CN102630763B - 一种新型人造奶油生产系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型人造奶油生产系统，包括过滤杀菌装置、预冷装置、急冷装置、制冷供给装置、捏合装置和热水供给装置。本发明人造奶油生产系统中设置了过滤杀菌环节，保证了物料的品质；设置了预冷系统，降低了进入急冷机前物料的温度，保证了物料进入急冷机的冷却效果；在急冷机中设置了轴内热水循环，避免了物料冻结在轴上，在捏合机中设置温升控制环节，消除了结晶热和机械热对捏合过程品质的影响；此外在急冷机和捏合机的物料出口处分别设置了背压调节装置，实现了急冷和捏合过程中的压力调节；本发明可以实现人造奶油生产过程中温度、压力、温升控制等，解决了传统人造奶油加工设备工艺粗糙，品质难以监控等问题，保证了人造奶油的品质。

Description

一种新型人造奶油生产系统及工艺

技术领域

本发明涉及奶油生产系统，具体指一种新型人造奶油生产系统及工艺。

背景技术

人造奶油是以植物油脂为主要原料，经过乳化、急冷、捏合而形成的具有一定塑性固态或半固态乳化食品。人造奶油是一种油包水的乳状物，根据不同的油脂组成和加工过程，可以生产出不同用途的人造奶油。

关于人造奶油的研究，从发表的论文和专利来看，对原料的改质、配方和产品的晶形和质量评价方面比较多，而对设备(急冷机，捏合机等)具体运行条件的研究较少，实践证明一种质量好的人造奶油产品，除了原料和配方的选择外，加工设备和操作条件也是非常重要的。

人造奶油的生产过程中压力和温度的控制对于产品的品质非常重要，现有的生产设备往往忽略了产品品质的控制。

发明内容

本发明专利针对现有技术的缺憾，提出了一种新型人造奶油生产系统，可以根据不同的需求生产不同种类的人造奶油产品，实现了人造奶油急冷过程的温度精确控制、捏合过程的温升控制、加工过程中的压力控制，保证了加工过程中人造奶油的品质，解决了传统人造奶油加工设备工艺厂粗糙，品质难以监控等问题。

为了实现上述目的，本发明专利提出了如下技术方案：

一种新型人造奶油生产系统，包括过滤杀菌装置、预冷装置、急冷装置、制冷供给装置、捏合装置和热水供给装置；

所述过滤杀菌装置包括奶油输送泵、布袋式过滤器、第一套管式换热器、第二套管式换热器、第一板翅式换热器和第二板翅式换热器；所述奶油输送泵通过奶油输送管道连接布袋式过滤器，布袋式过滤器依次连接至第一套管式换热器的管层和第二套管式换热器的管层；所述第一板翅式换热器的热水循环管道与第一套管式换热器的壳层相连；所述第二板翅式换热器的热水循环管道与第二套管式换热器的壳层相连；

所述预冷装置包括暂存罐、高压柱塞泵和盘管式换热器，所述第二套管式换热器的管层连接到暂存罐，暂存罐依次连接高压柱塞泵和盘管式换热器；

所述急冷装置包括一急冷机，盘管式换热器的奶油输出管道连接到急冷机，急冷机的奶油输出管道连接到所述捏合装置；

所述制冷供给装置包括制冷压缩机组和第三板式换热器，所述制冷压缩机组的制冷剂输出管道连接至急冷机的制冷剂输入管道，急冷机的制冷剂输出管道分为两路，一路直接连接至制冷压缩机组，另一路经第三板式换热器再连接至制冷压缩机组；

所述捏合装置包括一捏合机，捏合机的奶油输出管道连接灌装设备；

所述热水供给装置包括一电加热热水器，所述电加热热水器的热水输出管道分为两路，一路经捏合机回到电加热热水器，另一路经急冷机回到电加热热水器。

所述的盘管式换热器包括封闭的圆筒形金属容器和安装在其内部的螺旋状金属盘管，管内为奶油通道，管外为冷却水通道；金属盘管优选不锈钢管；

所述的急冷机是包括圆筒形管和安装在管内的空心转轴，所述圆筒形管的外表面呈梯齿形并安装有冷却夹套，所述空心转轴上安装有呈中心对称的两把刮刀，空心转轴的轴腔内通热水，空心转轴与所述圆筒形管内壁的环形通道截面间距≤7mm；

