[发明专利]一种流道形状可调的高压脉冲电场杀菌系统同轴处理室

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压脉冲电场杀菌同轴处理室，具体来说是一种流道形状可变的高压脉冲电场杀菌同轴处理室。

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系统主要包括四个部分：脉冲发生器、处理室、流体处理系统和监控辅助系统。处理室是PEF杀菌系统的重要组成部分，它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。处理室一般由两个电极和装载电极的绝缘体材料构成。根据物料是否流动，处理室分为静态式和连续式；根据电极的形式分为平板式、同轴式和共场式三种。

电场强度是影响高压脉冲电场杀菌效果的最重要因素，随着电场强度的增加，杀菌效果明显增强。为了确保良好的杀菌效果，电场强度一般控制在20-70kV/cm范围内，高压脉冲发生器产生的方波脉冲宽度控制在1～10μS内。目前国际上普遍采用共场处理室进行高压脉冲电场杀菌，但是共场处理室处理量小，无法适应工业规模处理量的需求，此外共场处理室加工完成之后，电极间距无法改变，液体物料流动特性也无法改变，不同特性的食品物料在处理室内需要充分混合才能达到较好的杀菌效果，显然共场处理室无法满足要求。处理室内的电场强度分布取决于处理室内腔体结构，高压脉冲发生器产生的高电压，窄脉冲，高频率等技术难度大，成本高，这些问题直接制约了高压脉冲电场杀菌技术的发展与应用。

发明内容

本发明提供了一种流道形状可变的高压脉冲电场同轴处理室，目的是解决目前处理室电极间距固定、电场强度分布不可改变、处理室内物料混合不均匀等问题。本发明在脉冲发生器产生相同方波脉冲条件下，通过改变电极间距改善电场强度分布，改变绝缘内腔体结构，使得不同物料在处理室内充分混合，达到更好杀菌效果，促进高压脉冲电场杀菌技术的发展与应用。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：

一种流道形状可变的高压脉冲电场杀菌系统的同轴处理室由带有接线端的圆环状金属高压电极片、圆柱状的接地电极杆、左侧绝缘内腔体、右侧绝缘内腔体、进料口、出料口和绝缘外腔体组成，左侧绝缘内腔体与右侧绝缘内腔体设计为可拆卸式，和金属高压电极共同形成处理室腔体，进料口通道与绝缘外腔体通道相贯，出料口通道轴线与接地电极杆轴线共线，接地电极杆与绝缘外腔体采用内螺纹连接。接地电极杆外端有刻度，用于控制流经处理室的流量。高压电极内圆中心轴、接地电极杆中心轴同轴度为0.02mm，通过更换经过倒圆角的高压电极片和绝缘内腔体，可以改变电极间距。高压电极内圆倒角降低了电极附近存在的尖峰电场，避免了因局部电场过高而引起“放电”问题，而且可以获得分布较为均匀的电场强度。

为保证处理室的稳定耐用性及食品安全性，金属高压电极与接地电极杆的材料均选择不锈钢316L，绝缘体材料选择耐高温、耐腐蚀的聚四氟乙烯(PTFE)。

本发明提供的流道形状可调的高压脉冲电场杀菌系统同轴处理室可以根据不同液体食品物料调整处理室内腔体结构，既可以改变待处理物料的处理量，又能够改善处理室内流料特性，金属高压电极片内外圆的倒角降低了电极内圆附近出现的最高电场强度，增大了处理室能够承受的最高电压，保证系统安全性。本发明结构简单，成本低廉、加工方便、便于拆装，可促进高压脉冲电场杀菌技术的发展与应用。

附图说明

图1是本发明的处理室剖面示意图

图2是金属高压电极的轮廓图

图3是本发明图1的左视图

图4是未倒角的处理室腔体电场强度分布图

图5是倒角后的处理室腔体电场强度分布图

图6是通用同轴处理室流场分布图

图7是流道形状可调的同轴处理室流场分布图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明内容进行详细说明：