CN113163987A - 用于在保持管内刮擦电阻热设备的设备 - Google Patents
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Abstract
用于测量液体食品的温度的设备和系统包括壳体(3)，所述壳体(3)具有用于允许液体食品通过所述壳体(3)的入口(5)和出口(6)；位于所述壳体(3)内的温度探测器(2)，所述温度探测器(2)用于提供表示通过所述壳体(3)的液体食品的温度的信号；以及在所述温度探测器(2)上同心布置的刮擦套筒(7)，所述刮擦套筒(7)可沿着所述温度探测器(2)轴向移动，以从所述温度探测器(2)刮擦和移除沉积物，所述沉积物由液体食品积聚在所述温度探测器(2)的外表面(8)上而形成。
Description
技术领域
本发明涉及用于测量液体食品的温度的方法和系统，其中使用了温度探测器来测量液体食品的温度。
背景技术
在液体食品的加工过程中，液体食品被加热并通过保持管一段预定时间，以移除病原微生物。通常在保持管之后布置温度探测器，例如电阻热设备(RTD)温度探测器，以测量液体食品的温度，以确保在液体食品通过保持管时已经保持了预定的最低温度。由于保持管内的高热条件，液体食品可能会燃烧，并且燃烧产物的层可能会积聚在温度探测器上，这也称为结垢。某些液体食品可能具有导致产品更容易燃烧的特性。随着燃烧产物的厚度增加，温度探测器变得更加绝缘，并因此感测到更少热量，从而触发系统增加在到达保持管之前添加到产品中的热量。增加热量可能不利地导致液体食品的过度烹饪的味道和颜色变化。
传统的液体食品系统具有预定的热量限度，使得当热量增加到该限度时，系统将保持无菌模式，同时启动无菌中间清洁(AIC)来清洁温度探测器。在清洁过程中，移除了一定百分比的燃烧产物。然而，由于用于清洁温度探测器的时间，使用传统的AIC可能导致用于加工液体食品的不理想的操作次数。另外，由于液体食品加工的无菌特性，某些清洁产品(例如含有细菌的清洁产品)不适合用于清洁温度探测器。
发明内容
本发明的目的是至少部分地克服现有技术的一个或多个限制。特别地，一个目的在于提供一种即使经受高温下的液体食品(这通常会引起温度探测器的结垢)，也能长时间正确操作的温度探测器。
根据本发明的一个方面，一种用于测量液体食品的温度的设备包括：壳体，该壳体具有允许液体食品通过该壳体的入口和出口；位于壳体内的温度探测器，该温度探测器用于提供表示通过壳体的液体食品的温度的信号；在温度探测器上同心布置的刮擦套筒，该刮擦套筒可沿着温度探测器轴向移动，以从温度探测器刮擦和移除沉积物，这些沉积物是由液体食品在该温度探测器的外表面上积聚而形成的。
在此描述的刮擦套筒的优点在于，该刮擦套筒用于通过物理刮擦温度探测器的表面来清洁温度探测器，这使得温度探测器能够感测液体食品的准确温度。使用刮擦套筒来物理刮擦温度探测器的另一优点在于，维持了壳体内的液体食品的无菌状态。由于减少了温度探测器上燃烧产物的堆积层，AIC的频率和间隔也将减少。因此，将改善用于加工液体食品的操作次数。
该设备可以包括刮擦套筒的内径和温度探测器的外表面之间界定的径向间隙，以允许刮擦套筒在不接触温度探测器的外表面的情况下从温度探测器刮擦沉积物。
该间隙可以为至少0.90毫米。
刮擦套筒可以具有比温度探测器的外径大至少10％的内刮擦直径。
刮擦套筒可以围绕温度探测器的外表面的整个直径。
刮擦套筒可具有纵向主体和在纵向主体中形成的至少一个径向狭槽，以允许通过至少一个径向狭槽从温度探测器移除已经从温度探测器刮下的沉积物。
刮擦套筒的纵向主体可具有至少一个肋，该肋界定刮擦套筒的内刮擦直径。
