CN101889711B - 流体超高压加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流体超高压加工设备，包括一密闭的高压舱和一加压液进液管，加压液进液管通入高压舱后与一软质材料的增压袋密封连通；高压舱设置有进液口、出料口，分别与原料进液管和出料管密封连接，出料口设置于高压舱底部；在所述高压舱顶部密封连接设置有无菌空气进气管和排气管。该设备高压舱、产品进出管道、无菌空气进气管和排气管的巧妙设置使得本设备可以实现完全不需人工装卸的自动化连续操作，大幅度地提高了流体超高压加工的生产效率，加工周期大大缩短，劳动强度大大降低。同时本发明还公开了一种使用前述流体超高压加工设备的设备组，该设备组结构设计合理、工作效率更高，能更高效地适应连续化生产的前处理设备及后包装设备。

Description

流体超高压加工设备

技术领域

本发明涉及一种食品加工设备，尤其涉及一种流体超高压加工设备。

背景技术

高压处理过程是一个纯物理过程，具有瞬间压缩、杀菌均匀、操作安全和耗能低的特点，有利于生态环境保护；超高压加工技术除节约能源、减少污染等优点外，其最大优越性在于这种技术是一种能非常好的保持食物天然色、香、味和营养成分的加工方法。目前全球已经有不少企业在生产超高压加工设备，如美国的Avrue公司，西班牙的NC Hyperbaric公司，我国的包头科发高压科技有限责任公司，和天津华泰森淼生物科技有限责任公司。目前在世界上所有工业上使用的超高压加工设备中，超高压加工都是一个独立的批次生产技术，所有的加工产品包括流体食品都要先对产品进行包装，再装入超高压杀菌设备进行杀菌。这种批次生产的生产方式有一些缺点，比如说生产能力比较小，需要更多的人工在加工过程中进行装卸工作。对于一些流体食品，如牛奶，饮料，想要有一个比较大的产量，通过目前市场上的超高压加工设备是比较难以实现的。

批次化生产是目前的超高压加工设备所采用的加工方法，其加工特点是产品必须先进行包装，然后被放入超高压加工设备，关舱门后加压，加压结束后泄压开门将产品取出，然后再放入下一批次的产品进行加压生产。整个生产过程必须由人工不断进行装卸产品，相对连续化生产而言，这种加工方式生产效率低下，因为人工而产生的运行费用相对较高，由于产品加压过程中被浸泡在水中，所以对产品的包装材料也有较高要求，必须防水和具有一定弹性。

同时在采取目前的超高压加工设备进行批次生产的时候，产品必须先包装再装入高压藏，这种情况下高压舱体积的使用利用率永远不可能达到100％，而且为了更多的装产品进去，装卸的工人必须花更多的时间来对加工产品进行排列，这也无形中降低了生产效率。

为了实现自动化生产，液体连续加工方案是一个必须解决的问题，在现有技术中也有个别公司采用技术方案做过尝试，但因其所提及的工艺或设备结构中都存在着一些很难解决的技术缺陷，无法按其设计装配加工设备或合理安全地加工食品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种更合理、更高效的流体超高压连续加工设备。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案如下：

一种流体超高压加工设备，包括一密闭的高压舱和一加压液进液管，加压液进液管上设置有保压阀，加压液进液管在保压阀之前设置有高压液压泵，所述的加压液进液管通入高压舱后与一软质材料的增压袋密封连通，加压液进液管与高压舱密封连接；高压舱设置有进液口、出料口，分别与原料进液管和出料管密封连接，在原料进液管上设置有进料阀、出料管上设置有第一出料阀，出料口设置于高压舱底部，在进料阀之前还设置有进料泵；在所述高压舱顶部密封连接设置有无菌空气进气管和排气管，无菌空气进气管上设置有进气阀，排气管上设置有排气阀。

