CN1167590A - 通过喷射蒸汽和流体制品处理流体制品的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于处理流体制品的设备，通过将蒸汽从蒸汽入口(11)并将流体制品从产品入口(12)喷射到混合室。所说混合室(13)包括一个为处理后产品设置的出口(14)、蒸汽喷射开口(15)，在所说蒸汽开口处设置第一阀构件(17)，产品喷射开口(16)，在所说产品喷射开口(16)处设置第二阀构件(18)。所说阀构件(17，18)的位置决定基本上环状排卸孔的宽度，所说排卸孔在每个阀构件的周围，互相面对。设备还包括压力敏感移动器(19，20)，使第二阀构件(18)响应产品入口(12)处的压力产生移动。本发明还涉及处理流体制品的方法。

Description

通过喷射蒸汽和流体制品处理流体 制品的设备

本发明涉及一种用于处理流体的设备，例如对流体制品进行灭菌和/或巴氏杀菌和/或均质的设备。更具体地说，本发明涉及一种通过喷射蒸汽和流体制品对这种流体制品进行灭菌、巴氏杀菌和/或均质的设备。

在食品工业中使用直接蒸汽喷射对奶或谷类制品进行巴氏杀菌或灭菌。通过喷射蒸汽进行对流体食物制品巴氏杀菌或灭菌的设备已知有各种类型。某些设备基于的原理是将蒸汽喷入产品中，而其它设备基于的原理是将产品喷到蒸汽中或者基于将蒸汽和产品喷入混合室的原理。本发明所涉及的是后一种类型的设备。

由于直接蒸汽喷射无法解决低粘度流体如奶、乳清和奶油的特定问题，具有较高粘度的流体制品如具有20％淀粉的婴儿食品，它们的巴氏杀菌过程在均匀混合时非常难以控制。

在本发明的内容中，流体制品应理解为具有1-100,000mPas粘度的溶液或悬浊液，例如含水溶液。

从Societe des Produits Nestle S.A.(雀巢)的欧洲专利申请0601329中已知通过将蒸汽和流体制品喷射进入混合室用以处理流体制品的装置。该装置包括T型管状体，该管状体由一个管状出口臂和一个包括蒸汽喷射器的直管以及一个位于所说直管对面并具有相邻孔的产品喷嘴组成。

在这个T型管状体中，产品和蒸汽在蒸汽孔和产品喷射器之间的混合区相混合，并且通过管状出口排出。

虽然这种装配具有许多优点、但它只允许手工调节排卸孔的尺寸，这种手工调节不足以消除物料通过量的波动，因为不可能进行即时调节。这种调节改变了产品的数量和相应恒定比例的蒸汽量；即不可能任意调节排卸孔的尺寸。此外，当处理含有较小块的高粘度制品时，至少暂时会产生产品喷射阻塞的危险，这种阻塞导致产品中的压力波动，并相应有蒸汽损失。

本发明克服了上述缺陷并且提供了一种处理流体制品用的改进设备。该设备最小程度地降低设备中压力的起伏，本发明对基本等热处理过的产品赋予令人惊奇的稳定的产量。

因此，本发明提供用于处理流体制品的设备，通过从蒸汽入口将蒸汽并且从产品入口将流体产品喷射到混合室，所说的混合室包括：

一个为处理后产品设置的出口；

一个蒸汽喷射开口，在所说蒸汽喷射开口处配置第一个阀元件；

一个产品喷射开口，在所说产品喷射开口处配置第二个阀元件，所说的两个阀元件的位置决定着基本上是环状的排卸孔的宽度，所说的排卸孔在每一阀元件的周围，并且相对；

以及压力敏感移动器，允许第二阀构件响应于产品入口处的压力作出移动。

本发明允许在设备操作过程中即时调整产品喷射开口的大小，并且对产品入口处的压力作出直接的响应。这个即时调节对于以稳定方式加工的具有高淀粉含量的粘性制品是很重要的。

如果设备中有压力波动发生而影响了产品流动，则必须喷射额外的蒸汽以保证对产品足够的加热。本发明的目的是最小程度地降低这种产品压力的起伏，由此减少蒸汽的消耗。

对粘性制品而言，液体不能是湍流。但是使用当蒸汽喷射开口的压力上流至少是混合室中压力的两倍时得到的具有声速的蒸汽，获得的混合效果非常地好。蒸汽的声速大约为450m/秒。如果蒸汽喷射开口的压力上流是6巴，则压力下流应当是3巴或更小。

