CN204015017U - 节能型饮料高温杀菌及冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种节能型饮料高温杀菌及冷却系统，按照生产流程饮料依次经过加热段、高温灭菌段、第一冷却段、再加热段以及第二冷却段，所述加热段上按照饮料流向依次设有低温换热器、与锅炉相连的高温换热器，所述第二冷却段上按照饮料流向依次设有第一冷却器、与冰水相连的第二冷却器，第一冷却器与热泵循环相连，所述热泵和所述低温换热器通过循环管相连，若所述低温换热器和所述热泵均大于一个时，所述热泵和低温换热器间的连接原则为：根据与所述热泵相连的第一冷却器以及所述低温换热器所处饮料的温度高低，热泵与低温换热器间根据高温处对应高温处、低温处对应低温处的顺序依次相连。本实用新型在加热及冷却部分实现内部能量循环，节省了外部能源的消耗，实现节能环保。
Description
技术领域
本实用新型涉及饮料加工行业的高温杀菌消毒加热及冷却系统，特别是涉及一种节能型饮料高温杀菌及冷却系统。
背景技术
我国年生产各种饮料超过1亿吨，平均每吨饮料用于高温杀菌的燃料消耗相当于标煤30公斤左右，每年用于高温杀菌的燃料总计300万吨标煤，折合成天然气等燃料后，其直接经济价值为数十亿元人民币，因此而产生的二氧化碳和各种污染物排放量巨大。
目前，饮料的高温杀菌及冷却过程为(见图1所示)：常温饮料进入设备，顺次经过加热段1、高温延迟杀菌段、第一冷却段2、再加热段3以及第二冷却段4，具体地：通过100℃以上的高温热水换热，将饮料加热到100℃以上(即加热段1，使饮料温度从15℃加热到137℃)，进入杀菌管道进行延时杀菌，之后进入冷却管道，通过冷却塔的冷水进行换热降温(即第一冷却段2，使饮料温度冷却至86℃)，冷却至罐装温度86℃排出杀菌机，注入饮料瓶进行倒瓶杀菌，倒瓶放置自然冷却到70℃左右，再加热至75℃，然后进入喷淋式冷却设备(即第二冷却段4，使饮料温度从75℃冷却至20℃)，冷却至常温后完成。其中加热段1的加热是使用锅炉7产生的蒸汽作为热源，通过板式换热器转换为100℃以上的热水进行加热，而第二冷却段4的冷却则使用冷却塔5以及螺杆制冷机6进行冷却，整个过程均通过外部能源来实现加热和冷却。饮料在进入设备及从设备中输出时都为常温，系统中消耗天然气产生的热量最终被电能驱动的冷却系统带走而浪费。
在以上过程中，饮料的加热主要靠外部热源(锅炉蒸汽)，饮料的冷却主要靠外部冷源(冷却塔等)。这些能源的使用均靠外部供给，能源消耗大，如何构造一条能节省能源的饮料高温杀菌及冷却系统，成为目前的重要课题。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种节能型饮料高温杀菌及冷却系统，用于解决现有技术中饮料在高温杀菌和冷却时能耗大，不节能的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种节能型饮料高温杀菌及冷却系统，按照生产流程饮料依次经过加热段、高温灭菌段、第一冷却段、再加热段以及第二冷却段，所述加热段上按照饮料流向依次设有低温换热器、与锅炉相连的高温换热器，所述第二冷却段上按照饮料流向依次设有第一冷却器、与冰水相连的第二冷却器，第一冷却器与热泵循环相连，所述热泵和所述低温换热器通过循环管相连，若所述低温换热器和所述热泵均大于一个时，所述热泵和低温换热器间的连接原则为：根据与所述热泵相连的第一冷却器以及所述低温换热器所处饮料的温度高低，热泵与低温换热器间根据高温处对应高温处、低温处对应低温处的顺序依次相连。
优选的，所述第一冷却段上设有多个冷却换热器，其中一个冷却换热器与所述再加热段的加热换热器通过循环管相连。
优选的，所述低温换热器与所述第一冷却器的个数均大于两个且数目相同时，所述第一冷却器与所述热泵个数相同且一一对应相连，所述热泵与所述低温换热器间一一对应相连。
