CN111700111A - 一种液态奶发酵系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液态奶发酵系统，包括发酵罐，所述发酵罐内部设置搅拌装置，所述搅拌装置连接发酵罐外顶部设置的电机，发酵罐内顶部设有多个清洗喷头，所述搅拌装置包括：主轴、固定横杆、活动套杆以及搅拌叶片，其中固定横杆与主轴连接，活动套杆与固定横杆滑动套接，搅拌叶片连接活动套杆，主轴、固定横杆、活动套杆以及搅拌叶片之间形成有相应的流道，通过流道内的高压水流实现搅拌叶片搅拌工位以及清洗工位的切换。本发明一方面能够提高液态奶的发酵效果，另一方面能够提高发酵罐的清洗效果，实用性高。

Description

一种液态奶发酵系统

技术领域

本发明主要涉及液态奶加工相关技术领域，具体是一种液态奶发酵系统。

背景技术

在牛奶加工过程中，牛奶的发酵是必备的工艺流程。在传统的牛奶发酵系统中，需要使用到发酵罐对牛奶进行发酵。发酵罐设置为双层壁体式结构，通过流通的蒸汽或者电加热的方式实现温度的控制，液态奶置于发酵罐内部进行发酵，发酵过程中通过搅拌的方式保证发酵的均匀性。由于牛奶的发酵对环境要求极为严格，因此在发酵完后需要对发酵罐进行及时的清洗，以保证发酵罐的清洁度。

传统结构的液态奶发酵系统，其主要存在的不足如下：搅拌装置仅仅起到搅拌作用，其虽然能够一定程度上保证液态奶发酵的均匀性，但是由于发酵需在高温下进行，牛奶容易粘粘在发酵罐的内壁上形成较厚的涂层，一方面影响发酵效果，另一方面也不利于对发酵罐的清洗作业；发酵罐的清洗一般是通过顶部设置的多个喷淋头进行清洗，存在对发酵罐内壁覆盖不到位，清洗力度差、效果差，往往需要人工辅助清洗的缺陷。

发明内容

为解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种液态奶发酵系统，其通过对传统发酵罐中搅拌装置的改进，一方面能够提高液态奶的发酵效果，另一方面能够提高发酵罐的清洗效果，实用性高。

本发明的技术方案如下：

一种液态奶发酵系统，包括发酵罐，所述发酵罐内部设置搅拌装置，所述搅拌装置连接发酵罐外顶部设置的电机，发酵罐内顶部设有多个清洗喷头，所述搅拌装置包括：

主轴，所述主轴竖直设置于所述发酵罐内，主轴顶部通过一个旋转接头连接所述电机的输出轴后能够随所述输出轴转动，所述旋转接头进水口连接进水管，所述主轴内部设置与旋转接头连通的第一水流通道；

固定横杆，所述固定横杆内端固定连接主轴，外端设置固定的活塞头，固定横杆内部设置有第二水流通道，第二水流通道的进水口与第一水流通道连通；

活动套杆，所述活动套杆内部设置活动腔，所述活动腔内端设置内挡盘，外端设置外挡盘，所述外挡盘将活动腔外端封闭，活动套杆内部设置第三水流通道，所述固定横杆穿过内挡盘使活塞头置于活动腔内将活动腔分隔为独立的内腔体和外腔体，固定横杆和内挡盘之间滑动配合，活塞头和活动腔之间滑动配合，活塞头和外挡盘之间的外腔体内设有弹簧，第二水流通道的出水口位于活塞头和内挡盘之间的内腔体内；

搅拌叶片，所述搅拌叶片固定安装于所述活动套杆的外端，搅拌叶片内部设置第四水流通道，所述第四水流通道与第三水流通道的出水口连通，搅拌叶片外侧面设置多个横向喷水孔，所述横向喷水孔与第四水流通道连通；

