CN113923999A - 用于循环过程流体的流体蒸馏装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于处理容器的再循环回路被构造为利用过程流体处理负载。再循环回路包括第一回路部分，其被构造为使过程流体的第一部分再循环通过容器。第一回路部分包括具有第一流速和第一输出压力的第一泵和与第一泵流体连通的热交换器。第二回路部分被构造为使过程流体的第二部分再循环通过容器。第二回路部分包括第二泵，其具有高于第一流速的第二流速和低于第一输出压力的第二输出压力。

Description

用于循环过程流体的流体蒸馏装置和方法
背景技术
过压蒸馏器用于食品的容器内保存，例如用于巴氏杀菌或商业杀菌处理(在下文中有时统称为“负载处理”、“处理负载”或类似处理)。通常，这些机器根据预定的时间表使用压力和温度的组合来对包装食品进行商业杀菌。
用于处理食品容器的额外过压可以在喷射蒸馏器中实现，其中，容器水或另一种合适的过程流体(在下文中为“过程流体”)从容器的顶部(也可选地从侧部)喷射通过容器的负载。水可以通过外部装置加热，或者替代地，可以将蒸汽直接注入到容器中。
图1例示了现有技术的蒸汽-水喷射(SWS)蒸馏系统10。现有技术的SWS蒸馏系统10通常使用直接蒸汽注入结合过程流体的连续循环和空气过压的施加(当需要时)。在这方面，现有技术的SWS蒸馏系统10包括容纳容器C的负载16的圆柱形压力容器12。容器12容纳少量的无菌过程流体18，其收集在蒸馏器的底部并输出到主过程流体循环管20中。过程流体18利用再循环泵22连续循环回到容器12中。更具体地，当主过程流体循环管20中的第一阀68打开时，泵22使过程流体18循环通过一个或多个喷射管13回到容器12中，这些喷射管具有安装在容器的长度上的喷嘴14。这样，实现了蒸汽、水和空气的彻底混合。过程流体18通过过滤器24，以使堵塞喷嘴14的风险最小化。
具有散布器(未示出)的蒸汽管28延伸到水位以上的容器12中，当打开比例蒸汽阀30时，在容器12的长度上分配蒸汽。容器12内的过程流体液位利用液位计32连续地监测和控制，以保持其低于蒸汽管28并且因此低于负载16。而且，在负载处理开始之前，可以通过将过程流体源放置成通过具有流体入口阀36的流体入口管34与容器12的内部流体连通来升高过程流体水平。另外，可以通过允许过程流体(和蒸汽冷凝物)从容器中的出口流出并流入具有流体出口阀42的流体排出管40中来降低流体水平。
在整个处理循环期间，可以通过具有一个或多个自动调节阀的加压空气管46在容器12中施加空气过压。比如，可以打开压缩空气调节阀48，以允许压缩空气进入容器12，并且可以打开压力释放调节阀50，以释放容器12中的压力(空气和蒸汽)。
现有技术的SWS蒸馏系统10还包括热交换器组件56，其用于在冷却阶段期间冷却一些过程流体。热交换器组件56包括板式热交换器58，其具有第一侧，该第一侧通过具有热交换器阀62的分支热交换器入口管59与主过程流体循环管20选择性地流体连通。冷却水流动通过具有冷却水阀66的冷却水管64进入到热交换器58的第二侧中。以这种方式，通过流经热交换器的第二侧的冷却水从循环通过热交换器58的第一侧的部分过程流体18中去除热。然后，冷却的过程流体18循环回到蒸馏器中以从负载16中去除热。通过冷却商业无菌过程流体18，而不是从单独的源引入冷却水，负载16的被商业杀菌的容器C在商业无菌条件下冷却(即，过程流体不会被污染)。当不需要冷却时，例如在负载处理的开始阶段和蒸煮阶段，过程流体18通过具有旁通阀68的旁通部分60绕过热交换器58。
系统10与控制器70有线或无线通信，该控制器可以根据负载16的处理要求进行编程。比如，控制器70可以包括合适的电路，其用于选择性地打开系统10的一个或多个阀，以便确保遵循预编程的温度曲线(可以用蒸汽和/或冷却的过程流体调节)和预编程的压力曲线(可以用加压空气进行调节)。在一些实施例中，控制器70可以包括合适的电路，其用于启动系统的其它部件(诸如传感器、开关等)和/或用于处理各种部件的输入或输出信号。
在关闭并锁定容器12的门之后，现有技术SWS蒸馏系统10的负载处理开始。参照图2，示例性的预编程负载处理循环包括三个阶段。在第一开始阶段期间，容器从诸如室温的起始温度变为第二蒸煮温度，以便对负载16中的容器C进行热处理。为了在开始阶段期间升高温度，启动再循环泵22，并且通过喷射管13和喷嘴14再循环过程流体18，使得过程流体被连续地喷射到负载16的容器C上。还通过蒸汽管28将蒸汽直接注入蒸馏器中，并由比例蒸汽阀30自动控制蒸汽。此外，当门最初关闭时，使用过压来密封门，并且在开始阶段期间，也使用过压帮助保护所容纳的产品的完整性(即，平衡容器壁上的压力)。
现有技术的SWS蒸馏系统10的负载处理的第二蒸煮/保持阶段包括将蒸馏容器12的温度保持在蒸煮温度。在该第二蒸煮/保持阶段期间，过程流体18通过喷射管13和喷嘴14再循环，使得过程流体被连续地喷射到负载16的容器C上。而且，控制温度和压力借助于用于蒸汽、压缩空气和压力释放的比例阀独立地控制，并且保持流体水平恒定。
最后，在现有技术SWS蒸馏系统10的负载处理的第三冷却阶段期间，将容器12被冷却回到常温。在冷却阶段，过程流体18仍然再循环通过喷射管13和喷嘴14，使得过程流体被连续地喷射到负载16的容器C上。然而，再循环过程流体18的一部分在其通过喷射管13/喷嘴14再循环回到容器12中之前被转移到热交换器58中以便冷却。冷却的过程流体的流量由阀68、62和66自动控制，以遵循预编程的温度曲线。而且，容器12内的压力由压缩空气和压力释放调节阀48和50自动控制。
在冷却阶段完成时，从容器12释放残余压力。循环结束信号向操作者保证可以打开容器门。
与所有过程流体总是(或在所有阶段期间)循环通过热交换器的蒸馏系统相比，在冷却阶段期间仅使部分再循环过程流体通过热交换器仅具有某些优点。比如，可以使用较小的热交换器和/或泵，因为需要冷却的流体较少，并且在开始阶段或蒸煮阶段期间不存在冷却过程流体的风险，否则如果冷却水阀故障，则可能发生冷却过程流体的风险。更具体地，如果过程流体在开始阶段或蒸煮(加热)阶段没有绕过热交换器，则如果冷却水阀泄漏，例如当所有过程流体在所有阶段都通过热交换器时，它将不会被无意地冷却。
仅在冷却阶段期间仅使部分过程流体再循环通过热交换器也存在若干缺点。比如，如果仅部分过程流体被转移到热交换器中，则与所有过程流体在所有阶段中都通过热交换器的系统相比，冷却的再循环过程流体的总流量较低。更具体地，当冷却阶段开始时，跨热交换器的压降大于主过程流体循环管20的旁通支管60中的压降，并且跨热交换器的较高压降导致进入系统的冷却流体的较低的总流量。
在这方面，另一个缺点是，只能使用低(L)至中(M)湍流热交换器板来限制压降，这减少了热传递。由此可见，与在热交换器中使用高(H)湍流板相比，使用L或M湍流板稍微限制了冷却性能。此外，当仅使用单个泵进行循环时，使过程流体通过热交换器所需的压头不能非常高(这在较高湍流板的情况下将是需要的)。
另外，冷却的过程流体的较低流量导致容器C的冷却效率较低和/或冷却较不均匀。比如，与所有过程流体在所有阶段都通过热交换器的系统相比，负载处理的第三冷却阶段可能更长。此外，在冷却处理过程中，容器C无法在整个负载16上均匀冷却。更具体地，在负载16顶部的容器C将比在负载16底部的容器C冷却得更快。