该至少一个肋可以界定径向表面，该径向表面用于沿着温度探测器在轴向方向上移动已经从温度探测器刮下的沉积物。
刮擦套筒可具有多个径向狭槽和多个肋，该多个肋界定刮擦套筒的内径向表面。
该多个径向狭缝可以形成刮擦套筒的外表面面积的50％以上。
刮擦套筒可以布置在温度探测器的轴向端处。
该设备可以包括致动器，刮擦套筒的轴向端附接到该致动器，使得致动器能沿着温度探测器移动刮擦套筒。
布置成增加液体食品的温度从而减少液体食品中的微生物数量的热处理系统可以包括用于测量液体食品的温度的设备。
根据本发明的另一方面，一种热处理液体食品的方法包括将液体食品加热到至少为135℃的预定温度；使加热的液体食品通过包括用于测量液体食品的温度的温度探测器的设备；获得表示通过所述设备的液体食品的温度的信号，以确保达到了预定温度；以及从温度探测器刮擦和移除已经由积聚在温度探测器外表面上的液体食品流体形成的沉积物。
尽管本发明的各个方面在所附的独立权利要求中阐述，本发明的其他方面可以包括来自所描述的实施方案和/或所附的从属权利要求的特征与独立权利要求的特征的任何组合，而不仅是在从属权利要求中明确阐述的组合。
附图说明
现在参考所附示意图通过示例的方式描述本发明的实施方案，其中：
图1是包括刮擦套筒和用于测量液体食品的温度的设备的壳体的立体图；
图2是图1所示的壳体的前视图；
图3是图1所示的壳体在连接到致动器时的剖面图；
图4是图3所示的刮擦套筒和温度测量设备的前视图；
图5是显示包括图1所示的壳体的热处理系统的示意图；
图6是热处理液体食品的方法的流程图。
具体实施方案
根据本发明的方法和系统在用于加工例如牛奶的液体食品的热处理系统中有特别的应用。该方法和系统使用刮擦套筒，该刮擦套筒同心地布置在壳体中的温度探测器(例如电阻热设备(RTD)类型)上，以刮擦并移除由液体食品积聚在温度探测器上而形成的沉积物。该刮擦套筒布置成与温度探测器具有径向间隙，以使得该刮擦套筒能够在不接触和刮擦温度探测器的外表面的情况下刮擦沉积物。另外，该刮擦套筒具有径向狭槽，使得能够通过该径向狭槽从温度探测器移除被刮擦的沉积物。使用刮擦套筒的优点在于，保持了壳体内的液体食品的无菌条件，同时也使得温度探测器能够检测液体食品的准确温度。
首先参照图1-4，示出了用于测量液体食品的温度的设备1。该设备1包括温度探测器2，其可以是在壳体3内沿着纵向轴线L布置的RTD温度探测器。可以在壳体3内布置一个以上的温度探测器。例如，可以在壳体3的入口处布置温度探测器，在壳体3的出口处布置其他温度探测器。该壳体3沿液体食品加工线布置，并且更具体地，该壳体3作为热处理系统的一部分(通常在保持管之后)，该热处理系统增加了液体食品的温度以减少液体食品中微生物的数量。壳体3也可以称为管或室，其可以沿着加工线布置成管道部分。温度探测器2是棒状的，并且可以安装在包围壳体3的底部的盖板或基座4上。温度探测器2可以与基座4一体形成或(例如用夹子)固定在基座4上。布置有温度探测器2的壳体3的主腔室或容积可以是球形的。其他形状也可能是合适的。
壳体3可以用不锈钢材料覆盖，以防止操纵者在接触壳体3时以及由于壳体3的辐射被烧毁。如图3中最佳所示，入口5和出口6在壳体3的侧面上形成以使得液体食品能够沿加工线从上游位置进入壳体3，也能够沿加工线从下游位置离开壳体3。入口5和出口6可以在壳体3的主容积的相对侧上彼此对准，并且布置为使得流体垂直于纵向轴线L流动。温度探测器2可以布置为向上延伸到流体流内部，使得温度探测器2垂直于流体流。因此，流体将流过该温度探测器2或多个温度探测器以进行温度测量。温度探测器2可以布置在壳体3内的预定高度处。温度探测器2可以布置成垂直向下延伸到流体流中。
