油浴实验装置的制作方法

本实用新型涉及食品安全检测领域，尤指一种模拟超高温杀菌机来分析液态食品在杀菌过程中热稳定性的油浴实验装置。

背景技术：

超高温杀菌技术(Ultra High Temperature，简称UHT)，是利用直接蒸汽或间接换热器使液体食品在连续流动的状态下，加热到130-150℃，保持很短时间的灭菌后，再经冷却和无菌灌装等工序实现食品的商业无菌，使微生物在食品正常的储运过程中不发生增殖而延长货架期的技术。

UHT在我国液态食品行业应用广泛，乳制品、饮料等使用UHT为主流方向，尤其是UHT乳在我国占据液态乳制品市场的主导地位，中国消费者的需求潜力巨大，同时消费者要求越来越高，市场竞争也愈加激烈，这就要求乳制品企业开发更多高品质的UHT乳，尤其是长货架期调制乳是创新和发开新品种乳制品的方向。

由于上述液态食品都是复杂的悬浊液、胶体和溶液的混合体系，在UHT杀菌过程存在各种不稳定而沉淀的可能，此类不稳定与产品的多种因素和受热强度直接相关，为了开发创新的UHT产品，需要用到实验型UHT设备来模拟UHT杀菌过程分析其体系的热稳定性，在企业中一般采用缩小的UHT设备、无菌操作台和中试瓶来实现。此类实验设备处理能力在50-300kg，产品本身影响热稳定性的因子众多，试验次数和试验样品量要求巨大，所以此类设备无法满足分析产品热稳定性的需求。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型目的在于提供一种模拟超高温的油浴实验装置，以此模拟UHT过程的样品加热过程，可以实时观察样品加热过程中稳定性变化。

为达上述目的，本实用新型所提供的油浴实验装置具体包含：设备机架、油浴锅、传动系统、显像系统、样品管、夹具和控制系统；所述油浴锅固定于所述设备机架上，用于放置油液提供实验的高温环境；所述样品管放置于所述油浴锅内油液的液面以下，用于放置待测液体样品；所述传动系统固定于所述设备机架上，且所述传动系统通过所述夹具固定所述样品管，用于在实验过程中以预定周期和预定角度摇摆所述样品管；所述显像系统用于监测实验过程中所述样品管内待测液体样品的变化情况；所述控制系统分别与所述样品管和所述传动系统相接，用于控制所述传动系统摇摆所述样品管的预定周期以及预定角度，以及监控并记录所述样品管内待测液体样品在实验过程中的温度和实验时间。

在上述油浴实验装置中，优选的，所述设备机架还包含电源模块和防护罩；所述电源模块与外部电源相连，用于提供所述油浴实验装置整体用电；所述防护罩盖设于所述油浴锅上，用于防止油浴锅内油液溅出。

在上述油浴实验装置中，优选的，所述油浴锅包含加热管、内胆和外壳；所述加热管用于根据控制指令加热所述油浴锅内油液到预定温度阈值；所述内胆和所述外壳之间通过玻璃棉绝热保温，所述内胆用于盛放油液，所述外壳用于固定保护所述内胆。

在上述油浴实验装置中，优选的，所述油浴锅还包含温度保持单元，所述温度保持单元用于保持所述油浴锅内油液在预定温度阈值；所述温度保持单元包含循环泵或磁力搅拌。

在上述油浴实验装置中，优选的，所述传动系统包含电机、传动轴和传动盘；所述电机与所述传动轴相连，用于根据控制指令控制所述传动轴转动；所述传动盘分别与所述传动轴和所述夹具相连，用于根据所述传动轴转动带动所述夹具固定的所述样品管以预定周期和预定角度摇摆。

在上述油浴实验装置中，优选的，所述显像系统包含显微镜、摄像模块和处理终端；所述显微镜用于放大观测所述样品管内的待测液体样品的变化数据；所述摄像模块与所述显微镜相连，用于记录所述变化数据并输出；所述处理终端与所述摄像模块相连，用于接收并显示所述变化数据。

在上述油浴实验装置中，优选的，所述显像系统还包含照明灯，所述照明灯用于照明所述样品管内的待测液体样品。

在上述油浴实验装置中，优选的，所述样品管为石英玻璃试管，所述石英玻璃试管一端或两端通过硅胶塞密封，所述硅胶塞设有孔径，所述孔径用于提供温度探头放入通道；所述石英玻璃试管长度为11.5厘米至12.5厘米，内径为6.4毫米至6.6毫米，外径为11毫米至20毫米，容积为3.5毫升至4.5毫升。

在上述油浴实验装置中，优选的，所述夹具包含两个固定块和多个固定件；所述固定块用于固定所述样品管两端，所述固定件用于连接固定所述固定块；所述两个固定块中的其中一个固定块或两个固定块设有通道口，所述通道口用于提供温度探头放入通道。

