CN106148055B - 一种涡轮液体粉碎添加器以及在线无菌添加设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种涡轮液体粉碎添加器以及采用该涡轮液体粉碎添加器的在线无菌添加设备。所述的涡轮液体粉碎添加器巧妙地利用流体的动能，将流体的动能转化为机械能，有效地将物料进行粉碎以及分散于流体中。在此基础之上，所述涡轮液体粉碎在线无菌添加设备进一步实现物料的无菌无氧添加，特别适合应用于啤酒生产中的酒花添加。

Description

一种涡轮液体粉碎添加器以及在线无菌添加设备

技术领域

本发明涉及啤酒生产设备，特别是酒花添加设备，更具体地，涉及一种涡轮液体粉碎添加器以及采用该添加器的在线无菌添加设备。

背景技术

酒花的添加是啤酒生产过程中重要的工艺之一。现有技术中，酒花的添加一般采用以下两种方式：

第一种是从发酵罐的入孔门直接添加的方式。在生产的过程中，当添加酒花时，将酒花从入孔门直接导入设备内。然而在添加的过程中，氧气会进入设备内部与高温的麦汁接触，使得麦汁容易产生氧化。

为了解决上述问题，人们采用第二种添加方式，第二种是采用酒花添加罐并配置相应的管路、阀门、泵等的方式。将酒花放在酒花添加罐中，当需要添加时，再将阀门打开，让酒花落入到流动有麦汁的管道，在麦汁的流动下，将酒花带进煮沸锅里。

然而这两种的添加方式都不能在酒花添加时有效地将酒花进行粉碎并更好地分散于麦汁之中。另外，虽然第二种酒花添加方式解决了氧气直接进入发酵罐内的问题，但在酒花加入酒花添加罐时，氧气也会进入酒花添加罐内，并随着酒花进入到管道中，造成麦汁的氧化。

发明内容

本发明为克服现有技术的上述缺陷，提供一种涡轮液体粉碎添加器。

本发明的另一个目的是提供一种涡轮液体粉碎在线无菌添加设备。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种涡轮液体粉碎添加器，包括添加器主体、置于添加器主体内部的筛网、搅拌叶、叶轮、连接轴；所述筛网置于添加器主体的上部，所述叶轮位于筛网的下方，所述添加器主体的顶部设有供物料进入的进料口，所述筛网设有筛孔，物料经所述筛孔进入叶轮所在处；所述添加器主体的侧壁分别设有与流体管线连接的流体入口和流体出口，所述流体入口和流体出口与所述叶轮相对应，通过流体的流动以驱动叶轮的转动；所述搅拌叶置于所述筛网内，所述搅拌叶通过连接轴与叶轮连接，通过所述叶轮的转动以带动搅拌叶的转动。

当将所述涡轮液体粉碎添加器应用于酒花添加系统时，所述进料口与酒花添加罐的罐体连接，所述流体入口和流体出口与流动有麦汁的管道相连接，麦汁的流动驱动着叶轮的转动，叶轮带动搅拌叶转动，同时麦汁充满所述添加器主体的内部。酒花从所述罐体进入到添加器主体内，在搅拌叶处进行粉碎、分散于麦汁中，然后经所述筛孔流出筛网，进入叶轮所在处，并得到进一步分散，随后随着麦汁的流动从所述流体出口流出所述添加器主体，进入下一道生产工艺，即完成了酒花的粉碎与添加。

所述涡轮液体粉碎添加器巧妙地利用流体的动能，将流体的动能转化为机械能，有效地将酒花进行粉碎和分散于麦汁中。另外，所述涡轮液体粉碎添加器不限于应用在上述酒花添加领域，可根据实际需要应用于其他相类似的领域。

进一步地，所述叶轮包括转轴和多片叶片；所述叶片包括与转轴连接的第一叶片、与第一叶片连接的第二叶片；所述第二叶片与所述流体入口相对。

为了更好地利用流体的流动以驱动叶轮的转动，更进一步地，所述流体入口与所述流体出口相对。

进一步地，所述流体入口的截面面积比所述流体出口的截面面积小。

进一步地，所述第二叶片具有弧面，以增大与流体的接触面积。更进一步地，所述弧面为圆弧面。

进一步地，所述叶片的数量为4~10片，优选为8片。

进一步地，所述搅拌叶的数量为2~6片，优选为4片。

进一步地，所述筛孔位于所述筛网的侧壁上。

进一步地，所述筛孔呈长孔状。所述筛孔的尺寸大小可根据实际需要进行调节，在本发明中，酒花的粉碎速度与酒花颗粒的大小与所述筛孔的尺寸有关。为了优化酒花的粉碎速度与颗粒的大小，所述筛孔的长（a）为14~16mm，宽（b）为1~3mm，优选为长为15 mm，宽为2 mm。

