物料混合装置及方法与流程

1.本发明涉及食品生产加工技术领域，特别涉及物料混合装置及方法。


背景技术：

2.在食品饮料加工的过程中，为实现特定的工艺配方，往往需要对多种物料进行混合搅拌。现行生产工艺中，物料的混合主要有以下几种方式：人工投料混合，该方式人力成本耗费高、混合效率低，极易出现混合不均匀的情况；自吸泵混料系统，通过叶轮的高速旋转剪切对物料进行充分拌和后输入，该方法通过负压吸附物料实现混合，存在反应室内吸入异物导致物料被污染的风险，且物料成分可能会被高速剪切破坏；静态混合器，通过固定的混合单元将流体分层切割、剪切后重新混合，该方法混合时间较短，扩散不均匀、混合效率低。
3.因此，亟需提供一种混合产物均匀稳定、不易发生污染的物料混合装置。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题中的至少之一，本发明提供物料混合装置及方法，所采用的技术方案如下：
5.本发明所提供的物料混合装置包括物料缸、第一进料组件、第二进料组件、搅拌组件、进气管、安全阀，所述第一进料组件与所述物料缸连通，所述第一进料组件用于物料进料；所述第二进料组件与所述物料缸连通，所述第二进料组件用于添加剂进料；所述搅拌组件伸入所述物料缸，所述搅拌组件用于搅拌混合物料与添加剂；所述进气管用于向所述物料缸内通入无菌空气，所述进气管上设置有进气阀；所述安全阀与所述物料缸连通安装，所述安全阀用于维持所述物料缸的压力恒定。
6.本发明的某些实施例中，所述第一进料组件包括第一进料管和第一进料阀，所述第一进料管与所述物料缸连通，所述第一进料阀设置在所述第一进料管上。
7.本发明的某些实施例中，所述第二进料组件包括第二进料管和第二进料阀，所述第二进料管的开口方向朝向所述物料缸的内壁，所述第二进料阀设置在所述第二进料管上。
8.本发明的某些实施例中，所述第二进料管远离所述物料缸的一端设置有可拆卸的连接结构，以连接添加剂箱便于添加剂的进料。
9.本发明的某些实施例中，所述第二进料组件包括转子泵，所述转子泵用于将高粘度的添加剂平稳输出至所述物料缸，所述转子泵设置在所述第二进料管上。
10.本发明的某些实施例中，所述搅拌组件包括驱动件和若干搅拌叶片，所述驱动件与各所述搅拌叶片通过搅拌轴连接，所述驱动件驱动所述搅拌轴转动，带动所述搅拌叶片混合所述物料缸内的物料和添加剂。
11.本发明的某些实施例中，物料混合装置包括ci p清洁系统，所述ci p清洁系统包括第一清洗管和第二清洗管，所述第一清洗管与所述物料缸连通，所述第二清洗管一端连
通所述第一清洗管，另一端与所述第二进料组件可拆卸地连接。
12.本发明的某些实施例中，ci p清洁系统包括喷淋管，所述喷淋管与所述物料缸连通，所述喷淋管伸入所述物料缸的一端设置有喷淋球，所述喷淋球开设有若干小孔，所述喷淋球可旋转。
13.本发明的某些实施例中，物料混合装置包括控制组件，所述控制组件与所述第一进料组件电性连接，所述控制组件与所述第二进料组件电性连接，所述控制组件与所述进气阀电性连接，所述控制组件与所述搅拌组件电性连接。
14.本发明还提供物料混合方法，基于前述的物料混合装置实施，物料混合方法包括：
15.开启进气阀，将无菌空气充斥物料缸，保持物料缸处于正压状态；
16.当物料缸内压力达到第一预设压力，开启第一进料组件向物料缸内输入物料；
17.开启第二进料组件向物料缸内输入添加剂，然后开启搅拌组件使物料缸内的物料和添加剂均匀混合，混合过程中，进气阀保持开启状态持续向物料缸内输入无菌空气；
18.开启第一进料组件，将混合后的产品输送至下一工序。
19.本发明的实施例至少具有以下有益效果：物料混合装置通过进气管向物料缸内持续通入无菌空气，当物料缸内压力超出设定值，通过安全阀排出，以保证物料缸内的压力恒定以及无菌环境，避免物料搅拌混合过程中产生负压吸入异物，保证物料混合过程及其产品的无菌性，结构简单可靠，可广泛应用于食品生产加工技术领域。
附图说明
20.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
21.图1为物料混合装置的结构示意图；
