CN115487324A - 一种用于乳酸发酵的石灰乳灭菌系统及其灭菌方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于乳酸发酵的石灰乳灭菌系统，所述灭菌系统包括通过管道依次相连的石灰乳调配罐、过滤器、连消装置和石灰乳流加罐，所述灭菌系统还包括控制系统；所述连消装置设有用于石灰乳灭菌的连消空间，所述连消空间内设有用于喷射高温蒸汽的喷射板，所述喷射板通过管路与喷射器模块相连；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石灰乳进出进料空间的驱动模块。该系统设备和管路简单，且连消装置灭菌过程中产生的热量能够得到回收利用，连消装置内的设计的喷射板安装方式保证了灭菌完全，使得整个系统投资成本降低，且能够达到灭菌完全的效果。

Description

一种用于乳酸发酵的石灰乳灭菌系统及其灭菌方法

技术领域

本发明属于乳酸发酵技术领域，具体涉及一种用于乳酸发酵的石灰乳灭菌系统及其灭菌方法。

背景技术

乳酸是自然界中三大有机酸之一，广泛应用于食品、饮料、医药、日化、印染、皮革、农业、电子等行业，主要用作酸味剂、调味剂、防腐剂、鞣制剂、手性药物前体等。乳酸可通过生物发酵法和化学合成法生产制造得到，采用生物发酵法制得的L-乳酸是目前乳酸生产的重点，目前基本采用钙盐法发酵工艺，基本过程是：氮源、碳源、生产因子等按一定比例配置，经适当的处理，配成种子培养液和发酵培养液，然后经过连续灭菌、降温，分别进入种子罐和发酵罐，接入菌液，提供一定的净化压缩空气，通过氢氧化钙溶液流加，提供菌体生长代谢所需的pH环境及发酵产酸乳酸钙，后经过滤、酸解、脱色除杂以及浓缩结晶等工艺得到乳酸。

乳酸发酵生产中使用的氢氧化钙溶液是在石灰乳调配罐中投入熟石灰，并加一次水溶解到要求浓度，再通过石灰乳调配罐内的盘管加热石灰乳灭菌，后通过泵输送至流加罐或流加管线，通过流加管线流加种子罐和发酵罐使用，虽然氢氧化钙溶液呈强碱性，表现出了较强的抗菌性能，能杀死大多数细菌，但对于少部分球菌、霉菌的抑菌效果并不是很理想，对芽孢的消灭性更弱，流加的物料无法达到无菌要求，发酵过程存在隐性染菌隐患，增加了后工序水解、提纯的难度，严重时影响到乳酸发酵及整条工艺的平稳运行。

针对上述存在的问题点，现有技术采用了一些改进的方案，如专利CN 215103225U公开了一种微生物发酵连续灭菌装置，该装置采用培养基罐与连消塔、换热器、发酵罐依次相连，培养基罐与连消塔底部的培养液入口相连，换热器与连消塔上部的培养液出口相连；培养基罐与连消塔之间设有泵；连消塔内部设有蒸汽通道，换热器还与蒸汽通道相连；培养基罐上设有pH检测计。该专利中的连消塔摒弃了现有技术中的维持罐，改为直接与换热器相连，减轻了对培养基营养成分的破坏程度，同时起到了节能降耗的效果。

专利CN209751718U公开了一种发酵连消系统，该系统包括依次连接的物料存储装置、换热器、蒸汽喷射器和维持管，换热器内设有第一换热管和第二换热管，物料存储装置内的发酵液通过供料泵通入换热器的第一换热管内，第一换热管内的发酵液通入蒸汽喷射器内，所述维持管与第二换热管连通。该发酵连消系统通过蒸汽喷射器实现发酵液的高温杀菌，蒸汽喷射器的蒸汽进气管道的内侧壁设置为弯曲的导流曲面，蒸汽在导流曲面的导向下会以一定的弧度喷向蒸汽喷射器内，从而降低蒸汽进气的能量损耗，相对于现有技术90度转折喷射的方式，该蒸汽喷射器的蒸汽气流的流速更快。

专利CN103656698B提供了一种发酵液快速智能连续灭菌装置，包括连消泵、连消塔、维持罐、预热器和冷却器，发酵液通过自动控制阀进行流量控制，蒸汽流量通过连消塔出口温度的信号进行反馈调节，从而保证灭菌操作在智能控制条件下能够稳定持续进行。该装置设置的预热器能够大大节约能源，同时提高发酵液的灭菌速率，提高实际的产能。

