CN116056782A - 包括卫生冷却系统的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于混合液体或糊状产品的装置。该装置包括组装在一起的第一壳体部件(11)和第二壳体部件(12)。该第一壳体部件(11)和该第二壳体部件(12)的组件：‑在入口(4)与出口(5)之间形成壳体内部空间(17)；‑形成用于冷却剂流体围绕壳体内部空间(17)循环的冷却夹套(7)；并且‑形成用于清洁流体循环的缓冲夹套(9)，该缓冲夹套(9)形成在冷却夹套(7)与壳体内部空间(17)之间。该缓冲夹套保护所混合产品免受冷却剂流体的污染。其也便于检测壳体内部空间与缓冲夹套之间的泄漏。本发明还涉及一种对应的方法。

Description

包括卫生冷却系统的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于混合液体或糊状产品的装置，并且涉及一种用于混合液体或糊状产品的方法。“糊状”应以广泛且非限制性的方式理解。糊状产品包括半液体、粘性和半固体产品。例如，通过将空气或气体搅入乳制基料中而获得的呈泡沫形式的基于乳制品(即，奶制食物产品)的摩丝(即，充气食物组合物)是本领域所熟知的。它们的充气质地受消费者高度赞赏。本发明涉及此类产品的混合，特别地用于食物和饲料工业。其也可应用于药物或化妆品工业。

混合包括产品的均化和将不同产品组合成均匀产品。混合还包括液体或糊状产品的充气，即在液体或糊状产品中包含小气泡，通常产生摩丝。

背景技术

混合液体和半液体产品的最常见的工业上应用方法基于机械混合。可商购获得的机器在它们的设计上稍有变化，但是它们的操作原理通常是类似的。大多数可商购获得的机器的混合装置具有转子-定子型式，该转子-定子型式包括覆盖有金属钉的不锈钢转子轴，这些金属钉装配在形成有定子的管状壳体内侧，定子内侧也具有钉。当组装混合装置时，装置的轴上和内侧上的钉互相啮合以对产品流提供剪切力。

为了对产品充气，使液体(或糊状)相和气相在进入混合装置之前进行组合。混合装置机械地使大气泡破裂成非常小的气泡，这些小气泡被捕集在产品基质内。气泡尺寸是决定产品属性的基本因素。

例如在WO 91/07221A1、GB 888 264A和DE 31 27 684 A1中描述了此类机器。

WO 2013/068426 A1公开了一种用于对食物产品充气的装置，该装置包括具有至少一组转子和定子的混合头。每组转子和定子包括具有在轴向方向上相对地定向的互补齿缘的转子和定子。设置了入口盖，该入口盖具有用于接收待充气产品的产品入口开口和布置在其上并横穿入口盖的气体注射器，使得气体注射器的头部位于由入口盖和第一转子-定子组限定的顶部空间中。

WO 2017/067965 A1和WO 2018/197493 A1中公开了对此类装置的改进。

更特别地，WO 2017/067965 A1公开了一种包括用于将待与食物产品混合的组合物注射到相邻对的转子和定子之间的入口的装置。这使得生产充气产品诸如摩丝成为可能，其中包含另一种产品诸如可食用谷物、碎屑或颗粒。

WO 2018/197493 A1公开了一种可容易地适于生产宽泛范围的产品的装置。该装置包括设置有第一组和第二组转子和定子的中间混合室，和通入中间混合室的次级产品引入装置。该装置例如适合于对与不同种类的次级产品(气体、液体、半液体、固体块或它们的组合，包括当它们被引入到充气的基料产品中时其性质改变的产品)混合的具有不同性质的基料产品充气。

此类混合装置的混合头因此包括一组或多组转子和定子。每个定子通常由装置的壳体形成，即定子与壳体成一体。当待充气产品在此类装置中流动时，该待充气产品通常必须是冷的并且保持为冷的。壳体因此通常限定用于冷却剂流体(通常为冰冷水)围绕混合头循环的空间。因此，在装置的转子周围和产品流周围形成了冰冷水夹套，也称为冷却夹套。

冷却剂流体的循环使得移除由源自装置内侧的旋转速度的剪切力生成的热能成为可能。有利地，这改进了混合操作，例如通过实现具有增强的膨胀度和稳定性的充气产品。根据待混合产品以及所混合产品的期望性质(例如，充气产品的充气性质)来修改冷却剂流体的温度。

在本文件的其余部分中，本发明以使用冰冷水作为冷却剂流体的装置为例。虽然冷水(例如，冰冷水)是优选的冷却剂流体，但是可使用其他冷却剂流体，包括乙二醇化水。另外，尽管术语“充气的”用于指定其中已形成气泡的产品，但是除空气之外的气体也可用于“充气”。

冰冷水流以闭合回路循环，在装置的壳体中经过，特别是围绕混合头的定子。该装置(并且特别是混合头)由若干部件形成。该装置可包括若干壳体部件。例如，每个壳体可形成以下中的一者：入口部件、出口部件以及定子和转子组中的定子。特别地，装置可包括若干定子和转子组。使用密封件诸如O形环以在装置的若干部件之间提供密封。