22.图2为图1所提供的物料混合装置中物料缸的示意图；
23.图3为图1所提供的物料混合装置处于清洗状态的结构示意图。
24.附图标记：100、物料缸；210、进气管；211、进气阀；212、安全阀；220、盖板；310、第一进料管；311、第一进料阀；320、第二进料管；321、第二进料阀；322、第三进料阀；323、转子泵；324、排地阀；410、第一清洗管；420、第二清洗管；421、第一清洗阀；430、旁通管；431、手动调节阀；440、喷淋管；441、喷淋球；500、搅拌组件；510、驱动件；520、搅拌轴；521、搅拌叶片；600、控制组件。
具体实施方式
25.下面结合图1至图3详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
26.在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“中心”、“中部”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须
具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。限定有“第一”、“第二”的特征是用于区分特征名称，而非具有特殊含义，此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，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。
28.在食品饮料加工的过程中，为实现特定的工艺配方，往往需要对多种物料进行混合搅拌。现行生产工艺中，物料的混合主要有以下几种方式：人工投料混合，该方式人力成本耗费高、混合效率低，极易出现混合不均匀的情况；自吸泵混料系统，通过叶轮的高速旋转剪切对物料进行充分拌和后输入，该方法通过负压吸附物料实现混合，存在反应室内吸入异物导致物料被污染的风险，且物料成分可能会被高速剪切破坏；静态混合器，通过固定的混合单元将流体分层切割、剪切后重新混合，该方法混合时间较短，扩散不均匀、混合效率低。
29.本发明涉及一种物料混合装置，物料混合装置包括物料缸100、第一进料组件、第二进料组件、搅拌组件500、进气管210、安全阀212，第一进料组件与物料缸100连通，第一进料组件用于物料进料；第二进料组件与物料缸100连通，第二进料组件用于添加剂进料；搅拌组件500伸入物料缸100，搅拌组件500用于搅拌混合物料与添加剂；进气管210用于向物料缸100内通入无菌空气，进气管210上设置有进气阀211；安全阀212与物料缸100连通安装，安全阀212用于维持物料缸100的压力恒定。物料混合装置通过进气管210向物料缸100内持续通入无菌空气，当物料缸100内压力超出设定值，通过安全阀212排出，以保证物料缸100内的压力恒定以及无菌环境，避免物料搅拌混合过程中产生负压吸入异物，保证物料混合过程及其产品的无菌性，结构简单可靠，可广泛应用于食品生产加工技术领域。
30.结合附图，第一进料组件包括第一进料管310，第一进料管310与物料缸100连通。本实施例中，第一进料管310同时承担向物料缸100内输入物料和将物料缸100内混合完成的产品输出的功能，具体地，第一进料管310与物料缸100的最底部连通，以便于混合完成后物料缸100内产品的输出，避免物料进料过程中产生泡沫，保障产品的风味及稳定性。
31.可以理解，第一进料管310上设置有第一进料阀311，第一进料阀311用于控制物料进料或产品出料。本实施例中，第一进料阀311设置为气动阀以控制第一进料管310的通闭。可以理解，第一进料阀311还可以设置为蝶阀等其它形式，以控制物料进料或产品出料的流速。
32.结合附图，第二进料组件包括第二进料管320，第二进料管320一端连通添加剂箱，另一端连通物料缸100内部。具体地，以双皮奶的生产过程为例，牛奶通过第一进料组件进入物料缸100内，蛋液通过第二进料管320进入物料缸100内。本实施例中，第二进料管320的开口方向朝向物料缸100的内壁，以使得添加剂从第二进料管320出来后，顺着物料缸100内壁下落直至与物料融合。可以理解，第二进料管320开口朝向物料缸100内壁以避免蛋液直接落入缸内产生泡沫，保障产品风味及稳定性。
