CN215383209U - 无菌型碳酸饮料制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无菌型碳酸饮料制备装置，包括：糖水混合装置、超高温瞬时杀菌机、无菌存储罐，糖水混合装置包括：糖浆罐和能对工艺水脱除空气的脱气罐，脱气罐上的脱气罐输出管与糖浆罐上的糖浆罐输出管均连接至混合管路；混合管路连接至超高温瞬时杀菌机的输入端，杀菌机的输出端与无菌缓冲罐连接，无菌缓冲罐上通过缓冲输出管连接至第一冷却器，第一冷却器的物料输出端设置有混合器，混合器上连接有用于输送二氧化碳的气体输送管，混合器的输出端连接有物料输送管，物料输送管连接至无菌存储罐。本实用新型的优点是：超高温瞬时杀菌机输出后的物料流经的所有设备和管路都能进行洗涤液在线清洗CIP以及蒸汽在线灭菌SIP，从而确保整个管路的无菌。

Description

无菌型碳酸饮料制备装置

技术领域

本实用新型涉及灌装生产设备技术领域，具体涉及碳酸饮料制备装置。

背景技术

碳酸饮料是指物料中溶解有二氧化碳的一类饮料。碳酸饮料制备过程中需要将浓缩糖浆与脱气的水按照一定比例混合，并混入二氧化碳气体达到酸化效果。目前的碳酸饮料的制备以及生产工艺尚无法满足完全无菌的要求，因此为了延长产品的货架期，通常在生产时还会加入防腐剂。

随着物质文化水平的不断提高，人们对食品品质的要求越来越高。因此极其迫切的需要研发一套无菌型碳酸饮料制备装置。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是：提供一种无菌型碳酸饮料制备装置，其能满足碳酸饮料无菌化生产，从而达到在不添加防腐剂的情况下延长产品货架期的目的。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：无菌型碳酸饮料制备装置，包括：糖水混合装置、超高温瞬时杀菌机、无菌存储罐，糖水混合装置包括：糖浆罐和能对工艺水脱除空气的脱气罐，脱气罐上的脱气罐输出管与糖浆罐上的糖浆罐输出管均连接至混合管路，脱气罐输出管上顺着水的输送方向依次设置有水输送泵和水流量计和水输送单向阀，糖浆输出管上顺着糖浆的输送方向依次设置有糖浆输送泵、糖浆流量计和糖浆比例调节阀；

混合管路连接至超高温瞬时杀菌机的输入端，杀菌机的输出端与无菌缓冲罐连接，无菌缓冲罐上连接有带第一无菌离心泵和料液流量计的缓冲输出管，缓冲输出管连接至第一冷却器的物料输入端，第一冷却器的物料输出端设置有混合器，混合器上连接有用于输送二氧化碳的气体输送管，混合器的输出端连接有物料输送管，物料输送管连接至无菌存储罐，物料输送管上设置有料液无菌比例调节阀，无菌存储罐的底部设置有存储罐输出管，存储罐输出管上设置有第二无菌离心泵，第二无菌离心泵与无菌存储罐之间的存储罐输出管上设置有排放阀；

所述的气体输送管上顺着二氧化碳的输送方向依次设置有第一输送控制阀、气体输送减压阀、气体输送单向阀、除菌过滤器、第二输送控制阀、二氧化碳流量计、二氧化碳无菌比例调节阀、第三输送控制阀；

无菌存储罐的顶部设置有存储罐压力传感器和背压管路，背压管路连接至二氧化碳流量计与第二输送控制阀之间的气体输送管，背压管路上设置有背压控制阀。

进一步地，前述的无菌型碳酸饮料制备装置，其中，存储罐输出管上的排放阀为T型阀，T型阀上还连接有带气动蝶阀的屏蔽蒸汽输入管，和冷凝水排放管，冷凝水排放管上设置有第二温度传感器和第二疏水阀。

更进一步地，前述的无菌型碳酸饮料制备装置，其中，第一无菌离心泵和第二无菌离心泵上分别设置有密封进水管和密封排水管，所述的密封进水管均连接至密封水输送管上，所述的密封水输送管连接至第二冷却器的输出端，第二冷却器的输入端与输送洁净蒸汽的蒸汽输送管相连接。