进一步的，所述第一冷却器的个数大于所述热泵的个数时，所处温度相近的第一冷却器共同连接一个热泵。
优选的，在所述加热段的进口处和所述第一冷却段的出口处均设有控制阀。
优选的，所述相连的热泵和低温换热器间还连接有储热罐。
优选的，所述第一冷却器与所述第二冷却器均为喷淋式冷却装置。
如上所述，本实用新型的节能型饮料高温杀菌及冷却系统，具有以下有益效果：利用进入系统的低温饮料，产生不同温度的多级(至少一级)二次冷源，二次冷源即由低温换热器置换所得，利用完成高温杀菌的高温饮料产生温度不同的多级(至少一级)二次热源，二次热源即由热泵收集第二冷却器喷淋出的水所得，然后分别连通二次热源和二次冷源，形成循环，不足部分靠外部补充，这样在加热及冷却部分实现内部能量循环，节省了外部能源的消耗，实现节能环保。
附图说明
图1显示为现有技术中的节能型饮料高温杀菌及冷却系统示意图。
图2显示为本实用新型的节能型饮料高温杀菌及冷却系统示意图。
元件标号说明
1 加热段
2 第一冷却段
3 再加热段
4 第二冷却段
41 第一冷却器
42 第二冷却器
5 冷却塔
6 螺杆制冷机
7 锅炉
8 储热罐
9 热泵
10 控制阀
11 低温换热器
12 高温换热器
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
如图2所示，本实用新型提供一种节能型饮料高温杀菌及冷却系统，按照生产流程饮料依次经过加热段1、高温灭菌段、第一冷却段2、再加热段3以及第二冷却段4，加热段1上按照饮料流向依次设有低温换热器11、与锅炉7相连的高温换热器12，第二冷却段4上按照饮料流向依次设有第一冷却器41、与冰水相连的第二冷却器42，第一冷却器41与热泵9循环相连，热泵9和低温换热器11通过循环管相连，若所述低温换热器和所述热泵均大于一个时，热泵9和低温换热器11间的连接原则为：根据与所述热泵相连的第一冷却器41和所有低温换热器11所处饮料的温度高低，热泵9与低温换热器11间根据高温处对应高温处、低温处对应低温处的顺序依次相连。本实用新型利用进入系统的低温饮料，产生不同温度的多级(至少一级)二次冷源，二次冷源即由低温换热器11置换所得，利用完成高温杀菌的高温饮料产生温度不同的多级(至少一级)二次热源，二次热源即由热泵9收集第二冷却器41喷淋出的水所得，然后分别连通二次热源和二次冷源，形成循环，不足部分靠外部补充，这样在加热及冷却部分实现内部能量循环，节省了外部能源的消耗，实现节能环保。
本实用新型在第二冷却段4得到温度从高到低的多种二次热源，饮料的加温过程中即在加热段1中利用温度从高到低的二次热源，将需要加热的饮料进行逐步加热，在最后一级使用来自锅炉7等提供的热源进行补充加热，确保最后加热温度达到要求的温度。而最后冷却使用一台螺杆制冷机6等的冷源进行冷却。
而上述二次热源和二次冷源间的连接原则(即为上述热泵9和低温换热器11间的连接原则)为：冷却部分高温段置换出的热量给加热部分中温段加热，冷却部分中温段置换出的热量给加热部分低温段进行加热，例如，饮料从75℃降温到25℃过程中，吸收75℃到65℃的二次热源去加热温度已经升高到40℃左右的饮料，吸收60℃到55℃的二次热源去加热温度已经升高到30℃左右的饮料，吸收50℃到40℃的二次热源去加热刚流入的15℃常温饮料；本实用新型利用温段的不同使能量充分利用和更有效率的转换，同时加热完成后的冷量也被置换出来再进行冷却，从而达到循环利用的目的，而冷却部分最低低温段(即40℃到20℃)和加热部分最高高温段(即50℃以上部分)仍使用外部设备进行能量的补充来弥补交换过程中的能量损失，确保整套设备的正常运行。如此一来，加热及冷却部分的能耗将大大降低。
为实现更好的能源内部循环利用，节省外部能源，上述第一冷却段2上设有多个冷却换热器，其中一个冷却换热器与再加热段3的加热换热器通过循环管相连，与加热换热器相连的冷却换热器最好为处于第一冷却段最前端的。