33.可以理解，第二进料管320上设置有第二进料阀321，第二进料阀321用于控制添加剂的进料。本实施例中，第二进料阀321设置为蝶阀，在控制添加剂进料与否的同时还可以根据工艺调节添加剂进料的速度。
34.进一步地，第二进料管320远离物料缸100的一端设置有可拆卸的连接结构，以连接添加剂箱便于添加剂的进料。本实施例中，第二进料管320远离物料缸100的一端设置有螺纹以便于密封连接添加剂箱。可以理解，连接结构还可以设置为卡接部或其他形式。
35.具体地，本实施例中，第二进料管320用于连接添加剂箱的端部还沿管周设置有锯齿状结构，以便于连接添加剂箱时刺破鸡蛋薄膜使蛋液经由第二进料管320流入物料缸100内。
36.进一步地，第二进料组件包括转子泵323，转子泵323用于将高粘度的添加剂平稳输出至物料缸100，转子泵323设置在所述第二进料管320上。可以理解，转子泵323的转速低、自吸能力强劲，适用于输送高粘度的添加剂。本实施例中，转子泵323可以使蛋液平稳地被输送至物料缸100内而不破坏其成分结构，保障产品风味及稳定性。
37.一些实施例中，第二进料组件还包括第三进料阀322，第三进料阀322与转子泵323同步开启或关闭，第三进料阀322配合流量计使用，当流量计检测到添加剂进料流量低于设定值，即判断蛋液箱接近抽空，关闭转动泵和第三进料阀322，停止添加剂的进料，等待更换添加剂箱后再恢复添加剂进料。
38.具体地，本实施例中，第一进料管310、第二进料管320、第一清洗管410均对应设置有流量计，以实时监测管路流量。
39.一些实施例中，物料混合装置包括排地阀324，排地阀324用于将转子泵323至第三进料阀322之间的残余添加剂排出。本实施例中，排地阀324设置为气动蝶阀。
40.结合附图，搅拌组件500包括驱动件510和若干搅拌叶片521，驱动件510与各搅拌叶片521通过搅拌轴520连接，驱动件510驱动搅拌轴520转动，带动搅拌叶片521混合物料缸100内的物料和添加剂。本实施例中，驱动件510设置为电机，电机带动搅拌轴520以恒定速度转动，将物料缸100内的牛奶和蛋液均匀拌和。
41.进一步地，物料混合装置包括ci p清洁系统，ci p清洁系统包括第一清洗管410和第二清洗管420，第一清洗管410与物料缸100连通，第二清洗管420一端连通第一清洗管410，另一端与第二进料组件可拆卸地连接。具体地，结合附图，清洗液通入第一清洗管410，被分成两路，一路将清洗液通入物料缸100内，另一路通过第二清洗管420输送至第二进料管320处，充斥第二进料管320以清洁添加剂进料管路。本实施例中，第二清洗管420与第二进料管320可拆卸地连接，具体地，物料混合装置需要清洗时，拆开第二进料管320与添加剂箱的连接，并使得第二清洗管420与第二进料管320接驳以使清洗液充斥添加剂进料管路。
42.具体地，ci p清洁系统包括第一清洗阀421，结合附图，第一清洗阀421设置在第二清洗管420上，用于控制清洗液由第一清洗管410向第二清洗管420的流通。本实施例中，第一清洗阀421设置为气动蝶阀，控制清洗液流通的同时还可以调节清洗液的流速。
43.进一步地，ci p清洁系统包括喷淋管440，喷淋管440与物料缸100连通，结合附图，本实施例中，喷淋管440设置有两个，两个喷淋管440均匀布置在物料缸100顶部。具体地，喷淋管440伸入物料缸100的一端设置有喷淋球441，喷淋球441开设有若干小孔，喷淋球441可旋转。喷淋过程中，旋转喷淋球441可以使清洗液均匀地洒在物料缸100内的各角落，以提升
清洁效果。
44.以一次具体的清洗流程为例，应注意的是，该实施例仅是示例性说明，而不是对发明的具体限制：
45.打开排地阀324，将转子泵323至第三进料阀322中间的残余添加剂排出；
46.拆除第二进料管320与添加剂箱之间的连接，连通第二进料管320与第二清洗管420；
