CN102351945B - 自动配酸装置和自动管道点酸装置及自动配酸点酸方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种自动配酸装置和自动管道点酸装置及自动配酸点酸方法，以解决现有在线加酸系统存在的混合不均匀，局部酸度过高等问题。自动管道点酸装置，包括物料管道，物料变频泵，酸管道，稀酸变频泵，文丘里管，混匀器，所述文丘里管的入口段连接有预混合器，所述预混合器内设有喷酸管道，在所述混匀器的尾部连接有点酸pH监测器，点酸pH监测器与自动控制模块相连。本发明用自动管道点酸装置达到自动点酸，自动点酸装置配好的稀酸进入用自动配酸装置进行自动配酸。本发明的自动配酸、自动管道点酸装置及其方法使物料快速高效的充分混合，有效避免了酸浓度不稳定及点酸时局部过酸现象的发生，减少了不耐酸活性物质在高浓度酸下的变性。

Description

自动配酸装置和自动管道点酸装置及自动配酸点酸方法

技术领域

本发明涉及酪蛋白生产及乳品饮料加工和生物产品生产领域，具体地说是自动配酸装置和自动管道点酸装置及自动配酸点酸方法。

背景技术

在酪蛋白生产及加工中，酸沉淀是酪蛋白生产工艺中的核心工序之一，酪蛋白生产中的酸沉淀工艺可分为连续式和间歇式沉淀，酸沉淀的好坏直接影响酪蛋白产品的质量，尤其对酸度、灰分、蛋白质含量等指标影响较大。

在酪蛋白生产中，点酸操作的主要原理是利用酪蛋白在其等电点时溶解度最低，可以从胶体体系中沉淀出来的性质，将酪蛋白进行分离提纯的过程，该工序对pH值的控制要求很高，并且在酸沉淀酪蛋白调整pH值时的速度不宜过快，当酸沉淀速度过快时容易产生较大的酪蛋白颗粒，颗粒内部会包裹一定量的酸液，导致体系不均一，产品质量不均匀；加酸过慢使酪蛋白水解，产生一些短肽链降低回收率，影响产品品质。

目前国内普遍采用的是间歇式加酸，即采用缓慢喷淋，同时快速搅拌的方法来调整pH值，当pH值达到工艺要求时停止加酸。该工艺占地面积大、生产效率低、受操作工的个人差异影响较大。

国内最新的方法是在线加酸，是利用文丘里管来实现酸和料液的动态混合，然而这样混合仍不是很均匀，不利于工业自动化推广，更不利于我国工业化将来的发展，其原因有：1）其酸的入口在文丘里管的喉部；2）没有将酸喷成雾状的装置，还是直接由管路流进，比较粗放，容易造成混合不均匀，局部酸度过高；3）现有的配酸系统和在线加酸没有实现自动化控制，仍需要人工来操作，致使批次差异较大，影响产品质量的稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动管道点酸装置，以解决现有在线加酸系统存在的混合不均匀，局部酸度过高的问题。

本发明的另一个目的是提供一种自动配酸装置，以解决现有技术采用人工配酸造成劳动力浪费，混合时间长，混合不均匀的问题。

本发明的再一个目的是提供一种工序简单、自动化程度高的自动配酸方法，解决现有配酸操作中存在的自动化程度低，人工测量造成劳动力浪费，混合时间长，混合不均匀，局部包酸，使产品质量下降或不稳定的问题。

本发明的还一个目的是提供一种工序简单、自动化程度高的自动点酸方法。

一种自动管道点酸装置，包括物料管道，物料变频泵，酸管道，稀酸变频泵，文丘里管，混匀器，所述文丘里管包括入口段、喉部、扩散段，所述扩散段与所述混匀器相连，所述文丘里管的入口段连接有预混合器，所述预混合器入口端分别连接有酸管道和物料管道，所述预混合器内设有喷酸管道，所述喷酸管道的一端与酸管道相连，所述喷酸管道的另一端伸入至文丘里管的喉部，所述喷酸管道的管壁上均匀分布有喷酸孔，在所述混匀器的尾部连接有点酸pH监测器，点酸pH监测器与自动控制模块相连。