出于下文详述的原因，必须避免装置部件之间的泄漏。

内部密封件避免壳体内部空间与冷却夹套之间的泄漏。壳体内部空间是在装置的入口与出口之间形成的空间，食物产品流在该壳体内部空间中流动。特别地，壳体内部空间包括限定在每个定子内侧的空间，食物产品流在该空间中流动。因此，该内部密封件必须确保气体/液体紧密性。

外部密封件避免冷却夹套与围绕装置的环境空气之间的泄漏。因此，该外部密封件必须确保气体/液体紧密性。

提供了用于检测此类泄漏的装置。特别地，在装置启动时，通过自动系统来测量冰冷水的压力。密封件的故障(例如，泄漏)可由测量冰冷水的压力的自动系统识别。

如果自动系统检测到冰冷水的压力降低到给定水平以下，则机器停止。这实际上意味着可能存在与密封件相关的故障，并且可能发生食物产品和/或冰冷水的泄漏。

在内部密封件处存在泄漏的情况下，食物产品流将流入冰冷水流中。这是因为产品流的压力通常高于冰冷水流的压力。此类泄漏不能通过目视检查识别，因为冰冷水流以闭合回路循环。此类泄漏仅可通过在机器启动时测量冰冷水流的压力的未注意升高来识别。

在外部密封件处存在泄漏的情况下，冰冷水将流出装置壳体。根据泄漏的程度，此类泄漏可通过目视检查来检测，因为冰冷水流出装置。当装置运行时，自动系统不能测量冰冷水的压力。这是因为根据特定过程来测量压力，这意味着同时关闭装置上游的阀和下游的阀。由于工厂的水系统中的压力波动大，因此该过程是必要的，并且当装置运行时，不能执行该过程。因此，如果当装置运行时在内部密封件处发生泄漏，则该泄漏不能使用测量过程来检测到。此类泄漏也不能通过目视检查检测到，因为冰冷水流以闭合回路循环。

此外，当机器停止时(例如，在一批产品的生产结束时)，定子内侧的食物产品室中的压力降低。因此，如果在内部密封件处发生泄漏，则冰冷水流中的一些冰冷水流将流入食物产品流中。然而，冰冷水不适合于食用，例如冰冷水不是无菌的。非无菌水向食物产品中的此类渗漏在质量/卫生标准方面是不可接受的。

如果检测到冰冷水泄漏到产品流中，则必须丢弃整个当前批次的食物产品。因此，根据现有技术的装置还可能涉及操作和成本问题。

因此需要改进已知装置以克服上述弊端。本发明的目的是提供一种用于混合食物产品的装置和方法，其克服了已知系统的一个或多个缺点。

发明内容

本发明涉及一种用于混合液体或糊状产品的装置。该装置包括壳体，所述壳体包括用于待混合的液体或糊状产品的入口和用于所混合的液体或糊状产品的出口，以及用于混合液体或糊状产品的至少一组转子和定子。该装置包括至少第一壳体部件和第二壳体部件，第一壳体部件组装到第二壳体部件，第一壳体部件和第二壳体部件的组件在入口与出口之间形成壳体内部空间，液体或糊状产品在该壳体内部空间中流动。第一壳体部件和第二壳体部件的组件形成用于冷却剂流体围绕壳体内部空间循环的冷却夹套。

根据本发明，第一壳体部件和第二壳体部件的组件还形成用于清洁流体循环的缓冲夹套，该缓冲夹套形成在冷却夹套与壳体内部空间之间。

形成在冷却夹套与壳体内部空间之间的缓冲夹套提供了许多优点。主要地，如果发生清洁流体(例如，无菌冷凝水)朝向产品流的泄漏，则在装置中混合的产品保持适合于食用(食物产品)或者将不会促进产品(食物产品或化妆产品)中的细菌生长。

此外，其允许容易地检测一些故障。例如，如果发生食物产品泄漏到清洁流体流中，则食物产品将使清洁流体着色。例如，对于黑巧克力摩丝，在此类泄漏的情况下，冷凝水将呈褐色。因此，对流出装置的清洁流体的颜色进行简单的目视检查使得检测此类泄漏成为可能。另外，如果清洁流体是水，则其可以在流过缓冲夹套之后被丢弃，例如从装置中排出。因此，目视检查非常易于执行。

根据本发明的实施方案：

-在壳体内部空间与缓冲夹套之间、在第一壳体部件与第二壳体部件之间的界面处插置有内部密封件，

-在缓冲夹套与冷却夹套之间、在第一壳体部件与第二壳体部件之间的界面处插置有中间密封件，并且

-在冷却夹套与装置外侧的环境空气之间、在第一壳体部件与第二壳体部件之间的界面处插置有外部密封件。

分别在冷却夹套与缓冲夹套之间以及在缓冲夹套与壳体内部空间之间存在两个连续的密封件(即，中间密封件和内部密封件)提高了装置的操作安全性。此外，如果密封件中的一个密封件发生故障，则将比以前更容易地控制负面后果。

如果内部密封件发生故障，则如上所述，待混合产品将使清洁流体着色，并且这种泄漏将被容易地检测到。此外，如果出于任何原因，壳体内部空间中的压力变得比缓冲夹套中的压力低，则清洁流体将流入待混合产品中。产品将被轻微稀释，但这将不意味着任何安全性问题。

