专利名称：一种饮料灭菌的节能装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种饮料的灭菌装置，特别是涉及一种在加热灭菌和灭菌后冷却过程中能充分利用热量和冷量进行预冷和预热的节能装置。
背景技术：
随着科技的发展，能源问题越来越突出。对于饮料加工业，生产过程都需要灭菌， 现有的技术通常是在灭菌过程中把加热段、保温段和冷却段分开，即液态饮料在相同直径的管道内分别流经加热管、保温管和冷却管，最后进行罐装。王学东等人的专利(200910055516.5)中将未能罐装的果汁通过返回冷却段进入物料桶，进行重新灭菌，避免了多次灭菌的能量浪费，但是对于果汁从物料桶至冷却段的过程并没有进行有效的利用，加热和冷却环节中的能量存在浪费，造成能耗成本较大。目前国内外的研究主要集中在饮料的灭菌方式和灭菌效果方面，涉及到有关能耗方面的很少。还没有公开的文献涉及到关于灭菌和灭菌后冷却过程的节能问题，但是饮料的灭菌过程的能耗是非常可观的，成为企业生产成本中重要的组成部分，因此在能源日益紧张的形式下，有必要降低饮料生产中灭菌和灭菌后冷却的工艺过程的能耗，降低企业的生产成本，提高企业的利润和竞争力。
发明内容针对现有技术的不足之处，本实用新型提供一种灭菌的节能装置，可以充分利用加热过程中被加热流体的冷量和冷却过程中被冷却流体的热量。本实用新型采取的技术方案是该装置包括物料罐、管道增压阀、加热管、保温管、 饮料用泵、冷却管、罐装机、加热段、冷却段、保温段，管道增压阀分别与物料罐和加热管连接，保温管连接于加热管与冷却管之间，罐装机与冷却管相连接，饮料用泵安装于冷却管上。本实用新型的特点加热段中有蒸汽入口、出口和冷凝水出口，冷却段中有冷却水进口和出口，冷却水进口的温度为0°C至20°C。管道增压阀分别与物料罐和加热管连接，保温管连接于加热管与冷却管之间，罐装机位于冷却管的出口处，饮料用泵安装在冷却段的冷却管上。加热管和冷却管可使用不锈钢或铝合金制成，保温管可使用玻璃棉制成。各管之间采用无缝焊接工艺连接。冷却管位于加热段的部分需密封良好以保证长时间的运行中不出现渗漏。冷却管的第一部分位于加热段加热管内部，冷却管内的流量和加热管内的流量相同；冷却管的第二部分位于冷却段，由冷却水对饮料进行进一步的冷却。加热管、保温管和冷却管三种管道的长度可由饮料的流速和饮料要求的灭菌温度、保温温度、罐装温度及满足这些温度的时间来计算确定。本实用新型中冷却管的第一部分按与加热管的质量流量相同进行设计计算得到冷却管的直径，冷却管的第一部分安装于加热管的内部，从而保证了液态饮料能在管道内顺利的回流，同时需要灭菌的饮料通过加热管的外壁的加热进行升温灭菌，而且冷却管内的经过灭菌后的饮料吸收来自加热管内饮料的冷量，即，灭菌后需要冷却的饮料所产生的热量通过内管的管壁热传导对进入加热管的饮料进行了灭菌的预热处理。通过了饮料灭菌前利用灭菌后饮料的预热和饮料冷却时利用灭菌前饮料的预冷达到了双重节能的目的，一方面节约了灭菌是需要的热量，另一方面节约了灭菌后冷却时需要的冷量。经过冷却管的第一部分冷却后的饮料可根据进入冷却管第二部分的温度调整进入冷却段外界冷却水的流量或者温度控制冷却后罐装的温度。本实用新型具有节约能源、构造简单、操作方便、成本低廉以及占用空间少等优点，特别适用于批量化生产的的饮料灭菌和灭菌后冷却的工艺。
附图是本实用新型的饮料灭菌的节能装置的示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明特征及其他相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解。实施例1 见附图，饮料灭菌的节能装置，主要包括物料桶(1)、管道增压阀(2)、加热管(3)、保温管(4)、饮料用泵(5)、冷却管(6)、罐装机(7)、加热段蒸汽入口(8)、加热段蒸汽出口(9)、加热段冷凝水出口(10)、冷却段冷却水入口(11)、冷却段冷却水出口(12)、 加热段(13)、保温段(14)、冷却段(15)、截止阀(16)。饮料从物料桶(1)进入加热管(3)， 依次流经加热管(3)、保温管(4)和冷却管(6)。加热管中的环行区域和加热管内套管的截面积相等，确保进行灭菌的预热的饮料和进行冷却预冷的饮料的流动的稳定，以进行有效地换热。