[发明专利]用于液体处理系统的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于液体处理系统的方法和装置。更具体地说，本发明涉及一种用于 确定流经液体处理系统中的液体的流变性质的方法和设备。

背景技术

在液体处理中，特别是液体食品加工，它经常需要监视操作，以便获得与所述液体 的实际处理相关联的数据。例如，液体食品通常经受各种处理步骤，如加热，混合，分离等， 以便为液体食品提供处置，其中这些处置对于实现最终的液体产品所需的性能是必要的。 通过监视工艺流程，可能精确地确定液体处理系统的状态，从而使故障可以被检测到并且 可以确保最终产品的质量。

特别是液体食品加工中，原料的变化可能发生地相当频繁，这变化不一定给加工 设备的操作带来显著的影响，但是它们可能导致在最终的产品本身上的非预期的变化。这 样的一个例子就是制造番茄沙司和果泥时，其中，从一批具有含糖量高的西红柿到另一批 含糖量较少的西红柿的原料的变化将导致最终产物的粘度发生变化。

传统粘度计或者流变仪可以用来解决这一问题，从而将样品从液体处理系统排出 并在计量设备中分析以揭示在最终产品中的任何变化。粘度这种变化应被检测到，操作员 可以相应地调整液体处理设备的工作参数，或甚至停止该加工设备以替换所使用的原料。 粘度的这种监测非常耗时，并且需要一个熟练的操作员，不仅针对提取样品，也针对于评估 结果和做出必要的决定。这种方法的另一个缺点是与卫生应用方面的现状相关，提取的样 品经测试后必须被丢弃导致待处理液体的不必要的损失。

当待处理的液体是一种非牛顿流体时，问题变得更加复杂，由此，粘度实际上是依 赖于剪切速率或历史剪切速率。单独分析所述流变参数在这些情况下将是不够的，因为流 变参数可以根据加工设备如泵，均化器，离心分离器等所造成的剪切速率而变化。

因此，需要一种用于液体处理系统的改进的方法和设备，可提供数据以允许准确 地在线监视实际生产。

发明内容

据此，本发明的一个目的是克服或减轻上述问题。

其基本思想是提供一种用于液体处理系统的方法和装置，其中，被处理液体由幂 律模型所表示，以及该方法和装置提供在线确定被处理的液体的一致性(K)和流动行为指 数(n)。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于液体处理系统的方法。该方法包括以下 步骤：通过预定的几何形状(geometry)提供第一液流；确定所述第一液流通过所述几何形 状的流量和跨越所述几何形状的压力降；通过预定的几何形状提供第二液流；确定所述第 二液流通过所述几何形状的流量和跨越所述几何形状的压力降；和利用所述几何形状计算 所述液体的一致性和流动行为指数，以及所述第一液流和第二液流的流量和压力降。

优选地，该液体是一种非牛顿流体，由此，该方法提供了代表进一步改善这些液体 的过程控制中的液体的流变参数的一致性和流动行为指数的连续数据。

与第一液流相关联的几何形状可以和与第二液流相关联的几何形状不同。因此， 一致性和流动行为指数可以在特定的时间来确定从而减少因处理时间的差异所引起的测 量误差。

在其他实施方式中，与第一液流相关联的几何形状和与第二液流相关联的几何形 状相同，与第一液流相关联的流量和/或压力降不同于与第二液流相关联的流量和/或压力 降。这样的优势在于，尽管对于相同的几何形状，也针对于不同的压力降和不同的流量有必 要执行测量，但是该设备由于具有传感器的数量减少而可以制造得很小。

所述几何形状可以确定为各自的长度和内半径，其中，所述流动行为指数可以被 计算为：

此外，该一致性可被计算为：

其中，R，Q，L和Δp与所述第一液流或第二液流之一相关联。

该方法可以进一步包括将所述的一致性和流动行为指数的计算值和与流经液体 处理系统的液体相关联的参考值相比较的步骤。因此，有可能对液体产物连续地进行质量 检查用于改善过程控制。

根据第二方面，提供了一种用于液体处理系统的装置。该装置包括被配置为测量 第一液流通过预定的几何形状的流量和跨越所述几何形状的压力降的第一测量单元，被配 置为测量第二液流通过预定的几何形状的流量和跨越所述几何形状的压力降的第二测量 单元，和被配置为利用所述几何形状计算所述液体的一致性和流动行为指数以及所述第一 液流和第二液流的流量及压力降的控制单元。