如果中间密封件发生故障，则清洁流体将流入冷却流体中。此类泄漏可通过在装置启动时测量冷却剂流体的压力来检测。如果当装置运行时开始泄漏，则它将不会立即被检测到。然而，不会存在任何安全性问题，因为内部密封件将完好无损，并且待混合产品将不会被冷却剂流体污染。

如果外部密封件发生故障，则冷却剂流体将流出装置，并且密封件的故障将被容易地检测到。

缓冲夹套可具有比冷却夹套的平均厚度小的平均厚度。

缓冲夹套可由非常薄的流体层形成。其使待混合产品免受冷却流体污染的保护作用并不意味着缓冲夹套中的流体流量很大。如果适用的话，这限制了从装置丢弃的水的量。此外，缓冲夹套必须不损害冷却剂流体与在壳体内部空间中流动的产品之间的热传递。

壳体内部空间可以是大致上圆柱形的，缓冲夹套可以具有环形截面并且围绕该壳体内部空间，并且冷却夹套可以具有环形截面并且围绕该缓冲夹套。

由于在装置中使用的定子和转子组的形状，圆柱形的大致形状是方便的。这也是在此类系统中最容易实现的形状，原因有很多：耐压性、易于提供环形密封件(诸如O形环)等。

该装置还可包括第三壳体部件，使得：

-第一壳体部件和第二壳体部件的组件形成缓冲夹套的第一部分，

并且

-第二壳体部件和第三壳体部件的组件形成缓冲夹套的第二部分；

并且其中缓冲夹套的第一部分与缓冲夹套的第二部分流体连通。

该装置可被配置为使得围绕整个壳体形成清洁流体流，第二孔形成缓冲夹套的第一部分的入口和缓冲夹套的第二部分的出口，所述第二孔与形成缓冲夹套的第一部分的出口的第一孔径向相对，并且所述第二孔与形成缓冲夹套的第二部分的入口的第三孔径向相对。

在此类实施方案中，缓冲夹套的每个部分可包括屏障，缓冲夹套的每个部分中的入口紧邻屏障位于所述屏障的一侧上，并且缓冲夹套的该部分的出口位于所述屏障的另一侧上。

因此采取措施以确保装置中良好的温度均匀性，以及连续且均匀的流动，从而允许检测如上文详述的某些故障。

该装置可包括多组转子和定子，每个定子设置在该装置的单独的壳体部件中，其中形成有定子的每个壳体部件组装到至少一个相邻的壳体部件。

实际上，该装置通常包括多于两个壳体部件。该装置通常包括：入口壳体部件，该入口壳体部件形成用于待混合产品进入装置的进口；出口壳体部件，该出口壳体部件形成用于所混合产品离开装置的出口；和插置在入口壳体部件与出口壳体部件之间的若干中间壳体部件，每个中间壳体部件包括一组转子和定子。

本发明还涉及一种包括如上所述的装置的系统，其中该系统还包括：

向冷却夹套提供冷却流体的冷却剂流体源；以及

向缓冲夹套提供清洁导热流体的清洁导热流体源。

冷却剂流体源可以是包括冷却设备的冷却剂闭合回路，该冷却设备被配置为冷却从冷却夹套的出口流出的冷却剂流体，从而形成冷却的冷却剂流体，并且将如此获得的冷却的冷却剂流体提供到冷却夹套的入口。

在此类系统中，清洁流体可以在开放回路中流动。

从开放回路丢弃的清洁流体可用于泄漏检测。例如，通过简单的目视检查，由所混合产品泄漏到清洁流体中引起的丢弃清洁流体的颜色变化可被容易地检测到。

清洁流体可以是冷凝水。

冷凝水是在根据本发明的系统中使用的优选的清洁导电流体，因为它易于获得，它是食品级的、无菌的，并且因此它可在内部密封件故障的情况下与任何产品(例如任何食物产品)混合，而没有安全性问题，并且基本上不改变产品的性质(例如其味道)，只要泄漏保持较小即可。

清洁流体源可包括蒸汽产生回路和冷凝器。冷凝器可被配置用于从蒸汽产生回路流出的蒸汽与冷却剂流体之间的热交换。

本发明还涉及一种混合液体或糊状产品的方法，该方法包括使待混合的液体或糊状产品流通过如上所述的系统的装置，以及利用至少一组转子和定子使液体或糊状产品流混合，其中定子并且因此液体或糊状产品通过与在冷却夹套中流动的冷却剂流体的热传递而被冷却。

