一种流水式超高压灭菌设备的制造方法
【专利摘要】一种流水式超高压灭菌设备，本发明涉及一种流水式超高压设备，其特征在于，所述超高压设备至少包括承力框架(101)、超高压缸体(201)、用于固定所述超高压缸体(201)的端板以及位于承力座(203)两侧的导轨，所述超高压设备包括至少两个超高压缸体(201)，所述至少两个超高压缸体(201)通过固定于其两端的所述端板沿设置在承力框架上的导轨在驱动系统作用下移动实现至少两个超高压缸体(201)交替进入所述承力框架(101)。本发明的流水式超高压设备通过驱动系统交替式将待处理的超高压缸体送入承力框架进行超高压灭菌，实现食品超高压灭菌的连续加工工艺，提高了食品加工的生产效率，简化了灭菌工序。
【专利说明】
一种流水式超高压灭菌设备
技术领域
[0001]本发明涉及超高压技术领域，尤其涉及一种流水式超高压灭菌设备。
【背景技术】
[0002]传统的食品杀菌方法是采用加热杀菌的处理方法。该方法能够有效地消灭微生物、酶和微生物孢子，以防止食品腐烂。然而，这种加热杀菌方法需要很长的时间来传送热量，并且营养成分容易被破坏，食品的颜色和味道都会变差。近年来，随着人们对食品营养和健康的日益重视，需要能够消除上述缺陷的食品处理方法。由此，开发出一种使用超高压来灭菌的食品处理方法。
[0003]食品超高压灭菌就是在密封的超高压容器内，用水作为介质对软包装食品等物料施以400?600MPa的压力或用高级液压油施加以100?100MPa的压力，从而杀死其中几乎所有的细菌、霉菌和酵母菌，而且不会像高温杀菌那样造成营养成分破坏和风味变化。超高压灭菌的机理是通过破坏菌体蛋白中的非共价键，使蛋白质高级结构破坏，从而导致蛋白质凝固剂酶失活。超高压还可造成菌体细胞膜破裂，使菌体内化学组分产生外流等多种细胞损伤，这些因素综合导致微生物死亡，达到保藏食品的目的。
[0004]中国专利CN102283418B公开了一种液体食品的超高冷等静压连续灭菌方法及装置，其方法采用下列步骤:(I)将经过榨汁、过滤、澄清和调配的液体食品存放在原料储罐中；(2)通过高压栗将液体食品从原料储罐中连续栗入高压容器中，该高压容器的容积是:高压容器的容积=高压栗的输出流量X保压时间，保压时间为5-20min; (3)高压容器充满液体原料并达到灭菌要求的工作压力，工作压力为300MPa-600MPa，达到工作压力后开启喷头，液体泄压并被喷入中间储罐中，高压栗的输出流量与喷头的喷出流量一致，以使压力稳定在要求的工作压力。上述发明虽可以实现超高压灭菌的批量操作方式，但是上述发明采用的是将事先未经包装的液体食品通过高压栗栗入超高压容器加压灭菌后再进行包装，因此后续的包装装置以及工作人员的操作过程均需要在无菌环境下进行，一方面不能完成保证在后续的包装过程的完全无菌操作;另一方面这也进一步增加了操作难度。
【发明内容】
[0005]针对现有技术之不足，本发明提供了一种流水式超高压灭菌设备。通过超高压缸体横向移动机构以及超高压缸体定位系统实现流水式处理食品灭菌的效果。所述“流水式”工作方式是指:该超高压设备能够以近似不间歇的方式对有待处理的物品执行流水式超高压处理作业。在双缸、单承力框架的情况下，“流水式”工作方式是指:两次超高压处理进程之间的间歇短至仅仅数分钟之内；在多缸、两承力框架的情况下，两个超高压处理进程可以并行执行，可能不存在间歇，或者短至仅仅几秒钟;在多缸、多承力框架的情况下，若干超高压处理进程可以并行执行，可以达到无间歇的理想工作状况。
[0006]本发明提供了一种流水式超高压设备，所述超高压设备包括至少一个承力框架、超高压缸体、用于固定所述超高压缸体的端板以及分别位于所述承力框架两侧的至少一条导轨，
[0007]其中，至少两个超高压缸体能够沿所述至少一条导轨相对于所述承力框架横向移动，使得所述至少两个超高压缸体之一在进入位于所述承力框架之内的超高压处理工位之时，其他超高压缸体)位于所述承力框架之外的装卸料工位和/或检修工位。
[0008]根据一种优选实施方式，所述超高压缸体通过固定于其两端的端板在所述导轨上移动，其中，所述导轨至少包括设置于所述承力框架两侧并且轨道方向与所述承力框架相垂直的第一导轨和第二导轨。
[0009]根据一种优选实施方式，所述超高压设备还包括环绕所述承力框架和所述第一导轨和第二导轨设置的第三导轨。
[0010]根据一种优选实施方式，所述承力框架形成有轴向两端具有弧形结构，足以容纳所述超高压缸体的空间，所述超高压缸体的超高压处理工位位于所述承力框架的空间内，所述装卸料工位和/或检修工位位于环绕所述承力框架的第三导轨上。
[0011]根据一种优选实施方式，所述流水式超高压设备包括至少两个所述超高压缸体和至少两个承力框架；
[0012]或者，所述流水式超高压设备包括至少三个超高压缸体和至少两个承力框架；
[0013]或者，所述流水式超高压设备包括至少四个超高压缸体和至少两个承力框架；
[0014]或者，所述流水式超高压设备包括至少五个超高压缸体(201)以及至少三个承力框架。