从上述现有技术对发酵液连续灭菌装置的改进方案中可以发现，上述各方案均需要连消塔、换热器、维持单元、喷射器等多个单元的组合，投入的设备成本高，且生产占用的空间大，且多个单元之间需要管路连接较多，设备及管路清洗困难，增加了后续发酵液染菌的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于乳酸发酵的石灰乳灭菌系统及其灭菌方法，以解决现有乳酸发酵生产技术中存在的设备较多、连接管路较复杂，染菌的风险较大，灭菌不充分，以及高温灭菌引起的石灰乳溶解度下降造成的设备堵塞、生产停滞，以及设备清洗困难等问题。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种用于乳酸发酵的石灰乳灭菌系统，所述灭菌系统包括通过管道依次相连的石灰乳调配罐、过滤器、连消装置和石灰乳流加罐，所述灭菌系统还包括控制系统；

所述连消装置设有用于石灰乳灭菌的连消空间，所述连消空间内设有用于喷射高温蒸汽的喷射板，所述喷射板通过管路与喷射器模块相连；

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石灰乳进出进料空间的驱动模块。

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只仅能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，所述排液孔与排液管道连接，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；

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，所述喷射板表面设有多个测温单元，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；

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；

优选地，所述喷射孔在喷射板的内部通过喷射管道与喷射器模块连接，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。

进一步地，所述上下相邻的两个喷射板交错设置，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，所述喷射板的在同一水平方向上安装的数量为3个，所述喷射板在垂直方向上安装的数量为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；

优选地，所述驱动模块的内壁为聚酰胺材料；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，所述过滤器与连消装置相连的管道上依次设有进料泵、可控开闭的阀门、流量计和可控流量的阀门，所述连消装置和石灰乳流加罐相连的管道上设有可控开闭的阀门；

所述清洗单元包括清洗水罐、清洗泵和可控开闭的阀门；

优选地，所述可控开闭的阀门为三通阀，可控流量的阀门为隔膜阀。

一种用于乳酸发酵的石灰乳灭菌方法，所述石灰乳调配罐中配置好的石灰乳料液通过管道首先进入过滤器，料液过滤后进入连消装置；

进入连消装置中的料液，经过灭菌处理后排出连消装置，通过管路输送至石灰乳流加罐待用；

其中料液在连消装置内灭菌的具体步骤如下：

（a）料液由进液管入口进入换热空间，料液达到一定高度通过溢流口进入缓冲空间；

（b）驱动模块的驱动机构控制驱动杆和活塞板向下运动，进而使得料液从缓冲空间进入进料空间；

（c）进料空间料液补充完成后，驱动模块的驱动机构控制驱动杆和活塞板向上运动，进而使得料液从进料空间进入连消空间；

（d）步骤（b）和步骤（c）重复多次进行，直至料液充满连消空间；

（e）在料液进入连消空间前或者进入连消空间过程中，同时控制系统调整喷射器模块的蒸汽温度，特定温度的蒸汽通过喷射管道进入喷射板，蒸汽从喷射板的喷射孔排出，对连消空间中的料液进行灭菌；

（f）灭菌完成后，连消空间的料液通过排液挡板进入出料空间，最终经排液管道排出连消装置。

进一步地，所述步骤（b）中料液从缓冲空间进入进料空间过程中，进液挡板向进料空间打开，送液挡板处于关闭状态；

所述步骤（c）中料液进入连消空间过程中，送液挡板向连消空间打开，排液挡板闭合；

所述步骤（f）中料液从连消空间进入出料空间，送液挡板闭合，排液挡板向出料空间打开。

进一步地，所述灭菌方法还包括对连消装置的清洗，具体清洗方法如下：

控制系统控制连消装置向石灰乳调配罐一侧以及向石灰乳流加罐一侧的通路关闭，保证清洗水罐向连消装置一侧通路阀门的打开，将清洗水罐中的清洗液输送至连消装置和系统管道内，进行连消装置的清洗。

本发明的有益效果为：

1、本发明提供的石灰乳灭菌系统不需要额外使用维持罐、预冷器以及冷却器等设备，极大的降低了设备的投资成本，同时减少了场地的占地面积，蒸汽灭菌产生的热量能够在连消装置内的换热空间得到充分利用，既避免了热量的浪费，又减少了降温设备的投资，该系统整体上使得成本明显降低，同时本发明灭菌系统管路连接简单，且设有相应的清洗系统，能够对连消装置进行彻底清洗，避免后续发酵染菌的风险。

2、本发明提供的连消装置，灭菌区域的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，通过驱动模块快的运转，带动驱动杆和活塞板的上下运动，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，进而最终保证了乳酸发酵的石灰乳及时供应。

