CN1925751A - 一种用于液体产品的蒸发冷却设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于液体产品的蒸发冷却设备。该设备包括一真空容器(1)，其被分隔成一个第一中心位置的室(6)和一个同轴环绕第一室(6)的第二室(7)。两室(6、7)均朝向真空容器(1)的上端壁(2)开口。第一室(6)具有一冷凝蒸汽的出口(25)。第二室(7)具有一个蒸制品的入口(11)和一个产品的出口(12)。所述设备还包括用于冷却剂液体的循环回路。所述第一室(6)向下延伸以使真空容器(1)内该室(6)的长度至少延伸到所述真空容器(1)的底壁(4)下面。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于液体产品的蒸发冷却设备，包括一个真空容器，其被分隔成一个第一中心位置的室和一个同轴环绕第一室的第二室，且两室均朝向真空容器的上端壁开口，且第一室具有一冷凝蒸汽的出口，第二室具有一个蒸制品的入口和一个该产品的出口，所述设备还包括用于冷却剂液体的循环回路。
背景技术
液体食物产品(如牛奶)的热处理在今天的工业加工中是很常用的。通过加热这种产品而杀灭其中的微生物，从而能延长保质期。在产品的灭菌过程中，将其加热到超过100℃的温度。为了迅速加热到这么高的温度，人们使用了蒸汽。加热可以直接或间接进行。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，蒸汽直接加至产品上。
有两种类型的液体产品直接加热方式，注入式和浸泡式。在注入式中，蒸汽在一个封闭的系统内被注入到产品中。浸泡式暗指产品被进行精细分割并促使其通过一充满蒸汽的室。在两种方式中，提供的蒸汽都迅速并有效地将加热产品到一所需温度，且产品随后以预定的时间间隔内保存在该温度下。加入的蒸汽在此之后需从产品中排出以避免稀释产品。这通常在一真空容器中通过蒸发冷却来进行(即闪蒸冷却)。在该过程中，蒸汽和冷凝同时进行，所述产品被冷却到热处理前的温度。
蒸发冷却通常由于蒸制品在一定压力下被送入一个真空容器内而发生。当产品进入到真空容器内，液体沸腾，蒸汽被释放出来且在容器内向上升，同时产品在容器底部积累。因此经过冷却的该产品可以从容器底部区域排出。离开产品的蒸汽与不冷凝气体一起冷凝以使得其能够从一出口排出。该冷凝操作或者可以在蒸汽和气体被导入到另一个真空容器中后实施，在其中蒸汽通过喷淋冷水而冷却，或者蒸汽在某些类型的水冷板式冷凝器或管式冷凝器中冷凝。该板式或管式冷凝器可以设置在第一真空容器中作为一整体或者被置于第一真空容器外部。
现有的大多数用于冷凝蒸汽的设备制造起来都相对昂贵，因为在第一种情况下，需要一额外的真空容器或需要其它类型的冷凝器。对于传统的蒸汽冷凝方法来说，还需要另外消耗大量的冷却水，且这些水应当是高质量的以避免冷凝器中水垢沉积和板或管发生腐蚀。
瑞典专利号SE514560公开了一种仅使用一个真空容器的蒸发冷却的设备。该真空容器被分隔成两个同轴排列的、且均朝向该容器的上端壁开口的室。蒸制品进入到一个室中，且在第二室中该释放出的蒸汽由来自一个封闭循环回路中的冷却水喷淋。这个设备不需要任何昂贵且复杂的冷凝器。然而，该设备的一个固有的缺点是：冷凝蒸汽所用的冷却水可能溅到第二室且而稀释了产品，或甚至更糟糕的是可能污染了无菌的食物产品。通过冷却剂液体从一个室内的上部喷淋，也得到一个与产品室相对的冷表面，这使得产品中的蒸汽太早冷凝且一部分蒸汽因此随产品从设备中排出。
发明目的
本发明的一个目的在于设计一个所述的相关设备，以使用于喷淋释放出的蒸汽的冷却水不会出现进入到产品中。
本发明的另一个目的在于设计一种设备，使得不会出现与产品相对的冷表面，其导致产品中的蒸汽太早冷却且一部分蒸汽因此随产品从设备中排出。
本发明的又一个目的是，封闭的冷却水回路可以与其余的加工设备一起清洗，其可以和其它设备一起消毒，因此提高了用于加工敏感食物的产品设备的安全性和可靠性。
解决办法
