CN105969660A - 快速溶解海藻酸钠的高剪切溶解缸装置 - Google Patents

快速溶解海藻酸钠的高剪切溶解缸装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种快速溶解海藻酸钠的高剪切溶解缸装置，主要由缸体、间歇式高剪切均质乳化器、机械搅拌器、缸内清洗装置和控制系统组成，缸体从内到外依次由缸体内壁、介质夹套、保温层和缸体外壳通过依次重叠复合形成保温层系统，使缸体内部形成封闭的压力容器腔室，在缸体顶部安装投料口、清洗喷球、间歇式高剪切均质乳化器、机械搅拌器和防沫液流进口，由清洗喷球对缸体的壁内表面进行循环清洗。本发明保证能使海藻酸钠固态物料加入后达到快速溶解效果,又能对缸内溶液进行恒温控制，使在海藻酸钠溶解后加入溶菌酶二聚体稀释液过程中能有效保护蛋白质，使蛋白质在该液体中不变性，并使下道喷雾工序达到更好效果。

Description

快速溶解海藻酸钠的高剪切溶解缸装置
技术领域
本发明涉及一种物料溶解装置，特别是涉及一种包含搅拌器的物料快速溶解装置，应用于海藻酸钠溶液制备技术领域。
背景技术
海藻酸钠固态物料是一种很难溶解于水中的物体，该物料遇水后极易结团结块，需经长时间的搅拌才能逐渐溶解，一般配制一次1500L的海藻酸钠溶液常需搅拌5小时以上才能获得完全溶解，是溶菌酶二聚体海藻酸钠微球生产线生产过程中的一道瓶颈。
经实验室反复多次对海藻酸钠固态物料快速溶解方法的实验操作，发现海藻酸钠固态物料在溶解过程中若经过高剪切均质乳化后,能大幅度的提高其溶解速度,并发现当水温处于55℃温度时为最佳溶解温度，此水温既能提高海藻酸钠溶解速率,又能保证在加入溶菌酶二聚体稀释液后有效保护蛋白质在该液体状态中不变性，这是保证产品最终质量的重要一环，但是现在生产过程中没有一种装置能有效达到上述实验提出的要求。因此，这成为一个目前亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种快速溶解海藻酸钠的高剪切溶解缸装置，保证能使海藻酸钠固态物料加入后达到快速溶解效果,又能对缸内溶液进行恒温控制，使在海藻酸钠溶解后加入溶菌酶二聚体稀释液过程中能有效保护蛋白质，使蛋白质在该液体中不变性。
为达到上述发明创造目的，采用下述技术方案：
一种快速溶解海藻酸钠的高剪切溶解缸装置，主要由缸体、间歇式高剪切均质乳化器、机械搅拌器、缸内清洗装置和控制系统组成，缸体从内到外依次由缸体内壁、介质夹套、保温层和缸体外壳通过依次重叠复合形成保温层系统，使缸体内部形成封闭的压力容器腔室，在缸体顶部安装投料口、清洗喷球、间歇式高剪切均质乳化器、机械搅拌器和防沫液流进口，通过防沫液流进口将溶剂或溶液注入到缸体内，清洗喷球设置于缸体顶部的中央区域，投料口和机械搅拌器分别位于清洗喷球的两侧，间歇式高剪切均质乳化器位于投料口的右侧，防沫液流进口临近设置于投料口左侧位置处，在缸体的底部设置出料口和温度传感器，出料口设有缸底控制阀，在缸体侧面的下端还设有取样阀和温度表，温度传感器和温度表的信号输出端分别与控制系统的信息接收端连接，控制系统的指令信息输出端分别与间歇式高剪切均质乳化器、清洗喷球、机械搅拌器、缸底控制阀和取样阀的信号接收端对应连接，在缸体的缸体内壁和缸体外壳之间设有内部循环水管路系统，内部循环水管路系统的蜂窝状介质夹套与缸体内壁结合形成传热体系，内部循环水管