所述的捏合机包括圆筒形管壁和安装在管壁内的转轴，所述管壁外表面呈梯齿形并安装有可以通冷却水或者热水的夹套，所述转轴上安装有呈螺旋型均匀分布的圆棒。

进一步，所述盘管式换热器的冷水输入管路上设置有循环水泵；

进一步，所述奶油输送泵上设置有调节奶油输送泵转速的变频器；

进一步，所述各循环水泵上设置有调节其转速的变频器；

进一步，所述制冷压缩机组设置有调节制冷压缩机组运转频率的变频器，以实现制冷功率的调节；

进一步，所述急冷机设置有驱动急冷机的驱动电机和调节该驱动电机转速的变频器；

进一步，所述急冷机设置有背压调节装置，包括可调开度背压阀和步进电机，所述步进电机调节可调开度背压阀的开度，实现急冷机内部压力的调节；

进一步，所述捏合机设置有驱动捏合机的驱动电机和调节该驱动电机转速的变频器；

进一步，所述捏合机设置有背压调节装置，包括可调开度背压阀和步进电机，所述步进电机调节可调开度背压阀的开度，实现捏合机内部压力的调节；

进一步，所述高压柱塞泵设置有调节高压柱塞泵转速的变频器。

进一步，所述电加热热水器设置有调节加热功率的可控硅调功器，通过可控硅调功器调节加热功率使得电加热热水器中热水的温度保持在60±2℃。

本发明还提供一种利用上述生产系统进行生产人造奶油的生产工艺，包括以下步骤：

1)过滤杀菌环节：人造奶油乳液经布袋式过滤器过滤后进入第一套管式换热器管层，与第一套管式换热器壳层内的高温热水换热，然后进入第二套管式换热器的管层，与第二套管式换热器壳层内的恒温热水换热并保温杀菌30±1s，杀菌结束后人造奶油乳液进入到暂存罐；

2)预冷环节：暂存罐中的人造奶油乳液由高压柱塞泵泵入盘管式换热器，在管内流动的人造奶油乳液与管外的冷却水换热，实现人造奶油乳液的预冷；

3)急冷环节：经预冷后的人造奶油乳液进入到急冷机，制冷压缩机组的制冷剂进入急冷机的冷却夹套将人造奶油乳液急速冷却，电加热热水器的热水进入急冷机的空心转轴防止人造奶油乳液冻结在空心转轴上；

4)捏合环节：人造奶油乳液经急冷后进入捏合机，在捏合机内经搅拌后送至灌装设备；捏合过程中，第三板翅式换热器中的冷却水进入捏合机的夹套；停机时，电加热热水器的热水进入夹套。

本发明的新型人造奶油生产系统中设置了过滤杀菌环节，保证了物料的品质；设置了预冷系统，降低了进入急冷机前物料的温度，保证了物料进入急冷机的冷却效果；在急冷机中设置了轴内热水循环，避免了物料冻结在轴上，在捏合机中设置温升控制环节，消除了结晶热和机械热对捏合过程品质的影响；此外在急冷机和捏合机的物料出口处分别设置了背压调节装置，实现了急冷和捏合过程中的压力调节；本发明可以实现人造奶油生产过程中温度、压力、温升控制等，解决了传统人造奶油加工设备工艺粗糙，品质难以监控等问题，保证了人造奶油的品质。

附图说明

图1是本发明的新型的人造奶油生产系统的总体配置结构示意图，图中箭头所示方向为管道中气体或液体流动方向。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