利用具有高流量的较高输出压头的较大泵可以实现较高流量，但是这也具有缺点。比如，较大的泵需要相应较大的电机和较大直径的抽吸管道。具有更高高度的较大的泵/电机也需要升高蒸馏容器。此外，用以防止泵发生气蚀(这会导致腐蚀、运行缓慢噪音和对泵的损坏)的所需净正吸入压头(NPSHr)，即在泵的吸入口处的最小压力，将随着较大的泵而显著增加，以防止气蚀。此外，在容器中可能需要额外的过压来适应NPSHr。换言之，容器所需的过压相应地增加，以便避免较大泵中的气蚀。如上所述，需要过压来控制和保持容器完整性。(过压太大，容器将被压碎。过压太小，容器将爆炸。)因此，泵操作所需的过压越多，则调节容器中的过压以遵循压力曲线来保持容器完整性的灵活性越低。
最后，即使使用较大的泵，由于跨热交换器的压降(与在所有阶段中使所有过程流体通过热交换器的系统相比)，在冷却阶段期间的过程流体的总流量仍将低于开始阶段和蒸煮阶段。
更高的流量也可以通过具有许多平行流路路径以减小热交换器中的摩擦阻力的更高容量和更昂贵的热交换器来实现。然而，到这种高容量热交换器的连接管道将非常大。例如，典型的系统可以使用四英寸直径的管连接，而较高容量的热交换器可能需要大约十四英寸直径的管。这种较大的热交换器和相应的管道也会影响蒸馏布置。
因此，需要一种改进的SWS蒸馏系统，其提供增加的冷却性能，而不需要较大的泵或对蒸馏容器进行其它不期望的修改。
发明内容
一种用于处理容器的再循环回路被构造为用过程流体处理负载。再循环回路包括第一回路部分，其被构造为使过程流体的第一部分再循环通过容器。第一回路部分包括具有第一流速和第一输出压力的第一泵和与第一泵流体连通的热交换器。第二回路部分被构造为使过程流体的第二部分再循环通过容器。第二回路部分包括第二泵，其具有高于第一流速的第二流速和低于第一输出压力的第二输出压力。
一种流体蒸馏系统包括容纳过程流体的容器和被构造为使过程流体的第一部分再循环通过容器的第一再循环回路部分。第一再循环回路部分包括具有第一流速和第一输出压力的第一泵、与第一泵流体连通的热交换器、以及被构造为使过程流体的第二部分再循环通过容器的第二再循环回路部分。第二再循环回路部分包括第二泵，其具有高于第一流速的第二流速和低于第一输出压力的第二输出压力。
一种在处理容器中循环过程流体的方法包括：在第一构造中，利用具有第一流速和第一输出压力的第一泵使过程流体的第一部分流过第一回路部分的旁通部分；在第二构造中，利用第一泵使过程流体的第一部分流过第一回路部分的热交换器；以及在第一构造和第二构造两者中，利用具有高于第一流速的第二流速和低于第一输出压力的第二输出压力的第二泵使过程流体的第二部分流过容器。
该发明内容被提供为以简化形式引入下面在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。该发明内容不旨在识别所要求保护主题的关键特征，也不旨在用作确定所要求保护主题的范围的帮助。
附图说明
本发明的上述方面和许多伴随的优点将通过参考以下详细描述并结合附图而更容易被理解，附图中：
图1是现有技术的蒸汽-水喷射(SWS)蒸馏系统的示意图；
图2是蒸馏系统的示例性的三个阶段杀菌处理的图示，其中，三个阶段杀菌处理包括第一初始加热(“开始”)阶段、第二蒸煮/保持阶段和第三冷却阶段；
图3是根据本公开的示例性实施例形成的SWS蒸馏系统的示意图；
图4是图3中示意性表示的SWS蒸馏系统的顶部等距视图；
图5是图4的SWS蒸馏系统的底部等距视图；以及
图6是描绘了优化根据本公开的示例性实施例形成的蒸馏系统的方法的流程图。
具体实施方式
本公开的实施例涉及改进的蒸汽-水喷射(SWS)蒸馏系统，与现有技术的系统相比，该系统提供更均匀的处理和更快的冷却。在这方面，改进的SWS蒸馏系统被构造为增加通过蒸馏器的总流体流量，并因此减小冷却阶段期间负载的温差。
通常，改进的SWS蒸馏系统的实施例通过将热交换器与主再循环流体回路分离并且使用单独的泵使过程流体循环通过热交换器来实现。从下面的描述中将可以理解，改进的SWS蒸馏系统的优点至少包括以下几点：不增加蒸馏器的高度；在热交换器的选择上有更多的灵活性；冷却阶段中的流量可以与开始阶段和蒸煮阶段期间的流量相同；较低的所需净正吸入压头(NPSHr)可用于热交换器泵；并且蒸馏器所需的过压更低。
图3中示意性地示出了改进的SWS蒸馏系统110的示例性实施例。为了方便起见，改进的SWS蒸馏系统110的与上述现有技术的SWS蒸馏系统10类似的部件包括相同的附图标记，除了'100系列之外。在这方面，将不详细描述改进的SWS蒸馏系统110与现有技术的SWS蒸馏系统10类似的部件。而且，应当理解，现有技术的SWS蒸馏系统10的方面可以被结合到改进的SWS蒸馏系统110中。
改进的SWS蒸馏系统110包括处理容器，诸如容纳容器C的负载116的圆柱形压力容器112，并且类似于现有技术的SWS蒸馏系统10，通常使用直接蒸汽注入(通过蒸汽管128)结合过程流体的连续循环和空气过压的施加(通过管134)，当需要时用以商业杀菌或以其它方式处理容器C。容器112内的过程流体水平通过液位计132和流体入口管134连续地监测和控制。另外，可以通过允许过程流体(和蒸汽冷凝物)从容器中的排出口/管(未示出)流出来降低流体水平。
在一些实施例中，蒸汽旁通阀192(图4和图5中示出)可以被添加到蒸汽入口回路，以通过向容器添加更多蒸汽来增加容器在开始阶段期间的加热速率。蒸汽旁通阀可用于在开始阶段期间使蒸汽流入容器，然后在处理接近蒸煮阶段时切断蒸汽流。
通常，当流体下落通过负载并向下进入蒸馏容器的底部时，蒸汽向过程流体补充热量。利用具有通过负载116的较高流速的过程流体118的改进的蒸馏系统110，每一次“少量过程流体”在其传递到下方的另一容器之前不会在对应的容器C上停留很长的时间(与具有较低流速的系统相比)。结果，与具有较低流速的现有技术系统相比，下方的容器在更高温度下与过程流体接触，由此产生了负载中更均匀的温度分布的效果。此外，随着流速的增加，存在更多的“少量过程流体”，因此即使各“少量过程流体”不在各个对应的容器上停留较长的时间段，与现有技术系统相比，单独的容器仍然快速加热，因为在容器中存在许多“少量过程流体”。因此，在开始阶段期间流入容器的蒸汽可以被分配用于提高容器的温度，而不是在过程流体下落通过负载时向过程流体补充热量。
如上所述，改进的SWS蒸馏系统110与现有技术的蒸馏系统的不同之处在于，其被构造为通过使用用于热交换器的专用的单独的泵增加通过蒸馏器的总流体流量，来提供更均匀的处理和更快的冷却。在这方面，SWS蒸馏系统110包括由第一热交换器回路104和第二主回路106共同限定的再循环回路111，该第一热交换器回路使过程流体118循环通过与热交换器组件156选择性地成一直线的第一热交换器泵126并返回到容器112中，以及第二主回路，其使过程流体118循环通过第二主泵127并返回到容器112中。回路104和106可以在第一泵126和第二泵127之前和之后组合，以帮助沿着容器112的长度分配抽吸，并帮助确保在通过一个或多个喷射管113将过程流体重新引入容器112之前彻底混合过程流体118，喷射管具有沿着容器内部的长度延伸的多个喷嘴114。