4、本发明提供的连消装置，换热空间内设置的排液管道，使得石灰乳自上而下流动过程中与换热空间内自下而上流动的石灰乳发生热量交换，能够在石灰乳进入连消空间前对石灰乳进行加热，又很好的利用了连消空间中灭菌所产生的的热量，既避免了热量浪费油节省了成本。

5、本发明提供的连消装置，进料空间设置的进液挡板为只可向进料空间内部打开的单向挡板，连消空间设置的送液挡板为只可向连消空间内部打开的单向挡板，出料空间设置的排液挡板为只可向出料空间内部打开的单向挡板，单向挡板的设置能够防止料液在各个空间的不可控流动，同时避免了灭菌的不充分问题，提高了灭菌效率。

附图说明

图1 本发明提供的一种用于乳酸发酵的石灰乳灭菌系统的结构示意图；

图2 本发明连消装置的内部结构示意图；

图3 本发明连消装置进液状态的结构示意图；

图4 本发明排液管道在连消装置中的结构示意图；

图5 本发明连消装置的俯视图；

图6 本发明连消装置的连消空间内喷射板的结构示意图；

图7 本发明喷射板在连消空间内部的最优排布结构示意图；

图8 本发明喷射器模块与喷射板之间管路连接方式的结构示意图。

附图标记：10 石灰乳调配罐；11 过滤器；12 进料泵；13 第一三通阀；14 流量计；15 隔膜阀；16 连消装置；17 第二三通阀；18 石灰乳流加罐；19 清洗水罐；191 清洗泵；192 第三三通阀；193 排液阀；21 喷射器模块；22 连消空间；23 缓冲空间；24 换热空间；25 出料空间；26 进料空间；27 驱动模块；28 排液管道；29 喷射板；221 隔热板；222 排液挡板；241 进液管入口；242 溢流口；261 进液挡板；262 送液挡板；271 活塞板；272 驱动机构；273 驱动杆；281 排液孔；282 排液管入口；283排液管出口；291 固定件；61 喷射孔；62 测温单元；81 温度变送器；82 自控截止阀；83 喷射管道；84 止回阀。

具体实施方式

为充分理解本技术方案中针对石灰乳灭菌的有益效果，列举如下实施例进行具体、详细的说明。

实施例1

如图1所示，本发明提供的一种用于乳酸发酵的石灰乳灭菌系统结构示意图，所述灭菌系统包括通过管道依次相连的石灰乳调配罐10、过滤器11、连消装置16和石灰乳流加罐18，所述灭菌系统还包括控制系统（附图中未显示），用于清洗连消装置16的清洗单元，所述过滤器11与连消装置16相连的管道上依次设有进料泵12、第一三通阀13、流量计14和隔膜阀15，所述连消装置16和石灰乳流加罐18相连的管道上设有第二三通阀17，所述第一三通阀13和第二三通阀17之间连接的管道上设有第三三通阀192。

所述流量计14与隔膜阀15联锁，且流量计14、隔膜阀15、第一三通阀13、第二三通阀17、第三三通阀192和连消装置16电连接控制系统，流量计14获得管道内进料流量的大小反馈至控制系统，控制系统再将控制信号传至隔膜阀15，利用隔膜阀15调节进料的流量，实现自动控制进料的目的。

如图2、图3、图4和图5所示，所述连消装置16整体呈圆筒状构造，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位于连消装置16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只可向进料空间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3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。所述驱动空间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与驱动空间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的料液渗入驱动空间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16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6和图7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8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的顶部侧壁上设置排液挡板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4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石灰乳与刚通入换热空间24的室温石灰乳进行充分的换热处理，增大排液管道28内石灰乳与灭菌处理前的石灰乳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石灰乳流加罐18，进而通过石灰乳流加罐18对发酵罐进行流加石灰乳。

实施例2

所述石灰乳灭菌系统还包括清洗单元，所述清洗单元包括清洗水罐19、清洗泵191和排液阀193，所述清洗泵191与第三三通阀192相连。其他设备和连接关系同实施例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。其他同设备及连接关系同实施例1。

实施例4

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。其他同设备及连接关系同实施例1。

实施例5

本实施例提供一种用于乳酸菌发酵的石灰乳灭菌方法。

从石灰乳调配罐10出来的石灰乳料液经过过滤器11过滤后，控制系统控制第一三通阀13向连消装置16一侧通路打开，进料泵12将料液输送至连消装置16中。在进料泵12和连消装置16之间的管道上依次安装有流量计14和隔膜阀15，通过流量计14检测管道中流量的大小，反馈控制系统，控制系统根据设定的流量大小判断是否需要调整，当需要调整流量时，控制系统给隔膜阀15发送调整信号，控制阀门开启的幅度，进而控制管道内料液的流量大小，实现流量计14和隔膜阀15的联锁，达到自动控制进入连消装置16中料液的量。

