一种粉料食品均匀加热装置及方法与流程

文档序号:11122003阅读:606来源:国知局
一种粉料食品均匀加热装置及方法与制造工艺

本发明涉及食品机械的技术领域,尤其是一种粉料食品均匀加热装置及方法。



背景技术:

食品杀菌主要分热杀菌和非热杀菌两类。其中热杀菌的方法主要有蒸汽杀菌、微波杀菌、RF杀菌和电热杀菌等;非热杀菌主要有辐照杀菌、紫外线杀菌、脉冲电场杀菌、超高压杀菌、活性氧(臭氧)杀菌、等离子杀菌等。上述杀菌方式多数不适合固态散粒体食品,因为巴氏、紫外等杀菌不彻底,达不到卫生标准。微波杀菌由于其加热均匀性问题没有解决,因此商业应用尚未成熟;RF杀菌加热原理与微波加热类似,频率在微波频率的低端,穿透深度大,但加热过程中如果物料形状不规则,射频能量将集中在物料中厚度最大部位导致物料出现过热现象,与微波类似RF杀菌也存在加热不均匀问题;臭氧杀菌能杀灭物料表面致病菌,但由于直接接触物料对物料氧化严重,如何消除残留也在理论探讨阶段;超高压杀菌的问题是设备昂贵,难以实现连续杀菌。

目前散粒体粉料食品杀菌主要依靠辐照杀菌、蒸汽杀菌。试验证明:辐照剂量27-30kGy能杀灭所有致病菌,但辐照剂量过大,会使物料复水性差、风味丧失严重。国内外均规定:食品累积辐照的安全剂量最高为10kGy,否则辐照残留影响食用安全性。蒸汽杀菌是目前世界公认的安全杀菌方法,其采用高温饱和蒸汽持续对物料加热杀菌,利用湿热蒸汽极强的穿透性,可有效降低物料菌落总数,但持续时间过长会使物料有效成分、色泽损失严重,杀菌后的物料还需再次干燥,否则难以达到货架期要求的安全水分,蒸汽杀菌无法达到“即食食品”的杀菌要求。

散粒体物料的连续输送装置非常普遍,一般采用具有一定螺距的回转式螺旋输送器连续推送物料。专利1144504C公开了一种加热的螺旋传送机,该传送机采用回转式螺旋输送器,螺旋部件一般采用导体材料,两端有电源接头,可接交流或直流电构成电阻加热回路;螺旋输送器的一端由电机及旋转联轴器提供旋转动力,实现物料的连续推送及加热。该专利实现了散粒体物料连续加热,但由于螺旋输送器有螺距,只有接触螺旋表面的部分被直接加热到杀菌工艺温度,而两个螺距之间的物料由于其属于多孔介质,导热热性能较差,因此并未被加热到杀菌工艺温度,所以加热并不均匀。随着螺旋的旋转,粉体不断被推送、混合,物料温度不断升高,接近或达到工艺杀菌温度,但并不是所有物料能达到杀菌工艺温度。即使达到了杀菌工艺温度的物料,其达到杀菌工艺温度的时间不同,等效杀菌时间也不同,所以杀菌效果也不同。



技术实现要素:

针对现有技术中存在不足,本发明提供了一种粉料食品均匀加热装置及方法。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种粉料食品均匀加热装置,其特征在于,包括腔体、导流板、螺旋输送器和驱动部件;所述腔体包括由外向内依次设置的加热腔体外壁、中间保温层、加热腔体内壁,所述腔体具有出料口和进料口;所述螺旋输送器位于腔体内、并通过支撑座固定在腔体上;所述螺旋输送器为导电体,两端连接高频电源;所述螺旋输送器包括焊接固定连接固定轴和若干螺旋叶片;所述驱动部件通过联轴器与螺旋输送器的固定轴连接;所述导流板为非导电体,位于相邻的螺旋叶片之间。

