用于肉制品非热灭菌的在线式高压脉冲电场处理室

摘要

本发明公开了一种用于肉制品非热灭菌的在线式高压脉冲电场处理室。在上机架下端面安装气缸，二根导向杆的一端分别垂直安装在气缸两侧的上机架下端面上，机械臂两端与导向杆构成滑动配合，机械臂上装有上部处理室，上部处理室与气缸的活塞杆连接，上机架上还装有控制器；下机架下端面安装链传动马达，马达两侧的下机架下端面分别安装两个为一组的从动链轮，链传动马达驱动两组传动链条经从动链轮循环转动，下机架的两侧对称安置一对光电传感器，传动链条两侧等距装有多个下部处理室。本发明保证处理腔体内电场分布的均匀性；采用的循环冷却结构，降低了电极的温度，减少肉制品在处理过程中的温度升高，保证灭菌过程的连续工作，提高了生产效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于高压脉冲电场技术的固态食品灭菌装置，尤其是涉及一种用于肉制品非热灭菌的在线式高压脉冲电场处理室。

背景技术

肉类的消费量和消费结构是衡量一个国家人民生活水平高低的重要标志。目前，我国已成为世界第一产肉大国，2010年我国肉类总产量达到7925万吨，比上年增长了3.6%。2010年畜禽屠宰及肉类加工规模以及企业总数达4054家，规模以上企业占肉类企业总数20%。据预计，到2015年，我国肉类总产量发展目标将达到8600万吨，人均肉类消费量61公斤，成为肉类产量增长最快的国家。随着生活水平提高，老百姓对肉食的质量和营养的要求也提高了。随着社会经济的发展和安全健康意识的提高，消费者对肉及肉制品的质量提出了更高的要求，如安全性高、食用方便、保持天然风味和良好外观、不含防腐剂等。但从目前国产的肉类制品的种类和质量来看，尚不能满足消费者的需求。一般来说，健康的畜禽组织内部是无菌的，但是在加工过程中，从宰杀到分割、冷冻入库、运输、解冻、绞肉等，受加工环境、机械设备、加工用水、辅料及操作人员的影响，肉制品都可能造成不同程度的微生物污染，它涉及到加工过程中的每一个环节。因此，肉制品的灭菌就显得尤为重要，这是保证肉制品的卫生质量的一个重要手段。

传统的热杀菌方法，即通过对食品加热升温，并在一定温度下保持一定的时间，使食品中的微生物达到热力致死。这种灭菌方法大部分是在肉制品的熟制过程中同时进行的，一方面肉制品在加热过程中逐渐熟化，另一方面对肉制品中许多对热抵抗力较弱的中、低温型的微生物起到很好的灭菌作用。非芽胞菌、酵母菌、霉菌以及芽孢菌的营养细菌的耐热性都较低，在70~80 oC左右温度下加热很短的时间便可被杀灭。细菌芽孢的耐热性很强，如肉毒梭菌的芽孢，一般煮沸1~6 h或120 oC高压蒸汽下经4~10 min才可杀死。经过高温高压灭菌过的肉制品，肉蛋白质过度变性，部分营养损失，肉纤维弹性变差，肉质太烂不结实，伴有过熟味，但是保质期可长达6个月。由于现在的肉制品向着营养化、健康化发展，各企业都在发展低温肉制品，它最大限度地保持原有的营养和固有的风味，肉质结实，有咀嚼感。

高压脉冲电场(Pulsed Electric Field)技术是一种新兴的非热杀菌技术，已成为国际食品加工界最为活跃的研究领域之一。它不仅具有良好的杀菌效果，而且能较好地保留食品的营养成分、色泽和风味，目前大多用于液态食品的加工。对于固态食品，尤其是肉制品，高压脉冲电场技术也有非常好的灭菌效果，并且在处理过程中能最大限度地保持肉制品的营养与风味。在高压脉冲电场处理系统中，处理室是两个最重要的核心器件之一，处理室的设计也是影响高压脉冲电场技术处理效果的关键因素。目前所研究的高压脉冲电场处理室大多用于液态食品的处理，并不适用于固态食品。因此，设计一种适用于肉制品非热灭菌的在线式高压脉冲电场处理室是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于肉制品非热灭菌的在线式高压脉冲电场处理室，弥补市场上适用于固态食品灭菌的高压脉冲电场处理室研究的空白，有利于推动高压脉冲电场技术在固态食品处理领域的应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明在上机架下端面安装气缸，二根导向杆的一端分别垂直安装在气缸两侧的上机架下端面上，机械臂两端分别与导向杆构成滑动配合，机械臂上装有上部处理室，上部处理室与气缸的活塞杆连接，上机架上还装有控制器；上机架安装在下机架上，下机架下端面安装链传动马达，链传动马达两侧的下机架下端面分别安装两个为一组的从动链轮，链传动马达驱动两组传动链条经从动链轮循环转动，下机架的两侧对称安置一对光电传感器，传动链条两侧等距装有多个下部处理室。

所述上部处理室和下部处理室的结构相同，下部处理室为长方绝缘腔体，长方绝缘腔体底部等距开有2到4个正方形通孔，每个正方形通孔内均安装有截面为T字形的平板电极，每个平板电极上端顶在正方形通孔卡口上，每个平板电极下端通过凸字形的绝缘底托固定，每个平板电极底面与各自凸字形的绝缘底托间形成2到4个环形通道，长方绝缘腔体的一侧开有进水口，长方绝缘腔体的另一侧开有出水口，构成冷却水通道；上部处理室和下部处理室上下叠合为处理室，处理室中部形成处理腔体；上部处理室中的平板电极分别通过高压电缆与高压脉冲发生器的高压端子连接，下部处理室的平板电极分别通过高压电缆与高压脉冲发生器的接地端子连接，电场方向为竖直方向。