[0015]根据一种优选实施方式，所述装卸料工位位于与所述承力框架的第一导轨同侧的第三导轨的两端位置，所述检修工位于与所述承力框架的第二导轨同侧的第三导轨的两端位置。
[0016]根据一种优选实施方式，所述导轨包括第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和第二导轨对称设置于所述承力框架的两侧，
[0017]其中，所述端板包括第一端板和第二端板，所述第一端板是由第一端板上部和第一端板构成，所述第二端板是由第二端板上部和第二端板下部构成，
[0018]其中，所述超高压缸体的外筒在其两端与所述第一端板和所述第二端板相接触部分形成有凸起结构，
[0019]所述端板包括长度与所述凸起结构沿所述超高压缸体水平轴向相齐平的第一板，与所述第一板垂直并沿所述超高压缸体由外筒延伸至内筒的内径边缘的第二板以及与所述第二板垂直并沿所述超高压缸体水平轴向外延的第三板。
[0020]根据一种优选实施方式，所述超高压缸体自第一导轨相对于所述承力框架横向移入所述超高压处理工位，完成超高压灭菌后，所述超高压缸体在驱动系统作用下沿第一导轨移至初始位置，位于第二导轨的超高压缸体在驱动系统作用下进入承力框架进行超高压灭菌，
[0021]所述超高压设备还包括与所述超高压缸体可拆卸连接的第一堵头和第二堵头，所述至少两个超高压缸体共用所述第一堵头和所述第二堵头，
[0022]所述第一堵头和第二堵头以可解除密封的方式密封达到超高压处理位置的超高压缸体本体，所述第一堵头和所述第二堵头具有用于向所述超高压缸体本体输入超高压介质的介质输入管路。
[0023]根据一种优选实施方式，完成装料的超高压缸体在到达超高压处理工位之后通过定位销锁定，使其内腔的中轴线与所述第一堵头和第二堵头的中轴线对齐。
[0024]根据一种优选实施方式，所述超高压设备还包括第一挡块和第二挡块，所述第一挡块和第二挡块通过连接第五液压缸体和第六液压缸体实现移动将超高压缸体在高压下产生的反向推力传递至所述承力框架。
[0025]根据一个优选实施方式，本发明公开了一种超高压处理设备，其包括:用于放置待处理物品的超高压缸体以及用于传递由超高压在所述超高压缸体内所建立的反向推力至所述承力框架的第一挡块和第二挡块，所述超高压处理设备还包括由至少两个彼此独立的承力体构成的分体式承力框架，其中，相互间隔距离大于各自厚度的各个承力体分别通过水切加工而成的多层板材并列构成;并且所述承力框架的各个承力体分别具有水切成形的内部开口，从而在各个承力体内的轴向两端形成呈弧形的承力座，所述承力体分别通过两端呈弧形的承力座以浮动方式支撑所述第一挡块和所述第二挡块。根据该实施方式，分体式承力框架能够出人意料地承受更为大的反推力，而且由于通风良好，有助于本发明良好适用于流水式长时间作业，显著优于现有技术的一体式立式承力框结构。更为重要的是，本发明公开的这种卧式布置结构可以用于明显更大的超高压缸体。
[0026]本发明的有益技术效果存在于以下几个方面:
[0027](I)本发明采用至少两个超高压缸体通过驱动系统实现超高压缸体交替进入承力框架进行连续高压灭菌，从而实现流水式作业。并且超高压缸体内的食品事先进行包装，通过超高压灭菌实现一步完成灭菌作业，无需后续进行无菌操作；
[0028](2)本发明通过在承力座两侧设置导轨，通过驱动系统和控制系统实现超高压缸体移入和移出承力框架，并且通过控制高压灭菌的时间和缸体的移动轨迹，使得在承力框架内的超高压缸体灭菌完成后，横向移出承力框架至初始位置，并将另一侧待处理的超高压缸体移入承力框架超高处理工位实现连续式作业。
[0029](3)本发明还采用至少两个承力框架并排作业的方式，通过共用部分第三导轨和多个超高压缸体共同作业，使得设备能够以近似不间歇的方式进行工作，有效提供超高压处理效率。
【附图说明】
[0030]图1是本发明超高压设备的剖视图；
[0031]图2是本发明超高压设备承力座的俯视图；和
[0032]图3是本发明超高压缸体的剖视图。
[0033]附图标记列表
[0034]101:承力框架103a:第一堵头
[0035]103b:第二堵头104a:第一挡块
[0036]104b:第二挡块105a:第一传力挡块
[0037]105b:第二传力挡块106a:承力框架的弧形部分
[0038]107a:第一端板上部107b:第一端板下部
[0039]108a:第二端板上部108b:第二端板下部
[0040]201:超高压缸体202a:第一液压缸体[0041 ] 202b:第二液压缸体202c:第三液压缸体
[0042]202d:第四液压缸体203:承力座
[0043]204a:第五液压缸体204b:第六液压缸体
[0044]205a:第一导轨205b:第二导轨
[0045]301:内筒302:外筒
[0046]303:内六角圆柱头螺钉304:进出水帽
[0047]306:0型密封圈307:凸起结构
[0048]308:端板连板309:定位销衬套