在所描绘的实施例中，收集在容器112的底部中的过程流体118通过热交换器回路104的第一出口抽吸管122并且通过主回路106的第二出口抽吸管124排出容器。第一出口抽吸管122收集来自容器112的第一部分(例如，容器的近似一半)的流体，并且第二出口抽吸管124收集来自容器的第二部分(例如，容器的近似另一半)的流体。然而，在到达泵126和127之前，所抽吸的过程流体通过出口管接头130合并，以混合来自容器112的第一部分和第二部分的过程流体。第一管接头130可以由如图所示的合并的管段通过合适的配件或以任何其它合适的方式限定。
应当理解，在其它实施例中，可以仅使用一个出口管(以收集来自容器的所有过程流体)，或者可以使用多于两个出口管(例如，可以使用三个出口管来收集来自容器的三个部分的过程流体，可以使用四个出口管来收集来自容器的三个部分的过程流体，等等)。在这些替代实施例中，可以根据需要使用相应数量的接头来组合和分离再循环回路111中的流。
如上所述，第一出口抽吸管122和第二出口抽吸管124可以接合，以合并从第一出口抽吸管122和第二出口抽吸管124抽吸的出口流，然后可以再次分开以将过程流体118的流分到第一泵126和第二泵127。在这方面，第一出口抽吸管122和第二出口抽吸管124中的每一个都具有第一出口管段122a和124a(在第一管接头130之前)和第二出口管段122b和124b(在第一管接头130之后)。换言之，过程流体118流入第一出口抽吸管段122a和第二出口抽吸管段124a，其在第一管接头130处合并，然后过程流体118的分流流向泵126和127中的每一个。
在第一泵126与第二泵127之间分流之前合并抽吸流有助于使对容器内部温度分布的任何影响都最小化。一些现有技术的蒸馏系统包括并联的第一流体管回路和第二流体管回路，管回路中的每一个都使用泵将流体循环回到蒸馏容器中。例如，第一管回路可使流体循环回到容器的前部中，并且第二管回路可使流体循环回到容器的后部中。在这种系统中，喷射在容器的前部和后部上的流体温度可能不同，其中一部分比另一部分更热或更冷。
在将所抽吸的过程流体分开用于第一泵126和第二泵127之前合并过程流体有助于确保在大致相同的温度下加热或冷却蒸馏器的整个长度。而且，如果第一泵126和第二泵127使过程流体118以不同的速率流动，则在第一管接头130处合并流有助于通过在容器中的出口之间帮助分配抽吸而确保容器112的底部中的流体118的更均匀的水平(流体水平)。
如上所述，热交换器回路104使过程流体118循环通过第一泵126，并且可选地在被重新引入容器112之前通过热交换器组件156。更具体地，热交换器回路104的过程流体118流出第一泵126进入第一泵出口管138。第一泵出口管138分支成具有热交换器阀162的热交换器入口管154和具有旁通阀168的旁通部分160。
在冷却阶段期间，热交换器阀162和旁通阀168分别打开和关闭，以允许热交换器回路104的过程流体118流入热交换器组件156。在这方面，热交换器组件156包括板式热交换器158或具有与热交换器入口管154(可选地通过过滤器125)选择性流体连通的第一侧的任何其它合适的热交换器。冷却水通过具有冷却水阀166的冷却水管164流入热交换器158的第二侧。以这种方式，通过流经热交换器的第二侧的冷却水从循环通过热交换器158的第一侧的部分过程流体118中去除热。冷却的过程流体118在通过热交换器158之后流入热交换器出口管172，该热交换器出口管通过合适的配件或其它方式与第一再循环管176接合。应当理解，可以替代地使用任何其它合适的热交换器组件。
当不期望冷却时(诸如在开始或蒸煮/保持阶段期间)，通过关闭热交换器阀162并打开旁通阀168，过程流体118通过旁通部分160绕过热交换器158。旁通部分160还通过合适的配件或其它方式与第一再循环管176接合。
第一再循环管176在第二管接头180处与主回路106的第二再循环管178接合，以将第一管路104和第二管路106的过程流体118在被重新引入容器112之前合并。第二再循环管178在第二泵127与第二管接头180之间延伸。第一再循环管176和第二再循环管178在接合时将过程流体118在容器再循环管182中合并，该容器再循环管将合并的(可选地冷却的)过程流体重新引入容器112中。合并来自热交换器104和主回路106的过程流体118(无论过程流体是否被冷却)帮助确保蒸馏器的整个长度在大致相同的温度下加热或冷却。
可以选择专用的第一泵126和第二泵127，以便获得对应的热交换器104或主回路106的最佳流速，并最终获得通过容器再循环管182进入容器的最佳总合并流速。比如，在一个实施例中，主回路106的第二泵127是高流量、低输出压力(扬程)泵，其适于使过程流体在与热交换器回路104的过程流体流合并时以合适的流速(例如，每分钟加仑数(gpm))在蒸馏容器中循环。所选择的泵也将对应于相应管回路中的总流量的百分比。例如，在一个实施例中，第一泵126流动总过程流的近似15-50％，第二泵127流动总过程流的近似50-85％。在具体实施例中，第一泵126流动总过程流的近似33％(或1/3)，第二泵127流动总过程流的近似66％(或2/3)。
用于在冷却阶段期间使过程流体流动通过热交换器158的热交换器回路104的第一泵126可被定尺寸和/或被构造为使热交换器的效率最大化并且优化系统的冷却性能。在这方面，当与主回路106的第二泵127相比时，第一泵126可以是低流量、高输出压力(扬程)泵。在一个实施例中，第一泵126具有约为第二泵127的输出扬程压力的两倍的输出扬程压力。
将低流量、高输出压力(扬程)泵用于热交换器组件156的性能允许使用较高湍流板(和/或更多的板可以添加到热交换器158)。换言之，第一泵126的较高输出压力可以充分地推动过程流体118通过较高湍流(或增加数量的)板。相比之下，仅使用单个泵的现有技术系统在可用于热交换器的板的类型和数量方面受到限制。具有较高湍流(或增加数量的)板的热交换器提高了热交换器158的传热性能。结果，与现有技术的系统相比，SWS蒸馏系统110的总冷却性能提高。而且，第二泵127和热交换器158可以针对蒸馏系统110的特定应用进行最佳配置。为相应的热交换器选择特定泵(反之亦然)的性能提高了再循环回路111对于许多不同应用的灵活性和可用性。
与现有技术系统相比，将专用泵126和127分别用于热交换器回路104和主回路106中的每一个还提供了更均匀的处理和更快的冷却。在这方面，SWS蒸馏系统110被配置为增加通过容器112的总流体流量，并且因此减小负载116在冷却阶段期间的温差，且没有使用单个较大的泵和电机的缺点，如上所述。通过将专用泵126和127用于热交换器回路104和主回路106，与现有技术的被配置为在相同输出压力下使相同增加的总流量流动的单个泵相比，每一个专用泵都将具有更低的所需净正吸入压头(NPSHr)。更具体地，通过将单独的泵用于热交换器回路104和主回路106，每个泵126和127都可分别被调整以适应泵下游的管道限制(例如，直径、配件等)。在这方面，泵可以被调整以使其NPSHr最小化，使下游管道的流量输出特性最大化，并且从热交换器158供应有效量的冷却过程流体(从而提高蒸馏系统110的成本效率，这使其更加环保等)。对于每个泵126和127的较低NPSHr，如上所述，在容器112中也需要较小的过压。此外，通过为热交换器回路104和主回路106中的每一个使用专用泵，而不是使用适于增加总流量的单个较大泵，蒸馏器的总高度不需要增加。