所述外腔体内的弹簧伸展时，所述活动套杆被向外顶出后进入搅拌工位，此时搅拌叶片与发酵罐的内壁贴合且第三水流通道的进水口与内腔体不连通，所述第二水流通道通入高压水时，高压水进入内腔体，通过外挡盘推动活动套杆向内运动使弹簧压缩后活动套杆进入清洗工位，此时，搅拌叶片与发酵罐的内壁呈一定间距，且第三水流通道的进水口与内腔体连通。

进一步，所述内挡盘与固定横杆之间设置有第一密封圈，所述活塞头和活动套杆之间设有第二密封圈。

进一步，所述活动套杆处于搅拌工位时，所述第三水流通道的进水口通过活塞头封闭，且该进水口位于所述第二密封圈的内侧。

进一步，所述固定横杆沿主轴高度方向均匀设置多组，每组均包括至少一个所述固定横杆，具体的，每组包括四个固定横杆，固定横杆与主轴之间垂直设置，且通过螺纹连接。

进一步，所述搅拌叶片的外侧面为弧形，该弧形的外侧面与发酵罐的圆形内壁相适应，所述喷水孔在搅拌叶片的高度方向上依次间隔布置多个。

进一步，所述搅拌叶片的内端设置有第一法兰盘，所述活动套杆的外端设置有第二法兰盘，第一法兰盘和第二法兰盘之间通过螺钉连接从而形成活动套杆和搅拌叶片的固定连接，第一法兰盘和第二法兰盘之间设置密封垫。

进一步，所述活动套杆上还设有多个竖向喷水孔，所述竖向喷水孔沿活动套杆长度方向设置多个，所述竖向喷水孔与所述第三水流通道连通用于朝向上方或下方喷水。

进一步，所述旋转接头连接的进水管上设置有第一放水阀，所述发酵罐的底部设置有第二放水阀。

进一步，所述旋转接头与电机的输出轴之间通过过渡轴连接，所述过渡轴和输出轴之间在径向方向上能够传递扭力且在轴向方向上能够相对滑动；

所述过渡轴连接一凸轮机构，通过所述凸轮机构使得过渡轴在转动的过程中能够在轴向方向上进行往复的直线运动。

进一步，所述过渡轴和输出轴之间通过具有导向和传递扭力作用的花键连接；

所述凸轮机构包括设置在所述过渡轴外侧面上的凸轮槽、与凸轮槽配合的导轮，所述导轮通过架体固定在发酵罐内部，所述导轮与凸轮槽配合实现过渡轴转动时的往复式直线运动。

本发明的有益效果：

1、本发明所公开的液态奶发酵系统，其搅拌装置设置有两个工位，处于搅拌工位时，搅拌叶片在弹簧作用下贴合在发酵罐的内壁位置，能够防止高温下液态奶粘粘在内壁上影响发酵效果，同时也便于后期对发酵罐的清理，搅拌装置同时具有清洗功能，当处于清洗工位时，在水压的作用下，搅拌叶片自动收缩与内壁之间形成一定的间距，以便水流能够对发酵罐内壁形成冲击，通过转动的搅拌叶片以及顶部的清洗喷头配合对发酵罐内周进行全覆盖清洗，清洗效果好，同时，整个结构的动作，通过水压控制，无需复杂的电路、电线连接结构，无需考虑绕线、绕管的问题，因此，其整体结构设计简单合理，创意好，实用性强。

2、本发明所公开的液态奶发酵系统，通过多组搅拌叶片的设置，能够对发酵罐实施全覆盖清洗和搅拌，搅拌叶片的弧形结构与罐体内壁吻合性好，搅拌叶片和活动套杆的连接方式便于搅拌装置的安装和密封；通过活动套杆上设置的竖向喷水孔能够对搅拌装置自身实现冲洗，做到全方位覆盖清洗，效果好。

3、本发明所公开的液态奶发酵系统，其搅拌装置在进行搅拌或清洗的同时，能够实现自身的往复式直线运动，一般使搅拌叶片或喷水孔能够全面覆盖到罐体内壁的位置，结构设计简单合理，运动灵活，实践证明，本发酵系统能够有效提高液态奶的发酵质量以及清洗质量。