[0049]311:弹簧垫圈
【具体实施方式】
[0050]下面结合附图进行详细说明。
[0051]本发明提供了一种流水式超高压设备。本发明的流水式超高压设备用于在温度为+5°C?+60°C全液相超高压条件下对食品进行加工处理。
[0052]图1为本发明超高压设备的剖视图。如图1所示，本发明的超高压设备至少包括承力框架101、超高压缸体201以及用于固定所述超高压缸体201的端板。根据一种优选实施方式，所述端板至少包括用于同一超高压缸体的第一端板和第二端板，所述第一端板是由可拆卸的固定超高压缸体的第一端板上部107a和第一端板下部107b构成;所述第二端板是由可拆卸的固定超高压缸体的第二端板上部108a和第二端板下部108b构成。
[0053]超高压设备还包括第一挡块104a和第二挡块104b。超高压缸体201卧式放置于承力框架101内。第一挡块104a和第二挡块104b用于直接或间接连接承力框架101与超高压缸体201。根据一种优选实施方式，承力框架101是由两组钢板构成，每组钢板由6片钢板通过水切加工工艺形成有足以容纳超高压缸体201的中空空间。由单片钢板组装形成的结构能够承受更大的压力，并且相比整体实心结构的承力框架，节约残料、降低成本。水切加工可以对钢板进行任意曲线的一次性切割加工，切割时不会产生热量和有害物质，材料无热效应，水切割后不需要或易于二次加工，安全、环保、成本低、速度快、效率高。所述承力框架具有轴向两端内侧呈弧形结构，外侧是呈内角为120°至140°的折线形结构的承力框架。所述折线形结构是由长方形的各层板材沿一致的切线切去四角后形成的，且所述切线的延长线彼此相交后围成平行四边形，优选的，延长线相交构成正方形。各层钢板之间的相互接触面积大于其相对面积的80%，并且两组板材之间缝隙的宽度与每组板材厚度之比是I?3:1，优选2.5:1。另外，所述承力框架内侧框体的宽度与框体的厚度之比为2?1:1，优选为1.5:1;另外其内侧框体的长宽比为5?6:1，优选6:1，外侧框体的长宽比为2?4:1，优选3:1。根据一种优选实施方式，所述承力框架形成具有椭圆形空间的结构，其中空空间圆弧的半径与该圆弧圆心至承力框架外侧最近点的长度之比为1:1.5?2.5。承力座203是承力框架101用于支撑超高压缸体的底座。承力座203的轴向两端具有弧形结构。
[0054]承力框架框型内侧的长宽比越大，可容纳圆柱状高压缸体的长宽比越大，那么堵头的表面积越小，内部液体压强朝各个方向是相等的，大部分压力被高压缸体承受，堵头承受的就会压力越小，传递给承力框架的压力也就越小，对承力框架的利用率就不高，同时相同外表面积的高压缸体的容量也就越小，因此超高压灭菌装置的利用率就不高。但是反之，承力框架框型内侧的长宽比越小，相同外表面积的高压缸体的容量也就越大，承力框架受到的力也越大，对承力框架的性能要求也就越高。因此需要根据实际情况，比如框架的厚度和材质，对承力框架内侧边的长宽比作出合适的选择。根据本发明的一个优选实施方式，承力框架内侧边的长宽比为5?6:1，更优选的，承力框架内侧边的长宽比为6:1，既能够使高压缸体具有较大的容量，也能在安全范围内更大程度地发挥承力框架的性能。
[0055]在承力框架内侧的长宽比一定的情况下，承力框架的厚度将是影响其承受超高压能力的主要因素，特别是半圆柱形挡块承受的超高压力会通过弧形或者拱形的承力座分散并传递给承力框架水平方向的长侧边，承力座处受到的力将会最大。因此承力座处的框体厚度也对承力框架的整体性能起着重要的影响。根据本发明的一个优选实施方式，承力座的内侧圆弧半径与该圆弧圆心至承力座外侧最近点(即承力座处的框体厚度最小处)的长度之比为I: 1.5?2.5，跟优选的该比例为1:2。此时即能在安全范围内更大程度地发挥承力框架的性能，又能容纳更大容量的高压缸体，充分提高超高压灭菌装置的利用率。
[0056]根据一个优选的实施方式，所述承力框架由至少两组板材构成，每组板材由至少六层钢板并列构成，其中各层钢板之间的相互接触面积大于其相对面面积的80%。相比于整体实心结构的承力框架，片状钢板组装形成的多层结构，能够更好地分散受力，形变范围更大，稳定性和安全性更好，而且能够节约材料、降低成本。
[0057]板材的组数量越多，越不容易调整其位置，由于承力框架要用于超高压力，稍有偏差就会使不同板材组受到的力产生很大的区别，使得设备安全性和稳定性降低。板材的层数越多，安装要求越高，设备的制造成本也越高，而板材的层数越少，则对承力框架承受力的分散性越差，安全性越低。根据本发明的一个优选实施方式，采用两组分别为6层结构的板材，构造简单，成本低，安装维护方便，设备的稳定性也更好。
