食品加工高新技术 第四章 食品超高压技术(3)

(2)固态物料的超高压灭菌设备固态物料一般需经过包装后进行处理，由于超高压容器内的液压具有各向同压特性，压力处理不

会影响固态物料的形状，但物料本身是否具有耐压性可能会影响物料处理后的体积固态超高压食品的灭菌设备的关键环节是超高压处理室中超高压容器的设计，也是整个装置的核心

3.按照处理过程和操作方式分 (1)间歇式超高压设备大多数的超高压设备为间歇式，可处理液态、固态和不同大小形状的物料间歇式超高压处理先将经过包装的物料装进容器内，然后将该容器放入超高压容器中，关闭容器

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在超高压处理之前应排除容器内的空气升压到操作压力，恒压一定时间卸压和取出物料超高压处理包装好的食品时，残留的空气一般不会影响微生物的杀菌动力学和杀菌效果，但残留空气会增加升压时间

(2)半连续式超高压设备用于处理液态物料(果汁)

物料首先通过低压食品泵泵入超高压容器内，高压泵将高压饮用水注入超高压容器内，推动自由活塞对物料进行加压卸压时打开出料阀，用低压泵通过饮用水推动活塞将物料排出超高压容器出料管道和后续的容器必须经过杀菌并处于无菌状态，以保持超高压处理后的杀菌效果处理后的物料应采用无菌包装

(3)连续式超高压设备上述半连续式超高压处理设备已可以对液体食品实现连续化作业真正的连续化处理设备需要解决物料的连续加压、保压和卸压过程，至今还没有用于生产的连续式超高压处理设备问世

(4)脉冲超高压处理设备半连续或间歇工作的设备与短时循环程序结合可改造为以脉冲形式释放压力的超高压处理设备脉冲的频率、受压时间和未受压时间的比值和脉冲的波形(斜波、方波、正弦波或其他波形)等是脉冲超高压处理中的重要控制参数 4.按照超高压容器放置方式分类按超高压容器的放置方式分为立式和卧式两种

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三、超高压处理装置 1.整体结构 (1)倍压式通过高低腔的倍压关系可在高压腔内产生很大的超高压，对加压减压系统要求不高

采用框架结构安装高低压腔，框架承受由高压引起的轴向力，从而使容器的端盖及其密封结构因受力大大减少，使结构设计和选材变得容易腔体可以设计成具有较大的容积，但结构笨重、投资偏大

(2)单腔式压力容器只有高压腔，通过加压系统(加压泵和增压器)产生超高压，对加压减压系统要求很高结构相对简单，密封结构可以设计得灵巧方便，符合快装快拆要求

2.超高压容器超高压容器通常为圆筒形，为了增加筒体的承载能力，除适当增加筒壁厚度外，还可采用自增强的方法。通过对圆筒施加内压使内壁屈服，从而使内壁在卸压后产生预应力

强化的筒体结构主要有两种形式①夹套

式即多层简单筒体通过热套加工工艺复合，形成多层壁结构操作压力在400 MPa以上的压力容器可由两个或两个以上的高强度不锈钢同心圆筒组成②绕丝式在简单筒体上缠绕数层钢丝或钢带

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绕丝式结构不能承受轴向力，因此需由框架承担，端盖及密封结构设计相对容易，也可改善筒体的应力状态多层壁式结构的轴向力由上端盖承受，因此设计时强度分析很重要。但该设计省略了笨重的框架，结构轻巧，成本降低

超高压容器用钢主要是高强度钢和超高强度钢高压腔筒体目前广泛使用40CrNi2Mo(4340)钢。也可选择英国的En25,En27及德国 34CrNiMoV。国产的PCrNi3MoV和30CrNiMoV钢也可选用筒体端盖的用材也与高压腔相同低压腔筒体一般采用34CrNi3 Mo钢，也可选用国产的33CrNi3MoV

3.加压装置密封问题是超高压容器设计所考虑的一关键问题密封结构可分3类：强制密封、半自紧密封和自紧密封。现多采用自紧密封自紧密封的特点是压力越高，密封元件与端盖及筒体端部之间的接触力越大，密封效果越好，结构轻巧，但复杂且制造困难加压装置主要指超高压泵和增压器，超高压泵一般为电动液压泵，由柱塞泵、控制阀、油箱、电机和仪表等组合成的一个独立的液压动力装置增压器为传压和增压的装置，它通过低压大直径活塞驱动高压小直径活塞，将压力(强)提高。有些超高压泵系统本身就带有增压器加压系统还包括管路、接头、阀门和过滤器等

超高压设备的传压介质多是用水或油油的黏度不能太高，一般以变压器油与煤油按 3:1比例混合为宜用于对食品等物料的处理时，传压介质可用水当超高压设备的压力为100~600MPa时，一般可用水作为传压介质；但当压力超过600MPa以上时，一般宜采用油性传压介质加压装置

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4.辅助设施测量仪器一般包括热电偶测温计、压力传感器辅助设施包括加热或冷却系统、监测和控制系统及物料的输入输出装置等采用高温或低温与压力共同作用的方式来提高加压杀菌为了保持一定温度，在高压容器外可附夹套结构，并通以一定温度的循环介质。另外，压力介质也需保持一定温度及记录仪，压力和温度等数据可输入计算机进行自动控制。还可设置电视摄像系统，以便直接观察加工过程中物料的组织状态及颜色变化情况物料的输入输出装置由输送带、提升机和机械手等构成

超高压食品、超高压海产品/水产品设备