CN201667963U - 一种太阳能热杀菌装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种利用太阳能作为热源对灌装前的流动介质进行瞬时杀菌的热杀菌装置,该装置包括集热系统和杀菌系统,集热系统包括填充有导热油的太阳能集热器和高位储油器,杀菌系统由位于立式密封箱底部或顶部的杀菌室和位于杀菌室之上或之下的若干热交换室构成,杀菌室底部设有一与集热系统高位储油器连接的盘管,盘管之上固定有流动介质受热管,各热交换室设置有预热管和冷却管,预热管和冷却管的一端分别与受热管的进料端和出料端连接,另一端形成进料口和出料口,进料口连接有送料泵,受热管的出料端设置有增压器。本实用新型的太阳能热杀菌装置,采用太阳能作为热源对杀菌室的导热体进行加热,结构简单、合理,热能利用率高,杀菌效果好,是对清洁、可持续使用能源的很好应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种杀菌装置,尤其涉及一种对灌装前的流动介质进行杀菌的杀菌装置,更具体是涉及一种利用太阳能作为热源对灌装前的流动介质进行瞬时杀菌的热杀菌装置。
背景技术
流动介质,如饮料、乳制品等的保鲜贮存是生产和销售中的一大问题,对流动介质进行高效灭菌是解决保鲜贮存的关键。一般常用的方法是采用巴氏灭菌法,即将流动介质存放于一密封容器中,通过高温蒸汽间接使容器内的介质快速升温,达到杀菌的温度,再保温一定的时间,然后快速冷却。虽然巴氏灭菌法的灭菌效果和保持介质养分的效果都比较好,但巴氏法的杀菌温度低于100℃,由巴氏灭菌法得到的产品,仍保留了小部分较耐热的细菌或细菌芽孢,因而保质期短,并且只有在冷藏的环境下存放。要想获得保质期长,又能在常温下存放的产品,只有采用超高温灭菌,但超高温灭菌法极易造成营养成分的流失,这是因为介质从高温冷却到室温需要一个相当长的时间。本申请人于2009年9月2日获得授权的实用新型专利“一种流动介质热杀菌装置”,采用在杀菌室的受热管出料端设置增压器的方法,提高了预热管和受热管内的压力,使流动介质在温度超过130℃时仍不会汽化,流动介质可在该温度下得到有效的杀菌,同时采用小口径盘管作为流动介质输送管道,使流动介质在热杀菌装置中受热升温和冷却降温的时间特别短,能最好保护流动介质的营养成分。上述专利的热杀菌装置,杀菌室采用的热源是电热管,由于现阶段的发电主要还是煤或燃油,因此采用电热管对导热油进行加热需要消耗大量的燃料,随着矿物能源的日渐短缺,世界各国加强了新能源和可再生能源技术的开发,我国也明确提出了要因地制宜地开发和推广太阳能、风能等清洁能源。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种利用太阳能作为加热热源的环保型热杀菌装置,该热杀菌装置结构合理、灭菌效果好、流动介质营养成分流失少、热能利用率高且无污染、可持续使用。
为实现以上目的,本实用新型的太阳能热杀菌装置包括集热系统和杀菌系统,其特征在于:所述集热系统包括填充有导热油的太阳能集热器和位于太阳能集热器之上的高位储油器,太阳能集热器通过输油管与导热油高位储油器连接,高位储油器设有与输油泵连接的出油口;杀菌系统包括一立式密封箱,密封箱自上至下被隔板分为若干各自独立的腔室,各腔室设置有以导热油为介质的导热体,位于密封箱最下方或最上方的腔室为杀菌室,杀菌室之上或之下的腔室为热交换室,杀菌室底部设有一盘管,盘管的一端与集热系统的输油泵连接,另一端与集热系统的高位储油器连接,盘管之上固定有流动介质受热管,受热管的进料端连接有预热管、出料端连接有冷却管,预热管和冷却管从下而上或从上而下依次经过各热交换室后从密封箱侧壁穿出形成进料口和出料口,进料口连接有送料泵,在受热管的出料端设置有增压器。
