CN101416765B - 流动介质热杀菌装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用高温对罐装前的流动介质进行有效杀菌的热杀菌装置，该装置包括一立式密封箱，密封箱自上至下被隔板分为若干各自独立的腔室，最下方的腔室为杀菌室，杀菌室之上为热交换室；杀菌室设有发热源和流动介质受热管；受热管的进料端连接有预热管，受热管的出料端连接有冷却管，预热管和冷却管自下而上依次经过各热交换室，预热管和冷却管的端部突出于密封箱的侧壁形成进料口和出料口，进料口连接有送料泵；受热管的出料端和冷却管之间设置有增压器。本发明的热杀菌装置结构合理、热能利用率高，流动介质在热杀菌装置中受热升温和冷却降温的时间特别短，能最好保护流动介质的营养成分，特别适合于液体饮料罐装前的连续化的杀菌。

Description

流动介质热杀菌装置

技术领域

本发明涉及一种杀菌装置，尤其涉及一种对罐装前的流动介质进行杀菌的杀菌装置，更具体的是涉及一种利用超高温对罐装前的流动介质进行瞬时杀菌的热杀菌装置。

背景技术

流动介质，如饮料、乳制品等的保鲜贮存是生产和销售中的一大问题，对流动介质进行高效灭菌是解决保鲜贮存的关键。一般常用的方法是采用巴氏灭菌法，即将流动介质存放于一密封容器中，通过高温蒸汽间接使容器内的介质快速升温，达到杀菌的温度，再保温一定的时间，然后快速冷却。虽然巴氏灭菌法的灭菌效果和保持介质养分的效果都比较好，但巴氏法的杀菌温度低于100℃，由巴氏灭菌法得到的产品，仍保留了小部分较耐热的细菌或细菌芽孢，因而保质期短，并且只有在冷藏的环境下存放。要想获得保质期长，又能在常温下存放的产品，只有采用超高温灭菌，但超高温灭菌法极易造成营养成分的流失，这是由于介质从高温冷却到室温需要一个相当长的时间。中国专利CN97250540公开了一种液体用瞬时灭菌机，该机包括冷热交换器、冷却器和灭菌体，冷热交换器分别与冷却器和灭菌体连接，红外发生器分层置于灭菌体的回形管路间。由于液体饮料的成分大多是水，常压下，饮料在100℃左右就开始气化，而耐热细菌的杀菌温度应在130℃左右，上述灭菌机当灭菌体温度超过100℃时，液体饮料已全部汽化，无法在灭菌体的回形管中停留，灭菌效果将大打折扣，另外，上述灭菌机没有充分利用发热体的热能，不符合环保的要求。

发明内容

本发明的目的是克服以上存在的问题，提供一种结构合理、灭菌效果好、热能得到充分利用、且流动介质营养成分流失少的热杀菌装置。

为实现以上目的，本发明的流动介质热杀菌装置包括一立式密封箱，密封箱自上至下被隔板分为若干各自独立的腔室，位于密封箱最下方的腔室为杀菌室，杀菌室之上的腔室为热交换室；杀菌室底部设有发热源，发热源之上固定有流动介质受热管，受热管的进料端连接有预热管，受热管的出料端连接有冷却管；预热管和冷却管从下而上依次经过各热交换室，预热管和冷却管的端部突出于密封箱侧壁形成进料口和出料口，进料口连接有送料泵；位于受热管的出料端和冷却管之间设置有增压器。