较高的流量(或通过蒸馏容器的较高的gpm)提高了负载处理的均匀性。可以理解，当过程流体118流过负载116以加热或冷却容器C时，过程流体的温度随着其移动通过负载而降低。结果，在加热或冷却阶段期间，在顶部与底部容器C之间存在温差。过程流体的流量越高，该温度差变得越小。由此，比如，在开始阶段期间的较高的流量的情况下，负载116(即，底部容器C)中的最慢加热点更快地达到处理温度，使得开始时间减少。对于冷却阶段同样如此。换言之，在冷却阶段期间的较高的流量的情况下，底部容器C更快地达到冷却温度，使得冷却时间减少。过程流体的较高流量与热交换器158的较高性能相结合显著地减少了冷却时间。处理时间的减少提高了蒸馏系统110的生产率。
此外，在热交换器回路104和主回路106各自具有专用泵126和127的情况下，冷却阶段期间的容器112中的过程流体的流量可以与开始阶段和蒸煮/保持阶段中的流量大致匹配。如上所述，在开始阶段和蒸煮/保持阶段期间，热交换器158通过与旁通阀168串联的旁通部分160被旁通。旁通阀168可以以本领域公知的方式节流(例如，通过使过程流体的特定部分流过该阀)，以匹配热交换器158的压降，因此使开始和蒸煮/保持中的总过程流量匹配冷却阶段期间的总过程流量，和/或与冷却阶段相比允许开始阶段期间的更多流量。
为了适应再循环回路111的较高流量，喷射管113可以配备有具有大自由通道的防阻塞喷嘴114。具有比喷嘴中的自由通道小得多的孔的过滤部(未示出)可以放置在容器112内部的每个出口抽吸管122和124的开口处，以限制可以分别进入第一泵126和第二泵127的颗粒的尺寸。通过在出口处使用过滤部，可以消除主回路106中的过滤器或过滤部，否则将需要该过滤器或过滤部来使堵塞喷嘴114的风险最小化。使用较大的自由通道高流量喷嘴、去除主回路106中的过滤器以及优化的管道几何结构都降低了主回路106中的压降，从而可以使用高流量低输出压力泵127。
系统110可以与控制器170有线或无线通信，该控制器可以根据负载116的处理要求进行编程。例如，控制器170可以包括合适的管电路，其用于选择性地打开系统110的一个或多个阀，以便确保遵循预编程的温度曲线(可以用蒸汽和/或冷却的过程流体调节)和预编程的压力曲线(可以用加压空气调节)。在一些实施例中，控制器170可以包括合适的管电路，其用于启动系统的其它部件(诸如传感器、开关等)和/或用于处理各种部件的输入或输出信号。
参照图6，描绘了优化SWS蒸馏系统110的再循环回路111的方法200。在第一步骤204中，确定蒸馏系统的期望流速。期望的流量可以取决于各种因素，诸如蒸馏容器112的尺寸、待处理的负载116的类型(托盘、篮等)、负载中容器C的类型(袋、罐、纸板容器等)、期望的热交换器158的构造(板式热交换器、套管式热交换器、壳管式热交换器等)、再循环回路111的一个或多个部分的管道直径等。比如，较小的蒸馏器将容纳较小的处理负载，因此可以减少总流量。具有较大处理性能(例如通过增加容器的直径和/或建立将保持较大负载的较长蒸馏器)的蒸馏器将需要较高的总流量。
在步骤208，可以基于蒸馏系统的期望流速来选择喷嘴114的构造。特别地，可以选择喷嘴的类型(流速、流体通道尺寸等)、喷嘴的数量和喷嘴的样式(扇形、锥形等)，以最佳地实现或以其它方式适应期望的流速和喷射模式。步骤208中的喷嘴选择可以包括在一定范围内(例如，在一定的流速范围内、在一定的使用量范围内等)选择各种喷嘴构造，或者它可以包括识别会对蒸馏系统的期望流速起作用的某些样式或类型。在这方面，当进行方法220的其它步骤时，可以调节或修改步骤208中的喷嘴选择。
在选择喷嘴构造的情况下，在步骤212计算喷射管113(包括喷嘴114)与第二管接头180之间的压降(“压降1”)。为了确定热交换器或第一泵126的尺寸，在步骤216计算第二管接头180与热交换器泵126之间的压降(“压降2”)。该压降2的计算包括来自再循环回路管道的所有压降，再循环回路管道诸如为第一泵出口管138、过滤器125、热交换器入口管154、热交换器阀162、热交换器158、热交换器出口管172和第一再循环管176。在步骤220，通过将压降2和压降1相加来确定第一泵126的近似输出扬程。值得注意的是，第一泵126所需的输出扬程将大于主泵或第二泵127所需的输出扬程。
在这方面，为了确定主泵或第二泵127的尺寸，在步骤224，计算第二管接头180与包括第二再循环管178的第二泵127之间的压降(“压降3”)。在步骤228，通过将压降3和压降1相加来确定第二泵127的近似输出扬程。值得注意的是，第二泵127所需的输出扬程将小于第一泵126所需的输出扬程。
应当理解，上述方法可以替代地包括未描述的附加步骤。而且，如果需要，可以替代地重新安排或重复这些步骤，以实现产生期望流量的蒸馏系统构造。因此，本文所述的步骤不应被视为限制所要求保护的主题的范围。
实验
进行实验以测量与现有技术的蒸馏系统(例如，1泵系统)相比改进的SWS蒸馏系统(例如，2泵系统)的流速。
现有技术的蒸馏系统是可从伊利诺斯州芝加哥的JBT公司获得的A186蒸汽水喷射蒸馏器。现有技术的蒸馏系统通常如图1所示构造，并包括以下参数：
容器尺寸：1800mm直径
热交换器：
○板式：中/低(ML)湍流板
○额定热负荷：5,361kBtu/hr
循环泵：
○近似流速：1350-1550gpm
○输出扬程：60英尺(ft)
○电机大小：30马力(hp)
在操作期间，现有技术A186蒸汽水喷射蒸馏系统在开始阶段和蒸煮/保持阶段期间的总流量为近似1350-1500gpm(306-340m3/hr)，其中总泵流量与负载体积比为大约3.5-4.25gpm/负载的立方英尺(gpm/ft^3)(诸如蒸馏篮的体积)。在冷却阶段期间的总流量为近似1200gpm(272m3/hr)，其中总泵流量与负载体积比为大约3-3.5gpm/ft^3。
值得注意的是，“负载”通常被定义为放置在蒸馏容器内的大量容器，诸如容纳在至少一个篮、托盘堆或其它类似结构中的容器。“负载体积”通常被定义为负载在蒸馏容器内部占据的空间体积(诸如每个篮/托盘堆的体积乘以蒸馏器中的篮/托盘堆的数量)。在负载处理期间，过程流体流通过负载容积，以在其相应的处理阶段期间加热和冷却负载。由此，蒸馏器的总泵流量与负载体积的比被理解为流过负载的总泵流量除以总负载体积(gpm/立方英尺)。在这方面，即使总泵流量在蒸馏器之间不同，总泵流量与负载体积的比也可以是在不同尺寸的蒸馏器(例如1400mm蒸馏器与1800mm蒸馏器)之间进行比较的比率。换言之，蒸馏器的总流速可以基于蒸馏器中有多少产品/负载而变化。例如，较小的蒸馏器可以仅处理两个篮，而较大的蒸馏器可以处理十个篮。两种蒸馏器将不会流动相同的gpm，但是使用根据本公开的蒸馏系统110，它们将具有类似的流量与负载体积比。
改进的SWS蒸馏系统与上述系统110的结构大致相同，并且包括以下设备参数：
容器尺寸：1800mm直径
热交换器泵(第一泵)：
○近似流速：800gpm
○输出扬程：110feet(ft)
○电机大小：30马力(hp)
主泵(第二泵)：
○近似流速：1500gpm
○输出扬程：55ft
