一种多并联型射流冲击腔的温度控制系统和方法

本发明涉及食品物料超微粉碎，尤其涉及一种多并联型射流冲击腔的温度控制系统和方法。

背景技术：

1、动态高压射流磨系统作为一种新兴的高压均质物理处理手段，其工作原理主要是通过柱塞高压泵提供高压(可达180mpa)，利用射流冲击腔中的通道输送流体，将含有固体颗粒的液体物料导入至特殊设计的腔体通道中，所产生的高能射流在通道内发生高速撞壁和高频混合，其中高速撞壁诱导固体颗粒进行破碎细化，高频混合所产生的高能湍流场产生均质和乳化作用。

2、团队在使用工业级动态高压射流磨系统生产果蔬汁的过程中发现，随着系统运行一定时间后，生产的果蔬汁出现褐变，产生负面的感官品质变化，这不仅降低果蔬汁的品质，也减少了消费者的购买欲望。后续研究发现，果蔬汁褐变的出现主要是由于生产环节中果蔬汁非酶褐变的发生，非酶褐变反应主要包括美拉德反应、抗坏血酸降解和焦糖化反应等，这会导致果蔬汁中营养物质的损失和中间不良化合物质的形成。

3、非酶褐变反应受温度影响较大，一般来说，温度越高非酶促褐变反应速率越快，褐变也越严重。但是在动态高压射流磨系统中，当含有固体颗粒的液体物料高速流入核心部件射流粉碎腔中时，高压作用和湍流流体不断对射流冲击腔做功，高能湍流在破碎过程中耗散产生大量内能，积累导致射流冲击腔中粉碎室升温(可达80℃)，这促使了果蔬汁发生非酶褐变，且其中部分热敏性组分(如维生素c、多酚类化合物、花青素等)会损失。因此可以通过降低射流冲击腔的温度来减缓果蔬汁非酶褐变的发生，以扩大动态高压射流磨系统的物料处理范围，打通果蔬汁全组分制浆工艺流程。

4、同时，对于其他食品饮料(如花生汁、燕麦乳、大米乳等)进行uht杀菌是一个能耗较高的过程，若能采用动态高压射流磨系统和射流冲击腔的温度控制系统进行耦合生产食品饮料，不仅可以通过动态高压射流磨系统处理得到粒径小、稳定性好的饮料，而且通过调控射流冲击腔的温度，在经过射流冲击腔破碎时对食品浆料进行高温杀菌处理，另外高温的环境也有利于食品大分子的碎化，破碎后的食品浆料可在无菌环境下直接进行灌装，简化工艺流程。

5、现有技术中，温度控制系统在使用过程中，不便于对系统中多并联型射流冲击腔的低温冷却或者高温加热，且自动化程度较低，处理物料的范围较小，为此我们提出了一种多并联型射流冲击腔的温度控制系统和方法用于解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在温度控制系统在使用过程中，不便于对系统中多并联型射流冲击腔的低温冷却或者高温加热，且自动化程度较低，处理物料的范围较小的缺点，而提出的一种多并联型射流冲击腔的温度控制系统和方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种多并联型射流冲击腔的温度控制系统，包括导热液槽，所述导热液槽的外侧连接有两个进出口接头，两个进出口接头上均连接有进出口管道，导热液槽上连接有低压出口，低压出口上热电偶温度计，两个进出口管道上分别连接有温度调控器、储液罐和离心泵，温度调控器包括温控器操作屏、温控器电源箱和半导体换热器和相关线路，半导体换热器与温控器电源箱连接，温控器电源箱与温控器操作屏连接，储液罐为304不锈钢材质，厚度为1.5-3mm。

4、优选的，所述导热液槽为304不锈钢材质，厚度为1.5-3mm，导热液槽外面覆盖有厚度为10-15mm隔热棉。

5、优选的，两个进出口接头均采用304不锈钢材质，内径均为5-7mm，设有外丝螺纹，两个进出口接头分别与进出口管道螺纹连接。

6、优选的，两个进出口管道为304不锈钢材质，与两个进出口接头、储液罐、离心泵相连，两个进出口管道外面均覆盖有厚度为10-15mm隔热棉。

7、优选的，所述导热液槽上连接有多并联型接头盘和密封端盖，导热液槽内连接有多个并联高压射流冲击腔，并联高压射流冲击腔包括外壳、单一孔道和单一金刚石粉碎室，多并联型接头盘上连接有高压泵输出管，高压泵输出管连接有多并联型底盘。

8、优选的，所述温控器电源箱可稳定输出220v恒定电压，半导体换热器与进出口管道连接。

9、优选的，所述温控器操作屏与热电偶温度计的输出端连接，并调控半导体换热器的温度。

10、本发明还提出了一种多并联型射流冲击腔的温度控制方法，包括以下步骤：

11、s1：开启温度调控器设定针对待处理物料所需的温度，开启动态高压射流磨系统设定物料和液体的料液比，物料经过喂料斗添加，液体经过进水泵泵入；

12、s2：在动态高压射流磨系统中，物料先后经过一级粉碎和二级粉碎进行研磨得到粗料，而后经过离心泵和筛网被输送至柱塞高压泵中，加压后的粗料以高速液流的形式进入多并联型射流冲击腔后进行破碎；