刮擦套筒7同心地布置在壳体3内的温度探测器2上。刮擦套筒7可沿温度探测器2轴向移动，以从温度探测器2刮擦并移除由于壳体3内的高热条件使液体食品积聚在温度探测器2的外表面上而形成的沉积物。例如，液体食品可以在进入壳体3之前被加热到至少135摄氏度的预定温度。沉积物可以由变性蛋白质，糖和其他可能粘附在温度探测器2上的液体食品成分而形成。可以提供一个以上的刮擦套筒7，并且可以为每个温度探测器2提供刮擦套筒。该温度探测器可以布置在壳体3的入口，并相比于其他由刮擦套筒进行刮擦的温度探测器作为要感测的参考探测器。
刮擦套筒7可以是笼状的形状，使得刮擦套筒7具有敞开的表面部分，以防止刮下的沉积物滞留在刮擦套筒7内。圆柱形形状可以适用于刮擦套筒7并且使得刮擦套筒7围绕温度探测器2的外表面8的整个直径。刮擦套筒7的其他形状也可以是合适的。刮擦套筒7的纵向主体9沿着纵轴L延伸并且具有至少一个肋10，该10肋界定刮擦套筒7的内部刮擦直径11，如图4最佳所示。纵向主体9布置为沿温度探测器2的端部延伸并且与温度探测器2分开形成，使得刮擦套筒7可相对于温度探测器2从壳体3移除，例如用于维护或更换刮擦套筒7。
刮擦套筒7的纵向主体9的外径可以是温度探测器2的外径和刮擦套筒7的内刮擦直径11中的至少之一的至少两倍大。温度探测器2可以具有在6.30毫米和6.40毫米之间的直径，并且刮擦套筒的最外直径可以在25毫米和26毫米之间。刮擦套筒7的内刮擦直径11可以在7.30毫米和7.40毫米之间。温度探测器可以具有6.35毫米的直径，内刮擦直径11可以是7.35毫米，并且刮擦套筒7的最外直径可以是25.80毫米。在此描述的尺寸仅是示例性的，并且可以根据特定应用来增大或减小。
纵向主体9可以包括多个肋10，并且如图1和2所示，纵向主体9可以包括两个肋10，12。肋10，12沿着纵向主体9轴向间隔开并且通过纵向主体9的纵向延伸表面连接。该肋10，12可以由在纵向主体9的纵向延伸表面之间径向延伸的径向部分而形成，或者该肋10，12可以形成为圆柱环，纵向延伸表面在该圆柱环之间延伸。纵向延伸表面可以界定纵向主体9的长度。纵向主体9的整个长度可以在76和79毫米之间。
肋10，12和纵向主体9界定至少一个径向槽13或一个以上的径向槽13，14。径向槽13，14可具有任何合适的形状和大小。例如，径向槽13、14可以是具有弯曲拐角的矩形形状。径向狭槽13，14可以具有在13毫米和22毫米之间的纵向长度，以及在11毫米和14毫米之间的径向长度。纵向主体9可以包括多个径向狭槽13，14，该径向狭槽13，14围绕纵向主体9轴向间隔开并且周向间隔开。第一组径向狭槽可以沿着纵向主体9周向布置在第一轴向位置处，并且第二组径向狭槽可以沿纵向主体9周向布置在第二轴向位置处，该第二轴向位置与第一轴向位置间隔开。第一组径向狭槽可以相比于第二组径向狭槽在纵向长度上更长。狭槽的径向长度可以相同。可以使用任何合适数量的径向狭槽13，14。
径向狭槽13，14布置为提供从温度探测器2的外表面8到刮擦套筒7的纵向主体9的外部的开口。径向狭槽13，14可以容纳刮擦套筒7的50％以上的外表面。提供至少一个径向狭槽13使得能够通过径向狭槽13从温度探测器2移除刮下的沉积物。因此，提供多个径向狭槽有利于确保能够将刮下的沉积物从温度探测器2移除。