附图说明

附图1为本发明处于搅拌工位时内部结构示意图；

附图2为本发明处于清洗工位时内部结构示意图；

附图3为本发明处于搅拌工位时内部俯视结构示意图；

附图4为本发明处于清洗工位时内部俯视结构示意图；

附图5为本发明处于搅拌工位时部分结构示意图；

附图6为本发明处于清洗工位时部分结构示意图；

附图7为本发明活动套筒结构示意图；

附图8为本发明固定横杆结构示意图；

附图9为本发明输出轴与过渡轴连接方式示意图。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

如图1-9所示，为本发明所提供的液态奶发酵系统相关结构示意图。在本发明中，用于限定固定横杆3、活动套杆2、搅拌叶片4等所使用的内端、内侧等均指靠近发酵罐1中心位置，即靠近主轴5方向的一端或一侧，外端、外侧等指靠近发酵罐1壁体位置，即远离主轴5方向的一端或一侧。

本发明实施例所提供的一种液态奶发酵系统其主要，包括发酵罐1，该发酵罐1包括双层的壁体以及一个盖体8，盖体8密封在发酵罐1的顶部位置，双层的壁体其内部可以通过蒸汽的方式使发酵罐1加热到所需温度，以便对罐体内部的液态奶进行发酵。在发酵罐1内部设置搅拌装置，搅拌装置连接发酵罐1外顶部设置的电机11，具体的，电机11安装在盖体8上部中间位置，电机11的输出轴10与搅拌装置连接，用于带动搅拌装置进行转动。发酵罐1内顶部设有多个清洗喷头9，具体的，清洗喷头9呈多排固定安装在盖体8底面上，通过清洗喷头9喷出的高压水流能够对罐体内部进行清洗作业。

本发明实施例所提供的搅拌装置，其一方面能够完成液态奶发酵过程中的搅拌作业另一方面能够完成发酵罐1的清洗作业。搅拌装置主要包括：主轴5、固定横杆3、活动套杆2以及搅拌叶片4几部分。其中，主轴5为一根竖直设置于发酵罐1内的光轴，该主轴5顶部通过一个旋转接头6连接电机11的输出轴10后能够随输出轴10转动，主轴5的底部悬空，主轴5与旋转结构6螺纹固定连接，旋转接头6的进水口连接一根进水管，该进水管可单独设置，也可与清洗喷头9采用同一管路结构，通过旋转接头6能够将进水管的水流引入到旋转的主轴5内。主轴5内部设置为中空的结构，且底部封堵，因此该中空的结构实际上是一个盲孔，该中空的结构形成第一水流通道16，该第一水流通道16与旋转接头6的出水口连通，从而打开进水管的管路后，水流可以流入到第一水流通道16内。

固定横杆3为一个光杆结构，在本发明提供的实施例中，固定横杆3为三组，每组均包括四个沿主轴5周向均匀布置的固定横杆3，三组固定横杆沿主轴5高度方向上依次布置，相邻之间可留有微小的间隙或不留间隙。固定横杆3水平设置，与主轴5相互垂直，固定横杆3的内端设置有螺纹，通过该螺纹固定旋紧连接在主轴5上，固定横杆3外端设置固定的活塞头20，该活塞头20可以与固定横杆3设置为一体式的结构，或者分体式通过螺纹或螺钉或焊接等方式组合为一体。固定横杆3的内部设置有第二水流通道17，该第二水流通道17的进水口与第一水流通道16连通，第二水流通道17的出水口设置在固定横杆3的侧壁上，位于活塞头20的一端。

