CN111965001B - 一种液体样品热处理装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种液体样品热处理装置和方法，所述装置包括：预热单元，用于对液体样品进行预热；加热单元，所述加热单元与所述预热单元相连，用于对预热后的液体样品进行加热；冷却单元，所述冷却单元与所述加热单元相连，用于将加热后的液体样品进行冷却；以及取样单元，用于对冷却后的液体样品进行取样，其中，所述加热单元包括多个串联或并联的加热段，所述冷却单元包括多个冷却段，所述取样单元包括多个取样阀，每个冷却段的入口与一个加热段的出口相连，每个冷却段的出口与一个取样阀相连。本发明的装置结构简单、使用方便，在同一时间内可以同时对样品进行不同强度的热处理。

Description

一种液体样品热处理装置和方法
技术领域
本发明涉及一种食品生产技术领域，具体涉及一种液体样品热处理装置和方法，特别适用以热处理方法在连续流动状态下检测液体食品(如乳制品)的热稳性能。
背景技术
在食品行业特别是无菌包装UHT液态乳制品，如超高温灭菌乳(GB 25190-2010)、调制乳(GB25191-2010)、含乳饮料(GB 11673-2003)等产品在试验及研发过程中。需要使用不同热处理强度来检测与验证相关样品热稳定性能间的差异。即对一种以上不同配方(或不同乳成分含量)的样品进行检测与验证，目的是从中挑选出较优的技术方案。
由于每个样品均使用不同种类及数量的营养素、食品添加剂，来提高产品的营养价值和整个产品体系的稳定性能。因此每一个实验样品的稳定性能及营养素含量也各不相同。
目前还没有一种方法或设备，能在同一时间对同一样品在连续流动的状态下，完成不同热处理强度的检测与验证(只有做到连续流动的状态才能模拟UHT灭菌乳的生产过程)。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种液体样品热处理装置和方法，用于在同一时间，在连续流动的状态下完成对同一样品的不同强度热处理。
为了达到上述目的，一方面，本发明提出一种液体样品热处理装置，包括：预热单元，用于对液体样品进行预热；加热单元，所述加热单元与所述预热单元相连，用于对预热后的液体样品进行加热；冷却单元，所述冷却单元与所述加热单元相连，用于将加热后的液体样品进行冷却；以及取样单元，用于对冷却后的液体样品进行取样，其中，所述加热单元包括多个串联或并联的加热段，所述冷却单元包括多个冷却段，所述取样单元包括多个取样阀，每个冷却段的入口与一个加热段的出口相连，每个冷却段的出口与一个取样阀相连。
在一些实施例中，所述液体样品热处理装置还包括预热段换热器，所述预热段换热器与所述预热单元相连，用于向所述预热单元的加热介质提供热源。
在一些实施例中，所述液体样品热处理装置还包括加热段换热器，所述加热段换热器与所述加热单元相连，用于向所述加热单元的加热介质提供热源，优选地，各加热段与同一加热段换热器相连，或者分别与不同的加热段换热器相连。
在一些实施例中，所述液体样品热处理装置还包括冷却段换热器，所述冷却段换热器与所述冷却单元相连，用于向所述冷却单元的冷却介质提供冷源，优选地，各冷却段与同一冷却段换热器相连，或者分别与不同的冷却段换热器相连。
在一些实施例中，所述液体样品热处理装置还包括物料泵，用于将所述液体样品泵入所述预热单元。
在一些实施例中，每个冷却段的入口还设置有背压阀。
在一些实施例中，所述液体样品热处理装置还包括洁净取样台，所述取样阀设置在所述洁净取样台中。
另一方面，本发明还提出一种利用所述液体样品热处理装置的液体样品热处理方法，包括：
将所述液体样品输送至预热单元进行预热；
将预热后的液体样品输送至加热单元，所述加热单元中的各加热段对所述液体样品进行不同强度的加热；
从各取样阀对经过不同强度的加热并冷却后的液体样品进行取样。
在一些实施例中，所述不同强度的加热包括不同时间的加热和/或不同温度的加热。
又一方面，本发明还提出一种所述液体样品热处理装置在液体样品热稳定性检测中的应用。
在一些实施例中，所述液体样品为液态食品，例如饮料或乳制品。
