CN102309056A - 高效巴氏杀菌冷却机 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提供一种高效巴氏杀菌冷却机，并且特别地涉及设计用以在食品生产及流通过程中确保食品新鲜的巴氏杀菌冷却机。根据本发明的巴氏杀菌冷却机包括用以预热产品的预热水罐、用以对预热水罐中已被预热产品进行加热和灭菌的加热水罐、用以对加热水罐中已完成灭菌处理的产品进行冷却的冷却水罐、以及用管道连接冷却水罐及预热水罐且冷却循环冷却水罐冷却水同时预热和循环预热水罐内预热水的热泵。根据本发明，在冷却水罐中加热的水通过制冷机循环的过程中，在蒸发器凝中吸收的热能不再从冷器向外界大气排出，而是将热能重新利用于巴氏杀菌过程，不仅明显改善了巴氏杀菌制冷机的热效率，还具有可实现节能和大幅节减能源费用的经济效果。

Description

高效巴氏杀菌冷却机

技术领域

本发明涉及一种高效巴氏杀菌冷却机，并且特别地涉及设计用以在食品生产及流通过程中确保食品新鲜的巴氏杀菌冷却机，既不破坏食品中含有的营养成分或维生素同时进行巴氏杀菌，既不改变被杀菌食品的物性同时还可回收利用向外界大气排放的能量，是一种可用更少能量、以更经济方法进行食品灭菌同时冷却保存食品的高效巴氏杀菌冷却机。

背景技术

通常所谓巴氏灭菌法(低温杀菌法，Pasteurization)指加热灭菌法中采用摄氏100度以下温度进行的方法。1866年最早由微生物学之父路易-巴斯德和克劳德-伯纳德作为葡萄酒的灭菌法开发出，后以巴斯德命名，也叫巴斯德灭菌法。针对其后引进的高温灭菌法(100℃以上)，该方法也称为低温灭菌法。

巴氏灭菌法主要用于牛奶、果汁、鸡蛋、啤酒等，是针对所含营养成分易在高温中变质的食品、在低温(60℃～98℃)环境中加热一定时间进行灭菌的方法。一般来讲牛奶、果汁类的杀菌进行时的温度越低，则对未被杀菌物质中包含营养成分或维生素等的有益成分的破坏就越小。葡萄酒或酒则可在无酒精蒸发且不损害风味的情况下进行杀菌。

巴氏灭菌法目的在于把微生物减小到无害程度，并不是完全杀灭微生物。在这种情况下，仍有可能残留部分耐热细菌，因此通常有效期比高温杀菌产品更短。

过去使用的杀菌机通常采用在罐内通过高温蒸汽热传导对流方式在低温中长时间杀菌的方法、使用微过滤器及微粒过滤器过滤细菌等的方法、以及利用高电压脉冲的巴氏杀菌方法等。

利用热传导对流在低温环境长时间杀菌的方式的特点在于，在杀菌对象食品被加热至杀菌所需温度的过程中，根据食品厚度等导致加热不均匀，难以在低温中可靠地杀菌。在该情况下，还会因接触热蒸汽导致杀菌对象食品物理特性的变化。

在使用微过滤器等过滤的情形中，不仅很难实现卫生、洗涤过程，且过滤器本身价格也昂贵，食品的味与香、营养成分、色泽等会高温处理中发生变化，很难维持原本物理特性。

在使用高电压脉冲的杀菌过程中，被杀菌液体食品的导电率高于水，因此会产生放电引起的较大热量。该热导致的温度上升可破坏液体食品中包含的营养成分或各种维生素，通常需要安装冷却机，用以在完成灭菌过程之后冷却液体食品。

为多少改善上述传统巴氏杀菌机的问题，开发有蒸汽加热方式的巴氏杀菌冷却机。巴氏杀菌冷却机用于对食品杀菌，所述巴氏杀菌冷却机将食品供应至加热水罐并直接由锅炉中产生的高温水蒸汽喷射至加热水罐并保持一定时间的80℃以上热水温度，使其发挥杀菌作用。继而把该食品移到冷却水罐，且由冷却器(chiller)冷却至约15℃，由此保存食品。