为了使受热管、预热管中的流动介质快速、均匀获得热量，冷却管中的流动介质快速、均匀得到冷却，上述杀菌室的受热管、热交换室的预热管和冷却管直径优选5-20mm。

为了增加流动介质在受热管、预热管和冷却管中停留的时间，上述杀菌室的受热管、热交换室的预热管和冷却管均为螺旋管。

由于热传导的方向是从下至上，为了更充分利用杀菌室的热能，上述热交换室的预热管位于热交换室的上部，冷却管位于热交换室的下部。

上述杀菌室的发热源为电热管、蒸汽或燃油，各腔室设置有以导热油为介质的导热体。

为了保证流动介质在杀菌室的温度达到耐热细菌的杀菌温度时，流动介质才进入冷却管，上述受热管的出料端设置有一温度探测器，温度探测器与送料泵连接。

为了保证受热管内流动介质充满后，送料泵才可停止工作，上述受热管的出料端还设置有物料探测器，该物料探测器与送料泵连接。

为了使各腔室的热量不向外传递，上述密封箱的外侧壁设置有保温层，各热交换室的预热管和冷却管的引出端位于保温层内。

上述杀菌室的螺旋受热管和热交换室中的螺旋预热管、冷却管呈立式。

上述杀菌室的螺旋受热管和热交换室中的螺旋预热管、冷却管呈卧式。

为了便于预热管、冷却管和受热管的清洗，上述杀菌室受热管的进料端和出料端设置有排液阀。

本发明的热杀菌装置，在杀菌室受热管的出料端和冷却管之间设有增压器，提高了预热管和受热管内的压力，使杀菌室的温度超过130℃时，位于受热管中的流动介质仍不会汽化，流动介质可在该温度下得到有效的杀菌；由于受热管、预热管和冷却管的管径小，受热管、预热管和冷却管内流动介质与导热体接触均匀，流动介质在热杀菌装置中受热升温和冷却降温的时间特别短，能最好保护流动介质的营养成分；而每个热交换室中都设有预热管和冷却管两个独立的部分，可以使经杀菌的高温流动介质，在各热交换室中逐级得到冷却，而利用导热体交换得到的热量，使未经杀菌的流动介质在各热交换室中逐级得到预热，这样，杀菌室的热能得到充分的利用，从而大大节省发热源的发热功率，实现节能环保的目的。本发明的热杀菌装置，结构简单、合理，热能利用率高，杀菌效果好，特别适合于液体饮料罐装前的杀菌，也适应连续化生产的需求。

附图说明

图1是本发明一种热杀菌装置的结构示意图。

图2是本发明另一种热杀菌装置的正面结构示意图。

图3是图2热杀菌装置右侧面的结构示意图。

具体实施方式

图1所示是螺旋形受热管、预热管和冷却管在杀菌室和各热交换室中呈立式布置的本发明热杀菌装置，它包括一立式密封箱1，密封箱侧壁***设置有保温层2，密封箱从上至下被三块隔板11分为四个各自独立的腔室，位于密封箱最下方的腔室为杀菌室3，杀菌室接近底部的侧壁向中间延伸有电加热管31，电加热管之上固定有螺旋形流动介质受热管32；杀菌室之上的腔室为热交换室4、5、6，各热交换室固定有螺旋预热管41、51、61和螺旋冷却管42、52、62，螺旋预热管位于螺旋冷却管之上，预热管是待杀菌料液的输送通道，冷却管是已经杀菌料液的输送通道，各热交换室的预热管和冷却管的引出端穿过各热交换室的侧壁后相互连接，即预热管与预热管连接，冷却管与冷却管连接；与杀菌室相邻的热交换室4的预热管41与杀菌室受热管的进料端33连接，冷却管42与杀菌室受热管的出料端34连接，在冷却管42和杀菌室受热管的出料端34之间设置有增压器35，在增压器35与出料端34之间设置有温度探测器38、料液探头39，为了便于维修，增压器置于保温层之外；热交换室6的预热管开口端为进料口7、冷却管开口端为出料口8，进料口和出料口突出于保温层，进料口连接有送料泵9，送料泵与温度探测器38和料液探头39连接。受热管、预热管和冷却管采用小口径的螺旋管，螺旋管的管径可视料液的浓度而定，一般料液浓度比较稀，管径可以是5-10mm，料液浓度比较浓，管径可以是10-20mm。

为了保证处于受热管中的料液温度达到杀菌的温度时，料液才进入冷却管，也为了使受热管内料液充满后，送料泵才可停止工作，送料泵由料液探头和温度探测器共同控制，如果料液探头未探测到料液经过，不管温度探测器探测到的温度是否达到135℃，送料泵继续工作；如果料液探头探测到料液经过，而料液温度达到135℃时，送料泵继续工作；只有当料液探头探测到料液经过，温度探测器探测到料液温度未达到135℃，送料泵才停止工作。

为了便于螺旋管的清洗，杀菌室受热管的进料端和出料端均连接有排液阀36、37。

为了便于更换和补充导热油，各腔室的底部设有排油孔，排油孔上设有密封塞；为了便于检测各腔室导热油的液位，各腔室上部还设有导热油液位探针(图中没有标示出来)。

为了及时掌握杀菌室导热油的温度，以防油温过高发生***，上述杀菌室侧壁固定有油温探测器30。

图2、3所示的热杀菌装置，结构与图1的热杀菌装置基本相同，不同的是，各腔室中的螺旋管呈卧式，杀菌室的进料端位于杀菌室侧壁的上部，杀菌室的出料端位于杀菌室例壁的下部。

