技术领域
本发明涉及液体食品灭菌技术领域，具体涉及一种电喷雾灭菌与蛋白质肽 键断裂设备。
背景技术
现有技术中，高脉冲电场灭菌原理一般为在液体中施加高脉冲电压，形成 高强度的脉冲电场，使液体中的细菌因受到高强度的脉冲电场作用而被电击穿， 最终导致失活。这种技术方案的实施首先必须提供高强度的脉冲电压，所以存 在能耗高、对于设备的技术要求也高，当然存在一定的影响因素，最主要的是 因为脉冲电场的理论无法保证对于不同理化参数的液体得到相同的脉冲电场强 度。在液体食品生产线中，液体的理化参数：如电导率、介电常数等改变随时 都可能使液体内的电场强度产生变化，从而引起灭菌效果不稳定。
专利CN102224970A中公开了一种不受液体理化参数影响的电喷雾灭菌设 备，其通过提供一个电源，使带有细菌的液体流经电压接头套筒时，液体将高 电压导到中空毛细管发射针的出口，由于细菌自身的电、化学特性，使细菌逐 步极化。在电压接头套筒内，细菌一般并不会直接因电流作用而死亡。其主要 是将这些具有分子极性的细菌随着液体流动，因中空毛管发射针的出口被液体 充满，液体在电场力的作用下形成一个动态的泰勒锥，泰勒锥的曲率半径非常 小，在亚微米数量级，从而使泰勒锥的表面电场强度足够高，这一强电场对液 体进行作用可以将极性的微生物细胞充分极化，并将其微生物细胞彻底撕裂， 从而达到灭菌的效果。但是其存在的主要问题是，中空毛细管发射针锥体出口 端内径较小，其在单位时间能处理的液体量也就相对较少，因此不适合处理大 批量需要灭菌的液体。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种灭菌彻底、处理量大、适合工业化 应用、结构简单且操作方便的电喷雾灭菌与蛋白质肽键断裂设备。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种电喷雾灭菌与蛋白质 肽键断裂设备，包括电压装置、进料设备，电压装置的正极或负极通过电缆连 接电极容器，电压装置的另一极通过电缆连接雾化装置，雾化装置与导电材料 制成的发射喷头相连接，发射喷头对接电极容器，所述雾化装置为超声波雾化 器或气动马达或电动马达，所述发射喷头为柱形多层发射喷头或喇叭式发射喷 头，所述喇叭式发射喷头包括中空柱体和与中空柱体相连接的喇叭体，所述进 料设备与雾化装置相连接，液体流入雾化装置并沿发射喷头表面流出，或所述 发射喷头外部套设有多管进料器，所述进液设备与多管进料器相连接，液体经 多管进料器喷向发射喷头。本发明中的电场力是由发射喷头雾化喷出的液体形 成的泰勒锥与电极容器之间形成的。本发明所述的柱形多层发射喷头包括与雾 化装置相连接的圆柱体，所述圆柱体表面设有多层平行环形凸起。
本发明中电压装置的主要作用是提供一个电源，使带有细菌的液体受到高 电压和超声波的双重作用释放出无数个泰勒锥，由于电场大于细菌细胞正负离 子的结合能，将细胞直接撕裂而达到灭菌效果。在超声波雾化时，细菌一般并 不会直接因超声作用而死亡，这也不是本发明的主要技术要点与技术构思。本 发明主要是把这些具有分子极性的细菌随着液体流动、超声波雾化器的振动， 将流动的液体打散成细微颗粒，液体颗粒又受到电场力的作用形成无数个连续 动态的泰勒锥，泰勒锥的曲率半径非常小，在亚微米数量级，从而使泰勒锥的 表面电场强度足够高，这一强电场对液体的作用不仅可以将极性的微生物细胞 充分极化、将其微生物细胞彻底撕裂来达到灭菌的效果，还能破坏液体中存在 的某些蛋白质的肽键、将其断裂。本发明中所述的电动马达和气动马达可以产 生和超声波雾化器相同的雾化效果。
进一步地，所述电极容器由金属材料制成，电极容器设有开口和出液端， 所述电极容器的形状为柱状或半球状或锥状或球状或椭球状，所述电极容器的 出液端对接中转容器，所述中转容器内表面设有金属层，中转容器连有接地线， 所述中转容器通过管道连接出料输送泵。
作为优选，所述雾化装置设有进液口和出液口，所述出液口与中空柱体相 连接，所述中空柱体与喇叭体的连接处设有封闭底面，所述中空柱体靠近封闭 底面的侧面设有多个出液孔。封闭底面以及出液孔的设置可以使得液体沿喇叭 式发射喷头的喇叭体斜面流下，并在流下的过程中不断被雾化。
