CN115517326A - 一种节能型多段式隧道喷淋杀菌系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种节能型多段式隧道喷淋杀菌系统，旨在解决传统的饮料食品行业杀菌系统能耗大，热排放多的不足。该发明包括预加热装置、若干升温加热装置、若干保温加热装置、热回收装置、若干冷却装置、喷淋系统、外置热回收及平衡装置，若干热泵系统、多功能热泵系统以及排风系统组成；热泵系统，用于吸收排风系统中热蒸汽的能量，加热外置热回收装置中的水，用于产品配料；多功能热泵系统，可通过与热回收装置配合，平衡预加热装置和冷却装置中的水的冷热温度；本发明，它能精确控制了杀菌热水温度，出口产品温度，保证产品质量，又节约了大量的能源消耗，达到同样的工艺要求及产能，能源消耗比原来减少。

Description

一种节能型多段式隧道喷淋杀菌系统
技术领域
本发明涉及食品加工相关技术领域，更具体地说，它涉及一种节能型多段式隧道喷淋杀菌系统。
背景技术
目前，隧道式喷淋杀菌机一般都是用蒸汽或电对水进行加热，再用加热后的水对包装好的饮料进行喷淋杀菌，杀菌完成后，再用冷却水对饮料进行冷却，冷却水吸收饮料的热量，温度越来越高，对于温度越来越高的冷却水，通常采用额外的冷量（制冷机产生的冰水）进行冷却。如此，一方面要通过蒸汽或者电对水进行加热，一方面又需要通过冰水带走冷却水的热量进行冷却，一来一回，能源消耗比较大；杀菌用的热水，因为温度较高，在喷淋过程中产生大量的蒸汽，为避免车间内蒸汽弥漫，通过风机把这部分热量排到室外，这样也浪费了大量热量。
中国专利公告号CN204426607U，公告日2015年1月16日，该申请案公开了一种喷淋式杀菌机，包括杀菌机、风干机和链板输送机构，其特征在于：还包括喷淋回温机、喷淋冷却机，链板输送机构依次途径杀菌机、喷淋回温机、喷淋冷却机和风干机组成一条杀菌作业流水线，杀菌机，包括进料输送机、进料推包机构、杀菌槽、第一喷淋管、蒸汽加热管、第一喷淋水泵：进料输送机、进料推包机构、链板输送机构依次设置，杀菌槽呈隧道式结构，杀菌槽内设有链板输送机构，杀菌槽空间的上方设有喷淋管，喷淋管的喷口处装有雾水喷淋头，喷淋水泵连接喷淋管，杀菌槽底部设有蒸汽加热管，它存在能耗大，热排放多等不足。
发明内容
本发明克服了传统的饮料食品行业杀菌系统能耗大，热排放多的不足，提供了一种节能型多段式隧道喷淋杀菌系统，它能精确控制了杀菌热水温度，出口产品温度，保证产品质量，又节约了大量的能源消耗，达到同样的工艺要求及产能，能源消耗比原来减少。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种节能型多段式隧道喷淋杀菌系统，包括预加热装置、预加热装置一侧设有若干段相连接的升温加热装置、最后一段升温加热装置一侧设有若干段相连接的保温加热装置、最后一段保温加热装置上连接热回收装置、热回收装置一侧设有若干段相连接的冷却装置、喷淋系统、外置热回收及平衡装置、若干热泵系统、设置于冷却装置与外置热回收及平衡装置之间的多功能热泵系统以及排风系统组成；
热泵系统，a)设置于升温装置与冷却装置之间，升温加热装置中热水通过热泵系统吸收冷却装置中的热量升温；b) 设置于保温加热装置与冷却装置之间，保温加热装置中热水通过热泵系统吸收冷却装置中水的热量升温；c)设置于冷却装置与外置热回收及平衡装置之间，用于吸收排风系统中热蒸汽的能量，加热外置热回收装置中的水，用于产品配料；
多功能热泵系统，可通过与热回收装置配合，平衡预加热装置和冷却装置中的水的冷热温度。
