振动灭菌设备的制作方法

本实用新型涉及灭菌技术领域，更具体地，涉及一种振动灭菌设备。

背景技术：

中药材在生长、采收、加工及贮藏过程中，由于环境因素会使中药的入药部位携带不同量的微生物，在将其制成中药制剂之前要经过必要的灭菌过程，才能符合《中国药典》中对各种中药制剂的微生物限度要求，尤其是针对中药材原生药粉入药的品种。

中药材、保健食品原料、食品原料生产过程中常用的灭菌工艺为湿热灭菌及干热灭菌工艺，二者的基本原理都是通过高温使微生物蛋白质变性、失活，导致微生物死亡。然而，大多中药制剂所含的中药材种类繁多，各类药材所含的中药有效成分也不同，有些有效成分对热敏感，在高温下已发生化学结构的改变或者挥发流失，从而降低药物的疗效。并且高温条件下的灭菌工艺有可能影响药材的药性，产生用药隐患，如地黄，生地黄清热凉血而主泻，熟地黄则滋阴补血而主补。再者，湿热和干热灭菌工艺能耗较高。因此，采用湿热和干热灭菌方法在中药材灭菌生产中有较大的局限性。一些保健食品或食品原料及化学药物同样面临高温灭菌对活性成分影响大的问题，导致物料品质下降。非热灭菌技术逐渐受到重视，代表性的非热灭菌技术如辐射灭菌方法中的Co60辐照灭菌技术。虽然Co60辐照灭菌技术可用于热敏性中药材的灭菌，但是，将Co60辐射灭菌应用于中药材等原料中有严格的辐射剂量要求和品种规范，有些物料品种是不宜用 Co60进行灭菌的，且辐照过程多存在超量辐照、以及成本过高等显著问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种振动灭菌设备，该设备包括：

灭菌器主体；

热循环系统，热循环系统与灭菌器主体相连接以加热灭菌器主体；

压力平衡系统，压力平衡系统与灭菌器主体相连接；

灭菌剂回收系统，灭菌剂回收系统分别与灭菌器主体和压力平衡系统相连接,以回收在灭菌器主体内反应过的灭菌剂；和

控制系统，控制系统分别与灭菌器主体、热循环系统、压力平衡系统和灭菌剂回收系统相连接。

在本实用新型的一个实施例中，灭菌器主体包括：

灭菌罐，灭菌罐设置有物料入口、物料出口和灭菌剂入口，并且灭菌罐分别通过回流口与压力平衡系统相连接、通过抽真空口与灭菌剂回收系统相连接；和

振动电机，振动电机安装在灭菌罐的底部,以使灭菌罐内的待灭菌的物料振动。

在本实用新型的一个实施例中，灭菌罐卧式设置，并且灭菌罐的轴线与水平面的夹角在0°-15°之间。

在本实用新型的一个实施例中，灭菌罐立式设置，并且灭菌罐的底部有柱状凸起。

在本实用新型的一个实施例中，灭菌器主体还包括：

加热夹套，加热夹套包裹在灭菌罐的外侧，并且加热夹套上设置有均与热循环系统相连接的热水进口和热水出口，从而使得热循环系统中的热水通过热水进口进入加热夹套以加热灭菌罐并从热水出口流回热循环系统；和

保温层，保温层包裹在加热夹套的外侧以对加热夹套起到保温的作用。

在本实用新型的一个实施例中，灭菌器主体还包括设置在灭菌罐上的安全阀、测量灭菌罐的内部压力的压力计、测量灭菌罐的内部温度的温度计、用于观察灭菌罐内部物料的视灯和视镜、人孔、可拆装的过滤器以及设置在灭菌罐内部的破碎刀，其中，抽真空口通过过滤器与灭菌罐内部相连通。