进一步,所述螺旋叶片侧面有两个孔,通过绝缘的盖形螺母固定在螺旋叶片的两个孔处。

进一步,所述导流板固定在导流板固定架上,所述导流板固定架通过锁紧螺钉和锁紧螺母固定在螺旋叶片上。

进一步,所述导流板通过半圆形环扣安装在与螺旋输送器中轴线的中间轴上并紧贴螺旋叶片表面,所述中间轴为非金属空心轴,通过联轴器固定安装在固定轴上。

进一步,所述导流板为耐高温、耐腐蚀、无毒的绝缘材料制成。

进一步,还包括腔体恒温机构,所述腔体恒温机构包括若干进风口、进风管和出风管,若干个进风口均布在加热腔内壁上,大小为4-8mm,所述进风管安装在加热腔体外壁与加热腔内壁之间、且与进风口相连,出风管安装在腔体的顶部,所述进风管内通入已经到达杀菌工艺温度的气体。

一种粉料食品均匀加热方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1:同时打开高频逆变电源的开关,对螺旋输送器通以高频方波交流电,在趋肤效应的作用下,螺旋输送器中的电流会集中于表面流动,并产生电磁热,使得螺旋输送器升温;

S2:腔体预热达到设定值时,打开螺旋输送器的旋转电机开关,使得螺旋输送器旋转运动,然后打开进料口,让物料在螺旋输送器和导流板的作用下不断翻转并向前推进,同时螺旋输送器会给物料加热,导流板翻转扬起的物料,使得物料被加热均匀;

S3:被加热充分的物料在螺旋输送器与加热内腔的相对旋转作用下会被输送到出料口进行下料并进入下一道工序。

进一步,在物料输送前,对腔体进行预热,打开干热蒸气进气阀,使得干热蒸气从进风口进入,通过进风管进入腔体内部,此时进料口和出料口关闭,将热交换后的低温气体由出风管排出,形成循环流动。

进一步,所述的高频方波交流电频率为10KHz-20KHz;螺旋输送器的旋转转速为1.5-2rad/min。

本发明的有益效果在于:

1.本发明所述的料食品均匀加热装置,通过在螺旋输送器上增加导流板,达到减小相邻螺距之间的物料升温不均匀和缩短升温到杀菌工艺温度的时间。

2.本发明所述的料食品均匀加热装置,其中导流板采用非金属材料,可以减少加热过程中功率的损耗。

3.本发明所述的料食品均匀加热装置,可以实现自动化连续工作,提高杀菌效率。

附图说明

图1为本发明所述的粉料食品均匀加热装置的总体结构主视图。

图2为本发明所述的粉料食品均匀加热装置的A-A剖视图。

图3为本发明所述的导流板安装方式实施案例一。

图4为本发明所述的导流板安装方式实施案例二。

图5为本发明所述的导流板安装方式实施案例三。

图6为本发明所述的安装金属导流板螺旋输送器电磁热分布图。

图7为本发明所述的安装非金属导流板螺旋输送器电磁热分布图。

图中:

1-加热腔体外壁;2-加热腔体内壁;3-导流板;4-螺旋输送器;5-出料口;6-进风管;7-出风管;8-进风口;9-进料口;10-中间轴;11-固定轴;12-螺旋叶片。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明,但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示,本发明所述的是粉料食品均匀加热装置,包括腔体、导流板3、螺旋输送器4和驱动部件,所述腔体包括加热腔体外壁1、加热腔体内壁2、中间保温层、出料口5和进料口9,所述螺旋输送器4包括固定轴11和若干螺旋叶片12,通过焊接方式固定连接,所述驱动部件通过联轴器与固定轴11连接,给螺旋输送器4提供动力。所述螺旋输送器4通过支撑座固定在腔体上,螺旋输送器4为导电体,两端连接高频电源,根据趋肤效应原理高频电流在导电体内部形成涡流,因此导电体内部电流很小或没有电流,电流主要在螺旋输送器4表面通过并产生焦耳热。电源频率越高,有电流通过的表面深度越浅,螺旋输送器4表面升温越快,从而实现迅速加热物料的目的,使物料快速升温到杀菌工艺温度。在相邻螺距的螺旋叶片12侧面安装导流板3,以增加物料的翻转、混匀频率。导流板3的数量、形状影响物料加热的均匀性,导流板3越多,物料翻转、混合越频繁,加热效果越好。