在上述油浴实验装置中，优选的，所述控制系统包含温度探头、控制模块和处理显示模块；所述温度探头分别与所述控制模块和所述处理显示模块相连，用于监控所述样品管内待测液体样品在实验过程中的温度和实验时间；所述控制模块用于控制所述传动系统摇摆所述样品管的预定周期以及预定角度，以及设定所述温度探头的实验温度阈值；所述处理显示模块用于显示所述温度探头监控获得的待测液体样品在实验过程中的温度和实验时间，以及根据所述温度和实验时间建立温度时间变化曲线模型。

通过本实用新型所提供的油浴实验装置可稳定有效且实时观察待测样品在加热过程中的热稳定性可视变化，为食品安全领域提供可靠的数据支持。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中：

图1为本实用新型所提供的油浴实验装置结构示意图；

图2为本实用新型所提供的样品管与夹具连接示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

请参考图1所示，在本实用新型所提供的油浴实验装置中包含：设备机架、油浴锅、传动系统、显像系统、样品管、夹具和控制系统；所述油浴锅固定于所述设备机架上，用于放置油液提供实验的高温环境；所述样品管放置于所述油浴锅内油液的液面以下，用于放置待测液体样品；所述传动系统固定于所述设备机架上，且所述传动系统通过所述夹具固定所述样品管，用于在实验过程中以预定周期和预定角度摇摆所述样品管；所述显像系统用于监测实验过程中所述样品管内待测液体样品的变化情况；所述控制系统分别与所述样品管和所述传动系统相接，用于控制所述传动系统摇摆所述样品管的预定周期以及预定角度，以及监控并记录所述样品管内待测液体样品在实验过程中的温度和实验时间。

其中，所述显像系统的显微镜放置在油浴锅上方，可固定在设备机架上，也可以放置在机架上，显微镜为体视显微镜，工作距离大约10cm来观察样品管内样品的变化。

在上述实施例中，所述设备机架还包含电源模块和防护罩，所述电源模块与外部电源相连，用于提供所述油浴实验装置整体用电；所述防护罩盖设于所述油浴锅上，用于防止油浴锅内油液溅出；所述油浴锅包含加热管内胆和外壳；所述加热管用于根据控制指令加热所述油浴锅内油液到预定温度阈值；所述内胆和所述外壳之间通过玻璃棉绝热保温，所述内胆用于盛放油液，所述外壳用于固定保护所述内胆；所述油浴锅还包含温度保持单元，所述温度保持单元用于保持所述油浴锅内油液在预定温度阈值；其中所述温度保持单元具体可为循环泵或磁力搅拌，具体采用何种设备去维持油浴锅内温度可根据实际情况选择，本实用新型在此并不做具体限制。

在上述实施例中，所述传动系统包含电机、传动轴和传动盘；所述电机与所述传动轴相连，用于根据控制指令控制所述传动轴转动；所述传动盘分别与所述传动轴和所述夹具相连，用于根据所述传动轴转动带动所述夹具固定的所述样品管以预定周期和预定角度摇摆；所述显像系统包含显微镜、摄像模块和处理终端；所述显微镜用于放大观测所述样品管内的待测液体样品的变化数据；所述摄像模块与所述显微镜相连，用于记录所述变化数据并输出；所述处理终端与所述摄像模块相连，用于接收并显示所述变化数据；所述显像系统还包含照明灯，所述照明灯用于照明所述样品管内的待测液体样品。

在上述实施例中，所述样品管为石英玻璃试管，所述石英玻璃试管一端或两端通过硅胶塞密封，所述硅胶塞设有孔径，所述孔径用于提供温度探头放入通道；所述石英玻璃试管长度为11.5厘米至12.5厘米，内径为6.4毫米至6.6毫米，外径为11毫米至20毫米，容积为3.5毫升至4.5毫升；所述夹具包含两个固定块和多个固定件；所述固定块用于固定所述样品管两端，所述固定件用于连接固定所述固定块；所述两个固定块中的其中一个固定块或两个固定块设有通道口，所述通道口用于提供温度探头放入通道。

在本实用新型一优选的实施例中，所述控制系统包含温度探头、控制模块和处理显示模块；所述温度探头分别与所述控制模块和所述处理显示模块相连，用于监控所述样品管内待测液体样品在实验过程中的温度和实验时间；所述控制模块用于控制所述传动系统摇摆所述样品管的预定周期以及预定角度，以及设定所述温度探头的实验温度阈值；所述处理显示模块用于显示所述温度探头监控获得的待测液体样品在实验过程中的温度和实验时间，以及根据所述温度和实验时间建立温度时间变化曲线模型。

为更清楚的说明本实用新型所提供的油浴实验装置，以下以具体实例对上述实施例做进一步说明，本领域相关技术人员当可知，该实例仅为解释本实用新型的具体结构与形状，并不做进一步限定。

