发明内容
本发明的目的在于提供一连消装置,以解决目前料液在连消装置内灭菌不充分以及高温蒸汽灭菌产生的热量不能得到很好利用的问题。
本发明的目的通过下述技术方案实现:
一种连消装置,所述连消装置内设有用于料液灭菌的连消空间,所述连消空间内设有用于喷射高温蒸汽的喷射板,所述喷射板通过喷射管道与喷射器模块相连,所述连消空间的两端与进料空间和出料空间连通;
所述连消装置还设有用于热交换的换热空间以及驱动料液进出进料空间的驱动模块;
所述喷射板均匀设置在连消空间内,且上下相邻的两个喷射板交错设置,所述喷射板的一端均匀设有喷射孔,所述喷射板的另一端设有用于固定在连消空间内壁的固定件。
进一步地,所述连消空间是位于连消装置中间的腔体结构;
所述连消空间下部的腔体结构为进料空间,所述进料空间的下部为驱动模块,所述连消空间的外围由内而外依次设有缓冲空间和换热空间,所述缓冲空间和换热空间的上部设有围绕连消空间的出料空间;
所述连消空间的外壁设置为隔热板,所述换热空间和缓冲空间之间设有溢流板;
优选地,所述溢流板的高度不小于为换热空间高度的2/3;
更优选地,所述溢流板的高度为换热空间高度的3/4。
进一步地,所述缓冲空间和进料空间之间设有仅能向进料空间内部打开的单向进液挡板,所述进料空间和连消空间之间设有仅能向连消空间内部打开的单向送液挡板,所述连消空间和出料空间连接处设有仅能向出料空间内部打开的单向排液挡板,所述出料空间的底部设置有排液孔。
进一步地,所述排液孔与排液管入口连通,所述排液管入口与排液管道连接,所述排液管道设置在换热空间内,排液管道的另一端与排液管出口连接;
优选地,所述排液管道与换热空间内的内外壁之间具有间隙;
优选地,所述排液管道围绕缓冲空间的外壁由上而下呈蛇形排布。
进一步地,所述进液挡板的数量为3-8个,所述送液挡板的数量为3-6个,所述排液挡板的数量为3-8个,所述排液孔设置为2-4个;
更优选地,所述进液挡板的数量为4个,所述送液挡板的数量为3个,所述排液挡板的数量为4个,所述排液孔设置为2个。
进一步地,所述喷射板表面设有多个用于测定料液温度的测温单元;
所述喷射孔在喷射板的内部通过喷射管道与的喷射器模块连接,所述喷射管道贯穿喷射板、隔热板和喷射器模块,位于喷射板内的喷射管道上设有止回阀;
所述喷射器模块设有温度变送器和自控截止阀,所述温度变送器与自控截止阀联锁。
进一步地,所述喷射板的在同一水平方向上安装的数量为3-6个,所述喷射板在垂直方向上安装的数量为4-8个,所述一个喷射板上喷射孔的数量为4-8个,所述一个喷射板上的测温单元数量为2-4个;
优选地,所述喷射板的在水平方向安装的数量为3个,所述喷射板在垂直方向安装的数量为6个,所述一个喷射板上喷射孔的数量为6个,所述一个喷射板上的测温单元数量为2个。
进一步地,所述驱动模块设有驱动杆、连接于驱动杆下端与驱动机构和连接于驱动杆上端的活塞板,所述驱动机构的运转带动驱动杆上下运动,所述驱动杆的上下运动带动活塞板的上下运动。
进一步地,所述驱动机构内设有电机,所述驱动模块的内壁为聚酰胺材料;
优选地,所述电机为伺服电机,所述活塞板与驱动模块内壁接触部位为聚氨酯材料。
进一步地,所述连消装置为圆筒状结构,所述连消装置的底部设有进液管入口和排液管出口,所述进液管入口和排液管出口均与换热空间连通。
本发明的有益效果为:
1、本发明提供的连消装置,在换热空间内设有排液管道,在连消空间内蒸汽灭菌后的高温料液,通过排液管道自上而下流动的过程中与自下而上进入换热空间的料液发生热交换,使得热量得到充分利用,避免了热量的浪费,同时无需增设如预冷罐以及冷却器等降温设备,减少了设备占地面积,同时成本明显降低。
2、本发明提供的连消装置,连消空间筒体外壁采用隔热板,防止连消空间内外传热影响连消空间内料液的温度恒定,避免了灭菌过程中温度的流失,此外,连消空间内设的喷射蒸汽的喷射板采用上下间隔且错位布置,以确保喷射板喷射的高温蒸汽可以完全覆盖整个连消空间,不留灭菌死角,达到完全灭菌的目的。
