用于食品流体灭菌的系统和方法

1.本发明涉及食品灭菌技术领域，具体为一种用于食品流体灭菌的系统和方法。


背景技术：

2.随着生活质量的不断提升，人们对于食品的要求也越来越高，在食品的加工流程中灭菌是尤其关键的环节，灭菌的环节决定了产品最终的安全性，其中对于饮料等食品流体的灭菌相比于固体的食品灭菌方式较为复杂，如今的食品流体的灭菌技术主要有加热灭菌、加压灭菌、微波和紫外线灭菌等，其中加热灭菌在日常的生产中应用的较为广泛。
3.公开号为“cn213404766u”提供的一种流体食品高温消毒装置，包括壳体、左封头和右封头，壳体的底部设置有底座，壳体的两端分别焊接有左孔板和右孔板，左封头的开口端焊接有左法兰，右封头的开口端焊接有右法兰，左孔板与左法兰通过螺栓密闭连接，右孔板与右法兰通过螺栓密闭连接，左孔板和右孔板之间设置有换热管，换热管两端分别与左封头和右封头导通，在左封头的底部设置有进料口，右封头的顶部设置有出料口；在靠近进料口一侧的壳体底部设置有介质出口，靠近出料口一侧的壳体顶部有介质进口，其目的在于提供一种能快速加热流食，使流食受热均匀，能较好地控制灭菌时间和灭菌温度，有利于保持流食的口感和营养成分的一种流体食品高温消毒装置。
4.但是上述装置在实施的过程中仍存在以下问题：
5.食品流体灭菌多采用加热灭菌等方式，使得流体食品从管道中流通，然后在管道外部通过高温蒸气制造高温环境，对管道内部的食品流体进行灭菌，上述装置中仅仅通过折流板来增加流食和蒸气的接触时间来使得流食能够更加迅速的受热，但是在使用的过程中，因为食品流体温度较低，蒸气的温度较高，在灭菌的过程中，会因为液化而导致管道的外壁布满水珠，如果不及时的对水珠进行清理的话，后续的蒸气难以和管道外壁直接接触，影响管道内部的温度，从而影响灭菌的效果。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种用于食品流体灭菌的系统和方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种用于食品流体灭菌的系统和方法，包括灭菌罐，所述灭菌罐内部开设有加热腔，所述灭菌罐内部开设有和加热腔连通的进气道和出气道，所述加热腔由外置蒸汽机通过进气道向其内部注入高温蒸气，所述进气道由电磁阀门控制开启，所述加热腔内部设置有供食品流体流通的管道，所述灭菌罐内部开设有和管道连通的进料道和出料道，所述管道内部的食品流体由外置压力泵通过进料道注入，所述进料道由挡料阀门控制开启；
9.所述加热腔内壁固定设置有由外部第一开关控制的伸缩杆，所述伸缩杆固定连接有擦拭块，所述擦拭块内部开设有供管道活动穿过的通孔，所述伸缩杆驱动擦拭块沿管道左右往复运动，所述擦拭块和加热腔内壁形成密闭空间，所述擦拭块往复运动的过程中对
管道外壁上的水珠进行擦拭吹干。
10.优选的，所述通孔内壁设置有和管道外壁活动接触的海绵块，所述海绵块在跟随擦拭块往复运动的过程中对管道外壁上的水珠进行擦拭，所述擦拭块内部开设有挤压腔，所述挤压腔通过第一气道和加热腔连通，所述挤压腔内部设置有不断挤压海绵块的挤压组件，所述第一气道内部设置有第一单向阀。
