CN105638876A - 一种乳制品冷热缸装置及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种乳制品冷热缸装置及其工作方法，包括进料管，冷热缸，搅拌装置，出料管，冷水进水管，冷水出水管，高温蒸汽进入管，冷凝水排出管，可调节支撑腿，控制系统；所述冷热缸顶部中心设有搅拌装置，冷热缸顶部边缘设有进料管，冷热缸一侧上部设有高温蒸汽进入管，冷热缸上部另一侧设有冷水出水管，冷热缸一侧下部设有出料管，冷热缸底部设有冷水进水管、冷凝水排出管和可调节支撑腿，冷热缸的顶部还设有控制系统。本发明所述的一种乳制品冷热缸装置及其工作方法，保温效果好，隔热性能强，制冷、制热效率高，制冷、制热可控，适合乳制品加工企业使用。

Description

一种乳制品冷热缸装置及其工作方法
技术领域
本发明属于乳制品加工装置领域，具体涉及一种乳制品冷热缸装置及其工作方法。
背景技术
中国乳制品工业起步晚，起点低，但发展迅速。特别是改革开放以来，奶类生产量以每年两位数的增长幅度迅速增加，远远高于1％的同期世界平均水平。中国乳制品产量和总产值在最近的10年内增长了10倍以上，已逐渐吸引了世界的眼光，但同时，中国人均奶消费量与发达国家相比，甚至与世界平均水平相比，差距都还十分悬殊。令人鼓舞的是，近两年政府出台了一系列有利于乳业持续快速发展的政策，中国乳制品行业正面临增长方式的转变，但在乳品机械设备中，冷热缸设备工作不稳定，给整个生产线的正常工作带来的影响，造成产品质量不稳定，严重地影响企业的发展。
现有技术的不足之处
(1)加热温度不均匀：中国的乳品工业经历了国有资本投资为主的群雄格局、独霸一方到投资多元化的寡头和外资品牌逐鹿全国市场、区域性品牌固守本土的激烈竞争局面，虽然带来了乳品工业的飞速发展，但也因此导致基础研究薄弱、新产品开发投资力度不大，各生产厂家的生产线尤其是冷热缸设备工作不稳定，设备搅拌装置设计不合理，造成冷热缸加热温度不均匀，产品灭菌不彻底，造成产品货架期短，甚至微生物严重污染现象。
(2)冷热缸保温性能差：乳业市场以超高温灭菌乳(利乐枕、利乐砖、百利包)为主的产品依然居于绝对的销售主导地位，这种产品中乳清蛋白、干酪、黄油、益生菌等特色成分占30％以上的份额，它要求在产品的深加工过程中冷热缸传热阻值(R0)极高，国外同类设备的冷热缸传热阻值(R0)为150m2·K/W以上，而国内冷热缸保温性能较差，冷热缸传热阻值(R0)最大值仅为80m2·K/W，生产出的产品难以保证质量，同时也难以适合中国人的消费习惯和饮食习惯。
(3)冷热处理技术不过关：由于现有冷热缸的冷热处理技术不过关，一些知名品牌如宫廷奶酪、乳扇、曲拉、马奶酒、藏灵菇奶茶等特色产品仅限于小规模手工制作，没有发挥中国的特色优势。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种乳制品冷热缸装置，包括进料管1，冷热缸2，搅拌装置3，出料管4，冷水进水管5，冷水出水管6，高温蒸汽进入管7，冷凝水排出管8，可调节支撑腿9，控制系统10；所述冷热缸2顶部中心设有搅拌装置3，冷热缸2顶部边缘设有进料管1，冷热缸2一侧上部设有高温蒸汽进入管7，冷热缸2上部另一侧设有冷水出水管6，冷热缸2一侧下部设有出料管4，冷热缸2底部设有冷水进水管5、冷凝水排出管8和可调节支撑腿9，冷热缸2的顶部还设有控制系统10。
进一步的，所述冷热缸2包括外层缸体2-1，高分子保温填料2-2，中间缸体2-3，内层缸体2-4，水位传感器2-5，温度传感器2-6；所述外层缸体2-1为圆柱形结构，外层缸体2-1底部为圆弧结构，外层缸体2-1顶部为弧形密封盖；所述高分子保温填料2-2位于外层缸体2-1和中间缸体2-3之间，高分子保温填料2-2将外层缸体2-1和中间缸体2-3之间的空隙完全填满，高分子保温填料2-2的厚度不小于5cm；所述中间缸体2-3为圆柱形结构，中间缸体2-3上端与外层缸体2-1弧形密封盖无缝贴合，中间缸体2-3直径比外层缸体2-1小10cm～20cm，中间缸体2-3与外层缸体2-1的中心轴相互重合；所述内层缸体2-4下部为圆柱形结构，内层缸体2-4上部为圆锥形结构，内层缸体2-4底部圆弧型结构并通过支撑装置固定在中间缸体2-3上，内层缸体2-4直径比中间缸体2-3小10cm～12cm；所述水位传感器2-4位于内层缸体2-4上部，水位传感器2-4底端距离内层缸体2-4内侧顶部的距离为10cm～45cm，水位传感器2-4通过导线与控制系统10相连；所述温度传感器2-6位于内层缸体2-4内部靠近出料管4一侧，温度传感器2-6距离内层缸体2-4底部的距离为15cm～20cm，温度传感器2-6与控制系统10通过导线连接。
进一步的，所述高分子保温填料2-2，包括球状结构体2-2-1，结构间空隙2-2-2；所述球状结构体2-2-1为圆球形中空充氮气结构，球状结构体2-2-1壁厚5nm～10nm，球状结构体2-2-1的直径为50nm～100nm，多个球状结构体2-2-1规则排列成单层平面结构，多个单层平面结构叠加在一起最终组成高分子保温材料2-2；所述结构间空隙2-2-2为多个球状结构体2-2-1互相连接中间留存的间隙，结构间空隙2-2-2被氮气填充。