13、s3：温度调控器调控半导体换热器控制导热介质温度，通过离心泵持续将导热介质从储液罐泵入导热液槽中，导热介质和多并联型射流冲击腔迅速进行热交换，完成热交换的导热介质再次回到储液罐中，在系统连续运行的条件下，可以维持料液于恒定温度下在并联高压射流冲击腔中进行撞击、破碎，达到低温条件下保留食品物料温度敏感组分或高温条件下对食品物料进行瞬时灭菌的效果。

14、本发明中，所述一种多并联型射流冲击腔的温度控制系统和方法的有益效果：

15、1、本方案通过以半导体换热器为控温部件的设置，适用于多种导热介质(如自来水、植物油、乙二醇、甘油、二甲基硅油等)，该系统自动化程度高，便于安装和拆卸，可针对处理不同的食品物料来选择其适宜的温度，实现室温及低温条件下保留食品物料中对温度敏感的组分或高温条件下对食品物料进行瞬时灭菌处理，扩大了动态高压射流磨系统的物料处理范围。

16、2、本方案通过射流冲击腔外壳采用304不锈钢的设置，在高温下也能保持稳定的性能，其粉碎室为金刚石材质，金刚石作为热导率最高的材料之一，在散热和传热领域具有巨大的应用潜力，该温度控制系统匹配射流冲击腔，可以实现在短时间内迅速稳定射流冲击腔内温度。

17、本发明可实现对系统中多并联型射流冲击腔的低温冷却或者高温加热，达到低温条件下保留食品物料温度敏感组分或高温条件下对食品物料进行瞬时灭菌的效果，且自动化程度高，拓宽了工业级动态高压射流磨系统处理物料的范围，安装和拆卸方便。

技术特征：

1.一种多并联型射流冲击腔的温度控制系统，包括导热液槽(10)，其特征在于，所述导热液槽(10)的外侧连接有两个进出口接头(11)，两个进出口接头(11)上均连接有进出口管道(12)，导热液槽(10)上连接有低压出口(6)，低压出口(6)上热电偶温度计(13)。

2.根据权利要求1所述的一种多并联型射流冲击腔的温度控制系统，其特征在于，两个进出口管道(12)上分别连接有温度调控器(14)、储液罐(15)和离心泵(16)。

3.根据权利要求2所述的一种多并联型射流冲击腔的温度控制系统，其特征在于，所述温度调控器(14)包括温控器操作屏(141)、温控器电源箱(142)和半导体换热器(143)和相关线路，半导体换热器(143)与温控器电源箱(142)连接，温控器电源箱(142)与温控器操作屏(141)连接；所述储液罐(15)为304不锈钢材质，厚度为1.5-3mm；所述导热液槽(10)为304不锈钢材质，厚度为1.5-3mm，导热液槽(10)外面覆盖有厚度为10-15mm隔热棉。

4.根据权利要求3所述的一种多并联型射流冲击腔的温度控制系统，其特征在于，两个进出口接头(11)均采用304不锈钢材质，内径均为5-7mm，设有外丝螺纹，两个进出口接头(11)分别与进出口管道(12)螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的一种多并联型射流冲击腔的温度控制系统，其特征在于，两个进出口管道(12)为304不锈钢材质，与两个进出口接头(11)、储液罐(15)、离心泵(16)相连，两个进出口管道(12)外面均覆盖有厚度为10-15mm隔热棉。

6.根据权利要求5所述的一种多并联型射流冲击腔的温度控制系统，其特征在于，所述温控器操作屏(141)与热电偶温度计(13)的输出端连接，并调控半导体换热器(143)的温度。

7.根据权利要求6所述的一种多并联型射流冲击腔的温度控制系统，其特征在于，所述温控器电源箱(142)可稳定输出220v恒定电压，半导体换热器(143)与进出口管道(12)连接。

8.根据权利要求7所述的一种多并联型射流冲击腔的温度控制系统，其特征在于，所述导热液槽(10)上连接有多并联型接头盘(3)和密封端盖(5)，导热液槽(10)内连接有多个并联高压射流冲击腔(4)，并联高压射流冲击腔(4)包括外壳(7)、单一孔道(8)和单一金刚石粉碎室(9)，多并联型接头盘(3)上连接有高压泵输出管(1)，高压泵输出管(1)连接有多并联型底盘(2)。

9.根据权利要求1-8任意一项提出的一种多并联型射流冲击腔的温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明属于食品物料超微粉碎领域，尤其是一种多并联型射流冲击腔的温度控制系统和方法，针对现有的温度控制系统在使用过程中，不便于对系统中多并联型射流冲击腔的低温冷却或者高温加热，且自动化程度较低，处理物料的范围较小的问题，现提出如下方案，其包括导热液槽，所述导热液槽的外侧连接有两个进出口接头，两个进出口接头上均连接有进出口管道，导热液槽上连接有低压出口，本发明可实现对系统中多并联型射流冲击腔的低温冷却或者高温加热，达到低温条件下保留食品物料温度敏感组分或高温条件下对食品物料进行瞬时灭菌的效果，且自动化程度高，拓宽了工业级动态高压射流磨系统处理物料的范围，安装和拆卸方便。

技术研发人员：陈军,韩嘉龙,邓利珍,戴涛涛,刘成梅,刘伟,梁瑞红
受保护的技术使用者：南昌大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15