自动控制模块来自于兰州东日电子设备有限公司，其系统软件采用DICS-SC，该系统软件具有以下功能：远程显示操作功能，就地显示操作功能，流量计量功能，流量控制功能，专家控制功能，连锁控制功能，声光报警功能，操作管理功能等。水液位控制仪、浓酸液位控制仪和稀酸液位控制仪购买于兰州东日电子设备有限公司,支持万能输入,能与各种液位传感器配套;具有完善的网络通讯功能，与计算机进行高速、高效的双向数据交换；四对报警触点控制输出及控制目标值可编程控制输出，兼容PLC可编程工作模式；可自由设定显示量程及小数点位数；测量值变送输出,自由设定变送输出量程范围(可选功能)；数字化的输入信号校正功能，可对各种信号进行高精度的校正；数字和光柱同时分别显示液位的实际高度和百分比。

一种自动点酸方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）预先设置好需要的物料pH值以及自动管道点酸过程中变化范围的上下限值；

（2）自动管道点酸系统中物料与酸混合后的pH值为4.00-4.10，物料与酸的流量依据pH值的动态变化通过变频泵自动调节控制；

（3）料液通过物料变频泵进入物料管路到达预混合器，稀酸罐中配好的稀酸通过稀酸变频泵进入酸管道，过滤后稀酸经喷酸管道从喷酸孔喷出与物料在预混合器内混合，之后经过文丘里管的入口段，在喉部料液与稀酸进一步混合，流向扩散段，由于扩散段口径的突然变大，使得料液形成湍流，从而实现料液与酸充分的混合，文丘里管后部连接的混匀器使液体充分混合，点酸监测器用于测量酸与物料混合后的pH值，点酸后pH值控制在4.00-4.10范围内；点酸pH监测器将信号传给自动控制模块，来控制稀酸变频泵和物料变频泵。

一种自动配酸装置，包括稀酸罐，还包括浓酸罐、水罐、酸水静态混合器，所述酸水静态混合器的入口端分别连接有所述浓缩罐和水罐，所述酸水静态混合器的出口端与所述稀酸罐相连，所述浓缩罐与酸水静态混合器之间设有浓酸调节阀和浓酸变频泵，所述水罐与酸水静态混合器之间设有水调节阀和水变频泵，所述酸水静态混合器上设有配酸pH监测器，配酸pH监测器与自动控制系统相连。

作为自动配酸装置的进一步改进，所述水罐上设有水液位控制仪，所述浓缩罐上设有浓酸液位控制仪，所述稀酸罐上设有稀酸液位控制仪，水液位控制仪、浓酸液位控制仪和稀酸液位控制仪分别与自动控制系统相连。

 一种自动配酸方法，包括以下步骤：

（1）使用时预先设置好所需稀酸的pH值以及配置过程中变化范围的上下限值；

（2）再通过自动控制系统把浓酸调节阀、水调节阀打开，浓酸罐中的浓酸通过浓酸变频泵打入酸水静态混合器，同时水罐中的水通过水变频泵打入酸水静态混合器，充分混匀之后进入稀酸储存罐，配酸pH监测器监测稀酸的pH值，并将信号反馈给自动控制系统，自动控制系统动态监测pH，动态控制浓酸变频泵和水变频泵的频率，进而控制浓酸和水的流量；当所测pH高于设定值时，降低水变频泵的频率，当所测pH低于设定值时，降低浓酸变频泵的频率；当pH测定值在范围内时，水变频泵和浓酸变频泵均正常工作，pH值为1.00-1.50；自动控制系统还控制水液位控制仪、浓酸液位控制仪、稀酸液位控制仪的液位；预先设定10%≤液位范围≤80%，当液位在此范围之内时，自动控制系统根据pH变化正常工作；当液位＞80%，pH自动调整至规定范围时，水变频泵和浓酸变频泵的频率都动态变化，呈降低趋势,自动控制维持液位在设定范围之内。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：1、工序简单，自动化程度高，可有效提高劳动生产效率；2、使得酪蛋白沉淀工段在管道中进行，酸与料液混合充分、沉淀后颗粒大小均匀，节省水电和人力资源；3、易于操作，功能齐全，精度高，提高产品质量和稳定性。通过pH自动检测及控制，最终使酪蛋白快速、均匀沉淀的装置，实现酪蛋白生产连续化、规模化运行。本发明只适用于生产酪蛋白的沉淀过程。

