一种节能型饮料灌装冷瓶系统的制作方法

本发明涉及饮料生产设备技术领域，尤其是涉及一种节能型饮料灌装冷瓶系统。

背景技术：

在饮料生产的后期，一般先通过uht超高温瞬时灭菌工艺对饮料进行高温灭菌，然后灌装，灌装后再通过冷瓶机对灌装杀菌后的灌装瓶进行冷却，防止涨瓶。例如，一种在中国专利文献上公开的“冷瓶机冷瓶水循环利用装置”，其公告号cn201697426u，包括与冷瓶机的进水口连通的进水管路，进水管路上设有一个将冷瓶水与冰水进行热交换的换热器；与冷瓶机的溢流口连通的溢流管路；冷瓶水循环利用装置还包括：蓄水箱，蓄水箱的进水口与所述冷瓶机的溢流管路连通；水循环管路，所述水循环管路设置于所述蓄水箱的出水口与所述冷瓶机的进水口之间；高位冷却塔，所述高位冷却塔串接于所述水循环管路中。该冷瓶水循环利用装置能够将冷瓶机溢流出的水进行循环再利用，从而减少了冷瓶水的补充量，也减少了蒸汽用量，节约了水利资源和电力资源。

但现有技术中的饮料灌装冷却工艺中存在着两个相反的温度调节过程，灌装前的uht工艺需要对饮料进行加热，而罐装后又需要对灌装瓶进行冷却，两个过程中存在着巨大的能源消耗，造成了能源浪费，提高了生产成本，与环保节能的发展要求背道而驰。

技术实现要素：

本发明是为了克服现有技术中的饮料灌装冷却工艺中灌装前的uht工艺需要对饮料进行加热，而罐装后又需要对灌装瓶进行冷却，两个温度调节过程相互独立，存在着巨大的能源消耗，造成了能源浪费，提高了生产成本的问题，提供一种节能型饮料灌装冷瓶系统，利用灌装冷却流水线前后道工序之间存在温差的工艺特点，以蓄热水箱为传热隔离媒介，通过两个换热器进行热量交换，将本来需要排放掉的热量回收利用到需要加热的工序中，同时利用前道的低温饮料作为冷媒对需要降温的冷却水进行降温，实现热能的平衡回收利用，降低生产线对外的能源需求，即节省了产品能源成本又减少了碳排放。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种节能型饮料灌装冷瓶系统，包括依次通过管路连接的进料泵、高温杀菌装置、灌装装置以及与灌装装置通过传送装置连接的冷瓶机，所述高温杀菌装置和冷瓶机之间设有热回收系统，所述热回收系统包括第一换热器、蓄热水箱和第二换热器，所述第一和第二换热器中分别包括两个相互分隔的流道，所述第一换热器的一个流道的入口和出口分别与进料泵和高温杀菌装置通过管路连接，另一个流道的入口和出口分别与蓄热水箱和第二换热器的一个流道的入口通过管路连接；所述第二换热器中与第一换热器连接的流道的出口与蓄热水箱通过管路连接，所述冷瓶机上设有冷却水入口和冷却水出口，第二换热器另一个流道的入口和出口分别与冷瓶机的冷却水出口和冷却水入口通过管路连接。

本发明利用热载体流量动态平衡的特点，通过热回收系统将前道高温杀菌装置和后道冷瓶机连接起来，形成闭环系统，实现热量自我平衡，冷瓶机不需另外供给冷媒。使用时饮料经高温杀菌装置杀菌后进入灌装装置灌装成瓶，然后灌装瓶通过传送装置送入冷瓶机内，用冷却水进行冷却。

而后道的冷却工艺中，低温的冷却水从冷瓶机的冷却水入口进入，对灌装瓶进行冷却后变为高温出水，从冷却水出口流出，沿管路流入第二换热器的一个流道内，与流经第二换热器的另一个流道内的低温水进行热交换，从而将冷瓶机的高温出水重新变为低温水，从第二换热器经管路再流入冷瓶机的冷却水入口，进行循环冷却；而第二换热器另一个流道内的低温水热交换后则变为高温水，进入蓄热水箱，从蓄热水箱中再经管路流入第一换热器中的一个流道内，与通过进料泵进入第一换热器的另一个流道内的低温待杀菌饮料进行热交换，实现对饮料的预加热，饮料变为中温饮料进入高温杀菌装置中高温杀菌，而与低温饮料进行热交换后的高温水则重新变为了低温水，从第一换热器经管路流入第二换热器，继续与从冷瓶机的冷却水出口流出的高温水进行热交换。

本发明以蓄热水箱为传热隔离媒介，通过两个换热器内的热量交换，将冷瓶机高温出水中本来需要排放掉的热量回收利用，用于需要加热的工序中，对待杀菌饮料进行预加热；同时利用低温待杀菌饮料作为冷媒对需要降温的冷却水进行降温，实现热能的平衡回收利用，降低生产线对外的能源需求，即节省了产品能源成本又减少了碳排放。

