【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及食品杀菌装备，具体涉及一种超高温瞬时杀菌蒸汽直喷混合器。
技术介绍
1、牛奶热处理的主要目的是为了杀死微生物和灭活酶，热处理的有效性和其对产品质量的影响主要与温度-时间的组合、使用的加热方式和牛奶的预处理条件有关。目前，热杀菌处理主要有四种：预热杀菌法、巴氏杀菌法、超高温瞬时灭菌法以及保持杀菌法。经过长时期科学试验和实践探究，现在全世界各国已形成较为统一的生产模式，主要有巴氏杀菌法和ultra-high temperature instantaneous sterilization（uht）灭菌法两种热加工形式。
2、除此以外，目前还出现了一种先进的杀菌方式—蒸汽直喷式直接杀菌，这种技术是将蒸汽直接注入到牛奶中实现升温,再以高压穿过杀菌温度管道,实现瞬时杀菌。该技术核心突破点,在于最大限度保留牛奶中的天然营养活性蛋白。蒸汽直喷式直接杀菌工艺（infection，简称为inf）因为与加热介质（蒸汽）的直接接触，然后通过真空立即冷却，热传递效率高，从而限制了由于过量热暴露而导致的产品质量损失。蒸汽直喷式灭菌的主要原理是将需要灭菌的液相流体与蒸汽相流体进行充分混合，利用蒸汽的高温对液相流体进行杀菌。主要包括两大类，（1）蒸汽浸入式杀菌（steam infusion）：即将液相流体喷淋到蒸汽浴中杀菌；（2）蒸汽直喷式灭菌（steam injection）：将液相首先形成环形射流后，再与注入的蒸汽混合进行杀菌。蒸汽直喷式（inf）直接杀菌，由于物料与加热介质（蒸汽）的直接接触，热传递效率高，大大减少由于过量热暴露
3、目前，蒸汽直喷式灭菌技术主要是采用如cn101969782b中的混合器结构来实现蒸汽与物料的混合传热。但是，该结构的蒸汽和物料的混合，仅仅是通过环形狭缝的极短时间，蒸汽在进入到物料中后，会形成较大尺寸的气泡，大幅降低了相变传热的速度，无法实现充分和完全的混合及传热，从而导致物料受热不均匀，局域物料温度低于杀菌温度，影响杀菌的效果。因此，采用蒸汽直喷式杀菌工艺时，杀菌温度通常要高于传统间接式杀菌温度3-5℃，才能保证杀菌的效果。但是，较高的杀菌温度，也会造成物料额外的受热，导致活性营业及感官风味的损失。这也是目前蒸汽直喷式灭菌技术应用受到限制的原因之一。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有蒸汽直喷混合器中的气液混合不均匀问题，提出了一种超高温瞬时杀菌蒸汽直喷混合器，包括蒸汽入口模块、喷头主体模块、射流模块、出口模块，所述蒸汽入口模块、所述出口模块分别与所述喷头主体模块连接；所述射流模块通过所述出口模块与所述喷头主体模块夹紧固定。
2、进一步的，所述蒸汽入口模块与所述出口模块分别通过螺纹与所述喷头主体模块紧固连接，所述射流模块通过所述出口模块与所述喷头主体模块螺纹紧固时夹紧固定。
3、进一步的，所述蒸汽入口模块与所述射流模块之间的空间形成涡流混合腔，液体物料入口与所述涡流混合腔连通。
4、进一步的，所述蒸汽入口模块包括蒸汽入口、压缩段、收缩加速、蒸汽射流喷口，所述压缩段的直径小于所述蒸汽入口；所述收缩加速为锥形结构，用于蒸汽进入后进行加速；蒸汽通过所述蒸汽射流喷口以超音速射流喷出，并经过所述涡流混合腔。
5、进一步的，所述涡流混合腔上方设有液体物料入口，用于液体物料从所述液体物料入口中进入到所述涡流混合腔中。
6、进一步的，液体物料在所述涡流混合腔中形成高雷诺数涡流，并与超音速蒸汽充分混合，超音速蒸汽射流夹带液体物料形成气液混合物。
7、进一步的，所述气液混合物进入到所述射流模块的准直射流段，并继续进入激波扩张段；所述气液混合物在所述激波扩张段形成激波，进一步促进混合、传热及相变过程。
8、进一步的，所述气液混合物在相比混合区中充分传热及相变，逐渐转变为以液相为主，同时减速；所述相比混合区连接物料出口。
9、进一步的，所述压缩段的直径为所述蒸汽入口直径的50%-70%；所述蒸汽射流喷口的直径为所述压缩段直径的30%-50%；所述压缩段的锥角为14°-18°：所述激波扩张段的锥角为9-14°。
10、进一步的，最高升温至145℃的工况时，采用所述蒸汽射流喷口与所述准直射流段之间的距离比所述蒸汽射流喷口的直径大；所述准直射流段的直径小于所述蒸汽射流喷口的直径11%-15%；所述准直射流段的长度与直径相等；