活动套杆2整体上为一个筒体式的结构，其内部设置活动腔19，活动腔19内端设置内挡盘18，外端设置外挡盘30，外挡盘30可以通过焊接或者螺纹连接的方式固定在活动腔19一端，其可以将活动腔19外端封闭，活动套杆2的内挡盘18设置在端部，其通过螺纹连接的方式旋紧在活动套杆2上。活动套杆2内部设置第三水流通道21，该第三水流通道21的进水口大概位于活动腔19的中间位置与活动腔连通，其出水口设置在活动套杆2的外端面上。活动套杆2整体可滑动的套在固定横杆3上，固定横杆3穿过内挡盘18后使其活塞头20置于活动腔19内将活动腔19分隔为独立的内腔体31和外腔体32，固定横杆3的直径小于活塞头20的直径，固定横杆3和内挡盘18之间滑动配合，且具有密封结构，用于防止水流通过连接部位流出，活塞头20和活动腔19之间滑动配合，且具有密封结构，用于防止水流从两者连接处流出。活塞头20和外挡盘30之间的外腔体32内设有弹簧22，该弹簧22两端分别与活塞头20以及外挡盘30贴合，因此，弹簧22的作用力能够通过推动外挡盘30的方式使活动套杆2向外运动。第二水流通道17的出水口位于活塞头20和内挡盘18之间的内腔体31内，因此，第二水流通道17通入高压水时，高压水可以推动内挡盘18运动，从而使活动套杆2向内运动。

搅拌叶片4可用于对液态奶进行搅拌以及对罐体进行清洗。搅拌叶片4固定安装于活动套杆2的外端，搅拌叶片4内部设置第四水流通道23，该第四水流通道23与第三水流通道21的出水口连通，搅拌叶片4外侧面设置多个横向喷水孔24，横向喷水孔24与第四水流通道23连通。

本实施例的上述主要结构构成了发酵系统的主要机械结构。上述结构使得搅拌装置形成有两个工位：搅拌工位以及清洗工位。其中，当使用搅拌功能时，关闭水压，外腔体32内的弹簧22伸展，活动套杆3在弹簧22作用下被向外顶出后进入搅拌工位，此时搅拌叶片4与发酵罐1的内壁贴合且第三水流通道21的进水口与内腔体31不连通，该工位下，通过主轴5的转动，能够驱动搅拌叶片4转动，转动过程中能够实现罐体内液态奶的搅拌，同时防止液态奶粘粘在罐体的内壁上。该工位下，第三水流通道21与第二水流通道17之间处于不连通状态，因此，液态奶也不会通过相应的通道进入到其它零部件内。当需要对发酵罐1进行清洗时，通过进水管向旋转接头6通入高压水，高压水依次通过第一水流通道16、第二水流通道17进入内腔体31，该水压克服了弹簧22的作用力，推动外挡盘18向外运动，外挡盘18带动活动套杆2向内运动使弹簧22压缩，随着活动套杆2的运动，第三水流通道21的进水口逐渐向靠近内腔体31方向运动，直至与内腔体31连通，此时，内腔体31内的高压水流入第三水流通道21，再通过第四水流通道23进入到横向喷水孔24后由此高速喷出，由于活动套杆2的回缩运动，使得搅拌叶片4与发酵罐1的内壁之间不再贴合，而是具有一定的间距，因此横向喷水孔24喷出的高压水流能够对内壁形成冲击作用，随着主轴5的转动，再配合顶部设置的清洗喷头9实现内壁周向的全覆盖清洗。清洗完成泄压后，在弹簧22的作用下，搅拌叶片4向外伸出自动复位。

可知，本实施例的发酵系统，其搅拌装置不仅能够实现搅拌，还集成了清洗功能，两者的切换，通过水压自动驱动，结构设计巧妙，实用性强。

作为优选，本发明的实施例中，内挡盘18在与固定横杆3连接位置所设置的密封结构为图示的第一密封圈28，活塞头20和活动套杆2连接位置所设置的密封结构为图示的第二密封圈27，通过第一密封圈28和第二密封圈27的设置，避免水流意外流出，产生泄压。同时，当活动套杆2处于搅拌工位时，第三水流通道21的进水口通过活塞头20封闭，且该进水口位于第二密封圈27的内侧。搅拌工位时，通过活塞头20对第三水流通道21的封闭，能够避免液态奶通过第三水路通道21进入到活动腔体19内，从而可保证活动腔体19的清洁。