图1显示了根据传统技术的蒸汽加热方式巴氏杀菌冷却机的概要图。如图1所示，根据传统技术的巴氏杀菌冷却机包括加热水罐10、冷却水罐20、蒸汽锅炉30及制冷机40。下面描述根据传统技术的巴氏杀菌冷却机的构成及操作。

首先传统技术中，将待巴氏杀菌的牛奶、果汁等已包装食品1投入加热水罐10，以进行杀菌。加热水罐10注满水且在其上侧处安装有输送带12，以便使所述食品1可连续移动。蒸汽喷射管3从所述加热水罐10的罐底突出，且从加热水罐10的罐底表面突出指定的突出高度。所述蒸汽喷射管3与安装在加热水罐10外部的蒸汽锅炉30连接。

当蒸汽锅炉30运行时，蒸汽锅炉30使水罐内的水沸腾并加热该沸腾的水。被蒸汽锅炉加热的蒸汽通过延伸到加热水罐10内的水中的蒸汽喷射管3的上端的蒸汽喷射口向水中喷射，由此加热加热水罐10的水。填充在加热水罐10中的加热水的温度保持在80℃以上。

投入加热水罐10的食品1经由输送带12在加热水中移动，同时由80℃以上的加热水进行巴氏杀菌。加热时间可根据食品种类、厚度等确定，这可通过延长或缩短输送带12的移动时间进行调节。

在加热水罐10中完成灭菌的食品1被移动到冷却水罐20。冷却水罐20同样注满水，输送带22安装于其上侧并且可使其上的食品1自动移动。在冷却水罐20的罐底处安装有冷却水给水管4，且冷却水给水管4以被浸没的方式从冷却水罐20的罐底略微突出。冷却水给水管4经由管道与安装在冷却水罐20外部的制冷机40及泵6相连。

当制冷机40运行时，制冷机40使水罐内的水冷却，该冷却水经由延伸到冷却水罐20内的水中的冷却水给水管4被输入到冷却水罐20的内部。冷却水的温度保持为约15℃。

转入冷却水罐20的已杀菌食品1在经由输送带22在冷却水中移动的同时被冷却。冷却时间可根据食品种类、厚度等确定，这可通过延长或缩短输送带22的移动时间进行调节。在冷却水罐20完成冷却功能后被加热的水通过接收泵6的压力而经由冷却水排水管4′移动，并且在与制冷机40的蒸发器接触的同时被冷却，且重新返回到冷却水罐20。

上述传统技术的巴氏杀菌冷却机的缺点在于，在杀菌步骤中启动蒸汽锅炉而升高加热水罐10内的水温度需要消耗大量能量，而在随后的冷却步骤中降低冷却水罐20内注满的冷却水温度，也需要消耗大量能量。

为了保持加热水罐10内80℃以上的加热水温度需要大量能量，且因投入加热水罐10的产品1的温度在15℃～20℃的范围内，导致加热水罐10内部水温快速下降，从而为保持80℃以上水温不得不大量增加蒸汽锅炉的燃料使用量。而且，冷却水罐20的冷却水为了把已经加热至80℃以上的产品1温度再次降低到约15℃，在冷却水通过制冷机40循环的过程中，由蒸发器吸收的热量从冷凝器向外界大气排放，增大了热能消耗。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种巴氏灭菌冷却机，该巴氏灭菌冷却机克服了传统技术中遇到的问题，并且能够通过如下方式显著地改进热效率：即通过在杀菌步骤中启动蒸汽锅炉而保持用于升高加热水罐内的加热水的温度的过程，在循环过程中吸收的热能不借助冷却水罐中的制冷机从冷凝器向外界大气排放，并且该热能能够重新利用于在巴氏灭菌步骤之前的预热过程。

为实现上述目的，根据本发明的高效巴氏杀菌冷却机包括预热产品的预热水罐、用以对在预热水罐中被预热的产品进行加热和灭菌的加热水罐、用以由加热水罐灭菌的产品进行冷却的冷却水罐、以及热泵，该热泵利用管道与所述冷却水罐及预热水罐连接，并冷却循环在冷却水罐中的冷却水，同时预热循环在预热水罐内的预热水。

