超声与微波及变频辅助果蔬离心脱水预处理加工的一体化装置
技术领域
本实用新型涉及一种超声与微波及变频辅助果蔬离心脱水预处理加工的一体化装置，适用于各种果蔬进行超声清洗，微波漂烫以及变频离心脱水的一体化加工，属于农产品与食品加工及机械制造技术领域。
背景技术
在食品加工的过程中，果蔬的清洗一般都是采用滚筒式清洗机、振动喷淋式清洗机、鼓泡清洗机、超声清洗机或超声组合臭氧清洗机等，而目前使用较多的主要是超声清洗，由于超声波的清洗效率高，对果蔬的损伤较小。超声波清洗主要靠超声波的空化作用来完成。超声波产生的空化作用不仅能引起高温效应、压力效应、放电效应、机械搅拌、乳化和凝聚等现象，而且能渗透到细菌内部，使某些细菌失去生物活性，所以超声清洗机不断地得到发展。但是其大部分清洗机器都是独立式的，且设备占地面积较大。超声波产生的高温效应，也会使某些酶失活，但是对氧化酶类的作用不是很明显，这些酶会使食品在处理时色泽变差。如果蔬中的过氧化酶能使果蔬发生褐变，某些水解酶类则在果蔬存放的过程中，使果蔬中的干物质流失或产生不良的异味。因此，在果蔬进行超声清洗的过程中，往往还需要进行灭酶处理，使酶尽可能失活。而影响酶的活性的因素主要是体系的温度和pH值。所以一般钝化酶的活性大多数是调节环境温度，也就是加热。加工果蔬时，企业多采用热水或蒸汽烫漂一定时间，对于含水量较高的果蔬，其效果是显著的，但是其温度和时间难于控制，过高的温度或过长的时间可能就会变成蒸煮。从而导致过多的可溶性营养成分的流出。微波虽然在加热过程中，其果蔬的中心温度要高于表面温度，升温速度快。但是微波的电磁场加热效应和非加热效应可以加速酶的失活，缩短加热时间，避免了可溶性营养成分的过多流失。而营养成分的流失受到果蔬水分的影响。在中央厨房的团餐加工过程，为了便于果蔬的包装与储运，往往需要对其进行脱水处理，以保证果蔬的质量。目前果蔬的脱水都是以离心为主，而在大型企业中，单独的离心设备往往体积都较大。为了解决上述的问题，本实用新型将果蔬清洗、漂烫及脱水的设备进行了一体化，不仅降低了设备成本，提高了果蔬加工的效率，还减少了企业车间的占地空间。
曹玉军、胡二军、张舒浩（2018年）公开了“一种具备冷却功能超声波清洗设备”发明专利（专利申请号201810176593.5）。该专利所述的超声波清洗设备，在箱体外侧具有环形的冷凝管，超声波发生装置安装在底部，能解决物料在超声过程中，物料的升温问题。本实用新型的不同在于果蔬在超声除杂清洗的过程中不需要进行冷却处理，反而超声的升温作用，为果蔬提供了一定的热量，降低了微波灭酶的耗能。
孙福宽（2014年）公开了“一种超声灭酶装置、灭酶杀菌系统及方法”发明专利（专利申请号CN201410405982.2）。该专利通过超声装置对果蔬饮品进行灭酶处理，并利用微波发生器产生的紫外线以及紫外杀菌器进行灭菌处理。果蔬饮品经过灭酶、灭菌处理后，整体温度低于巴氏灭菌法的温度，虽然避免了灭酶时温度过高营养物质流失减少的问题，但是该超声灭酶主要针对的是果蔬饮品中的果胶酶处理。本实用新型的不同在于利用超声产生的热量进行辅助灭酶并利用其空化作用对果蔬进行除杂清洗，改善果蔬内部结构的微观通道，便于果蔬的脱水保存。而灭酶处理主要是针对氧化酶类以及过氧化酶，所用灭酶装置采用微波发生器，以提高灭酶温度。
李艳军（2018年）公开了“一种微波高压反应环形装置”发明专利（专利申请号201711419236.9）。该专利中所述的微波环形反应装置包括外管和套装在外管内的内管，外管和内管之间的空间构成了环形反应通道，而微波发生装置则安装在外管和内管的外表面，其微波的分布均匀可控，布局不受设备尺寸的影响。本实用新型的不同在于微波发生装置安装于内嵌有离心容器的微波加热腔的外侧，并且微波加热腔底部外侧安装有环形分布的超声波发生器，将微波和超声设置于一体，有效的减小了设备占地面积。
