一种基于热泵的汽水饮料生产系统的制作方法

本发明涉及一种生产线，尤其涉及一种汽水饮料生产线，具体是一种基于热泵的汽水饮料生产系统。

背景技术：

目前的汽水饮料生产过程通常包括混比/碳化、灌注封盖、暖瓶和包装这四个流程，其中，混比/碳化流程指的是将糖浆等原质（原汁）与原料水在混合缸中进行混合的过程，由于汽水在灌装前需要把混合缸从大约28℃降温至7℃，因此需要消耗冷冻机电能实现降温；暖瓶流程是指将灌装后或包装前的产品从8℃左右升温至露点温度，避免产品表面出现冷凝水，因此需用蒸汽加热暖瓶机水槽中的水至38℃-44℃，然后在移动的产品上空进行雾化喷淋来实现升温。

由于现有的汽水饮料灌装生产线中，暖瓶加热系统与混比冷却系统及其连接管道是各自独立的，因此冷却和加热过程都需要消耗能量，整个生产线的能耗较大。因此，如何提供一种可以将生产线中的冷却环节和加热环节通过热泵技术和热交换装置相互联系，实现热量和冷量的有效传递，从而实现节能目的的汽水饮料生产线是亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种基于热泵的汽水饮料生产系统，以解决上述背景技术中提出的问题。为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种基于热泵的汽水饮料生产系统，包括与混合缸的入口相连接的原质通道和原料水管路，原料水管路流经第一换热器和第二换热器的热侧通道；

所述混合缸的出口则通过混合液管路与灌注封盖装置相连接，混合液管路上设有冷却器；在灌注封盖装置的下游设有暖瓶机，暖瓶机包括喷淋装置和位于喷淋装置下方的水槽，喷淋装置喷出雾化蒸汽到饮料瓶上，对饮料瓶进行加热，喷到饮料瓶上的水被冷却并流入水槽中；

所述水槽连接有喷淋水管路，喷淋水管路先由水槽流经换热器的冷侧通道，再流经一个加热器，最终与喷淋装置相连接，实现喷淋水的循环利用；

所述水槽内安装有第三换热器，第三换热器两侧通过管路与热泵的冷凝器侧接口相连，第三换热器通过热泵对水槽中的水循环加热，所述热泵的蒸发器侧通过管路中的水循环从混比操作工位、灌注操作工位、暖瓶操作工位、包装操作工位中的风机盘管以及第二换热器中吸收热量，通过热泵内部变换，把热量送到与水槽换热器相连一侧，被第三换热器加热给水槽中的水；

所述水槽上还连接有取水管路；所述水槽中设有水位阀，水位阀连接在补水管路中；所述水位阀采用浮子阀，当水槽中的水在生产线工作过程中低于预设的高度时，水位阀打开，外部的水由补水管路进入水槽。

作为本发明进一步的方案：所述原料水管路上设有第一水泵；所述喷淋水管路上设有第二水泵。

作为本发明进一步的方案：所述热泵与水槽中的第三换热器相连侧管路上设有第三水泵。

作为本发明进一步的方案：所述热泵与原料水管路的第二换热器相连的管路上设有第四水泵，以便为管路内水的流动提供压力。

作为本发明进一步的方案：所述加热器采用蒸汽加热器，蒸汽加热器为盘管式蒸汽加热器。

作为本发明进一步的方案：所述第一换热器和第二换热器采用板式换热器。

作为本发明进一步的方案：所述冷却器为通有冷冻水的热交换器，具体为板式热交换器。

与现有技术相比，本发明实施例通过用换热器和水源热泵连接原料水管路和喷淋水管路，将生产线中的冷却环节和加热环节相互联系，把冷却环节中提取出的能量通过热泵和换热器，传递到加热环节，实现能量的充分利用，减少了生产线中的加热器和冷却器同时消耗的电能，从而实现节能目的的汽水饮料生产线，并进一步为现场各工位的操作员工免费提供冷却。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1为本发明实施例提供的基于热泵的汽水饮料生产系统的结构示意图。

图中：1-原质通道，2-第一水泵，3-第一换热器，4-第二换热器，5-原料水管路，6-混合缸，7-冷却器，8-第二水泵，9-灌注封盖装置，10-加热器；

11-暖瓶机，12-第三换热器，13-喷淋装置，14-水位阀，15-电磁阀换热器，16-包装机，17-取水管路，18-补水管路，19-热泵加热侧管路，20-热泵加热侧水泵；

21-喷淋水管路，22-热泵，23-热泵冷却侧水泵，24-热泵冷却侧管路，25-混比操作工位，26-灌注操作工位，27-暖瓶操作工位，28-包装操作工位，29-水槽，30-旁路电磁阀。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，在本发明实施例提供的一个实施例中，一种基于热泵的汽水饮料生产系统，包括与混合缸6的入口相连接的原质通道1和原料水管路5，其中，原料水管路5流经第一换热器3和第二换热器4的热侧通道；