附图说明

-图1是现有技术中已知的用于混合液体或糊状产品的示例性装置的示意性横截面示意图，其可以根据本发明进行改进；

-图2是根据现有技术的用于混合液体或糊状产品的装置的两个壳体部件的组件的示意图；

-图3是根据本发明的示例性实施方案的用于混合液体或糊状产品的装置的两个壳体部件的组件的示意图，其视图与图2的视图类似；

-图4是形成可在本发明的实施方案中使用的一组转子和定子中的定子的壳体部件的三维表示；

-图5是可在本发明中使用的多组转子和定子中的若干定子的组件的示意图；

-图6是可在本发明中使用的多组转子和定子中的若干定子的另一组件的示意图；

-图7是可在图6的实施方案中使用的定子的细部三维视图。

-图8是可在包括根据本发明的用于混合液体或糊状产品的装置的系统中使用的流体回路的示例的示意图。

具体实施方式

为了完全理解本发明及其优点，参考对本发明的以下详细说明。

应理解，本发明的各实施方案可以与本发明的其他实施方案组合，并且仅是制备和使用本发明的具体方式的示例，当以权利要求书和以下详细说明进行考虑时并不限制本发明的范围。

如本说明书中所用，词语“包括”、“包含”和类似词语不应理解为具有排他性或穷举性的含义。换句话讲，这些词语旨在表示“包括但不限于”的意思。

参考所示的示例性实施方案进一步描述本发明。应当理解，受权利要求书保护的本发明并非旨在以任何方式由这些实施例限制。

图1是现有技术中已知的用于混合液体或糊状产品的示例性装置的示意性横截面表示。这是可如本发明所提出的那样进行优化的装置类型。

图1的装置以水平配置示出，但是相同或类似的装置也可具有竖直配置。对于根据本发明的装置也是如此。

用于混合液体或糊状产品的所表示的示例性装置包括壳体1，该壳体包括两组转子和定子21、22。在所表示的实施方案中，每个转子与壳体成一体。相对于装置中产品流的总体方向(从产品入口4到所混合产品出口5)，第一组转子和定子21在第二组转子和定子22的上游。转子具有一个或多个齿缘，这些齿缘与定子上的在轴向方向上相对地定向的互补齿缘协作。

在所表示的实施方案中，壳体1具有基本上管状的形式，即基本上圆柱形的大致形状。壳体1在纵向方向上延伸。多组转子和定子21、22沿着中心驱动轴3串联地对准，沿着中心纵向轴线A在纵向方向上延伸。

每组转子和定子21、22包括转子23和对应的定子24。转子23联接到驱动轴3并且由联接到轴3的马达驱动器(未示出)驱动而围绕驱动轴3的中心纵向轴线(A)旋转。驱动轴3的典型旋转速度为50RPM至1500RPM。定子刚性地联接到壳体1的内壁(或与该内壁一体形成)以便形成单件，也就是说，壳体形成每个定子和转子组中的定子。

在该示例性现有技术实施方案中，装置具有设置在入口壳体部件15中的产品入口4。产品入口4被配置用于从产品进料管线(未示出)接收待混合的液体或糊状(例如，半液体、粘性液体或半固体)产品流。所表示的现有技术实施方案被配置用于产品充气。气体注射器6定位在入口壳体部件中，以用于在压力下将气体引入装置中。一般来讲，可在约0.5巴至约10巴的范围内的压力下将气体注入混合装置中。气体注射器6的位置对于向液体或糊状产品流中提供有效的气体结合是重要的，例如以用于在产品流中产生规则且均匀的气泡。例如，气体注射器6可定位成其中心轴线平行于驱动轴3的中心纵向轴线(A)或相对于驱动轴3的所述中心纵向轴线(A)以10°至约85°的角度倾斜。

在压力下经由气体注射器6进入装置的气体流到第一组转子和定子21的齿缘上，并且经受由该组转子和定子的齿缘提供的高剪切和切削力。每组转子和定子21、22中的转子的旋转将产品流和气泡向外泵送通过转子齿与定子齿之间的剪切间隙，从而创建了局部高剪切条件。在产品流过的转子齿与定子齿之间的剪切间隙中施加在产品流上的高剪切力提供了产品流的均化和产品流的均匀充气的产生，具有小气泡。

壳体1包括用于所混合产品的所混合(例如，所充气)产品出口5，出口5设置在出口壳体部件16中。优选地，在所混合产品出口5下游的产品流中设置了背压调节器(未示出)。背压调节器使得控制壳体的内部空间中的压力成为可能并且确保产品稳定地流过混合装置。

每组转子和定子21、22设置在单独的壳体部件中。第一组转子和定子21设置在第一壳体部件11中。第二组转子和定子22设置在第二壳体部件12中。

通过沿着纵向方向组装壳体部件来获得用于混合液体或糊状产品的装置。入口壳体部件15组装到第一壳体部件11的一端，第一壳体部件11的另一端组装到第二壳体部件12的一端，并且第二壳体部件的另一端组装到出口壳体部件16。

可根据类似的组件来获得用于混合产品的装置的其他配置，通常包括：

-入口壳体部件15，

-包括一组转子和定子的至少一个壳体部件(例如，在装置中可使用多达八组转子和定子)；

-任选的一个或多个间隔件，即没有一组转子和定子的壳体部件，

和

-出口壳体部件16。

壳体部件的组件限定壳体内部空间17，产品在该壳体内部空间中从产品入口4流到所混合产品出口5。

待混合(例如，充气)的产品可以是冷冻产品，诸如冰淇淋预混物或冷产品诸如奶油，或更一般地是在混合期间(例如，在充气期间)必须保持为冷的食物产品(发酵乳摩丝预混物、巧克力摩丝预混物等)。转子在壳体1中的运动可引起定子的温度升高，并且可更一般地引起壳体的内部空间中的温度升高。此类温度升高还可由通过壳体的在其内部空间与装置周围的环境空气之间的热交换引起。

因此，冷却系统通常设置在壳体1周围，并且包括中空夹套，即冷却夹套7。冷却夹套限定用于冷却剂流体循环的空间。冷却剂流体在冷却夹套中循环，以便在流过装置的产品中保持冷的温度，例如在-15℃至10℃之间，优选地在0℃至10℃之间。