在本实用新型所提供的油浴实验装置中，所述的设备机架起到固定油浴锅、传动系统的电机和传动轴及传动盘、样品管的夹具、控制模块及数显屏幕的作用，并配有220V和50Hz电源；与其设备机架相连的油浴锅起到样品管加热的作用，不锈钢304材质，内胆与外壳夹层以玻璃棉绝热保温，底部和四个侧面都有加热管，温度由智能温控仪和控制模块控制和设置，有触摸屏来实现，控温范围20℃(室温)-300℃，锅底有循环泵或磁力搅拌保证锅内油温均匀且恒定(137±1℃)，锅内盛放硅油，硅油加热到137℃后样品放入开始给样品加热，样品管一端插入温度探头(样品管需密封)并连接温度显示器，油浴锅上方有防护罩防止油溅出；所述的油浴锅所用的油为硅油或者其他可完成温度控制要求和挥发性较小的油，其中，油浴锅可控温度范围20-300℃，控温精度±0.1℃，实际采用数据可根据实际情况设定，本实用新型在此并不做限制。

所述的传动系统主要由电机和传动轴及传动盘构成，控制模块控制电机的转动，控制传动轴转动，然后传动轴再控制传动盘转动，传动盘会控制样品管在油浴中夹角按预设角度，例如36度或45度以一定频率上下往复摇摆，起始和停止状态为油浴锅内水平油液面下1cm-4cm，摇摆频率可为4-12次/分钟。

所述的显像系统具体可包括显微镜、照明灯、摄像模块和处理终端，样品加热过程变化通过立体显微镜来观察，显微镜工作距离10cm-30cm，放大倍数8*4，需要150W防爆灯照明，显微镜的目镜需要连接摄像模块，摄像模块连接处理终端，通过处理终端来观察样品管内的样品变化情况；石英管内样品变化需要通过显微镜来观察，需要灯给予一定光照度，显微镜连接摄像模块再通过处理终端实时观察样品变化，处理终端可通过控制系统的控制模块所输出的控制信号记录样品温度变化曲线。

盛放待测液体样品的所述的样品管为石英玻璃材质(试管形状)，长度12cm(±0.5cm)，内径6.5mm(±1mm)，外径11-20mm，容积大概4ml(±0.5ml)，盛放样品2-4ml，管口耐高温硅胶塞密封(或者两端都使用耐高温硅胶塞密封)，然后用夹具固定试管的硅胶塞(固定方式参考图2所示)，整个样品管被夹具固定密封后耐高压10bar以上，石英样品管在密封的条件下在130-140℃左右的油浴锅中加热来观察蛋白稳定性。

请参考图2所示，在上述实施例中，样品管为石英材质，在高温加热条件下需要密封，密封材料为硅胶材质的硅胶塞-1，硅胶垫放置在不锈钢挡板-2凹槽内；不锈钢挡板需要螺丝-3来固定；夹具的螺丝杆中间有横的支持杆，由支持杆连接传动系统来控制样品管夹具的动作；温度探头-4穿过不锈钢挡板和硅胶塞，通过焊接在不锈钢挡板实现密封。

所述的控制系统包括温度探头，连接线(连接线与温度显示器连接)，控制模块(可为PLC系统)和处理显示模块(可为数显屏幕)，温度探头通过连接线与PLC系统和数显屏幕相连接，从而显示待测液体样品的温度值，PLC系统再与传动系统连接，传动系统与样品管及夹具连接，通过PLC系统设置和控制样品管夹具摇摆的夹角角度和频率，同时，PLC系统也可以设置温度显示器计时的温度值，整体与各部件连接示意图具体请参考图1所示。

在上述实施例中，为精简设备，降低维护成本，所述处理显示模块和所述处理终端可集成于一台计算机上，以实现分析和显示等功能。

实验过程中，将温度探头穿过样品管的硅胶塞伸入样品管1/3处，探头外径小于3mm，温度探测范围-20℃-300℃，检测精度0.1℃，连接线要求耐150℃高温，温度探头通过连接线与处理显示模块相连，从而显示测试获得的温度值及时间。

该温度探头的温度显示精度为0.1℃，时间显示精度为1秒，可以记录温度时间值，当温度达到预定温度，如137℃时自动开始计时(温度探头和处理显示模块同时显示时间)，通过PLC控制系统设置温度值，通过处理显示模块控制计时系统，当在处理显示模块点击某一个按钮停止计时后，可以从处理显示模块上读出开始计时到停止计时的时间长度并能导出整个加热过程的温度时间变化曲线。

通过本实用新型所提供的油浴实验装置可稳定有效且实时观察待测样品在加热过程中的热稳定性可视变化，为食品安全领域提供可可靠的数据支持。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。