相对于传统的喷淋杀菌系统中加热热水通过蒸汽或者电进行加热，冷却水通过制冷机产生的冰水进行冷却，一来一回能源消耗大。本发明，喷淋系统包括预加热装置与热回收装置的自循环喷淋系统一、升温加热装置之间的自循环喷淋系统二和冷却装置之间的自循环系统三。灌封好的产品进入预加热装置，预加热装置中通过热回收装置中的热水喷淋产品，产品吸收热水热量依次进入升温加热装置，热水喷淋释放热量后进入预加热装置中的水箱，升温加热装置通过自循环喷淋加热产品，其中，升温加热装置中热水通过热泵系统吸收冷却装置中的热量升温；达到温度要求后的产品进入保温加热装置，保温加热装置通过喷淋热水保持产品温度，保温加热装置中的水箱通过连接管连通，保温加热装置中热水通过热泵系统吸收冷却装置中水的热量升温；保温后的产品进入热回收装置，热回收装置通过预加热装置中的水喷淋产品并吸收产品热量进入热回收装置的水箱中；热回收后的产品进入冷却装置，冷却装置通过自循环喷淋系统三喷淋产品，吸收产品热量，冷却系统的水通过热泵系统把热量传递给升温加热装置及保温加热装置中的热水达到降温的效果；其中，外置热回收及平衡装置通过多功能热泵系统，调节升温加热装置和保温加热装置与冷却装置之间温度使其始终保持平衡温度，减少产品能耗。即利用多功能热泵系统，平衡冷热温度；具体操作如下：
当冷却水箱的水的温度同加热水箱的温度不匹配时：1加热水箱的温度达到了设计温度，冷却水箱的水温却高于设计温度，通过外置多功能热泵系统将冷却水箱中的水的热量转移到外置热回收及平衡装置中，用于产品配料；2.加热水箱的温度达到了设计温度，冷却水箱的水温低于设计温度，通过外置多功能热泵系统吸收热回收及平衡装置里的热量，加热冷却水。通过以上方式，既精确控制了杀菌热水温度，出口产品温度，保证产品质量，又节约了大量的能源消耗，达到同样的工艺要求及产能，能源消耗比原来减少。
作为优选，热泵系统和多功能热泵系统都分别由冷凝盘管、压缩机、节流阀、蒸发盘管及管路组成。所述结构便于热量的循环传递。
作为优选，设置于升温加热装置与冷却装置之间的热泵系统，冷凝盘管置于升温加热装置内，冷凝盘管连接压缩机、节流阀、蒸发盘管，蒸发盘管置于冷却装置中的水箱中。
作为优选，与热回收装置相连接的保温加热装置与冷却装置之间设有热泵系统，冷凝盘管置于保温加热装置内，冷凝盘管连接压缩机、节流阀、蒸发盘管，蒸发盘管置于冷却装置中的水箱中。
作为优选，设置于保温加热装置与冷却装置之间，冷凝盘管置于排风系统中，冷凝盘管连接压缩机、节流阀、蒸发盘管，冷凝盘管置于外置热回收及平衡装置中。
作为优选，喷淋系统由若干喷头组及管路组成，喷头设置于预加热装置、升温加热装置、保温加热装置和热回收装置内，且通过与泵与管路连接形成若干自循环系统。所述结构便于通过自循环喷淋加热产品。
作为优选，排风系统设置于喷淋系统上方，排风系统分别由过滤器、风机、离心泵组成。所述结构便于热蒸汽的回收再利用。
作为优选，外置热回收及平衡装置上设有输送泵。所述结构便于产品配料的运输。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：结合杀菌工艺及能源管理，我们通过水源热泵技术，一方面通过吸收冷却水的热量，降低冷却水的温度，另一方面把吸收的热量排放到热水中，加热热水，降低能耗，减少碳排放；从而实现精确控制了杀菌热水温度，出口产品温度，保证产品质量，又节约了大量的能源消耗，达到同样的工艺要求及产能，能源消耗比原来减少。
附图说明
图1是本发明的一种节能型多段式隧道喷淋杀菌系统的结构示意图；
图中：1-一段预加热装置，2-二段升温加热装置a，3-三段升温加热装置b，4-四段升温加热装置c，5-五段保温加热装置a，6-五段保温加热装置b,7-七段热回收装置，8-八段冷却装置a，9-九段冷却装置b，10-外置热回收及平衡装置，100-喷淋系统，101-排风系统，11-风机，12-离心泵，13-板式过滤器，14-1、14-2、14-3、14-4、14-5、14-6 -冷凝盘管，15-1、15-2、15-3、15-4、15-5、15-6 -压缩机，16-1、16-2、16-3、16-4、16-5、16-6 -节流阀，17-1、17-2、17-3、17-4、17-5、17-6 -蒸发盘管，18-四通换向阀，19-连通管，20-输送泵。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：