○电机大小：30hp
热交换器：
○板式：高(H)湍流板
○额定热负荷：8,225kBtu/hr
蒸汽入口管道的修改：
○将一英寸(1”)旁通球阀添加到蒸汽入口回路，其尺寸被设计为流量约为典型较大控制阀流量的百分之七十(70％)。
○在开始阶段期间使用旁通阀，然后当处理接近蒸煮阶段时关闭旁通阀以帮助加热蒸馏容器。
使用改进的SWS蒸馏系统，在开始、蒸煮/保持和冷却阶段期间的总流量约为2110-2500gpm(475-570m3/hr)，其中流量与负载体积比为大约5.65-6.73gpm/ft^3。
因此，可以理解，使用改进的SWS蒸馏系统110显著地增加了通过蒸馏容器的总流量。此外，通过使用专用泵，热交换器的性能比现有技术系统中使用的热交换器的性能大大约45％(或实际上是现有技术系统的性能的大约145％)。因此，冷却阶段减少了约5分钟。
通过使用上述方法或以另一合适的方式调节部件参数，改进的SWS蒸馏系统的总流量也可以从2110-2500gpm增加到3000gpm或更高，其中流量与负载体积比高达大约8.08gpm/ft^3。
虽然本公开的概念易于进行各种修改和替代形式，但是其具体实施例已经在附图中通过示例的方式示出并且将在本文中详细描述。然而，应当理解，不旨在将本公开的概念限制为所公开的特定形式，而是相反，旨在涵盖与本公开和所附权利要求一致的所有修改、等效和替代。而且，在一些情况下，没有详细描述公知的结构或处理步骤，以免不必要地模糊本公开的各个方面。
说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“例示性实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每个实施例可以包括或可以不必包括该特定特征、结构或特性。而且，这些短语不一定是指相同的实施例。进一步地，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，认为结合其它实施例来影响这种特征、结构或特性是在本领域技术人员的知识范围内的，而不管是否明确描述。另外，应当理解，以“至少一个A、B和C”的形式包括在列表中的项可以意指(A)；(B)；(C)；(A和B)；(B和C)；(A和C)；或(A、B和C)。类似地，以“A、B或C中的至少一个”的形式列出的项可以意指(A)；(B)；(C)；(A和B)；(B和C)；(A和C)；或(A、B和C)。进一步地，将理解，本公开的实施例可以采用本文所述的特征的任何组合。
本公开中的诸如“顶部”、“底部”、“垂直”、“水平”和“侧向”的语言意在为读者提供参考附图的方向，而不旨在成为部件的所需取向或将取向限制赋予权利要求。
在附图中，一些结构或方法特征可以以特定的布置和/或顺序示出。然而，应当理解，可能不需要这样的特定布置和/或顺序。相反，在一些实施例中，这些特征可以以与例示性附图所示不同的方式和/或顺序来布置。另外，在特定附图中包括结构或方法特征并不意味着暗示在所有实施例中都需要这种特征，并且在一些实施例中，其可以不被包括或者可以与其它特征组合。
本申请还可以包括修饰语，诸如词语“大体”、“近似”、“大约”或“大致”。这些术语意在用作修饰语，以指示所讨论的“尺寸”、“形状”、或其它物理参数或规范不必是确切的，而是可以变化，只要可以执行需要执行的功能即可。
而且，本公开描述了用于蒸馏系统的再循环回路。然而，应当理解，再循环回路可以与任何合适的流体或液体一起使用，并且可以用于任何类型的蒸馏器或其它系统中。在这方面，术语“处理负载”、“负载处理”等意在包括任何合适的巴氏杀菌、商业杀菌、热处理等。术语“流体”、“过程流体”等意味着包括任何合适的流体，诸如水、蒸汽等。术语“管”或“回路”意味着包括用于使过程流体流动的任何合适的结构。术语“负载”、“容器”等意味着包括任何食品或饮料产品、医疗产品等，其可以在蒸馏器或类似的处理容器中利用热进行处理。换言之，本文所用的术语旨在帮助描述改进的SWS蒸馏系统和/或用于蒸馏器或其它系统的再循环回路的示例性实施例，并且不应被视为限制所要求保护的主题的范围。本文所述技术的许多实施例可以采取计算机或控制器可执行指令的形式，包括由可编程计算机或控制器执行的例程。相关领域的技术人员将理解，本技术可以在除本文示出和描述的计算机/控制器系统之外的计算机/控制器系统上实践。该技术可以在被专门编程、配置或构造为执行上述计算机可执行指令中的一个或多个的专用计算机、控制器、数据处理器或逻辑管电路中具体实施。因此，如本文中通常使用的术语“计算机”和“控制器”是指任何合适的数据处理器。
虽然已经例示并描述了例示性实施例，但是应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行各种改变。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于处理容器的再循环回路(110)，所述处理容器(112)被构造为利用过程流体(118)处理负载，所述再循环回路包括：
(a)控制器(170)；
(b)第一回路部分(104)，所述第一回路部分(104)被构造为使所述过程流体(118)的第一部分再循环通过所述容器，所述第一回路部分连接到所述处理容器并且包括：
第一泵(126)，所述第一泵(126)由所述控制器(170)控制以在第一流速和第一输出压力下操作，所述第一泵的输出连接到共同的容器再循环管(182)并连接到所述处理容器(112)；
(c)第二回路部分(106)，所述第二回路部分(106)被构造为使所述过程流体(118)的第二部分再循环通过所述容器(112)，所述第二回路部分连接到所述处理容器并包括：
第二泵(127)，所述第二泵(127)由所述控制器(170)控制以在高于所述第一流速的第二流速和低于所述第一输出压力的第二输出压力下操作，所述第二泵的输出连接到共同的容器再循环管(182)并连接到所述处理容器；
(d)所述第一回路部分(104)包括热交换器(156)，所述热交换器(156)与由所述控制器(170)控制的所述第一泵(126)和阀(162、168)连通，用于将所述第一回路部分(104)中的所述过程流体(118)的选择部分路由通过所述热交换器(156)。
2.根据权利要求1所述的再循环回路(110)，其中，所述控制器(170)控制所述阀(162、168)以在所述第一回路部分中实现期望的流量。
3.根据权利要求2所述的再循环回路(110)，其中，所述控制器(170)控制所述阀(162、168)以使所述第一回路部分中的第一压降与所述第二回路部分中的第二压降匹配。
4.根据权利要求3所述的再循环回路(110)，其中，所述第一回路部分中的所述第一压降是跨所述热交换器的压降。
5.根据前述权利要求中任一项所述的再循环回路(110)，其中，所述第一回路部分(104)包括限定在所述容器(112)与所述第一泵(126)之间的第一管段(122a)，并且所述第二回路部分(106)包括限定在所述容器(112)与所述第二泵(127)之间的第一管段(124a)，并且其中，所述第一回路部分的所述第一管段(122a)和所述第二回路部分的所述第一管(122b)段沿其长度的一部分接合以限定第一接头(130)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的再循环回路(110)，其中，所述热交换器(156)是具有高湍流板的板式热交换器。