进一步的，所述搅拌装置3，包括电机3-1，变速箱3-2，传动轴3-3，水平板3-4，倾斜竖板3-5；所述电机3-1水平布置在冷热缸2上方，电机3-1底座与变速箱3-2一侧固定焊接，电机3-1通过导线与控制系统10相连；所述变速箱3-2位于冷热缸2上方，变速箱3-2与电机3-1传动相连，变速箱3-2与其底部的传动轴3-3传动连接；所述传动轴3-3位于冷热缸2内部中心；所述水平板3-4为水平布置的长方形板，水平板3-4中心位置开有圆孔，传动轴3-3穿过水平板3-4圆孔并与平板3-4圆孔无缝焊接，水平板3-4位于传动轴3-3两端，两块水平板3-4上下平行布置；所述倾斜竖板3-5为竖直布置的长方形板，倾斜竖板3-5与传动轴3-3之间的夹角为5°～10°，倾斜竖板3-5与水平板3-4呈一定夹角焊接且为倾斜竖板3-5与传动轴3-3之间夹角的余角，倾斜竖板3-5自旋角度为α，α值域范围在10°～50°之间，倾斜竖板3-5的数量不少于10块。
进一步的，所述可调节支撑腿9，包括固定支撑腿9-1，调节螺丝9-2，固定连接杆9-3，移动连接杆9-4，可调支撑腿9-5，水平仪9-6；所述固定支撑腿9-1为圆筒结构，固定支撑腿9-1下半部分为内侧带矩形开口的圆筒状中空结构；所述固定连接杆9-3为中心开有带螺纹通孔的矩形杆，调节螺丝9-2上端穿过固定连接杆9-3中心的螺纹孔并与该螺纹孔实现螺杆与螺纹连接；固定连接杆9-3两端与两条固定支撑腿9-1垂直无缝焊接；水平仪9-6与固定连接杆9-3固定连接，水平仪9-6通过导线与控制系统10相连；所述调节螺丝9-2下端与移动连接杆9-4转动连接，移动连接杆9-4两端与可调节支撑腿9-5垂直无缝焊接；所述可调节支撑腿9-5上端为与固定支撑腿9-1下端为套筒嵌合结构，可调节支撑腿9-5上端套接在固定支撑腿9-1下端内部，可调节支撑腿9-5底部连接有水平布置的承托圆盘，可调节支撑腿9-5与承托圆盘之间通过万向轴可锁紧连接。
进一步的，所述高分子保温填料2-2由高分子材料吹塑成型；
高分子保温填料2-2的组成成分和制造过程，包含以下步骤：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.002μS/cm～0.02μS/cm的超纯水2000～2500份，启动反应釜内搅拌器，转速为150rpm～190rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至50℃～70℃；依次加入甲酸苯甲酯10～15份、苯乙酸甲酯15～20份、溴乙酸甲酯20～30份，搅拌至完全溶解，调节pH值为6.0～8.5，将搅拌器转速调至80rpm～120rpm，温度为40℃～50℃，酯化反应5～8小时；
第2步、取甲基乙基黄原酸酯15～20份、原乙酸三甲酯10～15份进行粉碎，粉末粒径为100～150目；加入纳米级硼酸铑100～200份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为10mm～20mm，采用剂量为1.5kGy～2.0kGy、能量为1.0MeV～2.5MeV的α射线辐照20min～30min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于对羟基苯甲酸20～30份中，加入反应釜，搅拌器转速为150rpm～180rpm，温度为60℃～80℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.01MPa～-0.02MPa，保持此状态反应2h～6h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.002MPa～0.01MPa，保温静置2h～3h；之后搅拌器转速提升至200rpm～220rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入对甲苯甲酸甲酯20～30份、对羟基苯甲酸苯甲酯15～20份完全溶解后，加入交联剂10～15份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.0～5.0，保温静置2h～3h；
第4步、在搅拌器转速为90rpm～120rpm时，依次加入碳酸甲苯酯2～15份、丙稀酸5～15份和二硫代二乙醇酸钠15～20份，提升反应釜压力，使其达到0.02MPa～0.15MPa，温度为60℃～80℃，聚合反应2h～20h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至40℃～45℃，出料，入吹塑机吹塑成型即可制得高分子保温填料2-2；
所述交联剂为2-4-6-三硝基苯甲酸、去甲二氢愈创木酸、N-羟基琥珀酰亚胺中的一种；
所述纳米级硼酸铑的粒径为20nm～50nm。