如图1最佳所示，肋12界定了内径向表面15，该内径向表面15界定了内刮擦直径11，并沿着温度探测器2在轴向方向上将刮下的沉积物从温度探测器2移去。肋10，12可以各自分别界定径向表面15，16，使得刮擦套筒2具有至少两个界定刮擦套筒2的内刮擦直径11的表面。径向表面15，16的厚度以及由此内刮擦直径的相应轴向长度小于径向狭槽13，14的轴向长度。例如，径向表面15、16的厚度可以在5.9毫米和6.1毫米之间。径向狭槽13，14分别在肋10，12的径向表面15，16之间轴向延伸，使得轴向间隔开的径向狭槽13，14之间的空间可以与径向表面15，16的厚度相对应。纵向主体9，肋10，12，以及径向表面15，16可以整体地形成，使得刮擦套筒2形成为一体的部件。刮擦套筒2可以由能够承受至少135摄氏度的高温的例如不锈钢的任何合适的材料形成。可以使用任何合适的制造加工来形成刮擦套筒2，包括铸造、模制、机器加工或其任何组合。
温度探测器2具有固定到基座4的固定端17和相对于固定端17在轴向相对的自由端18。刮擦套筒7布置成围绕自由端18，并且可以配置为沿温度探测器2的一部分轴向移动。刮擦套筒7的纵向主体9可以配置为防止刮擦套筒7沿着温度探测器2超过预定轴向位置的轴向移动。在刮擦套筒7接收温度探测器2的端的相对的刮擦套筒7的端关闭，使得温度探测器2只仅被接收在刮擦套筒7的一部分中。刮擦套筒7接收温度探测器2的长度可以在44和47毫米之间。刮擦套筒7的整个长度的至少50％接收温度探测器2。刮擦套筒7的整个长度的55％和65％之间的长度可以接收温度探测器2。
如图3所示，刮擦套筒7配置为至少沿温度探测器2的长度D移动，该温度探测器2处于液体食品从入口5流入壳体3流到出口6的流动路径中。该长度D可以小于从温度探测器2的固定端17到自由端18的温度探测器2的整个长度的50％。温度探测器2的高度可以仅延伸到液体食品流动路径的中心位置，以确保液体食品流过温度探测器2的感测部分。
如图4中最佳所示，内刮擦直径11和温度探测器2的外表面8之间界定了径向间隙19，使得刮擦套筒7能够在不接触温度探测器2的外表面8的情况下刮擦来自温度探测器2的沉积物。由径向表面15、16界定的内刮擦直径11可以相同，使得每个内刮擦直径11与温度探测器2之间的径向间隙相同。提供间隙是有利的，因为刮擦套筒7将不会刮擦或损坏温度探测器2的外表面8，这可能对温度探测器2的操作产生负面影响并缩短温度探测器2的寿命。间隙19可以是至少0.90毫米，使得当外表面8上的沉积物的厚度大于0.90毫米时，将从温度探测器2上刮擦沉积物。径向间隙19还确保刮擦套筒7沿温度探测器2轴向移动。该间隙19可以在0.90和1.0毫米之间。刮擦套筒7可以形成为具有比温度探测器2的外表面8的直径大至少10％的内刮擦直径11。
如图3所示，设备1还包括致动器20，该致动器20连接到壳体3，并且布置成沿着温度探测器2的长度的方向驱动刮擦套筒7。致动器20可以是线性致动器。致动器20可以是气动的，液压的或电动的，并且包括已知致动器中的活塞、气缸和弹簧。许多不同的致动设备可能是合适的。致动器20包括驱动轴21，该驱动轴21沿着纵轴L布置并且通过刮擦套筒7的顶部固定至刮擦套筒7。如图4所示，刮擦套筒7包括孔22，驱动轴21的补充紧固件23接收在该孔22中。孔22可以延伸穿过位于刮擦套筒7的轴向端的纵向主体9的上部24的长度的至少50％，以确保将紧固件23固定在刮擦套筒7内。孔22可以具有在20和24毫米之间的纵向长度，并且具有在22和23毫米之间的直径以接收紧固件23。
可以使用任何合适的固定机件或紧固件来固定驱动轴21和刮擦套筒7。固定机件可以从驱动轴21的一端突出，或者纵向主体9可以形成为具有突出部或固定机件。驱动轴21和刮擦套筒7可以通过螺纹连接，压装连接，螺栓，铆钉，焊接，粘合剂，其组合或其他固定机件来固定。例如，驱动轴21可以被拧入刮擦套筒7中。
