[发明专利]一种旋转式脉冲电场发生器灭菌装置

说明书

技术领域

本发明属于食品机械技术领域，涉及一种灭菌装置，具体涉及一种利用旋转式叶片产生脉冲电场对食品进行快速灭菌的脉冲电场灭菌装置。

背景技术

高压脉冲电场灭菌技术，是目前国际上最新发展和最为活跃的一种新型的非热灭菌技术。高压脉冲电场灭菌原理，是将食品置于两个电极之间，通过对两个电极施加脉冲式高压电源，在两电极之间产生瞬间的高压脉冲电场，作用于食品，破坏食品内部细菌的细胞壁，促使细菌死亡，从而达到灭菌效果。高压脉冲电场灭菌，其时间短、无温升、杀菌效果明显，总体优于传统的热式灭菌，而倍受世界关注。

目前国际上普遍对电源加以研发，其中包括：高频脉冲调制电路、大功率电力电子器件、智能控制系统等构成。输出的高电压加于两个电极之间形成高压脉冲电场。由于采用大功率晶闸管或IGBT等器件，这种方法成本较高、器件易损；此外，由于通过调制电路来实现脉冲波形，技术难度大，电路和控制复杂，这些多少阻碍了它的发展。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种旋转式脉冲电场发生器灭菌装置。

本发明一种旋转式脉冲电场发生器灭菌装置包括底座、电机、电机轴、叶片式上电极、下电极、下电极导线、上电极炭刷和液体管道。

所述的由聚四氟乙烯材料构成的底座，上底面固定有下电极；底座的上底面固定有两块垂直于底座的固定板，所述的电机设置在其中一块固定板上，电机的输出轴分别穿过两块固定板，电机输出轴中间固定有叶片式上电极；叶片式上电极和下电极之间，设置有液体管道；所述的电机轴、下电极、液体管道在同一个垂直平面内；电机输出轴的末端设有上电极炭刷；下电极一侧有电极导线引出。下电极导线和电机轴上的炭刷之间，加载直流电压U；所述的叶片式上电极随电极轴的转动而转动，所述的叶片式上电极和下电极的厚度为5～8毫米；其端部厚度为1-2毫米；剩余3-7毫米，按照指数曲线规律倒角。

所述的直流电压U为1000～10000伏。

所述的电机功率为500W，转速为10000rpm。

本发明的有益效果：

1、本发明采用可旋转的叶片式上电极和固定式下电极，当电极旋转到最近点时产生最大电场，产生灭菌效果。这一装置完全由机械加工构成，叶片端部的波形曲线容易形成和修改调整，整体结构简单，不容易损坏，脉冲的频率和宽度可以通过电机转速、叶片数量、叶片长度和前端宽度得到调整，以适应不同液体的灭菌要求。

2、本发明结构简单、制造方便、成本极低，有助于推广应用。

3、本发明可实现连续流动液体的在线式连续灭菌。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A-A截面图；

图3为本发明中叶片式上电极、下电极的结构示意图；

图4为本发明产生的指数形脉冲电场。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种旋转式脉冲电场发生器灭菌装置包括底座1、电机2、输出轴3、叶片式上电极4、下电极5、下电极导线6、上电极炭刷7和液体管道8。

所述的由聚四氟乙烯材料构成的底座1，上底面固定有下电极5；底座1的上底面固定有两块垂直于底座的固定板，所述的电机2设置在其中一块固定板上，电机2的输出轴3分别穿过两块固定板，电机输出轴3中间固定有叶片式上电极4；叶片式上电极4和下电极5之间，设置有液体管道8；所述的电机轴、下电极、液体管道在同一个垂直平面内；电机输出轴3的末端设有上电极炭刷7；下电极5一侧有电极导线引出。

叶片式上电极随电极轴的转动而转动。下电极导线和电机轴上的炭刷之间，加载直流电压U（1000至10000伏，可变用于调节电场强度）。

如图3所示，所述的叶片式上电极和下电极的厚度为5～8毫米；其端部厚度为1-2毫米；剩余3-7毫米，按照指数曲线规律倒角。

如图4所示，电机2带动叶片式上电极4高速转动，当上电极4的叶片端部与下电极5的端部位于同一轴线时，在直流电压U的作用下产生指数形脉冲电场。液体管道8中的液体，受到脉冲电场的作用而产生灭菌作用。

设上电极n个(2-8)，在电机转速10000rpm下：脉冲频率fp=nx10000/60=166.7nHz（如：n=4，fp=666Hz），改变电极数或转速可以调整脉冲频率；设两叶片对端直径D（100-400 mm） 、叶片前端宽b（1-2mm），则脉宽wp=(60/10000)x[b/(πD)]=1910 b/D 微秒（如：b=1 mm，D=200 mm wp=9微秒），改变叶片前端宽度和两叶片对端直径，可以改变脉宽，另外提高电机转速也可以减小脉宽。这些参数的调整，使得本装置具有了一般高压脉冲电场灭菌装置的宽泛使用性能。