进一步的，本发明还公开了一种乳制品冷热缸装置的工作方法，包括以下几个步骤：第1步、当冷热缸2进入制冷模式时，控制系统10关闭高温蒸汽进入管7和冷凝水排出管8，鲜奶从进料管1进入内层缸体2-4中，控制系统10开启冷水进水管5，使其流量为最大值，此时温度为-25℃～-18℃的超低温冷却水从冷水进水管5进入中间缸体2-3和内层缸体2-4中间夹层中；同时控制系统10控制搅拌装置3启动，并控制搅拌装置3以15rpm～150rpm的转速运转，实施对内层缸体2-4内鲜奶进行搅拌降温；
第2步、当温度传感器2-5监测到温度降至10℃以下时，控制系统10打开出料管4，降温后的鲜奶从出料管4排出，控制系统10控制冷水进水管5为半闭合状态，使其流量控制在5m3/s～18m3/s；当温度高于15℃时，温度传感器2-5传递信号至控制系统10，控制系统10控制冷水进水管5加大流量，使其流量控制在20m3/s～最大值，并控制出料管4的排出流量，以保障内层缸体2-4内鲜奶温度控制在10℃～15℃范围；最终的冷却水从冷水出水管6排出；
第3步、当内层缸体2-4内液位到达水位传感器2-5位置时，控制系统10控制进料管1减小流量；当内层缸体2-4内液位超过警戒值，水位传感器2-5传递信号至控制系统10，控制系统10关闭进料管1、电机3-1，使系统停止工作，同时发出音频报警；当水位传感器2-5监测到内层缸体2-4内液位处在安全值以内，水位传感器2-5传递信号至控制系统10，控制系统10开启进料管1、电机3-1，使系统恢复正常工作；
第4步、当冷热缸2进入高温灭菌模式时，控制系统10关闭冷水进水管5和冷水排出管6，控制系统10开启高温蒸汽进入管7，并控制120℃～130℃的高温蒸汽从高温蒸汽进入管7，并以5m3/s～18m3/s的流量进入中间缸体2-3和内层缸体2-4中间夹层中；同时控制系统10控制搅拌装置3以15rpm～150rpm的转速运转，实施对内层缸体2-4内鲜奶进行搅拌升温杀菌；
第5步、当水平仪9-6监测到冷热缸2倾斜度大于15°时，水平仪9-6传递信号至控制系统10，控制系统10关闭进料管1、电机3-1，使系统停止工作，同时发出音频报警；当水平仪9-6监测到冷热缸2倾斜度小于10°时，水平仪9-6传递信号至控制系统10，控制系统10开启进料管1、电机3-1，使系统恢复正常工作；当温度传感器2-5监测到温度为120℃～125℃时，温度传感器2-5传递信号至控制系统10，控制系统10关闭高温蒸汽进入管7，保温灭菌10min～15min后，控制系统10开启冷凝水排出管8；5min～8min后当放空冷凝水，控制系统10关闭冷凝水排出管8，灭菌作业完成。
本发明专利公开的一种乳制品冷热缸装置及其工作方法，其优点在于。
(1)该装置冷热缸结构简单，搅拌器结构科学、设计合理，搅拌均匀，便于物料的传质和传导，便于灭菌和清理，使用方便。
(2)该装置采用高分子保温填料，保温隔热效果好，处理产品效率高。
(3)整体设备占地面积小，维护方便。
本发明所述的一种乳制品冷热缸装置及其工作方法，制冷效果好，隔热性能强，制冷效率高，制冷效果可控，适合乳制品加工企业使用。
附图说明
图1是本发明中所述的一种乳制品冷热缸装置示意图。
图2是本发明中所述的冷热缸内部设备结构图。
图3是本发明中所述的高分子保温材料微观结构示意图。
图4是本发明中所述的搅拌装置示意图。
图5是本发明中所述的倾斜竖板自旋角度示意图。
图6是本发明中所述的可调节支撑腿示意图。
图7是本发明中所述的高分子保温材料保温效果图。
以上图1～图6中，进料管1，冷热缸2，外层缸体2-1，高分子保温填料2-2，球状结构体2-2-1，结构间空隙2-2-2，中间缸体2-3，内层缸体2-4，水位传感器2-5，温度传感器2-6，搅拌装置3，电机3-1，变速箱3-2，传动轴3-3，水平板3-4，倾斜竖板3-5，出料管4，冷水进水管5，冷水出水管6，高温蒸汽进入管7，冷凝水排出管8，可调节支撑腿9，固定支撑腿9-1，调节螺丝9-2，固定连接杆9-3，移动连接杆9-4，可调支撑腿9-5，水平仪9-6，控制系统10。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的一种乳制品冷热缸装置及其工作方法进行进一步说明。
如图1所示，是本发明提供的一种乳制品冷热缸装置示意图。图中看出，包括进料管1，冷热缸2，搅拌装置3，出料管4，冷水进水管5，冷水出水管6，高温蒸汽进入管7，冷凝水排出管8，可调节支撑腿9，控制系统10；冷热缸2顶部中心设有搅拌装置3，冷热缸2顶部边缘设有进料管1，冷热缸2一侧上部设有高温蒸汽进入管7，冷热缸2上部另一侧设有冷水出水管6，冷热缸2一侧下部设有出料管4，冷热缸2底部设有冷水进水管5、冷凝水排出管8和可调节支撑腿9，冷热缸2的顶部还设有控制系统10。
