[实用新型]一种基于流体特性优化的高压脉冲电场杀菌系统的共场处理室

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高压脉冲电场杀菌系统的共场处理室，具体是一种基于流体特性优化的高压脉冲电场杀菌系统的共场处理室。

背景技术

随着生活水平的日益提高，人们对食品质量需求愈趋升高。为保持食品感官和营养价值的最小损耗，非热杀菌技术开始被广泛的应用于食品加工中，高压脉冲电场(PEF)杀菌技术是最具工业发展前景的非热杀菌技术之一，PEF杀菌具有杀菌效果好，一般能减小6个对数周期，杀菌时间短，杀菌温升低，对食品的化学成分、外观及风味等基本无影响，能耗小，对环境基本无污染等优点。一个完整的PEF杀菌系统主要包括四个部分：高压脉冲发生器、处理室、流体处理系统及监控辅助系统。处理室是PEF杀菌系统的重要组成部分，用来装载待处理的物料和存放电极，并且在处理室内直接施加高压脉冲电场。处理室一般由2个电极和装载电极的绝缘材料构成。根据物料是否流动，处理室分为静态式和连续式；根据电极形式分为平板式、同轴式和共场式三种。

现有处理室存在的问题主要有：(1)处理室中流速中间快，边界慢，造成流速不均匀，部分物料滞留导致处理不完全，而且随着入口流速和处理室尺寸增大，位于出口电极内的流体速度不均匀性加剧；(2)电场强度分布不合理，电极附近电场强度陡升，存在尖峰电场，而局部的电场过高可能导致放电问题；(3)单个处理腔的杀菌效果有限，而且处理量也受到结构尺寸的制约。

从现有技术来看，目前处理室的设计大多数局限于实验室规模，离商用化的处理要求存在较大的差距。为了提高处理室的耦合场特性，专利号为201110359035.0的中国发明专利公开了一种基于耦合场结构优化的高压脉冲电场杀菌系统的共场处理室，其改进在于采用了椭圆内嵌式共场处理室结构，在物料处理区域获得了较好的电场、流场和温度场特性，但是在多处理室单元串联组合使用时，随着物料入口流速的提高或处理室尺寸的增大，在每个处理室单元的物料出口处仍然存在较大面积的物料滞留区域，形成整个流体系统的流速分布不均匀的现象，不利于商业化应用。

实用新型内容

本实用新型目的在于克服现有技术中存在的上述不足，提供一种基于流体特性优化的高压脉冲电场杀菌系统的共场处理室。

本实用新型采取的技术方案步骤如下：

一种基于流体特性优化的高压脉冲电场杀菌系统的共场处理室由进料口导管、出料口导管、金属空心管状高压电极、绝缘体隔离管、金属空心管状接地电极、密封螺母、卡套以及密封圈组成，绝缘体隔离管位于金属空心管状高压电极和金属空心管状接地电极之间形成处理室。

金属空心管状高压电极和金属空心管状接地电极内部空腔均具有一定的锥度，几何形状为圆台状，这种圆台状空腔的锥度≥7:100，两者孔径较小的端面分别与绝缘体隔离管的孔两侧紧贴。所有电极和绝缘体隔离管采用螺纹连接，并通过密封圈进行密封，防止液体泄漏。

金属空心管状高压电极和金属空心管状接地电极的圆台状空腔的大端内径为2mm～14mm，绝缘体隔离管的椭圆状凸起的长轴长度与此距离接近或相等。

本实用新型与现有技术相比，优点在于：所述共场杀菌处理室在串联组合使用时，可以获得较好的流体特性，解决了普通电极内腔中随着入口流速或处理室尺寸增大而造成出口处流速分布不均匀的问题，避免了较大处理量情况下物料滞留带来的处理不完全的现象。处理室内电场强度分布也较为合理，可以获得理想的杀菌处理效率。因此，该处理室可以满足商用规模的应用要求，具有性能优良、结构紧凑、组合使用方便等优点，为高压脉冲电场杀菌的商业化应用提供了可能。

附图说明

图1为本实用新型的单个处理室单元剖面示意图；

图2为本实用新型的多处理室单元串联组合的示意图；

图3为本实用新型的处理室内部电场强度分布图；

图4为电极内部无锥度的共场处理室的流场分布图；

图5为本实用新型的共场处理室的流场分布图。

附图标记说明：1—进料口导管、2—出料口导管、3—金属空心管状高压电极、4—绝缘体隔离管、5—金属空心管状接地电极、6—密封螺母、7—卡套、8—密封圈。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。