在本实用新型的一个实施例中，人孔与过滤器的安装口为灭菌罐上的同一开口。

在本实用新型的一个实施例中，灭菌器主体还包括机架，机架设置在灭菌罐下侧以支撑灭菌罐，优选地，机架上设置有弹簧以起到减震的作用。

在本实用新型的一个实施例中，热循环系统包括：

热水锅炉，热水锅炉与热水出口相连接；和

热水循环泵，热水循环泵的一端与热水锅炉相连接、另一端与加热夹套的热水进口相连接。

在本实用新型的一个实施例中，灭菌剂回收系统包括：

回收溶剂储罐，该回收溶剂储罐与压力平衡系统相连接；

板式冷凝器，板式冷凝器分别与灭菌器主体、回收溶剂储罐以及外部冷凝液源相连接，用于冷凝灭菌器主体内的灭菌剂并将冷凝后的灭菌剂储存到回收溶剂储罐；和

缓冲罐，缓冲罐分别与压力平衡系统和回收溶剂储罐相连接以接收压力平衡系统中的汽化的灭菌剂并将所接收的灭菌剂进一步输送到回收溶剂储罐，并且缓冲罐与压力平衡系统之间的连接管线上设置有控制阀。

在本实用新型的一个实施例中，灭菌剂回收系统还包括：

水环真空泵，水环真空泵与缓冲罐相连接，并且水环真空泵与缓冲罐之间的管线上设置有朝向水环真空泵开口的单向阀；

二次分离器，二次分离器与水环真空泵相连接以接收水环真空泵抽吸的未冷凝的灭菌剂；和

换热器，换热器与外部冷凝液源相连接以降低冷凝液的温度，并且换热器分别与板式冷凝器、水环真空泵和二次分离器相连接以分别向板式冷凝器、水环真空泵和二次分离器提供冷凝液。

在本实用新型的一个实施例中，压力平衡系统包括：

列管式冷凝器，列管式冷凝器的一端与灭菌器主体相连接、另一端与缓冲罐相连接，列管式冷凝器通过管线与板式冷凝器相连接以从板式冷凝器接收冷凝液，并且在列管式冷凝器上设置有冷凝液出口。

在本实用新型的一个实施例中，全自动控制系统包括：

控制柜、触摸式显示屏和指示灯，其中触摸式显示屏和指示灯均设置在控制柜的表面，优选地，控制柜为PLC电气控制柜。

在本实用新型的一个实施例中，灭菌剂为60％～95％质量分数的乙醇，优选地，灭菌剂为70％～80％质量分数的乙醇。

本实用新型提出的振动灭菌设备具有以下技术效果：1.本实用新型采用机械振动的方式使待灭菌的物料与灭菌剂充分混合均匀进行灭菌，灭菌效果理想；2.低温的操作环境可以保证热敏性物料在灭菌过程物料成分得到最大程度的保留，提高产品品质；3.灭菌结束后、将物料从灭菌罐排出前用破碎刀将物料打散，使得粉体物料的最终形态优良，避免了粉体灭菌后呈块状而需要二次粉碎的问题，保证了产品品质；4.本实用新型的工艺流程简单，设备结构简单，制造成本低廉。

附图说明

图1示出了根据本实用新型一个示例性实施例的振动灭菌设备的结构示意图；

图2示出了图1中所示的振动灭菌设备的内部结构；和

图3示出了根据本实用新型另一个示例性实施例的振动灭菌设备的立式灭菌罐的示意图。

具体实施方式

下面参照附图详细描述本实用新型的说明性、非限制性实施例，对根据本实用新型的振动灭菌设备进行进一步说明。

参照图1，本实用新型提出了一种振动灭菌设备，该振动灭菌设备包括灭菌器主体1、热循环系统2、压力平衡系统3、灭菌剂回收系统4和控制系统5，其中热循环系统2与灭菌器主体1相连接以加热灭菌器主体1，压力平衡系统3与灭菌器主体1相连接以维持灭菌器主体1内的压力接近大气压力，灭菌剂回收系统4分别与灭菌器主体1和压力平衡系统3相连接以回收灭菌剂，控制系统5分别与灭菌器主体1、热循环系统2、压力平衡系统3和灭菌剂回收系统4相连接以控制各组成部分的操作。在本实用新型的一个实施例中，所使用的灭菌剂为60％-95％质量分数的乙醇。优选地，灭菌剂为70％～80％质量分数的乙醇，在此范围内的灭菌剂的灭菌效率最优。

