一种流体用激光杀菌设备

技术领域

本发明涉及一种激光杀菌设备，尤其涉及一种用于流体的激光杀菌设备。

背景技术

在食品领域中，经常需要对食品进行杀菌，而辐照杀菌和蒸汽杀菌是目前食品、医疗等行业主要采用的杀菌方式。

目前在在对一些流体食品物料进行杀毒时，也采用了上述的杀菌方法，但是在长时间使用后发现存在一些问题：辐照会改变遗传分子结构，因此其生物学风险不确定，绝大部分外企和大型国内企业不接受辐照产品；另外，蒸汽杀菌能耗高，耗时长，对物料影响大，可使用物料有限，且设备昂贵，同时还对环境造成污染，给实际的使用带来了不利的影响。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种对流体状的物料影响小，且杀菌效率高，杀菌成本低，同时节能环保的流体用激光杀菌设备。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种流体用激光杀菌设备，包括：

容纳部，所述容纳部呈中空状；

导流部，所述导流部设于所述容纳部的中空内，且，所述导流部呈中空状；其中，所述导流部与容纳部之间构成了用于输送物料的输送区域；

激光反射部，所述激光反射部可旋转的设于所述导流部的中空内；

激光发射部，所述激光发射部设于所述激光反射部的一侧；其中，所述激光发射部通过激光反射部将激光以旋转的方式透过导流部照射至输送区域内形成杀菌区域；以及

动力部，所述动力部与所述容纳部相连，用于驱动输送区域内的物料进行传输。

进一步的，所述导流部包括：

第一管件，所述第一管件的一端与所述容纳部相连；

第二管件，所述第二管件设于所述第一管件的另一端，且，所述第二管件由激光高透材料构成；

引流件，所述引流件设于所述第二管件的前端，所述引流件呈锥形。

进一步的，所述激光发射部包括：

反射镜，所述反射镜设置在所述导流部内；

传动件，所述传动件一端与所述反射镜相连，另一端穿出所述容纳部与驱动机构相连；其中，所述传动件经由驱动机构带动反射镜旋转。

进一步的，所述传动件为两个，且，所述反射镜位于两个传动件的前端。

进一步的，所述激光发射部设置在所述容纳部的通光孔一侧，所述激光发射部包括：

激光器，所述激光器用于发射高斯激光；

光束整形器，所述光束整形器设于所述激光器的下方，用于把激光器射出的高斯激光整形为光强均匀的平顶激光；

透镜组件，所述透镜组件设于所述光束整形器的下方，用于将平顶激光由横截面为圆点状的激光拉长为细长线状激光；

其中，所述透镜组件包括上下共轴设置的凹透镜、第一柱透镜、第二柱透镜和第三柱透镜。

进一步的，所述容纳部呈L型的管状，在所述容纳部的出料口下方设有包装袋。

进一步的，所述动力部为泵。

进一步的，还包括测温组件，所述测温组件包括:

测温视窗，所述测温视窗设置在容纳部的中空内部上，且所述测温视窗位于所述第二管件的一侧；其中，所述测温视窗的上方对应容纳部处开有测温口，所述测温视窗由红外波段激光高透射材质构成；

红外成像摄像头，所述红外成像摄像头位于所述测温口上方，用于透过测温视窗对物料进行温度检测。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明方案的流体用激光杀菌设备，其整体结构简单，操作方便，生产成本低，利用旋转的细长线状激光透过第二管件照射到杀菌区域内，对流体物料进行全方位的杀菌，杀菌效果好，对物料的影响小，且操作方便，符合实际的使用需求。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

附图1为本发明中实施例一的结构示意图；

附图2为本发明的实施例一中由激光发射部、第二管件、反射镜构成的杀菌区域的结构示意图；

附图3为本发明的实施例一中激光发射部的结构示意图；

附图4为本发明中实施例二的结构示意图；

其中：容纳部1、导流部2、激光发射部3、动力部5、包装袋6、测温视窗7、红外成像摄像头8、进料口10、出料口11、测温口12、第一管件20、第二管件21、引流件22、激光30、凹透镜31、第一柱透镜32、第二柱透镜33、第三柱透镜34、光束整形器35、反射镜40、传动件41、驱动机构42、输送区域50、杀菌区域51。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

本发明的设计基于如下思路：将流体物料放入输送区域内传输，当流体物料进入到杀菌区域中时，激光发射部发出的细长线状激光通过激光反射部以360°旋转的方式透射导流部后照射到杀菌区域内，实现对流通物料的高效杀菌；其中激光采用对微生物吸收率高，物料吸收率低的单一波长的激光，这样在杀菌的同时，能以对物料影响最小的方式高效、快速杀灭微生物，而不会使基底物料长时间升温，不影响物料颜色、性状、风味，同时激光作用过程为非接触作用，不产生交叉污染，操作方便快捷有效。