11.优选的，所述擦拭块内部开设有除水腔，所述除水腔和挤压腔之间通过第二气道连通，所述第二气道内部设置有第二单向阀，所述第二气道由挡气组件活动挡住，所述除水腔内部设置有若干吸水层，所述除水腔远离第二气道的一侧通过吹干道和通孔连通，所述除水腔内部除水后的气体通过吹干道对管道进行吹干，所述擦拭块内部开设有储气腔，所述储气腔和除水腔远离第二气道的一侧连通，所述储气腔和除水腔的连通处设置有第三单向阀，所述除水腔内部活动设置有活塞磁板，所述活塞磁板和除水腔内壁固定连接有第一弹性块，所述除水腔内部固定设置有电磁铁，所述电磁铁由固定设置在擦拭块外壁上且和加热腔内壁活动接触的第二开关控制通电，所述储气腔通过回流道和除水腔内部连通，所述除水腔内部位于吸水层右侧依次连通有排气道和软管，所述软管和灭菌罐外部连通，所述排气道以及回流道由阀门组件活动挡住。
12.优选的，所述挤压组件包括活动设置在挤压腔内部的活塞板，所述活塞板和挤压腔内壁通过第二弹性块固定连接，所述活塞板固定连接有和海绵块活动接触的挤压板。
13.优选的，所述挡气组件包括开设在擦拭块内部的挡气腔，所述挡气腔内部设置有活动挡住第二气道的挡气板，所述挡气板和挡气腔内壁固定连接有第三弹性块，所述挡气腔内部设置有和挡气板活动接触的摩擦块，所述挡气板和活塞板之间固定连接有拉绳，所述拉绳在不受外力时呈弯曲状。
14.优选的，所述阀门组件包括开设在擦拭块内部的阀门腔，所述阀门腔内部设置有活动挡住排气道的阀门板，所述阀门板和阀门腔内壁固定连接有弹性绳，所述阀门板一端活动伸出阀门腔且和加热腔内壁挤压接触，所述阀门板板身上开设有活动伸入排气道的透气孔，所述阀门腔内部设置有活动挡住回流道的挡板，所述挡板和阀门板之间固定连接有驱动绳，所述挡板和阀门腔内壁固定连接有第四弹性块。
15.优选的，所述吸水层为活性炭层。
16.优选的，所述挤压组件设置于靠近海绵块的左端。
17.一种用于食品流体灭菌的方法，用于上述所述的一种用于食品流体灭菌的系统，包括如下步骤：
18.a.当发现管道外壁出现水珠时，此时关闭控制进气道的电磁阀门和控制进料道的挡料阀门，同时打开第一开关，此时伸缩杆驱动擦拭块右移；
19.b.擦拭块右移的过程中，通过海绵块将管道外壁的水珠擦掉，同时在蒸气的作用下挤压板对海绵块左端反复挤压，防止集中在海绵块右端的水份影响擦拭效果；
20.c.蒸气在吸水层的作用下变为高温干燥气体，一部分高温干燥气体对海绵块擦拭后的管道进行吹干，一部分高温干燥气体进入到储气腔内部储存，当擦拭块复位时，储存的高温干燥气体通过回流道将吸水层内部的水份带走排出。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.1.当发现管道外壁出现水珠时，此时关闭控制进气道的电磁阀门和控制进料道的
挡料阀门，同时打开第一开关，伸缩杆驱动擦拭块向右移动通过海绵块对管道外壁的水进行擦拭；
23.2.在擦拭块右移的过程中，通过加热腔内部的蒸气流通驱动挤压组件不断的挤压海绵块的左端使得海绵块右端聚集的水能够及时的在海绵块内部分散开；
24.3.驱动挤压组件后的蒸气在吸水层的作用下变为高温干燥气体，对擦拭后的管道进行吹干；
25.4.干燥的气体一部分用于吹干擦拭后的管道，一部分储存在储气腔内部，当擦拭块复位时干燥的气体回流吹向吸水层将吸水层内部的水份带走，方便下一次的使用。
26.本发明的在使用的过程中，当发现管道外壁出现水珠时，此时关闭控制进气道的电磁阀门和控制进料道的挡料阀门，同时打开第一开关，此时伸缩杆驱动擦拭块右移对通过海绵块对管道外壁进行擦拭，在擦拭的过程中，通过利用蒸气驱动挤压组件对海绵块的左端不断的挤压，使得海绵块右端的水份能够及时的在海绵块内部分布均匀，驱动完挤压组件的蒸气在吸水层的作用下变为高温干燥的蒸气，高温干燥的蒸气一部分用于将擦拭后的管道进行吹干，一部分被储存在储气腔内部，在擦拭块复位时，储气腔内部的高温干燥气体回流吹向吸水层，将吸水层内部的水份带走，方便后续的使用。
