低温等离子体液体食品可控薄膜流动式杀菌装置

本发明涉及液体食品的杀菌，具体为一种低温等离子体的液体食品可控薄膜流动式杀菌装置及方法。背景技术：1、随着人们对食品安全问题越来越重视，对食品消毒杀菌技术研究越来越深入，液体食品广泛存在于人们的生活中，而在其生产、加工、包装、运输过程中会受到微生物的污染，因此研究如何高效杀菌是食品安全领域重要课题。2、目前液体食品的杀菌方法有超高压杀菌、巴氏杀菌法、超高温瞬间杀菌等。但是超高压杀菌处理过程压力很高，食品中压敏性成分会受到不同程度的破坏；巴氏杀菌法虽然能在一定程度上保留食品的营养成分，但加热过程仍然会导致部分营养成分的损失，特别是维生素等易受热破坏的成分；超高温瞬间杀菌需要专门设备，如专用的加热、冷却和无菌包装设备；虽然损失较小，但仍可能导致部分热敏感营养成分的降解。3、中国发明专利申请cn114938559 a公开了一种介质阻挡均匀放电低温等离子体食品杀菌装置，包括上电极、下电极、上介质板、下介质板、脉冲电源和气瓶；上电极设于上介质板内，下电极设于下介质板内，上电极、下电极分别与脉冲电源电连接；上介质板、下介质板之间的空间为放电间隙，待杀菌的食品置于放电间隙中；气瓶中的气体通过导流管道通入放电间隙，形成气流。该杀菌装置实现在大气压下产生大面积大间距均匀大气压等离子体，与现有的消毒技术相比，简便、经济、高效、快速、安全。以上文件公开的等离子体食品杀菌装置，适用于固体食品的杀菌，其并不适用于对液体食品的等离子体杀菌。技术实现思路1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于低温等离子体的液体食品可控薄膜流动式杀菌装置，由等离子体产生的活性物质对液体食品体系进行撞击，由于冷等离子体的性质在不改变液体色泽、浓度、口感的同时有效破坏了细菌细胞膜起到高效杀菌的作用，与此同时由于装置的散热性可以使杀菌过程连续地进行。2、本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：3、一种低温等离子体液体食品可控薄膜流动式杀菌装置，其包括进料单元、惰性气体气瓶、液体容器单元、等离子体放电装置及接料单元，所述进料单元包括进料罐、进料管道及设置在进料管道上的水泵、进料罐阀门及液体流量计，进料罐通过进料管道连接至液体容器单元；所述惰性气体气瓶的出气口通过气体管道连接至液体容器单元；所述液体容器单元包括外部容器与内部限流容器，外部容器与内部限流容器的内径有一定差值以形成环形空间通道，液体以薄膜形式自环形空间通道流入至等离子体放电装置内的环形杀菌空间；所述等离子体放电装置包括等离子体电源、金属棒-正电极、金属网-负电极及接地线，在金属棒-正电极外包裹有正电极外层石英玻璃管，在金属网-负电极外包裹有负电极外层石英玻璃套管，防止液体与正、负电极接触，正电极外层石英玻璃管位于负电极外层石英玻璃套管内部，正电极外层石英玻璃管位于负电极外层石英玻璃套管之间形成环形杀菌空间；所述接料单元包括接料罐、出料管道、接料罐水泵及排气阀，所述环形杀菌空间底部通过出料管道与接料罐连通。4、而且，所述正电极外层石英玻璃管位于负电极外层石英玻璃套管之间形成的环形杀菌空间宽度为10-30mm。5、而且，所述外部容器底面向下倾斜，外部容器与内部限流容器之间的环形空间通道，其间隔为5-15mm。6、而且，所述外部容器为筒形，外部容器底部的中心制有外中心管，内部限流容器为圆柱形内中心管，外部容器的外中心管内同轴安装圆柱形内中心管，外中心管与圆柱形内中心管之间形成环形空间通道。