本发明除用于酪蛋白类产品的生产以外，还可用于乳品饮料加工，和其他不耐酸及对酸较敏感类生物产品生产中，它可使两种料液在管道中快速高效均匀的充分混合，省去专门混合搅拌的设备，节省水电及人力资源、提高劳动生产效率。

本发明的自动配酸、自动管道点酸装置及其方法使物料快速高效的充分混合，有效避免了酸浓度不稳定及点酸时局部过酸现象的发生，减少了不耐酸活性物质在高浓度酸下的变性。

附图说明

图1为本发明自动管道点酸装置一个实施方式的结构示意图；

图2为本发明自动管道点酸装置中喷酸管道的结构示意图；

图3为本发明自动配酸装置一个实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进行详细的描述。

自动管道点酸装置，包括物料管道1，物料变频泵2，酸管道3，稀酸变频泵4，酸管道3上稀酸变频泵4的前端装有过滤器5，文丘里管6，混匀器10，所述文丘里管6包括入口段7、喉部8、扩散段9，所述扩散段9与所述混匀器10相连，其特征在于：所述文丘里管6的入口段7连接有预混合器12，所述预混合器12入口端分别连接有酸管道3和物料管道1，所述预混合器12内设有喷酸管道13，所述喷酸管道13的一端与酸管道3相连，所述喷酸管道13的另一端伸入至文丘里管6的喉部8，所述喷酸管道13的管壁上均匀分布有喷酸孔14，喷酸孔14的孔径为0.5-1.5㎜，孔间距为2-7㎜。在所述混匀器10的尾部连接有点酸pH监测器11，点酸pH监测器11与自动控制模块15相连。

自动控制模块15来自于兰州东日电子设备有限公司，其系统软件采用DICS-SC，该系统软件具有以下功能：远程显示操作功能，就地显示操作功能，流量计量功能，流量控制功能，专家控制功能，连锁控制功能，声光报警功能，操作管理功能等。水液位控制仪26、浓酸液位控制仪27和稀酸液位控制仪28购买于兰州东日电子设备有限公司,支持万能输入,能与各种液位传感器配套;具有完善的网络通讯功能，与计算机进行高速、高效的双向数据交换；四对报警触点控制输出及控制目标值可编程控制输出，兼容PLC可编程工作模式；可自由设定显示量程及小数点位数；测量值变送输出,自由设定变送输出量程范围(可选功能)；数字化的输入信号校正功能，可对各种信号进行高精度的校正；数字和光柱同时分别显示液位的实际高度和百分比。