附图说明
27.图1为本发明灭菌罐内部结构立体示意图；
28.图2为本发明灭菌罐内部结构示意图；
29.图3为本发明擦拭块内部结构示意图；
30.图4为本发明挤压腔和挡气腔内部结构示意图；
31.图5为本发明除水腔内部结构示意图；
32.图6为本发明阀门腔内部结构示意图；
33.图7为本发明储气腔内部结构示意图。
34.图中：1灭菌罐、101加热腔、102进气道、103出气道、104进料道、105出料道、2管道、3伸缩杆、301第一开关、4擦拭块、401通孔、5海绵块、6挤压腔、7第一气道、8第一单向阀、9除水腔、10第二气道、11第二单向阀、12吸水层、13吹干道、14储气腔、15第三单向阀、16活塞磁板、17第一弹性块、18电磁铁、181第二开关、19回流道、20排气道、201软管、21活塞板、22第二弹性块、23挤压板、24挡气腔、25挡气板、26第三弹性块、27摩擦块、28拉绳、29阀门腔、30阀门板、31弹性绳、32透气孔、33挡板、331第四弹性块、34驱动绳。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：
37.实施例一：
38.一种用于食品流体灭菌的系统和方法，包括灭菌罐1，灭菌罐1内部开设有加热腔
101，加热腔101内部用于设置管道2，同时食品流体的灭菌过程也在加热腔101内部进行，灭菌罐1内部开设有和加热腔101连通的进气道102和出气道103，加热腔101由外置蒸汽机通过进气道102向其内部注入高温蒸气，蒸汽机通过管道和进气道102连通，蒸汽机内部产生高温蒸气浸入到加热腔101内部，对管道2内部的食品流体进行高温灭菌，进气道102由电磁阀门控制开启，加热腔101内部设置有供食品流体流通的管道2，灭菌罐1内部开设有和管道2连通的进料道104和出料道105，管道2内部的食品流体由外置压力泵通过进料道104注入，食品流体在压力泵的作用下进入到管道2内部，食品流体从出料道105流出，本实施例中食品流体在管道2内部的流通方向为从左到右，蒸气在加热腔101内部的流通方向为从右到左，进料道104由挡料阀门控制开启，本实施例中的挡料阀门以及控制进气道102的电磁阀门均为上海金钢自控阀门有限公司生产的型号为jg20a10的精品通用法兰电磁阀；
39.加热腔101内壁固定设置有由外部第一开关301控制的伸缩杆3，本实施例中的伸缩杆3为电动伸缩杆，第一开关301和伸缩杆3之间通过导线和外置电源串联连接，当第一开关301打开时，伸缩杆3通电，做一个伸长缩回的动作后停止，伸缩杆3固定连接有擦拭块4，擦拭块4内部开设有供管道2活动穿过的通孔401，通孔401的内壁和管道2之间的缝隙较小，伸缩杆3驱动擦拭块4沿管道2左右往复运动，当伸缩杆3伸长时带动擦拭块4沿管道2向右侧移动，当伸缩杆3缩回时带动擦拭块4复位，擦拭块4和加热腔101内壁形成密闭空间，本实施例中的进气道102和出气道103均设置在擦拭块4的左侧，当关闭控制进气道102的电磁阀门后，擦拭块4右移时，当擦拭块4移动到出气道103的右侧后，此时加热腔101内部位于擦拭块4右侧的蒸气只能通过第一气道7进入到挤压腔6内部，擦拭块4往复运动的过程中对管道2外壁上的水珠进行擦拭吹干。