7.根据前述权利要求中任一项所述的再循环回路(110)，其中，所述第一回路部分(104)被构造为流体地连接到所述容器(112)的至少第一流体出口，并且所述第二回路部分(106)被构造为流体地连接到所述容器(112)的至少第二流体出口。
8.根据前述权利要求中任一项所述的再循环回路(110)，其中，所述第一回路部分(104)和所述第二回路部分(106)被构造为流体地连接到所述容器的喷嘴组件(114)，以便使所述过程流体再循环通过所述容器(112)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的再循环回路(110)，其中，所述第一回路部分(104)被构造为使约15-50％的所述过程流体再循环通过所述容器(112)，并且所述第二回路部分(106)被构造为使约50-85％的所述过程流体再循环通过所述容器(112)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的再循环回路(110)，其中，所述第一回路部分(104)被构造为使约三分之一的所述过程流体再循环通过所述容器(112)，并且所述第二回路部分(106)被构造为使约三分之二的所述过程流体再循环通过所述容器(112)。
11.一种流体蒸馏系统，所述流体蒸馏系统包括：
容器(112)，；和
根据前述权利要求中任一项所述的再循环回路，
其中，所述容器与所述再循环回路以过程流体连通。
12.一种在处理容器中循环过程流体的方法，所述方法包括：
在第一构造中，利用具有第一流速和第一输出压力的第一泵使所述过程流体的第一部分流过第一回路部分的旁通部分；
在第二构造中，利用所述第一泵使所述过程流体的第一部分流过所述第一回路部分的热交换器；和
在所述第一构造和所述第二构造中，利用具有高于所述第一流速的第二流速和低于所述第一输出压力的第二输出压力的第二泵使所述过程流体的第二部分流过所述容器。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括利用旁通阀组件绕过所述第一构造中的所述热交换器。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括节流所述旁通阀组件，以使所述第一回路部分中的第一压降与所述第二回路部分中的第二压降相匹配。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中，所述第一回路部分中的所述第一压降是跨所述热交换器的压降。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，还包括当所述过程流体从所述容器流出至所述第一泵和所述第二泵时合并所述过程流体的流。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括当所述过程流体从所述第一泵和所述第二泵流回到所述容器中时合并所述过程流体的流。
18.根据权利要求12至17中任一项所述的方法，其中，所述过程流体的第一部分占循环通过所述容器的所述过程流体的约15-50％之间，并且其中，所述过程流体的第二部分占循环通过所述容器的所述过程流体的约50-85％之间。
19.根据权利要求12至17中任一项所述的方法，其中，过程流体的第一部分是循环通过所述容器的所述过程流体的约三分之一，并且其中，过程流体的第二部分是循环通过所述容器的所述过程流体的约三分之二。
20.一种优化根据权利要求1至10中任一项所述的再循环回路的方法，所述方法包括：
确定通过所述容器的所述过程流体的流速；
选择用于使过程流体流入所述容器的输入组件；
计算所述输入组件与所述第二接头之间的第一压降；
计算所述第二接头与所述第一泵之间的第二压降；
通过将所述第一压降与所述第二压降相加来计算第一输出扬程；和
基于所计算的第一输出扬程选择所述第一泵。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括：
计算所述第二接头与所述第二泵之间的第三压降；
通过将所述第一压降与所述第三压降相加来计算第二输出扬程；和
基于所计算的第二输出扬程选择所述第二泵。
22.一种优化根据权利要求1至10中任一项所述的再循环回路的方法，所述方法包括：
确定通过所述容器的所述过程流体的流速；
选择用于使过程流体流入所述容器的输入组件；
计算所述输入组件与所述第二接头之间的第一压降；
计算所述第二接头与所述第二泵之间的第三压降；
通过将所述第一压降与所述第三压降相加来计算第二输出扬程；和
基于所计算的第二输出扬程选择所述第二泵。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，将所述输入组件选择为喷嘴组件形式。
24.根据权利要求1至10中任一项所述的再循环回路(110)，其中，在开始、蒸煮/保持和冷却阶段中的至少一个阶段期间通过所述处理容器(112)的总流量为大约2000-4000gpm。
25.根据权利要求1至10中任一项所述的再循环回路(110)，其中，在开始、蒸煮/保持和冷却阶段中的至少一个阶段期间通过所述处理容器(112)的总流量为大约2110-2500gpm。
26.根据权利要求1至10中任一项所述的再循环回路(110)，其中，在开始、蒸煮/保持和冷却阶段中的至少一个阶段期间通过所述处理容器(112)的总流量为大约475-570m3/hr。
27.根据权利要求1至10中任一项所述的再循环回路(110)，其中，所述再循环回路被构造为在开始、蒸煮/保持、以及冷却阶段中的至少一个阶段期间以大约5.65-8.1gpm/ft^3的流量与负载体积比来处理负载。
28.根据权利要求1至10中任一项所述的再循环回路(110)，其中，所述再循环回路被构造为在开始、蒸煮/保持、以及冷却阶段中的至少一个阶段期间以大约5.65–10.77gpm/ft^3的流量与负载体积比来处理负载。
29.根据权利要求1至10中任一项所述的再循环回路(110)，其中，所述再循环回路被构造为在开始、蒸煮/保持、以及冷却阶段中的至少一个阶段期间以大约5.65–6.73gpm/ft^3的流量与负载体积比来处理负载。

Claims (36)

1.一种用于处理容器的再循环回路，所述处理容器被构造为利用过程流体处理负载，所述再循环回路包括：
第一回路部分，所述第一回路部分被构造为使所述过程流体的第一部分再循环通过所述容器，所述第一回路部分包括：
第一泵，所述第一泵具有第一流速和第一输出压力；
热交换器，所述热交换器与所述第一泵流体连通；和
第二回路部分，所述第二回路部分被构造为使所述过程流体的第二部分再循环通过所述容器，所述第二回路部分包括：
第二泵，所述第二泵具有高于所述第一流速的第二流速和低于所述第一输出压力的第二输出压力。
2.根据权利要求1所述的再循环回路，其中，所述热交换器与所述第一泵选择性地流体连通。
3.根据权利要求2所述的再循环回路，还包括旁通阀组件，所述旁通阀组件被构造为将所述热交换器放置成与所述第一泵选择性地流体连通。
4.根据权利要求3所述的再循环回路，其中，所述旁通阀组件能够被节流，以在所述第一回路部分中实现期望的流量。