如图2或图1所示，是本发明中所述的冷热缸内部设备结构图。图中看出，冷热缸2包括外层缸体2-1，高分子保温填料2-2，中间缸体2-3，内层缸体2-4，水位传感器2-5，温度传感器2-6；外层缸体2-1为圆柱形结构，外层缸体2-1底部为圆弧结构，外层缸体2-1顶部为弧形密封盖；高分子保温填料2-2位于外层缸体2-1和中间缸体2-3之间，高分子保温填料2-2将外层缸体2-1和中间缸体2-3之间的空隙完全填满，高分子保温填料2-2的厚度不小于5cm；中间缸体2-3为圆柱形结构，中间缸体2-3上端与外层缸体2-1弧形密封盖无缝贴合，中间缸体2-3直径比外层缸体2-1小10cm～20cm，中间缸体2-3与外层缸体2-1的中心轴相互重合；内层缸体2-4下部为圆柱形结构，内层缸体2-4上部为圆锥形结构，内层缸体2-4底部圆弧型结构并通过支撑装置固定在中间缸体2-3上，内层缸体2-4直径比中间缸体2-3小10cm～12cm；水位传感器2-4位于内层缸体2-4上部，水位传感器2-4底端距离内层缸体2-4内侧顶部的距离为10cm～45cm，水位传感器2-4通过导线与控制系统10相连；温度传感器2-6位于内层缸体2-4内部靠近出料管4一侧，温度传感器2-6距离内层缸体2-4底部的距离为15cm～20cm，温度传感器2-6与控制系统10通过导线连接。
如图3所示，是本发明中所述的高分子保温材料微观结构示意图。图中看出，高分子保温填料2-2，包括球状结构体2-2-1，结构间空隙2-2-2；球状结构体2-2-1为圆球形中空充氮气结构，球状结构体2-2-1壁厚5nm～10nm，球状结构体2-2-1的直径为50nm～100nm，多个球状结构体2-2-1规则排列成单层平面结构，多个单层平面结构叠加在一起最终组成高分子保温材料2-2；结构间空隙2-2-2为多个球状结构体2-2-1互相连接中间留存的间隙，结构间空隙2-2-2被氮气填充。
如图4或图1所示，是本发明中所述的搅拌装置示意图。图中看出，搅拌装置3，包括电机3-1，变速箱3-2，传动轴3-3，水平板3-4，倾斜竖板3-5；电机3-1水平布置在冷热缸2上方，电机3-1底座与变速箱3-2一侧固定焊接，电机3-1通过导线与控制系统10相连；变速箱3-2位于冷热缸2上方，变速箱3-2与电机3-1传动相连，变速箱3-2与其底部的传动轴3-3传动连接；传动轴3-3位于冷热缸2内部中心；水平板3-4为水平布置的长方形板，水平板3-4中心位置开有圆孔，传动轴3-3穿过水平板3-4圆孔并与平板3-4圆孔无缝焊接，水平板3-4位于传动轴3-3两端，两块水平板3-4上下平行布置；倾斜竖板3-5为竖直布置的长方形板，倾斜竖板3-5与传动轴3-3之间的夹角为5°～10°，倾斜竖板3-5与水平板3-4呈一定夹角焊接且为倾斜竖板3-5与传动轴3-3之间夹角的余角，倾斜竖板3-5的数量不少于10块。
如图5所示，是本发明中所述的倾斜竖板自旋角度示意图。图中看出，倾斜竖板3-5自旋角度为α，α值域范围在10°～50°之间。
如图6或图1所示，是本发明中所述的可调节支撑腿示意图。图中看出，可调节支撑腿9，包括固定支撑腿9-1，调节螺丝9-2，固定连接杆9-3，移动连接杆9-4，可调支撑腿9-5，水平仪9-6；固定支撑腿9-1为圆筒结构，固定支撑腿9-1下半部分为内侧带矩形开口的圆筒状中空结构；固定连接杆9-3为中心开有带螺纹通孔的矩形杆，调节螺丝9-2上端穿过固定连接杆9-3中心的螺纹孔并与该螺纹孔实现螺杆与螺纹连接；固定连接杆9-3两端与两条固定支撑腿9-1垂直无缝焊接；水平仪9-6与固定连接杆9-3固定连接，水平仪9-6通过导线与控制系统10相连；调节螺丝9-2下端与移动连接杆9-4转动连接，移动连接杆9-4两端与可调节支撑腿9-5垂直无缝焊接；可调节支撑腿9-5上端为与固定支撑腿9-1下端为套筒嵌合结构，可调节支撑腿9-5上端套接在固定支撑腿9-1下端内部，可调节支撑腿9-5底部连接有水平布置的承托圆盘，可调节支撑腿9-5与承托圆盘之间通过万向轴可锁紧连接。
本发明所述的一种乳制品冷热缸装置的工作过程是。
第1步、当冷热缸2进入制冷模式时，控制系统10关闭高温蒸汽进入管7和冷凝水排出管8，鲜奶从进料管1进入内层缸体2-4中，控制系统10开启冷水进水管5，使其流量为最大值，此时温度为-25℃～-18℃的超低温冷却水从冷水进水管5进入中间缸体2-3和内层缸体2-4中间夹层中；同时控制系统10控制搅拌装置3启动，并控制搅拌装置3以15rpm～150rpm的转速运转，实施对内层缸体2-4内鲜奶进行搅拌降温；
第2步、当温度传感器2-5监测到温度降至10℃以下时，控制系统10打开出料管4，降温后的鲜奶从出料管4排出，控制系统10控制冷水进水管5为半闭合状态，使其流量控制在5m3/s～18m3/s；当温度高于15℃时，温度传感器2-5传递信号至控制系统10，控制系统10控制冷水进水管5加大流量，使其流量控制在20m3/s～最大值，并控制出料管4的排出流量，以保障内层缸体2-4内鲜奶温度控制在10℃～15℃范围；最终的冷却水从冷水出水管6排出；
第3步、当内层缸体2-4内液位到达水位传感器2-5位置时，控制系统10控制进料管1减小流量；当内层缸体2-4内液位超过警戒值，水位传感器2-5传递信号至控制系统10，控制系统10关闭进料管1、电机3-1，使系统停止工作，同时发出音频报警；当水位传感器2-5监测到内层缸体2-4内液位处在安全值以内，水位传感器2-5传递信号至控制系统10，控制系统10开启进料管1、电机3-1，使系统恢复正常工作；
第4步、当冷热缸2进入高温灭菌模式时，控制系统10关闭冷水进水管5和冷水排出管6，控制系统10开启高温蒸汽进入管7，并控制120℃～130℃的高温蒸汽从高温蒸汽进入管7，并以5m3/s～18m3/s的流量进入中间缸体2-3和内层缸体2-4中间夹层中；同时控制系统10控制搅拌装置3以15rpm～150rpm的转速运转，实施对内层缸体2-4内鲜奶进行搅拌升温杀菌；