40.实施例二:
41.本实施例中通过海绵块5对管道2的外壁上的水珠进行擦拭，通孔401内壁设置有和管道2外壁活动接触的海绵块5，海绵块5在跟随擦拭块4往复运动的过程中对管道2外壁上的水珠进行擦拭，海绵块5为圆形海绵，海绵块5运动时能够将管道2外壁上的水份擦掉，本实施例中考虑到海绵块5向右移动的过程中对管道2外壁进行擦拭，擦拭的过程中管道2上的水份会集中被吸附在海绵块5的右端，如果不及时的将海绵块5右端集中的水份分散开的话，会导致海绵块5右端逐渐趋于饱和状态，此时对管道2外壁上的水份的擦拭以及吸附能力下降，本实施例中通过设置一个能够不断挤压海绵块5左端的挤压组件，使得在擦拭的过程中，挤压组件不断地挤压海绵块5的左端，使得海绵块5左端处于较低的位置，右端的水在倾斜的情况下慢慢蔓延到海绵块5的左端，同时挤压海绵块5左端然后再松开，此时再海绵本身的吸附力的作用下，右端的水也会逐渐的蔓延到海绵块5的左端，擦拭块4内部开设有挤压腔6，挤压腔6通过第一气道7和加热腔101连通，当擦拭块4右移的过程中，加热腔101位于擦拭块4右侧的蒸汽只能通过第一气道7进入到挤压腔6内部，挤压腔6内部设置有不断挤压海绵块5的挤压组件，第一气道7内部设置有第一单向阀8，第一单向阀8的设置保证蒸汽只能从加热腔101进入到挤压腔6内部，挤压腔6内部的蒸汽无法回流到加热腔101内部。
42.实施例三：
43.本实施例中考虑到，仅仅通过海绵块5对管道2的外壁进行擦拭的话，很难保证将管道2外壁上的水份全部擦拭干净，本实施例中通过将现有的加热腔101内部的蒸汽中的水份去掉，此时高温潮湿的蒸汽就变成了高温干燥的气体，利用高温干燥的气体对海绵块5擦
拭过的管道2进行吹气，能够彻底的将管道2上的水份除去，擦拭块4内部开设有除水腔9，除水腔9和挤压腔6之间通过第二气道10连通，第二气道10内部设置有第二单向阀11，第二单向阀11的设置保证蒸汽只能从挤压腔6进入到除水腔9内部，第二气道10由挡气组件活动挡住，除水腔9内部设置有若干吸水层12，除水腔9远离第二气道10的一侧通过吹干道13和通孔401连通，吹干道13和第二气道10分别设置于除水腔9内部的吸水层12的两侧，蒸汽从第二气道10进入到除水腔9内部，经过吸水层12，然后通过吹干道13排出，排出的高温干燥的气体吹向管道2，将海绵块5擦拭后的管道2上的水份去除干净，除水腔9内部除水后的气体通过吹干道13对管道2进行吹干，本实施例中还考虑到，吸水层12在经过一次擦拭过程后，吸水层12由于内部水份的积累，其吸水效果会下降，本实施例中通过将高温的干燥气体储存起来，也就是第一次擦拭动作中产生的高温干燥的气体，一部分被用于吹响管道2，一部分被储存起来，当擦拭结束后吹向吸水层12，将吸水层12内部的水份带走，保证吸水层12的吸水效果，擦拭块4内部开设有储气腔14，储气腔14和除水腔9远离第二气道10的一侧连通，储气腔14和除水腔9内部位于吸水层12的左侧连通，保证进入到储气腔14内部的气体是经过吸水层12过滤后的干燥气体，储气腔14和除水腔9的连通处设置有第三单向阀15，第三单向阀15保证气体只能从除水腔9进入到储气腔14内部，除水腔9内部活动设置有活塞磁板16，活塞磁板16和储气腔14内壁形成密闭空间，活塞磁板16和除水腔9内壁固定连接有第一弹性块17，除水腔9内部固定设置有电磁铁18，电磁铁18由固定设置在擦拭块4外壁上且和加热腔101内壁活动接触的第二