专利名称：一体化超高压生物处理设备的制作方法
技术领域：
本发明属食品、生物制品等液态物质的超高压低温灭菌设备。它具体涉及一种一体化的超高压生物处理设备的结构。
二.
背景技术：
1899年，美国化学家Bert Hite首次发现用450Mpa超高压处理后的牛奶可以延长保质期，1914年Bridgman发现蛋白质在700Mpa下可以凝固，但超高压生物处理技术在产业中大规模应用始于20世纪的90年代。1989年日本京都大学林力丸先生在科隆召开的第五次国际食品工业学术会议上发表“高压在食品加工储存中的应用、设想及发展趋势”论文，引起发达国家的强烈反响。1991年4月日本明治屋食品厂率先推出了超高压灭菌的草莓酱等三种产品，尔后，经超高压灭菌处理的橙汁、苹果汁、乳品、啤酒、牛排等相继问世。超高压灭菌消毒与热力灭菌消毒比较有不可比拟的优势，它能保持食品的生鲜风味、颜色、及营养成分，在能耗上仅为热力灭菌的1/6～1/8，因此该项技术被列为21世纪的十大尖端技术之一，是一次工业革命。近年来发达国家将此技术用在灭活病毒、制取疫苗、处理血浆、生物提取等，现还在不断挖掘新的应用范围。90年代以来我国的学术界和工程界也都在此项目上进行研究，但至今尚没有一种超高压处理的食品推向市场，也没有一种定型的超高压的处理设备可提供使用。
在超高压条件下生物高分子立体结构中的氢键结合、疏水结合、离子结合等非共有结合将发生变化，能使蛋白质变性，使淀粉糊化，使酶失活，细胞膜破裂，菌体内成分泄漏生命活动仃止，微生物菌体破坏而死亡。而蛋白质的氨基酸的缩氨结合、维生素、香气成分等低分子化合物是共有的结合，在超高压状态下不被破坏，能完整地保留下来。经一般实验知，200～300Mpa病毒灭活；300～400Mpa霉菌和酵母菌灭活；300～600Mpa细菌、致病菌灭活；800～1000Mpa芽孢灭活；在低压下酶活性增强，超过400Mpa酶灭活。400Mpa以上蛋白质三、四级结构破坏，发生不可逆变性；400～600Mpa淀粉的氢键断裂并糊化。超高压生物处理的效果与很多因素有关，如加载的压力、持续的时间、加载方式、湿度、辅助配合手段被加工物料的组分、PH值及水分的活性等等。
在一般的超高压处理设备中，超高压发生器和超高压的加载器是分置的，两者间用耐高压耐腐蚀的管路连接起来，这就存在着结构庞大复杂、耐高压的技术要求高、制造成本高的问题。
三.
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术存在结构复杂、技术要求高、成本高的问题特提出本方案——一体化超高压生物处理设备，它具有结构简单、制造成本低的特点，且有多种用途。
按如上构思，本发明所提供的用于超高压对病毒灭活、疫苗制取、血浆处理、超临界萃取、食品和生物制品等液态物质低温灭菌处理的一体化超高压生物处理设备，其特征是它将超高压发生器和超高压加载器连成一体，超高压发生器的活塞杆直接深入到加载器中加压，在活塞杆与加载器之间采用组合式的密封装置，它的超高压加载器由双层金属材料制成。
在本方案中，超高压发生器与超高压加载器之间的连接可以是法兰盘连接、也可为框架连接、亦可将超高压发生器的与超高压加载器的内筒直接连接。在超高压发生器的活塞杆端头连接一篮筐，用软包装袋真空密封盛装的被处理物料放置在该篮筐中，也可将被处理液体直接送入加载器的空间内。在超高压加载器的外部设有控制工作温度的调温水套和保温套。它的超高压加载器与超高压发生器的活塞杆之间的密封装置是由多个橡胶或聚胺脂的软V形环、聚四氟乙烯的硬V形环、支撑环和压环所组成，各硬V形环和各软V形环的外径与孔径为过盈配合。
