[发明专利]一种低温灭菌设备及方法

说明书

技术领域

本专利属于灭菌领域，具体涉及一种微波低温灭菌设备及方法。

背景技术

微波灭菌是一种非热应与热效应综合的灭菌方式，属于低温灭菌范畴，主要应用于生物、医药、化工、食品等领域。由于微波辐射穿透力强，因此，其应用极其广泛。现有技术中，微波对物料的灭菌一般采用的形式如下：

其一，设置的灭菌辐射源直接对不定型堆积物料照射灭菌。因为微波灭菌效果与物料堆积厚度有关，所以，采用该类方法灭菌，灭菌不均匀，灭菌效果不可靠。只适合于灭菌要求不高的固体颗粒物料灭菌。

其二，将待灭菌物料分装，物料被微波照射灭菌。该法避免了以上不定型物料堆积而导致的灭菌不均匀、效果不可靠等问题。但难以控制物料合适的灭菌厚度。

其三，待灭菌物料以传送带方式送料，物料通过传送带在微波灭菌室以连续的方式进料与出料，其工业化作业程度高，产量大。但是，采用该方法，给料无法精准，灭菌可控性、重复性很难达到。同时，液体物料无法传送，灭菌部件清洗不易。因此，对于要求高的灭菌过程也需要改进，该方式大多适合固体物料。

其四，用于微波灭菌的辐射照射设备对于粘性料的送料、下料、物料处理困难。

由此，微波灭菌存在的问题归结如下：

其一，待灭菌物料的厚度无法有效控制

微波灭菌与灭菌时间、功率、料层厚度有关，一般而言，料层厚度太大，内部物料热传递不好，热效应会增加，灭菌效果也不佳，料层厚度太小，由于物料的灭菌需要一定的微波辐射时间，在一定的微波辐射作用时间后，太薄的物料极易焦化，物料尽管完成了灭菌，但是，物料的生物活性成分损失太大，因此，微波灭菌需要调整合适的物料厚度，不同性质的物料，其合适的物料厚度不同。现有技术的微波灭菌技术手段无法有效改变灭菌物料的合适厚度。实际上，有效控制待灭菌物料厚度，可以使得微波灭菌过程重复性好、过程可控、设备普适性强。

其二，微波灭菌过程中物料温升过高

微波灭菌属于非热效应与热效应的综合灭菌方式。其中的热效应既可以灭菌，同时也会导致物料的温度上升，当温度上升过高时，对大多物料而言，尤其是热敏、生物材料，温度太高，会导致物料灭菌后物料焦化、生物活性成分损失太多，从而使得微波灭菌的效价低。

其三，微波非热灭菌效果需要增加

如上段所述，微波灭菌属于非热效应与热效应的综合灭菌方式。其中的热效应既可以灭菌，同时也会导致物料的温度上升，这样，对于具有非热需求的物料灭菌过程，如果仍然采用微波作为灭菌手段，那么，就需要减少微波灭菌过程中的热效应，从而保证非热效应对于物料的作用，这种过程，需要采用特别的技术手段，因为一般物料都具有一定层厚，而微波对物料的作用是从内部到外部同时作用，亦即在微波作用下，物料的内部、外部会同时受热升温，因此，在微波灭菌过程中，需要保证待灭菌物料内部、外部的热能及时被传递。

其四，微波灭菌的上料、下料改进

微波灭菌中，一些特别的物料如粘性物料等，如果要保持对这类物料灭菌过程的重复性好、过程可控，采用一般的管式、传送带方式会造成上料、卸料困难，因此，需要寻找合适的技术手段。

基于以上分析，本发明公开了一种灭菌设备及灭菌方法，本发明适合于各种性质物料灭菌，尤其适合颗粒料、粘性料、液体料的低温灭菌处理。本发明可以有效地避免上述方法所存在的问题：

本发明首先采用在灭菌物料外设一吸波层，这样，相当于增加了物料的厚度，改变吸波层，就可以等效地改变物料厚度。而采用对吸波层的材料组分进行改变的手段，就可以等效可变地调整物料的厚度，以适应不同性质物料对料层厚度设置要求。

第二，通过在容器外设一夹层，在夹层设置流体，所设流体的流动可以带走容器内物料的部分热量，从而可以对灭菌物料降温。而要实现灭菌物料内部的热量向外传递，除了外设所述夹层，还需要将物料不断翻动，以将物料内部热量通过流动的流体带走，本发明的螺旋构件技术手段可以使得内外物料不断翻转，并将热量传递给夹层中的流体，从而实现均匀的热传递，避免物料内部温度高。该方式，也同时可以减少微波灭菌的热效应，增加微波灭菌的非热效应。

第三，采用螺旋构件的技术手段可以使得微波灭菌的上料、下料异常简单、可行。

综上所述，本发明设备的优点为：

1)该装置及方法通过设置于夹层的流体及螺旋构件技术手段，从而使得物料在微波灭菌环境中温度可控，微波灭菌的热作用减少，增加了该设备对物料实施灭菌的非热作用，并且可以实施对物料内、外的翻动作用，实现物料内部热量的及时传递，避免物料内部温度过高，从而达到温度控制的均匀性。