光声耦合冷杀菌系统

1.本发明涉及杀菌系统领域，具体是光声耦合冷杀菌系统。


背景技术：

2.牛奶富含蛋白质、脂肪、维生素和矿物质等营养物质，是一种老少皆宜的高营养食物。近年，随着人民生活水平的不断提高，人们对食品安全、营养成分及风味口感要求不断提升，因而对高品质牛奶的需求也日益增加。目前，生产生乳乳制品常用的原料生乳杀菌或灭菌热力方法有巴氏杀菌、超高温(uht)杀菌等。
3.传统巴氏杀菌及uht杀菌系统，在热处理过程中温度过高会对牛奶中各种营养成分的含量和整个乳状体系的稳定性产生很大的影响，会引起活性物质损失和风味改变，甚至产生有害物质，不利于牛奶的健康饮食；而如果杀菌温度过低，则无法保证合适的杀菌强度以保证液态奶产品长货架期，因此提供一种光声耦合冷杀菌系统。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：为了解决传统生乳的巴氏杀菌及uht杀菌系统杀菌温度过高容易导致牛奶营养受损、温度过低无法保证杀菌强度的问题，提供光声耦合冷杀菌系统。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：光声耦合冷杀菌系统，包括：
6.支架主体，所述支架主体由底座、支撑架组成，所述支撑架焊接固定于底座的顶端；
7.保护罩、控制柜，所述保护罩、控制柜分别固定于支撑架的两侧，所述保护罩内部贴降噪环保材料；
8.杀菌室，所述杀菌室设置于保护罩的内部且延伸至保护罩的上下两端，所述杀菌室是由石英套管、不锈钢套管组成，其所述杀菌室整体呈夹层中空桶状，所述夹层中空桶状结构内层为石英套管，最外侧为不锈钢套管；
9.进出料组件，所述进出料组件包括一号连接头、二号连接头、活动进料口、出料口，所述二号连接头、一号连接头分别固定于不锈钢套管外壁的上下两端，所述活动进料口、出料口分别设置于一号连接头、二号连接头的外壁；
10.所述不锈钢套管与石英套管之间设置有夹层空间，所述活动进料口、出料口分别贯穿一号连接头、二号连接头与夹层空间相导通，所述活动进料口、出料口的内部均设置有调节开关；
11.杀菌组件，所述杀菌组件包括超声振子、微波发生器以及微波紫外灯管，所述超声振子焊接固定于不锈钢套管的外壁，所述微波发生器通过法兰连接在不锈钢套管的底端，所述微波紫外灯管贯穿石英套管内部；
12.进料组件，所述进料组件包括食品卫生级泵和第五pvc软管、第六pvc软管、工作奶罐，所述食品卫生级泵通过第六pvc软管和第五pvc软管分别与活动进料口、工作奶罐相连接，工作奶罐的下端安装有活动接口；
13.清洗组件，所述清洗组件包括离心泵、第一pvc软管及恒温水箱，所述离心泵与食品卫生级泵并排安装于控制柜下方，所述恒温水箱位于控制柜侧面，所述离心泵通过两根第一pvc软管连接于恒温水箱和活动进料口，所述恒温水箱的上端通过第四pvc软管连接有碱液箱和水龙头，所述恒温水箱的下端通过第三pvc软管与可移动废液箱连接；且恒温水箱的一侧连接有第二pvc软管，所述第二pvc软管在清洗操作时其与工作奶罐连接；
14.散热组件，所述散热组件包括散热通风管、散热箱，所述散热通风管通过螺栓组件固定于石英套管的上方，所述散热箱固定于散热通风管的顶端；
15.取样及成品收集组件，所述取样及成品收集组件包括取样杯、成品奶罐、两根第七pvc软管及第八pvc软管，所述第八pvc软管的一端连接于出料口，所述第八pvc软管的另一端连接于工作奶罐的输入端，所述取样杯、成品奶罐通过三通阀分别用一根第七pvc软管连接于第八pvc软管中部，所述第八pvc软管上安装有电磁流量计。
16.如此，在设备开始使用时，可启动微波发生器工作，微波发生器可发出高频电磁波，使微波紫外灯管激发紫外线，从而对不锈钢套管与石英套管之间的空间进行杀菌操作。之后将食品卫生级泵输出端的第六pvc软管和食品卫生级泵输入端的第五pvc软管分别与活动进料口、工作奶罐下端安装的活动接口相连接，出料口通过食品级第八pvc软管与工作奶罐进入端相连接，通过启动食品卫生级泵将待杀菌生乳从活动进料口送入杀菌室，与此同时可同步启动超声振子，待杀菌的生乳通过不锈钢套管与石英套管之间的空间向上流动，循环数次，在此过程中可经过微波紫外结合超声协同杀菌，最后由出料口排出至外部成品奶罐，即可实现生乳的高效杀菌；