根据本发明，上述这些目的和其它目的已经得以实现，在下面叙述中公开的这种类型的设备具有如下特征：第一室向下延伸，以使其在真空容器内部的的程度而至少到真空容器的底部下面。
本发明的优选实施方式还具有所附的从属权利要求中给出的技术特征。
附图说明
下文中将参考附图对本发明的一个优选实施方式作更加详细的描述。在附图中：
图1为一侧视图，所示为该设备的真空容器的部分截面；和
图2为该设备的流程图。
具体实施方式
一种用于蒸发冷却液体产品的设备，包括一个如图1所示的真空容器1。所述真空容器1具有一上端壁2、一侧壁3和一底壁4。在所述真空容器1的内部，具有一额外的环壁5，其将所述真空容器1分成两同轴的室，即一个第一室6和一个第二室7。两室6、7均在真空容器1的上端壁2开口。该第二室7的底部轮廓由所述真空容器1的底壁4构成。
位于所述真空容器1的中心的第一室6向下延伸，使得该室6延伸到所述真空容器1的底壁4下面，以使该室6包括两部分8、9。该室6的一部分8位于底壁4的下方，其长于或者等长于位于底壁4上方且位于真空容器1内部的另一部分9。该下方部分8具有一底部10，为浑圆状或被设计为适合真空容器。
上述具有两个室6、7的真空容器的设计效果是真空容器1不需要检修孔。通过将第一室6的下方部分8从其与上方部分9的接合处29拆下，而后就可以从真空容器1中抽出上方部分9且通过该种方式进入真空容器1。因此，检修孔就是多余的了，所述真空容器1可以更经济的方式被制造。
在真空容器1的第二室7中，设置一个用于蒸制的、加热的产品的入口11。入口11与真空容器1的侧壁2成切向布置，且为一垂直的口。在第二室7中，也设置一个用于冷却产品的出口12。真空容器1的底壁4被设计成使得液体(如产品或者清洁液体)不能留在所述第二室7的较低的区域。出口12与经过一离心泵14的管道13相连接，泵送该产品随后进行接下来的加工。
在第一室6的底部10中，具有一个可以使产品的蒸汽冷凝的冷却液(优选水)的出口15。出口15与经过一离心泵17的管道16相连接，泵送水到冷却装置30。冷却装置30例如可以是板式热交换器。冷却装置30也与一个冷水管18连接。
从冷却装置30中，冷却水通过一几乎封闭的回路经过一管道28回流到第一室6的底部10中的一个冷却水入口19。该冷却水管连续通过第一室6的下方部分8的大部分。通过第一室6的下方部分8的这一部分20在其顶端具有许多向下导向的孔21。通过这些孔21，冷却水向下喷淋到位于第一室6的下方部分8蒸汽上。孔21的数量取决于算出的设备的冷却容量。
通过该部分8的冷却水管20也可以稍微向上延伸，以便设置一个具微小直径的短管长度22，在其上部区域设置一定数量的孔23。这些孔23如果需要的话可以用来冷却在第一室6和第二室7之间的壁表面24。对于产品，其显现出起泡的趋势，壁表面24的冷却可以阻止起泡。剧烈的起泡可能使产品的泡沫随蒸汽进入到第一室6中，导致产品损失。
在第一室6的下方部分8中，也设置有一用于冷凝蒸汽和非冷凝气体与产品分离的出口25。该出口25设计成一个溢流道溢水口。管道通常从该出口25经过一真空泵31连到一个出口。该真空泵31除此之外还造成容器1内的真空。
所述真空容器1也设置有一个或多个用于清洁的连接26，具有安装在该真空容器1内上部区域的喷雾嘴27。通过阀使封闭的冷却水回路与其余的处理设备相互连接，该冷却水回路可以和其余的设备一起清洗，且可以连接到可以装配传统的加工车间的标准CIP设备上(就地清洗设备)。这些阀配置的结果是，该封闭的冷却水回路也可以与其余的设备一起消毒，其在假设冷却水漏入到产品中的情况下提供了一额外的安全等级。
产品(其通常温度为70到120℃)在进入到设备之前进行加热处理。该产品通过直接加入喷射器或注入器(未示出)中蒸汽的方式被加热。该产品在喷射器或注入器中通常被加热至100到150℃，且随后在一保持室(未示出)中以预定时间间隔保持该温度。该时间间隔取决于加工温度。
在保持室之后，与蒸汽混合的产品在压力下通过切向入口11进入该设备的真空容器1。作为入口11切向设计的效果，产品将沿着在容器1中的侧壁3达到所谓的旋流效果。产品在压力下进入到真空容器1中时，液体将由于突然的压力下降而沸腾，其中蒸汽和不冷凝气体从产品中排出。比较重的产品下落到第二室7中，同时较轻的蒸汽和不冷凝气体上升。