作为优选，冷瓶机内设有若干冷却段，各冷却段上方设有冷却水喷洒装置，各冷却段下方设有冷却水出口，各冷却段中的冷却水喷洒装置通过冷却水管连接，所述冷却水管的进水端位于冷瓶机远离灌装装置一端的冷却段上，所述传送装置从冷瓶机靠近灌装装置一端的冷却段进入并依次经过各冷却段下方，所述第二换热器其中一个流道的入口与冷瓶机靠近灌装装置一端的前两个冷却段上的冷却水出口连接，所述流道的出口与冷却水管进水端连接。

冷瓶机内设置若干冷却段，待冷却的产品随传送带从冷瓶机靠近灌装装置一端传输到远离灌装装置一端，而冷却水则沿冷却水管从冷瓶机远离灌装装置一端流至靠近灌装装置一端，与产品的传输方向相反，提高冷却效率；越靠近灌装装置的冷却段内产品温度越高，冷却后的出水温度也越高，与从第一换热器进入第二换热器内的低温水温差越大，热交换效果越好，因此本发明仅使用前两个冷却段内的高温出水进入热回收系统进行热交换循环，保证足够的温差，提高热交换效率。

作为优选，系统中还设有与热回收系统并联的备用冷却系统，所述备用冷却系统包括冷却塔和包括两个相互分隔的流道的第三换热器，所述冷却塔的入口与冷瓶机的冷却水口出连接，冷却塔的出口与第三换热器的一个流道的入口连接，所述第三换热器与冷却塔连接的流道的出口与冷瓶机的冷却水入口连接。为了确保热回收系统发生故障时整个产品冷却系统能正常运行，本发明在系统中设置了备用冷却系统，与热回收系统并联，当热回收系统发生故障时，可以通过备用冷却系统对冷瓶机内的高温出水进行冷却。高温出水先进入备用冷却系统中的冷却塔冷却，然后再进入第三换热器中的一个流道内，与另一个流道内通入的冰水进行热交换充分冷却，冷却后的出水再从冷瓶机的冷却水入口进入冷瓶机，从而进行循环冷却。

作为优选，蓄热水箱顶部连接有第一补水管路，底部连接有排水管路，所述第一补水管路上设有补水阀，排水管路上设有排放阀。当热回收系统内参与循环的水量不足时，可以通过第一补水管路向蓄热水箱内补水；当水量过多时可以通过排水管路将多余的水排出，保证热回收系统内循环的有效进行。

作为优选，冷瓶机的冷却水入口连接有第二补水管路，所述第二补水管路上设有补水阀。当冷瓶机内的冷却水水量不足时，可以通过第二补水管路向冷瓶机内补充冷却水，保证冷却效果。

作为优选，各管路上均设有控制阀。

作为优选，连接第一换热器与蓄热水箱的管路上以及连接第二换热器与冷瓶机冷却水出口的管路上分别设有离心泵，泵前设有流量计。保证热回收系统内的循环水量保持稳定。

作为优选，第一、第二和第三换热器为板式换热器或管式换热器。

作为优选，第一、第二和第三换热器内的两个流道的出、入口方向相反。使换热器内的两个温度不同的流体反向流动，可以提高换热效果。

因此，本发明的有益效果为：

（1）以蓄热水箱为传热隔离媒介，通过两个换热器内的热量交换，将冷瓶机高温出水中本来需要排放掉的热量回收利用，用于前道需要加热的工序中，对待杀菌饮料进行预加热，减少了高温杀菌装置对外的能源需求；

（2）利用低温待杀菌饮料作为冷媒对需要降温的冷却水进行降温，从而用于后道冷瓶工序，冷瓶工序不需另外供给冷媒，实现热能的平衡回收利用，即节省了产品能源成本又减少了碳排放。

附图说明

图1是本发明的一种连接结构示意图。

图中：1进料泵、2高温杀菌装置、3灌装装置、4传送装置、5冷瓶机、501冷却水入口、502冷却水出口、503冷却水喷洒装置、504第二补水管路、6第一换热器、7蓄热水箱、701第一补水管路、702补水阀、703排水管路、704排水阀、8第二换热器、9冷却塔、10第三换热器、11离心泵、12流量计。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例：