自动点酸方法步骤如下：预先设置好点酸后物料的pH值以及点酸过程中变化范围的上下限值，其次设定好点酸系统中物料与酸混合后的pH值为4.00-4.10，物料与酸的流量依据pH值的动态变化通过变频泵自动调节控制。自动点酸装置工作过程：料液通过物料变频泵2进入物料管路1到达预混合器12，配好的稀酸通过稀酸变频泵4进入酸管道3经过滤器5，滤除稀酸中的杂质颗粒等，过滤后经喷酸管道13从喷酸孔14以一定的压力喷出与物料在预混合器12内混合，之后经过文丘里管6的入口段7，在喉部8料液与稀酸进一步混合，流向扩散段9，由于扩散段9口径的突然变大，使得料液形成湍流，从而实现料液与酸充分的混合，文丘里管6后部连接的混匀器10使液体充分混合，提高混合效率(快速、均匀、柔和)，节省水电和人力资源。点酸pH监测器11用于测量酸与物料混合后的pH值，点酸后pH值控制在4.00-4.10范围内。点酸pH监测器11将信号传给自动控制模块15，本装置的自动化是由自动控制模块15来实现的，通过控制点酸pH监测器11来控制稀酸变频泵4和物料变频泵2。数据检测、信号分析处理和调节控制均通过自动控制模块15来实现。

一种自动配酸装置，包括稀酸罐24，它还包括浓酸罐16、水罐17、酸水静态混合器22，所述酸水静态混合器22的入口端分别连接有所述浓缩罐16和水罐17，所述酸水静态混合器22的出口端与所述稀酸罐24相连，所述浓缩罐16与酸水静态混合器22之间设有浓酸调节阀20和浓酸变频泵18，所述水罐17与酸水静态混合器22之间设有水调节阀21和水变频泵19，所述酸水静态混合器22上设有配酸pH监测器23，配酸pH监测器23与自动控制系统25相连。所述水罐17上设有水液位控制仪26，所述浓缩罐16上设有浓酸液位控制仪27，所述稀酸罐24上设有稀酸液位控制仪28，水液位控制仪26、浓酸液位控制仪27和稀酸液位控制仪28分别与自动控制系统25相连。自动控制系统25购买于兰州东日电子设备有限公司，其系统软件采用DICS-SC，该系统软件具有以下功能：远程显示操作功能，就地显示操作功能，流量计量功能，流量控制功能，专家控制功能，连锁控制功能，声光报警功能，操作管理功能等。水液位控制仪26、浓酸液位控制仪27和稀酸液位控制仪28购买于兰州东日电子设备有限公司,支持万能输入,能与各种液位传感器配套;具有完善的网络通讯功能，与计算机进行高速、高效的双向数据交换；四对报警触点控制输出及控制目标值可编程控制输出，兼容PLC可编程工作模式；可自由设定显示量程及小数点位数；测量值变送输出,自由设定变送输出量程范围(可选功能)；数字化的输入信号校正功能，可对各种信号进行高精度的校正。数字和光柱同时分别显示液位的实际高度和百分比。

自动配酸方法步骤如下：预先设置好所需稀酸的pH值以及配置过程中变化范围的上下限值，再通过自动控制系统25把浓酸调节阀20、水调节阀21打开，浓酸罐16中的浓酸通过浓酸变频泵18打入酸水静态混合器22，同时水罐17中的水通过水变频泵19打入酸水静态混合器22，充分混匀之后进入稀酸储存罐24。配酸pH监测器23监测稀酸的pH值，并将信号反馈给自动控制系统25，自动控制系统25动态监测pH，动态控制浓酸变频泵18和水变频泵19的频率，进而控制浓酸和水的流量；当所测pH高于设定值时，降低水变频泵19的频率，当所测pH低于设定值时，降低浓酸变频泵18的频率；当pH测定值在范围内时，水变频泵和浓酸变频泵均正常工作，pH值为1.00-1.50。水罐17上设有水液位控制仪26、浓缩罐16上设有浓酸液位控制仪27、稀酸罐24上设有稀酸液位控制仪28，分别与自动控制系统25相连，控制液位；预先设定10%≤液位范围≤80%。当液位在此范围之内时，自动控制系统25根据pH变化正常工作；当液位＞80%，pH自动调整至规定范围时，水变频泵19和浓酸变频泵18的频率都动态变化，呈降低趋势,自动控制维持液位在设定范围之内，稀酸罐中配好的稀酸经过滤器5过滤通过稀酸变频泵4进入酸管道，进入自动管道点酸装置为点酸工段提供稀酸。