进一步地，所述筛孔纵向交错排列。所述筛孔之间的间距（c）为2~4mm，优选为3mm。

一种涡轮液体粉碎在线无菌添加设备，包括罐体、与罐体连接的加料装置、用于给罐体充放惰性气体的惰性气体充放装置、控制器、流体管线、上述的涡轮液体粉碎添加器；

所述流体管线包括第一管道和第二管道；所述添加器设置于所述第一管道上，所述添加器主体的流体入口和流体出口分别与所述第一管道连接；

所述第二管道的一端和所述第一管道与流体入口相连的一端相连接，所述第二管道的另一端与所述罐体的上部连通；所述第二管道上设有离心泵和第一控制阀；

所述罐体的底部与所述添加器主体的进料口相连接，且在所述连接处设有第二控制阀；

所述控制器分别与所述离心泵、第一控制阀、第二控制阀、加料装置、惰性气体充放装置连接。

所述涡轮液体粉碎添加器的工作原理与上述情况一样，所述第一管道中的流体，以麦汁为例，经所述流体入口进入所述添加器主体，并驱动所述叶轮转动。当所述涡轮液体粉碎在线无菌添加设备用于添加酒花时，首先所述控制器启动惰性气体充放装置，此时第二控制阀处于关闭状态，所述惰性气体充放装置向罐体充入惰性气体（优选为二氧化碳）同时排出罐体里的空气，使罐体充满惰性气体，然后所述加料装置将酒花加入到罐体内，由于罐体内的惰性气体比空气重，因此能够防止空气随着酒花进入罐体内，能够实现酒花的无菌无氧添加。在酒花加入罐体后，打开所述第二控制阀，所述第一管道中的流体（麦汁）经所述添加器主体的进料口进入到罐体内，麦汁与酒花接触，并逐渐充满整个罐体，同时罐体中的惰性气体也逐渐排出。之后打开第一控制阀和离心泵，麦汁从第二管道进入罐体，在所述第二管道的麦汁的影响下，罐体内麦汁和酒花向所述涡轮液体粉碎添加器流动，酒花进入所述添加器主体内，并在所述搅拌叶和叶轮的作用下，酒花得到粉碎并分散于麦汁中，并经所述流体出口流出所述涡轮液体粉碎添加器，完成了酒花的粉碎与添加。

进一步地，所述加料装置包括与罐体连接的加料斗、和设置于加料斗与罐体之间的第三控制阀；所述第三控制阀与所述控制器连接。

进一步地，所述惰性气体充放装置包括惰性气体存储器、分别与惰性气体存储器和罐体连接的充气管、与所述罐体连接的排气管、设置于排气管上的第四控制阀、设置于充气管上的第五控制阀；所述第四控制阀和第五控制阀分别与所述控制器连接，以控制惰性气体的充放。

进一步地，所述充气管与罐体的顶部相连。

更进一步地，所述控制器为可编程逻辑控制器（PLC控制器）。所述PLC控制器分别与所述离心泵、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀和第五控制阀连接。通过所述PLC控制器以实现所述涡轮液体粉碎在线无菌添加设备的自动化。

进一步地，所述涡轮液体粉碎在线无菌添加设备还包括液位感应装置，所述液位感应装置包括设置于所述罐体上部的高液位感应器、设置于所述罐体底部的低液位感应器；所述高液位感应器和低液位感应器分别与所述控制器连接。所述高液位感应器和低液位感应器可根据罐体内的液位情况，向控制器发出不同的信号。通过设置所述液位感应装置，可进一步提高设备的自动化。

进一步地，所述罐体内设有洗球，所述洗球与所述第二管道连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所述的涡轮液体粉碎添加器巧妙地利用流体的动能，将流体的动能转化为机械能，有效地将物料进行粉碎并均匀分散于流体中。在此基础之上，本发明进一步提供一种涡轮液体粉碎在线无菌添加设备，所述涡轮液体粉碎在线无菌添加设备能够实现物料的无菌无氧添加和粉碎，特别适合应用于啤酒生产中的酒花添加。

附图说明

图1为实施例1所述涡轮液体粉碎添加器的结构示意图。

图2为实施例1所述筛孔的示意图。

图3为实施例1所述添加器主体的侧面示意图。

图4为实施例1所述添加器主体与叶轮的截面示意图（俯视）。

图5为实施例1所述搅拌叶的截面示意图（俯视）。

图6为实施例2所述涡轮液体粉碎在线无菌添加设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际物品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1~5所示，一种涡轮液体粉碎添加器1，包括添加器主体11、设置于添加器主体11内部的筛网12、搅拌叶13、叶轮14、连接轴15。

