[发明专利]蒸汽预热变频饮料灭菌装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种灭菌装置，特别涉及一种蒸汽预热变频饮料灭菌装置。

背景技术

在食品的各种加工流程中，灭菌是最关键的环节之一，灭菌装置质量的优劣会直接影响生产后食品的卫生等级。随着人民生活水平的提高，对饮料灭菌的要求也相应提高，现有的要求是既不能大量破坏饮料中的维生素、蛋白质、益生菌等营养元素含量，又要保证灭菌的彻底性，使得饮料中的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、李斯特杆菌等对人体有害的菌落总数在一定时间得到有效控制。

饮料的物理灭菌技术主要有加热灭菌、加压灭菌、微波和紫外线灭菌等，而加热灭菌技术由于设备构造简单、便于维护、成本低廉等优点得到了较广泛的运用。常规的加热灭菌方式又分为巴氏杀菌、高温短时灭菌和超高温瞬时灭菌，三种灭菌的温度要求分别为60℃～100℃、100℃～150℃和150℃以上，因此不同种类的饮料有适合各自不同的加热灭菌方式。

随着能源危机的日益加重，国内外都制定了相应的规范以推进节能技术的发展，而加热灭菌中由于管道的加热和泵的运用均需大量的能量消耗，因此具有较大的节能潜能。目前，饮料的各种加热灭菌装置大都不能符合节能和灭菌彻底的双重要求，中国专利(ZL 2011 2 0031027.9)提出了一种节能的加热灭菌装置，该装置将冷却管中的一部分装于加热管内部，将灭菌后高温饮料待冷却的热量用于饮料灭菌开始的预热段中，同时预热段的冷量也可对冷却段进行预冷，起到双重节能作用。但是这样的方案的缺陷在于：一方面，热转换效率低下节能效果有限、自动化程度低、不便于维修；另一方面，由于饮料以及冷却水等流体的流速控制上无法量化，使得整个装置的应用面较窄(饮料只能在加热、保温和冷却管内提供0.4m/s的流速)且更新等成本高。

现有技术(ZL 201120031027.9)由于没有变频功能，饮料只能在加热、保温和冷却管内提供0.4m/s的流速；且加热段蒸汽出口排出的废气一般直接排入大气中，对环境造成了污染。按照最初设计，该装置用来加热牛奶进行巴士灭菌，加热1kg牛奶大约需吸收1.25×10⁵J热量，为此需要蒸汽摄入的热量约为1.08×10⁶J，蒸汽热量的利用率仅为8.64％，计算参数见下表所示：

因此有必要提出另一种装置以解决此类问题。

另外，普通的饮料灭菌装置在加热箱的蒸汽热源加热后产生的冷凝水都是直接排放，造成了冷凝水中的热量大量浪费。因此，如何提高蒸汽输出部件的热能利用效率也成为了一个技术难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术能量转换效率低下且基于流速导致应用面窄且成本较高的缺陷，提供一种能量转换效率更高、成本较低且适用面更广的蒸汽预热变频饮料灭菌装置。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种蒸汽预热变频饮料灭菌装置，其包括有一加热箱、一冷却箱、一保温箱和一物料输送管道，所述物料输送管道的一端与上游的进料装置连通，另一端延伸的依次穿过所述加热箱、所述保温箱和所述冷却箱与下游的物料灌装机连通，其特点在于，所述蒸汽预热变频饮料灭菌装置还包括有至少一变频流量泵，所述变频流量泵设置于所述保温箱与所述冷却箱之间的所述物料输送管道内；

所述物料输送管道的外管壁在所述保温箱和所述加热箱内延伸设置有若干导热肋片；

所述加热箱包括有一加热单元和一预热单元，所述物料输送管道依次经所述预热单元和所述加热单元后进入所述保温箱，所述加热单元连通一蒸汽热源；

所述加热单元内连通一冷凝水输送通道，所述冷凝水输送通道与所述预热单元连通，用于将所述加热单元内汇集的冷凝水输送至所述预热单元内。

此处，为了增强物料输送管道的热交换效率，在其位于加热箱和保温箱内的外管壁上设置了导热肋片。由于物料加热通常都采用的高温蒸汽而冷却时则使用水等液体，若在冷却箱内设置导热肋片则会对水流产生阻滞力使得能耗反而增加。因此导热肋片仅设置于保温箱和加热箱内。

另外，变频流量泵的设置区间是本申请的申请人通过合理假设并反复试验验证后才得出的。通常为了改变流速而采用的变频流量泵设置于输送管路的两端，理论上在输送管路的任何一处设置足够大功率的变频流量泵都可以完美的达到控制整个输送管路的流速的目的。但是饮料的输送与纯水等低粘质或者无粘质的液体输送时在管路中的流体状态存在较大差异。