进一步地，前述的无菌型碳酸饮料制备装置，其中，脱气罐上设置有带进水控制阀的进水管，脱气罐上还设置有抽真空管路，抽真空管路上设置有真空泵，抽真空管路上设置有脱气罐压力传感器，抽真空管路上设置有调压管路，调压管路上设置有调压手动球阀。

进一步地，前述的无菌型碳酸饮料制备装置，其中，糖浆罐上设置有糖浆输入管，糖浆输入管上设置有糖浆输入控制阀。

进一步地，前述的无菌型碳酸饮料制备装置，其中，背压管路上的背压控制阀包括背压气动隔膜阀和背压手动隔膜阀，背压管路上设置有安全排气管，安全排气管上设置有安全阀，背压管路上还连接有背压排气管，背压排气管上设置有背压排放气动隔膜阀。

进一步地，前述的无菌型碳酸饮料制备装置，其中，所述的混合器采用文丘里混合器。

进一步地，前述的无菌型碳酸饮料制备装置，其中，无菌存储罐内的顶部设置有带若干喷射孔的清洗球，清洗球与无菌存储罐外的喷冲管路相连通，所述的喷冲管路连接至混合器与料液无菌比例调节阀之间的物料输送管上，喷冲管路上靠近与物料输送管的连接位置设置有喷冲管路气动隔膜阀。

进一步地，前述的无菌型碳酸饮料制备装置，其中，所述的除菌过滤器包括顺着二氧化碳气体输送方向依次设置的第一除菌过滤器和第二除菌过滤器，第一除菌过滤器的底部设置有第一除菌过滤排放阀，第二除菌过滤器的底部设置有第二除菌过滤排放阀，第一除菌过滤排放阀和第二除菌过滤排放阀连接至过滤除菌排放管，过滤除菌排放管上设置有第一温度传感器和第一疏水阀。

进一步地，前述的无菌型碳酸饮料制备装置，其中，无菌存储罐和无菌缓冲罐内壁的粗糙度Ra≤0.4µm。

本实用新型的优点是：一、从超高温瞬时杀菌机输出后的物料流经的所有设备和管路都能进行洗涤液在线清洗CIP以及蒸汽在线灭菌SIP，从而确保整个管路的无菌。本实用新型中在与混合器连接的气体输送管设置了第二输送控制阀和第三输送控制阀，因此输送二氧化碳气体的该段管路也能进行有效的在线清洗CIP以及蒸汽在线灭菌SIP，从而确保所有管路的无菌性。二、无菌存储罐底部的存储罐排放阀采用T型阀，存储罐排放阀连接有带气动蝶阀的屏蔽蒸汽输入管和冷凝水排放管，这样就能在屏蔽蒸汽输入管中通入屏蔽蒸汽，从而对T型阀——存储罐排放阀的阀座密封进行隔离防护，确保在密封失效后也能正常生产，杜绝碳酸饮料细菌污染。三、用洁净蒸汽的冷凝水作为第一无菌离心泵和第二无菌离心泵的密封和润滑用水，进一步有效降低细菌侵入管路的风险。

附图说明

图1是本实用新型所述的无菌型碳酸饮料制备装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示，无菌型碳酸饮料制备装置，包括：糖水混合装置1、超高温瞬时杀菌机2、无菌存储罐3。为了确保无菌存储罐3的洁净度，无菌存储罐3内壁的粗糙度Ra≤0.4µm。

糖水混合装置1包括：糖浆罐11和能对工艺水脱除空气的脱气罐12。脱气罐12上的脱气罐输出管121与糖浆罐11上的糖浆罐输出管111均连接至混合管路4。

脱气罐输出管121上顺着水的输送方向依次设置有水输送离心泵122、水输送流量计123和水输送单向阀124，水输送单向阀124能有效防止脱气罐输出管121外的液体流入脱气罐输出管121内。所述的脱气罐12上设置有带进水控制阀125的进水管126，脱气罐12上还设置有抽真空管路127，抽真空管路127上设置有真空泵128和脱气罐压力传感器129，抽真空管路127上还设置有调压管130，调压管130上设置有调压手动球阀131。