灭菌器主体1为该振动灭菌设备中用于灭菌的组成部分。热循环系统2与灭菌器主体1相连接，用以将灭菌器主体1内的物料加热到预定温度，该温度可以使得灭菌剂可以有效灭菌，同时不会破坏物料的结构，保证了热敏性中药粉体在灭菌过程中药效成分得到最大程度的保留、提高产品品质。压力平衡系统3分别与灭菌器主体1和灭菌剂回收系统4相连接，用于在灭菌过程中维持灭菌器主体1内的压力接近大气压力，并且可以冷凝进入压力平衡系统3内的汽化的灭菌剂，使冷凝为液态的灭菌剂流回到灭菌器主体1内继续参加反应、未被冷凝的灭菌剂可以进入与压力平衡系统3连接的灭菌剂回收系统4进行回收。灭菌剂回收系统4分别与灭菌器主体1和压力平衡系统3相连接。灭菌过程中，灭菌剂回收系统4可以接收压力平衡系统3中未被冷凝的灭菌剂；灭菌完成后，灭菌剂回收系统4可以直接从灭菌器主体1回收灭菌剂。灭菌剂回收系统4可以使灭菌剂得到有效利用，节约资源，并且减少化学污染。控制系统5分别与灭菌器主体1、热循环系统2、压力平衡系统3和灭菌剂回收系统4相连接，用于对振动灭菌过程实现智能控制。

本实用新型提出的振动灭菌设备使用热循环系统2将灭菌器主体1加热到预定温度后使用灭菌剂进行灭菌的技术方案，低温的操作环境保证热敏性物料在灭菌过程中不会受影响，对于热敏性药粉，在灭菌过程中中药成分得到最大程度的保留，可以大幅提高产品品质。另外，该振动灭菌设备采用压力平衡系统3和灭菌剂回收系统4相结合的方式回收灭菌剂，使得灭菌剂的使用效率更高，并且减少化学污染。

参照图2，根据本实用新型一个示例性实施例的振动灭菌设备的灭菌器主体1包括灭菌罐101和振动电机103。

灭菌罐101上设置有物料入口107、物料出口116和灭菌剂入口 106，分别用于填入物料、排出物料和填入灭菌剂。灭菌罐101通过回流口117与压力平衡系统3相连接，从而在灭菌过程中由压力平衡系统3维持灭菌罐101内的压力接近大气压力。灭菌罐101还通过抽真空口113与灭菌剂回收系统4相连接。灭菌开始前，通过抽真空口 113执行抽真空操作以在灭菌罐101内形成负压环境，从而将物料、灭菌剂分别通过物料入口107和灭菌剂入口106吸入灭菌罐101内。另一方面，灭菌结束后，由灭菌剂回收系统4通过抽真空口113回收灭菌罐101内的灭菌剂，实现高效利用灭菌剂的目的。振动电机103 安装在灭菌罐101外部的底部以振动灭菌罐101内的待灭菌物料。将物料加入灭菌罐101后开启振动电机103，振动电机103产生激振力，使得灭菌罐101内的物料呈抛腾状态，加入灭菌剂后，灭菌剂可以与处于抛腾状态的物料充分混合，达到更好的灭菌效果。

灭菌器主体1内的振动电机103与使用热循环系统2对物料加热的技术特征相结合使得本实用新型提出的振动灭菌设备可以在低温环境下对物料进行有效地灭菌，可以产生品质较高的灭菌物料，并且提高了灭菌剂的使用率和灭菌效率。

如图2所示，在本实用新型的一个实施例中，灭菌罐101为卧式设置，并且灭菌罐101的轴线与水平面的夹角在0°-15°之间。

如图3所示，在本实用新型的另一个实施例中，灭菌罐101为立式设置，并且灭菌罐101底部有柱状凸起120，该柱状凸起120使得物料在灭菌罐101内呈环形布料，分布更均匀。