冷却剂流体的循环因此使得消散对由源自装置内侧的旋转速度的剪切力生成的热能的吸收成为可能。有利地，这改进了混合操作，特别是充气操作，例如通过实现具有增强的膨胀度和稳定性的充气产品。有利地，这有助于保持产品中充气的程度和稳定性。可以设想任何冷却剂流体。一般来讲，使用低温水作为冷却剂流体。可根据待混合产品或待充气产品以及充气产品的期望充气性质来修改冷却剂或加热流体的温度。

因为该装置是通过若干部件的组件获得的，所以冷却夹套7也是由冷却夹套7的分别设置在每个壳体部件中的多个部分的组件构成的。在所表示的示例中，第一壳体部件11包括冷却夹套的第一部分71，第二壳体部件12包括冷却夹套的第二部分72。冷却夹套部分被配置为组织冷却剂流体在如此形成的冷却夹套7中的流动。例如，装置可被配置为使得：冷却剂流体首先通过设置在出口壳体部件16中的冷却剂流体入口进入冷却夹套的第二部分72，围绕冷却夹套的第二部分72的定子流动，然后进入冷却夹套的第一部分71，并且最终经由设置在入口壳体部件15中的冷却剂流体出口离开。冷却剂流体的循环可另选地组织为从入口壳体部件到出口壳体部件。

为了避免冷却剂流体泄漏出装置，在每对相邻的壳体部件之间的界面处插置有外部密封件83(例如O形环)。为了避免冷却剂流体泄漏到壳体内部空间17中(以及产品从壳体内部空间17泄漏到冷却夹套7中)，还在每个相邻的壳体部件之间的界面处插置有内部密封件81(例如O形环)。根据装置的大致形状，可使用其他闭合形状的密封件。

然而，如上所述，例如由于内部密封件的磨损或不良位置引起的内部密封件81的故障可能难以检测，并且将仅在装置启动时检测。此类故障可具有负面后果，诸如致使产品不适合于食用。

图2表示根据现有技术的两个壳体部件之间的密封件布置的示意图。更特别地，图2以局部剖视图表示在两个连续壳体部件中形成的两个相邻定子。第一壳体部件11形成包括第一组齿211的第一定子。第二壳体部件12形成包括第二组齿221的第二定子。

在所表示的实施方案中，第一壳体部件11与第二壳体部件12的组件形成冷却夹套的第一部分71。

用于冷却剂流体的第一孔711形成从冷却夹套的第一部分71到冷却夹套7的下一部分的冷却剂流体出口。用于冷却剂流体的第二孔712形成从冷却夹套7的前一部分进入冷却夹套的第一部分71的冷却剂流体入口。

外部密封件83在冷却夹套与围绕装置的环境空气之间提供不透气和不透液密封。内部密封件81在冷却夹套与壳体内部空间17之间提供不透液(并且还优选地不透气)密封。

图3表示根据本发明的实施方案的两个壳体部件之间的密封件布置的示意图。图3的视图类似于图2中呈现的视图，并且以上描述适用于图3的装置，不同之处在于密封件布置和存在缓冲夹套。

更特别地，图3的实施方案与图2的现有技术实施方案的不同之处在于缓冲夹套9设置在壳体内部空间17与冷却夹套7之间。在所表示的实施方案中，第一壳体部件11与第二壳体部件12的组件形成缓冲夹套的第一部分91。

第一孔911形成从缓冲夹套的第一部分91到缓冲夹套9的下一部分的出口。第二孔912形成从缓冲夹套的前一部分进入缓冲夹套的第一部分91的入口。

如在图2的现有技术实施方案中一样，外部密封件83在冷却夹套7与围绕装置的环境空气之间提供不透气和不透液密封。

在图3所表示的本发明的实施方案中，内部密封件81在缓冲夹套9与壳体内部空间17之间提供不透液(并且还优选地不透气)密封。

此外，在由两个所考虑的相邻的壳体部件的组件形成的冷却夹套的部分与缓冲夹套的部分之间、在每对相邻的壳体部件之间的界面处插置有中间密封件82(例如O形环)。中间密封件82避免缓冲夹套9与冷却夹套7之间的泄漏。缓冲夹套9被配置用于清洁循环的(例如，无菌的)流体(诸如，冷凝水)。清洁流体必须是导热的，以便不限制定子和/或壳体内部空间17与存在于冷却夹套7中的冷却剂流体之间的热传递。“清洁”是指在一定量的流体被混合到产品流的情况下流体将不会致使所混合产品不可用。清洁流体可以是食品级流体，和/或无菌的等。

清洁流体必须不限制或必须尽可能少地限制冷却夹套与在装置中流动的待混合产品之间的热交换。因此，清洁流体有利地为导热流体。水或水基产品(例如，具有足够防冻剂的水)通常是适当的。

由于本发明中提供的缓冲夹套9，减少了密封件故障的负面后果，和/或简化了泄漏检测。

如果内部密封件81有缺陷，则可能发生食物产品泄漏到清洁流体中或者清洁流体泄漏到食物产品中。

由于食物产品对清洁流体的着色，食物产品向清洁流体流中的泄漏将被容易地检测到。特别地，清洁流体蒸汽不以闭合回路循环，而是以“开放回路”流动。“开放回路”是指此类流体路径：其不构成闭环，而是包括从其中连续地丢弃在所谓的开放回路中流动的流体的至少一个出口和通过其补偿丢弃流体量的至少一个入口。