Ro水经进水管126补充进入脱气罐12。Ro水即为经反渗透膜过滤后的水。真空泵128对脱气罐12内抽真空，使得脱气罐12内保持负压，负压作用使得脱气罐12内的Ro水中的空气脱除。脱气罐压力传感器129实时监测脱气罐12内的压力，可通过调压手动球阀131调节脱气罐12中的真空度。在水输送离心泵122的泵送下，脱气罐12内的脱除了空气的水经脱气罐输出管121向外输出。水输送流量计123实时监测水的流量。

糖浆输出管111上顺着糖浆的输送方向依次设置有糖浆输送泵112、糖浆流量计113和糖浆比例调节阀114。糖浆罐11上设置有糖浆输入管115，糖浆输入管115上设置有糖浆输入控制阀116。糖浆经糖浆输入管115补充进入糖浆罐11。

混合管路4连接至超高温瞬时杀菌机2的输入端，超高温瞬时杀菌机2的输出端与无菌缓冲罐5连接，为确保无菌缓冲罐5的洁净度，无菌缓冲罐5内壁的粗糙度Ra≤0.4µm。无菌缓冲罐5上连接有带第一无菌离心泵511和料液流量计512的缓冲输出管51，缓冲输出管51连接至第一冷却器6的物料输入端，第一冷却器6的物料输出端设置有混合器7，混合器7上连接有用于输送二氧化碳的气体输送管8。

混合器7的输出端连接有物料输送管71，物料输送管71连接至无菌存储罐3，物料输送管71上设置有料液无菌比例调节阀711。本实施例中所述的混合器7采用文丘里混合器。文丘里混合器简单实用，混合效果好。

无菌存储罐3的底部设置有存储罐输出管31，存储罐输出管31上设置有第二无菌离心泵311，第二无菌离心泵311与无菌存储罐3之间的存储罐输出管31上设置有存储罐排放阀35。本实施例中存储罐排放阀35为T型阀，T型阀上还连接有带气动蝶阀361的屏蔽蒸汽输入管36和冷凝水排放管37，冷凝水排放管37上设置有第二温度传感器371和第二疏水阀372。碳酸饮料制备工作过程中，存储罐排放阀35关闭，气动蝶阀361开启，屏蔽蒸汽输入管36中通入屏蔽蒸汽，从而对T型阀——存储罐排放阀35的阀座密封进行隔离防护，确保在密封失效后也能正常生产，杜绝碳酸饮料细菌污染。

所述的气体输送管8上顺着二氧化碳的输送方向依次设置有第一输送控制阀、气体输送减压阀82、气体输送单向阀83、除菌过滤器、第二输送控制阀85、二氧化碳流量计86、二氧化碳无菌比例调节阀87、第三输送控制阀88。所述的第一输送控制阀包括：顺着二氧化碳气体输送方向依次设置的第一输送手动球阀811、第一输送气角座阀812。为了便于清洁，第二输送控制阀85、第三输送控制阀88均采用气动隔膜阀。

本实施例中，所述的除菌过滤器包括顺着二氧化碳气体输送方向依次设置的第一除菌过滤器841和第二除菌过滤器842，第一除菌过滤器841的底部连接有第一除菌过滤排放阀8411，第二除菌过滤器的底部连接有第二除菌过滤排放阀8421，第一除菌过滤排放阀8411和第二除菌过滤排放阀8421均连接至过滤除菌排放管843，过滤除菌排放管843上设置有第一温度传感器845和第一疏水阀846。

无菌存储罐3的顶部设置有背压管路32，背压管路32连接至二氧化碳流量计86与第二输送控制阀85之间的气体输送管8，背压管路32上设置有背压控制阀。本实施例中，背压控制阀包括背压气动隔膜阀321和背压手动隔膜阀322。背压管路32上设置有安全排气管323，安全排气管323上设置有安全阀3231，背压管路32上还连接有背压排气管324，背压排气管324上设置有背压排放气动隔膜阀3241。无菌存储罐3的顶部还设置有存储罐压力传感器38。

