[发明专利]节能型饮料高温杀菌及冷却系统

说明书

技术领域

本发明涉及饮料加工行业的高温杀菌消毒加热及冷却系统，特别是涉及一种节能型饮料高温杀菌及冷却系统。

背景技术

我国年生产各种饮料超过1亿吨，平均每吨饮料用于高温杀菌的燃料消耗相当于标煤30公斤左右，每年用于高温杀菌的燃料总计300万吨标煤，折合成天然气等燃料后，其直接经济价值为数十亿元人民币，因此而产生的二氧化碳和各种污染物排放量巨大。

目前，饮料的高温杀菌及冷却过程为(见图1所示)：常温饮料进入设备，顺次经过加热段1、高温延迟杀菌段、第一冷却段2、再加热段3以及第二冷却段4，具体地：通过100℃以上的高温热水换热，将饮料加热到100℃以上(即加热段1，使饮料温度从15℃加热到137℃)，进入杀菌管道进行延时杀菌，之后进入冷却管道，通过冷却塔的冷水进行换热降温(即第一冷却段2，使饮料温度冷却至86℃)，冷却至罐装温度86℃排出杀菌机，注入饮料瓶进行倒瓶杀菌，倒瓶放置自然冷却到70℃左右，再加热至75℃，然后进入喷淋式冷却设备(即第二冷却段4，使饮料温度从75℃冷却至20℃)，冷却至常温后完成。其中加热段1的加热是使用锅炉7产生的蒸汽作为热源，通过板式换热器转换为100℃以上的热水进行加热，而第二冷却段4的冷却则使用冷却塔5以及螺杆制冷机6进行冷却，整个过程均通过外部能源来实现加热和冷却。饮料在进入设备及从设备中输出时都为常温，系统中消耗天然气产生的热量最终被电能驱动的冷却系统带走而浪费。

在以上过程中，饮料的加热主要靠外部热源(锅炉蒸汽)，饮料的冷却主要靠外部冷源(冷却塔等)。这些能源的使用均靠外部供给，能源消耗大，如何构造一条能节省能源的饮料高温杀菌及冷却系统，成为目前的重要课题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种节能型饮料高温杀菌及冷却系统，用于解决现有技术中饮料在高温杀菌和冷却时能耗大，不节能的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种节能型饮料高温杀菌及冷却系统，按照生产流程饮料依次经过加热段、高温灭菌段、第一冷却段、再加热段以及第二冷却段，所述加热段上按照饮料流向依次设有低温换热器、与锅炉相连的高温换热器，所述第二冷却段上按照饮料流向依次设有第一冷却器、与冰水相连的第二冷却器，第一冷却器与热泵循环相连，所述热泵和所述低温换热器通过循环管相连，若所述低温换热器和所述热泵均大于一个时，所述热泵和低温换热器间的连接原则为：根据与所述热泵相连的第一冷却器以及所述低温换热器所处饮料的温度高低，热泵与低温换热器间根据高温处对应高温处、低温处对应低温处的顺序依次相连。

优选的，所述第一冷却段上设有多个冷却换热器，其中一个冷却换热器与所述再加热段的加热换热器通过循环管相连。

优选的，所述低温换热器与所述第一冷却器的个数均大于两个且数目相同时，所述第一冷却器与所述热泵个数相同且一一对应相连，所述热泵与所述低温换热器间一一对应相连。

进一步的，所述第一冷却器的个数大于所述热泵的个数时，所处温度相近的第一冷却器共同连接一个热泵。

优选的，在所述加热段的进口处和所述第一冷却段的出口处均设有控制阀。

优选的，所述相连的热泵和低温换热器间还连接有储热罐。

优选的，所述第一冷却器与所述第二冷却器均为喷淋式冷却装置。

如上所述，本发明的节能型饮料高温杀菌及冷却系统，具有以下有益效果：利用进入系统的低温饮料，产生不同温度的多级(至少一级)二次冷源，二次冷源即由低温换热器置换所得，利用完成高温杀菌的高温饮料产生温度不同的多级(至少一级)二次热源，二次热源即由热泵收集第二冷却器喷淋出的水所得，然后分别连通二次热源和二次冷源，形成循环，不足部分靠外部补充，这样在加热及冷却部分实现内部能量循环，节省了外部能源的消耗，实现节能环保。

附图说明

图1显示为现有技术中的节能型饮料高温杀菌及冷却系统示意图。

图2显示为本发明的节能型饮料高温杀菌及冷却系统示意图。

元件标号说明

1  加热段

2  第一冷却段

3  再加热段

4  第二冷却段

41 第一冷却器

42 第二冷却器

5  冷却塔

6  螺杆制冷机

7  锅炉

8  储热罐

9  热泵

10 控制阀

11 低温换热器

12 高温换热器

具体实施方式