17.当设备杀菌操作完成后，首先加入一定量的温水至工作奶罐，仅开启食品卫生级泵按钮进行1-2次循环，实现杀菌系统初步的清洗。然后关闭食品卫生级泵，将与工作奶罐下端活动接口相连的第五pvc软管拆卸断开，与活动进料口所连接的第六pvc软管也拆卸断开。接着将恒温水箱上的第二pvc软管与工作奶罐下端的活动接口相连，与离心泵出口相连的第一pvc软管与活动进料口相连，以形成清洗闭环，此时启动离心泵将恒温水箱内部的自来水或碱液输送至杀菌室内部，接着沿管路流经工作奶罐再回到恒温水箱，如此循环清洗数次，最后通过第三pvc软管将清洗产生的废液排入可移动废液箱中，继而完成设备的高效清洁。其中自来水和碱液的切换是通过第四pvc软管上手动阀门和自来水的水龙头开关控制，清洗流程是水洗—碱洗—水洗。
18.作为本发明再进一步的方案：所述控制柜外壁一侧设置有控制面板，所述控制柜的内部设置有电路箱，所述控制面板上设置有电流表、数显表、超声振子、微波发生器和离心泵、食品卫生级泵控制按钮。
19.如此，通过控制面板可对声振子、微波发生器和离心泵、食品卫生级泵的运行进行控制，从而提高了设备操作的便利性。
20.作为本发明再进一步的方案：所述微波紫外灯管底端贯穿不锈钢套管与微波发生器相连接；所述不锈钢套管外侧焊接多个超声振子，且多个超声振子均匀分布于不锈钢套管的外壁。
21.如此，微波发生器可发出高频电磁波，使微波紫外灯管激发紫外线，通过紫外线可破坏细菌dna，产生嘧啶二聚体，使细菌失去繁殖能力。与此同时，超声振子运行时可发出超声波振动，超声波在液体介质中能够产生空化效应和强烈的机械作用，使得细菌的细胞壁
变薄甚至破裂，还能导致细胞壁与细胞膜出现分离、细胞内容物泄露、多种酶失活，从而起到一定的杀菌作用。最重要的是液体中的超声共振能使液体均匀混合产生湍流，增加不透明液体中微生物的紫外线辐射率，从而进一步提高紫外线杀菌效果，达到低温条件下即可高效杀菌目的。经过紫外耦合超声处理，细菌表面受到严重破坏，出现不同程度的凹陷和褶皱，内容物也有泄露。当经过超声处理后，由于超声波的空化效应和机械冲击力能破坏细胞膜，通过两种杀菌技术的协同作用，有效提高了杀灭细菌的效果。
22.作为本发明再进一步的方案：所述石英套管顶端贯穿至不锈钢套管顶端与散热通风管内部空间相连接，所述散热通风管的外壁一侧设置有吸气口，所述散热箱的外壁开设有排风口，所述散热箱的内部安装有风扇，且风扇的输入端、输出端分别与散热通风管顶端、排风口相连接。
23.如此，在设备运行的过程中，可同步启动风扇，风扇可将外部低温空气通过吸气口抽吸进入散热通风管内部，其外部低温空气会与石英套管的外壁接触，从而与石英套管内部热空气产生换热反应，以此对石英套管内部的空气进行降温，避免微波紫外灯管工作散热导致石英套管内部温度升高，导致生乳升温的现象，使生乳在杀菌过程中保持良好的低温状态。
24.作为本发明再进一步的方案：所述不锈钢套管、第五pvc软管、第一pvc软管、第七pvc软管、第八pvc软管、第二pvc软管(704)、第四pvc软管(706)以及第六pvc软管(904)的材质均为食品级。
25.如此，通过食品级的材料可提高设备的安全性，使杀菌处理的原料乳符合食品安全标准。
26.作为本发明再进一步的方案：所述第五pvc软管、第二pvc软管、第三pvc软管和第六pvc软管上均设置有手动阀门，所述第四pvc软管的一端为y型结构，且靠近碱液箱的一侧设置有手动阀门。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