开关181控制通电，第二开关181和电磁铁18之间通过导线和外置电源串联连接，进入到储气腔14内部的高温干燥气体驱动活塞磁板16不断地左移，此时回流道19处于关闭的状态，此时高温干燥的气体被保存在储气腔14内部，当伸缩杆3驱动擦拭块4复位时，此时加热腔101的内壁挤压第二开关181，同时阀门板30也和加热腔101内壁挤压，此时回流道19和排气道20处于打开的状态，此时电磁铁18通电具有磁性，在磁力的作用和第一弹性块17的作用下，推动活塞磁板16右移，将储气腔14内部的气体挤压回流到除水腔9内部，高温干燥的气体通过吸水层12，将吸水层12内部的水份带走并通过排气道20和软管201排出到灭菌罐1的外部，储气腔14通过回流道19和除水腔9内部连通，除水腔9内部位于吸水层12右侧依次连通有排气道20和软管201，软管201和灭菌罐1外部连通，排气道20以及回流道19由阀门组件活动挡住。
44.实施例四：
45.在实施例二的基础上，对实施例二中的挤压组件结构进行公开，挤压组件包括活动设置在挤压腔6内部的活塞板21，活塞板21和挤压腔6内壁形成密闭空间，擦拭块4右移的过程中，此时第二气道10被挡气板25挡住，蒸汽进入到挤压腔6内部，驱动活塞板21带动挤压板23，挤压海绵块5的左端，使得海绵块5右端的水份及时的分散到左端，活塞板21和挤压腔6内壁通过第二弹性块22固定连接，活塞板21固定连接有和海绵块5活动接触的挤压板23。
46.实施例五：
47.在实施例三的基础上，对实施例三中的挡气组件结构进行公开，挡气组件包括开设在擦拭块4内部的挡气腔24，挡气腔24内部设置有活动挡住第二气道10的挡气板25，挡气板25和挡气腔24内壁固定连接有第三弹性块26，挡气板25在不受外力时处于挡住第二气道10的状态，挡气腔24内部设置有和挡气板25活动接触的摩擦块27，挡气板25和活塞板21之
间固定连接有拉绳28，拉绳28在不受外力时呈弯曲状，当蒸汽进入到挤压腔6内部时，驱动活塞板21下移，活塞板21下移的过程中先是将拉绳28拉直，然后拉动拉绳28将挡气板25拉动退出第二气道10，通过控制第二气道10的口径，使得当挡气板25一旦退出第二气道10时，此时挤压腔6内部的气体瞬间通过第二气道10释放完全，此时活塞板21上方的气压迅速减小，此时活塞板21迅速复位，同时挡气板25也复位，复位的过程中由于摩擦块27的设置使得挡气板25复位的过程慢于活塞板21复位。
48.实施例六：
49.阀门组件包括开设在擦拭块4内部的阀门腔29，阀门腔29内部设置有活动挡住排气道20的阀门板30，阀门板30和阀门腔29内壁固定连接有弹性绳31，阀门板30一端活动伸出阀门腔29且和加热腔101内壁挤压接触，阀门板30板身上开设有活动伸入排气道20的透气孔32，阀门腔29内部设置有活动挡住回流道19的挡板33，挡板33和阀门板30之间固定连接有驱动绳34，挡板33和阀门腔29内壁固定连接有第四弹性块331，初始状态下，阀门板30和加热腔101的内壁挤压，透气孔32处于排气道20的内部，挡板33处于退出回流道19的状态，同时此时弹性绳31处于拉伸的状态，一旦伸缩杆3驱动擦拭块4右移，阀门板30和加热腔101内壁分离，此时阀门板30在弹性绳31的作用下左移，此时透气孔32退出排气道20，阀门板30板身将排气道20挡住，同时挡板33在第四弹性块331的作用下伸入到回流道19内部，当擦拭块4在伸缩杆3的作用下复位时，此时阀门板30再次和加热腔101内壁挤压，此时透气孔32再次进入到排气道20内部，同时挡板33再次退出回流道19。
