本发明涉及一种自动连续溶糖装置及溶糖方法。
背景技术：
溶糖是大部分饮料生产企业必不可少的一个生产环节。随着市场竞争的日趋激烈，生产企业往往需要根据市场需求不断地提高生产效率，降低生产过程中的能源或原料消耗，而溶糖装置是饮料企业生产中的能源消耗大户。传统的溶糖方式有以下几类：1.间歇式低温溶糖：间歇式低温溶糖是将砂糖直接在常温水中溶解，在室温下通过搅拌使其溶解的方法。低温溶糖可以省去加热和冷却的过程，降低能量消耗，减少生产成本，而且口感好，但是缺点是溶解时间长，必须有严格卫生保护措施，糖浆不易储藏，需在短时间内生产使用完。2.间歇式热溶糖：间歇式热溶糖是通过将砂糖溶解在热水中，在溶解过程中保证一定的温度的方法。此方法是目前饮料企业应用最广泛的溶解方法。热溶糖得到的糖浆质量好，糖度高。但是缺点是糖浆和热水需要加热，能量消耗非常高。
技术实现要素：
发明所要解决的技术问题
本发明鉴于上述问题而做成，其目的在于提供一种结构简单、能耗低、溶糖效果好、糖度稳定、并且操作方便的自动连续溶糖装置及溶糖方法。
用于解决技术问题的技术手段
为了解决上述技术问题，本发明的自动连续溶糖装置，包括：供糖单元；溶糖单元，该溶糖单元接收从所述供糖单元供给的糖；固液分离单元，该固液分离单元的入口通过初级糖浆供给管与所述溶糖单元连接，该固液分离单元的第一出口通过第一回流管与所述溶糖单元连接，该固液分离单元的第二出口通过糖浆供给管与第一流路切换部连接，所述第一流路切换部通过出糖管与出糖口连接；以及加热单元，该加热单元的出口通过热水管与所述溶糖单元连接，该加热单元的入口与第二流路切换部连接，所述第二流路切换部与工 艺水供给口及所述第一流路切换部连接，所述第一流路切换部和所述第二流路切换部被设置成在第一流路状态与第二流路状态之间进行切换，所述第一流路状态是所述固液分离单元的所述第二出口经由所述糖浆供给管、所述第一流路切换部、以及所述出糖管与所述出糖口连通，且所述工艺水供给口经由所述第二流路切换部与所述加热单元的入口连通的状态，所述第二流路状态是所述固液分离单元的所述第二出口经由所述第一流路切换部、以及所述第二流路切换部与所述加热单元的入口连通的状态。
采用上述结构，在第一流路状态下，由于能够利用固液分离单元不断地将初级糖浆分离成已溶解糖浆和未溶解糖，将已溶解糖浆经由糖浆供给管、第一流路切换部、以及出糖管送出到出糖口，将未溶解糖经由第一回流管送回到溶糖罐，因此，注入溶糖单元的工艺水只要被加热到例如45-65℃左右即可，与现有的间歇式热溶糖相比，无需为了将砂糖完全溶解而将工艺水加热到80℃，并且与现有的间歇式冷溶糖相比，无需在溶糖单元中设置搅拌棒或振动装置并对其进行驱动，由此能够降低溶糖装置整体的能耗。
并且，在例如溶糖装置被暂时停机而导致固液分离单元中的被分离出的已溶解糖浆冷却时，能够在第二流路状态下，将固液分离单元中的冷却了的已溶解糖浆输送到加热单元进行预热，由此能够避免溶糖装置所述输出糖浆的糖度因糖浆温度变化而不稳定。并且，上述预热是通过正常工作状态下对工艺水进行加热用的加热单元实现的，因此能够减少零部件数量，降低成本。
另外，较佳的是，所述第一流路切换部是流量调节阀，该流量调节阀的入口通过所述糖浆供给管与所述固液分离单元的第二出口连接，该流量调节阀的第一出口通过所述出糖管与所述出糖口连接，该流量调节阀的第二出口通过第二回流管与所述溶糖单元连接，所述工艺水供给口通过工艺水管与所述加热单元的入口连接，所述第二流路切换部包括：设置在所述第二回流管上的第一阀；设置在所述工艺水管上的第二阀；以及设置在连接所述第一阀的上游侧与所述第二阀的下游侧的管路上的第三阀，在所述第一流路状态下，所述固液分离单元的所述第二出口还经由所述糖浆供给管、所述第一流路切换部、所述第二流路切换部、以及所述第二回流管与所述溶糖单元连通。