28.通过设置微波发生器可发出高频电磁波，使微波紫外灯管激发紫外线，通过紫外线可破坏细菌dna，产生嘧啶二聚体，使细菌失去繁殖能力。与此同时，超声波在液体介质中能够产生空化效应和强烈的机械作用，使得细菌的细胞壁变薄甚至破裂，还能导致细胞壁与细胞膜出现分离、细胞内容物泄露、多种酶失活，从而起到一定的杀菌作用。最重要的是液体中的超声共振能使液体均匀混合产生湍流，增加不透明液体中微生物的紫外线辐射率，从而进一步提高紫外线杀菌效果，可达到低温条件下即可高效杀菌目的。经过紫外耦合超声处理，细菌表面受到严重破坏，出现不同程度的凹陷和褶皱，内容物也有泄露，当经过超声处理后，由于超声波的空化效应和机械冲击力能破坏细胞膜，通过两种杀菌技术的协同作用，实现了生乳的高效杀菌操作，解决了传统杀菌温度过高，引起营养物质损失和风味改变，甚至产生有害物质，杀菌温度过低，无法保证合适的杀菌强度问题，以实现生乳产品长货架期目标。
附图说明
29.图1为本发明的结构示意图；
30.图2为本发明的结构侧视图；
31.图3为本发明的保护罩的内部结构剖视图；
32.图4为本发明的石英套管与不锈钢套管的结构剖视图；
33.图5为本发明的微波紫外灯管与石英套管的连接示意图。
34.图中：1、支架主体；101、底座；102、支撑架；2、保护罩；3、控制柜；4、杀菌室；401、石英套管；402、不锈钢套管；5、进出料组件；501、一号连接头；502、二号连接头；503、活动进料口；504、出料口；6、杀菌组件；601、超声振子；602、微波发生器；603、微波紫外灯管；7、清洗组件；701、离心泵；702、第一pvc软管；703、恒温水箱；704、第二pvc软管；705、第三pvc软管；706、第四pvc软管；8、散热组件；801、散热通风管；802、散热箱；9、进料组件；901、食品卫生级泵；902、第五pvc软管；903、工作奶罐；904、第六pvc软管；10、取样及成品收集组件；1001、取样杯；1002、成品奶罐；1003、第七pvc软管；1004、第八pvc软管；11、电磁流量计；12、碱液箱；13、自来水的水龙头；14、可移动废液箱；15、活动接口。
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1～5，本发明实施例中，光声耦合冷杀菌系统，包括：
37.支架主体1，支架主体1由底座101、支撑架102组成，支撑架102焊接固定于底座101的顶端；
38.保护罩2、控制柜3，保护罩2、控制柜3分别固定于支撑架102的两侧，保护罩2内部贴降噪环保材料；
39.杀菌室4，杀菌室4设置于保护罩2的内部且延伸至保护罩2的上下两端，杀菌室4是由石英套管401、不锈钢套管402组成，其杀菌室4整体呈夹层中空桶状，夹层中空桶状结构内层为石英套管401，最外侧为不锈钢套管402；
40.进出料组件5，进出料组件5包括一号连接头501、二号连接头502、活动进料口503、出料口504，二号连接头502、一号连接头501分别固定于不锈钢套管402外壁的上下两端，活动进料口503、出料口504分别设置于一号连接头501、二号连接头502的外壁；
41.不锈钢套管402与石英套管401之间设置有夹层空间，活动进料口503、出料口504分别贯穿一号连接头501、二号连接头502与夹层空间相导通，活动进料口503、出料口504的内部均设置有调节开关，活动进料口503可与第一pvc软管702连接，实现清洗循环，也可以选择与第六pvc软管904连接，实现杀菌循环；
42.杀菌组件6，杀菌组件6包括超声振子601、微波发生器602以及微波紫外灯管603，超声振子601焊接固定于不锈钢套管402的外壁，微波发生器602通过法兰连接在不锈钢套管402的底端，微波紫外灯管603贯穿石英套管401内部；
43.进料组件9，进料组件9包括食品卫生级泵901和第五pvc软管902、第六pvc软管904、工作奶罐903，食品卫生级泵901的出口通过第六pvc软管904和食品卫生级泵901的进口通过第五pvc软管902分别与活动进料口503、工作奶罐903相连接；