路系统的进水口和出水口分别设置于缸体的侧面外部的不同高度位置处，温度传感器采集的缸体内部的物料温度信息并向控制系统输送，循环水泵根据控制系统的控制指令信号，驱动内部循环水管路系统内的循环水进行流动，对缸体内部的物料进行升温或降温，通过温度表实时显示缸体内部物料温度信息，控制系统控制间歇式高剪切均质乳化器对缸体内部物料进行乳化，并控制机械搅拌器对缸体内部物料进行均匀化搅拌，还控制取样阀对缸体内部物料进行取样，控制系统控制缸底控制阀的开关，使缸体内部的料液被压送入下一道工序，主要由清洗喷球和控制系统组成缸内清洗装置，清洗喷球根据来自控制系统的执行指令信号，通过喷射清洗液或水对缸体的壁内表面进行循环清洗。
作为本发明优选的技术方案，机械搅拌器采用多层折叶式浆叶搅拌器。
作为本发明进一步优选的技术方案，机械搅拌器采用双层折叶式浆叶搅拌器，其上下两层浆叶的尺寸不同。
作为本发明更进一步优选的技术方案，机械搅拌器的上层浆叶和下层浆叶的长度比为2:3。
作为上述方案的进一步优选的技术方案，进水口和出水口分别设置于缸体的同一方向侧面的靠近上下端的对应位置处。
作为上述方案的进一步优选的技术方案，利用所述缸体的内部循环水管路系统对加入缸内的清洗剂进行加热，再经外接的循环泵，通过缸底控制阀把缸内清洗液送至清洗喷球，对快速溶解海藻酸钠的高剪切溶解缸进行循环喷射清洗。
作为上述方案的进一步优选的技术方案，缸体的缸体内壁内表面的所有转角处都采用圆弧过渡圆滑曲面结构。
作为上述方案的进一步优选的技术方案，缸底控制阀采用气动机构进行开启和关闭。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著的优点：
1.本发明装置在投入海藻酸钠固态物料后，海藻酸钠固态物料能在55℃的恒定温度软水中,不论是沉于底部还是浮于液面都能经搅拌器作用送入高剪切均质乳化器迅速完成溶解分散，并在加入溶菌酶二聚体稀释液后能达到分布均匀并有效保护蛋白质在液体状态中不变性；
2.本发明装置在投入海藻酸钠固态物料后同时开启间歇式高剪切均质乳化器能在15分钟内迅速获得溶解分散,而采用用普通浆叶搅拌溶解海藻酸钠则需5小时之多，大大提高了生产能力和经济效益。
附图说明
图1为本发明实施例一快速溶解海藻酸钠的高剪切溶解缸装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，参见图1，一种快速溶解海藻酸钠的高剪切溶解缸装置，主要由缸体14、间歇式高剪切均质乳化器2、机械搅拌器4、缸内清洗装置和控制系统组成，缸体14从内到外依次由缸体内壁、介质夹套8、保温层7和缸体外壳通过依次重叠复合形成保温层系统，即介质夹套8位于保温层7和缸体内壁之间，使缸体14内部形成封闭的压力容器腔室，缸体14的缸体内壁内表面的所有转角处都采用圆弧过渡圆滑曲面结构，在缸体14顶部安装投料口1、清洗喷球3、间歇式高剪切均质乳化器2、机械搅拌器4和防沫液流进口5，通过防沫液流进口5将溶剂或溶液注入到缸体14内，清洗喷球3设置于缸体14顶部的中央区域，投料口1和机械搅拌器4分别位于清洗喷球3的两侧，间歇式高剪切均质乳化器2位于投料口1的右侧，防沫液流进口5临近设置于投料口1左侧位置处，在缸体14的底部设置出料口和温度传感器10，出料口设有缸底控制阀11，缸底控制阀11采用气动机构进行开启和关闭，在缸体14侧面的下端还设有取样阀12和温