5.根据权利要求3所述的再循环回路，其中，所述旁通阀组件能够被节流，以使所述第一回路部分中的第一压降与所述第二回路部分中的第二压降匹配。
6.根据权利要求5所述的再循环回路，其中，所述第一回路部分中的所述第一压降是跨所述热交换器的压降。
7.根据前述权利要求中任一项所述的再循环回路，其中，所述第一回路部分包括限定在所述容器与所述第一泵之间的第一管段，并且所述第二回路部分包括限定在所述容器与所述第二泵之间的第一管段，并且其中，所述第一回路部分的所述第一管段和所述第二回路部分的所述第一管段沿其长度的一部分接合以限定第一接头。
8.根据权利要求7所述的再循环回路，其中，所述第一回路部分包括限定在所述第一泵与所述容器之间的第二管段，并且所述第二回路部分包括限定在所述第二泵与所述容器之间的第二管段，并且其中，所述第一回路部分的所述第二管段和所述第二回路部分的所述第二管段沿其长度的一部分接合以限定第二接头。
9.根据权利要求8所述的再循环回路，其中，所述热交换器与所述第一回路部分的所述第二管段选择性地流体连通。
10.根据权利要求8所述的再循环回路，其中，所述第一回路部分的所述第二管段与所述第二回路部分的所述第二管段在所述热交换器与所述容器之间接合。
11.根据权利要求1所述的再循环回路，其中，所述第一回路部分包括限定在所述第一泵与所述容器之间的第二管段，并且所述第二回路部分包括限定在所述第二泵与所述容器之间的第二管段，并且其中，所述第一回路部分的所述第二管段和所述第二回路部分的所述第二管段沿其长度的一部分接合。
12.根据前述权利要求中任一项所述的再循环回路，其中，所述热交换器是具有高湍流板的板式热交换器。
13.根据前述权利要求中任一项所述的再循环回路，其中，所述第一回路部分被构造为流体地连接到所述容器的至少第一流体出口，并且所述第二管回路被构造为流体地连接到所述容器的至少第二流体出口。
14.根据前述权利要求中任一项所述的再循环回路，其中，所述第一回路部分和所述第二回路部分被构造为流体地连接到所述容器的喷嘴组件，以便使所述过程流体再循环通过所述容器。
15.根据前述权利要求中任一项所述的再循环回路，其中，所述第一回路部分被构造为使约15-50％的所述过程流体再循环通过所述容器，并且所述第二回路部分被构造为使约50-85％的所述过程流体再循环通过所述容器。
16.根据前述权利要求中任一项所述的再循环回路，其中，所述第一回路部分被构造为使约三分之一的所述过程流体再循环通过所述容器，并且所述第二回路部分被构造为使约三分之二的所述过程流体再循环通过所述容器。
17.一种流体蒸馏系统，所述流体蒸馏系统包括：
容器，所述容器容纳过程流体；和
根据前述权利要求中任一项所述的再循环回路。
18.一种在处理容器中循环过程流体的方法，所述方法包括：
在第一构造中，利用具有第一流速和第一输出压力的第一泵使所述过程流体的第一部分流过第一回路部分的旁通部分；
在第二构造中，利用所述第一泵使所述过程流体的第一部分流过所述第一回路部分的热交换器；和
在所述第一构造和所述第二构造中，利用具有高于所述第一流速的第二流速和低于所述第一输出压力的第二输出压力的第二泵使所述过程流体的第二部分流过所述容器。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括利用旁通阀组件绕过所述第一构造中的所述热交换器。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括节流所述旁通阀组件，以使所述第一回路部分中的第一压降与所述第二回路部分中的第二压降相匹配。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的方法，其中，所述第一回路部分中的所述第一压降是跨所述热交换器的压降。
22.根据权利要求18至21中任一项所述的方法，还包括当所述过程流体从所述容器流出至所述第一泵和所述第二泵时合并所述过程流体的流。
23.根据权利要求22所述的方法，还包括当所述过程流体从所述第一泵和所述第二泵流回到所述容器中时合并所述过程流体的流。
24.根据权利要求18至23中任一项所述的方法，其中，所述过程流体的第一部分占循环通过所述容器的所述过程流体的约15-50％之间，并且其中，所述过程流体的第二部分占循环通过所述容器的所述过程流体的约50-85％之间。
25.根据权利要求18至23中任一项所述的方法，其中，过程流体的第一部分是循环通过所述容器的所述过程流体的约三分之一，并且其中，过程流体的第二部分是循环通过所述容器的所述过程流体的约三分之二。
26.一种优化根据权利要求1至16中任一项所述的再循环回路的方法，所述方法包括：
确定通过所述容器的所述过程流体的流速；
选择用于使过程流体流入所述容器的输入组件；
计算所述输入组件与所述第二接头之间的第一压降；
计算所述第二接头与所述第一泵之间的第二压降；
通过将所述第一压降与所述第二压降相加来计算第一输出扬程；和
基于所计算的第一输出扬程选择所述第一泵。
27.根据权利要求26所述的方法，还包括：
计算所述第二接头与所述第二泵之间的第三压降；
通过将所述第一压降与所述第三压降相加来计算第二输出扬程；和
基于所计算的第二输出扬程选择所述第二泵。
28.一种优化根据权利要求1至16中任一项所述的再循环回路的方法，所述方法包括：
确定通过所述容器的所述过程流体的流速；
选择用于使过程流体流入所述容器的输入组件；
计算所述输入组件与所述第二接头之间的第一压降；
计算所述第二接头与所述第二泵之间的第三压降；
通过将所述第一压降与所述第三压降相加来计算第二输出扬程；和
基于所计算的第二输出扬程选择所述第二泵。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述输入组件是喷嘴组件。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述输入组件是喷嘴组件。
31.根据权利要求1至16中任一项所述的再循环回路，其中，在开始、蒸煮/保持和冷却阶段中的至少一个阶段期间通过所述处理容器的总流量为大约2000-4000gpm。
32.根据权利要求1至16中任一项所述的再循环回路，其中，在开始、蒸煮/保持和冷却阶段中的至少一个阶段期间通过所述处理容器的总流量为大约2110-2500gpm。
33.根据权利要求1至16中任一项所述的再循环回路，其中，在开始、蒸煮/保持和冷却阶段中的至少一个阶段期间通过所述处理容器的总流量为大约475-570m3/hr。
34.根据权利要求1至16中任一项所述的再循环回路，其中，所述再循环回路被构造为在开始、蒸煮/保持、以及冷却阶段中的至少一个阶段期间以大约5.65-8.1gpm/ft^3的流量与负载体积比来处理负载。
35.根据权利要求1至16中任一项所述的再循环回路，其中，所述再循环回路被构造为在开始、蒸煮/保持、以及冷却阶段中的至少一个阶段期间以大约5.65–10.77gpm/ft^3的流量与负载体积比来处理负载。
36.根据权利要求1至16中任一项所述的再循环回路，其中，所述再循环回路被构造为在开始、蒸煮/保持、以及冷却阶段中的至少一个阶段期间以大约5.65–6.73gpm/ft^3的流量与负载体积比来处理负载。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1561441A (zh) * 2001-09-28 2005-01-05 霍尼曼集团公司 流体输送系统
