一种超高温瞬时灭菌系统的制作方法

本申请涉及食品应用领域，尤其涉及一种超高温瞬时灭菌系统。

背景技术：

超高温杀菌处理一般有两种方法，即直接加热法和间接加热法。直接加热法是用洁净蒸汽直接加热物料，接着急剧冷却，在闪蒸过程中将注入的蒸汽蒸发，恢复物料的原来组成。间接加热法是通过热交换器间接加热制品的过程。利乐超高温灭菌设备运行主要包含五个工艺环节：预热、消毒、冷却、生产以及清洗五个环节，而设备在这五个工艺环节运行时，均采用间接加热的方式进行加热。在设备升温时，先通过板式换热器用蒸汽将水处理车间输送过来的软化水(简称：软水)进行加热，热水再对列管内的水或物料进行换热以完成上述工艺环节。

但是，该设备在进行升温和消毒环节时，热水系统的水需要先通过相关泵在系统内循环，再通过板式换热器将循环的水进行升温(称为一次间接加热)，再用热水系统的热水和物料系统内的水进行循环升温(称为二次间接加热)。具体为物料系统的水通过相关泵送入均质机，通过均质机运行达到一定流量，再通过杀菌预热段进行升温至140℃，最后再通过包装机回流冷却段将温度降至85℃以下回到平衡缸，当所有温度达到杀菌温度设定值后再进行循环杀菌消毒计时。当计时时间到后，再通过相关泵运行使热水系统换热段的水开始循环，将杀菌段之后到包装机的无菌工艺段进行冷却。当整个系统循环稳定并达到生产要求后开始准备进料生产。通过两次间接换热使蒸汽的消耗量增大，造成能源浪费。同时整个升温、杀菌到无菌水的循环过程较耗时，会造成大量的冷却水及蒸汽损耗。

由此可见，如何降低在升温、杀菌过程中蒸汽和冷却水的消耗量，进而避免出现能源浪费的问题是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本申请提供了一种超高温瞬时灭菌系统，解决了现有技术中如何降低在升温、杀菌过程中蒸汽和冷却水的消耗量，进而避免出现能源浪费。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种超高温瞬时灭菌系统，包括：

设置于超高温回流管上第一阀门后的换向阀和缓冲管、设置于平衡缸与物料泵之间的第一控制蝶阀、设置于所述缓冲管与所述物料泵之间的第二控制蝶阀以及与用于蒸汽流通的第二阀门连接的超高温杀菌预热设备。

优选地，还包括：

设置于所述平衡缸与所述第一控制蝶阀之间的排地蝶阀。

优选地，还包括：

一端与第一预热段连通、另一端与第一冷却段连通的循环泵。

优选地，还包括：

设置于包装机回流冷却设备处的第三阀门。

优选地，还包括：

输入端与所述第一预热段连通、输出端与第二预热段连通的均质机。

相比于现有技术，本实用新型所提供的一种超高温瞬时灭菌系统，包括设置于超高温回流管上第一阀门后的换向阀和缓冲管、设置于平衡缸与物料泵之间的第一控制蝶阀、设置于缓冲管与物料泵之间的第二蝶阀以及与用于蒸汽流通的第二阀门连接的超高温杀菌预热设备。一方面，该系统，在第一阀门后增设了换向阀和缓冲管，在平衡泵附近处增设了第一控制蝶阀和第二控制蝶阀，在升温杀菌时，通过控制相关阀门动作，将超高温平衡缸与系统断开，使无菌水在系统里形成闭环式循环杀菌，无需降温回到平衡缸，可以减少蒸汽和冷却水的使用量。另一方面，该系统中用于蒸汽流通的第二阀门直接与超高温杀菌预热设备连接，即将原先的蒸汽换热器和热水循环泵去除，将二次间接加热改为一次间接加热，降低了升温时的蒸汽消耗量，缩短了设备升温时间。由此可见，应用本系统，可以降低在升温及杀菌过程中蒸汽和冷却水的消耗量，缩短升温及杀菌时间，进而可以避免出现能源浪费的问题。