付忠东、高建伟、徐立国、孙广军、徐少华、徐英猛公开了“离心脱水机”发明专利（专利申请号201821637240.2）。该专利所述的离心机可以实现自动化离心脱水，脱水桶内置有刮板，可便于桶内物料的排出。本实用新型的不同在于，该装置除了离心脱水外，还结合了清洗和灭酶处理，可实现高效脱水处理并且物料的排出采用摇臂进行倾倒，结构简单，实用性更强。
总之，超声与微波及变频辅助果蔬离心脱水预处理加工的一体化装置应用与方法，在国内外未见报道。本实用新型弥补了超声波清洗机、热烫灭酶设备和离心脱水机独立性上的缺陷，实现了一体化的果蔬脱水加工。
发明内容
本实用新型的目的是克服上述的不足之处，根据果蔬加工过程中的清洗、漂烫以及脱水的问题，提供了一种超声与微波及变频辅助果蔬离心脱水预处理加工的一体化装置及其应用。
本实用新型的技术方案，一种超声与微波及变频辅助果蔬离心脱水预处理加工的一体化装置，包括离心装置、微波装置、超声装置、物料进出门、摇臂、支架和机壳；所述离心装置设置于微波装置内部，微波装置底部设有超声装置，微波装置上方设有物料进出门；所述离心装置、微波装置和超声装置都设置于机壳内部；所述机壳一侧设有摇臂，机壳通过摇臂与支架转动连接。
进一步地，所述离心装置包括离心容器、离心盘、离心轴、传送带和离心电机；所述离心容器内设有离心盘，离心盘下方设有离心轴，离心轴与离心电机之间通过传送带传动连接；
所述微波装置包括微波加热腔、微波发生器；所述离心容器设置于微波加热腔内，微波加热腔上部设有物料进出门，微波加热腔外侧设有微波发生器；
所述超声装置包括超声发生器；所述超声发生器环状分布于微波加热腔的底部。
进一步地，所述微波装置还包括进水阀和放水阀；所述微波加热腔上部设有进水阀，微波加热腔底部设有放水阀。
进一步地，还包括顶部固定装置；所述顶部固定装置具体包括固定板和固定轴；所述固定板为两块，分别为离心容器固定板和微波加热腔固定板；所述离心容器固定板固定于离心容器顶部，微波加热腔固定板固定于微波加热腔顶部，离心容器固定板和微波加热腔固定板之间通过固定轴固定连接。
进一步地，还包括电气柜、水位传感器和控制面板；所述电气柜设置于机壳下部，控制面板设置于机壳上，控制面板与电气柜连接；所述水位传感器位于微波加热腔一侧。
进一步地，与电气柜连通的控制面板通过位于电气柜内部的PLC控制器进行控制；所述PLC控制器用于控制离心电机的启停，进水阀和放水阀的开闭，接受水位传感器传送的水位信号；控制物料进出门的开闭；控制微波发生器和超声发生器的启停、频率及功率。
本实用新型所述电器柜控制过程均为本领域技术人员已知的现有技术进行控制，通过触控面板实现对PLC电器柜的控制。
进一步地，所述离心容器具体为圆柱形带孔PP容器，直径为300-500 mm、高400-800 mm；
微波加热腔为圆柱型容器，材质为不锈钢材质，直径为400-600 mm、高400-850mm；微波发生器频率为2450MHz，功率为700-3000W，微波溃口直径为10-20 mm，数量为3-5个，微波发生器通过密封板与微波加热腔隔离，密封板材质为玻璃；
超声发生器呈环形分布，数量5-10套，功率为600-3000W，超声发生器的频率为20-100kHz，根据加工需求更换。