[0058]第一挡块104a和第二挡块104b与承力框架101采用浮动支撑的连接方式。即第一挡块104a和第二挡块104b与承力框架101贴合但并不固定连接。为防止挡块滑移，所述承力框架内侧框体中与第一挡块和第二挡块的母线平行设置有定位档杆，内侧框体水平方向上的外侧边缘设置有定位挡片。超高压缸体201产生的反向推力通过第一挡块104a和第二挡块104b传递至承力框架101。本发明的第一挡块104a和第二挡块104b与承力框架101采用浮动支撑的连接方式，上述第一挡块104a和第二挡块104b分别连接第五液压缸体204a和第六液压缸体204b用于挡块在承力座203弧形结构的相对移动。在承力框架101因受力变形的情况下，第一挡块104a和第二挡块104b与承力框架101保持相对位移，从而使得第一挡块104a和第二挡块104b与承力框架101之间仍能有较大的接触面积。另一方面，本发明通过设置承力框架101，将超高压缸体201置于承力框架101内，可用于承受超高压缸体201产生的巨大反向推力，使得超高压处理设备不易出现安全隐患，并且，本发明的超高压缸体201为卧式放置，相比于现有技术中的立式放置，具有放、取物料方便和安全性更高的优势。
[0059]根据一个优选实施方式，第一挡块104a和第二挡块104b设置于承力框架101的轴向两端。第一挡块104a和第二挡块104b为具有弧形结构的立体件。第一挡块104a和第二挡块104b具有弧形结构的面为与承力座的弧形部分106a相匹配的结构。第一挡块104a和第二挡块104b的弧形结构与承力座的弧形部分106a相匹配以使第一挡块104a和第二挡块104b与承力框架101实现面面接触。本发明的第一挡块和第二挡块具有与承力座的弧形部分106a相匹配的结构，使得二者紧密贴合，能够实现面面接触。另一方面，本发明将承力框架101放置第一挡块104a和第二挡块104b的部位设置为弧形结构，可使承力框架101受力均匀，并且在承受较大作用力时不易变形，使得承力框架101能够承受更大的压力。优选地，在装配第一挡块104a和第二挡块104b之前，对第一挡块104a和第二挡块104b与承力框架101接触的部位进行打磨，使得二者紧密贴合，以面接触方式工作。
[0060]根据一个优选实施方式，承力框架101用于容纳超高压缸体使其处于超高压处理工位的空间为椭圆形。超高压处理工位是指超高压缸体在承力框架的空间内并且其内腔的中轴线与所述第一堵头和第二堵头的中轴线对齐，从而进行超高压灭菌的位置。在第一挡块104a和第二挡块104b为半圆柱体。第一挡块104a和第二挡块104b具有弧形结构的面与椭圆形承力框架的弧形部分106a相匹配。第一挡块104a和第二挡块104b的结构不限于半圆柱体，也可以是至少有面为弧形结构的立体件，如球形。第一挡块104a和第二挡块104b具有弧面结构的面与承力框架101接触。承力框架的空间也不限于椭圆形。承力框架101与第一挡块104a和第二挡块104b接触的部位相应地为与第一挡块104a和第二挡块104b的弧面相匹配的结构。具有弧面结构的第一挡块104a和第二挡块104b可均匀传递超高压缸体201工作的轴向力至承力框架101，并消除超高压缸体201工作时可能产生的非轴向力，有效保证超高压缸体102不产生设计所不允许的形变。
[0061]根据一个优选实施方式，超高压缸体201包括超高压缸体本体和与超高压缸体本体可拆卸连接的第一堵头103a和第二堵头103b。第一堵头103a和第二堵头103b用于密封超高压缸体本体的两端。第一堵头103a和第二堵头103b中具有介质输入管路。通过第一堵头103a和第二堵头103b的介质输入管路向超高压缸体本体输入超高压介质以建立超高压环境。本发明的第一堵头103a和第二堵头103b不仅可用于密封超高压缸体本体的两端，还可通过第一堵头103a和第二堵头103b内的介质输入管路向超高压缸体中注入超高压介质。
[0062]根据一种优选实施方式，超高压缸体201还包括固定超高压本体的第一端板107和第二端板108。所述第一端板和第二端板为形状相同并对称安装于同一超高压缸体两端的端板。上述端板与超高压缸体本体可拆卸的连接。第一堵头103a在密封超高压缸体时分别与第一端板上部107a和第一端板下部107b密封接触。第二堵头103b在密封超高压缸体另一端时分别与第二端板上部108a和第二端板下部108b密封接触。所述第一端板和第二端板一方面用于支撑超高压缸体沿导轨移动，从而移入或移出承力框架；另一方面在超高压缸体移动至超高压处理工位时，通过起定位作用的定位销锁定所述超高压缸体，使其内腔的中轴线与所述第一堵头和第二堵头的中轴线对齐，便于超高压缸体201在工作位置的准确定位。所述定位销通过弹簧连接至超高压缸体，缸体移动至超高压处理工位时被弹簧推入定位孔产生电信号，超高压缸体停止移动，定位孔中安装电气元件。
[0063]本发明的承力框架的组装包括如下步骤:
[0064]1、采用外六角工艺螺栓将6件水切加工的钢板在平板上预装;其中每片钢板不能有飞边、毛刺、磕碰、油污，每个钢板的放置要与水切加工放置保持一致。
[0065]2、将半圆形第一挡块和第二挡块分别放置于由6件钢板构成的承力框架形成的两侧圆弧中，并通过调节杆连接上述两个挡块，并逐渐加力，观察钢板的受力变化情况，螺栓也随之预紧，但不锁死。