筛网12设置于添加器主体11的上部，叶轮14位于筛网12的下方，添加器主体11的顶部设有供物料进入的进料口111，筛网12设有筛孔121，物料经筛孔121进入叶轮14所在处。

筛孔121位于筛网12的侧壁上。筛孔121形状和尺寸大小可根据实际需要进行调节，在本实施例中，筛孔121呈长孔状，筛孔121的长度a为14~16mm，宽度b为1~3mm，优选长度a为15 mm，宽度b为2 mm。筛孔121纵向交错排列，筛孔121之间的间距c为2~4mm。

添加器主体11的侧壁分别设有与流体管线连接的流体入口112和流体出口113，流体入口112与流体出口113相对，流体入口的截面面积比流体出口的截面面积小，流体入口112和流体出口113与叶轮14相对应，通过流体的流动以驱动叶轮14的转动。叶轮14包括转轴141和8片叶片142，叶片142包括与转轴141连接的第一叶片1421、与第一叶片连接的第二叶片1422，第二叶片1422与流体入口112相对。第二叶片1422具有可增大与流体接触面积的弧面。

搅拌叶13置于所述筛网内，搅拌叶13通过连接轴15与叶轮14连接，通过叶轮14的转动以带动搅拌叶13的转动，搅拌叶13的数量为4片。

当将涡轮液体粉碎添加器应用于酒花添加系统时，进料口111与酒花添加罐的罐体连接，流体入口112和流体出口113与流动有麦汁的管道相连接，麦汁的流动驱动着叶轮的转动，叶轮14带动搅拌叶13转动，同时麦汁充满添加器主体11的内部。酒花从罐体进入到添加器主体内，在搅拌叶13处进行粉碎、分散于麦汁中，然后经筛孔121流出筛网，进入叶轮14所在处，并得到进一步分散，随后随着麦汁的流动从流体出口流出添加器主体11，进入下一道生产工艺，即完成了酒花的粉碎与添加。

实施例2

如图6所示，一种涡轮液体粉碎在线无菌添加设备，包括实施例1所述的涡轮液体粉碎添加器1、罐体2、与罐体2连接的加料装置3、用于给罐体2充放惰性气体的惰性气体充放装置4、控制器5、流体管线6、液位感应装置。

流体管线6包括第一管道61和第二管道62，涡轮液体粉碎添加器1设置于第一管道61上，添加器主体11的流体入口112和流体出口113分别与第一管道61连通，流体从第一管道61流入涡轮液体粉碎添加器1（图6中的箭头为流体流动的方向）。第二管道62的一端和第一管道61与流体入口112相连的一端相连通，第二管道62的另一端与罐体2的上部连通；第二管道上62设有离心泵8和第一控制阀9。

罐体2的底部与添加器主体11的进料口111相连接，且在连接处设有第二控制阀10。罐体2内设有洗球21，洗球21与第二管道62连接。

加料装置3包括与罐体2连接的加料斗31、和设置于加料斗31与罐体之间的第三控制阀32。

惰性气体充放装置4包括惰性气体存储器（图中未示出）、分别与惰性气体存储器和罐体连接的充气管41、与罐体连接的排气管42、设置于排气管上的第四控制阀43、设置于充气管上的第五控制阀44。

液位感应装置包括高液位感应器71和低液位感应器72，高液位感应器71设置在罐体的上部，低液位感应器72设置在罐体的底部。

控制器5为可编程逻辑控制器（PLC控制器）。控制器5分别与离心泵8、第一控制阀9、第二控制阀10、第三控制阀32、第四控制阀43和第五控制阀44、高液位感应器71和低液位感应器72连接，通过PLC控制器以实现涡轮液体粉碎在线无菌添加设备的自动化。