采用本方案能体现如下的优越性①该一体化超高压灭菌设备的主要特征是将超高压发生器与超高压加载器连成一体，与已有技术中两者分置相比有很多优点，其超高压力量的传递是用深入到加载空间的活塞杆的运动来实现，不是靠耐超高压的油管连接传递压力，工作的可行性和稳定性有极大地提高，其超高压的产生、保持、密封、阀和连接全部集中在一体化的装置内，从而减少了技术难点、降低了另部件数量及加工难度，使结构更加紧揍；②本设计把超高压发生器和超高压加载器连接成一体，它有三种结构，其一是封闭式的，是用法兰盘连接，超高压发生器的活塞杆深入到超高压加载器的内部，该结构主要用来加工处理液体物料；其二是开启式的，超高压发生器和超高压加载器之间用框架连接，活塞杆可抽出到加载器的工作空间之外，它能加工处理袋装的固体或液体物料；其三是往复式的，它是在超高压发生器的活塞杆抽动的加载空间处增加一对顺向的单向阀，在活塞杆往复运动时可将被加工处理的液体物料或传压的液体介质从机外送入加载空间，它适用于加载器空间比较大时使用，本方案的结构形式多，能适应不同的用途和要求；③它使用了新型组合式的密封装置，用多个软硬不同的V形截面的圆环叠加并在轴向上压紧，能确保在超高压工况下能稳定的工作并无泄漏；④该一体化生物处理设备除能用作于食品的灭菌消毒处理外还能用于灭活病毒、血浆处理，采用此法操作比化学方法更安全、更简便、更具广谱性、抗原保留完整，使疫苗效价提高5～8％，与高温灭菌操作相比可节能70～80％；⑤该超高压生物处理设备具有结构简单、工作性能稳定、制造成本低且好操作的特点，填补了国内的空白，值得批量制造推广使用。
四.
图1是本方案一体化超高压生物处理设备中封闭式结构的示意图。
图2是本方案中开启式结构的示意图。
图3是本方案中往复式结构的示意图。
图4是本方案中使用的组合式的密封装置的示意图。
五.
具体实施例方式该一体化超高压生物处理设备有三种实施例，它们都是将超高压发生器和超高压加载器连成一体，传递超高压的压力是用深入到加载空间中的活塞杆的运动来实现，避免去超高压液体使用管路输送的难点，显示了极大地优越性。它是由超高压发生器1、超高压发生器的活塞杆2、篮筐3、法兰盘4、框架5、超高压加载器的内筒6、外套7、调温水套8、保温套14、组合式密封装置M中的支撑环9、硬V形环10、软V形环11、压环12、两顺向的单向阀13所构成。它的超高压发生器采用了通用的机械结构，由液压泵提供压力使油缸中活塞杆上下运动，超高压发生器的活塞杆深入到超高压加载器的空间中使加载空间被压缩，由于活塞受力面积与活塞杆受力面积的差产生很大的压力增值，使加载器中的工作压力可达600～1000Mpa，为了使超高压加载器能安全地耐受超高的压力，采用了又层金属的结构，加载器的内筒采用高强度不锈钢，外套为高强度结构钢，两部分间采用热过盈的配合。
第一实施例为封闭式结构(如图1)它的超高压发生器与超高压加载器用法兰盘连接。它适用于处理液体物料，该液体物料用液压泵从A口送入，处理后用另一泵将液体物料自B口排出，超高压发生器液压缸内的工作压力为25～31.5Mpa，活塞部分在液压缸内能作往复运动，随着活塞杆在加载空间内不断深入而不断升压，在升压前必须将加载器内的空气从排气阀处排净；第二实施例为开启式结构(如图2)它的超高压发生器与超高压加载器用框架连接，它的超高压发生器的活塞杆可抽出到加载器之外，在活塞杆的端头连接一可拆卸的篮筐，被处理的物料装在真空密封的软包装袋中，在加载器内装有加载时传递压力的液体介质，工作时将活塞杆及篮筐送入加载器内，将空气经排气阀排出后加载。它适用于固态及液态物料的加工处理。在超高压加载器的外围设有调温水套，以控制加载器内部适当的工作温度，一般控制在-20～+50℃之间，在调温套外还设有保温套，可降低热损失。