图6和图7所示,采用金属和非金属不同材料的导流板3,在电磁场中以某个边界条件下得到的螺旋输送器的电磁热分布图。其中金属材料导流板3,其数量越多则电流流经螺旋输送器的路径越复杂,表面温度场越不均匀,物料加热也不均匀,对比图6和图7电磁热分布图其功率损失较为明显。本发明采用非金属材料作为导流板3,因非金属导流板不导电,不会破坏螺旋输送器趋肤效应所产生的温度场分布,对比图6和图7电磁热分布图其功率损失比金属导流板小。此外,采用的非金属导流板应符合食品卫生要求及耐热性要求,比较合适的材料为特氟龙。

图3给出了本发明的导流板3实施案例一结构示意图,所述螺旋叶片12侧面有两个孔,用非金属盖形螺母锁紧将导流板3与螺旋叶片12连接。这种结构连接牢固,不需要经常清洗。

图4给出了本发明的导流板3实施案例二结构示意图,所述导流板3固定在导流板固定架上,所述导流板固定架通过锁紧螺钉和锁紧螺母固定在螺旋叶片12上,通过锁紧螺钉,导流板3将紧贴螺旋叶片12表面。这种结构不破坏螺旋叶片12结构的完整性,方便安装、拆卸和清洗,还可以根据物料特性调整导流板3个数和安装角度。

图5给出了本发明的导流板3实施案例三结构示意图,所述螺旋输送器4具有中间轴10,通过联轴器固定安装在固定轴11上。所述导流板3通过半圆形环扣安装在螺旋输送器4中轴线的中间轴10上。为了减轻其重量和转动惯量,所述中间轴10设计为非金属空心轴,这种结构可以实现导流板3与螺旋输送器4的分离安装,不占据螺旋输送器4的有效加热接触面积,且导流板的个数和位置可调。

如图1和图2所示,为了达到物料加热更均匀,本发明所述的装置还包括腔体恒温机构,所述腔体恒温机构包括若干进风口8、进风管6和出风管7,所述进风管6安装在加热腔体外壁1与加热腔内壁2之间,所述若干进风口8均布在加热腔内壁2上,大小为4-8mm,且与进风管6相连,出风管7安装在腔体的顶部。将已经到达杀菌工艺温度的气体通过进风管6和进风口8引入腔体,使腔内保持在恒定的温度,物料在螺旋输送器及导流板的作用下,不断翻转并被螺旋输送器和干热气体加热,进一步提高了物料温度的均匀性,出风管7起到排气作用。

一种粉料食品均匀加热方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1:同时打开高频逆变电源的开关,对螺旋输送器4通以高频方波交流电,高频方波交流电频率为10KHz-20KHz;在趋肤效应的作用下,螺旋输送器4中的电流会集中于表面流动,并产生电磁热,使得螺旋输送器4升温;

S2:腔体预热达到设定值时,打开螺旋输送器的旋转电机开关,使得螺旋输送器4旋转运动,螺旋输送器的旋转转速为1.5-2rad/min。然后打开进料口9,让物料在螺旋输送器4和导流板3的作用下不断翻转并向前推进,同时螺旋输送器4会给物料加热,导流板3翻转扬起的物料,使得物料被加热均匀;

S3:被加热充分的物料在螺旋输送器4与加热内腔2的相对旋转作用下会被输送到出料口5进行下料并进入下一道工序。

为了达到物料加热更均匀,在物料输送前,对设备进行预热,打开干热蒸气进气阀,使得干热蒸气从进风口8进入,通过进风管6在腔体内部,此时进料口9和出料口5关闭,将热交换后的低温气体由出风管7排出,形成循环流动。

所述实施例为本发明的优选的实施方式,但本发明并不限于上述实施方式,在不背离本发明的实质内容的情况下,本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

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