与现有技术相比，本发明的装置结构简单、使用方便，在同一时间内可以同时对样品进行不同强度(例如不同时间和/或不用温度)的热处理，可以快速直观及有效的对样品的热稳定性进行检测与验证，具有方便、快速、节能及工作效率高等优点。
附图说明
图1为本发明实施例中液体样品热处理装置的示意图；
附图标记说明
1、料缸；2、物料泵；3、预热单元；4、加热单元；4.1-4.4、加热段；5、冷却单元；6、预热段换热器；7、加热段换热器；8、冷却段换热器；9、背压阀；10、取样阀；11、洁净取样台。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
在本发明的实施例中，提供了一种液体样品热处理装置和方法，以解决和完成对液体食品的热稳定性进行快速、有效的检测与验证。
如图1所示，本发明一实施例中的液体样品热处理装置包括：料缸1、物料泵2、预热单元3、加热单元4、冷却单元5、预热段换热器6、加热段换热器7、冷却段换热器8、背压阀9、取样阀10及洁净取样台11等。
其中料缸1的作用是样品暂存。
物料泵2的作用是可以将样品泵送入预热单元3、加热单元4等工艺段。
预热单元3的作用是对进入加热单元之前的样品进行预热。使得样品在进入加热单元之前达到一定高的温度，便于样品在进入加热单元后可以达到预期的加热温度。
加热单元4的作用是将物料加热至预先设定好的目标温度，并保持一定时间。加热单元4包括4个加热段4.1-4.4，可以实现在同一时间对同一样品完成不同加热强度的处理，当然，根据实际需要，加热段的数量可以为两个及其以上的任意数量。
冷却单元5的作用是将加热后的物料冷却到设定的温度。
预热段换热器6的作用是给预热单元3的加热介质提供热源。可以使进入预热单元3的样品与加热介质进行热交换，从而使样品达到预热温度。
加热段换热器7的作用是给加热单元4的各加热段4.1-4.4中的加热介质提供热源。可以使进入加热单元4的样品与加热介质进行热交换，从而使样品达到预期的加热温度。如图1所示，各加热段4.1-4.4可以与同一个加热段换热器7相连，加热介质可以从加热段换热器7依次经过各加热段4.1-4.4后返回加热段换热器7。或者各加热段4.1-4.4还可以分别与不同的加热段换热器7相连，此时，可以在加热段4.1-4.4上达到不同的加热温度。
冷却段换热器8的作用是给冷却单元5的冷却介质提供冷源。可以使进入冷却单元5的样品与冷却介质进行热交换，从而使加热后的样品冷却至预定温度。如图1所示，冷却单元5包括4个冷却段，各冷却段可以与同一个冷却段换热器8相连，冷却介质可以从冷却段换热器8依次经过各冷却段后返回冷却段换热器8。或者各冷却段还可以分别与不同的冷却段换热器8相连，此时，可以在各冷却段上达到不同的冷却温度。
背压阀9的作用是防止液体样品在连续流动高温处理的过程中发生沸腾及气化现象的发生。
取样阀10的作用是可以对高温加热处理并冷却后样品进行取样。
取样阀10置于洁净取样台11中，洁净取样台11的作用是对高温加热处理并冷却后的样品进行取样时，可以避免有菌的不洁净空气对样品造成污染。
如此，在应用于食品生产(例如饮料、乳制品等)时，可以进一步对不同加热(杀菌)强度处理后样品的灭效率进行考察。
在本发明的一个实施例中，本发明的液体样品热处理装置用于液态乳制品的研发，用于检测液态乳经不同加热(杀菌)强度处理后的热稳定性。
无菌包装UHT液态乳制品研发过程中，在批量性生产之前，均会采用规模性较小的中试试验对新产品的热稳定性等方面进行验证。
现有技术中试试验的验证方法为：将待检样品通过中试实验设备进行加热灭菌处理(中试设备与生产设备功能相同，但所需料液数量较生产设备要少，一般需要10-300Kg不等。)→无菌灌装于密闭容器中→观察样品间差异。存在弊端为：现有技术每次只能完成对单个样品一种热处理强度的检测与验证，无法完成在同一时间对样品完成多种热处理强度的检测与验证存在效率低下的弊端。现有技术如果要对样品进行不同热处理强度检测，在变更热处理强度之前必须对设备进行清洗、更换杀菌保持管、设备重新升温以及再次进料等多个步骤。
利用本发明的液体样品热处理装置进行检测的步骤包括：
1、添加样品于料缸中；
2、样品通过物料泵依次泵送进入预热单元、加热单元(用于杀菌)及冷却单元等工艺段(各工艺段温度可以按照预期的温度进行事先设定)；
