一种基于高温热泵技术的巴氏杀菌系统及其方法与流程

本发明属于牛奶生产，尤其是一种基于高温热泵技术的巴氏杀菌系统及其方法。

背景技术：

1、当前液态奶和奶粉生产设备中广泛采用巴氏杀菌技术，该技术需要对牛奶加热至75-80℃，目前普遍采用的加热方法是利用高温蒸汽进行换热，然而以蒸汽作为热源，能源品位较高，且随着天然气价格的上涨，生产蒸汽的能源成本也随之上升。随着高温热泵技术的发展，目前可制取热水温度超过80℃，为巴氏杀菌设备的电力替代提供技术基础。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于高温热泵技术的巴氏杀菌系统及其方法，能够通过对巴氏杀菌过程中的余热利用和电能替代，大幅提升工艺过程的经济性和运行能效，同时降低了系统碳排放，具有良好的经济效益和环境效益。

2、本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

3、一种基于高温热泵技术的巴氏杀菌系统，包括高温热泵机组、热泵冷凝侧循环泵、热泵蒸发侧循环泵和牛奶生产设备，所述高温热泵机组的冷凝侧出口通过热泵冷凝侧循环泵连接牛奶生产设备，高温热泵机组的冷凝侧入口连接牛奶生产设备，高温热泵机组的蒸发侧入口连接牛奶生产设备，高温热泵机组的蒸发侧出口通过热泵蒸发侧循环泵连接牛奶生产设备。

4、而且，所述牛奶生产设备包括牛奶巴氏杀菌设备、牛奶换热设备、牛奶初步冷却设备和牛奶最终冷却设备，牛奶巴氏杀菌设备、牛奶换热设备、牛奶初步冷却设备和牛奶最终冷却设备依次相连。

5、而且，所述牛奶换热设备内部设有奶-奶换热器，其中热泵冷凝侧循环泵连接奶-奶换热器的一端，高温热泵机组的冷凝侧入口连接奶-奶换热器的另一端。

6、而且，所述牛奶最终冷却设备内部设有奶-水换热器，高温热泵机组的蒸发侧入口连接奶-水换热器的一端，热泵蒸发侧循环泵连接奶-水换热器的另一端。

7、而且，所述奶-水换热器的过程冷源为冷水机组。

8、一种基于高温热泵技术的巴氏杀菌系统的方法，包括加热过程和冷却过程。

9、而且，所述加热过程包括以下步骤：

10、步骤1.1、原奶在通过牛奶巴氏杀菌设备后，进入牛奶换热设备中的奶-奶换热器完成原奶的换热，温度升至40℃；

11、步骤1.2、40℃的原奶进入高温热泵机组的冷凝侧入口，

12、步骤1.3、原奶在高温热泵机组中升温，并从高温热泵机组的冷凝侧出口流出，完成巴氏杀菌。

13、而且，所述冷却过程包括以下步骤：

14、步骤2.1、加热原奶通过奶-奶换热器完成与原奶的换热，温度降低至42℃，

15、步骤2.2、42℃的加热原奶进入高温热泵机组的蒸发侧入口，

16、步骤2.3、42℃的加热原奶在高温热泵机组进行冷却，并从高温热泵机组的蒸发侧出口流出；

17、步骤2.4、冷却的原奶进入牛奶最终冷却设备，与冷水机组进行换热，完成降温。

18、本发明的优点和积极效果是：

19、1、本发明通过对现有生产过程中的余热利用，同时采用高温热泵技术，可以在不影响原有生产过程的基础上大幅降低蒸汽用量，采用电能进行替代，在提升系统能效的同时大幅降低运行成本，与此同时具备较好的环境效益，为牛奶生产过程中的节能增效提供思路。

20、2、本发明通过对现有生产过程中的大量余热进行合里回收运用，大幅提升能源利用效率。

21、3、本发明通过电力对原有蒸汽进行替代，可以大幅降低运行成本，同时大幅提升系统整体能效。

技术特征：

1.一种基于高温热泵技术的巴氏杀菌系统，其特征在于：包括高温热泵机组、热泵冷凝侧循环泵、热泵蒸发侧循环泵和牛奶生产设备，所述高温热泵机组的冷凝侧出口通过热泵冷凝侧循环泵连接牛奶生产设备，高温热泵机组的冷凝侧入口连接牛奶生产设备，高温热泵机组的蒸发侧入口连接牛奶生产设备，高温热泵机组的蒸发侧出口通过热泵蒸发侧循环泵连接牛奶生产设备。

2.根据权利要求1所述的一种基于高温热泵技术的巴氏杀菌系统，其特征在于：所述牛奶生产设备包括牛奶巴氏杀菌设备、牛奶换热设备、牛奶初步冷却设备和牛奶最终冷却设备，牛奶巴氏杀菌设备、牛奶换热设备、牛奶初步冷却设备和牛奶最终冷却设备依次相连。

3.根据权利要求2所述的一种基于高温热泵技术的巴氏杀菌系统，其特征在于：所述牛奶换热设备内部设有奶-奶换热器，其中热泵冷凝侧循环泵连接奶-奶换热器的一端，高温热泵机组的冷凝侧入口连接奶-奶换热器的另一端。

4.根据权利要求2所述的一种基于高温热泵技术的巴氏杀菌系统，其特征在于：所述牛奶最终冷却设备内部设有奶-水换热器，高温热泵机组的蒸发侧入口连接奶-水换热器的一端，热泵蒸发侧循环泵连接奶-水换热器的另一端。

5.根据权利要求4所述的一种基于高温热泵技术的巴氏杀菌系统，其特征在于：所述奶-水换热器的过程冷源为冷水机组。

6.一种如权利要求1所述的基于高温热泵技术的巴氏杀菌系统的方法，其特征在于：包括加热过程和冷却过程。

7.根据权利要求6所述的一种基于高温热泵技术的巴氏杀菌系统的方法，其特征在于：所述加热过程包括以下步骤：

8.根据权利要求6所述的一种基于高温热泵技术的巴氏杀菌系统的方法，其特征在于：所述冷却过程包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种基于高温热泵技术的巴氏杀菌系统及其方法，通过对现有生产过程中的余热利用，同时采用高温热泵技术，可以在不影响原有生产过程的基础上大幅降低蒸汽用量，采用电能进行替代，在提升系统能效的同时大幅降低运行成本，与此同时具备较好的环境效益，为牛奶生产过程中的节能增效提供思路。同时本发明通过对现有生产过程中的大量余热进行合里回收运用，大幅提升能源利用效率。本发明通过电力对原有蒸汽进行替代，可以大幅降低运行成本，同时大幅提升系统整体能效。

技术研发人员：卢德志,卢欣,韩慎朝,曹晓男,于波,孙学文,李红明,王寅龙,李晓波
受保护的技术使用者：国网（天津）综合能源服务有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12