CN102742913A - 一种饮料加工系统的加热装置及其饮料加热方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及饮料加工系统中的加热装置，该装置具有包含有待加工饮料的饮料流和包含有热传导介质的第二流体，第二流体流过一设有至少一台热交换器的闭合的第二管路，这样设置使其能够将热量传递到饮料流中，燃烧装置设置在第二流体中，使得燃烧装置产生的热量能够传递给热传导介质。本发明亦涉及用燃烧装置加热饮料的方法。

Description

一种饮料加工系统的加热装置及其饮料加热方法

技术领域

本发明涉及一种用于饮料加工系统的加热装置和饮料加热方法，该加热装置设有由待加工饮料构成的饮料流和由热传导介质构成的第二流体，该装置中，第二流体被引入装有至少一台热交换器的第二管路，第二流体通过该管路以便将热量传递给饮料流。

背景技术

各种不同的瞬时巴氏杀菌法和超热处理系统其目前公知的结构通常是与板式或管壳式热交换器一起运行。管壳式热交换器已知的有EP 2 157 390 A2, DE 10 2009 040558 A1 和 DE 696 12 998 C2，板式热交换器已知的有EP 1 462 752 B1。

一般来说，第二流体只被较远的热介质如蒸汽间接加热，蒸汽被引入第三管路。对于第三流体和第二流体之间的热传导，依次需要各种热交换平台和热交换零件。但每当增加热交换器时，会有一些不合需要的效率上的降低。

同样，第三管路使用的热传导介质，通常是饱和蒸汽，由分散的蒸汽发生器（即远离饮料流的锅炉）产生。从蒸汽发生器到饮料流加热装置，蒸汽要经过较长的距离，尽管采取了很多的措施，还是会导致大量的隔热材料花费和温度上的降低。这对整个系统的效率来说具有太多的负面影响。

因此，以前处理和／或加工饮料（即像果汁、牛奶或水这样的主要介质）的方法并非最佳。

除从锅炉房（在此产生第三管路使用的热传导介质）这样的热源中心长距离输送产生的能量损失、传热损失或辐射损失导致的效率损失之外，长距离的管道设备和相应的隔热材料也是实质性的开支。

发明内容

针对上述问题，本发明对现有饮料加热装置做了改进。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种饮料加工系统的加热装置，该装置设有包含有待加工饮料的饮料流和包含有热传导介质的第二流体，其中第二流体通过至少有一台热交换器的第二管路将热量传给饮料流，第二流体中设有燃烧装置，用于将其产生的热量传递给热传导介质。这样，热传导介质由集成燃烧装置直接产生，并且通过至少一台热交换器将传入其内的热量传递给饮料流。由此，效率得到实质性提高，设备的开支减少，能量损失、传热损失和辐射损失亦降至最低。与已知的加热装置相比，本类加热装置实际上可以建造得更加紧凑。

下面列举几种有利的实施方案，并进行详细说明。

如果燃烧装置采用气体热源是非常有利的。这种热源尤其适应所谓的启动-停止循环和输出温度的闭环控制，而且可以在市场上以经济实惠的价格获得各种不同的版本，例如从同样为类似家庭使用的中央供暖系统提供气体热源的供应商处获得。

进一步优选的实施方案具有如下特征：设有一与第二流体连接的旁通管路，以便部分或全部热传导介质能越过燃烧装置而不被其加热。采用这种方式，可以在不再加热的情况下连续使用冷却的热传导介质，通过这种方式增加了温度控制的灵活性。

如果在第二流体中设置储存器和/或缓冲器也是有利的，这样可使得被燃烧装置加热的热传导介质能在进入至少一台热交换器前被暂时储存和/或缓冲。由此减少使用燃烧装置的频次，延长其使用周期。这使得加热装置运行时提高了效率，降低了成本。

如果所述热传导介质为水，比如热水，和/或蒸汽，比如饱和蒸汽，这也是有利的。

如果第二流体通过的两台热交换器与饮料流相互作用，使用预热系统和主供热系统缓慢地加热饮料流是可能的。

如果来自燃烧装置的第二流体首先通过一台热交换器，然后通过另一台热交换器，或者第二流体的第一部分仅能通过一台热交换器，第二流体的第二部分仅能通过另一台热交换器，这样会增加加热系统的温度控制和实施方式的灵活性。