特别地，将清洁流体丢弃出装置外，例如排到地板上(并且然后通过下水道或水回收系统丢弃)。因此，通过对从装置中丢弃的清洁流体的目视检查可容易地检测泄漏。特别地，在产品泄漏的情况下，丢弃出装置外的清洁流体将被产品着色。

除了清洁流体的颜色之外的参数也可另选地用于检测此类泄漏。

在本发明的另选实施方案中，液体可由被配置为检测其成分变化的系统来进行分析。可通过测量例如以下参数中的一个或若干个参数来执行此类检测：电导率、温度、浊度。作为颜色变化的替代方案或补充，对成分变化并且因此对此类参数变化的检测因此可用于检测泄漏。

清洁流体(例如，冷凝水)朝向食物产品流的泄漏将用清洁流体轻微稀释所混合的食物产品，但是食物产品仍然适合于食用。

如果中间密封件82有缺陷，清洁流体将流入冷却流体中。此类泄漏可通过在装置启动时测量冷却剂流体压力来检测。如果当装置运行时开始泄漏，则将不存在任何安全性问题，因为内部密封件完好无损。但最重要的是，所混合的食物产品没有被外来流体污染。

如果外部密封件83有缺陷，则冷却剂流体将流出装置，并且密封件的故障将如已知装置中一样被容易地检测到。

仅当内部密封件81和中间密封件82同时有缺陷时才会发生食物产品的污染，但这是不太可能的。内部密封件和中间密封件中的一者的任何故障都将在内部密封件和中间密封件两者都变得有缺陷之前被肯定地检测到。

图4是形成可在本发明的实施方案中使用的定子和转子组中的定子的壳体部件的三维表示。图4的三维视图示出了冷却夹套部分和缓冲夹套部分可通过壳体部件的组装而形成的方式。在所表示的实施方案中，所表示的壳体部件(对应于例如第一壳体部件11)具有中空圆柱体的大致形状。因为壳体部件具有与其直径相比较短的高度，所以壳体部件的所表示的实施方案可以说是环形的。

缓冲夹套和冷却夹套设置在装置的壳体中，并且是同心的。更特别地，壳体内部空间17被缓冲夹套8包围，该缓冲夹套被冷却夹套7包围。

冷却夹套部分由相邻的壳体部件的两个面对的圆形外凹槽的组件形成。第一壳体部件包括第一外凹槽111。

类似地，缓冲夹套部分由相邻的壳体部件的两个面对的圆形内凹槽的组件形成。第一壳体部件包括第一内凹槽112。

在图4中表示了用于冷却剂流体的第一孔711(即，来自第一冷却夹套部分71的冷却剂流体出口)和第一孔911(即，来自缓冲夹套的第一部分91的清洁流体出口)。参考本发明的特定实施方案，在下文描述的图7中更详细地表示了它们。

实际上，重要的是提供一种装置的配置，其围绕装置的每个定子整个地促进冷却夹套中的冷却剂流体流。类似地，重要的是提供一种装置的配置，其围绕装置的每个定子整个地促进缓冲夹套中的清洁流体流。

这可例如根据分别在图5和图6中表示的两个另选配置来获得。

图5是可在本发明中使用的定子和转子组中的若干定子的组件的示意图。图5的组件包括四个定子，每个定子设置在单独的壳体部件中。特别地，图5表示第一壳体部件11、第二壳体部件12、第三壳体部件13和第四壳体部件14的组件。

第一壳体部件11与第二壳体部件12的组件形成冷却夹套的第一部分71和缓冲夹套的第一部分91。

第二壳体部件12与第三壳体部件13的组件形成冷却夹套的第二部分72和缓冲夹套的第二部分92。

第三壳体部件13与第四壳体部件14的组件形成冷却夹套的第三部分73和缓冲夹套的第三部分93。

如图5中大箭头所表示的，待混合产品在壳体内部空间17中从第一壳体部件11流到第四壳体部件14。在所表示的实施方案中，冷却剂流体和清洁流体从第四壳体部件14流到第一壳体部件11。

冷却夹套的第一部分71通过用于冷却剂流体的第二孔712与冷却夹套的第二部分72流体连通。冷却夹套的第二部分72通过用于冷却剂流体的第三孔713与冷却夹套的第三部分73流体连通。

为了整个地围绕每个壳体部件建立冷却剂流体流，用于冷却剂流体的两个连续孔径向相对。换句话讲，用于冷却剂流体的第二孔712与用于冷却剂流体的第三孔713径向相对。

可使用如图5所表示的相同配置以确保整个地围绕壳体建立清洁流体流。

缓冲夹套的第一部分91通过用于清洁流体的第二孔912与缓冲夹套的第二部分92流体连通。缓冲夹套的第二部分92通过用于清洁流体的第三孔913与缓冲夹套的第三部分93流体连通。

为了整个地围绕每个壳体部件建立清洁流体流，用于清洁流体的两个连续孔径向相对。换句话讲，用于清洁流体的第二孔912与用于清洁流体的第三孔913径向相对(以此类推)。