所述的平板电极材料为不锈钢316-L；所述的长方绝缘腔体和绝缘底托材料均为聚四氟乙烯。

所述的光电传感器为对射型光电传感器OMRON E3C-T1。

本发明具有的有益效果是：

本发明采用的平板电极结构，结构简洁，便于拆洗，有效地保证了处理腔体内电场分布的均匀性。采用的循环冷却结构，有效地降低了电极的温度，可减少肉制品在处理过程中的温度升高。该在线输送装置的提出，保证了灭菌过程的连续工作，实现了自动化流水生产线，大幅度提高了生产效率。本发明可以解决目前市场上普遍存在的肉制品致病菌残留的问题，填补高压脉冲电场灭菌装备在固态食品灭菌方面的研究空白，并有利于高压脉冲电场技术向工业化发展。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是图1下机架的俯视图。

图3是处理室的整体剖视图。

图4是图3处理室的侧视图。

图5是下部处理室的放大图。

图中：1、处理室；1-1、平板电极；1-2、长方绝缘腔体；1-3、绝缘底托；1-4、冷却水通道；1-5、处理腔体；2、气缸；3、气缸活塞杆；4、导向杆；5、机械臂；6、上机架；7、下机架；8、传动链条；9、链传动马达；10、从动链轮； 11、控制器；12、光电传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

如图1、图2所示，本发明在上机架6下端面安装气缸2，二根导向杆4的一端分别垂直安装在气缸2两侧的上机架6下端面上，机械臂5两端分别与导向杆4构成滑动配合，机械臂5上装有上部处理室，上部处理室与气缸2的活塞杆3连接，上机架6上还装有控制器11；上机架6安装在下机架7上，下机架7下端面安装链传动马达9，链传动马达9两侧的下机架7下端面分别安装两个为一组的从动链轮10，链传动马达9驱动两组传动链条8经从动链轮10循环转动，下机架7的两侧对称安置一对光电传感器12，传动链条8两侧等距装有多个下部处理室。

如图3、图4、图5所示，所述上部处理室和下部处理室的结构相同，下部处理室为长方绝缘腔体1-2，长方绝缘腔体1-2底部等距开有2到4个正方形通孔，每个正方形通孔内均安装有截面为T字形的平板电极1-1，每个平板电极1-1上端顶在正方形通孔卡口上，每个平板电极1-1下端通过凸字形的绝缘底托1-3固定，每个平板电极1-1底面与各自凸字形的绝缘底托1-3间形成2到4个环形通道，同时每个正方形通孔前后开有狭长扁平的槽，用于连通孔，长方绝缘腔体1-2的一侧开有进水口，长方绝缘腔体1-2的另一侧开有出水口，构成冷却水通道1-4；绝缘底托1-3和平板电极1-1之间紧配固定；上部处理室和下部处理室上下叠合为处理室1，处理室1中部形成处理腔体1-5；上部处理室中的平板电极分别通过高压电缆与高压脉冲发生器的高压端子连接，下部处理室的平板电极分别通过高压电缆与高压脉冲发生器的接地端子连接，电场方向为竖直方向。

所述的平板电极1-1材料为不锈钢316-L；所述的长方绝缘腔体1-2和绝缘底托1-3材料均为聚四氟乙烯。

所述的光电传感器12为对射型光电传感器OMRON E3C-T1。

本发明的工作原理：

本发明的气缸2和链传动马达9外接控制器11，控制器11采用PLC控制器。在线输送装置工作时，链传动马达9带动处理室传动链条8，从而带动下部处理室进给。当下部处理室运行到工作位置时，光电传感器12给控制器11发出触发信号，控制器11控制链传动马达9停止工作，并且控制气缸活塞杆3向下推，使上部处理室和下部处理室叠合，经过一定的处理时间后，控制器11控制气缸活塞杆3复位，传动链条8继续工作。

实施例：

本实施例以冷鲜肉为处理对象，对处理室进行详细设计。冷鲜肉，又叫冷却肉，冰鲜肉，是指严格执行兽医检疫制度，对屠宰后的畜胴体迅速进行冷却处理，使胴体温度(以后腿肉中心为测量点)在24小时内降为0~4 oC，并在后续加工、流通和销售过程中始终保持0~4 oC范围内的生鲜肉。发达国家早在上个世纪二三十年代就开始推广冷鲜肉，在其目前消费的生鲜肉中，冷鲜肉已占到90%左右。本发明所涉及的在线式高压脉冲电场处理室在长方绝缘腔体1-2底部等距开出3个正方形通孔，共安装3个平板电极1-1，每个平板电极下端通过凸字形的绝缘底托1-3固定。每个平板电极截面为300 mm×300 mm，上下两平板电极之间的距离为20 mm，在两极板间施加50 kV的方波脉冲，则两个平板电极间的电场强度达到25 kV/cm，基本符合杀灭肉制品中致病微生物的要求。

灭菌装置工作时, 对射型光电传感器OMRON E3C-T1采集到信号后传送到采用PLC控制器为主体的控制系统，控制系统发出控制信号，停止传动链条8工作，并通过气压驱动气缸活塞杆3向下推动上部处理室，进而实现上下两部处理室的闭合和开启。当处理室的处理腔体1-5内的冷鲜肉被高压脉冲电场灭菌持续0.5 s后，控制器11则控制气缸活塞杆3复位，并驱动传动链条8继续前进，将下一个下部处理室输送到工作位置继续开始另一个处理室的灭菌。如此循环反复，实现高压脉冲电场技术对冷鲜肉的在线式低温灭菌。