[0066]3、直到6件钢板与挡块充分接触，调节杆不再变化时，将螺栓按米字型顺序逐一紧固直到锁死为止。
[0067]4、松开调节杆，在挡块的凸面上均匀涂抹红胆粉，再次给调节杆加力，至不再变化为止，松开调节杆，检查6件钢板的圆弧面与挡块凸面的接触情况，人工修整重复进行。直到6件钢板同时均匀接触，并且接触面达到80%以上。
[0068]5、上述检查合格后，再次将调节杆加力至不再变化为止时，用直销逐一替换螺栓，并在两端焊牢。替换时，只有在第一支直销完全焊接牢固后，才能允许按米字型顺序松开第二支螺栓进行替换。在替换时要使用工装外加锁紧力，另一方面直销外径不能与钢板内孔壁相接触，可用薄纸片在两端垫起。
[0069]6、松开调节杆，将挡块取出，完成组装。
[0070]图3示出了用于本发明超高压设备的超高压缸体的剖视图。本发明的超高压缸体201本体是由不锈钢内筒301和多层钢体制成的外筒302构成的复合套筒结构。所述超高压缸体是由内层不锈钢筒体和多层钢体制成的套筒结构，所述套筒式结构的多层套筒彼此之间以紧配合方式装配。超高压缸体本体呈圆筒状以使其在超高压状态时受力均匀。超高压缸体本体的内层直径为200?400mm。超高压缸体本体的内层长度为1800?2600mm。超高压缸体201的筒体结构可承受系统工作的超高压周向力。超高压缸体201用于放置待处理物料。超高压缸体201内形成超高压环境，将待处理物料放入超高压缸体201中，待处理物料在超高压环境下完成处理过程。根据一个优选实施方式，超高压设备包括至少两组超高压缸体。至少两组超高压缸体通过位于承力框架两侧的第一导轨和第二导轨相对于承力框架横向移入和/或移出承力框架101，以使至少两组超高压缸体交替进行超高压处理准备过程和超高压处理过程。至少两组超高压缸体使得超高压处理设备能够实现连续化处理工艺，实现流水式食品加工工艺。两组超高压缸体共用第一堵头103a和第二堵头103b。至少两组超高压缸体其一在工作状态时可置于承力框架101内；另一缸体本体则通过导轨横向移出承力框架101，进入装卸料工位，并且两端敞开，便于装卸超高压处理物。本发明的超高压设备采用至少两组超高压缸体本体实现流水式处理工艺，可以节约超高压处理时间，提高超高压处理效率。
[0071]根据一个优选实施方式，第一堵头103a和第二堵头103b对称设置于处于超高压处理工位的超高压缸体本体的两端。第一堵头103a和第二堵头103b具有相同的结构。第一堵头103a和第二堵头103b通过液压挺杆推动堵头移动并使堵头部分插入超高压缸体本体的两端以实现超高压缸体本体的密封。液压挺杆嵌套于液压缸中。液压挺杆相对于液压缸能够进行伸缩移动。第一堵头103a和第二堵头103b还具有三角垫圈、U圈和密封圈隔板。三角垫圈、U圈和密封圈隔板套接于堵头上并与堵头的外表面相贴合。三角垫圈、U圈和密封圈隔板用于密封堵头与超高压缸体本体。三角垫圈、U圈和密封圈隔板可提高堵头与缸体本体之间连接的稳定性和密封的可靠性。
[0072]根据一个优选实施方式，第一堵头103a与第一挡块104a之间设置有第一传力挡块105a。第二堵头103b与第二挡块104b之间设置有第二传力挡块105b。第一传力挡块105a和第二传力挡块105b分别用于在第一堵头103a和第一挡块104a、第二堵头103b和第二挡块104b之间建立传力连接。优选地，第一传力挡块105a与第一堵头103a相互接触的面为形状相匹配的平面结构。第一传力挡块105a与第一挡块104a相互接触的面也为形状相匹配的平面结构。同样地，第二传力挡块105b与第二堵头103b相互接触的面为形状相匹配的平面结构。第二传力挡块105b与第二挡块104b相互接触的面也为形状相匹配的平面结构。所述第一传力挡块105a和第二传力挡块105b分别是由两部分构成，上述传力挡块的两个部分在相接触面上各设置有半圆形凹槽以使其相接触时形成可容纳液压杆的圆柱形通孔。根据一个优选实施方式，超高压缸体201内产生的反向推力是通过如下方式传递给承力框架101的:超高压缸体201内产生的反向推力通过第一堵头103a和第二堵头103b传递至第一传力挡块105a和第二传力挡块105b。第一传力挡块105a和第二传力挡块105b将反向推力传递至第一挡块104a和第二挡块104b，再由第一挡块104a和第二挡块104b将反向推力传递至承力框架101。完成超高压灭菌后，传力挡块的两部分先分开，通过液压杆分别拉动第一堵头和第二堵头与超高压缸体分离。
