CN106370473A - 一种用于取样液体降温的取样器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于取样液体降温的取样器及其使用方法，能够在现场将高温液体在较短时间内降至热反应过程缓慢的低温水平，以有效反映生产实际的需要。该取样器包括由上封结构和下封结构密封的罐体，所述罐体内部形成有可盛放冷却介质的腔体，腔体内设置有可流通取样液体的盘管，所述盘管具有固接于所述罐体侧壁上部的第一端和固接于所述罐体侧壁下部的第二端，所述第一端连接有取样液体的进入管，所述第二端连接有取样液体的流出管，所述盘管内流通的取样体液与腔体内的冷却介质之间形成温度差，以使取样液体降温。

Description

一种用于取样液体降温的取样器及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种取样器，尤其涉及一种用于取样液体降温的取样器以及使用该取样器进行现场检测的方法。

背景技术

在啤酒酿造的过程中，煮沸是一个主要的热反应生成微量风味物质的过程。随着研究的深入，人们发现影响老化程度的醛类物质、影响啤酒口味协调的DMS物质、影响啤酒香味的香气物质、影响酒花苦味质量的苦味物质、影响色度的美拉德反应等均与煮沸的具体设备、工艺参数等直接相关。为了通过调整煮沸工艺，优化啤酒醛类、DMS、酒花香气和苦味物质、麦香物质、反应煮沸热负荷的糠醛物质等，最好的方式是能够适时取得不同煮沸时间和条件下的麦汁进行相应的分析，从而依据数据进行相应的煮沸工艺的调整,如蒸汽压力、时间、pH、蒸发率等的调整，尤其是目前多数工厂已由传统的煮沸工艺改为低压动态和强沸等低耗高效煮沸工艺，对煮沸过程的指标变化及对应的参数调整尚不是非常清楚、需要更多的研究。

为获得及时、准确的数据，就必须适时取样，然后将其迅速降温，否则将不能有效反映生产实际。目前尚无完善的取样方式，一般的做法是通过无降温功能的取样装置将样品取到取样瓶中，然后拿到工厂试验室中，放到事先将温度调到低温的水浴锅中进行降温。但该方式的缺点在于在从糖化工段到试验室的这段时间中样品仍处于高热阶段，并且取样瓶所装样品在水浴锅中降温到30℃以下也需要一个较长的时间，因此，在该过程中涉及了与生产实际无关的额外高热负荷，而该热负荷会明显改变啤酒瓶中微量风味物质的含量，从而导致在对取得的样品进行分析时所得到的数据不能反映麦汁煮沸时的即时实际情况。因而对于啤酒企业而言，急需一个在现场能够将高温麦汁在较短的时间内降至热反应过程缓慢的低温水平的取样器，以满足啤酒厂进行工艺、参数改进或酿造研发人员研究煮沸过程热反应风味物质反应机理或代谢规律的需求。

发明内容

本发明提出一种用于取样液体降温的取样器及其使用方法，能够在现场将高温液体在较短时间内降至热反应过程缓慢的低温水平，以有效反映生产实际的需要。

为了达到上述目的，本发明的一方面提供了一种用于取样液体降温的取样器，包括由上封结构和下封结构密封的罐体，所述罐体内部形成有可盛放冷却介质的腔体，腔体内设置有可流通取样液体的盘管，所述盘管具有固接于所述罐体侧壁上部的第一端和固接于所述罐体侧壁下部的第二端，所述第一端连接有取样液体进入管，所述第二端连接有取样液体流出管，所述盘管内流通的取样体液与腔体内的冷却介质之间形成温度差，以使取样液体降温。

作为优选方案，所述腔体的体积与所述盘管的内容积的比大于等于15。

作为优选方案，所述盘管的直径为5-7mm，所述盘管之间的间隙为5-7mm。

作为可选方案，所述腔体包括位于所述罐体侧壁下部的第一开口和位于所述罐体侧壁上部的第二开口，所述第一开口连接有冷却介质进入管，所述第二开口连接有冷却介质流出管。

作为优选方案，在所述取样液体进入管、取样液体流出管以及所述冷却介质进入管、冷却介质流出管上均设置有相应的开关。

作为可选方案，所述盘管的第一端和第二端位于罐体的同侧或相对侧，所述腔体的第一开口和第二开口位于罐体的同侧或相对侧。

作为可选方案，所述上封结构包括不锈钢上封盖和用于将所述不锈钢上封盖与罐体密封连接的上封卡箍，所述下封结构包括不锈钢下封盖和用于将所述不锈钢下封盖与罐体密闭连接的下封卡箍，所述上封卡箍和下封卡箍上均设置有卡紧连接件。