如图1所示，本发明的新型人造奶油生产系统，包括过滤杀菌装置、预冷装置、急冷装置、制冷供给装置、捏合装置和热水供给装置：

过滤杀菌装置包括布袋式过滤器1，第一板翅式换热器2，第二板翅式换热器3，第一套管式换热器4和第二套管式换热器5，奶油输送泵B1通过奶油输出管路连接布袋式过滤器1，奶油输送泵B1上设置有调节奶油输送泵B1转速的变频器P1；蒸汽输入管道分别经可调开度蒸汽阀K1和可调开度蒸汽阀K2连接到第一板翅式换热器2和第二板翅式换热器3的蒸汽输入端，第一板翅式换热器2和第二板翅式换热器3的蒸汽输出管道分别经蒸汽疏水阀Z1和蒸汽疏水阀Z2而相互连接；

第一板翅式换热器2的热水输出管道经温度传感器W1和循环水泵B2连接到第一套管式换热器4的热水输入管道，第一套管式换热器4的热水输出管道连接到第一板翅式换热器2的热水输入管道；第一套管式换热器4的奶油输出管道经涡轮流量计L1和温度传感器W2连接至第二套管式换热器5；循环水泵B2上设有调节其转速的变频器P2；温度传感器W2用来监测被第一套管式换热器加热后的人造奶油乳液的温度；温度传感器W1用来监测出第一板翅式换热器的热水的温度；

第二板翅式换热器3的热水输出管道经温度传感器W3连接到第二套管式换热器5的热水输入管道，第二套管式换热器5的热水输出管道经一循环水泵B3连接到第二板翅式换热器3的热水输入管道；循环水泵B3上设置有调节其转速的变频器P3；温度传感器W3用来监测出第二板翅式换热器的热水的温度；

预冷装置包括暂存罐6、高压柱塞泵7和盘管式换热器8，第二套管式换热器5的奶油输出管路连接到暂存罐6，暂存罐6的奶油输出管路经手动截止阀S1连接到高压柱塞泵7，高压柱塞泵7的奶油输出管路经压力传感器Y1、涡轮流量计L2和温度传感器W4连接到盘管式换热器8的奶油输入管道；高压柱塞泵7上设置有调节高压柱塞泵7转速的变频器P8；温度传感器W4用来监测进盘管式换热器时人造奶油乳液的温度；

急冷装置包括急冷机9，盘管式换热器8的奶油输出管道经温度传感器W5连接到急冷机9，急冷机9的奶油输出管道经温度传感器W6、压力传感器Y2和可调开度背压阀F1连接到捏合装置12；盘管式换热器8的冷水输入管路上设置有循环水泵B4；急冷机9上设置有驱动急冷机的驱动电机M1和调节该驱动电机转速的变频器P4；可调开度背压阀F1与步进电机M2相连，步进电机M2调节可调开度背压阀F1的开度，实现急冷机9内部压力的调节；温度传感器W5和温度传感器W6分别用来监测进出急冷机的人造奶油乳液的温度；

制冷供给装置包括制冷压缩机组10和第三板翅式换热器11，制冷压缩机组10的制冷剂输出管道连接到急冷机9的制冷剂输入管道，急冷机9的制冷剂输出管道分为两路，一路经电磁阀D1直接返回到制冷压缩机组10；另一路经电磁阀D2进入到第三板翅式换热器11制冷剂管路进口，第三板翅式换热器11的制冷剂管路出口经电磁阀D3最终也返回到制冷压缩机组；制冷压缩机组10设置有调节制冷压缩机组运转频率的变频器P5，以实现制冷功率的调节；

第三板翅式换热器11的水管路出口经电磁阀D4、循环水泵B5和涡轮流量计L3连接到捏合机12的水管路进口，捏合机的水管路出口经温度传感器W7和电磁阀D5返回到第三板翅式换热器；