附图说明

为了更清楚的说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简要的介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的一种超高温瞬时灭菌系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的一种超高温瞬时灭菌系统整体结构示意图；

图3为现有技术所提供的一种超高温瞬时灭菌系统结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。

本申请的核心是提供一种超高温瞬时灭菌系统，可以解决现有技术中如何降低在升温、杀菌过程中蒸汽和冷却水的消耗量，进而避免出现能源浪费。

图1为本实用新型实施例所提供的一种超高温瞬时灭菌系统结构示意图，如图1所示，该系统包括：

设置于超高温回流管上第一阀门1后的换向阀2和缓冲管3、设置于平衡缸4与物料泵5之间的第一控制蝶阀6、设置于缓冲管3与物料泵5之间的第二控制蝶阀7以及与用于蒸汽流通的第二阀门8连接的超高温杀菌预热设备 9。图1中只画出了几个重要的设备、阀门及相关泵等。

具体地，就是在第一阀门1后增设了换向阀2和缓冲管3，平衡缸4下的物料泵5进口前增加两个控制蝶阀(第一控制蝶阀6和第二控制蝶阀7)，在升温杀菌时，通过相关程序控制相关阀门动作，将超高温平衡缸4与系统断开，使无菌水在系统里形成闭环式循环杀菌，不需要降温回到平衡缸，蒸汽只须保证杀菌温度符合标准即可，可节约冷却水用水量10吨左右。同时将现有技术中的蒸汽换热器去除，直接将蒸汽通入超高温杀菌预热设备9的原热水列管内，并对相应的管道进行了改动，通过蒸汽给软水或物料进行加热，将二次间接加热改为一次间接加热，降低了升温时的蒸汽消耗量，缩短了设备升温时间；并拆除一台热水循环泵，每天可节约电耗100度左右。

图2为本实用新型实施例所提供的一种超高温瞬时灭菌系统整体结构示意图，如图2所示，在图1的基础上，考虑到在设备生产进料时，因为平衡缸4中的水未排干净，出现物料和水掺在一起，导致物料的指标降低，在无菌水排出后的物料和水混合物会增多，回收的低指标物料增多的问题。作为优选地实施方式，还包括：

设置于平衡缸4与第一控制蝶阀6之间的排地蝶阀20。通过程序控制，在排空平衡缸4时，将平衡缸4和列管系统分离，使平衡缸4里的水从排地蝶阀20排地完全排空后，再进入物料，当物料进入一定量时接入物料泵5，用物料将列管及管道内的水顶出，避免物料和水在平衡缸4里混掺，从而降低低指标物料回收量。每班次物料顶水时排出60公斤左右不达标的物料，水顶物料时排出100公斤左右不达标的物料。同时，对程序参数进行优化，在保证物料指标合格的情况下，降低料顶水和水顶料时的物料量，起到节约物料的作用。