实施例1：自动管道点酸生产酪蛋白

本实施例是利用本发明的自动配酸装置和自动管道点酸装置生产酪蛋白的方法。具体步骤如下：

1、材料仪器

原辅料：曲拉（45Kg）、亚硫酸钠（0.45Kg）、保险粉（150g）、盐酸、氢氧化钠（20%）、水。

2、实验方法

（1）实验流程

温水(40℃)→片碱→亚硫酸钠→原料→溶解→过滤→离心脱脂→冷却→点酸→洗涤→脱水→造粒→干燥→成品→检验

（2）技术要点

溶解  在40℃温水中加入亚硫酸钠，搅拌片刻后加入原料，搅拌均匀后用20%的碱液调节其pH值到9.5，温度升至55℃开始计时溶解，投料至溶解操作的整个过程应在1.5小时左右。

过滤  过双层纱布除去料液中的杂质。

离心  将滤液进行离心脱脂，除去脂肪以及杂质（离心机调节至最佳状态）。离心机运行稳定后，用70±5℃的热水进水预热，待重相出口出水后停水进料。进料温度保持在42～55℃之间。

点酸  脱脂后调整料液温度至40℃，用自动配酸装置配酸和自动管道点酸装置点酸。

排乳清 将上清液排出，尽量小心避免沉淀被排出。

洗涤  用30-35℃，湿酪素量的1.5倍体积温水清洗2次。

脱水  板框压滤挤压脱水，压到用手捏时不出水，揉碎后可成为散颗粒状为宜。

造粒  用20目筛网进行物料造粒。

干燥  将造粒的物料在负压沸腾式流化床上干燥，至35℃出料（要求水分≤10%）。

（3）检测

检测产品的理化指标是否合格（以企业标准为依据）。

对比例:   现有在线加酸方法生产酪蛋白

与实施例1不同处是实验流程中加酸和点酸方法不同，此对比例在点酸步骤采用脱脂后打入点酸缸，在线加酸。而实施例1采用自动管道点酸。此对比例其它材料仪器、原辅料、实验方法与实施例1相同。

实施例1和对比例产品理化指标检测结果见下表一。

表一   产品理化指标检测结果

由表一可以看出，采用本发明自动配酸、自动管道点酸装置及其方法生产出的样品，与对比例在线加酸方法生产的产品相比蛋白含量高，水分、灰分低，黏度、脂肪低，达到了更高的产品质量标准。

上述仅是以酪蛋白生产为例加以说明，各种举例说明不对发明实质内容构成限制，除用于酪蛋白类产品的生产以外，本发明还可用于乳品饮料加工和其他不耐酸及对酸较敏感类生物产品生产中，它可使两种料液在管道中快速高效均匀的充分混合，省去专门混合搅拌的设备，节省水电及人力资源、提高劳动生产效率。所述技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对前面所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离发明的实质和范围。

Claims (4)

1.一种酪蛋白生产装置，其特征在于：它包括自动管道点酸装置和自动配酸装置，自动管道点酸装置包括物料管道（1），物料变频泵（2），酸管道（3），稀酸变频泵（4），文丘里管（6），混匀器（10），所述文丘里管（6）包括入口段（7）、喉部（8）、扩散段（9），所述扩散段（9）与所述混匀器（10）相连，所述酸管道（3）的入口端连接有稀酸罐（24），所述文丘里管（6）的入口段（7）连接有预混合器（12），所述预混合器（12）入口端分别连接有酸管道（3）和物料管道（1），所述预混合器（12）内设有喷酸管道（13），所述喷酸管道（13）的一端与酸管道（3）相连，所述喷酸管道（13）的另一端伸入至文丘里管（6）的喉部（8），所述喷酸管道（13）的管壁上均匀分布有喷酸孔（14），在所述混匀器（10）的尾部连接有点酸pH监测器（11），点酸pH监测器（11）与自动控制模块（15）相连；所述喷酸孔（14）的孔径为0.5-1.5㎜，孔间距为2-7㎜；