实施例一

请参阅附图1-3，本实施例一实施例所述的一种流体用激光杀菌设备，包括容纳部1，所述容纳部1为一呈L型的管体，其一端为进料口10，另一端为出料口11。

容纳部1内还安装有动力部5，在本实施例中的动力部5为泵，工作时，利用泵将容纳部1的流体物料从容纳部的进料口10输送到出料口11处。

导流部2安装在容纳部1的中空内，并且导流部2与容纳部1之间构成了用于输送物料的输送区域50，所述导流部2的内部也呈中空状；具体的，所述导流部2包括横向相连的第一管件20和第二管件21；所述第一管件20的另一端固定在容纳部1上；其中，第二管件21的材质由单波长激光高透射材质构成，这样激光可以从第二管件21透射到输送区域50内。

另外，在所述第二管件21的前端还设有引流件22，所述引流件22呈锥形状，引流件可以引导物料更好的往输送区域50内进行传输。

激光反射部设置在由第一管件20和第二管件21构成的中空部内；具有的，所述激光发射部包括两个上下平行设置的传动件41，两个所述传动件41的右侧穿出容纳部1，两个所述传动件41的左端通过反射镜40固定相连，反射镜40设置在第二管件21内，并且两个所述传动件41和反射镜40构成了用于激光发射部发射的激光通过的U型空腔。

其中，在容纳部1外还设有一驱动机构42，在本实施例中的驱动机构42为旋转电机，旋转电机与穿出容纳部1的两个传动件41固定在一起，这样当驱动机构42带动传动件旋转时，传动件同步带动反射镜做360°旋转。

请参阅附图2，所述激光发射部3设置在位于容纳部1右侧的通光孔（图中未示出）外，用于将激光发射到U型空腔后照射到反射镜，再由反射镜将激光以旋转的方式反射后透过第二管件21进入到输送区域50内形成杀菌区域51，在杀菌区域51内可以对物料进行高效杀菌。

具体的，所述激光发射部3包括上下依次设置的：激光器30、光束整形器35和透镜组件；所述激光器可以发射出波长范围为5微米~12微米的单一波长高斯激光，光束整形器35接收高斯激光后将高斯激光整形为光强分布均匀的平顶激光，最后平顶激光射入透镜组件内，光束整形器有多种方式的产品可以选择，非球面透镜、透镜阵列、透镜组、反射镜组、鲍威尔棱镜等。

其中，透镜组件用于将激光由横截面为圆点状的激光拉长为细线状激光，所述透镜组件包括共轴设置的凹透镜31、第一柱透镜32、第二柱透镜33和第三柱透镜34。

凹透镜31、第一柱透镜32、第二柱透镜33和第三柱透镜34均由5微米~12微米激光波长透过率高的材料制成，同时还需要加这个波长的增强透过镀膜，目前市售的这一波段专用透镜一般使用硒化锌(ZnSe)，硫化锌(ZnS), 锗(Ge)等材料，这一波段常用的镀膜材料有氟化钇、氟化镨和锗等。

所述第一柱透镜32、第二柱透镜33和第三柱透镜34呈半圆柱体状，第一柱透镜32和第三柱透镜34的结构上下对称设置，所述第二柱透镜33的位置为第一柱透镜32旋转90°后的方位。

为了确保平顶激光通过透镜组件后能够在工作面上形成光强均匀的细长线状的激光，凹透镜31、第一柱透镜32、第二柱透镜33和第三柱透镜34之间需要满足如下条件：

f

其中，f1、f2、f3和f4为凹透镜、第一柱透镜、第二柱透镜和第三柱透镜的焦距，d1、d2、d3、d4为凹透镜、第一柱透镜、第二柱透镜和第三柱透镜的间距；满足上述条件后，就可以将光强均匀的平顶激光以细长线状照射到反射镜上。

工作时，流体物料经由泵的抽取后，流体物料在输送区域内进行传输，流体物料从进料口流入到出料口中；当流体物料进入到杀菌区域时，激光发射部将细长线状的激光发射到反光镜上，同时反光镜通过连接件由驱动机构带动同步旋转，这样细长线状的激光就能够以旋转的方式透过第二管件照射到杀菌区域内，从而利用激光对经过杀菌区域的流体物料进行高效实时杀菌。

另外，在所述容纳部1的出料口下方设有包装袋，这样杀菌后的物料直接从出料口11进入到包装袋内，方便了对杀菌后的物料进行收集。

实施例二

请参阅附图4，本实施例与实施例一的区别在于：在本实施例中还设有测温组件，所述测温组件包括测温视窗7和红外成像摄像头8；测温视窗7设置在容纳部1的中空内部，且所述测温视窗7位于所述第二管件21的一侧，第二管件21与测温视窗7之间不能有激光照射出来重叠的地方，这样可以避免激光直接从测温视窗7射出而造成危险情况的发生。

其中，所述测温视窗7的上方对应容纳部1处开有测温口12，所述测温视窗6由红外波段激光高透射材质构成；所述红外成像摄像头8位于所述测温口12的上方，用于透过测温视窗7对流体物料进行实时的温度检测，保证流体物料杀菌的稳定性和安全性，能对意外状况进行及时的处理。

本发明的流体用激光杀菌设备，其整体结构简单，操作方便，生产成本低，利用旋转的细长线状激光透过第二管件照射到杀菌区域内，对流体物料进行全方位的杀菌，杀菌效果好，对物料的影响小，且操作方便，符合实际的使用需求。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。