采用上述结构，在第一流路状态下，能够将规定量的已溶解糖浆送出到出糖口，将多余的已溶解糖浆送回到溶糖单元。因此，能够以合适的流量将糖浆从溶糖装置送出。
并且，第一流路切换部为流量调节阀，该流量调节阀可以同时起到流路切换和出糖量调节的作用。因此，结构简单，成本降低。
另外，较佳的是，在所述出糖管上设有出糖流量计，该出糖流量计与所述流量调节阀 联锁连接。
采用上述结构，能够利用设置在出糖管上的出糖流量计的测量结果对流量调节阀的第一出口的开度进行反馈控制，由此能够使出糖量稳定。
另外，较佳的是，所述固液分离单元包括并联连接的多个旋风分离器，各所述旋风分离器的底部出口分别与所述第一回流管连接，构成所述固液分离单元的所述第一出口，各所述旋风分离器的顶部入口分别与所述初级糖浆供给管连接，构成所述固液分离单元的所述入口，各所述旋风分离器的顶部出口分别与所述糖浆供给管连接，构成所述固液分离单元的所述第二出口。
采用上述结构，能够将初级糖浆良好地分离成已溶解糖浆和未溶解糖，能够提高溶糖质量。
另外，较佳的是，所述初级糖浆供给管上设有离心泵和过滤器，所述过滤器设置在所述离心泵的上游侧。
由此，能够避免杂质进入离心泵而造成离心泵的损坏，并且能够降低下游侧的固液分离单元的负担。
另外，较佳的是，所述供糖单元从上游侧向下游侧依次包括：倒糖料斗、第一出料阀、螺旋输送机、以及第二出料阀；所述第一出料阀设置在所述倒糖料斗的下方，所述螺旋输送机的下端入口设置在所述第一出料阀的下方，所述第二出料阀设置在所述螺旋输送机的上端出口的下方，所述溶糖单元设置在所述第二出料阀的下方。
采用上述结构，由于设有螺旋输送机构，因此无需将倒糖料斗布置在溶糖单元的上方，将其布置在较低的位置即可，由此，操作人员的操作更加方便，溶糖装置整体也可以实现小型化。
另外，较佳的是，所述螺旋输送机上设有改变该螺旋输送机的输送速度的变频器，所述糖浆供给管上设有糖度测量仪，所述糖度测量仪与所述变频器联锁连接。
采用上述结构，能够利用设置在糖浆供给管上的糖度测量仪的测量结果对设置在螺旋输送机上的变频器进行反馈控制，由此，能够根据糖度的变化实时改变螺旋输送机的供糖速度，能够维持糖度的稳定。
另外，较佳的是，所述加热单元具有管式换热器，该管式换热器通过蒸汽管与蒸汽供给口连接，在该蒸汽管上设有蒸汽调节阀，在所述热水管上设有热水温度传感器、热水流量计以及热水调节阀，所述热水温度传感器与所述蒸汽调节阀联锁连接，所述热水流量计与所述热水调节阀联锁连接。
由此，可以利用设置在热水管上的热水温度传感器的测量结果对设置在蒸汽管上的蒸汽调节阀进行反馈控制，能够及时地利用蒸汽调节阀调节蒸汽供给量，进而维持工艺水的加热温度稳定，确保溶糖单元中的溶糖效果。
并且，可以利用设置在热水管上的热水流量计对热水流量阀进行反馈控制，由此能够维持加热后的工艺水的供给量稳定，进而确保糖度稳定。
本发明的自动连续溶糖方法，使用上述自动连续溶糖装置，该自动连续溶糖方法包括第一工作状态和第二工作状态。在所述第一工作状态中，将所述第一流路切换部和所述第二流路切换部切换成所述第一流路状态；将糖从所述供糖单元注入所述溶糖单元；经由第二流路切换部将工艺水从所述工艺水供给口供给到所述加热单元；在所述加热单元中对工艺水进行加热；经由所述热水管将加热后的工艺水注入所述溶糖单元；在所述溶糖单元中，将糖溶解于加热后的工艺水而生成初级糖浆；将所述初级糖浆经由所述初级糖浆供给管从所述溶糖单元供给到所述固液分离单元，在所述固液分离单元中，将所述初级糖浆分离成已溶解糖浆和未溶解糖，将所述已溶解糖浆依次经由所述糖浆供给管、所述第一流路切换部、以及所述出糖管送向所述出糖口，将所述未溶解糖经由所述第一回流管送回到所述溶糖单元。在所述第二工作状态中，将所述第一流路切换部和所述第二流路切换部切换成所述第二流路状态；将所述固液分离单元中的已溶解糖浆依次经由所述糖浆供给管、所述第一流路切换部、以及所述第二流路切换部供给到所述加热单元；在所述加热单元中对已溶解糖浆进行加热；经由所述热水管将加热后的已溶解糖送回到所述溶糖单元。