作为优选，本发明提供的实施中，搅拌叶片4的外侧面为设置为弧形，该弧形的外侧面与发酵罐1的圆形内壁相适应，以便两者更好的贴合，横向喷水孔24在搅拌叶片4的高度方向上依次间隔布置多个，也可阵列布置。

搅拌叶片4和活动套杆2之间通过法兰盘连接，搅拌叶片4的内端设置有第一法兰盘26，活动套杆2的外端设置有第二法兰盘25，第一法兰盘26和第二法兰盘25之间通过螺钉连接，且在第一法兰盘26和第二法兰盘25之间设置密封垫，防止漏水，该连接结构能够十分方便两者的拆装。

作为优选，为了保证清洗效果，如图所示，在活动套杆2上还设有多个竖向喷水孔29，竖向喷水孔29沿活动套杆2长度方向设置多个，竖向喷水孔29与第三水流通道21连通用于朝向上方或下方喷水，由于在清洗过程中，活动套杆2、固定横杆3等的底面可能处于清洗的盲区，因此很容易清洗不到，造成有残留的液态奶，影响罐体内部的环境，因此，本实施例设置了竖向喷水孔29，竖向喷水孔29可部分设置为具有一定角度的孔，其向上向下喷射时，用于对上部或下部的活动套杆2、固定横杆3等进行清洗。

在本发明的旋转接头6连接的进水管上设置有第一放水阀13，第一放水阀13用于水压的泄压使用，发酵罐1的底部设置有第二放水阀15，第二放水阀15用于放出发酵罐1内的水。

作为优选，本发明的旋转接头6与电机的输出轴10之间通过过渡轴7连接，过渡轴7和输出轴10之间在径向方向上能够传递扭力且在轴向方向上能够相对滑动；具体的，过渡轴7和输出轴10之间通过花键33连接，该花键33一方面能够起到轴向的导向作用，另一方面，能够起到扭力的传递作用，因此，输出轴10转动时，过渡轴7随之转动，且可以在轴向方向上运动。过渡轴7连接一凸轮机构，具体的凸轮机构包括设置在过渡轴7外侧面上的凸轮槽12、与凸轮槽12配合的导轮14，导轮14通过架体15固定在发酵罐1内部，导轮14与凸轮槽12配合形成圆柱形凸轮结构，并且，当过渡轴7转动时，由于固定的导轮14与转动的凸轮槽12结构，能够使得过渡轴7一边转动，一边进行往复式的直线运动，如此，搅拌叶片4在转动时也可完成往复式的直线运动，因此形成了一种一边旋转一边往复式直线运动的复合运动方式，该运动方式能够避免多个搅拌叶片4或者喷水孔产生的搅拌或喷射盲区，因此，可以实现内壁周向的全覆盖清洗的搅拌，极大的提高了搅拌以及清洗效果。本发明的上述凸轮结构仅为一种优选示例，本发明的凸轮结构同样可采用其它方式的结构实现，以达到过渡轴7在转动过程中，能够上下往复直线运动即可。

Claims (10)

1.一种液态奶发酵系统，包括发酵罐，所述发酵罐内部设置搅拌装置，所述搅拌装置连接发酵罐外顶部设置的电机，发酵罐内顶部设有多个清洗喷头，其特征在于，所述搅拌装置包括：

主轴，所述主轴竖直设置于所述发酵罐内，主轴顶部通过一个旋转接头连接所述电机的输出轴后能够随所述输出轴转动，所述旋转接头进水口连接进水管，所述主轴内部设置与旋转接头连通的第一水流通道；