作为进一步优选，所述多个出液孔沿柱体圆周均匀分布于中空柱体侧面。 这种结构设计的喇叭式发射喷头，当液体从中空柱体出液孔流出时能保证液体 分布更均匀，雾化效果更好且完整，更容易形成稳定的泰勒锥。
作为优选，所述喇叭式发射喷头的喇叭体底部设有多个平行环形刀状端口 这种结构设计的喇叭式发射喷头其尖端可以接收到雾化装置传输到的能量，因 此能更好的实现本发明的目的。
作为优选，所述电极容器的表面设有复合绝缘层。复合绝缘层的设置，可 以提高液体利用率以及保障在设备运行过程中，操作人员的安全性。
作为优选，所述进料设备包括进料输送泵，所述雾化装置的进液口通过管 道连接进料输送泵，这也是为了更好的实现整个灭菌操作而设计的，这些管道、 进料输送泵为常规的设备、部件，是根据具体的工艺要求而确定的部件。
作为优选，所述进料设备包括进料输送泵，所述多管进料器通过管道连接 进料输送泵。
作为优选，所述进料设备包括进料输送泵、循环输送泵，所述多管进料器 通过管道连接循环输送泵，循环输送泵通过管道连接到中转容器，中转容器通 过管道连接进料输送泵。循环输送泵的设置目的在于，更充分的保证整体灭菌 的效果。
作为优选，所述进料设备包括进料输送泵、循环输送泵，所述中转容器通 过管道连接进料输送泵，所述雾化装置通过管道连接循环输送泵，所述循环输 送泵通过管道连接到中转容器。
作为优选，所述多管进料器设有环形导管，多管进料器表面设有2～20个与 环形导管相通的出水槽，所述出水槽沿多管进料器表面圆周均匀设置，与环形 导管形成的夹角A为0°～120°。
作为优选，所述电压装置的电压为脉冲电压、随机脉冲电压、单向正弦波 电压、单向非正弦波电压或直流电压，其中电压值为10V～100KV，所述电压装 置连接控制装置，本发明中的电压使用范围较宽，从理论上将，只要有电压， 能使细菌带上电、形成极化，则最终都会实现灭菌效果。
作为进一步优选，所述电压装置的电压值为10KV～50KV，所述控制装置为 智能控制装置，其可以根据液体的流量、细菌的含量及液体的理化参数等因素 具体选择不同的电压函数。这个电压函数并不影响本发明灭菌原理的应用，以 及灭菌效果的实现，只是因液体的理化参数，更优的情况下灭菌。本发明所述 智能控制装置还可以根据系统设定循环灭菌的时间，智能控制循环灭菌的过程。 另外，根据目前实际使用电压的情况，上述的电喷雾灭菌设备中电压装置的电 压值为10KV～50KV时，可以在不增加设备的情况下取得较好的灭菌效果。
作为优选，所述电压装置与雾化装置的连接管路上设有隔离变压器。所述 隔离变压器的主要起保护人身安全、滤波的作用。
作为优选，本发明所述发射喷头和电极容器都经过卫生级的纳米金属不沾 涂层材料处理，确保电压装置的电可以传送到被处理的液体。
另外，在本发明所述电喷雾灭菌与蛋白质肽键断裂设备中，电极容器、中 转容器、发射喷头进行定期的物理热力消毒灭菌，以及对各种管道设备、外接 的多管进料器进行定期更换，都可以更好地保证液体灭菌的效果。
本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：1、本发明将电喷雾离子化行 业内的泰勒锥技术方案应用于液体食品灭菌领域，而且灭菌十分彻底，完全可 以确保对食品本身的营养成分的保留，尤其是一些在不适合高温、高压处理的 情况下，尤为突出。
2、本发明采用的雾化装置，解决了单个泰勒锥上应用流量小的局限性，其 利用雾化技术将液体雾化成大量100微米以内的雾粒，同时施加电场力作用， 迸发形成无数个泰勒锥，泰勒锥的曲率半径非常小，在亚微米数量级，从而使 泰勒锥的表面电场强度足够高，这一强电场对液体的作用不仅可以将极性的微 生物细胞充分极化、将其微生物细胞彻底撕裂来达到灭菌的效果，还能破坏液 体中存在的某些蛋白质的肽键、将其断裂。
3、本发明所述的电喷雾灭菌与蛋白质肽键断裂设备通过喇叭式发射喷头中 空柱体出液孔出液的方式或多管进料器表面出水槽出液的方式取代专利 CN102224970A中中空毛细管发射针出液的方式，继而大幅度提高了单位时间内 可以处理的需要灭菌的液体量。