3、本发明提供的连消装置,连消空间内的喷射板上设有多个用于测定料液温度的测温单元,可以测定连消空间内不同区域的温度,此外,喷射器模块安装设置的温度变送器检测到温度异常变化时可以自动调控喷射器模块的蒸汽温度,进而保证了连消空间内喷射蒸汽温度的均匀性和温度的一致性。
4、本发明提供的连消装置,通过驱动机构的运转,带动驱动杆和活塞的上下运动,进而实现料液进料的自动化控制,保证了连消空间内料液的不间断连续的灭菌。
具体实施方式
为充分理解本技术方案中针的连消装置,列举如下实施例进行具体、详细的说明。
实施例1
本实施例提供的一种连消装置整体呈圆筒状构造,如图1所示的一种连消装置,图4为连消装置的俯视图,主要包括喷射器模块21、连消空间22、缓冲空间23、换热空间24、出料空间25、进料空间26和驱动模块27。
所述连消空间22是设置在连消装置中间的腔体结构,所述连消空间22的上部设置有喷射器模块21,所述连消空间22下部的腔体结构为进料空间26,所述进料空间26的下部为驱动模块27,所述连消空间22的外围由内而外依次为缓冲空间23和换热空间24,所述缓冲空间23和换热空间24的上部设计有围绕连消空间22的出料空间25。
所述连消空间22筒体外壁采用隔热板221,所述隔热板221材料为玻璃纤维或石棉,用于防止连消空间22内外传热影响连消空间22内料液的温度恒定。所述换热空间24和缓冲空间23之间设有溢流板,所述溢流板的高度为换热空间24高度的2/3,所述缓冲空间23和进料空间26之间设有进液挡板261,所述进液挡板261的数量为4个,所述进料空间26和连消空间22之间设有送液挡板262,所述送液挡板262的数量为3个,所述连消空间22和出料空间25连接处设有排液挡板222,所述排液挡板222的数量为4个,所述出料空间25的底部设置有排液孔281,所述排液孔281的数量为2个。所述进料空间26与缓冲空间23隔断,所述进料空间26的下部侧壁上开设进料孔,进料孔设置有单向进液挡板261,所述进液挡板261仅能向进料空间26内部打开,不能向缓冲空间23打开。所述进料空间26的顶板,也即连消空间22的底板上,设置单向送液挡板262,该送液挡板262只可向连消空间22内部打开,不能向进料空间26打开。
如图2所示,所述驱动模块27设有驱动机构272、驱动杆273和活塞板271,所述驱动杆273下端与驱动机构272连接,所述驱动杆273上端与活塞板271连接,所述驱动机构272运转时,带动驱动杆273上下运动,驱动杆273的上下运动带动活塞板271的上下运动。所述驱动机构272内设有电机驱动,优选为伺服电机。所述驱动模块27的内壁采用耐磨且润滑性好的材料,优选为聚酰胺材料的内壁;所述活塞板271与驱动模块27内壁接触部位采用密封性能好的材料,进而避免进料空间26的料液渗入驱动模块27,优选为聚氨酯材料。
所述驱动模块27设备的工作原理具体如下:
所述驱动模块27的驱动机构272运转,带动驱动杆273向下运动时,驱动杆273则带动活塞板271向下运动,此时进料空间26内容积变大,压强变小,位于进料空间26两侧的进液挡板261向进料空间26内部打开。位于缓冲空间23内的料液通过两侧打开后的进液孔进入进料空间26内,位于进料空间26顶部的送液挡板262闭合,阻止连消空间22内的料液回流至进料空间26内。上述过程实现对进料空间26的料液填充。
当进料空间26料液补充完成后,驱动模块27的驱动机构272反方向运转,带动驱动杆273向上运动,驱动杆273则带动活塞板271向上运动,此时进料空间26内容积变小,压强变大,位于进料空间26两侧的进液挡板261闭合。缓冲空间内23的料液停止进入进料空间26内,位于进料空间26顶部的送液挡板262向连消空间22内部打开,料液从送液孔进入连消空间22内。
所述进料空间26的进料是间断式的,所述连消装置电连接控制系统(附图中未显示),所述缓冲空间23、进料空间26、连消空间22和出料空间25均设有液面高度传感器(附图中未显示),可将信号传送至控制系统。通过控制系统设置驱动机构272的运动节奏和出料空间25排液的速度进而达到平衡的状态,确保整个连消装置进液的连续性和排液的连续性,所述控制系统优选PLC系统。