第5步、当水平仪9-6监测到冷热缸2倾斜度大于15°时，水平仪9-6传递信号至控制系统10，控制系统10关闭进料管1、电机3-1，使系统停止工作，同时发出音频报警；当水平仪9-6监测到冷热缸2倾斜度小于10°时，水平仪9-6传递信号至控制系统10，控制系统10开启进料管1、电机3-1，使系统恢复正常工作；当温度传感器2-5监测到温度为120℃～125℃时，温度传感器2-5传递信号至控制系统10，控制系统10关闭高温蒸汽进入管7，保温灭菌10min～15min后，控制系统10开启冷凝水排出管8；5min～8min后当放空冷凝水，控制系统10关闭冷凝水排出管8，灭菌作业完成。
本发明所述的一种乳制品冷热缸装置及其工作方法，制冷效果好，隔热性能强，制冷效率高，制冷效果可控，适合乳制品加工企业使用。
以下是本发明所述高分子高分子保温填料2-2的制造过程的实施例，实施例是为了进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。
若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
按照以下步骤制造本发明所述高分子保温填料2-2：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.002μS/cm的超纯水2000份，启动反应釜内搅拌器，转速为150rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至50℃；依次加入甲酸苯甲酯10份、苯乙酸甲酯15份、溴乙酸甲酯20份，搅拌至完全溶解，调节pH值为6.0，将搅拌器转速调至80rpm，温度为40℃，酯化反应5小时；
第2步、取甲基乙基黄原酸酯15份、原乙酸三甲酯10份进行粉碎，粉末粒径为100目；加入纳米级硼酸铑100份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为10mm，采用剂量为1.5kGy、能量为1.0MeV的α射线辐照20min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于对羟基苯甲酸20份中，加入反应釜，搅拌器转速为150rpm，温度为60℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.01MPa，保持此状态反应2h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.002MPa，保温静置2h；之后搅拌器转速提升至200rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入对甲苯甲酸甲酯20份、对羟基苯甲酸苯甲酯15份完全溶解后，加入交联剂10份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.0，保温静置2h；
第4步、在搅拌器转速为90rpm时，依次加入碳酸甲苯酯2份、丙稀酸5份和二硫代二乙醇酸钠15份，提升反应釜压力，使其达到0.02MPa，温度为60℃，聚合反应2h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至40℃，出料，入吹塑机吹塑成型即可制得高分子保温填料2-2；
所述交联剂为2-4-6-三硝基苯甲酸；
所述纳米级硼酸铑的粒径为20nm。
实施例2
按照以下步骤制造本发明所述高分子保温填料2-2：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.02μS/cm的超纯水2500份，启动反应釜内搅拌器，转速为190rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至70℃；依次加入甲酸苯甲酯15份、苯乙酸甲酯20份、溴乙酸甲酯30份，搅拌至完全溶解，调节pH值为8.5，将搅拌器转速调至120rpm，温度为50℃，酯化反应8小时；
第2步、取甲基乙基黄原酸酯20份、原乙酸三甲酯15份进行粉碎，粉末粒径为150目；加入纳米级硼酸铑200份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为20mm，采用剂量为2.0kGy、能量为2.5MeV的α射线辐照30min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于对羟基苯甲酸30份中，加入反应釜，搅拌器转速为180rpm，温度为80℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.02MPa，保持此状态反应6h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.01MPa，保温静置3h；之后搅拌器转速提升至220rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入对甲苯甲酸甲酯30份、对羟基苯甲酸苯甲酯20份完全溶解后，加入交联剂15份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为5.0，保温静置3h；