4、本发明所述的电喷雾灭菌与蛋白质肽键断裂设备还具有结构简单，操作 方便，适合工业化应用、杀菌效果更好、更彻底的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述 中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付 出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述的一种电喷雾灭菌与蛋白质肽键断裂设备实施1的结构 示意图。
图2为本发明所述的一种电喷雾灭菌与蛋白质肽键断裂设备实施3的结构 示意图。
图3为本发明所述的一种电喷雾灭菌与蛋白质肽键断裂设备实施5的结构 示意图。
图4为本发明所述的一种电喷雾灭菌与蛋白质肽键断裂设备实施7的结构 示意图。
图5为本发明所述的电极容器结构示意图。
图6为本发明所述的多管进料器的结构示意图。
图7为本发明所述的多管进料器的俯视图。
图8为本发明所述的发射喷头结构示意图。
标号说明：10、进料输送泵；20、循环输送泵；30、雾化装置；40、电压 装置；50、控制装置；60、电极容器；70、喇叭式发射喷头71、柱形多层发射 喷头；72、环形刀状端口；80、中转容器；90、出料输送泵；100、隔离变压 器；110、多管进料器；111、环形导管；112、出水槽；120、柱状电极容器；130、 锥状电极容器；140、半球体电极容器；150、球状电极容器；160、椭球状电极 容器。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的 解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1：如图1、图5、图8所示，本实施例1所述的一种电喷雾灭菌与 蛋白质肽键断裂设备包括进料输送泵10、电压装置40、雾化装置30，电压装置 40的正极或负极通过电缆连接电极容器60，电压装置40的另一极通过隔离变 压器100与雾化装置30相连接，雾化装置30设有进液口和出液口，雾化装置 30的出液口与导电材料制成的发射喷头相连接，发射喷头对接由金属材料制成 的电极容器60，电极容器60对接中转容器80，中转容器80内表面设有金属层， 所述中转容器80连接有接地线，所述中转容器80通过管道连接出料输送泵90， 所述雾化装置30的进液口通过管道连接进料输送泵10，所述电压装置40与控 制装置50相连接，所述控制装置为智能控制装置。在本实施例1中，所述雾化 装置30为超声波雾化器或气动马达或电动马达；所述电压装置40的电压为脉 冲电压或随机脉冲电压或单向正弦波电压或单向非正弦波电压或直流电压，其 中电压值为20KV；所述电极容器60为上端设有开口，下端设有出液端的柱状 电极容器120或锥状电极容器130或半球状电极容器140或球状电极容器150 或椭球状电极容器160；所述发射喷头为喇叭式发射喷头70，所述喇叭式发射 喷头70包括中空柱体和与中空柱体相连接的喇叭体，所述中空柱体与喇叭体的 连接处设有封闭底面，所述中空柱体靠近封闭底面的侧面沿圆周方向均匀设有 多个出液孔。
实施例2：如图1、图5、图8所示，本实施例2所述的一种电喷雾灭菌与 蛋白质肽键断裂设备与实施例1的区别在于，所述喇叭式发射喷头70的喇叭体 底端设有多个平行环形刀状端口72。
实施例1、实施例2所述的一种电喷雾灭菌与蛋白质肽键断裂设备的具体灭 菌过程为：液体通过进料输送泵10输送至超声波雾化器或气动马达或电动马达， 所述超声波雾化器或气动马达或电动马达通过进液口将液体送至发射喷头的中 空柱体内部，再由发射喷头的柱体侧面上的出水小孔流出并沿发射喷头的喇叭 体斜面流下，在流下的过程中不断被雾化，同时又受到电场力的双重作用，形 成千千万万个泰勒锥，在泰勒锥的表面形成高电场区，细菌经过这个高电场区， 被充分极化，被彻底撕裂或击穿，最终强行把细菌杀死。
