[实用新型]连续式液态食品通电加热设备

说明书

本实用新型涉及一种连续式液态食品通电加热设备，可以对液态食品进行连续式加热，也可以对某些固液混合物进行加热。 

食品物料的加热处理在食品工程单元操作中占有非常重要的地位，同时它的热处理过程也在向着高效率、低能耗、高品位方向发展。但是，如何进一步降低能耗、提高产品质量仍是技术改进的焦点。在液态食品的热处理单元操作中，间壁式换热器具有非常重要的地位和作用，但食品中的某些成分，如蛋白质、脂肪、碳水化合物和矿物质等极易在换热器的加热表面上形成污垢层。这样不仅降低传热效率、增加能耗、降低产品质量，而且还会增加环境负担和清洗费用。因此，换热器加热表面的结垢问题是食品工业特别是对富含蛋白质液体食品加热中的一个严重的问题。尽管人们可以通过优化方法来改善换热器的几何形状和液体的流动通道以达到减少换热器表面污染的目的，但换热器表面的污染与结垢仍然是使用间壁式换热器的最大制约因素。另外，为了保证食品的质量与安全，必须定期对加热设备进行清洗与维护，例如，牛奶加热杀菌用的换热器必须每天清洗。根据van Asselt等人的研究结果，奶制品加工成本中的80％是由于加工设备的污垢和清洗加工设备的污垢而引起的。因此，开发高效、低能耗、低排放、无加热面污染的连续热处理新技术和设备一直是商业界和科学界最为关注的热点。 

近年来，食品的电加工与处理技术，如通电加热(Ohmic Heating，也称为欧姆加热)技术、微波加热技术、高压脉冲电场杀菌技术和射频加热技术等受 到了人们的重视。其中，由于通电加热技术具有加热均匀、快速、无加热面、易控制、电能转化率可达95％和环境友好，并能实现固体食品和含有颗粒的液固混合食品的高温快速杀菌等优点，该项技术被认为是食品加工操作过程中最具有发展潜力的热处理技术之一。 

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种对食品进行热处理的设备，在对食品两端施加双极性方波电压时，物料中有电流流过，物料表现出电阻特性，使其自身产生热量。根据食品物料的特点，通过调整电源频率、占空比、电流密度等参数，来减少加热过程中的极板污染，调整食品加热速度。根据食品物料的电导率和沸点，调整食品的流速和压力。 

一种连续式液态食品通电加热装置，由液路系统和电源系统组成；所述的液路系统由泵、加热室、压力控制阀、压力表、未加工完成的食品存储罐、加工完成的食品存储罐和管道组成；所述泵的入口通过管道与未加工的食品存储罐连接，泵的出口通过管道与加热室一端连接；所述加热室另一端与压力表连接；所述压力表出口与所述压力控制阀连接；所述的加热室包括接口、加热室主体、盖板和垫圈；所述加热室主体内安装有至少一对电极极板，电极极板平行放置，电极极板的外面加有垫圈，垫圈外装有盖板，通过螺栓压紧盖板；所述的电源系统包括变压器、整流电路、滤波电路、逆变电路、保护电路和控制系统；所述电源系统逆变电路的输出端连接到所述加热室的电极极板上。 

其中： 

所述泵采用符合食品安全的流量可调离心泵或正位程泵； 

所述压力表采用机械压力表或压力传感器，并在压力表前安装滤网保护其 不受到食品影响； 

所述管道采用符合食品卫生要求的材料制作； 

所述压力控制阀用于调节液路系统的工作压力； 

所述变压器直接与外部的工频交流电连接，变压器的输出接整流电路的输出，整流电路的输出通过滤波电路，与逆变电路的输入连接，逆变电路的输出直接接至被加热食品上。保护电路与逆变电路中的IGBT直接连接，保护IGBT不被损坏。控制系统与逆变电路的驱动和整流电路的控制端口直接连接，并通过连接采样电路的输出，确定逆变电路和整流电路的输出信号； 

所述变压器采用市售的隔离变压器； 

所述整流电路采用市售的晶闸管构成的桥式全控整流电路，通过改变晶闸管的导通角实现输出直流电压平均值的连续调节； 

所述滤波电路采用LC低通滤波器； 

所述逆变电路采用IGBT构成的电压源逆变电路，通过控制IGBT的导通来实现电源频率、占空比、以及电压有效值的平滑调节。所述电源频率从0-50kHz可调，占空比从0-1可调，功率能达到100kW。 

所述保护电路包括： 

IGBT静电保护，防止具有MOSFET结构的IGBT在使用过程中被静电击穿。与IGBT的栅极和漏极连接。 

逆变电路过流保护，防止在外部短路或者其他故障的情况下，逆变电路以及相关器件承受短路电流冲击而烧坏。与IGBT的栅极和源极连接。