继续参照图2，在本实用新型的一个实施例中，灭菌器主体1还包括加热夹套114和保温层115。

加热夹套114包裹在灭菌罐101的外侧，并且在加热夹套114上设置有均与热循环系统2相连接的热水进口118和热水出口119，从而使得热循环系统2中的热水通过热水进口118进入加热夹套114以加热灭菌罐101并从热水出口119流回到热循环系统2。保温层115 包裹在加热夹套114的外侧以对加热夹套114起到保温作用。采用加热夹套114和保温层115可以对灭菌罐101进行均匀加热，并且使灭菌罐101内的温度基本保持恒定。

在本实用新型的一个实施例中，该振动灭菌设备的灭菌器主体1 还包括设置在灭菌罐101上的安全阀110、压力计109、温度计108、视灯104和视镜112、人孔111、过滤器105以及设置在灭菌罐101 内部的破碎刀(图中未示出)。压力计109用于测量灭菌罐101内的压力。安全阀110与压力计109相配合，用于防止灭菌罐101内的压力超过预定值。温度计108用于测量灭菌罐101内的温度，并且即时将测得的温度数据传送到控制系统5以调节热循环系统2对灭菌罐 101的加热操作。在灭菌罐101上安装视镜112和视灯104，便于操作人员观察灭菌罐101内部情况。灭菌罐101上设置人孔111，便于操作人员清理灭菌罐101。灭菌罐101上设置的过滤器105为可拆装过滤器105，并且抽真空口113通过过滤器105与灭菌罐101的内部相连通。对灭菌罐101执行抽真空操作时，会有部分物料附着在过滤器105上，使用振动电机103使灭菌罐101内的物料振动，附着在过滤器105上的物料也会脱落下来，从而可以给过滤器105更有效的过滤面积。优选地，人孔111与过滤器105的安装口为灭菌罐101上的同一开口。另外，灭菌罐101内部还设置有破碎刀，用于灭菌结束后打散物料以从物料出口116排出，并且使得粉体物料的最终形态优良，避免了粉体湿热灭菌后物料呈块状、需要二次粉碎的问题，保证了产品品质。

在本实用新型的一个实施例中，灭菌器主体1还包括设置在灭菌罐101下侧用以支撑灭菌罐101的机架102。优选地，机架102上设置有弹簧(图中未示出)。启动灭菌罐101底部的振动电机103以振动灭菌罐101内的物料时，该弹簧可以对灭菌罐101起到减震的作用。

继续参照图2，在本实用新型的一个实施例中，热循环系统2包括热水锅炉201和热水循环泵202。热水锅炉201与热水出口119相连接，热水循环泵202的一端与热水锅炉201相连接、另一端与加热夹套114的热水进口118相连接。需要对灭菌罐101进行加热时，打开热水锅炉201产生预设温度的热水，然后打开热水循环泵202将热水从热水进口118泵入加热夹套114；热水在加热夹套114内循环一周后从热水出口119排出、回到热水锅炉201，从而完成一个循环。热循环系统2与加热夹套114、保温层115相配合可以使灭菌罐101 内的物料保持在较为稳定的温度范围内。

下面继续参照图2，对本实用新型中的灭菌剂回收系统4进行说明。在本实用新型的一个实施例中，灭菌剂回收系统4包括回收溶剂储罐402、板式冷凝器401和缓冲罐403。板式冷凝器401与外部冷凝液源(图中未示出)相连接以获得冷凝液，并且与灭菌罐101和回收溶剂储罐402相连接，以便在灭菌结束后对灭菌罐101内的灭菌剂进行冷凝并将冷凝后的灭菌剂储存到回收溶剂储罐402，从而实现灭菌操作结束后的冷凝工作。缓冲罐403分别与压力平衡系统3和回收溶剂储罐402相连接，可以在灭菌过程中接收压力平衡系统3中的汽化的灭菌剂并将所接收的灭菌剂进一步输送到回收溶剂储罐402，从而实现灭菌操作过程中的灭菌剂回收工作。另外，在缓冲罐403与压力平衡系统3之间的连接管线上设置有控制阀408，灭菌期间控制阀 408保持开启以使得压力平衡系统3中的灭菌剂进入缓冲罐403内。