本实用新型的有益效果：本实用新型充分利用了超声的空化作用对果蔬的清洗，其超声过程中，超声所产生的高温效应，其热量并不需要进行冷却，提高了能源的利用率，同时减少了微波发生器的耗能。此外本实用新型将超声清洗机，热水烫漂装置以及变频离心脱水机设计为一体装置，减少了设备耗材，提高了生产车间的空间利用率。
本实用新型能够在保证果蔬品质的同时，达到节能减排的效果。并且在整个果蔬加工过程中，不需要加入任何化学品，就能高效的进行果蔬脱水加工，保证了食品的安全。
附图说明
图1是本实用新型装置结构主视图。
图2是本实用新型装置结构俯视图。
图3是本实用新型装置电路控制示意图。
附图标记说明：1、物料进出门；2、离心容器；3、微波加热腔；4、微波发生器；5、超声发生器；6、电气柜；7、固定轴；8、固定板；8-1、离心容器固定板；8-2、微波加热腔固定板；9、离心盘；10、离心轴；11、传输带；12、离心电机；13、进水阀；14、水位传感器；15、放水阀；16、摇臂；17、支架；18、控制面板；19、机壳。
具体实施方式
如图1-2所示，包括离心装置、微波装置、超声装置、物料进出门1、摇臂16、支架17和机壳19；所述离心装置设置于微波装置内部，微波装置底部设有超声装置，微波装置上方设有物料进出门1；所述离心装置、微波装置和超声装置都设置于机壳19内部；所述机壳19一侧设有摇臂16，机壳19通过摇臂16与支架17转动连接。
所述离心装置包括离心容器2、离心盘9、离心轴10、传送带11和离心电机12；所述离心容器2内设有离心盘9，离心盘9下方设有离心轴10，离心轴10与离心电机12之间通过传送带11传动连接；
所述微波装置包括微波加热腔3、微波发生器4；所述离心容器2设置于微波加热腔3内，微波加热腔3外侧设有微波发生器4；
所述超声装置包括超声发生器5；所述超声发生器5环状分布于微波加热腔3的底部。
所述微波装置还包括进水阀13和放水阀15；所述微波加热腔3上部设有进水阀13，底部设有放水阀15。
还包括顶部固定装置；所述顶部固定装置具体包括固定板8和固定轴7；所述固定板8为两块，分别为离心容器固定板8-1和微波加热腔固定板8-2；所述离心容器固定板8-1固定于离心容器2顶部，微波加热腔固定板8-2固定于微波加热腔3顶部，离心容器固定板8-1和微波加热腔固定板8-2之间通过固定轴7固定连接。
还包括电气柜6、水位传感器14和控制面板18；所述电气柜6设置于机壳19下部，控制面板18设置于机壳19上，控制面板18与电气柜6连接；所述水位传感器14位于微波加热腔3一侧。
本装置电路控制图如图3所示，所述电气柜6通过电路与物料进出门1、微波发生器4、超声发生器5、离心电机12、进水阀13、水位传感器14和放水阀15连接；控制面板18通过电路输送对应的控制命令给电气柜6。
所述控制面板18为触控面板。
与电气柜6连通的控制面板18通过位于电气柜6内部的PLC控制器进行控制；所述PLC控制器用于控制离心电机12的启停，进水阀13和放水阀15的开闭，接受水位传感器14传送的水位信号；控制物料进出门1的开闭；控制微波发生器4和超声发生器5的启停、频率及功率。
所述离心容器2具体为圆柱形带孔PP容器，直径为300-500 mm、高400-800 mm；
微波加热腔3为圆柱型容器，材质为不锈钢材质，直径为400-600 mm、高400-850mm；微波发生器频率为2450MHz，功率为700-3000W，微波溃口直径为10-20 mm，数量为3-5个，微波发生器通过密封板与微波加热腔隔离，密封板材质为玻璃；
超声发生器5呈环形分布，数量5-10套，功率为600-3000W，超声发生器5的频率为20-100kHz，根据加工需求更换。
