自保護快速啟閉式超高壓食品加工容器的製作方法

2023-06-12 09:29:46

專利名稱：自保護快速啟閉式超高壓食品加工容器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及食品加工機械領域，尤其涉及一種自保護快速啟閉式超高壓食品加工容器。
背景技術：
超高壓食品加工就是將食品放入壓媒(如水等)中，使用100MPa以上的壓力，在常溫或較低溫度下對食品保持一定的作用時間，從而達到滅菌、延長保質期的目的。經超高壓處理後的食品在完成殺菌的同時，不但能較好地保持原有的營養成分，而且加工後的食品口感佳、色澤鮮豔、品質均勻、保質期延長。由於在常溫下殺菌，超高壓食品加工過程的能耗也較傳統的熱加工工藝有著很大程度地降低。超高壓食品加工在節能、防二次汙染、食品安全等方面具有顯著的優點，是食品加工的高新技術。
超高壓食品加工過程可以分為兩種方法一種是連續加工，即用超高壓泵將食品送入超高壓容器中進行加壓處理，該方法適用於果汁等液態食品；另一種是間歇加工，即將事先處理好的食品進行軟包裝，然後放入超高壓容器內，再進行加壓處理，該方法適用於固態食品。
超高壓食品加工裝置主要由食品加工容器、壓力系統和控制系統三部分組成。間歇操作的食品加工容器，頻繁受到超高壓脈動載荷的作用，應力水平高，有可能發生疲勞破壞等事故。超高壓力下液體的壓縮性明顯提高，例如在1000MPa時水的壓縮率接近20％，故超高壓食品加工容器儲存的能量大，一旦發生破壞事故，將造成重大損失。因此，研製高效安全的食品加工容器是超高壓食品加工技術走向實用化的關鍵。
目前，超高壓食品加工容器通常採用單層筒體和繞絲筒體。單層筒體壁厚，在超高壓下有可能發生橫向斷裂、軸向開裂等事故(見鄭津洋，陳志平編著.特殊壓力容器.北京化學工業出版社，1997，P30)，缺乏自保護功能。繞絲筒體不能承受軸向力，需要採用承壓框架。但框架的成本高，同時還需要專門的繞絲機構。而且在啟閉時需將容器移出框架，因而操作效率低。近年來出現了小型內、外筒雙層結構超高壓食品加工裝置，它採用了內部加壓的方式，即通過液壓缸和活塞加壓，無需高壓泵及高壓配管。但這種食品加工容器容積會隨著壓力增大而減小，利用率低，且容器與活塞之間為動密封，易磨損，只適用於高壓力小容量研究開發。
中國專利ZL02290930.3提供了一種食品超高壓滅菌保鮮用等靜壓機。該裝置中加壓油缸和工作油缸都置於承壓框架內，加壓油缸與框架上梁的下端面相固定，工作缸放置在可移動的滑板上；加壓油缸內有活塞，通過活塞的運動進行加壓。這種結構由於採用了框架式，因而總體比較笨重，成本高，同時在啟閉容器時須將工作缸移出框架，操作效率低。中國專利ZL03258266.8提供的一體化超高壓生物處理設備是將超高壓發生器和超高壓加載器連成一體，利用活塞杆的機械運動施壓。其密封部件因經常運動易磨損，同時通過活塞運動加壓時容器容積會隨壓力增大而減小，利用率低。中國專利ZL94221913.9提供了一種快裝快拆小型超高壓食品加壓裝置，其通過上螺紋端蓋上的外花鍵螺紋相對筒體上端內螺紋花鍵套轉動45°以實現快裝快拆的目的。這種結構在一定程度上能實現快速啟閉的要求，但該結構採用雙層縮套筒體從而限制了容器的長度。中國專利ZL90222175.2提供了自保護超高壓容器，它有一個由中、高強度鋼製成的厚內筒，在其外表面交錯纏繞扁平鋼帶層，即使內筒產生裂紋，亦能有效地防止低應力脆斷或爆炸，但該結構未涉及快開裝置。中國專利ZL98244807.4提供了一種超聲超高壓食品加工裝置，它是在超高壓食品加工容器上加裝超聲振動系統——超聲電源和振動元件，通過高頻振動和超高壓力的共同作用對食品進行加工處理。中國ZL03266255.6提供的加溫超高壓食品處理裝置是在已有的超高壓食品處理裝置的容器外部加裝一個電加溫水箱，使超高壓容器內的液體壓力介質升溫，在高於常溫的熱和超高壓的雙重作用下對食品進行加工處理。這兩種實用新型都是僅對現有超高壓食品加工容器外加附件的一些改進，並沒有涉及到容器本身的結構設計。

發明內容
本實用新型的目的是針對現有技術的不足，提供一種啟閉快速、具有自保護功能，且製造簡單、操作方便、加工效率高、使用安全的自保護快速啟閉式超高壓食品加工容器。
它具有內筒10，在內筒10外壁設有鋼帶層9，在內筒10上、下兩端設有套環1，鋼帶層9與兩端套環1外設有筒體保護殼15。內筒10下端設有螺紋底蓋2、底塞3，在底塞3上端面設置篩板8，底塞3中心開有進液孔。內筒10上端設有頂塞11、齒蓋12，並用墊圈13、螺母14連接定位。容器兩端均採用O形圈5加三角墊4組合密封結構，並通過託板6和不鏽鋼螺釘7固定。
本實用新型可以實現超高壓食品加工中頻繁啟閉的要求，具有結構合理、製造簡單、生產效率高、操作方便和使用安全等優點。