度表13，温度传感器10和温度表13的信号输出端分别与控制系统的信息接收端连接，控制系统的指令信息输出端分别与间歇式高剪切均质乳化器2、清洗喷球3、机械搅拌器4、缸底控制阀11和取样阀12的信号接收端对应连接，在缸体14的缸体内壁和缸体外壳之间设有内部循环水管路系统，内部循环水管路系统的蜂窝状介质夹套与缸体内壁结合形成传热体系，内部循环水管路系统的进水口9和出水口6分别设置于缸体14的同一方向侧面的靠近上下端的对应位置处，温度传感器10采集的缸体14内部的物料温度信息并向控制系统输送，循环水泵根据控制系统的控制指令信号，驱动内部循环水管路系统内的循环水进行流动，对缸体14内部的物料进行升温或降温，能实现热水输送循环，对缸体14的内的料液进行加热，并能实现冷却水输送循环，对缸体14的内的料液和缸体14进行降温和冷却，满足溶菌酶二聚体海藻酸钠溶液配制工艺对温度的要求，通过温度表13实时显示缸体14内部物料温度信息，控制系统控制间歇式高剪切均质乳化器2对缸体14内部物料进行乳化，并控制机械搅拌器4对缸体14内部物料进行均匀化搅拌，还控制取样阀12对缸体14内部物料进行取样，控制系统控制缸底控制阀11的开关，使缸体14内部的料液被压送入下一道工序，主要由清洗喷球3和控制系统组成缸内清洗装置，清洗喷球3根据来自控制系统的执行指令信号，通过喷射清洗液或水对缸体14的壁内表面进行循环清洗。
在本实施例中，参见图1，机械搅拌器4采用双层折叶式浆叶搅拌器，其上下两层浆叶的尺寸不同，机械搅拌器4的上层浆叶和下层浆叶的长度比为2:3。
在本实施例中，参见图1，缸体14的容量为2000升，缸体14采用不锈钢板制作，缸内胆的内表面所有转角处都采用圆弧过渡，使料液不易粘附于缸体内壁之上且极易清洗，达到食品卫生贮缸的要求。进料口采用防沫进口的结构设计，使溶菌酶二聚体稀释液和溶剂进入时能沿缸壁缓慢流入，可大大减少由于液体进缸时的冲击力而造成蛋白变性产生的泡沫，有利于溶菌酶二聚体海藻酸钠溶液中的蛋白整体稳定性。在缸内胆的外壁制作蜂窝状介质夹套8，再用保温层7的独特传热方法对溶菌酶二聚体海藻酸钠溶液进行加热保温。恒温循环热水由介质夹套8下端的进水口9进入，由介质夹套8上端的出水口6返回，对缸体14内液料进行均匀温和加热并进行有效保温。当料液温度达到第一设定的温度值55℃时，则介质夹套8内的循环热水会自动停止流动，使料液温度不再继续上升，当料液温度下降到低于第二设定的温度值53℃时，则介质夹套8内的循环热水会重新开始流动，对料液再次进行补充加热，使料缸体14内料液始终恒定在55℃±2℃的设定温度范围之内。间歇式高剪切均质乳化器2及双层折叶式浆叶搅拌器相对于缸体14的竖直中心轴进行偏心安装，能使搅拌液不产生漩涡，采用双层折叶式浆叶的搅拌器，具有径向及轴向双重搅拌效果，下层搅拌叶线速度为1.8米/秒，使之能有效起到料液翻动后均匀送入高剪切均质乳化器之作用，上层搅拌叶线速度为1.2米/秒，使搅拌更温和，既能使浮于液体上层的较轻固体物料向下送入间歇式高剪切均质乳化器2之中，又不易因空气打入而产生大量泡沫，双浆搅拌器的使用能使沉入液体底部和浮于液面上部的海藻酸钠固态物均能有序进入间歇式高剪切均质乳化器2，使剪切溶解效果得到明显提高，并又能在搅拌过程中使缸内料液整体温度达到均匀一致，有效防止蛋白质变性。投料口1为密闭式人孔盖设计，既方便投料又保证混料过程中的卫生。出料口为气动缸底阀11的结构设计，可保证缸内物料参加混合并自动根据程序需要进行阀门的开闭操作。温度表13和取样阀12可分别对缸体14内物料即时观察其温度现状及即时取样，有利于在整个生产过程中对产品的质量进行控制。当生产结束时，可将清洗液通过清洗喷球3来对料缸进行全面的自动清洗，以保证该料缸在下次工作时始终符合生产卫生要求。