上述太阳能集热器为多个,每个集热器均由多根真空镀膜玻璃管并联构成,每根真空镀膜玻璃管底部均设有弧形镜面,玻璃管一端封闭,另一端与通向高位储油器的输油管连接。
为了使受热管、预热管和冷却管中的流动介质快速、均匀获得热量或得到冷却,同时增加流动介质在受热管、预热管和冷却管中停留的时间,上述杀菌室的受热管、热交换室的预热管和冷却管优选直径为5-20mm的螺旋管。
为了消除导热油热膨胀产生的压力对罐壁造成的影响,上述集热系统的高位储油器顶部设有用于调节储油器体积的膨胀器。
为了保证高位储油器中的导热油达到一定的温度后才向杀菌室的盘管输送,上述集热系统的高位储油器设有温度探测器,该温度探测器与输油泵连接。
由于热传导的方向是从下至上,为了更充分利用杀菌室的热能,上述热交换室的预热管位于热交换室的上部,冷却管位于热交换室的下部。
为了保证流动介质在杀菌室的温度达到耐热细菌的杀菌温度时,流动介质才进入冷却管,同时保证受热管内流动介质充满后,送料泵才可停止工作,上述受热管的出料端设置有温度探测器和物料探测器,温度探测器和物料探测器分别与送料泵连接。
为了减少热量的散失,更好提高太阳能的利用率,上述集热系统中的真空镀膜玻璃管与输油管的连接处、输油泵、输油管、高位储油器和杀菌系统中的密封箱侧壁外围均设置有保温材料层。
上述杀菌室的螺旋受热管和热交换室中的螺旋预热管、冷却管呈立式设置。
上述杀菌室的螺旋受热管和热交换室中的螺旋预热管、冷却管呈卧式设置。
本实用新型的太阳能热杀菌装置,采用太阳能作为热源对杀菌室的导热体进行加热,是对清洁、可持续使用能源的很好应用。本实用新型的太阳能集热器采用导热油作为热传递的介质,在集热系统中利用温度高的导热油向外向上扩散,温度低的导热油向下向内渗透,两者形成自然对流,从而减少集热系统导热油循环所需的动力;杀菌系统采用在杀菌室的受热管出料端设置增压器和小口径螺旋管作为流动介质输送管道,提高了预热管和受热管内的压力,不仅流动介质可在高温下得到有效的杀菌,而且流动介质在杀菌系统中受热升温和冷却降温的时间特别短,最好保护流动介质的营养成分;另外,杀菌系统的每个热交换室都设有预热管和冷却管两个独立的部分,可以使经杀菌的高温流动介质,在各热交换室中逐级得到冷却,而利用导热体交换得到的热量,使未经杀菌的流动介质在各热交换室中逐级得到预热,这样,杀菌室的热能得到充分的利用,可减少集热系统太阳能集热器设置的数量,实现节能环保的目的。本实用新型的太阳能热杀菌装置,结构简单、合理,热能利用率高,杀菌效果好,特别适合于液体饮料罐装前的杀菌,也适应连续化生产的需求。
附图说明
图1是杀菌室位于密封箱最下方的本实用新型太阳能热杀菌装置的结构示意图。
图2是集热器剖面结构的示意图。
图3是图1中杀菌室的螺旋受热管和热交换室的螺旋预热管、冷却管呈卧式设置的杀菌系统结构示意图。
图4是杀菌室位于密封箱最上方的本实用新型太阳能热杀菌装置的结构示意图。
具体实施方式
如图1、2所示,本实用新型的太阳能热杀菌装置,包括集热系统1和杀菌系统2;
集热系统1由多个太阳能集热器并联构成集热器总成和位于太阳能集热器总成之上的导热油高位储油器13构成,(为了节省篇幅,此处只画出两个左右设置的太阳能集热器11、12),该集热器由多根真空镀膜玻璃管111、121横向并联构成,每根真空镀膜玻璃管底部均设有弧形镜面101,弧形镜面可手动或自动跟踪太阳光,玻璃管一端封闭,另一端与输油管112、122连接,真空镀膜玻璃管和输油管内充满导热油,高位储油器顶部设有膨胀器131,膨胀器用于调节储油器的体积,以减少导热油热膨胀时对储油器壁产生的压力,高位储油器底部两侧设有进出油口132、133,分别与两个太阳能集热器的输油管112、122连接,高位储油器的下部设有进油口134,上部设有出油口135,该出油口通过输油管与一输油泵14连接,为了保证导热油在一定的温度下才进入杀菌系统的杀菌室,高位储油器设有温度传感器,该温度传感器与输油泵14连接;