实施例3：如图2、图5至图8所示，本发明实施例3所述的一种电喷雾灭 菌与蛋白质肽键断裂设备包括进料输送泵10、电压装置40、雾化装置30，电压 装置40的正极或负极通过电缆连接电极容器60，电压装置40的另一极通过隔 离变压器100与雾化装置30相连接，雾化装置30与导电材料制成的发射喷头 相连接，发射喷头外部套设有多管进料器110，所述多管进料器110设有环形导 管111，多管进料器110表面设有10个与环形导管111相通的出水槽112，所述 出水槽112沿多管进料器110表面圆周均匀设置，与所述环形导管111形成的夹 角A为60°，所述发射喷头对接由金属材料制成的电极容器60，电极容器60对 接中转容器80，中转容器80内表面设有金属层，所述中转容器80连接有接地 线，所述中转容器80通过管道连接出料输送泵90，所述多管进料器110通过管 道连接进料输送泵10，所述电压装置40与控制装置50相连接，所述控制装置 为智能控制装置。在本实施例4中，所述雾化装置30为超声波雾化器或气动马 达或电动马达；所述电压装置40的电压为脉冲电压或随机脉冲电压或单向正弦 波电压或单向非正弦波电压或直流电压，其中电压值为30KV；所述电极容器 60为上端设有开口，下端设有出液端的柱状电极容器120或锥状电极容器130 或半球状电极容器140或球状电极容器150或椭球状电极容器160；所述发射喷 头为柱形多层发射喷头71或喇叭式发射喷头70，所述喇叭式发射喷头70包括 中空柱体和与中空柱体相连接的喇叭体，所述的柱形多层发射喷头71包括与雾 化装置30相连接的圆柱体，所述圆柱体表面设有多层平行环形凸起。
实施例4：如图2、图5至图8所示，本实施例4所述的一种电喷雾灭菌与 蛋白质肽键断裂设备与实施例4的区别在于，所述喇叭式发射喷头70的喇叭体 底端设有多个平行环形刀状端口72。
在本发明实施例3、实施例4所述的一种电喷雾灭菌与蛋白质肽键断裂设备 中，液体可通过外接的多管进料器110分流喷向发射喷头表面，因此，本发明 实施例3、实施例4中的喇叭式发射喷头70的中空柱体与喇叭体的连接处可以 设封闭底面也可以不设封闭底面，中空柱体接近连接处的柱体侧面也可以不设 出液孔。
实施例3、实施例4的具体灭菌过程为：液体通过进料输送泵10输送至多 管进料器110，多管进料器110通过表面出水槽112将液体分流送至发射喷头的 表面，在流下的过程中不断被雾化，同时又受到电场力的双重作用，形成千千 万万个泰勒锥，在泰勒锥的表面形成高电场区，细菌经过这个高电场区，被充 分极化，被彻底撕裂或击穿，最终强行把细菌杀死。
实施例5：如图3、图5、图8所示，本发明实施例5所述的一种电喷雾灭 菌与蛋白质肽键断裂设备包括进料输送泵10、电压装置40、雾化装置30，电压 装置40的正极或负极通过电缆连接电极容器60，电压装置40的另一极通过隔 离变压器100与雾化装置30相连接，雾化装置30设有进液口和出液口，雾化 装置30的出液口与导电材料制成的发射喷头相连接，发射喷头对接由金属材料 制成的电极容器60，电极容器60对接中转容器80，中转容器80内表面设有金 属层，所述中转容器80连接有接地线，所述中转容器80通过管道连接出料输 送泵90，所述雾化装置30的进液口通过管道连接循环输送泵20，循环输送泵 20通过管道与中转容器80相连接，中转容器80通过管道连接进料输送泵10， 所述电压装置40与控制装置50相连接，所述控制装置为智能控制装置，智能 控制装置控制循环灭菌的时间和电压的输出。在本实施例5中，所述雾化装置 30为超声波雾化器或气动马达或电动马达；所述电压装置40的电压为脉冲电压 或随机脉冲电压或单向正弦波电压或单向非正弦波电压或直流电压，其中电压 值为50KV；所述电极容器60为上端设有开口，下端设有出液端的柱状电极容 器120或锥状电极容器130或半球状电极容器140或球状电极容器150或椭球 状电极容器160；所述发射喷头为喇叭式发射喷头70，所述喇叭式发射喷头70 包括中空柱体和与中空柱体相连接的喇叭体，所述中空柱体与喇叭体的连接处 设有封闭底面，所述中空柱体靠近封闭底面的侧面沿圆周方向均匀设有多个出 液孔。