采用上述方法，在第一工作状态下，由于能够利用固液分离单元不断地将初级糖浆分离成已溶解糖浆和未溶解糖，将已溶解糖浆经由糖浆供给管、第一流路切换部、以及出糖管送出到出糖口，将未溶解糖送回到溶糖罐，因此，注入溶糖单元的工艺水只要被加热到例如45-65℃左右即可，与现有的间歇式热溶糖相比，无需为了将砂糖完全溶解而将工艺水加热到80℃，并且与现有的间歇式冷溶糖相比，无需在溶糖单元中设置搅拌棒或振动装置并对其进行驱动，由此能够降低溶糖装置整体的能耗。
并且，在例如自动连续溶糖装置被暂时停机而导致固液分离单元中的被分离出的已溶解糖浆冷却时即第二工作状态下，将固液分离单元中的冷却了的已溶解糖浆输送到加热单元进行预热，由此能够避免出糖口处的糖度因糖浆温度变化而不稳定。并且，上述预热是通过正常工作状态下对工艺水进行加热用的加热单元实现的，因此能够减少零部件数量，降低成本。
另外，较佳的是，在所述第一工作状态中，对于从所述固液分离单元送出的已溶解糖 浆，利用作为所述第一流路切换部的流量调节阀，将规定量的已溶解糖浆经由所述出糖管送向所述出糖口，将其余的已溶解糖浆经由第二回流管送回到所述溶糖单元。
采用上述方法，在第一工作状态中，能够以合适的流量将糖浆从溶糖装置送出。
另外，较佳的是，在所述第一工作状态中，根据设置在所述糖浆供给管上的糖度测量仪的测量结果，对所述供糖单元中的螺旋输送机的输送速度进行联锁控制。
采用上述方法，能够使溶糖装置所输出的糖浆的糖度稳定。
附图说明
图1是表示本发明的较佳实施方式的自动连续溶糖装置的结构的示意图。
符号说明：
1 供糖单元
11 倒糖料斗
12 第一出料阀
13 螺旋输送机
131 变频器
14 第二出料阀
15 操作台
2 溶糖单元
21 溶糖罐
22 喷射阀
23 温度传感器
24 工艺水注入口
3 固液分离单元
31 初级糖浆供给管
311、332 离心泵
32 第一回流管
33 糖浆供给管
331 糖度测量仪
34A～34D 旋风分离器
341A～341D 旋风分离器的第一出口
342A～342D 旋风分离器的入口
343A～343D 旋风分离器的第二出口
4 第一流路切换部(流量调节阀)
41 流量调节阀的入口
42 流量调节阀的第一出口
43 流量调节阀的第二出口
5 出糖管
51 出糖流量计
6 加热单元
61 热水管
611 热水温度传感器
612 热水流量计
613 热水调节阀
62 管式换热器
63 蒸汽管
631 蒸汽调节阀
7 第二流路切换部
71 第一阀
72 第二阀
73 第三阀
8 第二回流管
9 工艺水管
具体实施方式
下面，基于图1对本发明较佳实施方式的自动连续溶糖装置的结构进行说明。
本发明的自动连续溶糖装置包括：供糖单元1；溶糖单元2，该溶糖单元2接收从供糖单元1供给的糖；固液分离单元3，该固液分离单元3的入口(下述旋风分离器34A～34D的顶部入口342A～342D)通过初级糖浆供给管31与溶糖单元2连接，该固液分离单元3的第一出口(下述旋风分离器34A～34D的底部出口341A～341D)通过第一回流管32与溶糖单元2连接，该固液分离单元的第二出口(下述旋风分离器34A～34D的顶部出口 343A～343D)通过糖浆供给管33与第一流路切换部4连接，该第一流路切换部4通过出糖管5与出糖口连接；以及加热单元6，该加热单元6的出口通过热水管61与溶糖单元2连接，该加热单元6的入口与第二流路切换部7连接，该第二流路切换部7与工艺水供给口及第一流路切换部4连接。