作为优选方案，在所述不锈钢上封盖与罐体之间设置有上封卡箍垫圈，在所述不锈钢下封盖与罐体之间设置有下封卡箍垫圈。

作为优选方案，所述罐体和盘管均为不锈钢材质，所述不锈钢材质的抛光度为0.6μm。

作为可选方案，在所述罐体上设置有不锈钢手提把手。

本发明的另一方面提供了一种如上述任一项技术方案所述的用于取样液体降温的取样器的使用方法，包括如下步骤：

将冷却介质的进入管与冷却介质相连通，同时打开冷却介质进入管和流出管上的开关，调节冷却介质的流速，向罐体的腔体内通入冷却介质；

将取样液体的进入管与取样液体相连通，同时打开取样液体进入管和流出管上的开关，调节取样液体的流速，向罐体的盘管内通入取样液体；

待从取样液体流出管中接出的取样液体为连续澄清、无气泡时，收集所需量的冷却取样液体，并同时关闭取样液体进入管和流出管上的开关。

作为优选方案，所述冷却介质的流速与取样液体的流速的比大于等于3。

作为优选方案，所述冷却介质的温度在4-6℃范围内。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、本发明提供的取样器具有较大热交换面积和较高冷却效率，在取样时能够通过与外界冷媒进行快速热交换使样品迅速降温至低温水平，从而能够有效反应生产实际。

2、本发明提供的取样器可便捷地带到生产现场进行现场检测，可有效避免与生产实际无关的额外高热负荷对样品分析产生的影响。

3、利用本发明提供的取样器取样，可为酿造者调试生产参数、研究人员研究煮沸过程风味物质的变化规律提供了可靠的数据源获得方式。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的取样器的侧剖面图；

图2为本发明实施例所提供的取样器的侧视图；

图3为本发明实施例所提供的取样器的主视图；

上述附图中，各附图标记所表示的部件为：

1-不锈钢上封盖；2-上封卡箍垫圈；3-上封卡箍；4-取样液体进入管软管；5-取样液体进入管上的开关；6-取样液体进入管；7-冷却介质流出管软管；8-冷却介质流出管上的开关；9-冷却介质流出管；10-取样液体流出管软管；11-取样液体流出管上的开关；12-取样液体流出管；13-下封卡紧螺丝；14-冷却介质进入管软管；15-冷却介质进入管上的开关；16-冷却介质进入管；17-下封卡箍；18-下封卡箍垫圈；19-不锈钢下封盖；20-手提把手；21-上封卡紧螺丝；22-盘管；23-腔体；24-罐体。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例的一方面提供了一种用于取样液体降温的取样器，包括由上封结构和下封结构密封的罐体24，罐体24内部形成有可盛放冷却介质的腔体23，腔体23内设置有可流通取样液体的盘管22，盘管22具有固接于罐体24侧壁上部的第一端和固接于罐体侧壁下部的第二端，第一端连接有取样液体进入管6，第二端连接有取样液体流出管12，盘管22内流通的取样体液与腔体23内的冷却介质之间形成温度差，以使取样液体降温。

在本实施例中，该取样器为一密封的罐体，主要包括腔体和盘管两部分，其中盘管主要为取样液体的流通提供通道，腔体主要为冷却介质的盛放提供空间，在这种情况下，盘管中流动的取样液体通过与腔体中盛放的冷却介质进行热交换形成温度差，以实现取样液体的降温目的。在本实施例中，如无其它进一步说明，所提及的取样液体为煮沸的液体或接近于煮沸状态下的温度较高的液体，例如可以是啤酒行业中所涉及的麦汁煮沸过程中的麦汁，也可以是啤酒行业以外的如葡萄酒、乳品中所涉及的温度较高的液体，只要是后续需要通过以冷却取样的方式来获取能反映生产实际数据的取样液体均可使用本实施例中所提供的取样器进行取样。