第4步、在搅拌器转速为120rpm时，依次加入碳酸甲苯酯15份、丙稀酸15份和二硫代二乙醇酸钠20份，提升反应釜压力，使其达到0.15MPa，温度为80℃，聚合反应20h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至45℃，出料，入吹塑机吹塑成型即可制得高分子保温填料2-2；
所述交联剂为N-羟基琥珀酰亚胺；
所述纳米级硼酸铑的粒径为50nm。
实施例3
按照以下步骤制造本发明所述高分子保温填料2-2：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.0022μS/cm的超纯水2025份，启动反应釜内搅拌器，转速为159rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至57℃；依次加入甲酸苯甲酯15份、苯乙酸甲酯19份、溴乙酸甲酯23份，搅拌至完全溶解，调节pH值为6.8，将搅拌器转速调至82rpm，温度为45℃，酯化反应7小时；
第2步、取甲基乙基黄原酸酯18份、原乙酸三甲酯15份进行粉碎，粉末粒径为110目；加入纳米级硼酸铑120份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为12mm，采用剂量为1.520kGy、能量为1.25MeV的α射线辐照23min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于对羟基苯甲酸23份中，加入反应釜，搅拌器转速为158rpm，温度为68℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.012MPa，保持此状态反应3h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.0021MPa，保温静置2.3h；之后搅拌器转速提升至210rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入对甲苯甲酸甲酯23份、对羟基苯甲酸苯甲酯17份完全溶解后，加入交联剂13份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.5，保温静置2.3h；
第4步、在搅拌器转速为100rpm时，依次加入碳酸甲苯酯7份、丙稀酸7份和二硫代二乙醇酸钠17份，提升反应釜压力，使其达到0.0215MPa，温度为68℃，聚合反应7h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至42℃，出料，入吹塑机吹塑成型即可制得高分子保温填料2-2；
所述交联剂为去甲二氢愈创木酸；
所述纳米级硼酸铑的粒径为25nm。
对照例
对照例为市售某品牌的保温材料用于冷热缸的保温。
实施例4
将实施例1～3制备获得的高分子保温填料2-2和对照例所述的保温材料用于冷热缸保温层保温效果对比，并以单位重量、保温时间、温度衰减率、温度保持率为技术指标进行统计，结果如表1所示。
表1为实施例1～3和对照例所述的保温材料用于冷热缸对冷热缸保温性能参数的影响，从表1可出，本发明所述的高分子保温填料2-2，其单位重量、保温时间、温度衰减率、温度保持率均高于现有技术生产的产品。
此外，如图7所示，是本发明所述的高分子保温填料2-2对冷热缸2内的温度保持率。图中看出，实施例1～3所用高分子保温填料2-2，使得冷热水在冷热缸2内可以保持长时间的恒温，温降速率缓慢，本发明所述的高分子保温填料2-2的保温隔热作用均优于现有产品。

Claims (7)

1.一种乳制品冷热缸装置，包括进料管(1)，冷热缸(2)，搅拌装置(3)，出料管(4)，冷水进水管(5)，冷水出水管(6)，高温蒸汽进入管(7)，冷凝水排出管(8)，可调节支撑腿(9)，控制系统(10)；其特征在于：所述冷热缸(2)顶部中心设有搅拌装置(3)，冷热缸(2)顶部边缘设有进料管(1)，冷热缸(2)一侧上部设有高温蒸汽进入管(7)，冷热缸(2)上部另一侧设有冷水出水管(6)，冷热缸(2)一侧下部设有出料管(4)，冷热缸(2)底部设有冷水进水管(5)、冷凝水排出管(8)和可调节支撑腿(9)，冷热缸(2)的顶部还设有控制系统(10)。
