CN1079692C - 用于在连续过程中混合液体的定量加料装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种定量加料装置或混合装置，用于在一个连接过程中将一种流动的原液和一种或多种添加的少量辅液混合，以获得被混合液体的混合比恒定均匀的流动液体混合物。
Description
本发明涉及一种定量加料装置或混合装置，用于在连续过程中使一种流动的原液与一种或多种附加的辅液混合，以便永久地获得一种流动的液体混合物，并使混合液体的混合比均匀。特别是加工工业和制药技术需要采用定量加料装置，以在一个连续的混合过程中，并在产生均匀的混合比，即所合成份的量均匀的条件下，利用这种定量加料装置将两种或更多成份的液体连续地相互混合。根据本发明的装置和方法特别适用于这样的情况：一种或几种所谓的辅助成份需要被混合到一种流动的主要成份中，以及在最终得到的混合物中按照体积计算的辅助成份的量与主要成份的量相比相当小或非常小。因此在有些情况下，需要添加酶、着色剂、增香剂、维生素等。在液体的某一流量下，添加物，即所谓的辅助成份的含量可低到为流动的主要成份的0.05～1％。利用本发明方法可以得到具有均匀且连续的混合比的液流，进而可对所述液体进行包装，并使所有包装中含有相同的添加剂含量。这种工艺的一个例子例如是无乳糖消毒牛奶的制备，其中在包装前使未经处理的已消毒但含有乳糖的牛奶与一定量经过消毒-过滤的乳糖酶连续混合，含乳糖牛奶/乳糖酶的比例约为5-10,000，在连续制备的所有包装中都需要大致相同的混合比。在另一些情况下，需要更高含量的辅液作为添加成分，例如食用着色剂或增香剂等。
已知用于混合具有不同的流量比的液流的定量加料设备，但这种设备主要用于通过使混合的液流进入一个环路并在环路中引导液流，即使某一部分液流偏离主导管，并回流到导流管中位于下游侧的一点处，以获得一个恒定的混合比。混合液或其一部分将以这种方式通过环路循环数次，以便当最终通过环路时获得良好的混合。本发明不采用混合环路，其工艺设计非常简单，并且对于添加物的量和类型具有很强的适应性，最重要的是，本发明可很容易地在不同混合成份的使用之间进行调节。根据本发明的定量加料装置优选地适合应用于食品工业，但也可用于制药工业，用以连续地混合液态产品。
下面将参照附图描述本发明的一个实施例，其中，图1表示定量加料装置，图2表示一个具有许多用于提供辅液的针状喷嘴的专用装置，图3表示一个用于存储消过毒的辅液的软塑料袋。如上文所提到的，所述装置包括一个用于以非常精确的量使这里被称为原液的第一种液体和在此被称为辅液的第二种液体混合的机构，其混合比是这样的：在被混合液体各自的体积之间存在很大的差别。如上面所指出的那样，在许多制药方法中，但同样也和其它一些工艺，例如对一种液体着色或向液体中加入例如酶或增香剂等的工艺相关联，需要在大量的原液中加入少量的辅液。在一个连续的混合过程中，最重要的是，尽管被混合的液体的体积不同，但在整个过程中混合比总是恒定的和可控制的，从而，例如所获得的混合液体中增香剂或酶的含量将不会变化。
图1所示的设备包括：一个原液的流通管道26，通过一个流量表22可对流过的原液的量进行控制，该流量表22记录流过的原液的量，并通过控制器20控制螺杆泵21的速度。在图示情况下，辅液取自装有消过毒的辅液28的塑料袋19。辅液28经过导管27流到一个被控制器20控制的已知类型的螺杆泵21，螺杆泵21包括一个可旋转的圆柱体29，在圆柱体29的圆周上支撑着辊30，在图示的情况下辊30在圆柱体29中位于沿径向彼此相对的位置上，并且这些辊凸出到可旋转体29的周边之外。至少导管27的一个部分27′是由柔性材料制成的，例如由橡胶或塑料制成，导管27的这个部分27′设置在泵21的一个管31中。
在圆柱体29旋转时，柔性导管27′被辊30压缩，装在位于辊30之间的导管27′内的液体被辊30沿着圆柱体29的转动方向向前挤压，并因此被向前泵送。由于管27′的大小已知并且圆柱体29的旋转速度是可控制的，所以可以非常精确地控制导管27中被抽吸的液体的量，并且可使流动保持稳定。在导管27的末端或其附近设有一个流动控制装置23，以便能在导管27中的流动中断时使泵21和混合过程停止。如上所述地被供给的辅液28通过一个专门设置的入口室25加给原液，在图2中详尽地示出了该入口室25。与用于原液的导管26相连接的该入口室25设有一个连接法兰32，该连接法兰32位于在图示情况下导管26构成一个弯道的地方，并且，在导管的弯道中具有一个液流引导迷宫31，用于将原液导向入口室25。入口室25设有一个连接法兰33，它与导管的法兰32相匹配，并且设有相互紧密连接的密封件34。入口室25还具有空间35，可以借助通过导管10提供的消毒剂，例如蒸汽或消毒液使其保持无菌。经过的蒸汽或液体对空间35进行消毒，并且对空间35中存在的或可能存在的所有物质进行消毒。另外，入口室25具有一个或多个空间14，适用于接收包括一个皮下注射针12和一个连接到导管27上的连接件36在内的注射针或注射器状插管。
