CN1195567C - 一种对液态产品进行蒸发冷却的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对液态产品进行蒸发冷却，或闪蒸冷却的装置。该装置包括一个被分成第一室(6)和第二室(7)的真空容器。所述两室(6、7)同轴地设置在容器(1)内。在第一室(6)中设置有一个载汽产品入口(9)，及一个产品出口(10)。在第二室(7)中设置有一个用于冷凝蒸气和没有冷凝气体的溢流道(14)。所述装置还包括一个液态冷却剂的循环回路，该回路包括一个冷却剂液体的出口(18)、离心泵(20)、冷却器(22)和管道(19、21、24)及在真空容器(1)中的第二室(7)中分配冷却剂液体的部件(25、29)。

Description

一种对液态产品进行蒸发冷却的装置
技术领域
本发明涉及一种对液态产品进行蒸发冷却的装置，所述装置包括一个载汽产品入口、一个产品出口和一个冷凝蒸气出口的真空容器，所述装置还包括一个冷却剂液体循环回路。
背景技术
今天，对液体食品(如牛奶)进行热处理已经是一种常见的工业操作方法。通过加热这种食品，食品中所存在的微生物会被消灭，因而会延长其货架寿命。在食物的杀菌过程中，食物被加热至超过100℃的温度。为了快速地加热至这个温度，人们使用蒸气。加热既可直接进行也可间接进行。在间接加热过程中，可以使用不同类型的热交换器。在直接加热中，所述蒸气被直接加至食品上。
存在两种类型的液态产品的直接加热方法，即注入式和浸泡式。在注入式中，在一个封闭的系统中将蒸气直接注入所述产品。浸泡式是指所述产品被很好地分开并促使其通过一个充满蒸气的室。在两种情况下，所提供的蒸气都会快速而有效的将所述产品加热至所需温度，然后该产品在这个温度下被保持某一预定的时间间隔。之后，所加入的蒸气必须从产品中除去以防止稀释产品。通常在一个真空容器中通过蒸发冷却(即所谓闪蒸冷却)来执行这种操作。在操作过程中，蒸气的释放和冷凝同时进行，所述产品被冷却至其在热处理前的温度。
蒸发冷却一般是在将载汽产品以一定的压力输入真空容器内发生的。当所述产品进入真空容器时，液体沸腾，蒸气被释放出来并在容器内上升，而所述产品在容器的下部区域聚集。因而产品经过冷却之后会从容器底部的区域排出。离开该产品的蒸气与没有冷凝的气体一起被冷凝以使它们从出口流出。冷凝操作或者在所述蒸气和所述气体被送入附加的真空容器中进行，在这里用冷却水以喷淋的形式冷却蒸气，或者通过某种形式的水冷板式冷却器或管式冷却器冷凝所述蒸气。板式或管式冷凝器可设置在第一真空容器内作为一个整体，或者设置在第一真空容器的外部。
今天用于冷凝蒸气的各种装置制造起来都是相当昂贵的，由于在第一种情况下需要一种附加的真空容器或者替代性地需要某种形式的冷凝器。对于传统的冷凝蒸气的方法，还需要消耗大量的冷却剂水，水质应该好以避免“除垢”或结垢以及还要考虑在冷凝器内的隔板或管道上的腐蚀。
发明目的
本发明的一个目的是提供一种对液体进行蒸发冷却(闪蒸冷却)的装置，在所述装置中对排出蒸气的冷凝在同样的真空容器中进行，不需要昂贵而又复杂的冷凝器。
本发明的另一个目的是冷却蒸气的冷却剂液体在封闭的循环回路中循环，这减少了冷却剂水的消耗量并减少了系统本身除垢或结垢及腐蚀的问题。
解决办法
根据本发明，上述的这些目的和其他目的已经得以实现，在下面的叙述中公开的这种类型的装置具有如下特征，所述容器被分为第一室和第二室，同轴地分布在容器内且开口指向所述容器的上端，其中所述产品的入口和出口被设置在第一室，冷凝蒸气的出口被设置在第二室。
本发明优选的实施方案中，进一步给出的技术特征示于所附的从属权利要求中。
附图的简要描述
现在，对本发明两个优选实施方案做出更详细地描述，具体参照附图。在附图中：
图1示出本发明的装置的第一个优选的实施方案；及
图2示出本发明的装置的第二个优选的实施方案。
优选实施方案的描述