11、最高升温至157℃的工况时，采用所述蒸汽射流喷口与所述准直射流段之间的距离与所述蒸汽射流喷口的直径相等；所述准直射流段的直径与所述蒸汽射流喷口的直径相等；所述准直射流段的长度小于其直径。
12、本专利技术的有益效果：
13、1.本专利技术针对超高温瞬时杀菌的升温工况，取得更好的气液混合效果；
14、2.本专利技术可以使混合后的物料温度更加均匀，能够实现更好的杀菌效果；
15、3.本专利技术具有更好的温度稳定性，具有更好的混合效果。
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1.一种超高温瞬时杀菌蒸汽直喷混合器，其特征在于，包括蒸汽入口模块、喷头主体模块、射流模块、出口模块，所述蒸汽入口模块、所述出口模块分别与所述喷头主体模块连接；所述射流模块通过所述出口模块与所述喷头主体模块夹紧固定。
2.如权利要求1所述的一种超高温瞬时杀菌蒸汽直喷混合器，其特征在于，所述蒸汽入口模块与所述出口模块分别通过螺纹与所述喷头主体模块紧固连接，所述射流模块通过所述出口模块与所述喷头主体模块螺纹紧固时夹紧固定。
3.如权利要求2所述的一种超高温瞬时杀菌蒸汽直喷混合器，其特征在于，所述蒸汽入口模块与所述射流模块之间的空间形成涡流混合腔，液体物料入口与所述涡流混合腔连通。
4.如权利要求3所述的一种超高温瞬时杀菌蒸汽直喷混合器，其特征在于，所述蒸汽入口模块包括蒸汽入口、压缩段、收缩加速、蒸汽射流喷口，所述压缩段的直径小于所述蒸汽入口；所述收缩加速为锥形结构，用于蒸汽进入后进行加速；蒸汽通过所述蒸汽射流喷口以超音速射流喷出，并经过所述涡流混合腔。
5.如权利要求4所述的一种超高温瞬时杀菌蒸汽直喷混合器，其特征在于，所述涡流混合腔上
6.如权利要求5所述的一种超高温瞬时杀菌蒸汽直喷混合器，其特征在于，液体物料在所述涡流混合腔中形成高雷诺数涡流，并与超音速蒸汽充分混合，超音速蒸汽射流夹带液体物料形成气液混合物。
7.如权利要求6所述的一种超高温瞬时杀菌蒸汽直喷混合器，其特征在于，所述气液混合物进入到所述射流模块的准直射流段，并继续进入激波扩张段；所述气液混合物在所述激波扩张段形成激波，进一步促进混合、传热及相变过程。
8.如权利要求7所述的一种超高温瞬时杀菌蒸汽直喷混合器，其特征在于，所述气液混合物在相比混合区中充分传热及相变，逐渐转变为以液相为主，同时减速；所述相比混合区连接物料出口。
9.如权利要求8所述的一种超高温瞬时杀菌蒸汽直喷混合器，其特征在于，所述压缩段的直径为所述蒸汽入口直径的50%-70%；所述蒸汽射流喷口的直径为所述压缩段直径的30%-50%；所述压缩段的锥角为14°-18°：所述激波扩张段的锥角为9-14°。
10.如权利要求9所述的一种超高温瞬时杀菌蒸汽直喷混合器，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种超高温瞬时杀菌蒸汽直喷混合器，其特征在于，包括蒸汽入口模块、喷头主体模块、射流模块、出口模块，所述蒸汽入口模块、所述出口模块分别与所述喷头主体模块连接；所述射流模块通过所述出口模块与所述喷头主体模块夹紧固定。
2.如权利要求1所述的一种超高温瞬时杀菌蒸汽直喷混合器，其特征在于，所述蒸汽入口模块与所述出口模块分别通过螺纹与所述喷头主体模块紧固连接，所述射流模块通过所述出口模块与所述喷头主体模块螺纹紧固时夹紧固定。
3.如权利要求2所述的一种超高温瞬时杀菌蒸汽直喷混合器，其特征在于，所述蒸汽入口模块与所述射流模块之间的空间形成涡流混合腔，液体物料入口与所述涡流混合腔连通。
4.如权利要求3所述的一种超高温瞬时杀菌蒸汽直喷混合器，其特征在于，所述蒸汽入口模块包括蒸汽入口、压缩段、收缩加速、蒸汽射流喷口，所述压缩段的直径小于所述蒸汽入口；所述收缩加速为锥形结构，用于蒸汽进入后进行加速；蒸汽通过所述蒸汽射流喷口以超音速射流喷出，并经过所述涡流混合腔。
5.如权利要求4所述的一种超高温瞬时杀菌蒸汽直喷混合器，其特征在于，所述涡流混合腔上方设有液体物...
【专利技术属性】
技术研发人员：宫伟力，孙远，李江龙，刘宇，刘佳，
申请(专利权)人：北京协同创新食品科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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