进入连消装置16中的料液，经过灭菌处理后排出连消装置16，通过管路输送至石灰乳流加罐18待用。

连消装置16的灭菌处理的实现方式如下：

（a）石灰乳料液经过进液管入口241进入换热空间24，随着料液的加入，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的高温料液进行换热处理。

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进入，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。

（b）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沿着驱动模块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。

（c）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。

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。

（d）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。

（e）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16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。

（f）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16的料液换热充分。

排液管道28在连消装置16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16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16。

至此完成了石灰乳自动连消灭菌处理。

当连消装置及管道需要清洗时，控制系统控制第一三通阀13向石灰乳调配罐10一侧以及第二三通阀17向石灰乳流加罐18一侧的通路关闭，再自动打开连消装置16前的第一三通阀13、第二三通阀17以及第三三通阀192的清洗通路，向连消装置16和管道中输送清洗液。从连消装置16中排出的清洗液根据清洗效果，选择将清洗液继续回流至连消装置16中循环清洗，也可将部分清洗液通过排液阀193自动排出清洗管路，同时利用清洗泵191向清洗管路中补充新的清洗液。

启用清洗模式时，同样可利用设置在管路上的流量计14和隔膜阀15的联锁自动控制调整流量的功能。

上述清洗方式，均可通过控制系统进行设定清洗方式，以及清洗液的循环清洗次数或是排出清洗管路的清洗液的量以及补充新的清洗液的量等。

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。

Claims (10)

1.一种用于乳酸发酵的石灰乳灭菌系统，其特征在于，所述灭菌系统包括通过管道依次相连的石灰乳调配罐（10）、过滤器（11）、连消装置（16）和石灰乳流加罐（18），所述灭菌系统还包括控制系统；

所述连消装置（16）设有用于石灰乳灭菌的连消空间（22），所述连消空间内设有用于喷射高温蒸汽的喷射板（29），所述喷射板（29）通过管路与喷射器模块（21）相连；

所述连消空间（22）的两端与进料空间（26）和出料空间（25）连通；

所述连消装置（16）还设有用于热交换的换热空间（24）以及驱动石灰乳进出进料空间（26）的驱动模块（27）。

2.根据权利要求1所述的石灰乳灭菌系统，其特征在于，所述连消空间（22）是位于连消装置（16）中间的腔体结构；

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设有缓冲空间（23）和换热空间（24），所述缓冲空间（23）和换热空间（24）的上部设有围绕连消空间（22）的出料空间（25）；

所述连消空间（22）的外壁设置为隔热板（221），所述换热空间（24）和缓冲空间（23）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（24）高度的2/3；

更优选地，所述溢流板的高度为换热空间（24）高度的3/4。

3.根据权利要求2所述的石灰乳灭菌系统，其特征在于，所述缓冲空间（23）和进料空间（26）之间设有仅能向进料空间（26）内部打开的单向进液挡板（261），所述进料空间（26）和连消空间（22）之间设有仅能向连消空间（22）内部打开的单向送液挡板（262），所述连消空间（22）和出料空间（25）连接处设有仅能向出料空间（25）内部打开的单向排液挡板（222）；

所述出料空间（25）的底部设置有排液孔（281），所述排液孔（281）与排液管道（28）连接，所述排液管道（28）设置在换热空间（24）内，排液管道（28）的另一端与排液管出口（283）连接；

优选地，所述进液挡板（261）的数量为3-8个，所述送液挡板（262）的数量为3-6个，所述排液挡板（222）的数量为3-8个，所述排液孔（281）设置为2-4个；

更优选地，所述进液挡板（261）的数量为4个，所述送液挡板（262）的数量为3个，所述排液挡板（222）的数量为4个，所述排液孔（281）设置为2个；

优选地，所述排液管道（28）围绕缓冲空间（23）的外壁由上而下呈蛇形排布。

4.根据权利要求1所述的石灰乳灭菌系统，其特征在于，所述喷射板（29）表面设有多个测温单元（62），所述喷射板（29）的一端均匀设有喷射孔（61），所述喷射板（29）的另一端设有用于固定在连消空间（22）内壁的固定件（291）；