圖1是快速啟閉自保護式超高壓食品加工容器結構示意圖，圖中套環1、螺紋底蓋2、底塞3、三角墊4、O形圈5、託板6、不鏽鋼螺釘7、篩板8、鋼帶層9、內筒10、頂塞11、齒蓋12、墊圈13、螺母14、筒體保護殼15；圖2是快速啟閉自保護式超高壓食品加工容器結構俯視圖。
具體實施方式
如圖1所示，自保護快速啟閉式超高壓食品加工容器具有內筒10，在內筒10外壁設有鋼帶層9，在內筒10上、下兩端設有套環1，鋼帶層9與兩端套環1外設有筒體保護殼15。內筒10下端設有螺紋底蓋2、底塞3，在底塞3上端面安置篩板8，底塞3中心開有進液孔。內筒10上端設有頂塞11、齒蓋12，並用墊圈13、螺母14連接。容器兩端均採用O形圈5加三角墊4的密封結構，並通過託板6和不鏽鋼螺釘7固定。
容器內筒採用整體鍛造式單層厚壁圓筒。容器頂部由於經常開啟，採用了齒齧式快開結構，即在內筒上端部和齒蓋圓周方向加工相同數量的齒，依靠齒的相互嚙合來承受軸向力。齒蓋和頂塞相互分離，通過螺母連接定位以保證啟閉時齒蓋可相對於頂塞自由轉動。在內筒和齒蓋的嚙合齒根部均採用大圓角半徑卸載槽來降低應力峰值，提高容器的疲勞壽命。容器底部採用帶鋸齒形螺紋的螺紋底蓋承受內壓產生的軸向力。螺紋底蓋上端成凹槽結構，降低螺紋底蓋的剛度，使其最大受壓點下移，利用螺紋底蓋上部受拉且富於彈性使螺紋受力均勻，提高螺紋的疲勞強度。
只要將齒蓋相對於筒體上的嚙合齒轉動一個角度，就可以方便快捷地實現容器的啟閉。由於齒蓋和頂塞相互分離，在轉動齒蓋時並不會帶動頂塞的轉動，從而避免密封件的磨損。容器筒體兩端與套環之間採用過盈套合，這樣可以加強容器端部，同時也改善了嚙合齒和螺紋的受力狀況。容器底部和頂部均採用O形圈加三角墊密封裝置。錯繞在內筒外側的自保護扁平鋼帶層，可以吸收和緩釋從容器端部或內筒裂紋中洩漏釋放的能量，減小容器破壞時的危害，達到自保護目的。
螺紋底蓋2、底塞3、頂塞11和齒蓋12均採用高強度鋼鍛件材料，套環1採用低合金鋼，以方便套環與鋼帶之間焊接。為滿足食品加工的衛生要求，螺紋底蓋2、底塞3、頂塞11、齒蓋12和內筒10等零件都需表面鍍鉻防鏽，託板6、螺釘7、篩板8等內置零件都採用不鏽鋼材料。
權利要求1.一種自保護快速啟閉式超高壓食品加工容器，它包括內筒(10)、套環(1)、螺紋底蓋(2)、齒蓋(12)、頂塞(11)和鋼帶層(9)，其特徵在於它在內筒(10)兩端設有過盈配合的套環(1)，並在內筒(10)外側設有自保護錯繞鋼帶層(9)。
2.根據權利要求1所述的一種自保護快速啟閉式超高壓食品加工容器，其特徵在於所述的齒蓋(12)和內筒(10)上端圓周方向設有相同數量均布的嚙合齒，齒蓋(12)和內筒(10)上嚙合齒根部設有大半徑圓角卸載槽。
3.根據權利要求1所述的一種自保護快速啟閉式超高壓食品加工容器，其特徵在於所述的齒蓋(12)和頂塞(11)相互分離，然後通過墊圈(13)、螺母(14)連接定位作為一個整體部件，並保證在啟閉時齒蓋(12)可相對於頂塞(11)自由轉動。
專利摘要本實用新型公開了一種自保護快速啟閉式超高壓食品加工容器。它具有內筒，在內筒下端設有螺紋底蓋、底塞，底塞中心開有進液孔。內筒上端設有頂塞、齒蓋，並用墊圈、螺母連接定位。筒體兩端採用O形圈加三角墊的組合密封結構，並用託板和不鏽鋼螺釘固定。錯繞在內筒外側的鋼帶層與套合在內筒兩端的套環相焊接，同時在鋼帶層與套環外設有筒體保護殼。內筒上端和齒蓋圓周方向設有相同數量均布的齒，只要將齒蓋相對於筒體上的嚙合齒轉動一個角度，就可以方便地實現容器的啟閉。而內筒外側錯繞的鋼帶層可以吸收和緩釋容器發生破壞時釋放的能量，減少容器破壞產生的危害，實現自保護功能。本實用新型可以實現超高壓食品加工中頻繁啟閉的要求，具有結構合理、製造簡單等優點。
文檔編號A23L3/015GK2829381SQ2005200142
公開日2006年10月25日 申請日期2005年8月19日 優先權日2005年8月19日
發明者鄭津洋, 馬歆, 藺建成, 李忠, 張永, 許銳冰, 白篤, 張寶利, 孫國有, 陳虹港, 徐平, 楊鳳花, 陳先民, 吳濱, 胡永平, 朱國輝, 黃載生 申請人:浙江大學, 內蒙古北方重工業集團民品研究院