所述的原料进液管上在进料泵之前最好连通设置有一储料缓冲罐。

在出料管的第一出料阀外侧最好还设置有一路清洁支管，在清洁支管上设置有清洁阀，在出料管上、清洁支管的外侧设置有第二出料阀。

本发明的流体超高压加工设备巧妙地改变了现有技术中高压舱的功能空间，将加压装置主体设计为高压舱内部的容积可变的软质材料增压袋，而大容量的高压舱则作为加工产品的容仓，增压袋在加压加工之前由于待加工流体的注入而被压缩，其体积受压缩后几乎不占高压舱容积，也就是说，高压舱承载待加压流体的空间利用率可以接近100％，加压结束后高压舱内产品可以全部被抽出，进而达到了设备利用率的最大化，这在现有技术中是不可能做到的。同时，由于本流体超高压加工设备高压舱、产品进出管道、无菌空气进气管和排气管的巧妙设置，使得本设备可以完全不需人工装卸的自动化连续操作，大幅度地提高了流体超高压加工的生产效率，加工周期大大缩短，劳动强度大大降低。

本发明彻底解决了之前超高压设备在加工液体产品时需开仓装卸产品的问题，本发明可以实现液体加工的连续化操作，可以和目前液体食品生产线的前处理设备及包装设备实现管路连接，原料进液管与前处理设备连接，出料管通过后续的食品用无菌泵和无菌罐和包装灌装设备连接。这样就可以将本发明的流体超高压加工设备融入目前液体食品连续化生产，成为全自动、高效率生产线中的一个部分。

本发明的设备使用时，将无菌空气进气管与无菌空气供气装置密封连接，这样就巧妙地解决了产品在加工结束后排出时形成真空负压的问题，这样就解决了产品出仓的问题。而无菌空气进入保压舱又可以保证空气在进入高压舱后不会带来二次污染。另外本发明采用高压舱内另设液压加压设备，在做大体积加工设备时额外的增压设备体积增加不大，成本也大大降低。

所述的储料缓冲罐作为前处理设备和高压舱之间的缓冲储料空间，是为了防止超高压加工过程中出现加工时间波动所带来的原料堆积。超高压加工可能会在对高压罐的升压过程中产生升压时间的波动，其原因为原料液内气体含量不同或液压机工作波动。加压时间的少量波动可能会导致前道工序产品的少量堆积，增加一个缓冲罐可以解决原料堆积问题。

而本发明的流体超高压加工设备在出料管处设置一路清洁支管是为了更加方便地、更加彻底地完成清洁管路的操作。

同时本发明所要解决的另一个技术问题就是提供一种结构设计合理、工作效率更高流体超高压连续加工设备组。

为解决上述技术问题采用的技术方案如下：

一种使用前述流体超高压加工设备的流体超高压加工设备组，该超高压加工设备组包括并联设置的至少2台前述的流体超高压加工设备，各流体超高压加工设备的原料进液管合并为原料进液总管、各出料管也合并为出料总管，进料泵设置于原料进液总管上。

所述的原料进液总管上在进料泵之前最好连通设置有一储料缓冲罐。

在所述各流体超高压加工设备出料管的第一出料阀外侧最好还设置有一路清洁支管，在清洁支管上设置有清洁阀，在出料管上、清洁支管的外侧设置有第二出料阀。

该流体超高压加工设备组可以包括2至5台流体超高压加工设备组。

因为该流体超高压加工设备在加工过程中存在进料期，升压期，保压期，泻压和排料期，所以为了充分地提高生产效率，更高效地适应连续化生产的前处理设备及后包装设备，可以将多台该流体超高压加工设备并联使用，与前处理设备及后包装设备衔接生产，这样在其中一台设备进入保压操作期时，其它设备可以加压或排料。合理调配、设置后可以保证并联设置的流体超高压加工设备组连续性地导出加工流体，以适应后续的连续生产的包装设备，其生产效率将进一步大幅提升。

以一台3×300L的设备加工牛奶为例，每个高压舱生产周期约为10分钟，每台机器总体生产能力为3X300X60/10＝5400L/小时，而且不需要额外增加任何人工，如果需要增加产量，只需要根据实际需要调整高压舱数量和体积。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1是本发明的流体超高压加工设备的结构示意图；