本发明的特征在于所述预热水罐、加热水罐、冷却水罐内安装有输送产品的输送带。所述加热水罐的特征在于通过蒸汽锅炉中产生的蒸汽进行加热。

本发明的特征在于，所述热泵和冷却水罐之间连接的管道用于在该管道内的水经过所述热泵的蒸发器的同时冷却所述水；所述热泵和预热水罐之间连接的管道在水通过所述热泵的冷凝器的同时预热所述水。所述冷却水罐的管道安装在热泵中，使得冷却水罐中的冷却水能够经由热泵循环到冷却水罐，所述预热水罐的管道安装在热泵中使得预热水罐中的预热水经由热泵循环到预热水罐。

有利效果

根据本发明，通过使得由冷却水罐加热的水经由制冷机循环，由蒸发器吸收的热能不再从冷凝器向外界大气排放，而是实际上在巴氏灭菌过程中被回收，从而不仅能够显著改善巴氏杀菌冷却机的热效率，而且具有节减能量、大幅缩减能量费用的经济效果。

附图说明

参考附图将能够更好地理解本发明，所给出的附图仅是说明性的，由此并不限定本发明，其中：

图1是显示了根据传统技术的蒸汽加热方式的巴氏杀菌冷却机的视图。

图2是显示了根据本发明的高效巴氏杀菌冷却机的视图。

<图纸主要部位附图标记说明>

1：产品         3：蒸汽喷射管

4：冷却水给水管 4′：冷却水排水管

5：预热水给水管 5′：预热水排水管

6，7：泵        10：加热水罐

20：冷却水罐    30：蒸汽锅炉

40：制冷机      50：预热水罐

60：热泵        12，22，52：输送带

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明具体实施例之一。图2是显示了根据本发明的高效巴氏杀菌冷却机的视图。

如图2所示，本发明的高效巴氏杀菌冷却机还包括用以预热待杀菌的产品1的预热水罐50。所述冷却机还包括加热水罐10和冷却水罐20，加热水罐10邻近该预热水罐50安装，以用于对预热产品1进行加热和灭菌，冷却水罐20用于对加热水罐中已灭菌处理的产品1进行冷却。可巴氏杀菌的产品1包括牛奶、果汁、啤酒、鸡蛋等。本发明能够应用于所有种类的能够巴氏灭菌的产品。

热泵60安装在冷却水罐20的外部，来替代制冷机40。该热泵60经由管道连接至冷却水罐20及预热水罐50，从而不仅冷却循环冷却水罐20的冷却水，还可预热循环预热水罐50的预热水。图1中虚线标注部分作为示例显示了本发明相对传统技术新增加的部分。

下面，具体描述根据本发明的高效巴氏杀菌冷却机的构成和操作。

在待巴氏杀菌的产品1被投入加热水罐10以用于杀菌之前，首先将该产品投入预热水罐50。预热水罐50内注满水，其上侧安装有输送带52，以使所述食品1自动地连续移动。预热水给水管5和预热水排水管5′安装在预热水罐50的罐底，并以被浸没的状态从预热水罐50的罐底略突出。

预热水给水管5和预热水排水管5′经由管道与热泵60连接在一起。向预热水罐50供应的预热水在被热泵60加热之后循环到预热水罐50。在热泵60和预热水罐50之间连接的管道经过热泵60的冷凝器，从而对水进行预热。即，通过热泵60的蒸发器吸收的热被压缩机压缩至60℃～70℃且被传输到预热水罐50，从而使预热水罐50内的预热水的温度上升至50℃～60℃。

被预热的预热水通过预热水给水管5供应给预热水罐50，完成预热功能且冷却至约5℃的水，返回并经泵7加压后流入热泵60再次被加热后向预热水罐50方向移动，如此反复循环过程。

投入预热水罐50的食品1沿着输送带52在水中移动，同时被已加热的约50℃的预热水进行预热。预热时间可根据食品种类、厚度进行变动，该变动可通过延长或缩短输送带52的移动时间进行调节。

当食品1到达加热水罐10时，开始灭菌过程。在运行蒸汽锅炉30后，蒸汽锅炉30用以使加热水罐内的水产生蒸汽并对此进行加热。由蒸汽锅炉加热的蒸汽经由延伸到加热水罐10内部的水中的蒸汽喷射管3的前端的蒸汽喷射口向水中喷射，从而对加热水罐10内部的水进行加热。填充在加热水罐10内部的加热水温度保持在80℃以上。

