CN101133761A - 一种全自动超高温杀菌机工艺流程 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全自动超高温杀菌机工艺流程，其流程为：物料经过平衡罐(01.01)进入到管式换热器(P1.1)中，再经过管式换热器(P1.2、P2、P3)使其温度逐步升高后进入到管式换热器(P4)进行高温杀菌，然后进入保温系统保温杀菌，保温杀菌后的物料流经管式换热器(H1)使其温度降低，再经过均质机(01.04)和管式换热器(I)使物料的温度降到适合灌装后进行灌装，其中管式换热器(P1.1)和管式换热器(I)组成一个物料冷源再利用循环系统，管式换热器(P1.2、P2、P3、P4)与管式换热器(W)、管式换热器(H1)组成余热水循环系统。本发明可有效节约能源、降低生产成本，并具有高无菌可靠性。

Description

一种全自动超高温杀菌机工艺流程

技术领域

本发明涉及一种乳品杀菌工艺，具体地说是一种全自动超高温杀菌机工艺流程。

背景技术

提高全民族的身体素质是一个艰巨的过程，其中提高牛奶的人均消费量更是一个关键的指标，一杯牛奶强壮一个民族。超高温杀菌工艺能够使牛奶达到绝对无菌，配合无菌灌装机能够使牛奶的保质期达到6个月，是使牛奶的消费能够普及的关键技术之一。

先进的牛奶超高温杀菌工艺是用来延长牛奶的保质期，改善牛奶长距离运输的问题，但目前国内现有的设备都不能很好地满足要求，其原因主要有：

1、国产设备无菌可靠性差。杀菌工艺设计不合理，不能够彻底的保证产品的无菌可靠性，产品会发生变质。

2、设备自动化程度达不到要求，不能够与脱气机、真空闪蒸机、无菌均质机实现一体化连接，自身也不能实现智能化控制。

3、设备能耗高：热利用率>＝85％

因此，提高国产设备的工艺合理性、无菌的可靠性是十分迫切的，这样不仅使多数乳品生产企业能够生产无菌长保质期牛奶，有利于牛奶消费的普及，提高牛奶人均消费量，而且降低了投资成本和节约能源消耗。

发明内容

本发明的目的则是针对上述现有技术的不足，提供一种节约能源、降低成本、可靠性高的全自动超高温杀菌机工艺流程。

本发明的目的可以通过以下措施来实现：

一种全自动超高温杀菌机工艺流程，其特征是：物料经过平衡罐01.01后进入到管式换热器P1.1中，接着分别经过管式换热器P1.2、P2、P3)使其温度逐步升高后再进入到管式换热器P4进行高温杀菌，然后进入保温系统保温杀菌，保温杀菌后的物料流经管式换热器H1使其温度降低，再经过均质机01.04均质后流经管式换热器I使物料的温度降到适合灌装后进行灌装，其中，管式换热器P1.1和管式换热器I组成一个物料冷源再利用循环系统，管式换热器P1.2、P2、P3、P4与管式换热器W、管式换热器H1组成余热水循环系统。

所述的平衡罐01.01内设有四个从上到下排列的液位传感器LT101H、LT102M、LT103L、LT104UL，分别对应系统发出的操作指令为停止供料、开始供料、抽干和停机。

所述的管式换热器H1和管式换热器W是通过比例阀V3.02调节它们之间的余热水流量比例。

本发明的有益效果有：

1、无菌可靠性高，适合乳品的无菌加工生产线。

2、自动化程度高，适合现代乳品企业自动生产线的需要。

3、处理量大，适合大型乳品企业的需求。

4、生产时不需要冰水、塔水冷却，充分利用进料的低温作为冷源。

5、能耗低，符合建设节约型社会的需求。

6、能生产出长保质期的乳制品，提高了乳品的长途运输的可能性，对于扩大牛奶消费有非常重要的意义。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

附图1分为1-1、1-2两部份，它们组成一幅完整的工艺流程图，图1-1中的A、B、C、D、E、F、G分别对应接图1-2中的A′、B′、C′、D′、E′、F′、G′。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步地说明：

本发明适用于加工灌装牛奶、果汁等饮料。加工时工艺流程相同，只是杀菌工艺温度可根据实际需要稍加调整。

如图1所示。

本发明中包括有一个带有四个液位传感器LT101H、LT102M、LT103L、LT104UL的平衡罐01.01，当物料液面到达传感器LT101H时，系统停止对平衡罐01.01供料，当物料液面到达传感器LT102M时，系统开始对平衡罐01.01进行供料，当物料液面到达传感器LT103L时，系统开始对平衡罐01.01进行抽干，当物料液面到达传感器LT104UL，系统停止工作，保护系统中的设备。