3、分别从各取样阀对经过不同热处理强度(如不同加热时间)并冷却处理后的样品进行取样；
4、对经过不同热强度处理后的样品进行对比与考察；
5、按照需要可对上述步骤进行重复操作，以完成对一个以上的样品进行检测。
在该实施例中，分别对两种配方的液体乳制品样品进行对比检测。将两组样品使用本发明的液体样品热处理装置进行加热(杀菌)处理，然后检测并对比考察。杀菌温度为132℃，杀菌时间为：5s、10s、15s、20s。
1、感官对比考察检测结果见下表1
表1
Figure BDA0002065778630000051
从表1的检测结果可以看出，以上两种配方的液体乳样品，经所述装置进行不同时间的杀菌处理后得出了两组检测结果数据。
2、重复性验证，对两种配方样品进行3次检测，结果如表2-4所示。
表2：第一次
Figure BDA0002065778630000061
表3：第二次
Figure BDA0002065778630000062
表4：第三次
Figure BDA0002065778630000063
3、结果判定：
就上述两种配方的UHT热稳定性而言，配方a优于配方b。
在本发明的另一个实施例中，各加热段并联设置，并且分别独立地与加热段换热器相连，各加热段的温度独立控制，从而可在各加热段达到相同或不同的温度，由此可以在各加热段将液体样品加热到相同或不同的温度，另外，通过改变各温度下加热段的长度，还可以将液体样品在各温度下加热不同的时间。
由此可见，本发明在同一时间内可以同时对样品进行不同强度的热处理，可以快速直观及有效的对样品的热稳定性进行检测与验证。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种液体样品热处理装置，所述液体样品为液态食品，包括：预热单元，用于对液体样品进行预热；加热单元，所述加热单元与所述预热单元相连，用于对预热后的液体样品进行加热；冷却单元，所述冷却单元与所述加热单元相连，用于将加热后的液体样品进行冷却；以及取样单元，用于对冷却后的液体样品进行取样，其中，所述加热单元包括多个串联的加热段，所述多个串联的加热段具有不同的温度，所述冷却单元包括多个冷却段，所述多个冷却段具有不同的温度，所述取样单元包括多个取样阀，每个冷却段的入口与一个加热段的出口相连，每个冷却段的出口与一个取样阀相连，每个冷却段的入口还设置有背压阀，所述液体样品热处理装置还包括洁净取样台，所述取样阀设置在所述洁净取样台中。
2.根据权利要求1所述的液体样品热处理装置，其中，所述液体样品热处理装置还包括预热段换热器，所述预热段换热器与所述预热单元相连，用于向所述预热单元的加热介质提供热源。
3.根据权利要求1所述的液体样品热处理装置，其中，所述液体样品热处理装置还包括加热段换热器，所述加热段换热器与所述加热单元相连，用于向所述加热单元的加热介质提供热源。
4.根据权利要求3所述的液体样品热处理装置，其中，各加热段与同一加热段换热器相连，或者分别与不同的加热段换热器相连。
5.根据权利要求1所述的液体样品热处理装置，其中，所述液体样品热处理装置还包括冷却段换热器，所述冷却段换热器与所述冷却单元相连，用于向所述冷却单元的冷却介质提供冷源。
6.根据权利要求5所述的液体样品热处理装置，其中，各冷却段与同一冷却段换热器相连，或者分别与不同的冷却段换热器相连。
7.根据权利要求1所述的液体样品热处理装置，其中，所述液体样品热处理装置还包括物料泵，用于将所述液体样品泵入所述预热单元。
8.一种利用权利要求1-7中任一项所述液体样品热处理装置的液体样品热处理方法，包括：
将所述液体样品输送至预热单元进行预热；
将预热后的液体样品输送至加热单元，所述加热单元中的各加热段对所述液体样品进行不同强度的加热；
从各取样阀对经过不同强度的加热并冷却后的液体样品进行取样。
9.根据权利要求8所述的液体样品热处理方法，其中，所述不同强度的加热包括不同时间的加热和/或不同温度的加热。
10.一种权利要求1-7中任一项所述液体样品热处理装置在液体样品热稳定性检测中的应用。
11.根据权利要求10所述的应用，其中，所述液体样品为饮料或乳制品。
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