44.清洗组件7，清洗组件7包括离心泵701、第一pvc软管702及恒温水箱703，离心泵
701与食品卫生级泵901并排安装于控制柜3下方，恒温水箱703位于控制柜3侧面，离心泵701通过两根第一pvc软管702连接于恒温水箱703和活动进料口503，恒温水箱703的上端通过第四pvc软管706连接碱液箱12和自来水的水龙头13，恒温水箱703的下端通过第三pvc软管705与可移动废液箱14连接；且恒温水箱703的一侧连接有第二pvc软管704，所述第二pvc软管704在清洗操作时其与工作奶罐903连接，工作奶罐903的下端安装有活动接口15，活动接口15可与第五pvc软管902连接，实现杀菌循环，也可以选择与第二pvc软管704连接，实现清洗循环。
45.散热组件8，散热组件8包括散热通风管801、散热箱802，散热通风管801通过螺栓组件固定于石英套管401的上方，散热箱802固定于散热通风管801的顶端；
46.取样及成品收集组件10，取样及成品收集组件10包括取样杯1001、成品奶罐1002、两根第七pvc软管1003及第八pvc软管1004，第八pvc软管1004的一端连接于出料口504，第八pvc软管1004的另一端连接于工作奶罐903的输入端，取样杯1001、成品奶罐1002通过三通阀分别用一根第七pvc软管1003连接于第八pvc软管1004中部，第八pvc软管1004上安装有电磁流量计11。
47.在本实施例中：在设备开始使用时，可启动微波发生器602工作，微波发生器602可发出高频电磁波，使微波紫外灯管603激发紫外线，从而对不锈钢套管402与石英套管401之间的空间进行杀菌操作，之后将食品卫生级泵901输入端的八号pvc904和食品卫生级泵901输出端的第五pvc软管902分别与活动进料口503、工作奶罐903下端活动接口15相连接，出料口504通过第八pvc软管1004与工作奶罐903进入端相连接，通过启动食品卫生级泵901将工作奶罐903内部的待杀菌生乳从活动进料口403送入杀菌室4，与此同时可同步启动超声振子601，待杀菌的生乳通过不锈钢套管402与石英套管401之间的空间向上流动，在此过程中可经过微波紫外结合超声协同杀菌，最后由出料口504排出至工作奶罐903，以此实现生乳的杀菌循环，即可实现生乳低温条件下的高效杀菌，在此过程中，可通过打开与取样杯1001相连接的三通阀，使部分杀菌中的生乳流入至取样杯1001，通过取样建议以便快速判断生乳是否杀菌完成，在确定杀菌完成后，即可打开与成品奶罐1002连接的三通阀，此时完成杀菌的成品奶即可流入至成品奶罐1002中；
48.当设备杀菌操作完成后，首先加入一定量的温水至工作奶罐903，仅开启食品卫生级泵901按钮进行1-2次循环，实现杀菌系统初步的清洗。然后关闭食品卫生级泵901，将与工作奶罐903下端活动接口15相连的第五pvc软管902拆卸断开，与活动进料口503所连接的第六pvc软管904也拆卸断开。接着将恒温水箱703上的第二pvc软管704与工作奶罐下703端的活动接口15相连，与离心泵701出口相连的第一pvc软管702与活动进料口503相连，以形成清洗闭环，此时启动离心泵701将恒温水箱703内部的自来水或碱液输送至杀菌室内部，接着通过出料口504沿第七pvc软管1004流入工作奶罐903，再经第二pvc软管706回到恒温水箱703，如此循环清洗数次，继而完成设备的高效清洁。其中自来水和碱液的切换是通过第四pvc软管706上手动阀门和自来水的水龙头13开关控制，清洗流程是水洗—碱洗—水洗。完成清洁后的恒温水箱703中的清洗污水则通过第三pvc软管705排放至可移动废液箱14中，待集中处理。
49.请着重参阅图1-2，控制柜3外壁一侧设置有控制面板，控制柜3的内部设置有电路箱，控制面板上设置有电流表、数显表、超声振子601、微波发生器602和离心泵701、食品卫
