[发明专利]一种微波灭菌固态物料的方法及其管式装置

说明书

技术领域

一种微波灭菌固态物料的方法及其管式装置涉及生物工程、化工、食品和环境工程中，微波连续加热灭菌固态物料的技术领域。

背景技术

在食品、制药、农副产品加工、酿造、有机废物处理、固态发酵、化工、制造业等诸多领域，经常会遇到固态物料的加热与灭菌处理问题。颗粒、粉粒状等含水固态物料采用微波加热及灭菌与传统的蒸汽加热及灭菌相比，可以明显缩短灭菌时间，具有设备简单、能耗低、容易操作和容易实现自动化的许多优点，不存在环境污染问题。而微波处理各类含水固态物料时，需要加压才能使物料的的温度达到120℃以上，才能达到杀灭细菌芽胞的温度。目前受现有设备制作材料强度、耐热性、耐腐蚀性、耐磨性、电磁特性等的影响与限制，在加热与灭菌处理要求较高或相关工艺较为复杂的情况下，现有技术方法有一定的局限性。

发明内容

针对固态物料加热灭菌处理要求较高或相关工艺较为复杂的情况下，现有微波灭菌技术方法有一定的局限性。本发明提出了一种微波灭菌固态物料的方法及其管式装置。

本发明的目的在于提供一种微波连续加热灭菌固态物料的方法及其装置，用多级微波连续加热含水固态物料产生水蒸汽，在对蒸汽封闭的管道中形成0.1017Mpa--1.0015Mpa之间的蒸汽压力，蒸汽压力优选在0.2063Mpa--0.3653Mpa之间；用液压或气压推杆，以可控制方式连续脉动式进料、用弹簧密封阀，以可控制方式连续出料，使管式微波连续加热灭菌固态物料的装置带压运行，将固态物料用微波加热到工艺灭菌温度120℃以上，物料的热解或焦化温度以下，实现含水固态物料的连续灭菌处理。

本发明具体提供的管式微波连续加热灭菌固态物料装置由带压固态物料输送系统和微波加热系统及自动控制系统组成。其中，带压固态物料输送系统由进料口、液压或气压缸及推杆、压力站、输料管、弹簧密封阀、出料口组成；加热系统主要由数组微波炉分级加热组成；控制系统主要由安装在微波加热室之间的压力与温度传感器及相关控制装置组成，控制模式视相关企业对生产工艺要求的不同，可以采用简单方式，也可以采用工业微机编程控制。

固态物料的推进力由液压或气压缸及推杆提供，在液压或气压推杆的推动下固态物料由进料口进入输料管并被推进运行至出料口，固态物料加热灭菌处理量由液压或气压推杆的推进行程长度和往复频率控制；出料端与弹簧密封阀连接，通过密封口压力的调节，可以在控制物料的连续出料量同时保证输料管中有足够的蒸汽压力和灭菌温度。

固态物料在输料管内的推进过程中，由于输料管壁摩擦力的存在，形成了对物料的挤压力，在管壁的摩擦力相对恒定时，挤压力的大小与液压或气压推杆的推力和输料管的长度及出料端弹簧密封阀的阻力(绝对值)成正比，物料所受的挤压力可以通过输料管的长度、出料端弹簧密封阀的阻力及液压或气压缸推杆的推力进行可控调节。

固态物料在输料管中受到足够挤压力后，被压实物料的气密性增强，在微波加热过程中会在输料管的特定区域形成0.1017Mpa--1.0015Mpa之间的蒸汽压力，使物料被加热到120℃以上，物料的热解或焦化温度以下，使固态物料在输料管内的推进过程中被连续加热灭菌。固态物料灭菌后被推出输料管的出料口后，固态物料所受压力骤然消失，这一过程对固态物料有膨爆处理效果，这对固态发酵物料而言有利于物料消化率的提高。整个固态物料的灭菌过程可以控制在较短时间内完成，是一种较好的“高短法”灭菌技术，在实际操作中，可采用热水、导热油对固态物料进行预热，以减少微波加热的电费成本，整个灭菌过程与现有方法相比，将十分经济。由于该方法简化了传统灭菌工艺，没有环境污染或能明显降低环境污染，其推广应用的前景十分乐观。

单根输料管两端经套丝后，可用管箍相互连接成长管，长度视加热灭菌工艺的要求确定。长管可以转向，在转向时应注意弯头必须圆滑，不能有死角。弯度不能太小、太多，否侧会过度加大物料推进阻力。

本发明采用耐压、耐热、微波通透率高的工程材料制备输料管。通常采用聚四氟乙烯、工程陶瓷、钢化玻璃、耐热工程塑料、玻璃钢制备或上述复合材料制备。制备飞机雷达罩的材料是制备输料管的最好材料，但制作工艺一般要求较高且价格昂贵，在一定程度上限制了该类材料的应用。性价比较好的材料首推聚四氟乙烯，为了将该设备用于食品工业，可以用钢化玻璃管对聚四氟乙烯制备的输料管进行内衬，输料管伸出在微波加热室外的其他部分可以采用不锈钢、铝合金、钢铁等金属材料制作。