上述第一流路切换部4和上述第二流路切换部7被设置成在第一流路状态与第二流路状态之间进行切换：该第一流路状态是固液分离单元3的第二出口经由糖浆供给管33、第一流路切换部4、以及出糖管5与出糖口连通，且工艺水供给口经由第二流路切换部7与加热单元6的入口连通的状态，该第二流路状态是固液分离单元3的第二出口经由糖浆供给管33、第一流路切换部4、以及第二流路切换部7与加热单元6的入口连通的状态。
下面，对上述单元、部件等的具体结构进行更详细的说明。
供糖单元1按照砂糖的移动方向从上游侧向下游侧依次包括：倒糖料斗11、第一出料阀12、螺旋输送机13、以及第二出料阀14。第一出料阀12设置在倒糖料斗11的下方。螺旋输送机13向斜上方倾斜地布置，其下端入口设置在第一出料阀12的下方，其上端出口的下方设置有第二出料阀14，溶糖单元2的溶糖罐21设置在该第二出料阀14的下方。第一出料阀12和第二出料阀14可以用于关闭或打开供糖单元1的供糖。在螺旋输送机13上还设有用于改变该螺旋输送机13的输送速度的变频器131，可改变供糖速度。另外，在倒糖料斗11的开口处设有操作台15，用于供操作人员站立。
溶糖单元2具有：溶糖罐21、设置在溶糖罐21的壁上的喷射器22、温度传感器23、以及工艺水注入口24等。溶糖罐21接收从供糖单元1供给的砂糖，喷射器22与第一回流管32连接，用于将未溶解的糖送回溶糖罐21，温度传感器23用于对溶糖罐21内的温度进行监测，工艺水注入口24用于注入被加热单元6加热的工艺水或糖浆。
固液分离单元3包括并联连接的多个(图中为4个)旋风分离器34A～34D。各旋风分离器34A～34D的底部出口341A～341D分别与第一回流管32连接，构成上述固液分离单元3的第一出口，各旋风分离器34A～34D的顶部入口342A～342D分别与初级糖浆供给管31连接，构成上述固液分离单元3的入口，各旋风分离器34A～34D的顶部出口343A～343D分别与糖浆供给管33连接，构成上述固液分离单元3的第二出口。
在初级糖浆供给管31上设有用于驱动在溶糖罐21中生成的初级糖浆从溶糖罐21移动到旋风分离器34A～34D的离心泵311，在离心泵311的上游侧设置有过滤器312，该过滤器312能够从初级糖浆中过滤掉杂质等颗粒较大的物质，起到保护离心泵311、降低下游侧的旋风分离器34A～34D负担的作用。在糖浆供给管33上设有离心泵332，该离心泵 332用于驱动在各旋风分离器34A～34D中分离出的已溶解糖浆从顶部出口343A～343D移动到第一流路切换部4。
第一流路切换部4是流量调节阀，该流量调节阀4的入口41通过糖浆供给管33与固液分离单元3的第二出口连接，该流量调节阀4的第一出口42通过出糖管5与出糖口连接，该流量调节阀4的第二出口43通过第二回流管8与溶糖单元2的溶糖罐21连接。工艺水供给口通过工艺水管9与加热单元6的入口连接。上述第二流路切换部7包括：设置在第二回流管8上的第一阀71；设置在工艺水管9上的第二阀72；以及设置在连接第一阀71的上游侧与第二阀72的下游侧的管路上的第三阀73。第一阀71、第二阀72以及第三阀73如图1中虚线所示，彼此联锁连接。在上述第一流路状态下，固液分离单元3的第二出口(即旋风分离器34A～34D的顶部出口343A～343D)还经由糖浆供给管33、流量调节阀4、第二流路切换部7中的第一阀71、以及第二回流管8与溶糖单元2的溶糖罐21连通。