图2是本发明的的流体超高压加工设备组的结构示意图。

1、高压舱        2、加压液进液管    201、保压阀

202、高压液压泵  3、增压袋          4、原料进液管

401、进料阀      402、进料泵        5、出料管

501、第一出料阀  502、第二出料阀    6、无菌空气进气管

601、进气阀      7、排气管          701、排气阀

8、储料缓冲罐    9、清洁支管        901、清洁阀

具体实施方式

图1示出了一种流体超高压加工设备，包括一个密闭的高压舱1和一条加压液进液管2，加压液进液管2上设置有保压阀201，加压液进液管2在保压阀201之前设置有高压液压泵202，所述的加压液进液管2通入高压舱后与一软质材料的增压袋3密封连通，加压液进液管2与高压舱1密封连接；通过高压液压泵202往增压袋3中高压注入液体(水)可以达到给高压舱1加压的目的。

所述的高压舱耐压设计达到1000MPa，其结构为中间的舱身和两端可拆卸地密封连接的端盖，

增压袋3的容积应为高压舱1容积的15-25％，该容积根据需要保证的目标压力而定。其材料为食品用安全的硅胶(或类似)材料，该材料应具有食品安全，耐压，耐温，具有一定弹性的特性。增压袋3也可以选用其他软质材料，只要在进料和加压过程中能产生明显的体积变化，从而达到高压加压的功能即可。同时因为软质材料的增压袋3使得原料进料时能将增压袋压扁，这样高压舱的空间使用率就能接近于100％。

高压舱1设置有进液口、出料口，分别与原料进液管4和出料管5密封连接，在原料进液管4上设置有进料阀401、出料管5上设置有第一出料阀501，出料口设置于高压舱1底部，在进料阀401之前还设置有进料泵402；在所述高压舱1顶部密封连接设置有无菌空气进气管6和排气管7，无菌空气进气管6上设置有进气阀601，排气管7上设置有排气阀701；

所述的原料进液管4上在进料阀401之前还连通设置有一个储料缓冲罐8。储料液缓冲罐8中可以配备搅拌器，控温装置，同时缓冲罐内也可设有预警装置，当缓冲罐液位超过设定值时将启动预警装置，停止或减缓前段工序的操作。

在出料管在出料阀外侧设置有一路清洁支管9，在清洁支管9上设置有清洁阀901，在出料管5上、清洁支管9的外侧设置有第二出料阀502。这样在管路、设备清洁、维修时，就能更加方便地、更加彻底地完成清洁管路的操作。

使用时，所述的原料进液管4与前处理设备连接，出料管5通过后续的食品用无菌泵和无菌罐和包装灌装设备连接。这样可以将本发明的流体超高压加工设备融入目前液体食品连续化生产，成为全自动、高效率生产线中的一个部分。

生产时，由进料泵402驱动待加压流体从原料进液管4经储料缓冲罐8、进料阀401，进入高压舱1，此时出料管5上的第一出料阀501是关闭的，无菌空气进气管6上的进气阀601也是关闭的；同时排气管7上的排气阀701开启，加压液进液管2上的保压阀201开启；待加压流体将注满高压舱1，并且把增压袋3压扁。然后关闭进料阀401和排气阀701，开启高压液压泵202，通过向增压袋3内高压注入加压液(可以是水，也可以是其它液体)，增压袋3迅速膨胀，高压舱1内储存待加压流体的容积受到高压压缩，流体即开始高压杀菌过程，当舱内压力达到设置值，可关闭保压阀201进入高压保压杀菌。

当保压过程完成后，打开出料阀5，成品由后续食品用无菌泵抽吸流出高压舱，同时开启无菌空气进气管6进气阀601，而无菌空气进气管6的另一端与无菌空气供气装置密封连接，在无菌泵抽吸过程中由于无菌空气经进气管6源源不断地充入，所以高压舱1内的流体成品能够基本100％抽取进入后续包装流程。

出料完成后，关闭第一出料阀501，打开保压阀201、进气阀601，打开进料阀401、保压阀201、排气阀701，进入下一循环的进料加工程序。

上述的储料缓冲罐8是为了前处理设备和高压舱1之间能达到更合理、方便的衔接，作为前处理设备和高压舱1之间的缓冲储料空间，可以防止超高压加工过程中出现加工时间波动所带来的原料堆积。但对于某些环境下的设备也可以省去储料缓冲罐8直接由进料泵402出来的原料进液管4与前处理设备连接。