固定横杆，所述固定横杆内端固定连接主轴，外端设置固定的活塞头，固定横杆内部设置有第二水流通道，第二水流通道的进水口与第一水流通道连通；

活动套杆，所述活动套杆内部设置活动腔，所述活动腔内端设置内挡盘，外端设置外挡盘，所述外挡盘将活动腔外端封闭，活动套杆内部设置第三水流通道，所述固定横杆穿过内挡盘使活塞头置于活动腔内将活动腔分隔为独立的内腔体和外腔体，固定横杆和内挡盘之间滑动配合，活塞头和活动腔之间滑动配合，活塞头和外挡盘之间的外腔体内设有弹簧，第二水流通道的出水口位于活塞头和内挡盘之间的内腔体内；

搅拌叶片，所述搅拌叶片固定安装于所述活动套杆的外端，搅拌叶片内部设置第四水流通道，所述第四水流通道与第三水流通道的出水口连通，搅拌叶片外侧面设置多个横向喷水孔，所述横向喷水孔与第四水流通道连通；

所述外腔体内的弹簧伸展时，所述活动套杆被向外顶出后进入搅拌工位，此时搅拌叶片与发酵罐的内壁贴合且第三水流通道的进水口与内腔体不连通，所述第二水流通道通入高压水时，高压水进入内腔体，通过外挡盘推动活动套杆向内运动使弹簧压缩后活动套杆进入清洗工位，此时，搅拌叶片与发酵罐的内壁呈一定间距，且第三水流通道的进水口与内腔体连通。

2.根据权利要求2所述的液态奶发酵系统，其特征在于，所述内挡盘与固定横杆之间设置有第一密封圈，所述活塞头和活动套杆之间设有第二密封圈。

3.根据权利要求2所述的液态奶发酵系统，其特征在于，所述活动套杆处于搅拌工位时，所述第三水流通道的进水口通过活塞头封闭，且该进水口位于所述第二密封圈的内侧。

4.根据权利要求1所述的液态奶发酵系统，其特征在于，所述固定横杆沿主轴高度方向均匀设置多组，每组均包括至少一个所述固定横杆，具体的，每组包括四个固定横杆，固定横杆与主轴之间垂直设置，且通过螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的液态奶发酵系统，其特征在于，所述搅拌叶片的外侧面为弧形，该弧形的外侧面与发酵罐的圆形内壁相适应，所述喷水孔在搅拌叶片的高度方向上依次间隔布置多个。

6.根据权利要求5所述的液态奶发酵系统，其特征在于，所述搅拌叶片的内端设置有第一法兰盘，所述活动套杆的外端设置有第二法兰盘，第一法兰盘和第二法兰盘之间通过螺钉连接从而形成活动套杆和搅拌叶片的固定连接，第一法兰盘和第二法兰盘之间设置密封垫。

7.根据权利要求1所述的液态奶发酵系统，其特征在于，所述活动套杆上还设有多个竖向喷水孔，所述竖向喷水孔沿活动套杆长度方向设置多个，所述竖向喷水孔与所述第三水流通道连通用于朝向上方或下方喷水。

8.根据权利要求1所述的液态奶发酵系统，其特征在于，所述旋转接头连接的进水管上设置有第一放水阀，所述发酵罐的底部设置有第二放水阀。

9.根据权利要求1-8所述的液态奶发酵系统，其特征在于，所述旋转接头与电机的输出轴之间通过过渡轴连接，所述过渡轴和输出轴之间在径向方向上能够传递扭力且在轴向方向上能够相对滑动；

所述过渡轴连接一凸轮机构，通过所述凸轮机构使得过渡轴在转动的过程中能够在轴向方向上进行往复的直线运动。

10.根据权利要求9所述的液态奶发酵系统，其特征在于，所述过渡轴和输出轴之间通过具有导向和传递扭力作用的花键连接；

所述凸轮机构包括设置在所述过渡轴外侧面上的凸轮槽、与凸轮槽配合的导轮，所述导轮通过架体固定在发酵罐内部，所述导轮与凸轮槽配合实现过渡轴转动时的往复式直线运动。

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