在本实施例中，参见图1，本实施例快速溶解海藻酸钠的高剪切溶解缸设计并制作完成后，运行在实际的生产过程中，取得了良好的预期效果，其具体工作过程简述如下：
步骤一：55℃软化水经计量后，自防沫进口5进入缸体14内；
步骤二：循环热水开始在本实施例缸体14的介质夹套8内进行循环，以对缸体14内液体进行加热保温，此时温度传感器10进入工作状态；
步骤三：开启间歇式高剪切均质乳化器2及机械搅拌器4，并开始向投料口1投入定量的海藻酸钠固态物，搅拌过程中不论是沉于缸底的还是浮于液面的海藻酸钠固态物均能被有序吸入高剪切均质乳化器2之中，仅15分钟就迅速达到溶解分散目标；
步骤四：当海藻酸钠固态物完全溶解分散后，边搅拌边自防沫进口5中定量加入溶菌酶二聚体稀释液；
步骤五：配料溶解操作完成后，程序自动打开缸底控制阀11，料液即被定量输送入下一道工序，未输送完的料液，在缸体14内保温贮存，等待下一次的定量输送；
步骤六：待缸体14内内料液全部输送完毕后，清洗喷球3对缸体14的壁内表面进行循环清洗，十分钟后排放清洗液，并将软化水输入清洗喷球3，对缸体14的壁内表面进行冲洗，直至缸体14的壁内表面无残留清洗液存在为止。清洗完成后的缸体14完全能达到生产对设备的卫生要求。
本实施例保证在配制溶解海藻酸钠溶液时，缸体14内配料用软水能恒定在55℃的最佳配料温度，在投入海藻酸钠固态物料后同时开启间歇式高剪切均质乳化器2能在15分钟内迅速获得溶解分散，如用普通浆叶搅拌溶解海藻酸钠则需5小时之多，本实施例在加入溶菌二聚体稀释液后，能达到与海藻酸钠溶液的最佳混合效果，大大提高了生产能力和经济效益。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，在缸体14内配备适量清洗剂，利用缸体14的内部循环水管路系统对清洗剂进行加热，然后再经外接的循环泵通过缸底控制阀11把缸内清洗液送至清洗喷球3对快速溶解海藻酸钠的高剪切溶解缸进行循环喷射清洗，喷射清洗后的清洗液经缸底控制阀11排放至专用排放管道，提高缸体14的壁内表面的洗净效果。
上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明快速溶解海藻酸钠的高剪切溶解缸装置的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种快速溶解海藻酸钠的高剪切溶解缸装置，其特征在于：主要由缸体(14)、间歇式高剪切均质乳化器(2)、机械搅拌器(4)、缸内清洗装置和控制系统组成，所述缸体(14)从内到外依次由缸体内壁、介质夹套(8)、保温层(7)和缸体外壳通过依次重叠复合形成保温层系统，使所述缸体(14)内部形成封闭的压力容器腔室，在所述缸体(14)顶部安装投料口(1)、清洗喷球(3)、所述间歇式高剪切均质乳化器(2)、所述机械搅拌器(4)和防沫液流进口(5)，通过所述防沫液流进口(5)将溶剂或溶液注入到所述缸体(14)内，所述清洗喷球(3)设置于所述缸体(14)顶部的中央区域，所述投料口(