一种碳酸化设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及食品碳酸化技术领域，具体涉及一种用于碳酸饮料、啤酒厂等需要高饱和度C02而无氧的碳酸水的处理设备。
【背景技术】
[0002]现有技术中碳酸化制备设备是通过静态混合器(如公开号为CN1320949碳酸水制造装置及使用该装置的碳酸水制备方法)或者文丘管(如公开号为CN203138087 —种碳酸水制造装置)或高压喷雾溶解(如公开号为CN1087554碳酸化装置)等混合方式，将二氧化碳溶解在水中形成高饱和度的碳酸水。其工作原理是，高速通过的流体在混合器的作用下形成湍流，通过湍流使气体(二氧化碳)和液体(脱氧水)混合并进而在高压的环境下溶解。现有技术中的几种制备二氧化碳的设备有如下不足:首先由于混合器需要一定的流速来强化湍流的效果，混合器两端必须设置压力差，这需要提供较大的系统动力；其次由于所添加的气体(二氧化碳)不是100%的纯度，根据GB10621-2006食品级二氧化碳国家标准生产的气体氧的含量为30PPM(v/v)，在二氧化碳溶解的过程中，气体中的氧气也会溶解在液体中，向无氧水中添加2g/l 二氧化碳其全部溶解后溶解氧将上升到43.6ppb,而这个溶解氧的数据在部分高无氧要求的食品如清酒以及部分怕氧化的碳酸果汁饮料中是难以接受的，溶解氧指标过高将造成啤酒、饮料中部分风味物质氧化而影响口感质量。
[0003]综上所述，如何提供一种低能耗且低氧溶解量的碳酸化整套设备，成了本领域技术人员亟需解决的技术问题。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种低能耗且氧溶解量低的碳酸化装置，解决现有技术中碳酸化设备普遍存在的动力系统消耗高及碳酸水中氧溶解量较高的问题。
[0005]本实用新型的解决方案是这样实现的:一种碳酸化设备，包括二氧化碳气体供给装置、水供给装置、废气排放装置和碳酸水存放装置，还包括填料塔及控制系统；所述填料塔的上部设有进液口及排气口，所述进液口及排气口分别与所述水供给装置和所述废气排放装置连接，所述填料塔的下部设有进气口和排液口，所述进气口及排液口分别与所述二氧化碳气体供给装置和所述碳酸水存放装置连接，所述填料塔内部顶侧设有与所述进液口相连的布流器；所述控制系统与所述二氧化碳气体供给装置、水供给装置、废气排放装置和碳酸水存放装置相连并发出控制指令。塔体内自上而下的水流在填料层表面形成液膜与自下而上的二氧化碳气体形成充分接触，通过道尔顿的分压定律“混合气体的总压等于混合气体中各组分气体的分压之和，某组分气体的分压大小则等于其单独占有与气体混合物相同体积时所产生的压强”。混合气中的二氧化碳和氧气在水中的溶解度差异巨大，因此占有最高分压的二氧化碳遵循亨利定律溶入水中而形成碳酸水存于塔釜，而氧气由于氧分压极低且溶解度极低自塔顶的排气口排出系统，因此可以在塔底获得了高二氧化碳含量而低氧量((5PPB)的无氧碳酸水。
[0006]本实用新型在上述技术方案的基础上，所述控制系统包含有溶解氧检测仪、液位控制系统及设置在所述填料塔塔釜的液位传感器。溶解氧检测仪设置在碳酸水进入存放罐之前的运输管道上，用于检测碳酸水产品是否符合要求；液位传感器用于检测塔釜中碳酸水的积存深度，实时控制塔釜出口的变频泵也为恒定。控制系统能自动控制整个碳酸化设备，实现自动运转和监控。
[0007]本实用新型在上述技术方案的基础上，所述水供给装置包含有供水控制单元、脱氧水存储罐和出水泵，所述供水控制单元接收所述控制系统的启停信号并按照设定的流量自动恒流控制，并检测水的温度；所述液位控制系统根据所述填料塔塔体内的液位，通过所述出水泵的自动变频调节控制自动进水流量及出水流量。由于设置了供水控制单元，能够精准控制进入填料塔内的水流流速和流量，同时还能检测水温；可以根据水流量和水温的值计算二氧化碳进入填料塔的量，这样可以获得高饱和度的碳酸水而不至于浪费原料。
[0008]本实用新型在上述技术方案的基础上，所述二氧化碳气体供给装置包含有气体控制单元和压力阀门，所述气体控制单元接收所述液位控制系统信号调节二氧化碳进入所述填料塔的速度和流量。由于设置有气体控制单元和压力阀门，因此可以根据填料塔内的水流量和水温，来调节二氧化碳进入的流速和流量，起到精准调控的目的。
[0009]本实用新型在上述技术方案的基础上，所述废气排放装置包含有气体检测单元、排气阀和废气收集总管。气体检测单元可以检测填料塔内的废气量，当废气量达到预设值时，系统自动启动排气阀将塔内废气排放；这样可以实现自动的废气排放的功能，排放的废气统一接入用户的回收系统。
[0010]本实用新型在上述技术方案的基础上，所述碳酸水存放装置包含有进液控制阀和碳酸水存放罐。设置进液控制阀且其受液位控制系统调控，可以根据存放罐的液位启动和停止系统的运行。
[0011]本实用新型的有益效果在于:
[0012]1、在饱和压力下将二氧化碳气体溶入水中，不再依赖大功率的雾化装置和高压的混合装置，降低系统的电能消耗。传统的混合设备在工作温度下需要不低于0.03MPa的混合压力，或者需要不低于这个压力下的雾化装置才能获得5g/l左右的碳酸化水平，而实现同样的目标该发明仅需要小于0.015MPa的工作压力。
[0013]2、由于混合装置获得的碳酸化产品中氧气氮气等低溶解度的气体含量很低，碳酸化后的产品状态稳定，不会产生高压溶解的氧气氮气在低压过程释放造成的二氧化碳气体逃逸现像，只需要不低于饱和压力的储罐就可以保存，无需投资购买高压的储罐，并减少储存过程中气体的损失；
[0014]3、碳酸化产品的含氧量将不再受到原料气体中氧含量的影响，降低了对采购原料气体的质量要求，符合《GB10621-2006食品级二氧化碳国家标准》生产的气体即可满足生产要求；
[0015]4、获得尚品质的无氧碳酸水，将进一步提尚啤酒、饮料等广品的质量，减少抗氧化类添加剂的使用降低企业的生产成本的同时提高产品质量。
【附图说明】
[0016]构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
[0017]图1为本实用新型的碳酸化设备的组成结构示意图；
[0018]其中，I 二氧化碳气体供给装置，2水供给装置，3废气排放装置，4碳酸水存放装置，5填料塔，6控制系统；11气体控制单元，12压力阀门，13 二氧化碳存储罐，21供水控制单元，22脱氧水存储罐，23出水泵，31气体检测单元，32排气阀，33废气收集总管，41进液控制阀，42碳酸水存放罐，51进液口，52排气口，53进气口，54排液口，55布流器，56填料，61液位传感器，62溶解氧检测仪，63液位控制系统。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和