为了能够使冷却介质与高温取样液体的热量实现快速交换，在一优选实施方式中，腔体23具有较大的换热面积，腔体23的体积与盘管22的内容积的比大于等于15。可以理解的是，本领域技术人员可根据实际情况在上述限定的条件下确定二者的比例。为了与腔体较好的配合，确保达到上述目的，在一实施方式中，盘管22的直径为5-7mm，盘管22之间的间隙为5-7mm。在一优选实施方式中，盘管22的直径为6mm，盘管22之间的间隙为6mm。可以理解的是，本实施例中所使用的盘管优选为螺旋盘管，这样可有效增大热交换面积，从而具有较高的冷却效率。在另一优选方式中，为了确保取样器更加耐用耐腐蚀，罐体24、罐体的内壁，即腔体23和盘管22均为不锈钢材质，不锈钢材质的抛光度优选为0.6μm。

在上述实施例中，为了使冷却介质循环利用，并使冷却介质一直保持着较高的冷却效力，腔体23包括位于罐体24侧壁下部的第一开口和位于罐体侧壁上部的第二开口，第一开口连接有冷却介质进入管16，第二开口连接有冷却介质流出管9。这种情况下，冷却介质可经由冷却介质进入管16从第一开口处进入腔体23，然后通过第二开口经由冷却介质流出管9流出，从而保持循环状态直至取样完毕。可以理解的是，在又一优选方式中，在取样液体进入管6和冷却介质进入管16的前端可设置相应的软管，即取样液体进入管软管4和冷却介质进入管软管14，从而有利于在将取样器带至现场时，与相应的取样液体的存储装置或者冷却介质的存储装置相连接，这样有利于在将取样液体进入管或冷却介质进入管上的开关打开后，对应的流体顺利进入相应的通道内；同理，在取样液体流出管12和冷却介质流出管9的后端也可设置相应的软管，即取样液体流出管软管10和冷却介质流出管软管7，从而有利于接取所需量的冷却后的取样液体或者将冷却介质再连入冷却介质的存储装置内。

在上述实施例中，为了确保取样过程的顺利开展，在取样液体进入管6、取样液体流出管12以及冷却介质进入管16、冷却介质流出管9上均设置有相应的开关。具体的，在准备取样前，可在接通冷却介质后，同时打开冷却介质进入管16和流出管9上的开关，使冷却介质通入腔体23内，待腔体23内壁冷却呈结露状后，接通取样液体，然后同时打开取样液体进入管6和流出管12上的开关，使取样液体顺管体流入，待取样液体符合要求并取至所需量后，关闭取样液体进入管6和流出管12上的开关即可。

为了能够使取样器内部保持密闭，提高冷却效果，上述实施例中的罐体利用上封结构和下封结构进行密封，其中，上封结构包括不锈钢上封盖1和用于将不锈钢上封盖1与罐体24密封连接的上封卡箍3，下封结构包括不锈钢下封盖19和用于将不锈钢下封盖19与罐体24密闭连接的下封卡箍17，上封卡箍3和下封卡箍17上均设置有卡紧连接件。其中，卡紧连接件可以为卡紧螺丝。进一步，为了实现上下封盖与罐体的有效密封，在不锈钢上封盖1与罐体24之间可设置有上封卡箍垫圈2，在不锈钢下封盖19与罐体24之间设置可有下封卡箍垫圈18。

在上述实施例中，盘管22的第一端和第二端位于罐体24的同侧或相对侧，腔体23的第一开口和第二开口位于罐体24的同侧或相对侧，本领域技术人员可根据实际设计而定。但需要说明的是，由于盘管的第一端是用于连接取样液体进入管的，而这之间不涉及到任何加压装置，取样液体通过重力作用从进入管经由第一端流入盘管中，因此第一端优选位于盘管的上部，为了实现冷却介质与取样液体的较大程度的热交换，冷却介质优选从位于腔体下部的第一开口进入，从而可与取样液体以逆流的方式实现热量交换。可以理解的是，上述实施方式为一优选实施方式，当然，本领域技术人员也可将与上述端口相连的管体进行交换，例如将取样液体的进入管与罐体下部的第二端相连，其它管体位置做相应处理，但该过程中会涉及到不必要的额外装置以及相应的繁琐步骤，因此，本实施例中并不推荐使用该种连接方式。