缓冲夹套的第一部分的出口由用于清洁流体的第一孔911形成。

在图6中表示了一个另选的实施方案。

图6是可在本发明中使用的定子和转子组中的若干定子的组件的示意图，类似于图5。如在图5中一样，组件包括四个定子，每个定子设置在单独的壳体部件中。

图5的以上描述适用于图6的实施方案，与图5的实施方案的不同之处在于用于清洁流体的孔在缓冲夹套部分之间的布置。

根据图6所表示的实施方案，用于清洁流体的第二孔912基本上与用于清洁流体的第三孔913对准。然而，为了避免清洁流体直接从用于清洁流体的第三孔913通到用于清洁流体的第二孔912，在缓冲夹套的第二部分92中形成了屏障133，如图7所表示的。

图7是图6的第三壳体部件13的定子的局部三维视图。第三壳体部件13包括第三内凹槽132，其与第二壳体部件12的面对凹槽组合形成第二缓冲夹套部分92。屏障133布置在第三内凹槽132中，并且面对屏障设置在第二壳体部件12的面对凹槽中。因此，清洁流体不能跨过或几乎不能跨过屏障133和对应的面对屏障。用于清洁流体的第三孔913(其是用于清洁流体进入第二缓冲夹套部分92中的入口)紧邻屏障位于所述屏障的一侧上。为了迫使清洁流体围绕壳体流动，第二缓冲夹套部分92的出口(即，在第二壳体部件12中制造的用于清洁流体的第二孔912)位于屏障133的另一侧上。

图8是可在包括根据本发明的用于混合液体或糊状产品的装置的系统中使用的流体回路的示例的示意图。

流体回路基本上包括两个子回路，即冰冷水回路C1以及蒸汽和冷凝水回路C2。

冰冷水回路C1是主要用作用于混合液体或糊状产品的装置B的冷却剂流体源的闭合回路。冰冷水回路C1包括冰冷水发生器C11。冰冷水从所述冰冷水发生器C11离开。从冰冷水发生器C11流出的冰冷水然后被分成若干股流。主流馈入用于混合液体或糊状产品的装置B的冷却夹套。次流被引导至冷凝水回路C2的冷凝器C21以用作冷却剂以冷却水蒸气并将其改变为冷凝水，如下文所述。第一调节器C13配备输送该第二流的管道，以调节在回路的该支路中流动的水的量。其他流可用于馈入其他设备，例如用于混合液体或糊状产品的其他装置。在所表示的示例中，形成冰冷水的第三流，其被输送至热交换器C12(或需要冷水的其他设备)。第二调节器C14配备输送该第二流的管道，以调节在回路的该支路中流动的水的量。

从用于混合液体或糊状产品的装置B的冷却夹套出来的管道、从冷凝器C21出来的用于输送用作冷却剂的水的管道以及从冷却器C12出来的管道汇合以形成通向冰冷水发生器C11的入口的单个返回管道。

泵C15安装在冰冷发生器的下游，以使水在冰冷水回路C1中流动。

蒸汽和冷凝水回路C2用于向用于混合液体或糊状产品的装置B的缓冲夹套提供无菌冷凝水。在所表示的实施方案中，蒸汽和冷凝水回路C2是“开放”回路，因为从缓冲夹套出来的冷凝水被丢弃。由于缓冲夹套的尺寸小并且缓冲夹套中必要的流小，因此丢弃水的量可能较低。例如，每小时可丢弃10L至20L。如上所述，丢弃该水使得对装置的内部密封件缺陷的检测变得容易。当然，在其他实施方案中，该水可被收集并且再循环或再使用，只要可控制使得在该水中检测产品泄漏成为可能的参数(通常是其颜色)。蒸汽和冷凝水回路C2包括水蒸气环。该环包括杀菌器C22，随后是蒸汽压缩机C23、加热器C24。从加热器C24出来的蒸汽可达到例如15巴的压力。压力调节器C25安装在加热器C24的下游以降低蒸汽的压力，例如降低至6巴。蒸汽在压力调节器C25之后被分成两股或更多股流。该流的一部分在其压力已经在第二压力调节器C26中进一步降低至1巴之后被送至冷凝器C21。该蒸汽通过与冷凝器C21中的冰冷水进行热交换而被冷却。这将蒸汽改变为无菌冷凝水，其馈入用于混合液体或糊状产品的装置B的缓冲夹套。在冷凝器的出口处，冷凝水可以为例如约10℃。该流从压力调节器C25出来的另一部分在其压力已经在第三压力调节器C27中进一步降低至例如5巴之后被送至杀菌器C22的入口。可在压力调节器C25的下游创建其他水蒸气流，例如以馈入用于混合液体或糊状产品的其他装置。

应当理解，可以根据本发明构建装置的各种实施方案。

可在根据本发明的各种实施方案的装置中使用多组转子和定子的各种配置以及壳体的各种配置。装置可包括用于将次级产品引入中间室的次级产品注射器。

本发明的混合装置可有利地在各种应用中用于糊状产品的充气，例如在食物、药物或化妆品工业中。特别应用是用于液体、半液体和半固体食料的混合，例如在乳制品、糖果、冰淇淋或其他液体、半液体和半固体食料的充气中。