如图5和图6所示,所述连消空间22的内壁上设置喷射板29,所述喷射板29用于向连消空间22内喷射一定温度的蒸汽,达到对连消空间22及其中料液的灭菌目的,所述喷射板29采用上下间隔且错位的安装方式,所述喷射板29的在同一水平面上安装的数量为3个,所述喷射板29在垂直方向安装的数量为6个,以确保喷射板29喷射的高温蒸汽可以完全覆盖整个连消空间22,不留灭菌死角。所述喷射板29的上表面设置有测温单元62,所述一个喷射板29上的测温单元62数量为2个,用于检测连消空间22内料液的实时温度,所述测温单元62在喷射板29上错开布置,有利于测量连消空间22内部不同区域的温度,所述喷射板29上喷射高温蒸汽的喷射孔61均匀设置在喷射板29的一端,所述一个喷射板29上喷射孔61的数量为6个,所述喷射板29的另一端设有与连消空间22的内壁连接的固定件291。
如图7所示,所述喷射孔61在喷射板29的内部通过喷射管道83与喷射器模块21连接,所述喷射管道83贯穿喷射板29、隔热板221和喷射器模块21,位于喷射板29内的喷射管道83上设有止回阀84,所述止回阀84用于阻止连消空间22内的液体进入喷射管道83内,所述喷射管道83的一端与喷射器模块21连接,并在喷射器模块21的出口附近设置温度变送器81和自控截止阀82。所述温度变送器81用于检测由喷射器模块21喷射的高温蒸汽的实时温度,并与自控截止阀82联锁,当温度变送器81检测到温度异常时,反馈控制系统,自动调整喷射器模块21的蒸汽温度,此时自控截止阀82关闭,不进行喷射;当温度变送器81检测蒸汽温度正常时,向自控截止阀82发送信号,自动打开阀门进行蒸汽喷射。
所述连消空间22的顶部两侧设置排液挡板222,用于从连消空间22向外排出经连消处理后的料液,所述连消空间22顶部的四周是出料空间25,所述排液挡板222只可向出料空间25内部打开,不能向连消空间22内部打开。
如图3所示,所述排液孔281与排液管入口282连接。所述排液管道28在换热空间24内且围绕缓冲空间23的外壁设置,由上而下呈蛇形布置,确保排液管道28内经连消灭菌后的高温料液与刚通入换热空间24的室温料液进行充分的换热处理,增大排液管道28内料液与灭菌处理前的料液的接触面积有利于换热充分。所述排液管道28和缓冲空间23的外壁之间有间隙,有利于换热充分,所述排液管道28的另一端在换热空间24底部穿出,并与外部的排液管出口283连接,再经外部排液管道连接料液流加罐18,进而通过料液流加罐18对发酵罐进行流加料液。
实施例2
所述溢流板的高度为换热空间24高度的2/3,所述进液挡板261的数量为8个,所述送液挡板262的数量为6个,所述排液挡板222的数量为3个,所述排液孔281的数量为2个。
所述喷射板29的在同一水平面内安装的数量为6个,所述喷射板29在垂直方向安装的数量为4个,所述一个喷射板29上喷射孔61的数量为8个,所述一个喷射板29上的测温单元62数量为4个。连消装置的其他结构及相互位置关系同实施例1。
实施例3
所述溢流板的高度为换热空间24高度的3/4,所述进液挡板261的数量为3个,所述送液挡板262的数量为6个,所述排液挡板222的数量为8个,所述排液孔281的数量为4个。
所述喷射板29的在同一水平面内安装的数量为6个,所述喷射板29在垂直方向安装的数量为8个,所述一个喷射板29上喷射孔61的数量为4个,所述一个喷射板29上的测温单元62数量为2个。连消装置的其他结构及相互位置关系同实施例1。
实施例4
上述任一连消装置进行灭菌处理的一种工作过程如下:
料液进入换热空间:
料液经过进液管入口241进入换热空间24,随着料液的流入,液面逐渐上升的同时,室温状态的料液与排液管道28中经过连消灭菌处理后自上而下流动的高温料液进行换热处理。
料液进入缓冲空间:
当液面上升超过溢流板高度,料液通过换热空间24和缓冲空间23连通的溢流口242进入缓冲空间23。
随着料液继续不断的流入,缓冲空间23中的料液液面逐渐升高,当液面达到一定高度时,至少高过进料空间26侧壁上设置的进液口。
料液进入进料空间:
如图2所示,驱动模块27内的驱动机构272转动,带动驱动杆273向下运动,驱动杆273向下运动带动其顶部的活塞板271沿着驱动空间27的内壁向下滑动。此过程中,进料空间26的容积变大,压强变小。位于进料空间26侧壁上的进液挡板261在缓冲空间23中料液的压力下向进料空间26的内部打开,此时缓冲空间23内的料液进入进料空间26的内部。
当进料空间26内的料液液面达到一定高度后,比如充满进料空间26,位于驱动模块27内部的驱动机构272反方向转动,带动驱动杆273向上运动,驱动杆273向上运动带动其顶部的活塞板271向上运动,并压缩进料空间26的大小。此时进料空间26内的压力逐渐增大,当进料空间26内部的压力大于缓冲空间23的压力时,位于进料空间26侧壁上的进液挡液板261关闭,停止向进料空间26内进液。
料液进入连消空间进行灭菌:
当进料空间26内的压力增加到一定程度时,位于进料空间26顶部的送液挡板262向连消空间22的内部打开,料液由进料空间26进入连消空间22内部。
上述进液过程反复进行多次后,料液在连消空间22内的液位逐渐升高。
在料液进入连消空间22或者进入连消空间22过程中,喷射板29不断喷出高温蒸汽,实现对料液的灭菌处理。
为达到充分灭菌的效果,在料液进入连消空间22中之前,喷射板29即可使喷射高温蒸汽,确保连消空间22内部的所有位置均被高温蒸汽灭菌处理,且可确保整个连消空间22的环境温度维持在灭菌所需要的一个恒定值。在料液进入连消空间22后不断上升的过程中,喷射板29持续喷射高温蒸汽,对料液进行灭菌处理。
根据连消空间22内料液上升的速度以及整个连消空间22的高度,按照料液需要在高温状态维持的时间确定。因为连消空间22的高度在设计完成后不再可调,故可通过控制料液在连消空间22内上升的速度,控制料液在连消空间22内维持高温状态的时间,一般为1~3min。
上述喷射板29喷射高温蒸汽,通过设置在连消装置顶端的喷射器模块21控制。设置的温度变送器81和自控截止阀82联锁控制实现自动调整喷射板29喷出的高温蒸汽的温度。并在喷射板29的上表面设计有测温单元62,实时监控连消空间22内的料液温度,并及时反馈给喷射器模块21,喷射器模块21根据测温单元62实测的连消空间22内的温度及时调整高温蒸汽的温度。实现自动调整和控制喷射板29在连消空间22内喷射高温蒸汽对料液进行灭菌处理。
在喷射板29内部靠近喷射孔61一端的高温蒸汽管道上设置有止回阀84,用于防止连消空间22内的料液进入高温蒸汽的喷射管道83内。确保高温蒸汽喷射顺畅。
料液灭菌完成后进入出料空间:
灭菌处理后的料液到达连消空间22上方,连消空间22内的压力大于出料空间25的压力。此时,位于连消空间22上方侧壁上的排液挡板222打开,经高温灭菌处理后的料液进入出料空间25内。为防止已经排至出料空间25的料液反流回连消空间22内,需要控制出料空间25内的液面高度低于连消空间22上方侧壁上的排液挡板222的高度。确保料液不会回流至连消空间22内。
在出料空间25底部设计有排液孔281,排液管入口282与排液孔281连接。排液管道28与排液管入口282连接,排液管道28绕着缓冲空间23的外壁由上而下呈蛇形布置,整个排液管道28位于换热空间24内部,有利于同刚进入连消装置的料液换热充分。
排液管道28在连消装置的下端侧壁处与排液管出口283连接,排液管出口283与连消装置外的管道连接,将经过灭菌且换热处理后的料液排出连消装置。
至此完成了料液自动连消灭菌处理。
需要说明的是,在本发明中,诸如“上”、“下”“一端”“另一端”“底部”“顶部”的用语均是根据本发明说明书附图中的位置关系进行的描述,此外,本发明连消装置内部各个部件或区域的命名如“连消空间、换热空间、缓冲空间、进料空间、出料空间”中“空间”的含义代表的是中空的腔体结构,并不是用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明,但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围,凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更,均应属于本发明所涵盖专利范围。