47.关闭进气阀211，清水从第一进料管310进入物料缸100，清洗液经由第一清洗管410从喷淋系统喷淋进入物料缸100，同时清洗液通过第二进料管320清洗添加剂管路；
48.启动搅拌组件500，带动物料缸100内的清洗液运动，冲刷缸内残留物，彻底清洗物料缸100；
49.清洗完成后，打开进气阀211，将物料缸100内的清洗液从第一进料管310排出，打开排地阀324，将添加剂管路内残余的清洗液排出，重复上述清洗步骤直至达到清洗要求。
50.一些实施例中，ci p清洁系统包括旁通管430，结合附图，旁通管430一端连通转子泵323的输入端，另一端连通转子泵323的输出端。可以理解，当清洗流量大于转子泵323的额定值时，清洗液会流向旁通管430，避免转子泵323损坏。具体地，旁通管430上对应设置有手动调节阀431，调节旁通流量。
51.可以理解，在一些实施例中，物料混合装置还包括控制组件600，控制组件600与第一进料组件电性连接，控制组件600与第二进料组件电性连接，控制组件600与进气阀211电性连接，控制组件600与搅拌组件500电性连接，控制组件600可以是单片机、plc、微型计算机等设备。一些实施例中，控制组件600与物料混合装置的各电气元件均电性连接，以实现物料混合装置的全自动运行。
52.一些实施例中，物料缸100内装有液位传感器，液位传感器与控制组件600电性连接，可以理解，当液位传感器检测到物料缸100内的液位符合预设值时，即传送信号至控制组件600，继而控制组件600关闭第一进料组件、第二进料组件，开启搅拌组件500，对缸内物料开始搅拌混合。
53.一些实施例中，物料缸100顶部设置有用于添加固态物料的投料口，投料口对应设置有盖板220。可以理解，当生产工艺需要混合固态物料和液态物料时，液态物料从第一进料管310进入物料缸100内，固态物料从投料口进入物料缸100内。设置投料口还便于生产过程中即时观察物料缸100内的情况。
54.本发明还涉及一种物料混合方法，该方法基于前述的物料混合装置实施，具体包括：
55.开启进气阀211，将无菌空气充斥物料缸100，保持物料缸100处于正压状态；
56.当物料缸100内压力达到第一预设压力，开启第一进料组件向物料缸100内输入物料；
57.开启第二进料组件向物料缸100内输入添加剂，然后开启搅拌组件500使物料缸100内的物料和添加剂均匀混合，混合过程中，进气阀211保持开启状态持续向物料缸100内输入无菌空气；
58.开启第一进料组件，将混合后的产品输送至下一工序。
59.下面以一个具体的实施例详细描述根据本发明的内容，应注意的是，下述描述仅
是示例性说明，而不是对发明的具体限制。以双皮奶的生产过程为例，物料为牛奶，添加剂箱为蛋液箱，箱内有盛装蛋液的薄膜：
60.打开进气阀211，使无菌空气充斥物料缸100，保持物料缸100处于正压状态，当压力超过预设值，无菌空气从安全阀212排出物料缸100；
61.开启第一进料阀311，牛奶从第一进料管310进入物料缸100，当物料缸100内的液位传感器检测牛奶至预设液位，反馈信号至控制组件600，控制组件600关闭第一进料阀311停止牛奶的进料；
62.将第二进料管320与添加剂箱通过螺纹密封连接，锯齿结构刺破薄膜使蛋液流入第二进料管320，开启第二进料阀321、转子泵323、第三进料阀322，蛋液通过第二进料管320输送至物料缸100内，顺着物料缸100内壁流入；
63.转子泵323开启后即启动驱动件510，带动搅拌轴520及搅拌叶轮以恒定速度转动，持续搅拌混合物料缸100内的牛奶及蛋液；
64.搅拌完成后，打开第一进料阀311，使蛋液牛奶混合物从第一进料管310流出至下一道工序设备，当液位传感器检测到物料缸100内的混合物排尽，反馈信号至控制组件600，控制组件600关闭第一进料阀311，完成物料混合的工序。
65.在本说明书的描述中，若出现参考术语“一个实施例”、“一些实例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
66.以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。