一种用于蒸发冷却液体产品的装置包括一个具有外壁2和端壁3、4的真空容器。在容器1的内部，与外壁2同轴地设置一个另外的壁5。所述壁2、5在容器1的内部形成两个同轴的室，即第一室6和第二室7。在本发明第一个优选实施方案中(图1)，第一室6被设置在第二室7的内部，而在第二个实施方案中(图2)，第一室6被设置在第二室7的外部。
内壁5被紧紧地固定在所述容器1的下端4，其终止于容器1的上端3之下的一定距离处，从而使所围成的两个室6和7向上开口。容器1的上端3呈球形，而下端4是朝里指向容器1的中心的圆锥形。下端4也可以是球形或其他适宜用作真空容器的形状。
存在一个通向真空容器1的管道8以输入载汽的、加热的产品。管道8排出物料，其入口9以切线状分布在容器1的第一室6内。在本发明的第一个优选的实施方案中(图1)，这意味着产品入口9分布在内壁5上，而在第二个实施方案(图2)中产品入口9分布在外壁2上。所述入口9优选为狭缝形，从而在容器1的壁2、5上形成一个纵向狭缝。
用于已冷凝产品的出口10被装配在第一室6的底端4。带有离心泵12的管道11与产品出口10相连。与离心泵另一端相连的管道13延伸到所述装置的外部。
在第二室7，在容器1内，设置一个出口14用于排放从所述产品中分离出来的已冷凝的蒸气及没有冷凝的气体。出口14被设置为一个溢流道(spillway overflow)。溢流道14通过管道15与一个真空泵16相连。管道17一般从真空泵16直接导向一个出口。
在第二室7中，在底端4还装配有一个出口18以用于冷却剂水排放。该出口与带有离心泵20的管道19相连。与泵20另一端相连的管道21导至冷却器22，所述冷却器例如可以是板式热交换器。冷却器22还连有一个冷水管道23。
在冷却器22的后面还装配有一个管道24以用于在真空容器1的内部排放物料。在本发明第一优选实施方案中(图1)，管道24通过一个环形管道25排放物料，在环形管道25上分布有许多孔。环形管道25被设置在容器1的第二室7的上部区域。出口18、离心泵20、冷却器22、管道19、21和24、及环形管道25一起构成了用于冷却剂水的循环回路。
在本发明第二优选实施方案中(图2)，管道24通过一个具有许多孔的分配喷嘴29排放物料。分配喷嘴29被设置在容器1的第二室7的上部区域。出口18、离心泵20、冷却器22、管道19、21和24、及分配喷嘴29一起构成了用于冷却剂水的循环回路。
为了监控所述装置，所述系统连有一个压力调节器26并设置在与真空泵16相连的管道15上。通过压力调节器的监控使真空容器1的内部维持适宜的压力。所述装置还包括一个用于洗涤的管道27。管道27的末端有一个喷嘴28。
在到达所述装置之前已经经过加热处理的产品温度一般在70-100℃。在喷射器或浸泡器中直接利用所提供的蒸气加热产品(图中未示出)。所述产品一般被加热至100-150℃，然后在一个缓冲管道(图中未示出)中在这个温度下保持某一预定的时间间隔，该时间间隔的长度取决于处理温度。
在缓冲管道之后，与蒸气相混合的产品在一定压力下通过管道8进入所述装置。载汽产品通过切线入口9进入真空容器1，进入第一室6，这意味着在本发明的第一个优选实施方案中(图1)所述产品将进入由壁2和壁5形成两个室6、7的内部。在第二实施方案中(图2)，所述产品进入两个室6、7的外部。由于入口的切线设计，所述产品在所谓“旋流效应”的作用下流过各自的壁5、2。当处于一定压力的产品进入真空容器1时，所述液体由于压力的突降而沸腾，蒸气和没有冷凝的气体将会从所述产品中释放出来。在真空容器内较重的产品下降而较轻的蒸气和没有冷凝的气体上升。
现在已经除去了蒸气的产品温度与其在热处理前的温度相当，即70-100℃。所述产品在真空容器1的底部区域聚集并通过出口10排出。所述产品通过管道11、13及离心泵12被进一步送至附加的冷却步骤，或被送至其他形式的替代处理步骤。