[0073]参照图3，根据一种优选实施方式，所述超高压缸体本体的外筒302在其两端与第一端板和第二端板相接触的部分具有凸起结构307。所述凸起结构307形成于超高压缸体与端板相接触部分用于固定两侧端板。如图3所示，第一端板上部107a和第一端板下部107b呈“Z”形与超高压缸体本体的两端密封连接。所述第一端板包括长度与上述凸起结构沿超高压缸体水平轴向相齐平的第一板，所述第一板与凸起结构307通过内六角圆柱头螺钉303进行固定。所述第一端板还包括与上述第一板垂直并沿超高压缸体本体由所述外筒向内筒方向延伸至内筒的内径边缘的第二板，上述第二板通过进出水帽304和内六角圆柱头螺钉303固定至超高压缸体本体。所述第一端板还包括与上述第二板垂直并沿超高压缸体水平轴向外延的第三板。同样的。第二端板具有与第一端板相同的结构，也是由上述三种结构板构成。所述第一端板上部107a和第一端板下部107b的第三板上包括相对应的相同大小凹槽用于安装O型密封圈306用于超高压缸体在由于堵头反复运动过程中的密封以及防止高压液体的泄露。所述第一端板上部107a与所述第一端板下部107b通过位于第三板的O型密封圈连接，并且所述第一端板107a的第三板与所述第一端板下部107b的第三板之间的距离与上述超高压缸体的内筒内径相等。
[0074]如图3所述，所述超高压缸体201还包括与第一端板下部107b和第二端板108b相连接的端板连板308，在端板连板308上设置用于定位销固定的定位销衬套309，经弹簧垫圈311以及内六角圆柱头螺钉303进行密封和固定。所述定位销衬套309用于超高压缸体处于工作位置时定位销的固定。根据一种优选实施方式，所述端板连板308上对称设置至少两个上述定位销衬套309，用于超高压缸体进入承力框架工作区域的固定。
[0075]所述端板与所述超高压缸体可拆卸的连接，其中，所述超高压设备包括至少两个超高压缸体，所述至少两个超高压缸体通过连接固定于其两端的所述端板沿设置在承力框架上的导轨移动实现多个超高压缸体在所述承力框架内的移入或移出。在其中一个超高压缸体处于承力框架内进行超高压处理时，对另一超高压缸体在装卸料工位添加待处理物料，沿围绕承力框架设置的第三导轨进入位于承力框架一侧的第二导轨进入待处理状态。所述第三导轨用于超高压缸体移动至装卸料工位和/检修工位，以及进入承力框架的超高压处理工位。所述第三导轨可以环绕承力框架设置，优选的，所述第三导轨可以是椭圆形、圆形，长方形等。通过伺服驱动系统在超高压处理过程完成后将处理完的超高压缸体移出承力框架并经第三导轨进入装卸料工位卸出处理过的物料，然后该完成卸料的超高压缸体沿第三导轨进入检修工位对设备进行检修，完成检修后继续沿第三导轨移动至装卸料工位。在上述超高压缸体处于卸料和检修过程时，已装好待灭菌食品的另一超高压缸体移入承力框架进行超高压处理，每个超高压缸体都会进行装料-超高压灭菌-卸料-检修-装料过程，实现流水式加工工艺。
[0076]图2示出了本发明超高压设备承力框架底座的承力座的俯视图。其中所述超高压缸体的第一端板下部107b和第二端板下部108b与导轨连接。根据一种优选实施方式，所述导轨由位于承力框架两侧的第一导轨205a以及第二导轨205b构成。如图2所示，所述第一导轨205a和第二导轨205b对称设置于承力座203的两侧，用于超高压缸体的支撑和循环移动。
[0077]参考图2，承力座203还包括第一液压缸体202a、第二液压缸体202b、第三液压缸体203c和第四液压缸体204d。其设置于承力座203上用于超高压缸体移入承力框架的工作位置时的定位。
[0078]本发明驱动超高压缸体横向移入或移出承力框架的动力来自于伺服驱动系统。超高压缸体在承力座内的准确定位和前后移动依靠设置在承力座上的液压缸体作用。
[0079]本发明的流水式超高压设备的工作流程包括:本发明选用位于承力座第一导轨的超高压缸体I和位于承力座第二导轨的超高压缸体2。将待处理物品放入超高压缸体内后，将端板安装于超高压缸体本体的两端，通过连接伺服电机驱动系统将连接好端板的超高压缸体I通过第一导轨横向进入承力框架内，移动至工作位置。待超高压缸体I移动到工作位置，定位销插入承力座的定位孔，完成超高压缸体的准确定位。如图2，第一挡块和第二挡块分别连接承力座两端的第五液压缸体204a和第六液压缸体204b。第一液压缸体202a、第二液压缸体202b、第三液压缸体203c和第四液压缸体204d推动堵头工作状态下进入超高压缸体进行密封，泄压完成后，移出超高压缸体。待超高压缸体进入到工作位置并完成定位销准确定位后，堵头推进到工作位置和超高压缸体形成密闭的容腔。增压时，控制系统首先启动主油栗，同时关闭自动泄压阀，然后由低压注水栗向容器内大流量充水，当容器内充满水后，启动超高压源系统工作进行增压。当压力传感器检测到超高压缸体内压力达到预设值后，超高压源系统停止增压，进入容器保压阶段。保压计时器开始计时，达到预设时间后，保压计时器停止计时。在保压阶段，若压力泄漏到补压设定值时，超高压源系统自动启动进行补压，补压到压力设定值停止。保压阶段结束后自动泄压。泄压时，由控制系统打开自动泄压阀，压力通过高压管路泄掉。