生级泵901控制按钮。
50.在本实施例中：通过控制面板可对声振子601、微波发生器602和离心泵701、食品卫生级泵901的运行进行控制，从而提高了设备操作的便利性。
51.请着重参阅图4～5，微波紫外灯管603底端贯穿不锈钢套管402与微波发生器602相连接，均匀分布于不锈钢套管402外侧焊接多个超声振子601，且多个超声振子601均匀分布于不锈钢套管402的外壁。
52.在本实施例中：第五pvc软管902、第二pvc软管704、第三pvc软管705和第六pvc软管904上均设置有手动阀门，第四pvc软管706的一端为y型结构，且靠近碱液箱12的一侧设置有手动阀门，便于使用者控制。
53.在本实施例中：微波发生器602可发出高频电磁波，使微波紫外灯管603激发紫外线，通过紫外线可破坏细菌dna，产生嘧啶二聚体，使细菌失去繁殖能力。与此同时，超声振子601运行时可发出超声波振动，超声波在液体介质中能够产生空化效应和强烈的机械作用，使得细菌的细胞壁变薄甚至破裂，还能导致细胞壁与细胞膜出现分离、细胞内容物泄露、多种酶失活，从而起到一定的杀菌作用。最重要的是液体中的超声共振能使液体均匀混合产生湍流，增加不透明液体中微生物的紫外线辐射率，从而进一步提高紫外线杀菌效果，达到低温条件下即可实现高效杀菌。经过紫外耦合超声处理，细菌表面受到严重破坏，出现不同程度的凹陷和褶皱，内容物也有泄露，当经过超声处理后，由于超声波的空化效应和机械冲击力能破坏细胞膜，通过两种杀菌技术的协同作用，有效提高了杀灭细菌的效果。
54.请着重参阅图3～5，石英套管401的数量设置有多个，多个石英套管401不锈钢套管402内部，石英套管401顶端贯穿至不锈钢套管402顶端与散热通风管801内部空间相连接，散热通风管801的外壁一侧设置有吸气口，散热箱802的外壁开设有排风口，散热箱802的内部安装有风扇，且风扇的输入端、输出端分别与散热通风管801顶端、排风口相连接。
55.在本实施例中：在设备运行的过程中，可同步启动风扇，风扇可将外部低温空气通过吸气口抽吸进入散热通风管801内部，其外部低温空气会与石英套管401的外壁接触，从而与石英套管401内部热空气产生换热反应，以此对石英套管401内部的空气进行降温，避免微波紫外灯管603工作散热导致石英套管401内部温度升高，导致生乳升温的现象，使生乳在杀菌过程中保持良好的低温状态。
56.请着重参阅图1-2，不锈钢套管402、第五pvc软管902、第一pvc软管702、第七pvc软管1003、第八pvc软管、第二pvc软管(704)、第四pvc软管(706)以及第六pvc软管(904)的材质均为食品级。
57.在本实施例中：通过食品级的材料可提高设备的安全性，使杀菌处理的牛奶符合食品安全标准。
58.在本实施例中：实现杀菌循环生乳的流向是：工作奶罐903中的生乳通过第五pvc软管902流向食品卫生级泵901，食品卫生级泵901另一端通过第六pvc软管904与活动进料口503连接，然后生乳进入杀菌室4，杀菌后通过出料口504流出，经过第八pvc软管1004回流到工作奶罐903中，即可实现杀菌处理。
59.实现清洗循环过程是：首先通过碱液箱12或者自来水的水龙头13往恒温水箱703中注入一定量的液体，升温至设定温度后，通过离心泵701抽出，再经过第一pvc软管702与活动进料口503连接，液体进入杀菌室4进行清洗，清洗后，液体经过出料口504流出，然后经
过第八pvc软管1004流入到工作奶罐903中再次清洗，清洗后液体经过第二pvc软管704回流到恒温水箱703中，再次按照上述流经路线多次循环清洗，最后将循环流回至恒温水箱703中使用过的清洗液通过第三pvc软管705排入到可移动废液箱14中处理，即可完整清洗过程。
60.以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。