为了使系统中的热水循坏，作为优选地实施方式，还包括：

一端与第一预热段10连通、另一端与第一冷却段11连通的循环泵21。

为了使经包装机回流管回到包装机回流冷却设备12的冷却水回到平衡缸 4内，重复循环。作为优选地实施方式，还包括：

设置于包装机回流冷却设备12处的第三阀门22。

为了确保产品的稳定性，作为优选地实施方式，还包括：

输入端与第一预热段10连通、输出端与第二预热段13连通的均质机23。

本实用新型所提供的一种超高温瞬时灭菌系统，包括设置于超高温回流管上第一阀门后的换向阀和缓冲管、设置于平衡缸与物料泵之间的第一控制蝶阀、设置于缓冲管与物料泵之间的第二蝶阀以及与用于蒸汽流通的第二阀门连接的超高温杀菌预热设备。一方面，该系统，在第一阀门后增设了换向阀和缓冲管，在平衡泵附近处增设了第一控制蝶阀和第二控制蝶阀，在升温杀菌时，通过控制相关阀门动作，将超高温平衡缸与系统断开，使无菌水在系统里形成闭环式循环杀菌，无需降温回到平衡缸，可以减少蒸汽和冷却水的使用量。另一方面，该系统中用于蒸汽流通的第二阀门直接与超高温杀菌预热设备连接，即将原先的蒸汽换热器和热水循环泵去除，将二次间接加热改为一次间接加热，降低了升温时的蒸汽消耗量，缩短了设备升温时间。由此可见，应用本系统，可以降低在升温及杀菌过程中蒸汽和冷却水的消耗量，缩短升温及杀菌时间，进而可以避免出现能源浪费的问题。

为了使本领域技术人员更好地理解本方案，下面结合实际应用场景对本方案进行详细说明。图3为现有技术所提供的一种超高温瞬时灭菌系统结构示意图，如图3所示。现有技术所提供的超高温瞬时灭菌系统的实施过程为，在设备进行升温和消毒环节时，热水系统的水通过M10泵在系统内循环，再通过板式换热器30将循环的水进行升温(为一次间接加热)，再用热水系统的热水和物料系统内的水进行循环升温(为二次间接加热)，物料系统的水通过M2泵(物料泵5)送入第一预热段10后，再进入均质机23，通过均质机23将水送入第二预热段13再到第三预热段14，再进入超高温杀菌预热设备9，用M10泵所循环的热水系统的热水将水升温到137℃，再进入杀菌段进行高温杀菌，杀菌后再进入第一冷却段11，因为杀菌时无菌系统(杀菌段到包装机回流前都属于无菌系统)不需要冷却，M9泵(循环泵21)没有运行，热水系统的热水不循环，所以第一冷却段11的温度持续在137℃左右，再进入第二冷却段15，V26阀不动作，第二冷却段15也不进行冷却降温，进入包装机回流冷却设备12的温度为130℃以上，当通过包装机回流管回到包装机回流冷却设备12时，V63阀(第三阀门22)动作用冷却水将130℃左右的无菌水降到85℃左右，再回到平衡缸4内，再重复循环。通过M2泵送入均质机23，通过均质机23运行达到一定流量，再通过超高温杀菌预热设备9进行升温至140℃，最后再通过包装机回流冷却设备12将温度降至85℃以下回到平衡缸4，当无菌系统所有温度达到杀菌温度设定值后再进行循环杀菌消毒计时。当计时时间到后，M9泵运行使热水系统换热段的水开始循环，将杀菌段之后到包装机的无菌工艺段进行冷却。当整个系统循环稳定并达到生产要求后开始准备进料生产。在设备生产进料时，先排空平衡缸4至低液位，进入物料至低液位以上停止进料，继续排空至低液位以下后进行二次进料，将系统内的无菌水顶出系统，并将不达标的物料进行回收后，进入生产状态。生产结束后，平衡缸4里的物料至低液位，进入软水，将系统里的物料顶出系统，将系统里没有生产完的物料进行回收。此时系统内进行水循环，可以选择进行设备清洗工艺环节，在碱洗时系统内的碱液从平衡缸4出来温度升高至137℃，最后再通过包装机回流冷却设备12将温度降至85℃以下回到平衡缸4内，酸洗时温度升高至95℃后再将温度降至85℃以下回到平衡缸4内。现有技术所提供的系统存在以下几个问题：第一，软水或物料从平衡缸4通过M2泵进入列管内，在进入加热段的列管时，需要通过蒸汽将软水加热，热水再对加热段列管内的水或物料进行换热，通过两次间接换热使蒸汽的消耗量增大，造成能源浪费。第二，在设备升温杀菌时，要将杀菌段的软水温度升至140℃进行杀菌，包装机回流冷却设备12前工艺段列管温度升温至135℃时开始计时，当无菌水进入冷却段列管时，因为平衡缸4是敞开的，当100℃以上的水回到平衡缸4内会沸腾，所以要在此段用冷却水将135℃左右的无菌水降至85℃左右回至平衡缸4，整个升温、杀菌到无菌水的循环过程需要90 分钟左右，此过程中造成大量的冷却水及蒸汽损耗。第三，在设备生产进料时，先将平衡缸4内的水排至低液位后进入物料，从而使水不能完全排空，当物料进入时将会和水掺在一起，这样会使物料的指标降低，在无菌水排出后的物料和水混合物会增多，回收的低指标物料就会增多，在顶水时要排出 200公斤左右不达标的物料。在生产结束后，物料至低液位后进入软水，同样和平衡缸内的物料掺在一起，使没生产完的低指标物料也增多，水顶物料时也要排出260公斤左右不达标的物料，从而导致物料浪费。即在整个工艺环节过程中，设备的蒸汽消耗、水耗、电耗等能源耗用量较大，并且进料生产时不达标的物料较多，造成物料损失。