本实施例中，无菌存储罐3内的顶部设置有带若干喷射孔的清洗球33，清洗球33与无菌存储罐3外的喷冲管路34相连通，所述的喷冲管路34连接至混合器7与料液无菌比例调节阀711之间的物料输送管71上，喷冲管路34上靠近与物料输送管71的连接位置设置有喷冲管路气动隔膜阀341。

第一无菌离心泵511和第二无菌离心泵311上分别设置有密封进水管和密封排水管，所述的密封进水管均连接至密封水输送管9上，所述的密封水输送管9连接至冷却器91的输出端，冷却器91的输入端与输送洁净蒸汽的蒸汽输送管10相连接。采用洁净蒸汽的冷凝水作为第一无菌离心泵511和第二无菌离心泵311的密封和润滑用水，进一步有效降低细菌侵入管路的风险。

碳酸饮料制备具体过程如下：脱除了空气的水经脱气罐输出管121输出至混合管路4，糖浆经糖浆输出管111输出进入至混合管路4，水输送流量计123实时监测水的流量，预先在PLC控制器中设定好水与糖浆的配比，糖浆比例调节阀114根据水输送流量计123监测的水的流量实时调节糖浆的流量，从而确保水与糖浆的比例始终按照预先设定的配比混合。混合管路4中的料液进入至超高温瞬时杀菌机2中灭菌。灭菌后的料液储存在无菌存储罐3中。无菌存储罐3中灭菌后的物料在第一无菌离心泵511的泵送下经第一冷却器6降温至适合酸化的温度后进入至混合器7。

二氧化碳气体依次经第一输送手动球阀811、第一输送气角座阀812，并经气体输送减压阀82减压至合适的压力，然后经气体输送单向阀83进入第一除菌过滤器841和第二除菌过滤器842进行两级除菌过滤。

除菌过滤后的有一部分二氧化碳经背压管路32进入无菌存储罐3中，以确保无菌存储罐3中保持一定的压力，从而防止无菌存储罐3内料液中的二氧化碳逸出。存储罐压力传感器38实时监测无菌存储罐3内压力，如压力不足则可通过打开背压气动隔膜阀321，使得二氧化碳继续进入无菌存储罐3直至压力达到所需要的压力值；如压力超出所需要的压力值，则背压排放气动隔膜阀3241打开进行排气。如无菌存储罐3内压力过大，安全阀3231则打开泄压。

除菌过滤后的另一部分二氧化碳经气体输送管8，并依次经二氧化碳流量计86、二氧化碳无菌比例调节阀87、第三输送控制阀88进入混合器7。二氧化碳在混合器7中与料液混合后，从混合器7的输出端经物料输送管71进入无菌存储罐3中。预先在PLC控制器中设定好料液与二氧化碳的配比，二氧化碳无菌比例调节阀87根据料液流量计512监测得料液流量实时调节二氧化碳流量，从而确保料液与二氧化碳的比例始终按照预先设定的配比混合。无菌存储罐3中混有二氧化碳的料液在第二无菌离心泵311的作用下经存储罐输出管31向外输出灌装。

上述的无菌型碳酸饮料制备装置，从无菌缓冲罐5至无菌存储罐3的整个管路则为无菌管路。下面介绍无菌管路洗涤液在线清洗CIP和蒸汽在线灭菌SIP的具体过程。

无菌管路洗涤液在线清洗CIP：外部的洗涤液从无菌缓冲罐5与缓冲输出管51连接处引入，分别进入无菌缓冲罐5和缓冲输送管51中。通常，无菌缓冲罐5与缓冲输出管51通过十字防混阀连接，外部洗涤液通过十字防混阀引入。洗涤液对无菌缓冲罐5喷冲清洗，然后从无菌缓冲罐5的底部排放管排出。缓冲输送管51中的洗涤液依次经第一无菌离心泵511、料液流量计512、第一冷却器6、混合器7；洗涤液在混合器7处分流分别进入物料输送管71和气体输送管8中。