灭菌时，加热段中喷入80至180°C的蒸汽，饮料经过加热段(1 后到达保温段，通过饮料内部的对流传热进行温度的均勻化。冷却段(1 中设有冷却水进口和出口，冷却水进口的温度为0°C至20°C。通过与物料桶的增压阀(2)和冷却管上安装的饮料用泵(5)的作用，一方面确保加热管(3)、保温管(4)和冷却管(6)内的流速，另一方面确保保温管⑷内饮料顺利通畅地进入内套管。保温段的保温管的末端安装一截止阀(16)， 防止灭菌装置停止或饮料用泵故障时饮料回流。 冷却管(6)第一部分按与加热管(3)的质量流量相同进行设计计算得到冷却管 (6)的直径，冷却管(6)的第一部分安装于加热管(3)的内部，从而保证了液态饮料能在管道内顺利的回流，同时需要灭菌的饮料通过加热管(3)的外壁的加热进行升温灭菌，而且冷却管内的经过灭菌后的饮料吸收来自加热管内饮料的冷量，即，灭菌后需要冷却的饮料所产生的热量通过内管的管壁热传导对进入加热管的饮料进行了灭菌的预热处理。通过了饮料灭菌前利用灭菌后饮料的预热和饮料冷却时利用灭菌前饮料的预冷达到了双重节能的目的，一方面节约了灭菌时需要的热量，另一方面节约了灭菌后冷却时需要的冷量。经过冷却管的第一部分冷却后的饮料可根据进入冷却管第二部分的温度调整进入冷却段外界冷却水的流量或者温度控制冷却后罐装的温度。通过在对进出加热段(13)，保温段(14) 和冷却段(1 的管道上安装温度和压力仪表，对各点的饮料温度和压力进行监控，加热段 (13)，保温段(14)和冷却段(1 的饮料的温度和压力的监控的目的是为了更好地保证灭菌的效果和冷却的效果，同时最大限度地降低灭菌和冷却过程的能耗。
权利要求1.一种饮料灭菌的节能装置，其特征在于该装置包括物料罐、管道增压阀、加热管、 保温管、饮料用泵、冷却管、罐装机、加热段、冷却段、保温段，管道增压阀分别与物料罐和加热管连接，保温管连接于加热管与冷却管之间，罐装机与冷却管相连接，饮料用泵安装于冷却管上。
2.如权利要求1所述的饮料灭菌的节能装置，其特征在于通过连接在物料桶上的管道增压阀和冷却管上的饮料用泵确保加热管、保温管和冷却管内的流速。
3.如权利要求1所述的饮料灭菌的节能装置，其特征在于冷却管的一部分被套入加热管，且冷却管内的流量和加热管内的流量相同。
4.如权利要求1所述的饮料灭菌的节能装置，其特征在于保温段的保温管的末端安装截止阀，防止灭菌装置停止或饮料泵故障时饮料回流。
5.如权利要求1所述的饮料灭菌的节能装置，其特征在于进出加热段，保温段和冷却段的管道上安装温度和压力仪表，对各点的饮料温度和压力进行监控。
6.如权利要求1所述的饮料灭菌的节能装置，其特征在于该装置加热段喷入的蒸汽温度为80°C至180°C，冷却段流进的冷却水温度为0°C至20°C。
7.如权利要求1所述的饮料灭菌的节能装置，其特征在于加热管、保温管和冷却管三种管道的长度由饮料的流速和饮料要求的灭菌温度、保温温度、罐装温度及满足这些温度的时间来计算确定。
8.如权利要求1所述的饮料灭菌的节能装置，其特征在于装置的加热管、保温管和冷却管可使用不锈钢或铝合金制成，保温管外使用玻璃棉进行保温。
9.如权利要求1所述的饮料灭菌的节能装置，其特征在于加热管、冷却管以及保温管的连接采用无缝焊接技术。
专利摘要本实用新型涉及一种饮料灭菌的节能装置。该装置由物料桶、管道增压阀、加热管、保温管、饮料用泵、冷却管、罐装机、加热段蒸汽入口、加热段蒸汽出口、加热段冷凝水出口、冷却段冷却水入口、冷却段冷却水出口、加热段、保温段、冷却段、截止阀组成。冷却管的第一部分安装于加热管的内部，灭菌后需要冷却的饮料所产生的热量通过内管的管壁热传导，对进入加热管的饮料进行了灭菌的预热处理，对需要冷却的饮料进行了预冷处理。通过对不同处理阶段饮料的预冷或预热的处理达到了双重节能目的。保温段的保温管的末端安装一截止阀，防止灭菌装置停止或饮料用泵故障时饮料回流。
文档编号A23L2/46GK202059963SQ2011200310
公开日2011年12月7日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者林永艳, 汤毅, 王金锋, 谢晶, 赵越 申请人:上海海洋大学