50.具体的，吸水层12为活性炭层。
51.具体的，挤压组件设置于靠近海绵块5的左端。
52.一种用于食品流体灭菌的方法，用于上述的一种用于食品流体灭菌的系统，包括如下步骤：
53.a.当发现管道2外壁出现水珠时，此时关闭控制进气道102的电磁阀门和控制进料道104的挡料阀门，同时打开第一开关301，此时伸缩杆3驱动擦拭块4右移；
54.b.擦拭块4右移的过程中，通过海绵块5将管道2外壁的水珠擦掉，同时在蒸气的作用下挤压板23对海绵块5左端反复挤压，防止集中在海绵块5右端的水份影响擦拭效果；
55.c.蒸气在吸水层12的作用下变为高温干燥气体，一部分高温干燥气体对海绵块5擦拭后的管道2进行吹干，一部分高温干燥气体进入到储气腔14内部储存，当擦拭块4复位时，储存的高温干燥气体通过回流道19将吸水层12内部的水份带走排出
56.工作原理：将蒸气机通过管道和进气道102连通，此时打开蒸气机，蒸汽机产生的高温蒸气浸入到加热腔101内部，对管道2内部的食品流体进行升温灭菌；
57.当发现管道2的外壁上出现水珠时，此时关闭控制进气道102的电磁阀门和控制进料道104的挡料阀门，此时打开第一开关301，此时伸缩杆3驱动擦拭块4不断的沿着管道2向右移动，擦拭块4右移的过程中通过海绵块5对管道2进行擦拭，将管道2上的水珠吸附到海绵块5内部；
58.因擦拭块4和加热腔101内壁形成密闭空间，在擦拭块4右移的过程中，阀门板30不再和加热腔101内壁挤压，此时阀门板30在弹性绳31的作用下左移，此时透气孔32退出排气道20，阀门板30板身将排气道20挡住，同时擦拭块4右移的过程中，加热腔101位于擦拭块4右侧的蒸气通过第一气道7进入到挤压腔6内部，驱动活塞板21带动挤压板23运动，对海绵
块5的左端挤压，使得海绵块5右端的水能够及时被传递到海绵块5的左侧，在活塞板21带动挤压板23挤压海绵块5左端的过程中，活塞板21先是将拉绳28拉直，然后拉动挡气板25退出第二气道10，此时挤压腔6内部的气体通过第二气道10进入到除水腔9内部，此时活塞板21在第二弹性块22的作用下复位，挡气板25在第三弹性块26的作用下复位，挡气板25复位的过程在摩擦块27的作用下慢于活塞板21的复位，保证了活塞板21能够完全的复位，当挡气板25再次挡住第二气道10时，这些结构重复上述过程，整个擦拭的过程中，挤压板23不断的挤压海绵块5的左端，同时蒸气也不断的进入到除水腔9内部；
59.进入到除水腔9内部的蒸气在吸水层12的作用下变为高温干燥的气体，高温干燥的气体一部分通过吹干道13对海绵块5擦拭过的管道2进行吹干，一部分进入到储气腔14内部；
60.进入储气腔14内部的气体驱动活塞磁板16不断的左移，当擦拭块4在伸缩杆3的驱动下复位时，此时第二开关181和加热腔101内壁挤压，此时电磁铁18通电具有磁性，同时阀门板30也再次和加热腔101内壁挤压，此时阀门板30右移，透气孔32进入到排气道20内部，阀门板30右移的同时通过驱动绳34拉动挡板33退出回流道19，通电的电磁铁18驱动活塞磁板16右移将储气腔14内部的气体通过回流道19排入除水腔9内部，将吸水层12内部的水份通过排气道20和软管201排出到灭菌罐1的外部。
61.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。