如图1所示，一种节能型饮料灌装冷瓶系统，包括依次通过管路连接的进料泵1、uht高温杀菌装置2、灌装装置3以及与灌装装置通过传送装置4连接的冷瓶机5，冷瓶机内设有五个冷却段，最左侧的冷却段上设有冷却水入口501，各冷却段上方设有冷却水喷洒装置503，各冷却段下方设有冷却水出口502，各冷却段中的冷却水喷洒装置通过冷却水管连接，冷却水管的进水端与冷却水入口连通，传送装置从冷瓶机最右侧的冷却段进入并依次经过各冷却段下方。

uht高温杀菌装置和冷瓶机之间设有热回收系统，热回收系统包括第一换热器6、蓄热水箱7和第二换热器8，第一和第二换热器中分别包括上、下两个相互分隔的流道，第一和第二换热器的上流道入口位于换热器右侧，出口位于换热器左侧；第一和第二换热器的下流道入口位于换热器左侧，出口位于换热器右侧。第一换热器的上流道入口与进料泵通过管路连接，上流道出口与uht高温杀菌装置通过管路连接，第一换热器的下流道入口与蓄热水箱通过管路连接，下流道出口与第二换热器的下流道入口连接；第二换热器的下流道出口与蓄热水箱通过管路连接，第二换热器的上流道入口与冷瓶机最右侧的两个冷却段的冷却水出口通过管路连接，上流道出口与冷却水管进水端通过管路连接，各管路上均设有控制阀，连接第一换热器与蓄热水箱的管路上以及连接第二换热器与冷瓶机冷却水出口的管路上分别设有离心泵11，泵前设有流量计12。

系统中还设有与热回收系统并联的备用冷却系统，备用冷却系统包括冷却塔9和第三换热器10，冷却塔采用闭式冷却塔，第三换热器中分别包括上、下两个相互分隔的流道，上流道入口位于换热器左侧，出口位于换热器右侧，下流道的出、入口方向与上流道相反。冷却塔的入口与冷瓶机五个冷却段的冷却水口出通过管路连接，冷却塔的出口与第三换热器下流道的入口连接，第三换热器下流道的出口与冷瓶机中的冷却水管进水端连接。

第一、第二和第三换热器采用板式换热器，蓄热水箱顶部连接有第一补水管路701，底部连接有排水管路703，第一补水管路上设有补水阀702，排水管路上设有排放阀704；冷瓶机的冷却水管进水端连接有第二补水管路504，第二补水管路上也设有补水阀。

本发明中的系统工作时，饮料经uht高温杀菌装置杀菌后进入灌装装置灌装成瓶，然后灌装瓶通过传送装置从冷瓶机最右边的冷却段进入，向左依次经过各冷却段，通过各冷却段上方冷却水喷洒装置喷洒出的冷却水进行冷却。

低温的冷却水从位于冷瓶机左侧的冷却水管进水端进入，沿冷却水管向右依次流经各冷却段，通过冷却水喷洒装置喷洒入各冷却段内，对产品进行冷却后变为高温出水，从各冷却段下方的冷却水出口流出，右侧两个冷却段中的高温出水在离心泵的作用下沿管路流入第二换热器的上流道内，与流经第二换热器下流道的低温水进行热交换，从而将冷瓶机的高温出水重新变为低温水，从第二换热器上流道的出口流出经管路再流入冷瓶机的冷却水管进水端，对产品进行循环冷却；而第二换热器下流道内的低温水热交换后则变为高温水，从下流道出口流出进入蓄热水箱，蓄热水箱中的高温水在离心泵的作用下中经管路流入第一换热器的下流道内，与通过进料泵进入第一换热器上流道内的低温待杀菌饮料进行热交换，实现对饮料的预加热，饮料变为中温饮料进入uht高温杀菌装置中高温杀菌，而下流道内与低温饮料进行热交换后的高温水则重新变为了低温水，从第一换热器下流道的出口流出经管路流入第二换热器下流道的入口，继续与从冷瓶机的冷却水出口流出的高温水进行热交换。循环过程中当热回收系统内参与循环的水量不足时，可以通过第一补水管路向蓄热水箱内补水；当水量过多时可以通过排水管路将多余的水排出，保证热回收系统内循环的有效进行；当冷瓶机内的冷却水水量不足时，可以通过第二补水管路向冷瓶机内补充冷却水，保证冷却效果。

当热回收系统运转正常时，备用冷却系统处于停用状态；而当热回收系统发生故障时，可以启用备用冷却系统对冷瓶机内的高温出水进行冷却。备用冷却系统启用后，冷瓶机各冷却段的高温出水在离心泵的作用下先进入冷却塔冷却，然后再进入第三换热器中的下流道内，在第三换热器的上流道内通入冰水对冷却塔的出水进行进一步冷却，冷却后的出水从第三换热器下流道的出口流出，再进入冷瓶机的冷却水管进水端，对产品进行循环冷却。

本发明利用热载体流量动态平衡的特点，通过热回收系统将前道高温杀菌装置和后道冷瓶机连接起来，形成闭环系统，实现热量自我平衡，有效节省了能源。