[0080]当超高压处理设备在初始状态时，由人工将待处理物品装填至超高压缸体I。放料完成后，超高压缸体I在伺服电机的带动下沿第一导轨移动至超高压处理工位。超高压缸体201移进工作位步骤完成后，超高压缸体定位销插入超高压缸体和承力框架101的定位孔，实现准确定位，同时使第一堵头103a和第二堵头103b的中轴线与超高压缸体201的中轴线精准对齐。第一堵头103a和第二堵头103b在液压油缸的作用下进入超高压缸体本体内进行水密封。当第一堵头103a和第二堵头103b触发液位开关时，停止推进，准备进行大流量超高压介质注入。通过介质输入管路向超高压缸体内注入超高压介质，当超高压缸体上面安装的溢水水流开关动作时，停止超高压介质注入。超高压介质注入完成后第一堵头103a和第一■堵头103b进一步深入超尚压缸体内腔，进彳丁尚压密、封。完成超尚压缸体201增压。当超尚压缸体完成高压密封后，第一传力挡块105a和第二传力挡块105b进入工位。第一传力挡块105a和第二传力挡块105b用于传递超高压缸体2作用于第一堵头103a和第二堵头103b上的反向推力至第一挡块104a和第二挡块104b，再由第一挡块104a和第二挡块104b将该作用力传递至承力框架101。
[0081]根据一个优选实施方式，向超高压缸体内注入的超高压介质为去离子软化纯水。所用去离子软化纯水的pH为7?8。超高压介质过酸或过碱都会对设备造成损坏。所用去离子软化纯水需保持一个较小的溶解度。因为在超高压下溶解物，如碳酸钙会趋于沉淀，沉淀会对阀、密封圈、超高压管路及超高压缸体造成损坏。优选地，所用去离子软化纯水为蒸馏的或通用的去离子水，并且在使用前进行水质的常规检测。根据一种优选实施方式，在向超高压缸体注入超高压介质的加压过程中，同时超高压缸体连接抽气系统进行抽气过程。
[0082]当超高压缸体内压力达到超高压缸体压力设定阈值，关闭堵头内介质输入管路，超高压缸体进入保压阶段。
[0083]超高压缸体于保压阶段完成对物料的超高压处理。待超高压过程完成后，超高压缸体进入泄压阶段。打开堵头内介质输入管路。第一传力挡块105a和第二传力挡块105b回至初位。当第一传力挡块105a和第二传力挡块105b回初位步骤完成后，第一堵头103a和第二堵头103b移出超高压缸体至退水位，当触发水位开关时，第一堵头103a和第二堵头103b停止运动。经第一堵头103a和第二堵头103b触发水位开关后，水路单元抽空超高压缸体内介质。根据一种优选实施方式，在向超高压缸体的泄压过程中，同时超高压缸体连接抽气系统进行充气过程。完成超高压缸体排水后，第一堵头103a和第二堵头103b退回至初始位置。超高压缸体定位销拔出至初位，超高压缸体解锁。超高压缸体解锁完成后，超高压缸体I通过第一导轨在伺服电机带动下移动至初始位置，取出缸体内超高压处理物品。完成超高压处理全过程。同时位于第二导轨205b的另一待处理的超高压缸体2在伺服电机系统推动下继续进入承力框架进行超高压灭菌，如此至少两个超高压缸体反复交替进行工作，实现食品的高效、简便超高压灭菌处理。
[0084]根据本发明的一种优选实施方式，本发明采用两个承力框架和至少两个超高压缸体的工作模式，其工作原理包括:
[0085]所述两个承力框架采用并行排列的方式，每个承力框架还包括位于其两侧的第一导轨和第二导轨。
[0086]超高压缸体I在位于第三导轨的装卸料工位装入待处理物料后，沿第三导轨移动至与第一导轨并列的位置，通过伺服驱动系统沿第一导轨进入承力框架I的超高压处理工位进行超高压灭菌，灭菌过程中超高压设备对超高压缸体进行前述的加压，保压和泄压过程。在该超高压缸体I处于工作状态时，第二超高压缸体2进入装卸料工位进行装料，装料完成后通过第三导轨移动至承力框架2，通过伺服驱动系统进入承力框架2的超高压处理工位进行超高压灭菌。如此能够有效的缩短处理时间。
[0087]待承力框架I内的超高压缸体完成灭菌工作后，在伺服驱动系统的作用下回到承力框架I第一导轨的初始位置，然后沿第三导轨返回装卸料工位进行卸料。卸料完成后，该超高压缸体沿第三导轨移动至检修工位对该超高压缸体进行检修，在该超高压缸体处于卸料和检修过程时，已完成装卸料工作的另一超高压缸体3可继续进入处于空闲状态的承力框架I内的超高压处理工位进行工作。所述两个承力框架之间采用并列方式排列。根据一种选优实施方式，围绕两个承力框架之间的第三导轨可共用部分轨道，例如形成为如下形状的第三导轨:00。
[0088]根据一种优选实施方式，本发明可采用两个承力框架和四个超高压缸体配合进行流水式作业，缩短超高压处理时间，提高工作效率。
[0089]根据本发明的一种优选实施方式，本发明可采用三个承力框架和五个超高压缸体配合的工作模式，在该实施例中，围绕三个承力框架之间的第三导轨可共用部分轨道，例如形成为如下形状的第三导轨:OOO。优选地，在第三导轨上设置多个装卸料工位和检修工位，以便多个超高压缸体同时进行工作，确保不出现设备空闲情况，从而进一步提高工作效率。
[0090]本发明的流水式超高压设备采用至少两个超高压缸体通过伺服电机系统驱动下沿设置于承力框架两侧的导轨交替进行超高压灭菌处理，可以实现流水式食品处理加工工艺，并且无需后续再进行无菌式操作，可实现一体式超高压灭菌处理。并且本发明的流水式超高压设备处理后的食品，满足客户对食品安全和营养的要求，无需添加食品添加剂。与传统热加工相比，不仅能保持食品原有的鲜味和美味，保质期更长，适用于肉类、海鲜类、水果类、蔬菜类等各种食品。同时流水式加工工艺使加工过程更简便。更为高效。