进一步的，在本发明实施例中，所述混合缸6的出口则通过混合液管路与灌注封盖装置9相连接，其中，混合液管路上设有冷却器7；在灌注封盖装置9的下游设有暖瓶机11，暖瓶机11包括喷淋装置13和位于喷淋装置13下方的水槽29，喷淋装置13喷出雾化蒸汽到饮料瓶上，对饮料瓶进行加热，喷到饮料瓶上的水被冷却并流入水槽29中。

所述水槽29连接有喷淋水管路21，喷淋水管路21先由水槽29流经换热器3的冷侧通道，再流经一个加热器10，最终与喷淋装置13相连接，实现喷淋水的循环利用。

进一步的，所述水槽29内安装有第三换热器12，第三换热器12两侧通过管路19与热泵22的冷凝器侧接口相连，第三换热器12通过热泵22对水槽29中的水循环加热，所述热泵22的蒸发器侧通过管路23中的水循环从混比操作工位25、灌注操作工位26、暖瓶操作工位27、包装操作工位28中的风机盘管以及第二换热器4中吸收热量，通过热泵内部变换，把热量送到与水槽29换热器相连一侧，被第三换热器12加热给水槽29中的水。优选地，在本发明实施例中，所述暖瓶机11的下游还设有用于对汽水饮料产品进行包装包装机16。

在本发明的一个优选实施例中，所述水槽29上还连接有取水管路18，打开取水管路18上的电磁阀15，可以从水槽29中取水或排空更换。

进一步的，在本发明实施例中，所述水槽29中设有水位阀14，水位阀14连接在补水管路17中；优选的，水位阀14采用浮子阀。

当水槽29中的水在生产线工作过程中低于预设的高度时，水位阀14打开，外部的水由补水管路17进入水槽29，确保水槽29中的水量足够维持生产线的运转。

此外，原料水管路5上设有第一水泵2，喷淋水管路21上设有第二水泵8，热泵与水槽29中的第三换热器12相连侧管路19上设有第三水泵20，热泵与原料水管路5的第二换热器4相连的管路24上设有第四水泵23，以便为管路内水的流动提供压力。

进一步地，加热器10采用蒸汽加热器，蒸汽加热器优选地为盘管式蒸汽加热器；第一换热器3和第二换热器4优选地采用板式换热器；冷却器7为通有冷冻水的热交换器，优选地采用板式热交换器。

由于原料水温度高于水槽29中的水温，且汽水在灌装前需要降温至远低于原料水的温度，灌装后又需要用暖瓶机11将产品升温至露点温度，因此通过使原料水管路5流经换热器3的热测通道，喷淋水管路21流经换热器3的冷侧通道，相互之间进行热交换，可以对进入加热器10前的水进行一定程度的预热，并对原料水进行一定程度的冷却，从而达到节能的目的。

另外，原料水在通过第一换热器3得到一定程度的冷却后，经过第二换热器4得到进一步深度冷却。

以下提供一种本发明生产线的一种应用实施例：28℃左右的原料水由原料水管路5流经换热器3的热侧通道，在换热器1内部将热量传递给流经冷侧通道的喷淋水管路21中的水，原料水温度降低5℃-24℃，进入第二换热器的热侧通道进一步冷却5℃-19℃，然后进入混合缸9，原质也由原质通道1进入混合缸6，在混合缸6中原料水与原质混合形成混合液，混合液从混合缸6的出口沿混合液管路流经冷却器7进一步冷却，达到符合灌装要求的温度7℃，然后经过灌注封盖装置9灌入饮料瓶中，成为汽水饮料产品，汽水饮料产品然后进入暖瓶机11。

与此同时，水槽29中的水进入喷淋水管路21，喷淋水管路21中的水经第一换热器3加热后由16℃上升到20℃，然后又经过加热器10加热至暖瓶机11所需的温度38℃或以上，并从喷淋装置13喷出，对暖瓶机11中的汽水饮料产品进行升温。

当水槽29中的水超过25℃时，打开旁通电磁阀30，管路21的水将不再经过第一换热器3，当水槽29中的水超过38℃时，水温符合雾化喷淋加热要求，加热器10停止供蒸汽。喷淋装置13喷淋出的水蒸汽再加热饮料瓶会凝结成水滴部分进入水槽29，实现水的循环利用，水槽29中的水部分通过补水管路补充，以保持水量平衡。

管路19中的水在第三换热器12和热泵冷凝器侧中循环流动，把热量从热泵带至第三换热器12,水槽29中的水就被第三换热器12循环加热至38℃，实现能源的循环利用。热泵的蒸发器侧通过管路23中的水的循环从第二换热器4，混比操作工位25、灌注操作工位26、暖瓶操作工位27及包装操作工位28中的风机盘管吸收热量，通过热泵内部变换，把热量送到与水槽29第三换热器12相连一侧，热量最终被水槽29中的水吸收升温。

综上所述，本发明实施例通过用第一换热器1和第二换热器2，以及混比操作工位、灌注操作工位、暖瓶操作工位及包装操作工位中的风机盘管分别吸取原料水的热量和各操作工位周围中的空气热量，对水槽29中的水进行免费加热，减少了加热蒸汽的使用量，减少了冷却器9的冷冻水消耗，将生产线中的冷却环节和加热环节相互联系并实现能量的充分利用，实现了节能减排。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。