致动器20可包括至少一个轴承25，该轴承25配置为在驱动轴21沿纵轴L移动时支撑并对准驱动轴21。弹性体盘26可以附接在刮擦套筒7和轴承25之间，或在刮擦套筒7和围绕驱动轴21的致动器壳体27之间。致动器壳体27固定到壳体3的顶部，并且可以包括连接器28，该连接器28使得致动器20和致动器壳体27能够从壳体3移除，例如用于部件的维护或更换。致动器20可以配置为将刮擦套筒7保持对准，使得刮擦套筒7与温度探测器2之间的间隙19得以维持。使用紧固件23和致动器壳体27对于防止刮擦套筒7的径向偏斜可能是有利的。因此，防止了刮擦套筒7和温度探测器2之间的表面接触，或者防止了温度探测器的外表面8的划损。
现在参考图5，示出了具有热处理系统31的示例性液体食品加工线30。加工线30包括未处理的饮料产品(可包括生牛乳)的源32。然后将该未处理的饮料产品向下游移动并在热处理系统31中进行热处理，以杀死所有病原微生物。液体食品热处理的最低温度和保持时间为72摄氏度和15秒。在示例性应用中，液体食品可以被加热到至少135摄氏度的温度。如果未处理的饮料产品包含例如污垢颗粒的固体物质，则在热处理系统31上游的未处理的饮料产品可以通过过滤器33进行净化。还提供了其他系统组件，例如增压泵和热交换器，以防止巴氏灭菌的或无菌产品与未完全加热的产品混合而引起的再次感染。
当液体食品离开热处理系统31下游的保持管34时，温度探测器2配置为测量液体食品的温度。温度探测器2布置在壳体3中，壳体3位于保持管34的下游，并且配置为允许液体食品通过壳体3。温度探测器2与控制系统35电连通，使得温度探测器2将表示所测量的温度的信号发送到控制系统35。控制系统35可以包括任何适当的组件，例如处理器，存储器和控制器。基于液体食品的温度，控制系统35可以与致动器20通信，以在壳体3内的温度探测器2上方启动刮擦套筒7的致动，以在感测到预定温度时，在预定时间间隔将刮擦套筒7的沉积物刮擦。温度探测器2将连续监视温度并将与测得的温度相对应的数据发送到控制系统35。
控制系统35还可以致动用于清洁温度探测器2的AIC系统36。控制系统35中的存储器可以存储预定的AIC序列，使得控制系统35以规律的间隔自动执行AIC。使用该方法的优点在于，因为在使用AIC序列之前使用了刮擦套筒7来移除沉积物，相比于传统的壳体中用于AIC的间隔减少了该方法中的AIC间隔。此外，刮擦套筒7的优点在于，物理刮擦沉积物提供了一种减小温度探测器2上的沉积层的厚度的无菌方法。
在液体食品被加热到预定温度并保持预定时间之后，液体食品离开壳体3，以经受布置在壳体3下游的冷却处理37。可以使用再生热交换器和任何其他合适的组件对液体食品进行快速冷却。热交换器用于将热量从巴氏灭菌的液体食品传递到冷的进入的食品。流出的经过热处理的牛奶可以用冷水，冰水或其他合适的制冷剂冷却。液体食品可以被冷却到4和9摄氏度之间的温度。在液体食品冷却之后，将冷产品或牛奶泵送到加工线30的填充站38，以在冷却处理37的下游进行填充。
因此，本公开的另一方面包括如图6所示的热处理液体食品的方法40。该热处理液体食品的方法40包括将液体食品加热41到预定温度并使得加热的液体食品通过42壳体3，该壳体3包括用于测量液体食品温度的温度探测器2。该方法40还包括获得43表示通过壳体3的液体食品的温度的信号以确保达到预定温度，以及从温度探测器2刮擦44并移除由于液体食品积聚在温度探测器2的外表面8而形成的沉积物。
尽管已经参考一个或多个实施方案描述了本发明，且为了完全公开本发明，已经对它们进行了相当详细的阐述，但这样的实施方案仅仅是示例性的，并不旨在限制或代表对本发明所有方面的详尽列举。因此，本发明的范围应仅由所附权利要求限定。此外，对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的精神和原理的情况下，可以在这种细节上进行许多改变。