已经升至真空容器1上部的蒸气和没有冷凝的气体被引向容器1的第二室7。所述蒸气和气体分别被来自环形管道25或分配喷嘴29的冷却剂水喷淋。所述冷却剂水的温度处于10-40℃。冷却剂水的温度越高，冷凝蒸气所耗用的冷却剂水量就越多。
在第二室7中冷凝的蒸气、冷却剂水和没有冷凝的气体一起聚集在真空容器的底部。设置有一个溢流道14以使得额外的冷凝蒸气和气体通过其从真空容器中排出。余料通过管道15和真空泵16、及管道17被送至出口。通过设置在真空泵16入口的压力调节器26使容器1的压力保持恒定。
在真空容器1下部区域中的溢流道14的下面聚集的冷却剂水实际上被包含在冷却剂水封闭的循环回路中，该循环回路被包含在所述装置中。冷却剂水通过出口18和管道19并由真空容器1通过循环泵20到达冷却器22。冷却器22例如可以由板式热交换器组成，所述冷却剂优选温度为10-40℃的冷水。所述冷水通过冷水管道23进入冷却器22。
在冷却器22之后，冷却剂水通过管道24回流至真空容器1的上部区域。根据不同的实施方案，管道24分别通过环形管道25或分配喷嘴29排放物料。在上述两种情况下，冷却剂水分别通过管道25和分配喷嘴29的小孔均匀喷出，使其再次喷淋至进入容器1的蒸气和没有冷凝的气体上。
为了使真空容器1内部保持在一确定的温度，在其上部安装一温度指示器30。所述温度指示器30向温度调节器31发出一个信号，所述温度调节器控制设置在管道24上的阀32，该处已冷凝的冷却剂水离开冷凝器22。通过阀32调整一定量的冷却剂水，使其通过管道24分别进入环形管道25或分配喷嘴29。上面所描述的调整容器1内温度的方法容许位于本发明装置上游的热处理设备中产品量均匀的变化。一种更经济的替代方式是稳定的流动调节，该方式要求固定的产品量。
通过温度调节器33使冷却剂水保持所需的温度，所述温度调节器直接与来自冷却器22的冷却剂水的出口相连。温度指示器33向温度调节器34发出一个信号，该温度调节器控制着设置在通往冷却器22的冷水管道23上。通过调节冷却剂水的温度从而使通过出口18从真空容器1排出的冷却剂水不会超过约65℃的温度，从而避免冷却剂水的管道结垢或水锈。
从前面的描述中可以清楚地看出，本发明用于对液态产品进行蒸发冷却或闪蒸冷却的装置在设计上比现有技术装置中的设计更经济。所述装置仅使用单一的真空容器，不需要配备复杂而又昂贵的冷凝器。所述装置还有一个冷却剂水的封闭循环回路，该循环回路减少了用于蒸气冷却的水的消耗。

Claims (7)

1、一种用于对液态产品进行蒸发冷却的装置，包括一个带有载汽产品入口(9)、一个产品出口(10)和一个冷凝蒸气出口(14)的真空容器(1)，所述装置还包括一个液态冷却剂液体的循环回路，其特征在于，所述容器(1)被分为第一室(6)和第二室(7)，同轴地设置在容器(1)内且开口指向所述容器的上端(3)，其中所述载汽产品入口(9)和出口(10)被设置在第一室(6)，已冷凝蒸气的出口(14)被设置在第二室(7)。
2、如权利要求1的装置，其特征在于，所述第一室(6)被设置在第二室(7)的内部。
3、如权利要求1的装置，其特征在于，所述第一室(6)被设置在第二室(7)的外部。
4、如权利要求1的装置，其特征在于，冷凝蒸气的出口是一个溢流道。
5、如权利要求1的装置，其特征在于，用于冷却剂液体的循环回路由冷却剂液体的出口(18)、离心泵(20)、冷却器(22)和管道(19、21，24)及环形管道(25)依次顺序组成。
6、如权利要求1的装置，其特征在于，冷却剂液体的循环回路由冷却剂液体的出口(18)、离心泵(20)、冷却器(22)和管道(19、21、24)及分配喷嘴(29)依次顺序组成。
7、如权利要求1的装置，其特征在于，所述产品入口(9)切线地分布在所述壁(2、5)上并被设计为纵向狭缝。
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