在其他实施方案中，本发明提供了一种使用如以上在本文中所述的混合装置来混合液体或糊状产品(优选地为食料)的方法。

Claims (15)

1.一种用于混合液体或糊状产品的装置，所述装置包括壳体(1)，所述壳体(1)包括用于待混合的所述液体或糊状产品的入口(4)和用于所混合的液体或糊状产品的出口(5)，以及用于混合所述液体或糊状产品的至少一组转子和定子(21,22)，

所述装置包括至少第一壳体部件(11)和第二壳体部件(12)，

所述第一壳体部件(11)组装到所述第二壳体部件(12)，所述第一壳体部件(11)和所述第二壳体部件(12)的组件在所述入口(4)与所述出口(5)之间形成壳体内部空间(17)，所述液体或糊状产品在所述壳体内部空间中流动，

所述第一壳体部件(11)和所述第二壳体部件(12)的所述组件形成用于冷却剂流体围绕所述壳体内部空间(17)循环的冷却夹套(7)，

其中所述第一壳体部件(11)和所述第二壳体部件(12)的所述组件形成用于清洁流体循环的缓冲夹套(9)，所述缓冲夹套(9)形成在所述冷却夹套(7)与所述壳体内部空间(17)之间。

2.根据权利要求1所述的用于混合液体或糊状产品的装置，其中

-在所述壳体内部空间(17)与所述缓冲夹套(9)之间、在所述第一壳体部件(11)与所述第二壳体部件(12)之间的界面处插置有内部密封件(81)，

-在所述缓冲夹套(9)与所述冷却夹套(7)之间、在所述第一壳体部件(11)与所述第二壳体部件(12)之间的界面处插置有中间密封件(82)；并且

-在所述冷却夹套(7)与所述装置外侧的环境空气之间、在所述第一壳体部件(11)与所述第二壳体部件(12)之间的界面处插置有外部密封件(83)。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的用于混合液体或糊状产品的装置，其中所述缓冲夹套(9)具有比所述冷却夹套(7)的平均厚度小的平均厚度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于混合液体或糊状产品的装置，其中所述壳体内部空间(17)是大致上圆柱形的，所述缓冲夹套(9)具有环形截面并且围绕所述壳体内部空间(17)，并且所述冷却夹套(7)具有环形截面并且围绕所述缓冲夹套(9)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于混合液体或糊状产品的装置，其中所述装置包括第三壳体部件(13)，使得：

-所述第一壳体部件(11)和所述第二壳体部件(12)的所述组件形成所述缓冲夹套的第一部分(91)，并且

-所述第二壳体部件(12)和所述第三壳体部件(13)的组件形成所述缓冲夹套的第二部分(92)；

-并且其中所述缓冲夹套的所述第一部分(91)与所述缓冲夹套的所述第二部分(92)流体连通。

6.根据权利要求4和权利要求5所述的用于混合液体或糊状产品的装置，其中所述装置被配置为使得围绕整个所述壳体形成清洁流体流，第二孔(912)形成所述缓冲夹套的所述第一部分(91)的入口和所述缓冲夹套的所述第二部分(92)的出口，所述第二孔(912)与形成所述缓冲夹套的所述第一部分(91)的出口的第一孔(911)径向相对，并且所述第二孔(912)与形成所述缓冲夹套的所述第二部分(92)的入口的第三孔(913)径向相对。

7.根据权利要求5所述的用于混合液体或糊状产品的装置，其中所述缓冲夹套的每个部分包括屏障(133)，所述缓冲夹套(9)的每个部分中的入口紧邻所述屏障(133)位于所述屏障(133)的一侧上，并且所述缓冲夹套的所述部分的出口位于所述屏障(133)的另一侧上。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于混合液体或糊状产品的装置，其中所述装置包括多组转子和定子，每个定子设置在所述装置的单独的壳体部件(11,12,13,14)中，其中形成有定子的每个壳体部件(11,12,13,14)组装到至少一个相邻的壳体部件。

9.一种包括根据权利要求1至8中任一项所述的装置的系统，其中所述系统还包括：

向所述冷却夹套提供冷却流体的冷却剂流体源；以及

向所述缓冲夹套提供清洁导热流体的清洁流体源。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述冷却剂流体源是包括冷却设备的冷却剂闭合回路，所述冷却设备被配置为冷却从所述冷却夹套(7)的出口流出的冷却剂流体，从而形成冷却的冷却剂流体，并且将如此获得的所述冷却的冷却剂流体提供到所述冷却夹套(7)的入口。

11.根据权利要求9或权利要求10所述的系统，其中所述清洁流体在开放回路中流动。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的系统，其中所述清洁流体是冷凝水。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述清洁流体源包括蒸汽产生回路和冷凝器(C21)。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述冷凝器(C21)被配置用于从所述蒸汽产生回路流出的蒸汽与所述冷却剂流体之间的热交换。

15.一种混合液体或糊状产品的方法，所述方法包括使待混合的液体或糊状产品流通过根据权利要求9至14中任一项所述的系统的装置，以及利用至少一组转子和定子(21,22)使所述液体或糊状产品流混合，其中所述定子并且因此所述液体或糊状产品通过与在所述冷却夹套(7)中流动的所述冷却剂流体的热传递而被冷却。

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