气体输送管8上的第二输送控制阀85处于关闭状态，气体输送管8中的洗涤液经第三输送控制阀88、二氧化碳无菌比例调节阀87、二氧化碳流量计86进入背压管路32。背压管路32中的洗涤液依次经背压气动隔膜阀321和背压手动隔膜阀322进入无菌存储罐3中。背压排放气动隔膜阀3241间歇打开，从而对背压排气管324进行洗涤。

喷冲管路34上的喷冲管路气动隔膜阀341开启。物料输送管71中的一部分洗涤液经喷冲管路34由清洗球33喷射到无菌存储罐3，从而对无菌存储罐3的内壁喷冲洗涤。物料输送管71中另外一部分的洗涤液经料液无菌比例调节阀711进入无菌存储罐3，从而对整个物料输送管71进行洗涤。

无菌存储罐3内的洗涤液在第二无菌离心泵311的作用下经第存储罐输出管31向外输送至灌装机，对灌装机进行清洗。气动蝶阀361关闭，存储罐排放阀35间歇性打开，从而对存储罐排放阀35的阀腔进行洗涤液洗涤，洗涤液经第二疏水阀372从冷凝水排放管37排出。

无菌管路蒸汽在线灭菌SIP：高温蒸汽从无菌缓冲罐5与缓冲输出管51连接处引入，分别进入无菌缓冲罐5和缓冲输送管51中。无菌缓冲罐5中的蒸汽冷凝水从无菌缓冲罐5的底部排放管排出。缓冲输送管51中的蒸汽依次流经第一无菌离心泵511、料液流量计512、第一冷却器6进入混合器7；蒸汽在混合器7处分流分别进入物料输送管71和气体输送管8中。

气体输送管8上的第二输送控制阀85处于打开状态，气体输送管8中的蒸汽经第三输送控制阀88、二氧化碳无菌比例调节阀87、二氧化碳流量计86、第二输送控制阀85、第一除菌过滤器841、第二除菌过滤器842，第一除菌过滤排放阀8411与第二除菌过滤排放阀8421打开，冷凝水从第一疏水阀846排出。

气体输送管8中的蒸汽还会经过背压管路32上的背压气动隔膜阀321和背压手动隔膜阀322进入无菌存储罐3中。

物料输送管71中的一部分的蒸汽经料液无菌比例调节阀711进入无菌存储罐3，还有一分部蒸汽进入至喷冲管路34中。喷冲管路34上的喷冲管路气动隔膜阀341开启，蒸汽经清洗球33喷射到无菌存储罐3，从而对无菌存储罐3的内壁蒸汽灭菌。

无菌存储罐3内的蒸汽经第二无菌离心泵311从存储罐输出管31向外输送至灌装机，从而对灌装机进行蒸汽灭菌。气动蝶阀361关闭，存储罐排放阀35打开，从而对存储罐排放阀35的阀腔进行灭菌，冷凝水经第二疏水阀372从冷凝水排放管37排出。

上述蒸汽灭菌计时，自第一温度传感器845和第二温度传感器371检测达到预设的温度后开始计时。

本实用新型的优点在于：上述的无菌型碳酸饮料制备装置的结构确保从超高温瞬时杀菌机2输出后的物料流经的所有设备和管路都能进行洗涤液在线清洗CIP以及蒸汽在线灭菌SIP，从而确保整个管路的无菌。饮料制备过程中，发现输送二氧化碳气体的气体输送管8中也会溅入糖水，这会导致细菌滋生，本实用新型中在与混合器7连接的气体输送管8设置了第二输送控制阀85和第三输送控制阀88，因此输送二氧化碳气体的该段管路也能进行有效的在线清洗CIP以及蒸汽在线灭菌SIP，从而进一步确保所有管路的无菌性。

Claims (10)

1.无菌型碳酸饮料制备装置，包括：糖水混合装置、超高温瞬时杀菌机、无菌存储罐，其特征在于：糖水混合装置包括：糖浆罐和能对工艺水脱除空气的脱气罐，脱气罐上的脱气罐输出管与糖浆罐上的糖浆罐输出管均连接至混合管路，脱气罐输出管上顺着水的输送方向依次设置有水输送泵和水流量计和水输送单向阀，糖浆输出管上顺着糖浆的输送方向依次设置有糖浆输送泵、糖浆流量计和糖浆比例调节阀；