第三实施例为往复式结构(如图3)它是将超高压发生器和超高压加载器的内筒直接相连，并在活塞杆端头的下方与加载器之间设有一对顺向的单向阀，其中一个单向阀与机外的管道连接只允许外方的液体被吸入，另一单向阀装在发生器与加载器之间，只允许液体压入加载器，当活塞杆作往复运动时，机外的液体不断地压入加载器，使之升压，它适应于加载器工作腔较大、被加工处理物料的量大时使用，因受加压活塞受力面积和活塞杆行程不能过大的限制，采用了此种逐步加压的方式能简化结构、降低成本，同样可以达到超高压处理的效果。
它的组合式密封是采用多个用聚四氟乙烯制成的硬V形环，和多个用橡胶或聚氨脂制成的软V形环重叠而成，上下有支撑环和压环，软、硬环的数量视具体的环境要求而定，安装时各环在轴向上被压缩后，在径向上更紧密地与活塞杆贴和，能适应超高压的密封。
本方案的试制样机经试用证明它具有结构合理、工作稳定、好操作且故障率低的特点，该一体机与分离式设备相比明显地提高了性能价格比，相同规格的设备可降低成本20～30％，可见它是一种优越性高的技术方案。
权利要求
1.一种用于超高压对病毒灭活、疫苗制取、血浆处理、生物提取、食品和生物制品等液态物质低温灭菌处理的一体化超高压生物处理设备，其特征是它将超高压发生器(1)和超高压加载器连成一体，超高压发生器的活塞杆(2)直接深入到超高压加载器中加压，在活塞杆与加载器之间采用组合式的密封装置(M)，它的超高压加载器由双层金属材料制成。
2.按照权利要求1所述的一体化超高压生物处理设备，其特征是它的超高压发生器与超高压加载器之间的连接可以是法兰盘(4)连接、也可为框架(5)连接、亦可将超高压发生器的缸体与超高压加载器的内筒(6)直接连接。
3.按照权利要求1所述的一体化超高压生物处理设备，其特征是在超高压发生器的活塞杆端头连接一篮筐(3)，用软包装袋真空密封盛装的被处理物料放置在该篮筐中，也可将被处理液体直接送入加载器的空间内。
4.按照权利要求1或3所述的一体化超高压生物处理设备，其特征是在超高压加载器的外部设有控制工作温度的调温水套(8)和保温套(14)。
5.按照权利要求1所述的一体化超高压生物处理设备，其特征是它的超高压加载器与超高压发生器的活塞杆之间的密封装置(M)是由多个橡胶或聚胺脂的软V形环(11)、聚四氟乙烯的硬V形环(10)、支撑环(9)和压环(12)所组成，各硬V形环和各软V形环的外径与孔径为过盈配合。
全文摘要
本发明属食品、生物制品超高压低温处理设备。为克服已有技术存在着结构庞大复杂、制造成本高的问题特提出本方案。它是由超高压发生器、超高压加载器、组合式的密封装置、框架、篮筐、法兰盘、单向阀等元件所组成，它是将超高压发生器和超高压加载器连成一体，用活塞杆的机械运动施压，免去超高压液体的管路传送，显示了极大的优越性。本方案有三种实施例，它们是封闭式的，开启式的和往复式的。它可对食品作消毒灭菌处理，食品可高度保鲜、保护其营养成分不被破坏；该机还有灭活病毒、血浆处理、疫苗制取的多种用途，有安全简便、广谱性强、抗原保留完整的特点。本机样品经试用证明它有结构合理、工作稳定、好操作且故障率低的特点。
文档编号A61L2/02GK1488405SQ0313056
公开日2004年4月14日 申请日期2003年8月15日 优先权日2003年8月15日
发明者贾培起, 王家忠 申请人:天津市森淼生物工程技术有限公司