在上述实施例的一优选方式中，为了便于实现取样器的便携式移动，在罐体24上还可设置有不锈钢手提把手20。

本发明实施例的另一方面提供了一种如上述任一项实施例所述的用于取样液体降温的取样器的使用方法，包括如下步骤：

S1：将冷却介质的进入管与冷却介质相连通，同时打开冷却介质进入管和流出管上的开关，调节冷却介质的流速，向罐体的腔体内通入冷却介质；

S2：将取样液体的进入管与取样液体相连通，同时打开取样液体的进入管和流出管上的开关，调节取样液体的流速，向罐体的盘管内通入取样液体；

S3：待从取样液体流出管中接出的取样液体为连续澄清、无气泡时，收集所需量的冷却取样液体，并同时关闭取样液体进入管和流出管上的开关。

在S3步骤中，如果是取样大于盘管22内容积的大体积时，则可以在取样液体出样连续澄清、无气泡时，在取样液体流出管软管10处用取样瓶进行冷却样品的收集，待取得所需量样品后，同时关闭取样液体进入管上的开关5和流出管上的开关11；如果是连续多时间点取样，则可在取样液体连续出样约2倍于盘管22的内容积时，在取样液体流出管软管10处用取样瓶进行冷却样品的收集，实现连续多时间点取样；如果一次仅需取样少量样品时，则可在取样液体连续澄清、无气泡出样时，同时关闭取样液体进入管上的开关5和流出管上的开关11，然后将进入管软管4与煮沸的取样液体断开，排除取样液体进入管上开关前端的软管中的取样液体，然后再次打开取样液体进入管上的开关5和取样液体流出管上的开关11，在取样液体流出管软管10处用取样瓶进行冷却样品的收集，从而可取得体积等于盘管22内容积的少量冷却样品。

可以理解的是，在上述方法中，步骤S1可以省略，例如在现场不便接冷却介质时，则可在去现场前将取样器降温，亦或打开不锈钢上封盖1、关闭冷却介质进入管上的开关15以及流出管上的开关8，然后在腔体23中灌满碎冰水，封闭不锈钢上封盖1，这种冷却介质灌注方式可实现一次性低温取样。

为了便于取样液体的快速冷却，在一优选实施例中，冷却介质的流速与取样液体的流速的比大于等于3。例如，在上述S1步骤中，取样液体的流速可调整为15毫升/秒，冷却介质的流速可调整为50毫升/秒，本领域技术人员可根据实际情况在上述比例下调整二者的流速。在又一优选实施例中，冷却介质的温度在4-6℃范围内。例如，4℃、5℃、6℃等。

为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的用于取样液体降温的取样器及其使用方法，下面将以麦汁为取样液体、冰水为冷却介质为例进行描述。

实施例1

将取样器通过冷却介质进入管软管14与冰水罐连接，打开冷却介质进入管上的开关15以及流出管上的开关8，调节冰水流速至50毫升/秒(麦汁流速的3倍以上)，使取样器壁呈结露状。

取样时，将麦汁进入管软管4与煮沸锅取样口相连，打开麦汁进入管上的开关5以及麦汁流出管上的开关11，调节麦汁流速至15毫升/秒。待麦汁连续出样、澄清、无气泡时，同时关闭麦汁进入管上的开关5和流出管上的开关11。将麦汁进入管软管4与煮沸锅取样口断开，排除麦汁进入管前端的软管中的热麦汁。随后同时打开麦汁进入管上的开关5以及流出管上的开关11，收集冷却麦汁于取样瓶，取得170毫升麦汁，这个过程约10秒钟。用温度计测定此时麦汁的温度为13℃，说明使用本取样器将麦汁温度降至30℃以下的时间远小于10秒。

对比例1

传统取样模式现场降温过程：将4℃的水浴锅搬至麦汁生产现场，用250毫升碘量瓶取170毫升热麦汁，迅速放入水浴锅中，麦汁低于水浴液面、并不停摇动以提高热交换效率，用温度计测定麦汁的即时温度。记录情况如下75℃(20s)、62℃(30s)、52℃(60s)、42℃(90s)、31℃(120s)、26℃(150s)

传统取样模式实验室降温过程：用250毫升碘量瓶取样170毫升热麦汁快速跑至实验室降温，这个路程占用约4分钟。迅速放入实验室水浴锅中，麦汁低于水浴液面并不停摇动，用温度计测定麦汁的即时温度。记录情况如下59℃(270s)、48℃(300s)、41℃(330s)、30℃(360s)、25℃(390s)