实施例6：如图3、图5、图8所示，，本实施例6所述的一种电喷雾灭菌与 蛋白质肽键断裂设备与实施例5的区别在于，所述喇叭式发射喷头70的喇叭体 底端设有多个平行环形刀状端口72。
实施例5、实施例6的具体灭菌过程为：液体通过进料输送泵10进入中转 容器80，再从中转容器80通过循环输送泵20进入雾化装置30，雾化装置30 将液体送至发射喷头中空柱体内部，再由发射喷头的柱体侧面上的出水小孔流 出并沿发射喷头的喇叭体斜面流下，在流下的过程中不断被雾化，同时又受到 电场力的双重作用，形成千千万万个泰勒锥，在泰勒锥的表面形成高电场区， 细菌经过这个高电场区，被充分极化后流入中转容器80构成一次循环，其中， 智能控制装置控制循环的时间，当循环灭菌完毕后，液体回到中转容器80，再 经输出管道由出料输送泵90送去封装。
实施例7：如图4至图8所示，本发明实施例7所述的一种电喷雾灭菌与蛋 白质肽键断裂设备包括进料输送泵10、电压装置40、雾化装置30，电压装置 40的正极或负极通过电缆连接电极容器60，电压装置40的另一极通过隔离变 压器100与雾化装置30相连接，雾化装置30与导电材料制成的发射喷头相连 接，发射喷头外部套设有多管进料器110，所述多管进料器110设有环形导管111， 多管进料器110表面设有20个与环形导管111相通的出水槽112，所述出水槽 112沿多管进料器110表面圆周均匀设置，与所述环形导管111形成的夹角A为 120°，所述发射喷头对接由金属材料制成的电极容器60，电极容器60对接中转 容器80，中转容器80内表面设有金属层，所述中转容器80连接有接地线，所 述中转容器80通过管道连接出料输送泵90，所述多管进料器110通过管道连接 循环输送泵20，循环输送泵20通过管道连接到中转容器80，中转容器80通过 管道连接进料输送泵10，所述电压装置40与控制装置50相连接，所述控制装 置为智能控制装置。在本实施例7中，所述雾化装置30为超声波雾化器或气动 马达或电动马达；所述电压装置40的电压为脉冲电压或随机脉冲电压或单向正 弦波电压或单向非正弦波电压或直流电压，其中电压值为10KV；所述电极容器 60为上端设有开口，下端设有出液端的柱状电极容器120或锥状电极容器130 或半球状电极容器140或球状电极容器150或椭球状电极容器160；所述发射喷 头为柱形多层发射喷头71或喇叭式发射喷头70，所述喇叭式发射喷头70包括 中空柱体和与中空柱体相连接的喇叭体。
实施例8：如图4至图8所示，本实施例8所述的一种电喷雾灭菌与蛋白质 肽键断裂设备与实施例7的区别在于，所述喇叭式发射喷头70的喇叭体底端设 有多个平行环形刀状端口72。
实施例7、实施例8的具体灭菌过程为：液体通过进料输送泵10进入中转 容器80，再从中转容器80通过循环输送泵20流入多管进料器110，多管进料 器110通过表面出水槽112将液体分流送至发射喷头的表面，在流下的过程中 不断被雾化，同时又受到电场力的双重作用，形成千千万万个泰勒锥，在泰勒 锥的表面形成高电场区，细菌经过这个高电场区，被充分极化后流入中转容器 80构成一次循环，其中，智能控制装置控制循环的时间，当循环灭菌完毕后， 液体回到中转容器80，再经输出管道由出料输送泵90送去封装。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形 状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做 的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域 的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的 方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均 应属于本发明的保护范围。