根据本发明，设备中当产品速度为1-20m/秒同时蒸汽速度为声速时是优选的混合条件。蒸汽处于声速下，提供给混合室的蒸汽的量即使在混合室压力波动情况下也保持稳定。

由于蒸汽和混合产品的比例改变，在恒定蒸汽喷射下，产品通过量的变化造成处理产品温度的变化，并因此导致产生不均匀的加热制品。因此，优选给本发明设备装配用来调节第一个阀元件位置的运转器，作为对处理后产品温度的响应，或是为了调节其温度。但在调节过程中，上流和下流压力间的比例应当保持至少为2，以便维持具有声速的蒸汽进入混合室。这个运转器可以例如包括一个马达，该马达驱动和第一阀构件螺纹部分相啮合的螺纹轴。

通过产品出口处的阀门得以调节混合室中的压力，例如通过自动排卸阀门如隔膜阀。产品入口处压力的调节单独取决于出口处压力，只是要限定产品入口处压力应当大于产品出口处压力。

由于本发明通过第二阀构件的位置并且快速移动所说的阀构件来控制产品入口压力，因此本发明设备还适用于处理含有较小块的流体制品。否则这种制品是很难控制的，如区域性阻塞会造成不希望的蒸汽泡、不规则的产品分布、产品从设备中排出时温度和压力的变化以及蒸汽损失。

对于调节供给具有高淀粉含量粘性制品的本发明目的而言，如从现有文献中已知的手工调节阀构件位置或通过马达方式调节都不能进行足够的快速调节。虽然这种马达起动很快，但其响应可能由于马达的惯性而不能足够快地补偿制品流动时压力的变化或临时区域的阻塞。人们发现当第二阀构件的位置由压力敏感移动器操纵时可以获得令人惊异的稳定的出料产品，其中压力敏感移动器能够立即使产品喷嘴处的第二阀构件产生移动。而第一阀构件可以通过上述的马达方式移动。

在本发明的较好的实施方案中，压力敏感移动器包括对产品入口处压力产生反应的压敏性膜，对压力敏感的结果是喷嘴阀构件产生了位移。阀构件最好可以直接和膜连接。由于膜直接对压力敏感，其作用的结果是即时调节。膜的阻尼可以通过压力室的压力气动调节进行调整，压力室在膜这一侧，与产品侧相面对。这样允许对阀构件的初始所需位置进行个别调整或调节，从这个初始位置允许阀构件移动，以便消除产品通过量参数中的波动和产品入口处压力的变化，由此防止不必要的蒸汽消耗。

本发明的设备以及以下讨论的方法特别适合于均质含奶制品和谷物基粥类食物制品。根据本发明可以有助于处理具有较小块高粘度的制品。高粘度制品可以含有例如超过20％的淀粉。

产品以横向于蒸汽气流的方向进入蒸汽声速气流，通过产品剪切效应获得均质效果，优选以基本上直角进入。在投入混合室中的阀构件的部分上设计成齿形，以此可以提高均质效果。这样当混合物冲击到齿形部分上时产生撞击效果。特别对含奶制品而言，通过在本设备中剪切脂肪球而获得良好的均质效果。