混合管路连接至超高温瞬时杀菌机的输入端，杀菌机的输出端与无菌缓冲罐连接，无菌缓冲罐上连接有带第一无菌离心泵和料液流量计的缓冲输出管，缓冲输出管连接至第一冷却器的物料输入端，第一冷却器的物料输出端设置有混合器，混合器上连接有用于输送二氧化碳的气体输送管，混合器的输出端连接有物料输送管，物料输送管连接至无菌存储罐，物料输送管上设置有料液无菌比例调节阀，无菌存储罐的底部设置有存储罐输出管，存储罐输出管上设置有第二无菌离心泵，第二无菌离心泵与无菌存储罐之间的存储罐输出管上设置有排放阀；

所述的气体输送管上顺着二氧化碳的输送方向依次设置有第一输送控制阀、气体输送减压阀、气体输送单向阀、除菌过滤器、第二输送控制阀、二氧化碳流量计、二氧化碳无菌比例调节阀、第三输送控制阀；

无菌存储罐的顶部设置有存储罐压力传感器和背压管路，背压管路连接至二氧化碳流量计与第二输送控制阀之间的气体输送管，背压管路上设置有背压控制阀。

2.根据权利要求1所述的无菌型碳酸饮料制备装置，其特征在于：存储罐输出管上的排放阀为T型阀，T型阀上还连接有带气动蝶阀的屏蔽蒸汽输入管，和冷凝水排放管，冷凝水排放管上设置有第二温度传感器和第二疏水阀。

3.根据权利要求2所述的无菌型碳酸饮料制备装置，其特征在于：第一无菌离心泵和第二无菌离心泵上分别设置有密封进水管和密封排水管，所述的密封进水管均连接至密封水输送管上，所述的密封水输送管连接至第二冷却器的输出端，第二冷却器的输入端与输送洁净蒸汽的蒸汽输送管相连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的无菌型碳酸饮料制备装置，其特征在于：脱气罐上设置有带进水控制阀的进水管，脱气罐上还设置有抽真空管路，抽真空管路上设置有真空泵，抽真空管路上设置有脱气罐压力传感器，抽真空管路上设置有调压管路，调压管路上设置有调压手动球阀。

5.根据权利要求1或2或3所述的无菌型碳酸饮料制备装置，其特征在于：糖浆罐上设置有糖浆输入管，糖浆输入管上设置有糖浆输入控制阀。

6.根据权利要求1或2或3所述的无菌型碳酸饮料制备装置，其特征在于：背压管路上的背压控制阀包括背压气动隔膜阀和背压手动隔膜阀，背压管路上设置有安全排气管，安全排气管上设置有安全阀，背压管路上还连接有背压排气管，背压排气管上设置有背压排放气动隔膜阀。

7.根据权利要求1或2或3所述的无菌型碳酸饮料制备装置，其特征在于：所述的混合器采用文丘里混合器。

8.根据权利要求1或2或3所述的无菌型碳酸饮料制备装置，其特征在于：无菌存储罐内的顶部设置有带若干喷射孔的清洗球，清洗球与无菌存储罐外的喷冲管路相连通，所述的喷冲管路连接至混合器与料液无菌比例调节阀之间的物料输送管上，喷冲管路上靠近与物料输送管的连接位置设置有喷冲管路气动隔膜阀。

9.根据权利要求1或2或3所述的无菌型碳酸饮料制备装置，其特征在于：所述的除菌过滤器包括顺着二氧化碳气体输送方向依次设置的第一除菌过滤器和第二除菌过滤器，第一除菌过滤器的底部设置有第一除菌过滤排放阀，第二除菌过滤器的底部设置有第二除菌过滤排放阀，第一除菌过滤排放阀和第二除菌过滤排放阀连接至过滤除菌排放管，过滤除菌排放管上设置有第一温度传感器和第一疏水阀。

10.根据权利要求1或2或3所述的无菌型碳酸饮料制备装置，其特征在于：无菌存储罐和无菌缓冲罐内壁的粗糙度Ra≤0.4µm。

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