2.根据权利要求1所述的一种乳制品冷热缸装置，其特征在于：所述冷热缸(2)包括外层缸体(2-1)，高分子保温填料(2-2)，中间缸体(2-3)，内层缸体(2-4)，水位传感器(2-5)，温度传感器(2-6)；所述外层缸体(2-1)为圆柱形结构，外层缸体(2-1)底部为圆弧结构，外层缸体(2-1)顶部为弧形密封盖；所述高分子保温填料(2-2)位于外层缸体(2-1)和中间缸体(2-3)之间，高分子保温填料(2-2)将外层缸体(2-1)和中间缸体(2-3)之间的空隙完全填满，高分子保温填料(2-2)的厚度不小于5cm；所述中间缸体(2-3)为圆柱形结构，中间缸体(2-3)上端与外层缸体(2-1)弧形密封盖无缝贴合，中间缸体(2-3)直径比外层缸体(2-1)小10cm～20cm，中间缸体(2-3)与外层缸体(2-1)的中心轴相互重合；所述内层缸体(2-4)下部为圆柱形结构，内层缸体(2-4)上部为圆锥形结构，内层缸体(2-4)底部圆弧型结构并通过支撑装置固定在中间缸体(2-3)上，内层缸体(2-4)直径比中间缸体(2-3)小10cm～12cm；所述水位传感器(2-4)位于内层缸体(2-4)上部，水位传感器(2-4)底端距离内层缸体(2-4)内侧顶部的距离为10cm～45cm，水位传感器(2-4)通过导线与控制系统(10)相连；所述温度传感器(2-6)位于内层缸体(2-4)内部靠近出料管(4)一侧，温度传感器(2-6)距离内层缸体(2-4)底部的距离为15cm～20cm，温度传感器(2-6)与控制系统(10)通过导线连接。
3.根据权利要求2所述的一种乳制品冷热缸装置，其特征在于：所述高分子保温填料(2-2)，包括球状结构体(2-2-1)，结构间空隙(2-2-2)；所述球状结构体(2-2-1)为圆球形中空充氮气结构，球状结构体(2-2-1)壁厚5nm～10nm，球状结构体(2-2-1)的直径为50nm～100nm，多个球状结构体(2-2-1)规则排列成单层平面结构，多个单层平面结构叠加在一起最终组成高分子保温材料(2-2)；所述结构间空隙(2-2-2)为多个球状结构体(2-2-1)互相连接中间留存的间隙，结构间空隙(2-2-2)被氮气填充。
4.根据权利要求1所述的一种乳制品冷热缸装置，其特征在于：所述搅拌装置(3)，包括电机(3-1)，变速箱(3-2)，传动轴(3-3)，水平板(3-4)，倾斜竖板(3-5)；所述电机(3-1)水平布置在冷热缸(2)上方，电机(3-1)底座与变速箱(3-2)一侧固定焊接，电机(3-1)通过导线与控制系统(10)相连；所述变速箱(3-2)位于冷热缸(2)上方，变速箱(3-2)与电机(3-1)传动相连，变速箱(3-2)与其底部的传动轴(3-3)传动连接；所述传动轴(3-3)位于冷热缸(2)内部中心；所述水平板(3-4)为水平布置的长方形板，水平板(3-4)中心位置开有圆孔，传动轴(3-3)穿过水平板(3-4)圆孔并与平板(3-4)圆孔无缝焊接，水平板(3-4)位于传动轴(3-3)两端，两块水平板(3-4)上下平行布置；
所述倾斜竖板(3-5)为竖直布置的长方形板，倾斜竖板(3-5)与传动轴(3-3)之间的夹角为5°～10°，倾斜竖板(3-5)与水平板(3-4)呈一定夹角焊接且为倾斜竖板(3-5)与传动轴(3-3)之间夹角的余角，倾斜竖板(3-5)自旋角度为α，α值域范围在10°～50°之间，倾斜竖板(3-5)的数量不少于10块。
5.根据权利要求1所述的一种乳制品冷热缸装置，其特征在于：所述可调节支撑腿(9)，包括固定支撑腿(9-1)，调节螺丝(9-2)，固定连接杆(9-3)，移动连接杆(9-4)，可调支撑腿(9-5)，水平仪(9-6)；所述固定支撑腿(9-1)为圆筒结构，固定支撑腿(9-1)下半部分为内侧带矩形开口的圆筒状中空结构；所述固定连接杆(9-3)为中心开有带螺纹通孔的矩形杆，调节螺丝(9-2)上端穿过固定连接杆(9-3)中心的螺纹孔并与该螺纹孔实现螺杆与螺纹连接；固定连接杆(9-3)两端与两条固定支撑腿(9-1)垂直无缝焊接；水平仪(9-6)与固定连接杆(9-3)固定连接，水平仪(9-6)通过导线与控制系统(10)相连；所述调节螺丝(9-2)下端与移动连接杆(9-4)转动连接，移动连接杆(9-4)两端与可调节支撑腿(9-5)垂直无缝焊接；所述可调节支撑腿(9-5)上端为与固定支撑腿(9-1)下端为套筒嵌合结构，可调节支撑腿(9-5)上端套接在固定支撑腿(9-1)下端内部，可调节支撑腿(9-5)底部连接有水平布置的承托圆盘，可调节支撑腿(9-5)与承托圆盘之间通过万向轴可锁紧连接。
6.根据权利要求2所述的一种乳制品冷热缸装置，其特征在于：所述高分子保温填料(2-2)由高分子材料吹塑成型；
高分子保温填料(2-2)的组成成分和制造过程，包含以下步骤：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.002μS/cm～0.02μS/cm的超纯水2000～2500份，启动反应釜内搅拌器，转速为150rpm～190rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至50℃～70℃；依次加入甲酸苯甲酯10～15份、苯乙酸甲酯15～20份、溴乙酸甲酯20～30份，搅拌至完全溶解，调节pH值为6.0～8.5，将搅拌器转速调至80rpm～120rpm，温度为40℃～50℃，酯化反应5～8小时；