Claims (14)
1.一种测量液体食品的温度的设备，所述设备包括
壳体(3)，其具有用于允许液体食品通过所述壳体(3)的入口(5)和出口(6)；
位于所述壳体(3)内的温度探测器(2)，所述温度探测器(2)用于提供表示通过所述壳体(3)的液体食品的温度的信号；特征在于，
在所述温度探测器(2)上同心布置的刮擦套筒(7)，所述刮擦套筒(7)能沿着所述温度探测器(2)轴向移动，以从所述温度探测器(2)刮擦和移除沉积物，所述沉积物由液体食品积聚在所述温度探测器(2)的外表面(8)上而形成。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其中在所述刮擦套筒(7)的内径(7)和所述温度探测器(2)的外表面(8)之间界定了径向间隙(19)，以允许所述刮擦套筒(7)在不接触所述温度探测器(2)的所述外表面(8)的情况下从所述温度探测器(2)刮擦所述沉积物。
3.根据权利要求2所述的设备(1)，其中所述径向间隙(19)为至少0.90毫米。
4.根据前述任意一项权利要求所述的设备(1)，其中所述刮擦套筒(7)具有比所述温度探测器(2)的外径(8)大至少10％的内刮擦直径(11)。
5.根据前述任意一项权利要求所述的设备(1)，其中所述刮擦套筒(7)围绕所述温度探测器(2)的所述外表面(6)的整个直径。
6.根据前述任意一项权利要求所述的设备(1)，其中所述刮擦套筒(7)具有纵向主体(9)和在所述纵向主体(9)中形成的至少一个径向狭槽(13)，以允许通过所述至少一个径向狭槽(13)从所述温度探测器(2)移除已经从所述温度探测器(2)刮下的沉积物。
7.根据权利要求6所述的设备(1)，其中所述刮擦套筒(7)的所述纵向主体(9)具有至少一个肋(10)，所述至少一个肋(10)界定所述刮擦套筒(7)的内刮擦直径(11)。
8.根据权利要求7所述的设备(1)，其中所述至少一个肋(10)界定径向表面(15)，以沿着所述温度探测器(2)在轴向方向上移动已经从所述温度探测器(2)刮下的沉积物。
9.根据权利要求7或8所述的设备(1)，其中所述刮擦套筒(7)具有多个径向狭槽(13，14)和多个肋(10，12)，所述多个肋(10，12)界定所述刮擦套筒(7)的内径向表面(15，16)。
10.根据前述任意一项权利要求所述的设备(1)，其中所述多个径向狭槽形成了所述刮擦套筒(5)的50％以上的外围。
11.根据前述任意一项权利要求所述的设备(1)，其中所述刮擦套筒(7)布置在所述温度探测器(2)的自由轴向端(18)。
12.根据前述任意一项权利要求所述的设备(1)，包括致动器(20)，所述刮擦套筒(7)的轴向端(24)附接到所述致动器(20)，使得所述致动器(20)能沿着所述温度探测器(2)移动所述刮擦套筒(7)。
13.一种热处理系统(31)，其布置成增加液体食品的温度从而减少所述液体食品中的微生物数量，所述系统(31)包括根据前述任意一项权利要求所述的设备(1)的布置，以测量所述液体食品的温度。
14.一种热处理液体食品的方法(40)，所述方法包括：
将所述液体食品加热(41)到至少为135℃的预定温度；
使加热的液体食品通过(42)包括用于测量所述液体食品的温度的温度探测器(2)的设备(1)；
获得(43)表示通过所述设备(1)的液体食品的温度的信号，以确保达到了预定温度；以及
从所述温度探测器(2)刮擦(44)和移除已经由积聚在所述温度探测器(2)的外表面(8)上的液体食品流体形成的沉积物。
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