如图2所示，入口室25可以设有几个用于设制皮下注射针的空间14，该皮下注射针与所述连接件36相邻，通过O型圈型的一个密封环37相对于入口室25被密封。
因此，通过与密封环37一起移动连接件36，插管12可在腔室14中移动。入口室25与原液导管26相连接的那部分具有一个由橡胶或类似橡胶的材料制成的密封壁38，插管12可以很容易地刺透该密封壁38，并且在插管12缩回到空间14中后，密封壁以自密封的方式将自身紧缚在由密封壁38上的插管12形成的孔的周围。因此，当插管12位于空间14中时，插管12可以被消毒，并且使其保持无菌地穿过密封壁38进入导管26，用于以精确的预定剂量向流动的原液供应辅液28。插管12也可以在不中断消毒的情况下缩回空间14中。如图所示，与插管12、13相连接的连接件36设有一个法兰39。在将插管12、13插入导管26之后，插管12、13可以由一个压在法兰39上的止动法兰40锁定在插入位置上，插管12和相关联的连接件36的位置被固定。为了实现原液和一种或多种辅液的良好的混合，用于混合液体的导管26′设有一个混合室24，该混合室24具有使液流转向的表面，以便在湍流下实现被加在一起的液体的均匀混合。图3示出了上述的用于辅液的袋子19的一个例子，显然，该袋子设有两个连接件27、3，连接件3构成注入导管，而管27如上所述地构成辅液的排放导管。当然，辅液的容器19不必是一个塑料袋，而可以是由塑料或金属制成的尺寸稳定性更大的容器，并且对于本发明来说，供应的辅液或者甚至原液不一定必须为无菌液体。
应当补充的是，在供应几种辅液的情况下，不仅入口室必须设有几个腔室和用于辅液28的插管，而且除非辅液不具有即使在贮存容器中也能混合成一种共同的“辅液混合物”的性质，否则各辅液28需要有其自己的贮存容器19，自己的泵21和自己的控制器20。可在实际中使用一个配有多个插管位置的入口室，以便当第一容器排空时，可以不用从一个辅液容器19转换到另一个辅液容器地停止处理过程。如果入口室25以上述方式设有几个插管空间，则可以执行辅液容器19的这种“快速转换”。
已经发现，即使混合液体时的体积比极不均匀，根据本发明的装置在长时间的连续操作过程中也可实现恒定的、非常精确的混合比。
如上所述，也可以在不间断的无菌条件下对消毒液体进行混合，并且，如果需要，在混合操作中也易于以非常高的精度调节混合比。
Claims (19)
1.一种定量加料装置，用于在连续过程中，使一种流动的原液与一种或多种添加量为0.05～1％的辅液(28)混合，以便获得被混合液体具有恒定的均匀混合比的流动液体混合物，其特征在于，一个原液从中流过的液流管(26)，一个设置在所述液流管中或与其串联的混合室(24)，一个或多个用于从辅液贮存容器(19)向一个或多个细管嘴(12)连续供应所述辅液(28)的泵(21)，所述细管嘴(12)可插入所述液流管中，所述管嘴(12)由一个或多个针状管构成，它们可穿过一个可穿透的柔性壁部件插入液流管(26)，所述柔性壁部件密封地设置在一个设在液流管中的多孔壁部件中。
2.如权利要求1所述的定量加料装置，其特征在于，所述的在其插入位置上用于供应辅液(28)的管嘴(12)平行于原液的流动路径地设置。
3.如权利要求1所述的定量加料装置，其特征在于，所述的用于供应辅液(28)的管嘴(12)由注射针状装置构成，所述注射针状装置具有一个斜切的削尖部分，而且具有输入开口，所述输入开口设有用于将注射针状管嘴(12)连接到用于供应辅液(28)的管或导管(27)上的连接机构。
4.如权利要求1所述的定量加料装置，其特征在于，一个或多个装有辅液(28)的贮存容器(19)由用柔性塑料或金属制成的消毒袋或不易变形的容器构成，并且容器(19)中内装的物质最好包括一种消毒液体。