同样的，清洁支管9、清洁阀901、第二出料阀502的设置也是为了更加方便地、更加彻底地完成清洁管路的操作，某些生产环境下、为了节省成本也可以省去清洁支管9、清洁阀901、第二出料阀502的设置，由第一出料阀501出来的出料管5直接与后续的食品用无菌泵和无菌罐和包装灌装设备连接。

同时，因为该流体超高压加工设备在加工过程中存在加压加工期、以及注入待加工产品和输出已加工产品操作期，所以为了充分地提高生产效率，更高效地适应连续化生产的前处理设备及后包装设备，我们将3台该流体超高压加工设备并联使用，与前处理设备及后包装设备衔接生产，这样在其中一台设备进入保压操作期时，其它设备可以加压或排料。合理调配、设置后可以保证并联设置的流体超高压加工设备组连续性地导出加工流体，以适应后续的连续生产的包装设备。

使用3台上述的流体超高压加工设备并联设置，各流体超高压加工设备的原料进液管4合并为原料进液总管，各出料管5也合并为出料总管，储料缓冲罐8、和进料泵402都设置于原料进液总管上，储料缓冲罐8设置于进料泵402之前，储料缓冲罐8通过原料进液总管与前处理设备连接；出料总管与后续的食品用无菌泵和无菌罐和包装灌装设备连接。

当然根据加工流体、加工参数等的不同其流体超高压加工设备并联设置的数目也可以是2台、4台、5台、6台等，只要能保证加工成品能源源不断输出到后续包装设备中。

生产使用中，根据生产参数合理调配，三台加工设备分别进料后加压加工，第一台完成后出料，出料后继续进料加工；第一台完成出料后，单独开启第二台的出料阀，马上可以进入第二台的出料，出料完成后，第二台继续进料加工；然后单独开启第三台的出料阀，第三台开始出料；等第三台出料完成后，第一台加工设备的加压过程也已经完成，可以再次进入第一台的出料，如此循环往复，保证出料总管能够源源不断地出料进入后续的罐装设备。

Claims (7)

1.一种流体超高压加工设备，包括一密闭的高压舱和一加压液进液管，加压液进液管上设置有保压阀，加压液进液管在保压阀之前设置有高压液压泵，其特征在于：所述的加压液进液管通入高压舱后与一软质材料的增压袋密封连通，加压液进液管与高压舱密封连接；高压舱设置有进液口、出料口，分别与原料进液管和出料管密封连接，在原料进液管上设置有进料阀、出料管上设置有第一出料阀，出料口设置于高压舱底部，在进料阀之前还设置有进料泵；在所述高压舱顶部密封连接设置有无菌空气进气管和排气管，无菌空气进气管上设置有进气阀，排气管上设置有排气阀。

2.根据权利要求1所述的流体超高压加工设备，其特征在于：所述的原料进液管上在进料泵之前连通设置有一储料缓冲罐。

3.根据权利要求1或2所述的流体超高压加工设备，其特征在于：在出料管的第一出料阀外侧设置有一路清洁支管，在清洁支管上设置有清洁阀，在出料管上、清洁支管的外侧设置有第二出料阀。

4.一种使用权利要求1所述的流体超高压加工设备的流体超高压加工设备组，其特征在于：该超高压加工设备组包括并联设置的至少2台流体超高压加工设备，各流体超高压加工设备的原料进液管合并为原料进液总管、各出料管也合并为出料总管，进料泵设置于原料进液总管上。

5.根据权利要求4所述的流体超高压加工设备组，其特征在于：所述的原料进液总管上在进料泵之前连通设置有一储料缓冲罐。

6.根据权利要求4或5所述的流体超高压加工设备组，其特征在于：在所述各流体超高压加工设备出料管的第一出料阀外侧设置有一路清洁支管，在清洁支管上设置有清洁阀，在出料管上、清洁支管的外侧设置有第二出料阀。

7.根据权利要求4或5所述的流体超高压加工设备组，其特征在于：该流体超高压加工设备组包括2至5台流体超高压加工设备。