对比实施例1与对比例1中降温170毫升100℃热麦汁的实验数据：

若以低于30℃视为不发生热反应的上限温度，使用本取样器在远少于10秒的情况下实现，传统方式取样现场水浴降温需要约120秒，而传统取样方式取样后以极快的速度跑回实验室进行水浴降温约需360秒。

对对应的麦汁进行糠醛分析，本取样器分析的麦汁的糠醛数值为243微克/升，传统取样模式现场降温的麦汁的糠醛数值为261微克/升，而传统取样模式实验室降温的麦汁的糠醛数值为301微克/升。由于糠醛是典型的热负荷指标，热负荷越高产生量越大。传统取样模式现场降温的糠醛增加7％，传统取样模式实验室降温的糠醛增加23％，可见不同取样方式所测数据差异很大，很明显不能用于反映生产实际。而本取样器所得数据，因取样后温度可瞬间降到低于30度，可以忽略非生产实际外的过热负荷，有效反应生产实际，从而为酿造者调生产参数、研究人员研究煮沸过程风味物质的变化规律提供了可靠的数据源获得方式。

Claims (13)

1.一种用于取样液体降温的取样器，其特征在于，包括由上封结构和下封结构密封的罐体，所述罐体内部形成有可盛放冷却介质的腔体，所述腔体内设置有可流通取样液体的盘管，所述盘管具有固接于所述罐体侧壁上部的第一端和固接于所述罐体侧壁下部的第二端，所述第一端连接有取样液体进入管，所述第二端连接有取样液体流出管，所述盘管内流通的取样体液与腔体内的冷却介质之间形成温度差，以使取样液体降温。

2.根据权利要求1所述的用于取样液体降温的取样器，其特征在于，所述腔体的体积与所述盘管的内容积的比大于等于15。

3.根据权利要求1所述的用于取样液体降温的取样器，其特征在于，所述盘管的直径为5-7mm，所述盘管之间的间隙为5-7mm。

4.根据权利要求1所述的用于取样液体降温的取样器，其特征在于，所述腔体包括位于所述罐体侧壁下部的第一开口和位于所述罐体侧壁上部的第二开口，所述第一开口连接有冷却介质进入管，所述第二开口连接有冷却介质流出管。

5.根据权利要求4所述的用于取样液体降温的取样器，其特征在于，在所述取样液体进入管、取样液体流出管以及所述冷却介质进入管、冷却介质流出管上均设置有相应的开关。

6.根据权利要求4所述的用于取样液体降温的取样器，其特征在于，所述盘管的第一端和第二端位于罐体的同侧或相对侧，所述腔体的第一开口和第二开口位于罐体的同侧或相对侧。

7.根据权利要求1所述的用于取样液体降温的取样器，其特征在于，所述上封结构包括不锈钢上封盖和用于将所述不锈钢上封盖与罐体密封连接的上封卡箍，所述下封结构包括不锈钢下封盖和用于将所述不锈钢下封盖与罐体密闭连接的下封卡箍，所述上封卡箍和下封卡箍上均设置有卡紧连接件。

8.根据权利要求7所述的用于取样液体降温的取样器，其特征在于，在所述不锈钢上封盖与罐体之间设置有上封卡箍垫圈，在所述不锈钢下封盖与罐体之间设置有下封卡箍垫圈。

9.根据权利要求1所述的用于取样液体降温的取样器，其特征在于，所述罐体和盘管均为不锈钢材质，所述不锈钢材质的抛光度为0.6μm。

10.根据权利要求1-9任一项所述的用于取样液体降温的取样器，其特征在于，在所述罐体上设置有不锈钢手提把手。

11.一种如权利要求1-10任一项所述的用于取样液体降温的取样器的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

将冷却介质的进入管与冷却介质相连通，同时打开冷却介质进入管和流出管上的开关，调节冷却介质的流速，向罐体的腔体内通入冷却介质；

将取样液体的进入管与取样液体相连通，同时打开取样液体进入管和流出管上的开关，调节取样液体的流速，向罐体的盘管内通入取样液体；

待从取样液体流出管中接出的取样液体为连续澄清、无气泡时，收集所需量的冷却取样液体，并同时关闭取样液体进入管和流出管上的开关。

12.根据权利要求11所述的使用方法，其特征在于，所述冷却介质的流速与取样液体的流速的比大于等于3。

13.根据权利要求11所述的使用方法，其特征在于，所述冷却介质的温度在4-6℃范围内。