实施例1：一种节能型多段式隧道喷淋杀菌系统（参见附图1），包括从左到右依次设置的一段预加热装置1、二段升温加热装置a2、三段升温加热装置b3、四段升温加热装置c4、五段保温加热装置a5、六段保温加热装置b6、七段热回收装置7、八段冷却装置a8、九段冷却装置b9、设置于上述各装置上侧的喷淋系统100、设置于冷却装置b右侧的外置热回收及平衡装置10，四组热泵系统、多功能热泵系统以及排风系统101组成。温加热装置a2、升温加热装置b3和升温加热装置c4均为升温加热装置（2、3、4）。保温加热装置a4和保温加热装置b5均为保温加热装置（4、5）。冷却装置a8和冷却装置b9均为冷却装置（8、9）。热泵系统包括热泵系统a、热泵系统b、热泵系统c、热泵系统d；热泵系统（a，b，c、d、e）分别由冷凝盘管14-1、压缩机15-1、节流阀16-1、蒸发盘管17-1、冷凝盘管14-2、压缩机15-2、节流阀16-2、蒸发盘管17-2、冷凝盘管14-3、压缩机15-3、节流阀16-3、蒸发盘管17-3、冷凝盘管14-4、压缩机15-4、节流阀16-4、蒸发盘管17-4、冷凝盘管14-5、压缩机15-5、节流阀16-5、蒸发盘管17-5及管路组成。多功能热泵系统分别由冷凝盘管14-6、压缩机15-6、节流阀16-6、蒸发盘管17-6及管路组成，蒸发盘管置于排风系统中，冷凝盘管置于外置热回收及平衡装置中。喷淋系统包括预加热装置与热回收装置的自循环喷淋系统一、升温加热装置之间的自循环喷淋系统二和冷却装置之间的自循环系统三；且各个喷淋系统100由若干喷头、水泵和管路组成，喷头设置于预加热装置、升温加热装置、保温加热装置和热回收装置内，且通过与泵与管路连接形成若干自循环系统。排风系统101分别由风机11、离心泵12、板式过滤器13组成。风机上一端通过管道与离心泵连接，另一端通过热回收装置。预加热装置内设有加热水箱，冷却装置内设有冷却水箱。九段冷却装置b9与外置热回收及平衡装置10之间设有四通换向阀18；板式过滤器13上设有连接管19；外置热回收及平衡装置10右侧上设有输送泵。
热泵系统，通过热泵系统吸收排风管中热蒸汽的能量，加热外置热回收装置中的水，用于产品配料，减少产品能耗。
利用多功能热泵系统，平衡冷热温度。当冷却水箱的水的温度同加热水箱的温度不匹配时：1、加热水箱的温度达到了设计温度，冷却水箱的水温却高于设计温度，通过外置多功能热泵系统将冷却水箱中的水的热量转移到外置热回收及平衡装置中，用于产品配料；2、加热水箱的温度达到了设计温度，冷却水箱的水温低于设计温度，通过外置多功能热泵系统吸收热回收及平衡装置里的热量，加热冷却水。
工作流程：
所述系统工艺顺序包括（参见附图1）：灌封好的产品进入预加热装置1，预加热装置1中通过七段热回收装置7中的热水喷淋产品，产品吸收热水热量依次进入二段、三段、四段升温加热装置（2、3、4），热水喷淋释放热量后进入一段预加热装置1中的水箱；二段、三段、四段升温加热装置（2、3、4）通过自循环喷淋加热产品，该些升温加热段内置冷凝盘管（14-1、14-2、14-3），冷凝盘管连接压缩机（15-1、15-2、15-3）、节流阀（16-1、16-2、16-3）、蒸发盘管（17-1、17-2、17-3），蒸发盘管（17-1、17-2、17-3）置于八、九段冷却装置（8、9）的水箱中，二、三、四段升温加热装置（2、3、4）中热水通过热泵系统吸收八、九段冷却装置（8、9）中冷却水的热量升温。达到温度要求后的产品进入五、六保温加热装置（5、6），五、六保温加热装置（5、6）通过喷淋热水保持产品温度，五、六保温加热装置（5、6）内置连通管19，连通管19使五、六段保温加热装置的水箱连通。六段保温加热装置内置冷凝盘管14-4，冷凝盘管14-4连通压缩机15-4、节流阀16-4、蒸发盘管17-4，蒸发盘管17-4置于九段冷却装置b9的水箱中，五、六段保温加热装置中热水通过热泵系统吸收九段冷却装置b9中水的热量升温。保温后的产品进入七段热回收装置7，七段热回收装置7通过一段预加热装置1中的水喷淋产品并吸收产品热量进入七段热回收装置7的水箱中。热回收后的产品进入八、九段冷却装置（8、9），八、九段冷却装置（8、9）通过自循环喷淋产品，吸收产品热量，八、九段冷却装置（8、9）中的水通过热泵系统（a，b，c、d）把热能传递给二、三、四升温加热装置（2、3、4）及五、六保温加热装置（5、6）的中的热水达到降温。