在出糖管5上设有出糖流量计51，该出糖流量计51如图1中虚线所示，与流量调节阀4联锁连接。在糖浆供给管33上设有糖度测量仪331，该糖度测量仪331如图1中虚线所示，与上述螺旋输送机13的变频器131联锁连接。
加热单元6具有管式换热器62，该管式换热器62通过蒸汽管63与蒸汽供给口连接，在该蒸汽管63上设有蒸汽调节阀631。在与管式换热器62的出口连接的热水管61上设有热水温度传感器611、热水流量计612以及热水调节阀613。蒸汽调节阀631如图1中虚线所示，与热水温度传感器611联锁连接，热水流量计612如图1中虚线所示，与热水调节阀613联锁连接。
另外，在螺旋输送机13的下端入口的下方、溶糖罐21的下方、旋风分离器34A～34D的下方还分别设有排空阀，用于在例如清洁时将螺旋输送机13、溶糖罐21、旋风分离器34A～34D排空。
下面对采用本发明较佳实施方式的上述自动连续溶糖装置的自动连续溶糖方法进行说明。
(第一工作状态)
在自动连续溶糖装置正常工作的状态(第一工作状态)中，进行以下的操作。
将第一流路切换部(即流量调节阀)4和第二流路切换部7切换成上述的第一流路状态，即，第一流路切换部4的入口41与第一出口42和第二出口43同时连通，并且根据出糖管5上的出糖流量计51的测量结果，对第一流路切换部4的第一出口42和第二出口 43的开度进行反馈控制，同时将第二流路切换部7中的第一阀71和第二阀72打开，第三阀73关闭。
操作人员站在供糖单元1的操作台15上将砂糖倒入倒糖料斗11，倒糖料斗11中的砂糖经过第一出料阀12而被装载于螺旋输送机13，进而随着螺旋输送机13的运转而从其下端入口被输送到其上端开口，然后经过第二出料阀14而被注入位于第二出料阀14下方的溶糖罐21。同时，将工艺水从工艺水供给口经由第二流路切换部7中的第二阀72和工艺水管9供给到加热单元6的管式换热器62，并且通过蒸汽管63向该管式换热器62供给加热用的蒸汽，这样工艺水通过加热单元6而被加热，然后经由热水管61被注入到溶糖罐21中。在工艺水的加热过程中，利用设置在热水管61上的热水温度传感器611的测量结果对设置在蒸汽管63上的蒸汽调节阀631进行反馈控制，由此能够及时地利用蒸汽调节阀631调节蒸汽供给量，进而将工艺水的加热温度控制到理想的温度。另外，利用设置在热水管61上的热水流量计612对热水调节阀613进行反馈控制，由此能够保证加热后的工艺水的供给量稳定。在溶糖罐21中，砂糖溶解于加热后的工艺水，从而生成初级糖浆。
利用离心泵311，将该初级糖浆经由初级糖浆供给管31供给到固液分离单元3，在固液分离单元3，具体地说是在多个旋风分离器32A～32D中，利用螺旋运动，将初级糖浆分离成向上移动的已溶解糖浆和向下沉淀的未溶解糖。利用设置在糖浆供给管33上的离心泵332将已溶解糖浆供给到第一流路切换部(即流量调节阀)4的入口41，将未溶解糖经由第一回流管32送回到溶糖罐21。在流量调节阀4，将规定量的已溶解糖浆从该流量调节阀4的第一出口42经由出糖管5送向出糖口，将剩余的已溶解糖浆从该流量调节阀4的第二出口43送向第二回流管8。此时，由于第二流路切换部7中的第一阀71打开，第三阀73关闭，故上述剩余的已溶解糖浆经由第二回流管8而被送回到溶糖罐21。
由此，利用固液分离单元3不断地将初级糖浆分离成已溶解糖浆和未溶解糖，将已溶解糖浆按照规定量送出到出糖口，将未溶解糖送回到溶糖罐21，因此，溶糖罐21内的温度即注入溶糖罐21的工艺水只要被加热到例如45-65℃左右即可，与现有的间歇式热溶糖相比，无需为了将砂糖完全溶解而将工艺水加热到80℃，并且与现有的间歇式冷溶糖相比，无需在溶糖罐21中设置搅拌棒或振动装置并对其进行驱动，由此能够降低溶糖装置整体的能耗。