如果在第二管路中设置管道、泵和阀，液流的控制将比较简单。

如果将混合阀设在旁通管路的末端，用于将来自一台或两台热交换器的冷的、回流的热传导介质与来自燃烧装置的热传导介质混合在一起，这也是特别有利的。

本发明亦涉及饮料加热的方法，可使用本发明提供的加热装置。在此，可直接使用用于加热第二流体的燃烧装置，而不需经过三级介质。

如果第二管路是闭合管路也是有利的。

本发明对现有饮料加热装置做了改进，使得加热装置的效率得到实质性提高，同时减少了设备的开支，降低了能量损失、传热损失和辐射损失。

附图说明

下面结合附图对本发明进行辅助说明：

图1是本发明第一种加热装置的运行原理示意图；

图2是本发明加热装置第二种实施方式的示意图；

图3是本发明第三种加热装置的连接示意图；

上述附图仅属示意类的且仅用于理解本发明，同样的元素亦提供了相同的参考数字。

具体实施方式

     本发明的第一种加热装置1在图1中进行简要说明。该加热装置用在饮料处理系统领域内，特别是瞬时巴氏杀菌法或超热处理系统。第二流体3用于加热饮料流2，其中可能包括水、牛奶、果汁或类似液体。

饮料流2朝箭头4的方向流动，第二流体朝箭头5的方向流动并被保持在完全封闭的第二管路内。热传导介质构成的第二流体，如水和／或蒸汽，流过热交换器6。

在图1中尽可能设置两台热交换器6，但仅使用一台。若如图1中的实施方式所示，使用两台甚至更多的热交换器，第二流体3首先经过的热交换器6被指定为第一热交换器7，第二流体3此后经过的热交换器6被指定为第二热交换器8。

第二热交换器8用于预热饮料流2，而第一热交换器7用于再加热饮料流2并达到预期的最终温度。原则上使用另外一台热交换器是可能的，它依据再生原理在两台热交换器7和8之间运行。这台额外的热交换器用参考数字9标示。

在第一热交换器7前，向第二流体3的流动方向看，燃烧装置10 被设置在第二管路上。燃烧装置10是气体热源，在气体燃烧期间它将热传递到第二流体3， 燃烧装置10将第二流体加热到140° C 到 160° C。在第二热交换器8和燃烧装置10之间的相应管道12中设有泵11。

图2对本发明第二种加热装置1的实施方式加以说明。燃烧装置10后面的管道12分成两段，第一段13将第二流体3的全部传送到第一热交换器7，同时第二段14将第二流体3的另一部分传送到第二热交换器8。

两段管道13和14在泵11前再度汇合，然后将第二流体传送到燃烧装置10。

图3对本发明加热装置的另外一种实施方式加以说明，该实施方式在第二管路中设置了旁通管路15。

另一台泵16设置在旁通管路15中，三通混合阀17设在与泵16相对的旁通管路15的另一端。流过热交换器7和8的第二流体3的介质在冷却状态经混合阀17在第一热交换器6前绕过燃烧装置10被再次输入。从燃烧装置10后面看，储存器18和泵11遵循流向5，储存器18亦起到缓冲器的作用，储存器18或缓冲器也是分层储存箱。

将这三种实施方案单方面组合在一起以增加可变性也是可行的。

Claims (10)

1.一种饮料加工系统的加热装置，该装置设有包含有待加工饮料的饮料流（2）和包含有热传导介质的第二流体（3），其中第二流体（3）通过至少有一台热交换器（6）的第二管路将热量传给饮料流（2），其特征是：第二流体（3）中设有燃烧装置（10），用于将其产生的热量传递给热传导介质。

2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征是：燃烧装置（10）采用气体热源。

3.根据权利要求1或2所述的加热装置，其特征是：设有一与第二流体（3）连接的旁通管路（15），以便部分或全部热传导介质能越过燃烧装置（10）而不被其加热。

4.根据权利要求1至3任一项所述的加热装置，其特征是：在第二管路（3）中设有储存器（18）和/或缓冲器，以便被燃烧装置（10）加热的热传导介质能在进入至少一台热交换器（6）前被暂时储存和/或缓冲。

5.根据权利要求1至4任一项所述的加热装置，其特征是：所述热传导介质为水，比如热水，和/或蒸汽，比如饱和蒸汽。

6.根据权利要求1至5任一项所述的加热装置，其特征是：第二流体（3）流过的两台热交换器（6）与饮料流（2）相互作用。

7.根据权利要求6所述的加热装置，其特征是：来自燃烧装置（10）的第二流体（3）首先通过一台热交换器（7），然后通过另一台热交换器（8），或者第二流体（3）的第一部分仅能通过一台热交换器（7），第二流体（3）的第二部分仅能通过另一台热交换器（8）。

8.根据权利要求7所述的加热装置，其特征是：第二管路（3）中设有管道（12）、泵（11、16）和阀（17），用于适当的液流控制。

9.根据权利要求3至8任一项所述的加热装置，其特征是：混合阀（17）设于旁通管路（15）的末端，用于将来自一台或两台热交换器（7、8）的冷的、回流的热传导介质与来自燃烧装置（10）的热传导介质混合在一起。

10.依照权利要求1至9任一项所述的加热装置中的燃烧装置加热饮料的方法。

Images