本发明的工艺流程为：物料经进料阀门V1.01和V1.02进入平衡罐01.01，在压力传感器IP/01.02的检测下，变频控制器控制的物料泵01.02的转速，从而控制平衡罐01.01的出料流量；在流量计FT/01.01的检测下，变频控制器控制物料泵01.03的转速，从而控制流量；物料经过换热段的管式换热器组P1、P2、P3利用杀菌后的热水余热加热，温度传感器TT01.01～01.04作辅助检测用，然后进入杀菌段管式换热器P4进行超高温杀菌，杀菌温度由温度传感器TT01.05检测，实现PID控制蒸汽调节阀V3.03；杀菌后的物料经过保温系统即列管保温后，进入余热水冷却段的管式换热器H1进行第一次降温，再进入无菌均质机01.04进行无菌均质，最终经过管式换热器I再次降温，感器TT01.06对出料温度的检测，实现PID调节循环泵01.04的来控制出料温度；物料经过背压阀V1.03，以保物料系统的压力，经过无菌换向阀V1.04、V1.05将无菌产品送往灌装。其中阀门V1.03、V1.04和V1.05为二位三通无菌阀门。

热水系统：

软水进入热水缓冲罐01.04，由液位传感器LT301H和LT302L操纵进水阀03.01的开关控制液位，热水缓冲罐01.04接入了压缩空气以保持阻止过热水沸腾的压力需要，用流量计FT03.01检测热水流量，PID调节变频器控制热水泵01.05的流量，均质温度传感器TT03.01的模拟量信号控制比例阀V3.02的PID调节作用，热水分成两路，一路直接去蒸汽加热水的管式换热器W加热，另一路进入余热水冷却管式换热器H1，将杀菌后的物料冷却到设定的均质温度，然后再送入到蒸汽加热水的管式换热器W中进行加热，以充分利用余热，余热水经过管式换热器H1和管式换热器W的流量大小通过比例阀V3.02来调节，以控制物料进入均质机01.04的温度；蒸汽加热热水管式换热器W由温度传感器TT01.05检测杀菌温度，实现PID控制蒸汽调节阀V3.03对循环热水进行加热，使循环热水的温度达到超高温杀菌牛奶的要求，蒸汽冷凝水从疏水阀V3.04排出。余热水经过管式换热器W后经流管式换热器P4，由于此时余热水的温度大大高于经过管式换热器P4的物料温度，所以管式换热器P4的物料进行超高温杀菌，而流经其中的余热水则被物料降温后再流经管式换热器P3，而虽然余热水已被经过管式换热器P4的物料降过温，但其温度仍然高于经过管式换热器P3时的物料温度，故仍可对经过管式换热器P3的物料进行加热，同理，余热水在经过管式换热器P2、管式换热器P1.2后逐渐降温，而流经管式换热器P1.2、管式换热器P2的物料则被逐渐加热升温，这样通过余热水的循环使用，使能源得到了最大利用。

冷却系统：

冷却水进入到管式换热器I后使流经管式换热器I的物料温度降低而冷却水自身则吸收杀菌后物料的热量使其温度升度，由于管式换热器I与管式换热器P1.1组成一个物料冷源再利用循环冷却系统，管式换热器P1.1将物料冷源降低了在管式换热器P1.1和I之间的循环水，从而冷却了管式换热器I中的物料到27-35℃，以适合于出料灌装，这一出料温度的控制是由温度传感器TT01.06检测物料最终冷却温度，实现PID变频控制循环泵01.04的流量大小来实现的。这样一个物料冷源再利用的循环系统，充分节约了能源，降低了生产成本。

产品循环杀菌的待机状态：

当灌装机或产品罐发生短时间暂停工作时，产品可以通过小循环杀菌状态待机，或通过大循环杀菌状态待机。

小循环杀菌状态待机，物料按杀菌流程运行到无菌出料阀V1.04，经无菌换向阀V1.05切换到换向阀V1.02，进入到平衡槽01.01形成小循环。

大循环杀菌状态待机，物料按杀菌流程运行到无菌出料阀V1.04，经无菌换向阀V1.05切换到灌装机或产品罐，经管式换热器P0、换向阀V1.10、V1.01和V1.02，进入到平衡槽01.01形成大循环，以有效保护牛奶被多次高温加热而损失风味、破坏营养成分。