[0091]需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1.一种流水式超高压设备，其特征在于，所述超高压设备包括至少一个承力框架(101)、超高压缸体(201)、用于固定所述超高压缸体(201)的端板以及分别位于所述承力框架(101)两侧的至少一条导轨， 其中，至少两个超高压缸体(201)能够沿所述至少一条导轨相对于所述承力框架(101)横向移动，使得所述至少两个超高压缸体(201)之一在进入位于所述承力框架(101)之内的超高压处理工位之时，其他超高压缸体(201)位于所述承力框架(101)之外的装卸料工位和/或检修工位。2.如权利要求1所述的流水式超高压设备，其特征在于，所述超高压缸体(201)通过固定于其两端的端板在所述导轨上移动，其中，所述导轨至少包括设置于所述承力框架(101)两侧并且轨道方向与所述承力框架(101)相垂直的第一导轨(205a)和第二导轨(205b)。3.如权利要求2所述的流水式超高压设备，其特征在于，所述超高压设备还包括环绕所述承力框架(101)和所述第一导轨(205a)和第二导轨(205b)设置的第三导轨。4.如权利要求1所述的流水式超高压设备，其特征在于，所述承力框架(101)形成有轴向两端具有弧形结构，足以容纳所述超高压缸体(201)的空间，所述超高压缸体的超高压处理工位位于所述承力框架(101)的空间内，所述装卸料工位和/或检修工位位于环绕所述承力框架(101)的第三导轨上。5.如权利要求1至4之一所述的流水式超高压设备，其特征在于，所述流水式超高压设备包括至少两个所述超高压缸体(201)和至少两个承力框架(101); 或者，所述流水式超高压设备包括至少三个超高压缸体(201)和至少两个承力框架(101)； 或者，所述流水式超高压设备包括至少四个超高压缸体(201)和至少两个承力框架(101)； 或者，所述流水式超高压设备包括至少五个超高压缸体(201)以及至少三个承力框架(1l)06.如权利要求1至4之一所述的流水式超高压设备，其特征在于，所述装卸料工位位于与所述承力框架(101)的第一导轨同侧的第三导轨的两端位置，所述检修工位于与所述承力框架(101)的第二导轨同侧的第三导轨的两端位置。7.如权利要求1所述的流水式超高压设备，其特征在于，所述导轨包括第一导轨(205a)和第二导轨(205b)，所述第一导轨(205a)和第二导轨(205b)对称设置于所述承力框架(101)的两侧， 其中，所述端板包括第一端板和第二端板，所述第一端板是由第一端板上部(107a)和第一端板(107b)构成，所述第二端板是由第二端板上部(108a)和第二端板下部(108b)构成， 其中，所述超高压缸体的外筒(302)在其两端与所述第一端板和所述第二端板相接触部分形成有凸起结构(307)， 所述端板包括长度与所述凸起结构(307)沿所述超高压缸体水平轴向相齐平的第一板，与所述第一板垂直并沿所述超高压缸体由外筒延伸至内筒的内径边缘的第二板以及与所述第二板垂直并沿所述超高压缸体水平轴向外延的第三板。8.如权利要求1至4之一所述的流水式超高压设备，其特征在于，所述超高压缸体(201)自第一导轨相对于所述承力框架横向移入所述超高压处理工位，完成超高压灭菌后，所述超高压缸体(201)在驱动系统作用下沿第一导轨移至初始位置，位于第二导轨的超高压缸体(201)在驱动系统作用下进入承力框架进行超高压灭菌， 所述超高压设备还包括与所述超高压缸体可拆卸连接的第一堵头(103a)和第二堵头(103b)，所述至少两个超高压缸体共用所述第一堵头(103a)和所述第二堵头(103b)， 所述第一堵头(103a)和第二堵头(103b)以可解除密封的方式密封达到超高压处理位置的超高压缸体本体，所述第一堵头(103a)和所述第二堵头(103b)具有用于向所述超高压缸体本体输入超高压介质的介质输入管路。9.如权利要求1至4之一所述的流水式超高压设备，其特征在于，完成装料的超高压缸体在到达超高压处理工位之后通过定位销锁定，使其内腔的中轴线与所述第一堵头和第二堵头的中轴线对齐。10.如权利要求1至4之一所述流水式超高压设备，其特征在于，所述超高压设备还包括第一挡块(104a)和第二挡块(104b)，所述第一挡块(104a)和第二挡块(104b)通过连接第五液压缸体(204a)和第六液压缸体(204b)实现移动将超高压缸体在高压下产生的反向推力传递至所述承力框架(101)。
【文档编号】A23L3/015GK105901468SQ201610299311
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】尹光正, 姚建松, 时庆, 洪美云
【申请人】北京速原中天科技股份公司