当涡轮液体粉碎在线无菌添加设备用于添加酒花时，首先控制器打开第四控制阀和第五控制阀，此时第二控制阀处于关闭状态，二氧化碳从充气管向罐体充入二氧化碳，同时罐体内经排气管排出罐体，使罐体充满惰性气体，然后打开第三控制阀，从加料斗将酒花加入到罐体内，由于罐体内的二氧化碳比空气重，因此能够防止空气随着酒花进入罐体内。在酒花加入罐体后，打开第二控制阀，第一管道中的流体（麦汁）经添加器主体的进料口进入到罐体内，麦汁与酒花接触，并逐渐充满整个罐体，同时罐体中的二氧化碳也逐渐排出，之后打开第一控制阀和离心泵，麦汁从第二管道进入罐体，在第二管道的麦汁的影响下，罐体内麦汁和酒花向涡轮液体粉碎添加器流动，酒花进入添加器主体内，并在搅拌叶和叶轮的作用下，酒花得到粉碎并分散于麦汁中，并经流体出口流出涡轮液体粉碎添加器，完成了酒花的粉碎和添加。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种涡轮液体粉碎在线无菌添加设备，其特征在于，包括涡轮液体粉碎添加器(1)、罐体(2)、与罐体(2)连接的加料装置(3)、用于给罐体充放惰性气体的惰性气体充放装置(4)、控制器(5)、流体管线(6)；

所述流体管线(6)包括第一管道(61)和第二管道(62)；所述添加器设置于所述第一管道(61)上，所述添加器主体的流体入口(112)和流体出口(113)分别与所述第一管道(61)连接；

所述第二管道(62)的一端与所述第一管道(61)与流体入口(112)相连的一端相连接，所述第二管道(62)的另一端与所述罐体(2)的上部连通；所述第二管道上设有离心泵(8)和第一控制阀(9)；

所述罐体的底部与进料口(111)相连接，且在所述连接处设有第二控制阀(10)；

所述控制器(5)分别与所述离心泵(8)、第一控制阀(9)、第二控制阀(10)、加料装置(3)、惰性气体充放装置(4)连接；

所述罐体(2)内设有洗球(21)，所述洗球(21)与所述第二管道(62)连接；

所述涡轮液体粉碎添加器(1)包括添加器主体(11)、设置于添加器主体内的筛网(12)、搅拌叶(13)、叶轮(14)、连接轴(15)；

所述筛网(12)置于添加器主体(11)的上部，所述叶轮(14)位于筛网的下方，所述添加器主体(11)的顶部设有供物料进入的进料口(111)，所述筛网设有筛孔(121)，物料经所述筛孔(121)进入叶轮(14)所在处；

所述添加器主体(11)的侧壁分别设有与流体管线连接的流体入口(112)和流体出口(113)，所述流体入口(112)和流体出口(113)与所述叶轮(14)相对应，通过流体的流动以驱动叶轮(14)的转动；

所述搅拌叶(13)置于所述筛网(12)内，所述搅拌叶(13)通过连接轴(15)与叶轮(14)连接，通过所述叶轮(14)的转动以带动搅拌叶(13)的转动。

2.根据权利要求1所述的涡轮液体粉碎在线无菌添加设备，其特征在于，所述叶轮(14)包括转轴(141)和多片叶片(142)；所述叶片(142)包括与转轴连接的第一叶片(1421)、与第一叶片连接的第二叶片(1422)；所述第二叶片与所述流体入口相对。

3.根据权利要求2所述的涡轮液体粉碎在线无菌添加设备，其特征在于，所述第二叶片(1422)具有弧面，以增大与流体的接触面积。

4.根据权利要求2所述的涡轮液体粉碎在线无菌添加设备，其特征在于，所述叶片(142)的数量为4～10片。

5.根据权利要求1所述的涡轮液体粉碎在线无菌添加设备，其特征在于，所述筛孔(121)位于所述筛网(12)的侧壁上。

6.根据权利要求1或5所述的涡轮液体粉碎在线无菌添加设备，其特征在于，所述筛孔(121)呈长孔状，所述筛孔的长为14～16mm，宽为1～3mm。

7.根据权利要求1所述的涡轮液体粉碎在线无菌添加设备，其特征在于，所述加料装置(3)包括与罐体连接的加料斗(31)、设置于加料斗与罐体之间的第三控制阀(32)；所述第三控制阀(32)与所述控制器(5)连接。

8.根据权利要求7所述的涡轮液体粉碎在线无菌添加设备，其特征在于，所述惰性气体充放装置(4)包括惰性气体存储器、分别与惰性气体存储器和罐体连接的充气管(41)、与所述罐体连接的排气管(42)、设置于排气管上的第四控制阀(43)、设置于充气管上的第五控制阀(44)；所述第四控制阀(43)和第五控制阀(44)分别与所述控制器(5)连接。

9.根据权利要求8所述的涡轮液体粉碎在线无菌添加设备，其特征在于，还包括液位感应装置，所述液位感应装置包括设置于所述罐体上部的高液位感应器(71)、设置于所述罐体底部的低液位感应器(72)；所述高液位感应器(71)和低液位感应器(72)分别与所述控制器(5)连接。

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