7、而且，所述惰性气体气瓶上设置有气体管道，气体管道上设置有惰性气体控制阀，包括气瓶总阀门及气瓶控制阀，以控制惰性气体出口气体压强。8、而且，所述接料罐上接有排气阀门，防止等离子体放电装置内部压强过大；所述进料罐上有液体流量计，用于调节并检测液体流量。9、而且，所述正电极外层石英玻璃管厚度为3-5mm，负电极外层石英玻璃套管的内层及外层石英玻璃管的厚度均为3-5mm。10、基于低温等离子体的液体食品可控薄膜流动式杀菌方法，其包括如下步骤：11、步骤1、生成惰性气体氛围：打开惰性气体气瓶的气瓶总阀门，并调节气瓶控制阀，并打开底部接料罐的排气阀门，将空气排尽，惰性气体充满液体容器单元、等离子体放电装置后，关闭排气阀门，接通等离子体电源并调节电压到66kv～100kv，使等离子体放电装置内产生等离子体；12、步骤2、液体食品的输入：打开进料罐阀门，并打开水泵将液体食品运输到液体容器单元，此时调节进料罐阀门，进料罐液体流量计流量为2l/min～10l/min，以防液体流速过大，液体在外部容器与内部限流容器形成的环形空间通道中以“薄膜”形式流动，连续均匀的流过环形杀菌空间；13、步骤3、液体食品的收集：在等离子体放电装置底部有多余空间储存液体，此时打开排气阀门、接料罐，并打开接料罐水泵，将液体食品输送入接料罐。14、而且，所述惰性气体气瓶的气体流量为20ml/min～100ml/min；所述接料罐上的排气阀门气体流量为20ml/min～100ml/min。15、本发明的优点和有益效果为：16、1、本发明的低温等离子体液体食品可控薄膜流动式杀菌装置，由等离子体放电装置对设备内产生等离子体，等离子体产生的活性物质对液体食品进行撞击，由于冷等离子体的性质在不改变液体色泽、浓度、口感的同时有效破坏了细菌细胞膜起到高效杀菌的作用，与此同时由于装置的散热性可以使杀菌过程连续地进行，对于不同粘度的液体匹配合适的初始动能，使液体物料在“薄膜”流态下均匀接收等离子体处理，为了防止物料损坏在介质空间通入惰性气体进行保护。17、2、本发明的低温等离子体液体食品可控薄膜流动式杀菌装置，等离子体中的高能粒子能够迅速有效地杀灭多种类型微生物，具有广泛的适用性，并且杀菌过程中不会产生任何有害物质或残留物以及辐射等危害，与巴氏杀菌进行对比，杀菌率几乎相同，但是等离子体杀菌的品质比巴氏杀菌更好，以精酿啤酒为例，当电压为40kv，处理时间为10s时，菌落总数、酵母菌和大肠杆菌的杀菌率为99.1％、97.6％和99.9％，菌落总数和大肠杆菌均到达国标，同时亮度、色泽、泡持度都与精酿啤酒相接近。18、3、本发明低温等离子体液体食品可控薄膜流动式杀菌装置，可将液体食品以“薄膜”流态均匀下落，并可以有效控制薄膜壁的厚度，这样可以保证在处理不同液体食品时，使液体食品以“薄膜”流态有效经过等离子体放电区域，同时薄膜状可以有效减少平面液体厚度使等离子体处理更加有效。技术特征：1.一种低温等离子体液体食品可控薄膜流动式杀菌装置，其特征在于：包括进料单元、惰性气体气瓶(5)、液体容器单元(9)、等离子体放电装置及接料单元，所述进料单元包括进料罐(1)、进料管道(22)及设置在进料管道(22)上的水泵(2)、进料罐阀门(3)及液体流量计(4)，进料罐(1)通过进料管道(22)连接至液体容器单元(9)；所述惰性气体气瓶(5)的出气口通过气体管道(23)连接至液体容器单元(9)；所述液体容器单元(9)包括外部容器(24)与内部限流容器(25)，外部容器(24)与内部限流容器(25)的内径有一定差值以形成环形空间通道(10)，液体以薄膜形式自环形空间通道(10)流入至等离子体放电装置内的环形杀菌空间(28)