杀菌系统包括一立式密封箱21,密封箱侧壁外围设置有保温层22,密封箱从上至下被三块隔板23分为四个各自独立的腔室,位于密封箱最下方的腔室为杀菌室24,杀菌室的底部设有一盘管241,盘管的一端与集热系统的输油泵14连接,另一端与集热系统的高位储油器13的进油口134连接,盘管之上固定有螺旋形流动介质受热管242,杀菌室之上的腔室为热交换室25、26、27,各热交换室固定有螺旋预热管251、261、271和螺旋冷却管252、262、272,各热交换室的螺旋预热管位于螺旋冷却管之上,预热管是待杀菌料液的输送通道,冷却管是已杀菌料液的输送通道,各热交换室的预热管和冷却管的引出端穿过各热交换室的侧壁后相互连接,即预热管与预热管连接,冷却管与冷却管连接;与杀菌室相邻的热交换室25的预热管251与杀菌室受热管的进料端243连接、冷却管252与杀菌室受热管的出料端244连接,在冷却管252和杀菌室受热管的出料端244之间设置有增压器28,为了便于维修,增压器置于保温层之外;预热管开口端为进料口21,冷却管开口端为出料口29,进料口和出料口位于最上方的热交换室27的侧壁,且突出于保温层,进料口连接有送料泵30,受热管、预热管和冷却管采用小口径的螺旋盘管,螺旋盘管的管径可视料液的浓度而定,一般料液浓度比较稀,管径可以是5-10mm,料液浓度比较浓,管径可以是10-20mm;为了保证处于受热管中的料液温度达到杀菌的温度时,料液才进入冷却管,也为了使受热管内料液充满后,送料泵才可停止工作,在增压器28与受热管出料端244之间设置有温度探测器、料液探头,送料泵与温度探测器和料液探头连接;
为了便于更换和补充杀菌系统中的导热油,各腔室的底部设有排油孔,排油孔上设有密封塞;为了便于检测各腔室导热油的液位,各腔室上部还设有导热油液位探针(图中没有标示出来)。
为了便于螺旋管的清洗,杀菌室受热管的进料端和出料端均连接有排液阀31、32。
图3所示是本实用新型另一实施方式的太阳能热杀菌装置,该装置的结构与图1的热杀菌装置基本相同,不同的是,杀菌系统中各腔室的螺旋管呈卧式布置,杀菌室的进料端位于杀菌室侧壁的上部,杀菌室的出料端位于杀菌室侧壁的下部。
图4是本实用新型第三种实施方式的太阳能热杀菌装置,该装置是将杀菌室设置于密封箱的最上方,其他部分与第一种实施方式相同,目的是加速已杀菌料液冷却的速度。
本实用新型热杀菌装置的工作原理(以图1为例):首先,在杀菌系统的各腔室24、25、26、27中注入容积80%的导热油,当太阳升起的时候,集热系统中的真空镀膜玻璃管111受光照射吸收热量使管内的导热油迅速升温,由于热的导热油向外向上运动,未受热的导热油向下向内运动,两者互相渗透,形成自然对流,温度高的导热油不断进入高位储油器13,温度低的导热油流向真空镀膜玻璃管,当高位储油器内的温度传感器监测到导热油的温度达到160℃时,输油泵14开始向位于杀菌系统杀菌室24底部的盘管241输送导热油,填充在杀菌室中的导热油与盘管中的高温导热油进行热交换,温度逐步升高,与此同时,开启送料泵30,调节增压器28,使受热管内压力达到3.5个大气压,待杀菌料液从进料口21经热交换室25、26、27的预热管251、261、271到达杀菌室24的受热管242,当料液探头探测到有料液经过、而料液的温度又未达到135℃时,送料泵停止工作,料液在3.5个大气压下受热快速升温,当温度探测器探测到受热管出料端料液温度为135℃时,送料泵开始工作,料液从受热