释放出蒸汽的产品现在处于一个与热处理之前温度相应的温度上，如在70到120℃之间。产品在真空容器1的第二室7的下方部分积累且通过出口12从此处排出。通过管道13和离心泵14，随后输送产品以进行额外的冷却或进行其它的加工。
在真空容器1中向上升的蒸汽和不冷凝气体在第一室6的上方部分9(其功能是作为排空管)中凝降。在第一室6的下方部分8中，用从冷却水管20和孔21中喷出的冷却水喷淋蒸汽和气体。冷却水的温度可以是10到40℃之间。冷却水的温度越高，所需用于冷凝蒸汽耗费的冷却水的量越大。由于冷却水在低于第一室6的上方部分8的水平面上从蒸汽上方喷淋，不会出现未经消毒的冷却水漏入到产品中的危险。
冷凝蒸汽、冷却水和不冷凝气体在第一室6的下方部分8的下部区域积累。溢流道溢水口25位于该处以使额外的冷凝蒸汽和气体通过该溢流道溢水口25排出该设备，随后这些冷凝蒸汽和气体通常被直接引导到一出口。
在溢流道溢水口25下方第一室6的下方部分8的下部区域积累的冷却水，其包含了几乎所有用于在该设备的封闭循环回路中的冷却水。通过出口15和管道16，冷却水通过离心泵17从真空容器1中被泵送到冷却装置30。冷却装置30例如可以是板式热交换器。在冷却装置30中，水通过经管道18进入冷却装置30的冷水的帮助而被冷却到温度10到40℃之间。
在冷却装置30之后，冷却水经过管道28回流到真空容器1，通过入口19和管道20冷却水被重复利用，来喷淋从产品中释放的蒸汽。通过使用一个几乎封闭的冷却水回路，减少了冷却剂液体的消耗。通过适当的阀配置，冷却水回路可以同其余的设备一起被清洗和消毒。
从前面的描述中可以看出，本发明提供了一种比市面上现有的设备更加便宜的用于液态食物产品的蒸发冷却设备。本设备确保冷却水在任何阶段都不会进入产品。由于冷却水回路可以同其余的设备一起清洗和消毒，可以获得一个更加卫生的设备。该设备在设计上的效果，是没有与保持产品的室相对的冷表面，从而产品中的蒸汽不会太早冷凝并因此稀释产品。
Claims (7)
1.一种用于液体产品的蒸发冷却设备，包括一真空容器(1)，其被分隔成一个中心位置的第一室(6)和一个同轴环绕第一室(6)的第二室(7)且两室(6、7)均朝向真空容器(1)的上端壁(2)开口，且第一室(6)具有一冷凝蒸汽的出口(25)，第二室(7)具有一个蒸制产品的入口(11)和一产品的出口(12)，所述设备还包括用于冷却剂液体的循环回路，其特征在于，所述第一室(6)向下延伸以使真空容器(1)内该室(6)的长度至少延伸到所述真空容器(1)的底壁(4)下面。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一室(6)具有一位于真空容器(1)内部的上方部分(9)，和一位于真空容器(1)的底壁(4)之下的下方部分(8)。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，用于产品的所述入口(11)切向设置在真空容器(1)的壁(3)上且为一个垂直的口。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述用于冷却水的循环回路通过在第一室(6)的下方部分(8)的上部区域的管道(20)排出。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，冷凝蒸汽的所述出口(25)为一溢流道溢水口。
6.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述管道(20)的顶端具有许多向下导向的孔(21)。
7.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述用于冷却剂液体的循环回路包括一个出口(15)、管道(16，20，28)、一个离心泵(17)和一个冷却装置(30)。
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