；所述等离子体放电装置包括等离子体电源(8)、金属棒-正电极(15)、金属网-负电极(17)及接地线(13)，在金属棒-正电极(15)外包裹有正电极外层石英玻璃管(14)，在金属网-负电极(17)外包裹有负电极外层石英玻璃套管(18)，防止液体与正、负电极接触，正电极外层石英玻璃管(14)位于负电极外层石英玻璃套管(18)内部，正电极外层石英玻璃管(14)位于负电极外层石英玻璃套管(18)之间形成环形杀菌空间(28)；所述接料单元包括接料罐(21)、出料管道(26)、接料罐水泵(19)及排气阀(20)，所述环形杀菌空间(28)底部通过出料管道(26)与接料罐(21)连通。2.根据权利要求1所述基于低温等离子体的液体食品可控薄膜流动式杀菌装置，其特征在于：所述正电极外层石英玻璃管(14)位于负电极外层石英玻璃套管(18)之间形成的环形杀菌空间(28)宽度为10-30mm。3.根据权利要求1所述基于低温等离子体的液体食品可控薄膜流动式杀菌装置，其特征在于：所述外部容器(24)底面向下倾斜，外部容器(24)与内部限流容器(25)之间的环形空间通道(10)，其间隔为5-15mm。4.根据权利要求1所述基于低温等离子体的液体食品可控薄膜流动式杀菌装置，其特征在于：所述外部容器(24)为筒形，外部容器(24)底部的中心制有外中心管(11)，内部限流容器(25)为圆柱形内中心管(12)，外部容器(24)的外中心管(11)内同轴安装圆柱形内中心管(12)，外中心管(11)与圆柱形内中心管(12)之间形成环形空间通道(10)。5.根据权利要求1所述基于低温等离子体的液体食品可控薄膜流动式杀菌装置，其特征在于：所述惰性气体气瓶(5)上设置有气体管道(23)，气体管道(23)上设置有惰性气体控制阀，包括气瓶总阀门(6)及气瓶控制阀(7)，以控制惰性气体出口气体压强。6.根据权利要求1所述基于低温等离子体的液体食品可控薄膜流动式杀菌装置，其特征在于：所述接料罐(21)上接有排气阀门(20)，防止等离子体放电装置内部压强过大；所述进料罐(1)上有液体流量计(4)，用于调节并检测液体流量。7.根据权利要求1所述基于低温等离子体的液体食品可控薄膜流动式杀菌装置，其特征在于：所述正电极外层石英玻璃管(14)厚度为3-5mm，负电极外层石英玻璃套管(18)的内层及外层石英玻璃管的厚度均为3-5mm。8.根据权利要求1所述基于低温等离子体的液体食品可控薄膜流动式杀菌方法，其特征在于：包括如下步骤：9.根据权利要求8所述基于低温等离子体的液体食品可控薄膜流动式杀菌方法，其特征在于：所述惰性气体气瓶(5)的气体流量为20ml/min～100ml/min；所述接料罐(21)上的排气阀门(20)气体流量为20ml/min～100ml/min。技术总结本发明涉及一种低温等离子体液体食品可控薄膜流动式杀菌装置，其包括进料单元、惰性气体气瓶、液体容器单元、等离子体放电装置及接料单元，进料单元包括进料罐，进料罐通过进料管道连接至液体容器单元；惰性气体气瓶的出气口通过气体管道连接至液体容器单元；液体容器单元包括外部容器与内部限流容器，外部容器与内部限流容器的内径有一定差值以形成环形空间通道，液体以薄膜形式自环形空间通道流入至等离子体放电装置内的环形杀菌空间；接料单元包括接料罐、出料管道、泵及排气阀，环形杀菌空间底部通过出料管道与接料罐连通。本发明可实现液体食品以“薄膜”流态有效经过等离子体放电区域，使等离子体杀菌更加有效。技术研发人员：吴龙,曹振堂,肖雅婷,王欣岩,徐庆,苏志恒,肖印冉受保护的技术使用者：天津科技大学技术研发日：技术公布日：2024/8/15