捏合装置包括捏合机12，捏合机12的奶油输出管道经温度传感器W8、压力传感器Y3和可调开度背压阀F2输出连接灌装设备；捏合机上设置有驱动捏合机的驱动电机M3和调节该驱动电机转速的变频器P6；可调开度背压阀F2连接步进电机M4，步进电机M4调节可调开度背压阀F2的开度，实现捏合机内部压力的调节；温度传感器W8用来监测出捏合机的人造奶油乳液的温度；温度传感器W7用来监测温升抑制过程中出捏合机的冷却水的温度；

热水供给装置包括电加热热水器13，电加热热水器13的热水输出管道经循环水泵B6和温度传感器W9分为两个支路，一个支路经电磁阀D6和涡轮流量计L3连接到捏合机12的水管路进口，捏合机的水管路出口经电磁阀D7和温度传感器W10连接到电加热热水器的回水管道；另一支路经涡轮流量计L4连接到急冷机的热水管路进口，急冷机的热水管路出口经温度传感器W10连接到电加热热水器的回水管道，电加热热水器设置有调节加热功率的可控硅调功器G1，通过可控硅调功器调节加热功率使得电加热热水器中热水的温度保持在60±2℃；循环水泵B6上设有调节其转速的变频器P7；温度传感器W9和温度传感器W10分别用来监测进出电加热热水器的热水的温度。

利用上述奶油生产系统生产人造奶油：

1)过滤杀菌环节：第一套管式换热器壳层的高温热水在第一板翅式换热器中被高温蒸汽加热，加热后的高温热水的温度维持在120±1℃，人造奶油乳液经布袋式过滤器过滤后进入第一套管式换热器管层，与第一套管式换热器壳层内的高温热水换热升温至85±0.5℃，然后进入第二套管式换热器的管层，第二套管式换热器壳层的高温热水在第二板翅式换热器中被高温蒸汽加热，加热后的高温热水的温度维持在86±0.5℃，进入第二套管式换热器管层的人造奶油乳液与第二套管式换热器壳层内的恒温热水换热而保证人造奶油乳液在第二套管式换热器管层内处于不低于84.5℃的保温状态，人造奶油乳液流过第二套管式换热器管层的时间为30±1s，杀菌结束后人造奶油乳液进入到暂存罐；

2)预冷环节：暂存罐中的人造奶油乳液经手动截止阀进入高压柱塞泵，高压柱塞泵将人造奶油乳液泵入盘管式换热器，盘管式换热器的管外是冷却水，人造奶油乳液在盘管式换热器的管内流动，被管外的冷却水冷却降温，实现人造奶油乳液的预冷；

3)急冷环节：经预冷后的人造奶油乳液进入到急冷机，制冷压缩机组的制冷剂进入急冷机的冷却夹套将人造奶油乳液急速冷却，电加热热水器的热水进入急冷机的空心转轴防止人造奶油乳液冻结在空心转轴上；

4)捏合环节：人造奶油乳液经急冷后进入捏合机，在捏合机内经充分搅拌后送至灌装设备；捏合过程中，第三板翅式换热器中的冷却水进入捏合机的夹套；冷却水的主要作用是抑制捏合过程中的温升，捏合过程中的温升会影响人造奶油的品质，温升主要来源于物料在急冷机内急速降温，在捏合机内完善结晶而产生热和物料在捏合机内被搅拌和挤压所产生的机械热，通过捏合机的搅拌和打碎作用将热量释放出，并通过捏合机管外夹套内的冷却水将热量带走，保证了人造奶油的产品质量；捏合机在紧急停机时应该立即将夹套内的冷却水切换为来自电加热热水器的热水，保证紧急停机时人造奶油不冻结在捏合机内部。

上述实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (7)

1.一种新型人造奶油生产系统，其特征在于，包括过滤杀菌装置、预冷装置、急冷装置、制冷供给装置、捏合装置和热水供给装置；

所述过滤杀菌装置包括奶油输送泵、布袋式过滤器、第一套管式换热器、第二套管式换热器、第一板翅式换热器和第二板翅式换热器；所述奶油输送泵通过奶油输送管道连接布袋式过滤器，布袋式过滤器依次连接至第一套管式换热器的管层和第二套管式换热器的管层；所述第一板翅式换热器的热水循环管道与第一套管式换热器的壳层相连；所述第二板翅式换热器的热水循环管道与第二套管式换热器的壳层相连；