进一步地，灭菌剂回收系统4还包括水环真空泵405、二次分离器407和换热器406。水环真空泵405与缓冲罐403相连接，并且水环真空泵405与缓冲罐403之间的管线上设置有朝向水环真空泵405 开口的单向阀404。灭菌开始前，启动水环真空泵405，水环真空泵 405通过缓冲罐403、回收溶剂储罐402、板式冷凝器401、抽真空口 113以及压力平衡系统3对灭菌罐101执行抽真空操作，待灭菌罐101 内呈负压状态时，将物料和灭菌剂分别从物料入口107和灭菌剂入口 106吸入灭菌罐101内，灭菌操作开始后关闭水环真空泵405。另外，在灭菌操作结束后，再次启动水环真空泵405，将灭菌罐101内的汽化的灭菌剂通过抽真空口113吸入板式冷凝器401内进行冷凝。在缓冲罐403与水环真空泵405之间设置单向阀404是为了防止水环真空泵405停止工作时其中的水被回吸至缓冲罐403内，对已回收的灭菌剂造成污染。二次分离器407与水环真空泵405相连接以接收水环真空泵405抽吸的水，并对其中未冷凝的灭菌剂再次回收，完成二次回收灭菌剂的操作。换热器406与外部冷凝液源相连接以降低冷凝液的温度。换热器406又分别与板式冷凝器401、水环真空泵405和二次分离器407相连接以分别向板式冷凝器401、水环真空泵405和二次分离器407提供冷凝液。另外，板式冷凝器401与压力平衡系统3中的列管式冷凝器301相连接以进一步将冷凝液传送到列管式冷凝器 301。

本实用新型提供的灭菌剂回收系统4能够在灭菌过程中和灭菌结束后用不同方法回收灭菌剂，使灭菌剂得到有效利用并减少化学污染。

下面继续参照图2对本实用新型中的压力平衡系统3进行说明。压力平衡系统3包括列管式冷凝器301，列管式冷凝器301的一端与灭菌罐101的回流口117相连接、另一端与缓冲罐403相连接。灭菌过程中，灭菌罐101中的汽化的灭菌剂通过回流口117进入压力平衡系统3中的列管式冷凝器301中，一部分灭菌剂被冷凝为液态后回流至灭菌罐101中继续参与灭菌操作、一部分未被冷凝的灭菌剂通过列管式冷凝器301与缓冲罐403之间的管线及管线上保持开启的控制阀 408进入缓冲罐403，在缓冲罐403进行气液分离。列管式冷凝器301 通过管线与板式冷凝器401相连接以从板式冷凝器401接收冷凝液，并且在列管式冷凝器301上设置有冷凝液出口。

在本实用新型的一个实施例中，全自动控制系统5包括控制柜 501、触摸式显示屏502和指示灯503，其中触摸式显示屏502和指示灯503均设置在控制柜501的表面。优选地，控制柜501为PLC 电气控制柜501，但本实用新型中的控制柜501并不限于此。

下面结合图2说明使用本实用新型公开的振动灭菌设备进行灭菌的方法。将待灭菌的物料加入灭菌器主体1内以准备灭菌；启动热循环系统2，将灭菌器主体1加热至预定温度，优选地，该预定温度在40℃～90℃之间，使得灭菌过程在低温环境下完成，更优选地，该预定温度在60℃～80℃之间；向灭菌器主体1内加入灭菌剂，使得灭菌剂与物料充分混合以进行灭菌；灭菌过程中，启动压力平衡系统3 以维持所述干燥器主体1内的压力接近大气压，同时压力平衡系统3 与灭菌剂回收系统4相结合可以在灭菌过程中回收少量的灭菌剂；灭菌过程结束后，启动灭菌剂回收系统4以从灭菌器主体1回收灭菌剂；将灭菌后的物料从灭菌器主体1排出。

尽管对本实用新型的典型实施例进行了说明，但是显然本领域技术人员可以理解，在不背离本实用新型的精神和原理的情况下可以进行改变，其范围在权利要求书以及其等同物中进行了限定。