投入加热水罐10的产品1沿着输送带2在加热水中移动，同时由80℃以上加热水进行巴氏杀菌。加热时间可根据食品种类、厚度等确定，这可通过延长或缩短输送带2的移动时间进行调节。

在加热水罐10中完成灭菌过程的产品1转入冷却水罐20，冷却水罐20同样注满水，其上侧安装有输送带22以使产品1自动地连续移动。冷却水给水管4和冷却水排水管4′设置在冷却水罐20的罐底，并以被浸没的方式从冷却水罐20的罐底略微突出。

冷却水给水管4和冷却水排水管4′经由管道与热泵60连接。向冷却水罐20供应的冷却水通过热泵60被冷却，并循环到冷却水罐20内。

当热泵60运行时，制冷剂在其通过热泵60的蒸发器时吸收热量，从而完成热交换，并且管道内的水具有约10℃的温度，被冷却的水经热泵60和冷却水罐之间连接的管道、经由延伸进入冷却水罐20的水中的冷却水给水管4而流入冷却水罐20的内部。冷却水的温度被保持在约15℃。

在冷却水罐20中的在巴氏灭菌过程中已被加热的食品1沿着输送带22在水中移动同时被冷却。冷却时间可根据食品种类、厚度等进行变动，该变动可通过延长或缩短输送带22的移动时间进行调节。在冷却水罐20完成冷却功能之后被加热至20℃的水通过冷却水排水管4′向冷却水罐20下方移动，如此排放的水经泵6加压后重新通过热泵60。经过热泵60的蒸发器同时被冷却的水重新返回到冷却水罐20，且重复执行该循环过程。

由于在不偏离本发明的精神和基本特征在前提下可以通过若干形式实现本发明，除非另外说明，应理解上述的示例并不局限于前述说明书中的任意细节，而应在权利要求书限定的本发明的精神和范围内宽泛地阐释，因此所附权利要求书意图涵盖落在权利要求书的集合与界限内的、及落在所述集合与界限的等效范围内的全部改变和修改。

Claims (3)

1.一种高效巴氏杀菌冷却机，包括：

用以预热产品的预热水罐，预热水给水管(5)和预热水排水管(5′)从罐底突出成使得预热水给水管(5)和预热水排水管(5′)浸没在水下，其中所述预热水给水管(5)接纳由热泵加热的预热水；

用以对由预热水罐预热的产品进行加热和灭菌的加热水罐，蒸汽喷射管(3)从罐底突出成使得蒸汽喷射管(3)能够浸没在水下，其中所述蒸汽喷射管(3)用以通过将由蒸汽锅炉加热的蒸汽喷射到水中而将加热水加热到80℃以上；

用以对由加热水罐灭菌的产品进行冷却的冷却水罐，冷却水给水管(4)和冷却水排水管(4′)从罐底突出成使得冷却水给水管(4)和冷却水排水管(4′)能够浸没在水下，其中所述冷却水给水管(4)接纳由热泵冷却的冷却水；

热泵，所述热泵与所述冷却水罐和所述预热水罐连接，并且所述热泵用于冷却和循环所述冷却水罐内的冷却水，并用于预热和循环所述预热水罐内的预热水；和

输送带，所述输送带布置于所述预热水罐、所述加热水罐以及所述冷却水罐中以用于传送产品，且所述输送带用以调节加热时间。

2.根据权利要求1的冷却机，其特征在于，连接在所述热泵和所述冷却水罐之间的管道用以在该管道内的水经过所述热泵的蒸发器时冷却该管道内的水，并且连接在所述热泵和所述预热水罐之间的管道用以在该管道内的水经过所述热泵的冷凝器时预热该管道内的水。

3.根据权利要求2的冷却机，其特征在于，所述冷却水罐的管道被安装成使得所述冷却水罐中的冷却水通过泵而经由热泵向冷却水罐循环，并且所述预热水罐的管道被安装成使得所述预热水罐中的预热水通过泵而经由热泵向预热水罐循环。

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