通过多功能热泵系统f平衡热量，保证八、九冷却装置（8、9）温度。
在整个系统中，热泵系统（a、b、c、d）要保证二、三、四升温加热装置（2、3、4）热水温度及五、六段保温加热装置（5、6）热水温度，当热水温度达到设定温度，而九段冷却装置b9中冷却水温度高于设定温度，需要启动多功能热泵系统f，使四通换向阀18切换“制冷模式”，吸收九段冷却装置b9中冷却水的热量，加热外置热回收及平衡装置10中水的温度；当热水温度达到设定温度，而九段冷却装置b9中冷却水的温度低于设定温度，需要启动多功能热泵系统f，使四通换向阀18切换“制热模式”，吸收外置热回收及平衡装置10中水的热量，加热九段冷却装置中冷却水的温度。
热水喷淋产生的大量热蒸汽通过排风系统101组成排出，并通过热泵系统e回收到外置热回收及平衡装置10中，热泵系统e的蒸发盘管17-5置于排风系统101中，用于吸收排出热蒸汽的热量，冷凝盘管14-5置于外置热回收及平衡装置10中，用于加热外置热回收及平衡装置10中的水，并通过输送泵20用于产品配料。
通过以上方式，既精确控制了杀菌热水温度，出口产品温度，保证产品质量，又节约了大量的能源消耗，达到同样的工艺要求及产能，能源消耗比原来减少60%-75%。
以上所述的实施例只是本发明较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.一种节能型多段式隧道喷淋杀菌系统，其特征是，包括预加热装置、预加热装置一侧设有若干段相连接的升温加热装置、最后一段升温加热装置一侧设有若干段相连接的保温加热装置、最后一段保温加热装置上连接热回收装置、热回收装置一侧设有若干段相连接的冷却装置、喷淋系统、外置热回收及平衡装置、若干热泵系统、设置于冷却装置与外置热回收及平衡装置之间的多功能热泵系统以及排风系统组成；
热泵系统，a)设置于升温装置与冷却装置之间，升温加热装置中热水通过热泵系统吸收冷却装置中的热量升温；b) 设置于保温加热装置与冷却装置之间，保温加热装置中热水通过热泵系统吸收冷却装置中水的热量升温；c)设置于冷却装置与外置热回收及平衡装置之间，用于吸收排风系统中热蒸汽的能量，加热外置热回收装置中的水，用于产品配料；
多功能热泵系统，可通过与热回收装置配合，平衡预加热装置和冷却装置中的水的冷热温度。
2.根据权利要求1所述的一种节能型多段式隧道喷淋杀菌系统，其特征是，热泵系统和多功能热泵系统都分别由冷凝盘管、压缩机、节流阀、蒸发盘管及管路组成。
3.根据权利要求2所述的一种节能型多段式隧道喷淋杀菌系统，其特征是，设置于升温加热装置与冷却装置之间的热泵系统，冷凝盘管置于升温加热装置内，冷凝盘管连接压缩机、节流阀、蒸发盘管，蒸发盘管置于冷却装置中的水箱中。
4.根据权利要求2所述的一种节能型多段式隧道喷淋杀菌系统，其特征是，与热回收装置相连接的保温加热装置与冷却装置之间设有热泵系统，冷凝盘管置于保温加热装置内，冷凝盘管连接压缩机、节流阀、蒸发盘管，蒸发盘管置于冷却装置中的水箱中。
5.根据权利要求2所述的一种节能型多段式隧道喷淋杀菌系统，其特征是，设置于保温加热装置与冷却装置之间，冷凝盘管置于排风系统中，冷凝盘管连接压缩机、节流阀、蒸发盘管，冷凝盘管置于外置热回收及平衡装置中。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种节能型多段式隧道喷淋杀菌系统，其特征是，喷淋系统由若干喷头、水泵及管路组成，喷头设置于预加热装置、升温加热装置、保温加热装置和热回收装置内，且通过与水泵和管路连接形成若干自循环系统。
7.根据权利要求6所述的一种节能型多段式隧道喷淋杀菌系统，其特征是，排风系统设置于喷淋系统上方，排风系统分别由过滤器、风机、离心泵组成。
8.根据权利要求7所述的一种节能型多段式隧道喷淋杀菌系统，其特征是，外置热回收及平衡装置上设有输送泵。
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