1)和所述机械搅拌器(4)分别位于所述清洗喷球(3)的两侧，所述间歇式高剪切均质乳化器(2)位于所述投料口(1)的右侧，所述防沫液流进口(5)临近设置于所述投料口(1)左侧位置处，在所述缸体(14)的底部设置出料口和温度传感器(10)，所述出料口设有缸底控制阀(11)，在所述缸体(14)侧面的下端还设有取样阀(12)和温度表(13)，所述温度传感器(10)和所述温度表(13)的信号输出端分别与控制系统的信息接收端连接，所述控制系统的指令信息输出端分别与所述间歇式高剪切均质乳化器(2)、所述清洗喷球(3)、所述机械搅拌器(4)、所述缸底控制阀(11)和所述取样阀(12)的信号接收端对应连接，在所述缸体(14)的缸体内壁和缸体外壳之间设有内部循环水管路系统，所述内部循环水管路系统的蜂窝状介质夹套与缸体内壁结合形成传热体系，所述内部循环水管路系统的进水口(9)和出水口(6)分别设置于所述缸体(14)的侧面外部的不同高度位置处，所述温度传感器(10)采集的所述缸体(14)内部的物料温度信息并向所述控制系统输送，循环水泵根据所述控制系统的控制指令信号，驱动所述内部循环水管路系统内的循环水进行流动，对所述缸体(14)内部的物料进行升温或降温，通过所述温度表(13)实时显示缸体(14)内部物料温度信息，所述控制系统控制所述间歇式高剪切均质乳化器(2)对缸体(14)内部物料进行乳化，并控制所述机械搅拌器(4)对缸体(14)内部物料进行均匀化搅拌，还控制所述取样阀(12)对缸体(14)内部物料进行取样，所述控制系统控制所述缸底控制阀(11)的开关，使所述缸体(14)内部的料液被压送入下一道工序，主要由所述清洗喷球(3)和控制系统组成缸内清洗装置，所述清洗喷球(3)根据来自所述控制系统的执行指令信号，通过喷射清洗液或水对所述缸体(14)的壁内表面进行循环清洗。
2.根据权利要求1所述快速溶解海藻酸钠的高剪切溶解缸装置，其特征在于：所述机械搅拌器(4)采用多层折叶式浆叶搅拌器。
3.根据权利要求2所述快速溶解海藻酸钠的高剪切溶解缸装置，其特征在于：所述机械搅拌器(4)采用双层折叶式浆叶搅拌器，其上下两层浆叶的尺寸不同。
4.根据权利要求3所述快速溶解海藻酸钠的高剪切溶解缸装置，其特征在于：所述机械搅拌器(4)的上层浆叶和下层浆叶的长度比为2:3。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述快速溶解海藻酸钠的高剪切溶解缸装置，其特征在于：所述进水口(9)和所述出水口(6)分别设置于所述缸体(14)的同一方向侧面的靠近上下端的对应位置处。
6.根据权利要求1～4中任意一项所述快速溶解海藻酸钠的高剪切溶解缸装置，其特征在于：利用所述缸体(14)的内部循环水管路系统对加入缸内的清洗剂进行加热，再经外接的循环泵，通过缸底控制阀(11)把缸内清洗液送至清洗喷球(3)，对快速溶解海藻酸钠的高剪切溶解缸进行循环喷射清洗。
7.根据权利要求1～4中任意一项所述快速溶解海藻酸钠的高剪切溶解缸装置，其特征在于：所述缸体(14)的缸体内壁内表面的所有转角处都采用圆弧过渡圆滑曲面结构。
8.根据权利要求1～4中任意一项所述快速溶解海藻酸钠的高剪切溶解缸装置，其特征在于：所述缸底控制阀(11)采用气动机构进行开启和关闭。
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