方便起见，设备包括一个管形套部分，分别起到蒸汽和产品入口作用，其中阀构件同轴设置，管被一个缩颈横断分开，其排列喷射开口并且位置相对并相邻。

优选将朝着喷射开口方向的入口内表面设计成上游直径大于下游直径的圆锥形，且相邻的阀构件部分设计成上游直径较大而下游直径不大的圆锥形。这种直径的减小提高了喷射蒸汽和流体制品的速度。入口的圆锥形表面和与所说开口相邻的阀构件部分最好相对于阀构件旋转轴具有基本上45度的角度，使产品喷射流与蒸汽以基本上直角度相遇。以此提供上面讨论到的均质和混合效果。

当混合室的出口穿过其中一个阀构件中的中心轴向穿孔，优选第一阀构件中的中心轴向穿孔时，获得了通过混合室的适当的流动。如上提及的，混合室中阀构件部分的形状还将对流动类型有所影响。在阀构件下底端设计特定的齿形，所取得的冲击效果提高了产品和蒸汽在混合室中的均质和混合效果。

为了最优化流体制品流动穿过设备，设备还包括截止的管元件，使得管的一边长于另一边。所说的管与所说的蒸汽喷射开口同轴设置，这样作是为了改进从蒸汽入口到离所说入口最远的环状蒸汽喷射开口的流动条件。通过插入这样一个额外的管元件，还消除了产品喷射器喷嘴中的死区。

蒸汽喷嘴与加压下输送蒸汽的进料管相连。产品喷嘴与用来进预处理的流体制品的输送管相连。设备出口与优选装有背压阀的管子相连。

另一方面，本发明涉及通过从蒸汽入口将蒸汽并从产品入口将流体制品喷射到混合室中，以此处理流体制品的方法，所说方法包括

将蒸汽通过蒸汽喷射开口喷射到所说混合室中，在蒸汽喷射开口处设置第一阀构件。

将产品通过产品喷射开口喷射到所说混合室中，在产品喷射开口处设置第二阀构件、所说阀构件的位置决定着基本为环状的排卸孔的大小、排卸孔在每个阀构件的周围，所说排卸孔互相相对。

同时允许第二阀构件响应产品入口处的压力，通过压力敏感移动器作出移动，且

通过混合室中的出口排卸处理后的制品。

在所说方法中，混合室中的压力可以通过控制排料的出口背压阀进行调节，同时处理后的产品温度可以通过改变蒸汽入口开口的大小加以调节。

本发明将参考附图作更加详细地描述，附图通过实施例的方式表明本发明设备和方法的一个实施方案，其中图1是根据本发明设备主要元件的示意图解。

图1表示根据本发明用来处理流体制品的设备10，将蒸汽从蒸汽入口11并将产品从产品入口12喷射到混合室13中。设备中处理后的制品通过出口14离开设备。从入口11通过蒸汽喷射开口15将蒸汽提供到混合室13中。第一阀构件17设置在所说开口中。类似地，从产品入口12通过产品喷射开口16将产品引入混合室13中。所说开口16中设置第二阀构件18。所说阀构件17和18的位置决定基本上是环状排卸孔的宽度，排卸孔在每个阀构件的周围。蒸汽和产品的排出要通过这些相面对的孔。

设备10还包括压力敏感移动器，它包括一个膜19。所说膜19附着在第二阀构件18。膜有弹性，其刚度可以调节，例如通过改变膜室20中的压力进行气动调节。膜将响应产品入口12处的压力并且使第二阀构件18产生位移。

第一阀构件17与包括马达(未在图中显示)的动转器相连。例如马达开动与所说阀构件相啮合的带螺纹的杆。当反应进行时可以通过马达使阀构件产生移动，用以调节处理后制品的温度。

压力和温度通过敏感元件21、22、23和24测定。

由于确定入口11和12外部的壁部分与阀构件17和18之间的接触。17和18两个阀构件都可移动至喷射开口15和16关闭的位置，此位置处，设有产品或蒸汽可以通过设备10。