自动配酸装置包括浓酸罐（16）、水罐（17）、酸水静态混合器（22），所述酸水静态混合器（22）的入口端分别连接有所述浓酸罐（16）和水罐（17），所述酸水静态混合器（22）的出口端与所述稀酸罐（24）相连，所述浓酸罐（16）与酸水静态混合器（22）之间设有浓酸调节阀（20）和浓酸变频泵（18），所述水罐（17）与酸水静态混合器（22）之间设有水调节阀（21）和水变频泵（19），所述酸水静态混合器（22）上设有配酸pH监测器（23），配酸pH监测器（23）与自动控制系统（25）相连。

2.根据权利要求1所述的一种酪蛋白生产装置，其特征在于：在所述酸管道（3）上稀酸变频泵（4）的前端装有过滤器（5）。

3.根据权利要求1或2所述的一种酪蛋白生产装置，其特征在于：所述水罐（17）上设有水液位控制仪（26），所述浓酸罐（16）上设有浓酸液位控制仪（27），所述稀酸罐（24）上设有稀酸液位控制仪（28），水液位控制仪（26）、浓酸液位控制仪（27）和稀酸液位控制仪（28）分别与自动控制系统（25）相连。

4.一种酪蛋白生产方法，其特征在于：用权利要求3中的自动管道点酸装置及自动配酸装置进行点酸和配酸，自动点酸方法包括以下步骤：

（1）预先设置好需要的物料pH值以及自动管道点酸过程中变化范围的上下限值；

（2）自动管道点酸系统中物料与酸混合后的pH值为4.00-4.10，物料与酸的流量依据pH值的动态变化通过变频泵自动调节控制；

（3）料液通过物料变频泵进入物料管路到达预混合器，稀酸罐中配好的稀酸通过稀酸变频泵进入酸管道，过滤后稀酸经喷酸管道从喷酸孔喷出与物料在预混合器内混合，之后经过文丘里管的入口段，在喉部料液与稀酸进一步混合，流向扩散段，由于扩散段口径的突然变大，使得料液形成湍流，从而实现料液与酸充分的混合，文丘里管后部连接的混匀器使液体充分混合，点酸监测器用于测量酸与物料混合后的pH值，点酸后pH值控制在4.00-4.10范围内；点酸pH监测器将信号传给自动控制模块，来控制稀酸变频泵和物料变频泵；

前述自动点酸方法步骤（3）中稀酸罐内的酸的自动配酸方法，包括以下步骤：

（1）使用时预先设置好所需稀酸的pH值以及配置过程中变化范围的上下限值；

（2）再通过自动控制系统把浓酸调节阀、水调节阀打开，浓酸罐中的浓酸通过浓酸变频泵打入酸水静态混合器，同时水罐中的水通过水变频泵打入酸水静态混合器，充分混匀之后进入稀酸储存罐，配酸pH监测器监测稀酸的pH值，并将信号反馈给自动控制系统，自动控制系统动态监测pH，动态控制浓酸变频泵和水变频泵的频率，进而控制浓酸和水的流量；当所测pH高于设定值时，降低水变频泵的频率，当所测pH低于设定值时，降低浓酸变频泵的频率；当pH测定值在范围内时，水变频泵和浓酸变频泵均正常工作，pH值为1.00-1.50；

自动控制系统还控制水液位控制仪、浓酸液位控制仪、稀酸液位控制仪的液位；预先设定10%≤液位范围≤80%，当液位在此范围之内时，自动控制系统根据pH变化正常工作；当液位＞80%，pH自动调整至规定范围时，水变频泵和浓酸变频泵的频率都动态变化，呈降低趋势,自动控制维持液位在设定范围之内。

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