NL1024796C2 (nl) * 2003-11-17 2005-05-18 Kalsbeek Assen Holding B V A Inrichting en werkwijze voor het pasteuriseren van aan een voorraadhouder onttrokken water.
CN1708350A (zh) * 2002-12-12 2005-12-14 曼德韦有限公司 具有用于载热介质的旁路的套管反应器
CN102216668A (zh) * 2008-07-15 2011-10-12 克里奥斯塔股份有限公司 液化天然气的转化
CN102987515A (zh) * 2011-09-16 2013-03-27 友田贩卖株式会社 加压加热杀菌装置、加热装置、加热杀菌方法及加热处理方法
US20170215459A1 (en) * 2016-02-03 2017-08-03 John Bean Technologies Corporation Retort fluid suction system
CN107996939A (zh) * 2016-10-27 2018-05-08 红牛有限责任公司 具有离子交换装置的巴氏消毒设备和用于运行巴氏消毒设备的方法
US20180245855A1 (en) * 2017-02-24 2018-08-30 Sridhar Deivasigamani Multi-coil heat exchanger

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4057391A (en) 1973-05-22 1977-11-08 Toyo Seikan Kaisha Ltd. Steam sterilization of materials in sealed packages
DE69121409T2 (de) 1991-03-11 1996-12-12 Hisaka Works Ltd Sprühautoklav
US5283033A (en) 1991-11-29 1994-02-01 Advanced Retort Systems, Inc. Process for sterilizing the contents of a sealed deformable package
US5280748A (en) 1992-02-24 1994-01-25 W. R. Grace & Co.-Conn. Cook/chill tank
US7008659B1 (en) 1994-03-04 2006-03-07 Ono Foods Industrial Co., Ltd. Inert gas-filled cooking system
EP0686400A1 (de) 1994-06-10 1995-12-13 C. STIEFENHOFER GmbH Dampfsterilisator mit Wärmerückgewinnung
FR2753346B1 (fr) 1996-09-13 1998-11-13 Technyform Productions Procede et installation de cuisson d'aliments sous vide pour cuisine centrale et industrie agro-alimentaire
GB2411335B (en) 2004-02-26 2007-06-20 Zinetec Ltd Heat-treatment apparatus and process
US20050249650A1 (en) 2004-05-07 2005-11-10 Fmc Technologies, Inc. Immersion retort
EA023308B1 (ru) 2008-09-25 2016-05-31 Рисерч Энд Дивелопмент Системз Лимитед Теплообменная и транспортирующая система для автоклавирующего устройства
US8714079B2 (en) 2009-08-18 2014-05-06 Rohde Brothers, Inc. Energy-efficient apparatus for making cheese
EP2567626A1 (de) 2011-09-08 2013-03-13 Belimed AG Vorrichtung zur Wärmebehandlung und Wärmebehandlungsverfahren
US8865087B2 (en) 2011-10-04 2014-10-21 American Sterilizer Company Steam sterilizer
US9205158B1 (en) 2013-05-23 2015-12-08 Allpax Products Llc Retort with baffled spray system and related methods

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1561441A (zh) * 2001-09-28 2005-01-05 霍尼曼集团公司 流体输送系统
CN1708350A (zh) * 2002-12-12 2005-12-14 曼德韦有限公司 具有用于载热介质的旁路的套管反应器
NL1024796C2 (nl) * 2003-11-17 2005-05-18 Kalsbeek Assen Holding B V A Inrichting en werkwijze voor het pasteuriseren van aan een voorraadhouder onttrokken water.
CN102216668A (zh) * 2008-07-15 2011-10-12 克里奥斯塔股份有限公司 液化天然气的转化
CN102987515A (zh) * 2011-09-16 2013-03-27 友田贩卖株式会社 加压加热杀菌装置、加热装置、加热杀菌方法及加热处理方法
US20170215459A1 (en) * 2016-02-03 2017-08-03 John Bean Technologies Corporation Retort fluid suction system
CN107996939A (zh) * 2016-10-27 2018-05-08 红牛有限责任公司 具有离子交换装置的巴氏消毒设备和用于运行巴氏消毒设备的方法
US20180245855A1 (en) * 2017-02-24 2018-08-30 Sridhar Deivasigamani Multi-coil heat exchanger

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