所述喷射器模块（21）设有温度变送器（81）和自控截止阀（82），所述温度变送器（81）与自控截止阀（82）联锁；

优选地，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）。

5.根据权利要求4所述的石灰乳灭菌系统，其特征在于，所述上下相邻的两个喷射板（29）交错设置；

优选地，所述喷射板（29）的在同一水平方向上安装的数量为3-6个，所述喷射板（29）在垂直方向上安装的数量为4-8个；所述一个喷射板（29）上喷射孔（61）的数量为4-8个，所述一个喷射板（29）上的测温单元（62）数量为2-4个；

优选地，所述喷射板（29）的在同一水平方向上安装的数量为3个，所述喷射板（29）在垂直方向上安装的数量为6个，所述一个喷射板（29）上喷射孔（61）的数量为6个，所述一个喷射板（29）上的测温单元（62）数量为2个。

6.根据权利要求1所述的石灰乳灭菌系统，其特征在于，所述驱动模块（27）设有驱动杆（273）、连接于驱动杆（273）下端与驱动机构（272）和连接于驱动杆（273）上端的活塞板（271），所述驱动机构（272）的运转带动驱动杆（273）上下运动，所述驱动杆（273）的上下运动带动活塞板（271）的上下运动；

优选地，所述驱动模块（27）的内壁为聚酰胺材料；所述活塞板（271）与驱动模块（27）内壁接触部位为聚氨酯材料。

7.根据权利要求1所述的石灰乳灭菌系统，其特征在于，所述过滤器（11）与连消装置（16）相连的管道上依次设有进料泵（12）、可控开闭的阀门、流量计（14）和可控流量的阀门，所述连消装置（16）和石灰乳流加罐（18）相连的管道上设有可控开闭的阀门；

所述清洗单元包括清洗水罐（19）、清洗泵（191）和可控开闭的阀门；

优选地，所述可控开闭的阀门为三通阀，可控流量的阀门为隔膜阀。

8.一种用于乳酸发酵的石灰乳灭菌方法，采用权利要求1-7任意一项所述的石灰乳灭菌系统进行灭菌，其特征在于，所述石灰乳调配罐（10）中配置好的石灰乳料液通过管道首先进入过滤器（11），料液过滤后进入连消装置（16）；

进入连消装置（16）中的料液，经过灭菌处理后排出连消装置（16），通过管路输送至石灰乳流加罐（18）待用；

其中料液在连消装置（16）内灭菌的具体步骤如下：

（a）料液由进液管入口（241）进入换热空间（24），料液达到一定高度通过溢流口（242）进入缓冲空间（23）；

（b）驱动模块（27）的驱动机构（272）控制驱动杆（273）和活塞板（271）向下运动，进而使得料液从缓冲空间（23）进入进料空间（26）；

（c）进料空间（26）料液补充完成后，驱动模块（27）的驱动机构（272）控制驱动杆（273）和活塞板（271）向上运动，进而使得料液从进料空间（26）进入连消空间（22）；

（d）步骤（b）和步骤（c）重复多次进行，直至料液充满连消空间（22）；

（e）在料液进入连消空间（22）前或者进入连消空间（22）过程中，同时控制系统调整喷射器模块（21）的蒸汽温度，特定温度的蒸汽通过喷射管道（83）进入喷射板（29），蒸汽从喷射板（29）的喷射孔（61）排出，对连消空间（22）中的料液进行灭菌；

（f）灭菌完成后，连消空间（22）的料液通过排液挡板（222）进入出料空间（25），最终经排液管道（28）排出连消装置（16）。

9.根据权利要求8所述的石灰乳灭菌方法，其特征在于，所述步骤（b）中料液从缓冲空间（23）进入进料空间（26）过程中，进液挡板（261）向进料空间（26）打开，送液挡板（262）处于关闭状态；

所述步骤（c）中料液进入连消空间（22）过程中，送液挡板（262）向连消空间（22）打开，排液挡板（222）闭合；

所述步骤（f）中料液从连消空间（22）进入出料空间（25），送液挡板（262）闭合，排液挡板（222）向出料空间（25）打开。

10.根据权利要求8所述的石灰乳灭菌方法，其特征在于，所述灭菌方法还包括清洗连消装置（16）的步骤，具体清洗方法如下：

控制系统控制连消装置（16）向石灰乳调配罐（20）一侧以及向石灰乳流加罐（18）一侧的通路关闭，保证清洗水罐（19）向连消装置（16）一侧通路阀门的打开，将清洗水罐（19）中的清洗液输送至连消装置（16）和系统管道内，进行连消装置的清洗。

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