蒸汽入口11与提供加压蒸汽的输送管相连，而入口12与加压提供处理的流体制口输送管相连。出口14优选通过背压阀与管相连。控制背压对防止蒸汽损失和不经济的生产过程起重要作用。

为了沿环状排卸孔的四周喷射出基本上恒定压力的蒸汽，设备安装了具有截断末端的管元件25，管元件的一边26长于另一边27。为了改进从蒸汽入口到最远离蒸汽入口的环状排卸孔部分的流动，所以要将所说的管与所说蒸喷射开口15同轴设置。

本发明的这个实施方案中，从混合室中的排料是通过第一阀构件17的中央和轴向穿孔。

在设备和方法中使用以下调节循环：

(A)调节产品入口处压力，同时保持P₁＞P₂。

通过压力移动器(19，20)的调节是独立的(C)。

(B)通过运转器(马达)调节处理后产品的温度T₂，同时保持

P2≥2P₃。

(C)通过自动排卸阀或隔膜阀调节混合室13和出口14处的压力。调

节不受(A)和(B)的限制。

本发明改进了方法控制，节省了蒸汽并得到稳定的物料量。这是将内部阀构件或驱动器构件即驱动器和上述压力敏感移动器联系起来的结果，也因此得到排料孔大小即时调节和快速自动调节的完美结合。每个喷射开口的调节都将各自进行变化。

Claims (12)

1处理流体制品的设备，通过从蒸汽入口将蒸汽并且从产品入口将产品喷射到混合室，所说的混合室包括：

一个为处理后产品设备的出口，

一个蒸汽喷射开口，在所说蒸汽喷射开口处配置第一阀构件，

一个产品喷射开口，在所说产品喷射开口处配置第二阀构件，所说的两个阀构件的位置决定着基本上是环状排卸孔的宽度，所说排卸孔在每一阀构件的周围，并且互相面对，

以及

压力敏感移动器，允许第二阀构件响应产品入口处的压力作出移动。

2根据权利要求1的设备，其中设备还包括使第一阀构件产生移动的运转器，用来调节处理后产品的温度。

3根据权利要求1和2的设备，其中给出口装配用来调节混合室中压力的阀。

4根据权利要求1-3中任一权利要求的设备，其中压力敏感移动器包括响应混合室或产品入口处压力的压敏性膜。

5根据权利要求4的设备，其中第二阀构件附着在所说压敏性膜上。

6根据权利要求4和5的设备，其中膜的刚性靠气动调节。

7根据权利要求1-6中任一权利要求的设备，其中混合室中的喷射开口设计成上游直径大于下游直径的圆锥形。

8根据权利要求1-7中任一权利要求的设备，其中朝着喷射开口方向的阀构件设计成上游直径大于下游直径的圆锥形。

9根据权利要求7和8的设备，其中所使用的圆锥形喷射开口和阀构件的圆锥形部分引导蒸汽和产品，使蒸汽流和物料流以基本上为直角度相遇。

10根据权利要求7-9中任一权利要求的设备，其中设备还包括具有截断的管元件，所说的管在所说阀构件或多个阀构件周围共轴设置，以改进从所说入口到最远离喷射开口的流动。

11根据权利要求1-10中任一权利要求的设备，其中混合室中的出口穿过其中一个阀构件的中心且轴向穿孔。

12处理流体制品的方法，通过将蒸汽从蒸汽入口并将流体制品从产品入口喷射到混合室，所说方法包括：

通过蒸汽喷射开口将蒸汽喷射到所说混合室中，其中蒸汽喷射开口处设置第一阀构件，

通过产品喷射开口将产品喷射到所说混合室中，其中产品喷射开口处设置第二阀构件，所说两个阀构件的位置决定基本上环状排卸孔的大小，所说排卸孔在每个阀构件的周围，排卸孔互相面对，同时允许第二阀构件响应产品入口处的压力，通过压力敏感移动器作出移动，

并且

通过混合室中的出口排卸经过处理的产品。

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