管的出料端经热交换室的冷却管252、262、272不断降温后到达出料口29,完成热杀菌;此时,各热交换室中的导热油从已杀菌的料液中得到热量,温度从上到下依次升高,由送料泵输入的待杀菌料液源源不断从进料口经各热交换室的预热管251、261、271逐步被预加热后到达杀菌室的受热管242,当温度探测器探测到受热管出料端料液的温度低于135℃时,送料泵停止工作,料液在3.5个大气压下受热快速升温,当温度探测器探测到受热管出料端料液温度为135℃时,送料泵开始工作,料液从受热管的出料端经各热交换室的出液管不断降温后到达出料口,这样,不断重复直至完成全部料液的杀菌,而由输油泵送入盘管的高温导热油,与填充在杀菌室中的导热油热交换后经输油管回流到高温储油器中。
Claims (10)
1.一种太阳能热杀菌装置,包括集热系统和杀菌系统,其特征在于:所述集热系统包括填充有导热油的太阳能集热器和位于太阳能集热器之上的高位储油器,太阳能集热器通过输油管与导热油高位储油器连接,高位储油器设有与输油泵连接的出油口;杀菌系统包括一立式密封箱,密封箱自上至下被隔板分为若干各自独立的腔室,各腔室设置有以导热油为介质的导热体,位于密封箱最下方或最上方的腔室为杀菌室,杀菌室之上或之下的腔室为热交换室,杀菌室底部设有一盘管,盘管的一端与集热系统的输油泵连接,另一端与集热系统的高位储油器连接,盘管之上固定有流动介质受热管,受热管的进料端连接有预热管、出料端连接有冷却管,预热管和冷却管从下而上或从下而上依次经过各热交换室后从密封箱侧壁穿出形成进料口和出料口,进料口连接有送料泵,在受热管的出料端设置有增压器。
2.根据权利要求1所述的太阳能热杀菌装置,其特征在于:所述太阳能集热器为多个,每个集热器均由多根真空镀膜玻璃管并联构成,每根真空镀膜玻璃管底部均设有弧形镜面,玻璃管一端封闭,另一端与通向高位储油器的输油管连接。
3.根据权利要求2所述的太阳能热杀菌装置,其特征在于:所述杀菌室的受热管、热交换室的预热管和冷却管优选直径为5-20mm的螺旋管。
4.根据权利要求2或3所述的太阳能热杀菌装置,其特征在于:所述集热系统的高位储油器顶部设有用于调节储油器体积的膨胀器。
5.根据权利要求4所述的太阳能热杀菌装置,其特征在于:所述集热系统的高位储油器设有温度探测器,该温度探测器与输油泵连接。
6.根据权利要求4所述的太阳能热杀菌装置,其特征在于:所述热交换室的预热管位于热交换室的上部,冷却管位于热交换室的下部。
7.根据权利要求4所述的太阳能热杀菌装置,其特征在于:所述受热管的出料端设置有温度探测器和物料探测器,温度探测器和物料探测器分别与送料泵连接。
8.根据权利要求2或3所述的太阳能热杀菌装置,其特征在于:所述集热系统中的真空镀膜玻璃管与输油管的连接处、输油泵、输油管、高位储油器和杀菌系统中的密封箱侧壁外围均设置有保温材料层。
9.根据权利要求2或3所述的太阳能热杀菌装置,其特征在于:所述杀菌室的螺旋受热管和热交换室中的螺旋预热管、冷却管呈立式设置。
10.根据权利要求2或3所述的太阳能热杀菌装置,其特征在于:所述杀菌室的螺旋受热管和热交换室中的螺旋预热管、冷却管呈卧式设置。
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CN102499418A (zh) * | 2011-11-12 | 2012-06-20 | 杜文 | 电导油超高温瞬时液态灭菌机 |
CN103394103A (zh) * | 2013-07-16 | 2013-11-20 | 南阳师范学院 | 一种太阳能灭菌装置 |
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