CIP就地清洗：

启动CIP程序后浓碱隔膜泵01.06和浓酸隔膜泵01.07按程序分加打开阀门V5.01和V5.02，在水阀V6.01进水稀释、混合作用下进入平衡槽01.01，杀菌机按大循环杀菌运行路线和小循环杀菌运行路线交替进行清洗，此时控制系统是工作在CIP温度下的，同时卸载了管式换热器I与管式换热器P1.1组成的物料冷源再利用循环冷却，即关停了泵01.04。

班前高温消毒：

先通入纯净水按大循环杀菌运行路线行走，工况温度控制在高温消毒过热水(Max.140℃)，经过消毒冷却管式换热器P0、换向阀V1.10、V1.01和V1.02，消毒冷却管式换热器P0保证了过热水被冷却到沸点以下、常压进入到平衡槽01.01，形成大循环消毒。换向阀V1.10还起到了排放废水、物料/水混合物排放的作用。

通过班前高温消毒四大部分达到了无菌：

杀菌机的物料系统

通往灌装机的管道阀门

热水循环系统

物料冷源再利用的水循环系统

由此构成了无菌保障的重要条件。

控制系统

1、程序化控制：采用PLC可编程控制，触摸屏人机界面操作。不同产品对应的不同参数可在触摸屏上设置，设置不同杀菌温度对应的不同产品。

2、故障显示：由于采用了铰多的传感元件，在触摸屏上能显示故障所在点。

3、杀菌温度PID调节：采用温度传感器来检测杀菌温度，产生模拟量数字化控制PID调节，操纵蒸汽调节阀来控制杀菌温度。

4、出料温度PID调节：采用温度传感器来检测出料温度产生模拟量数字化控制PID调节，从而控制出料温度。

5、均质温度PID调节：采用温度传感器来检测热水温度产生模拟量数字化控制PID调节，操纵热水比例阀来控制均质温度。

6、无菌的可靠性：使用了9个食品卫生级的自动换向阀和无菌阀门来做为杀菌过程中的物料切换，使用了15个气动阀门和调节阀门来控制蒸汽、热水、自来水、冷却水和CIP清洗。组成了对任何一个参数的全部智能化自动控制。

7、开机、停机、杀菌、班前消毒、CIP清洗过程中的各执行元件均由PLC可编程控制。

本发明涉及的工艺条件和参数(以投料量8,000L/h杀菌温度137℃杀菌保持时间3秒为例)

进料温度：5℃

杀菌温度：137℃(实际90～140℃可调)

杀菌保持时间：3s(实际3～30s可调)

蒸汽消耗量：212kg/h7bar(170～300kg/h随杀菌温度变化而不同)

软水消耗量：13,000L/h(35℃)CIP清洗时

总功率：22kW

本发明涉及的泵、阀、罐、管式换热器等部件均可以采用现有市售的产品实现发明目的。

Claims (3)

1.一种全自动超高温杀菌机工艺流程，其特征是：物料经过平衡罐(01.01)后进入到管式换热器(P1.1)中，接着分别经过管式换热器(P1.2、P2、P3)使其温度逐步升高后再进入到管式换热器(P4)进行高温杀菌，然后进入保温系统保温杀菌，保温杀菌后的物料流经管式换热器(H1)使其温度降低，再经过均质机(01.04)均质后流经管式换热器(I)使物料的温度降到适合灌装后进行灌装，其中，管式换热器(P1.1)和管式换热器(I)组成一个物料冷源再利用循环系统，而且此系统内的冷却水是处于无菌状态的；管式换热器(P1.2、P2、P3、P4)与管式换热器(W)、管式换热器(H1)组成余热水循环系统。

2.根据权利要求1所述的全自动超高温杀菌机工艺流程，其特征是所述的平衡罐(01.01)内设有四个从上到下排列的液位传感器(LT101H、LT102M、LT103L、LT104UL)，分别对应系统发出的操作指令为停止供料、开始供料、抽干和停机。

3.根据权利要求1所述的全自动超高温杀菌机工艺流程，其特征是所述的管式换热器(H1)和管式换热器(W)是通过比例阀(V3.02)调节它们之间的余热水流量比例。

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