本发明热杀菌装置的工作原理：首先，在各腔室3、4、5、6中注入容积80％的导热油，接通电加热管31，开启送料泵9，调节增压器35，使受热管内压力达到3.5个大气压，待杀菌料液从进料口7经热交换室4、5、6的预热管41、51、61到达杀菌室3的受热管32，当料液探头39探测到有料液经过、而料液的温度又未达到135℃时，送料泵停止工作，料液在3.5个大气压下受热快速升温，当温度探测器探测到受热管出料端料液温度为135℃时，送料泵开始工作，料液从受热管的出料端经热交换室的冷却管42、52、62不断降温后到达出料口8，完成热杀菌；此时，各热交换室中的导热油从已杀菌的料液中得到热量，温度从上到下依次升高，由送料泵输入的待杀菌料液源源不断从进料口经各热交换室的预热管41、51、61逐步被预加热后到达杀菌室的受热管32，当温度探测器探测到受热管出料端料液的温度低于135℃时，送料泵停止工作，料液在3.5个大气压下受热快速升温，当温度探测器探测到受热管出料端料液温度为135℃时，送料泵开始工作，料液从受热管的出料端经各热交换室的出液管不断降温后到达出料口，这样，不断重复直至完成全部料液的杀菌。

实际上，通过控制杀菌室导热油的温度，使料液在3.5个大气压下的受热管中快速升温，到达受热管出料端时，料液温度均已达到135℃，这样送料泵就处于不停工作中，料液的整个热杀菌过程是连续不断进行的。只有当电加热管发生故障，到达受热管出料端料液温度未达到135℃时，送料泵才停止工作。

上述杀菌室也可以采用蒸汽或燃油作为发热源。

由于杀菌室受热管内的压力为3.5个大气压，故料液在135℃时仍未汽化，料液可在该温度下得到高效的杀菌，而采用小口径的螺旋管，使料液得以快速升温和冷却，更好保留料液的营养成分；另外，经杀菌室杀菌的料液，从受热管出料端经各热交换室的冷却管时，将热量传递给各热交换室的导热油，而且导热油的升温幅度是从下至上逐级减少，而未经杀菌的料液经送料泵进入各热交换室的预热管时，受到各热交换室导热油的预热，且预热的升温幅度是从上至下逐级增大，这样，进入热交换室的料液经较短时间加热就能达到杀菌的温度，杀菌室的热能得到充分的利用，可大大节约电热管的发热时间，延长发热管的使用寿命。

Claims (10)

1.一种流动介质的热杀菌装置，包括一立式密封箱，其特征在于：所述密封箱自上至下被隔板分为若干各自独立的腔室，位于密封箱最下方的腔室为杀菌室，杀菌室之上的腔室为热交换室；杀菌室底部设有发热源，发热源之上固定有流动介质受热管，受热管的进料端连接有预热管，受热管的出料端连接有冷却管；预热管和冷却管从下而上依次经过各热交换室，预热管和冷却管的端部突出于密封箱侧壁形成进料口和出料口，进料口连接有送料泵；位于受热管的出料端和冷却管之间设置有增压器。

2.根据权利要求1所述的流动介质热杀菌装置，其特征在于：所述杀菌室的受热管、热交换室的预热管和冷却管直径为5-20mm。

3.根据权利要求2所述的流动介质热杀菌装置，其特征在于：所述杀菌室的受热管、热交换室的预热管和冷却管均为螺旋管。

4.根据权利要求3所述的流动介质热杀菌装置，其特征在于：所述热交换室的预热管位于热交换室的上部，冷却管位于热交换室的下部。

5.根据权利要求3或4所述的流动介质热杀菌装置，其特征在于：所述杀菌室的发热源为电热管、蒸汽或燃油，所述各腔室设置有以导热油为介质的导热体。

6.根据权利要求3或4所述的流动介质热杀菌装置，其特征在于：所述受热管的出料端设置有一温度探测器，温度探测器与所述送料泵连接。

7.根据权利要求6所述的流动介质热杀菌装置，其特征在于：所述受热管的出料端还设置有物料探测器，该物料探测器与所述送料泵连接。

8.根据权利要求7所述的流动介质热杀菌装置，其特征在于：所述密封箱的外侧壁设置有保温层，各热交换室预热管和冷却管的引出端位于保温层内。

9.根据权利要求3或4所述的流动介质热杀菌装置，其特征在于：所述杀菌室的螺旋受热管和热交换室的螺旋预热管、冷却管呈立式设置。

10.根据权利要求3或4所述的流动介质热杀菌装置，其特征在于：所述杀菌室的螺旋受热管和热交换室的螺旋预热管、冷却管呈卧式设置。

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