5.如权利要求4所述的定量加料装置，其特征在于，所述贮存容器(19)各自具有两个管形或导管形的连接导管(27，3)，它们与容器的内部连通，并且其中一个是供应导管(3)，而另一个是排液导管(27)，各连接导管可以独立地关闭和打开。
6.如权利要求1所述的定量加料装置，其特征在于，所述的用于供应辅液(28)的一个或多个泵(21)由螺杆泵构成，并且泵流量无限可调。
7.如权利要求1和6所述的定量加料装置，其特征在于，一个流量表(22)用于测量在所述液流管(26)中流动的原液的流量，和一个由所述流量表(22)控制的控制器(20)调节旋转速度，并进而调节从所述一个或多个螺杆泵(21)流出的流量，该控制是这样进行的，即使一种或所有辅液(28)以一种可控的方式和可控制的量被混合到流动的原液中。
8.如权利要求1所述的定量加料装置，其特征在于，在一个或多个连接导管(27)中设有一个或多个消毒过滤器，所述连接导管(27)位于所述辅液的容器(19)和所述的用于向原液供应辅液的管嘴(12)之间。
9.如权利要求1所述的定量加料装置，其特征在于，所述混合室(24)具有许多位于液流管(26)中的转向部件，它们适于改变部分所述原液和所供给的辅液的流动方向，以便产生湍流并获得被供应液体的均匀混合。
10.如权利要求1所述的定量加料装置，其特征在于，在液流管中的所述柔性的并可穿透的壁部件具有一个空间，消毒液体可从中流过，所述消毒液体至少在针状管嘴插入时环绕或流过可插入所述壁部件的所述针状管嘴部件的周围。
11.如权利要求10所述的定量加料装置，其特征在于，所述针状管嘴(12)的插入部分(25)具有一个空间(14)，该空间中充有消毒液体或者消毒液体可从中流过，该空间具有一个由可穿透的柔性材料制成的出口壁(38)，在穿过所述空间(14)的出口壁(38)之前，针状管嘴(12)被消毒液所包围或冲洗，并且通过沿管嘴纵向的进一步运动使管嘴(12)穿透所述出口壁(38)，以便以消毒的针头部分穿入所述液流管(26)。
12.如权利要求1所述的定量加料装置，其特征在于，一个用于供应辅液(28)的连接机构(25)包括一个可与所述液流管(26)连接并供所述针状管嘴(12，13)用的夹持件，所述夹持件具有至少两个适于支撑所述管嘴(12，13)并对其位置进行纵向导向的导向套管(22)，每个所述针状管嘴(12，13)可滑动地装在相对于空间(35)密封地设置的所述套管(2)上，在每个所述套管(2)或空间的内部沿其纵向延长线在柔性的可穿透壁(38)上设有开口，所述壁(38)将空间(35)与液流管(26)的内部分开，所述针状管嘴(12，13)可以下述方式在其套管(2)中单独地进行操作：它们可相互独立地在管嘴(12，13)的纵向上移动，并穿透所述柔性分隔壁(38)，以便使针状管嘴的尖端(12)位于液流管(26)中，从而向原液提供所述的一种或多种辅液(28)。
13.一种混合两种或多种液体的方法，将一种或多种辅液(28)从贮存容器(19)中泵入一种流动的原液中，并与之混合，以获得一种均匀的液体混合物，其特征在于，由一个流动泵(21)从贮存容器(19)中泵出一种或多种辅液(28)，并且由一个穿过液流管(26)的柔性橡胶类壁部件(38)的针状管嘴(12，13)将辅液(28)供应给所述原液，并且以恒定的流速供应，原液从所述液流管(26)中流过。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述原液包括食品或医药制品。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述原液可被灭菌或消毒。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述一种或多种辅液(28)包括：酶、增香剂、着色剂、维生素、细菌或医药制品。
17.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述管嘴(12)设置在流动路径的中心处。
18.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述柔性材料是橡胶类材料。
19.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述可穿透壁(38)由橡胶类材料制成。
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