所述预冷装置包括暂存罐、高压柱塞泵和盘管式换热器，所述第二套管式换热器的管层连接到暂存罐，暂存罐依次连接高压柱塞泵和盘管式换热器；

所述急冷装置包括一急冷机，盘管式换热器的奶油输出管道连接到急冷机，急冷机的奶油输出管道连接到所述捏合装置，所述的急冷机包括圆筒形管和安装在管内的空心转轴，所述圆筒形管的外表面呈梯齿形并安装有冷却夹套，所述空心转轴上安装有呈中心对称的两把刮刀，空心转轴的轴腔内通热水，空心转轴与所述圆筒形管内壁的环形通道截面间距≤7mm；

所述制冷供给装置包括制冷压缩机组和第三板翅式换热器，所述制冷压缩机组的制冷剂输出管道连接至急冷机的制冷剂输入管道，急冷机的制冷剂输出管道分为两路，一路直接连接至制冷压缩机组，另一路经第三板翅式换热器再连接至制冷压缩机组；

所述捏合装置包括一捏合机，捏合机的奶油输出管道连接灌装设备，所述的捏合机包括圆筒形管壁和安装在管壁内的转轴，所述管壁外表面呈梯齿形并安装有可以通冷却水或者热水的夹套，所述转轴上安装有呈螺旋型均匀分布的圆棒，第三板翅式换热器与捏合机的夹套相连接；

所述热水供给装置包括一电加热热水器，所述电加热热水器的热水输出管道分为两路，一路经捏合机的夹套回到电加热热水器，另一路经急冷机的空心转轴回到电加热热水器。

2.权利要求1所述的新型人造奶油生产系统，其特征在于，所述急冷机设置有背压调节装置，包括可调开度背压阀和步进电机，所述步进电机调节可调开度背压阀的开度，实现急冷机内部压力的调节。

3.权利要求1所述的新型人造奶油生产系统，其特征在于，所述捏合机设置有驱动捏合机的驱动电机和调节该驱动电机转速的变频器。

4.权利要求1所述的新型人造奶油生产系统，其特征在于，所述捏合机设置有背压调节装置，包括可调开度背压阀和步进电机，所述步进电机调节可调开度背压阀的开度，实现捏合机内部压力的调节。

5.权利要求1所述的新型人造奶油生产系统，其特征在于，所述高压柱塞泵设置有调节高压柱塞泵转速的变频器。

6.权利要求1所述的新型人造奶油生产系统，其特征在于，所述电加热热水器设置有调节加热功率的可控硅调功器，通过可控硅调功器调节加热功率使得电加热热水器中热水的温度保持在60±2℃。

7.一种新型人造奶油生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1）过滤杀菌环节：人造奶油乳液经布袋式过滤器过滤后进入第一套管式换热器管层，与第一套管式换热器壳层内的高温热水换热，然后进入第二套管式换热器的管层，与第二套管式换热器壳层内的恒温热水换热并保温杀菌30±1s，杀菌结束后人造奶油乳液进入到暂存罐；

2）预冷环节：暂存罐中的人造奶油乳液由高压柱塞泵泵入盘管式换热器，在管内流动的人造奶油乳液与管外的冷却水换热；

3）急冷环节：经预冷后的人造奶油乳液进入到急冷机，制冷压缩机组的制冷剂进入急冷机的冷却夹套将人造奶油乳液急速冷却，电加热热水器的热水进入急冷机的空心转轴；

4）捏合环节：人造奶油乳液经急冷后进入捏合机，在捏合机内经搅拌后送至灌装设备；捏合过程中，第三板翅式换热器中的冷却水进入捏合机的夹套；停机时，电加热热水器的热水进入夹套。