[发明专利]一种多级微波连续加热灭菌固态物料的方法及专用装置

说明书

技术领域

本发明涉及固态物料的灭菌工业领域。具体的说，本发明涉及一种微波连 续加热灭菌固态物料的方法及其专用装置的技术领域。

背景技术

当前，在食品、制药、农副产品加工、酿造、有机废物处理、固态发酵、 化工、制造业等诸多领域，经常会遇到固态物料的加热与灭菌处理问题。颗粒、 粉粒状等含水固态物料采用微波加热及灭菌与传统的蒸汽加热及灭菌相比，可 以明显缩短灭菌时间，具有设备简单、能耗低、容易操作和容易实现自动化的 许多优点，不存在环境污染问题。而微波处理各类含水固态物料时，需要加压 才能使物料的的温度达到120℃以上，才能达到杀灭细菌芽胞的温度。目前受现 有设备制作材料强度、耐热性、耐腐蚀性、耐磨性、电磁特性等的影响与限制， 在加热与灭菌处理要求较高或相关工艺较为复杂的情况下，现有技术方法有一 定的局限性。

发明内容

针对在加热与灭菌处理要求较高或相关工艺较为复杂的情况下，现有技术 方法有一定的局限性。为克服上述问题，本发明采用多级微波连续加热灭菌固 态物料的方法，该技术方法可以解决各类情况较为复杂的固态物料，尤其是固 态发酵物料的加热灭菌问题。

本发明的目的在于提供一种微波连续加热灭菌固态物料的方法及其专用装 置，通过采用加热的带压无菌空气来维持微波加热环境的气压，能利用微波加 热将固态物料中的细菌芽胞杀灭，实现固态物料彻底被灭菌的目的。

本发明具体提供了一种微波连续加热灭菌固态物料的方法，使用加热的带 压无菌空气，其压力在0.1017Mpa-1.0015Mpa之间用于维持微波加热环境的工 作气压，无菌空气压力优选0.2063Mpa-0.3653Mpa之间，采用旋塞式连续进料 密封阀和旋塞式连续出料密封阀带压运行和进出固态物料操作，采用空气压缩 机向螺旋推进器内持续提供加热的恒压无菌空气，经多级微波连续加热灭菌固 态物料的装置，将固态物料的温度用微波加热到120℃以上，物料的热解或焦化 温度以下，把含水固态物料连续进行加热灭菌处理。

同时，本发明具体提供了一种微波连续加热灭菌固态物料的专用装置，由 多个单级装置和带压无菌空气系统组成，其中，固态物料的微波连续灭菌的单 级装置由进料口、旋塞式连续进料密封阀、管式螺旋推进器、微波加热室、出 料口、旋塞式连续出料密封阀、温度传感器、压力传感器组成；加热的无菌空 气系统由空气压缩机、细砂过滤罐、活性炭过滤罐、空气干燥罐、空气加热器、 空气精滤器、细菌过滤器组成；压力与温度传感器安装在微波加热室外管式螺 旋推进器的级与级之间的连接处。

旋塞式连续进、出料密封阀的进料口与出料口在开启时，相互不连通，可 以在维持装置内有效工作气压的情况下，同时完成固态物料的连续进出。

管式螺旋推进器由进料口、内衬聚碳酸酯的聚四氟乙烯外管、外覆聚碳酸 酯的聚四氟乙烯的搅拌推进器、轴封、连轴法兰、驱动器、搅拌推进器轴承、 轴承密封法兰、出料口组成。

微波加热室一般根据所需微波的功率、固态物料的微波吸收特征及加热效 果设计，一般设计成圆柱形或多棱柱形，也可以由多个微波加热谐振腔串联使 用，具体的微波加热室设计以相关工艺参数决定。此外加热室必须能够长时间 连续工作，其功率可以在线准确调节。

无菌压缩空气是利用普通空压机将空气压缩，被压缩空气首先经过细砂过 滤处理，吸附滤除油渍和污物，再经活性炭过滤和吸附处理，然后在干燥罐进 行空气干燥处理，干燥剂采用可重复使用的变色硅胶干燥剂、氯化钙等，将经 处理后的压缩空气在空气加热器中加热后通过精滤器及细菌滤器，成为加热的 带压无菌空气。

本发明采用空压机向管状螺旋推进器中充入加热的带压无菌空气，用以调 控管状螺旋推进器内部的工作压力，采用旋塞式连续进料或出料密封阀解决了 整套微波加热装置的带压运行和进出料操作，利用机械密封解决了管式螺旋推 进器，在搅拌和推进物料的同时维持管式螺旋推进器内部的工作气压问题，实 现了微波对固态物料的连续加热灭菌处理。

为了适应不同固态物料的微波加热灭菌工艺要求，本发明将固态物料的微 波加热灭菌工艺过程分成多个阶段，即分级进行；一般分三级，即预热级段、 主加热灭菌级段、保温保压级段。也可以根据被加热灭菌的固态物料性质及相 关工艺要求，增减预热级段或保温保压级段，将固态物料的微波加热灭菌工艺 过程分成多级进行，以适应一些特殊的工艺过程要求。