第2步、取甲基乙基黄原酸酯15～20份、原乙酸三甲酯10～15份进行粉碎，粉末粒径为100～150目；加入纳米级硼酸铑100～200份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为10mm～20mm，采用剂量为1.5kGy～2.0kGy、能量为1.0MeV～2.5MeV的α射线辐照20min～30min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于对羟基苯甲酸20～30份中，加入反应釜，搅拌器转速为150rpm～180rpm，温度为60℃～80℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.01MPa～-0.02MPa，保持此状态反应2h～6h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.002MPa～0.01MPa，保温静置2h～3h；之后搅拌器转速提升至200rpm～220rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入对甲苯甲酸甲酯20～30份、对羟基苯甲酸苯甲酯15～20份完全溶解后，加入交联剂10～15份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.0～5.0，保温静置2h～3h；
第4步、在搅拌器转速为90rpm～120rpm时，依次加入碳酸甲苯酯2～15份、丙稀酸5～15份和二硫代二乙醇酸钠15～20份，提升反应釜压力，使其达到0.02MPa～0.15MPa，温度为60℃～80℃，聚合反应2h～20h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至40℃～45℃，出料，入吹塑机吹塑成型即可制得高分子保温填料(2-2)；
所述交联剂为2-4-6-三硝基苯甲酸、去甲二氢愈创木酸、N-羟基琥珀酰亚胺中的一种；
所述纳米级硼酸铑的粒径为20nm～50nm。
7.一种乳制品冷热缸装置的工作方法，其特征在于，一种乳制品冷热缸装置的工作方法包括以下几个步骤：
第1步、当冷热缸(2)进入制冷模式时，控制系统(10)关闭高温蒸汽进入管(7)和冷凝水排出管(8)，鲜奶从进料管(1)进入内层缸体(2-4)中，控制系统(10)开启冷水进水管(5)，使其流量为最大值，此时温度为-25℃～-18℃的超低温冷却水从冷水进水管(5)进入中间缸体(2-3)和内层缸体(2-4)中间夹层中；同时控制系统(10)控制搅拌装置(3)启动，并控制搅拌装置(3)以15rpm～150rpm的转速运转，实施对内层缸体(2-4)内鲜奶进行搅拌降温；
第2步、当温度传感器(2-5)监测到温度降至10℃以下时，控制系统(10)打开出料管(4)，降温后的鲜奶从出料管(4)排出，控制系统(10)控制冷水进水管(5)为半闭合状态，使其流量控制在5m3/s～18m3/s；当温度高于15℃时，温度传感器(2-5)传递信号至控制系统(10)，控制系统(10)控制冷水进水管(5)加大流量，使其流量控制在20m3/s～最大值，并控制出料管(4)的排出流量，以保障内层缸体(2-4)内鲜奶温度控制在10℃～15℃范围；最终的冷却水从冷水出水管(6)排出；
第3步、当内层缸体(2-4)内液位到达水位传感器(2-5)位置时，控制系统(10)控制进料管(1)减小流量；当内层缸体(2-4)内液位超过警戒值，水位传感器(2-5)传递信号至控制系统(10)，控制系统(10)关闭进料管(1)、电机(3-1)，使系统停止工作，同时发出音频报警；当水位传感器(2-5)监测到内层缸体(2-4)内液位处在安全值以内，水位传感器(2-5)传递信号至控制系统(10)，控制系统(10)开启进料管(1)、电机(3-1)，使系统恢复正常工作；
第4步、当冷热缸(2)进入高温灭菌模式时，控制系统(10)关闭冷水进水管(5)和冷水排出管(6)，控制系统(10)开启高温蒸汽进入管(7)，并控制120℃～130℃的高温蒸汽从高温蒸汽进入管(7)，并以5m3/s～18m3/s的流量进入中间缸体(2-3)和内层缸体(2-4)中间夹层中；同时控制系统(10)控制搅拌装置(3)以15rpm～150rpm的转速运转，实施对内层缸体(2-4)内鲜奶进行搅拌升温杀菌；
第5步、当水平仪(9-6)监测到冷热缸(2)倾斜度大于15°时，水平仪(9-6)传递信号至控制系统(10)，控制系统(10)关闭进料管(1)、电机(3-1)，使系统停止工作，同时发出音频报警；当水平仪(9-6)监测到冷热缸(2)倾斜度小于10°时，水平仪(9-6)传递信号至控制系统(10)，控制系统(10)开启进料管(1)、电机(3-1)，使系统恢复正常工作；当温度传感器(2-5)监测到温度为120℃～125℃时，温度传感器(2-5)传递信号至控制系统(10)，控制系统(10)关闭高温蒸汽进入管(7)，保温灭菌10min～15min后，控制系统(10)开启冷凝水排出管(8)；5min～8min后当放空冷凝水，控制系统(10)关闭冷凝水排出管(8)，灭菌作业完成。
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