和酶抑制，特别是联合加热、加压或抗菌剂的协同作用，可大大提高超声波的灭菌效率。虽然超声波灭菌的机理并未得到完全的阐明，但现今被大多数研究者认可的机理是超声波在液体中产生的空化作用能够形成5000 k的局部瞬间高温和1000 atm的高剪切能量波，使细胞的细胞壁和细胞膜产生可逆或不可逆的破坏，从而杀死细胞。

现已有研究利用脉冲电场技术和超声波场技术进行联合灭菌，但大多还停留在先将液态食品用超声波场进行预处理后再用脉冲电场技术处理或相反顺序的分步联合灭菌上，而没有实现脉冲电场与超声波场同时作用于液态食品的灭菌。当采用先超声波预处理再采用脉冲电场处理的方法时，杀菌效果只是单一场灭菌效果线性相加，而没有发挥两个场的协同作用，能耗并没有减少；当采用先脉冲电场处理再进行超声波场处理的方法时，由于脉冲电场击穿细胞膜，使细胞内容物流出使液体黏度增加从而使空化阈变大，使超声波场空化效应减弱。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于脉冲电场和超声波场液态食品灭菌装置，使液态食品同时受到均匀高压脉冲电场和均匀超声波场的作用，增强高压脉冲电场对真菌孢子的细胞壁和细胞膜的电穿孔效果，提高灭菌效率的同时减少液态食品的升温。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明是在油槽的底部设有两根平行的滑轨，处理室绝缘支架的下端跨接在两根平行的滑轨两侧，处理室绝缘支架的上端的U形槽中安装有脉冲电场处理室；平行于两根滑轨的螺杆穿过处理室绝缘支架，螺杆位于两根滑轨上方，螺杆的两端分别与油槽两侧构成转动副，螺杆的一端与安装在油槽外的步进电机通过联轴器相连；在脉冲电场处理室两侧的螺杆上对称安装螺纹旋向相反的左旋滑块和右旋滑块，左旋滑块和右旋滑块上端向内的侧面分别装有第一超声波振动子和第二超声振动子，第一超声波振动子、第二超声振动子和脉冲电场处理室的有效区域同轴安装；油槽侧面上下分别设有出油孔和进油孔。

所述脉冲电场处理室，包括圆盘状的高压电极、圆盘状的接地电极，绝缘隔离环、第一绝缘固定环和第二绝缘固定环；绝缘隔离环的一侧与第一绝缘固定环的一侧嵌入高压电极，绝缘隔离环的另一侧与第二绝缘固定环的一侧嵌入接地电极，绝缘隔离环的径向孔内分别装有排气的顶部塑料单向阀和进样的底部塑料单向阀，所述两电极和绝缘隔离环之间构成有效处理区域。

所述第一超声波振动子和第二超声波振动子为同一型号的喇叭型超声波振动子并与同一超声波发生器相连，所述两超声波振动子大端的直径大于脉冲电场处理室的有效区域的直径。

所述第一超声波振动子大端和第二超声波振动子大端间的距离为(n+1/4) λ，λ为超声波波长，n为0～5的整数。

本发明具有的有益效果是：

当脉冲电场和超声波场同时作用于液态食品时，利用超声波空化效应的局部高温高压和局部湍流，对真菌孢子的细胞壁和细胞膜进行活化，从而使脉冲电场更易穿透真菌孢子的细胞壁和细胞膜，造成细胞生长所需营养物质流出。另一方面脉冲电场的电穿透效果使细胞膜产生瞬态孔隙，超声波的震荡作用使细胞内容物从孔隙流出。解决了单一脉冲电场对真菌孢子灭菌效果不佳,单一超声波场灭菌效率低的问题。同时由于超声波场和脉冲电场对液态食品的热量输入较少，而使液态食品在产生较低温升的情况下杀灭真菌孢子。

附图说明

图1是本发明的三维结构示意图。

图2是图1的A-A方向剖视图。

图3是图2的B-B方向剖视图。

图4是脉冲电场处理室的剖视图。