为了解决现有技术中的问题，本实用新型所提供的系统，在超高温回流管V74阀(第一阀门1)后增加一个换向阀2和缓冲管3，平衡缸4下M2泵进口前增加两个控制蝶阀(第一控制蝶阀6和第二控制蝶阀7)，在升温杀菌时，通过相关程序控制换向阀2、第一控制蝶阀6以及第二控制蝶阀7动作，将超高温平衡缸4与系统断开，使无菌水在系统里形成闭环式循环杀菌，不需要降温回到平衡缸，蒸汽只须保证杀菌温度符合标准即可，减少了升温、杀菌时间，减少了冷却水及蒸汽的使用量。同时将现有技术中的M10泵和板式换热器30 去除，将两次间接加热变为一次间接加热，减少了蒸汽的消耗量。另外，还在平衡缸4附近增设了一个排地蝶阀20，通过程序控制，在排空平衡缸4中的水时，将平衡缸4和列管系统分离，使平衡缸4里的水从排地蝶阀20排地完全排空后，再进入物料，当物料进入一定量时接入M2泵，用物料将列管及管道内的水顶出，避免物料和水在平衡缸4里混掺，从而降低低指标物料回收量。每班次物料顶水时排出60公斤左右不达标的物料，水顶物料时排出100公斤左右不达标的物料。同时，对程序参数进行优化，在保证物料指标合格的情况下，降低料顶水和水顶料时的物料排出量，起到节约物料的作用。

技术改进后，经现场运行并多次进行实际测算，物料损耗降低70％，按年运行340天核算，本次技改单台超高温灭菌设备年节约82万元损耗。表1 为技术该进后的相关数据表，如表1所示。

表1

总之，在对进口超高温瞬时灭菌设备节能降耗技术改造项目过程中，通过对软件程序的修改，及硬件设备中平衡缸的排空工艺改造，用以降低物料的损耗，提升原料有效利用率。项目实施后，将很大程度上提升物料的使用率，其次，通过对杀菌机软件程序的定制化修改，以及工艺管路的改造，设备在升温杀菌时，让无菌水在列管内循环杀菌，不需要降温回到平衡罐，节约了升温消毒时蒸汽用量，缩短了设备升温时间，提升了设备使用效率，节约了冷却水用量。单台超高温瞬时灭菌设备技术改造项目总投入共计约10万元，节能降耗技术实施后，现超高温瞬时灭菌设备实现了直接用蒸汽给软水或物料加热的方式，在升温杀菌时让无菌水在列管内循环杀菌，不需要降温回到平衡罐，而且杀菌过程中，均质机不参与系统杀菌的工艺要求，实现了将平衡缸里的水完全排空后，再进入物料的工艺要求，达到了节约水、电、蒸汽以及物料损失等目的。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包含本申请公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为实例性的，本申请的正真范围由权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。