为便于控制进入本系统的饮料，在上述加热段的进口处与第一冷却段的出口处均设有控制阀10。
作为优选的一具体实施例如下：
上述低温换热器11与第一冷却器41的个数均大于两个且数目相同时，第一冷却器41和热泵9个数相同且一一对应相连，热泵9和低温换热器11间也一一对应相连，见图2所示，低温换热器11、热泵9、第一冷却器41均为三个，根据高温处对应高温处、低温对应低温处的原则，分别一一对应相连。使置换出的二次冷源和二次热源进行内部循环利用，达到节能的目的。
作为优选的另一具体实施例如下：
该实施例未予图示，上述第一冷却器41、热泵9和低温换热器11均为多个(即大于两个)，且第一冷却器41的个数大于热泵9的个数时，所处温度相近的第一冷却器41共同连接一个热泵9，热泵与低温换热器根据高温处对应高温处、低温处对应低温处的原则相连，例如：在饮料从75℃降到70℃间设置了两个第一冷却器，由于这两个第一冷却器所收集的二次热源温度相差不大，因此这两个第一冷却器可以共同连接一个热泵，再通过该热泵与一低温换热器相连。
为便于热能储存以及更好的利用由第二冷却段置换出的热源，上述相连的热泵9和低温换热器11间还连接有储热罐8。上述第一冷却器41与第二冷却器42均为喷淋式冷却装置。
综上所述，本实用新型节能型饮料高温杀菌及冷却系统，利用进入系统的低温饮料，产生不同温度的多级(至少两级)二次冷源，二次冷源即由低温换热器置换所得，利用完成高温杀菌的高温饮料产生温度不同的多级(至少两级)二次热源，二次热源即由热泵收集第二冷却器喷淋出的水所得，然后分别连通二次热源和二次冷源，形成循环，不足部分靠外部补充，这样在加热及冷却部分实现内部能量循环，节省了外部能源的消耗，实现节能环保。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.一种节能型饮料高温杀菌及冷却系统，按照生产流程饮料依次经过加热段(1)、高温灭菌段、第一冷却段(2)、再加热段(3)以及第二冷却段(4)，其特征在于，所述加热段(1)上按照饮料流向依次设有低温换热器(11)、与锅炉(7)相连的高温换热器(12)，所述第二冷却段(4)上按照饮料流向依次设有第一冷却器(41)、与冰水相连的第二冷却器(42)，第一冷却器(41)与热泵(9)循环相连，所述热泵(9)和所述低温换热器(11)通过循环管相连，若所述低温换热器和所述热泵均大于一个时，所述热泵(9)和低温换热器(11)间的连接原则为：根据与所述热泵相连的第一冷却器(41)以及所述低温换热器(11)所处饮料的温度高低，热泵(9)与低温换热器(11)间根据高温处对应高温处、低温处对应低温处的顺序依次相连。
2.根据权利要求1所述的节能型饮料高温杀菌及冷却系统，其特征在于：所述第一冷却段(2)上设有多个冷却换热器，其中一个冷却换热器与所述再加热段(3)的加热换热器通过循环管相连。
3.根据权利要求1所述的节能型饮料高温杀菌及冷却系统，其特征在于：所述低温换热器(11)与所述第一冷却器(41)的个数均大于两个且数目相同时，所述第一冷却器与所述热泵(9)个数相同且一一对应相连，所述热泵与所述低温换热器间一一对应相连。
4.根据权利要求1所述的节能型饮料高温杀菌及冷却系统，其特征在于：所述第一冷却器的个数大于所述热泵的个数时，所处温度相近的第一冷却器共同连接一个热泵。
5.根据权利要求1所述的节能型饮料高温杀菌及冷却系统，其特征在于：在所述加热段的进口处和所述第一冷却段的出口处均设有控制阀(10)。
6.根据权利要求1所述的节能型饮料高温杀菌及冷却系统，其特征在于：所述相连的热泵(9)和低温换热器(11)间还连接有储热罐(8)。
7.根据权利要求1所述的节能型饮料高温杀菌及冷却系统，其特征在于：所述第一冷却器(41)与所述第二冷却器(42)均为喷淋式冷却装置。
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