另外，利用设置在出糖管5上的出糖流量计51的测量结果对第一流路切换部(即流量调节阀)4的第一出口42、第二出口43的开度进行反馈控制，由此，能将出糖量始终维持成上述规定量，即，能够使出糖量稳定。并且，利用设置在糖浆供给管33上的糖度 测量仪331的测量结果对设置在螺旋输送机13上的变频器131进行反馈控制，由此，能够根据糖度的变化实时改变螺旋输送机13的供糖速度，能够维持糖度稳定。
(第二工作状态)
在自动连续溶糖装置被暂时停机而导致固液分离单元3中的被分离出的已溶解糖浆冷却时(第二工作状态)，进行如下的操作。
将第一流路切换部(即流量调节阀)4和所述第二流路切换部7切换成第二流路状态，即将第一流路切换部4的第一出口42的开度调节为0，将第二出口43的开度调节为全开，将第二流路切换部7中的第一阀71和第二阀72关闭，将第三阀73打开。
利用设置在糖浆供给管33上的离心泵332将固液分离单元3中的冷却了的已溶解糖浆经由糖浆供给管33供给到第一流路切换部4的入口41。在第一流路切换部4，由于与出糖管5连接的第一出口42的开度为0，故上述冷却了的已溶解糖浆全部从第二出口43流向第二流路切换部7。在第二流路切换部7，由于第一阀71和第二阀72关闭，第三阀73打开，故冷却了的已溶解糖浆经由第三阀73而流入工艺水管9，进而流入加热单元6的管式换热器62。在管式换热器62中对冷却了的已溶解糖浆进行加热，加热后的已溶解糖浆经由热水管61被送回到溶糖罐21。
之所以在自动连续溶糖装置被暂时停机而导致固液分离单元3中的已溶解糖浆冷却的状态下进行上述加热，这是因为，糖度测量仪33所测出的糖度与糖浆的温度有很大关系，如果糖浆温度变化大，则糖度测量仪33所测出的糖度变得不准确。因此，在停机后重新启动整个溶糖装置之前，先如上所述，对固液分离单元3中的冷却了的已溶解糖浆进行预热，由此能够避免糖度测量仪33的测量偏差，确保糖度稳定。
另外，上述冷却了的已溶解糖浆的预热，是通过正常工作状态下对工艺水进行加热用的加热单元6实现的，因此能够减少零部件数量，降低成本。
以上，对本发明的较佳实施方式进行了说明，但本发明不限于此，在不脱离本发明的宗旨的范围内可以进行各种变更、省略来实施。
在上述实施方式中，将流量调节阀的第二出口通过第二回流管与溶糖罐连接，以在第一流路状态下将多余的糖浆送回溶糖罐，但不限于此，也可以不设置第二回流管，而在第一流路状态下将所有糖浆都从溶糖口送出。此时，可以采用公知的二位三通换向阀作为第一流路切换部。
在上述实施方式中，第一流路切换部为流量调节阀，通过将该流量调节阀的第一出口的开度调节成0而将第一流路状态切换为第二流路状态，并且还通过调节该流量调节阀的 两个出口的开度，从而在第一流路状态下调节出糖量。也就是说该流量调节阀同时起到流路切换和出糖量调节的作用。但不限于此，也可以用不同的部件来实现这两个功能，即采用公知的二位三通换向阀来切换流路，并且在该二位三通换向阀的下游侧另外设置第二回流管和阀，从而调节出糖量。
在上述实施方式中，第二流路切换部由三个阀构成，但不限于此，在设有第二回流管的情况下第二流路切换部还可以采用公知的二位四通换向阀，在不设置第二回流管的情况下第二流路切换部还可以采用公知的二位三通换向阀。
在上述实施方式中，固液分离单元采用四个旋风分离器，但不限于此，也可以采用过滤器等其它固液分离装置。另外，上述旋风分离器的数量不限于四个，可以根据出糖量要求而适当选择。
在上述实施方式中，加热单元采用管式换热器，热源为蒸汽，但不限于此，也可以采用其它加热装置和热源。