CN219307969U - 无菌屏障冷凝水制备装置以及混合系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无菌屏障冷凝水制备装置以及混合系统，涉及混合设备技术领域，包括：蒸汽管路，具有蒸汽入口以及蒸汽出口；多级过滤结构，设置在蒸汽管路上；换热冷凝结构，具有气相入口和液相出口，气相入口与蒸汽出口相连通；冷凝水缓存罐，与液相出口相连通，冷凝水缓存罐设有输水接口，输水接口连接屏蔽管路；以及温控机构，温控机构包括设置在屏蔽管路上的测温元件以及设置在冷凝水缓存罐上的排放结构，排放结构基于测温元件的信号进行动作。本实用新型通过将蒸汽置换后的冷凝水存储在冷凝水缓存罐内，在屏蔽管路需要升温和杀菌的过程中，通过间歇地将冷凝水缓存罐内的冷凝水排放至屏蔽管路中以使目标区域能够始终保持无菌环境。

Description

无菌屏障冷凝水制备装置以及混合系统

技术领域

本实用新型涉及混合设备技术领域，特别涉及一种无菌屏障冷凝水制备装置以及混合系统。

背景技术

动态混合器是依靠机械动力元件使流体系统发生强制流动，以实现物料混合均匀的效果。由流体单元的宏观运动而产生的分布混合效应进行静态混合，从而改善分散相组分的空间分布情况，能够实现共混过程中辅料在主料中的均匀分散。在动态混合器使用过程中，机械动力元件与动态混合器的腔体之间一般采用动密封的方式以隔离外界环境。但动密封在使用过程中存在失效的风险，使得外界环境中的微生物容易进入动态混合器的腔体内，从而破坏了动态混合器内的无菌环境，进而影响动态混合器内的产品质量。

现有技术中为了确保动态混合器内的无菌环境，在机械密封处设置蒸汽屏蔽，利用蒸汽产生高温环境以隔绝微生物。但蒸汽屏蔽在使用过程中需要一直输送高温蒸汽，蒸汽的损耗较大，使用成本较高。并且，蒸汽的温度较高，蒸汽产生的高温还容易传导至动态混合器的腔体内，从而影响腔体内产品的品质。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型实施例所要解决的技术问题是提供了一种无菌屏障冷凝水制备装置以及混合系统，用于保持杀菌温度并通过温度控制以降低热量损耗。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现，本实用新型提供了一种无菌屏障冷凝水制备装置，包括：

蒸汽管路，具有蒸汽入口以及蒸汽出口；

多级过滤结构，设置在所述蒸汽管路上；

换热冷凝结构，具有气相入口和液相出口，所述气相入口与所述蒸汽出口相连通；

冷凝水缓存罐，与所述液相出口相连通，所述冷凝水缓存罐设有至少一个输水接口，所述输水接口连接屏蔽管路；

以及温控机构，所述温控机构包括设置在所述屏蔽管路上的测温元件以及设置在所述冷凝水缓存罐上的排放结构，所述排放结构基于所述测温元件的信号进行动作。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述多级过滤结构包括一级过滤器以及至少一个二级过滤器，沿所述蒸汽管路的输送方向，所述一级过滤器与各所述二级过滤器依次设置在所述蒸汽管路上。

在本实用新型的一较佳实施方式中，沿所述蒸汽管路的输送方向，所述蒸汽管路上依次设有第一控制阀、所述一级过滤器、各所述二级过滤器以及第二控制阀。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述蒸汽管路还设有压力调节阀，所述压力调节阀设置在各所述二级过滤器与所述第二控制阀之间。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述换热冷凝结构包括冷凝水盘管，所述冷凝水盘管至少具有所述气相入口和所述液相出口。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述排放结构包括与所述冷凝水缓存罐相连通的排放管路、以及设置在排放管路上的排放阀，所述测温元件与所述排放阀电连接，所述排放阀基于所述测温元件的信号进行动作。

在本实用新型的一较佳实施方式中，至少部分的所述屏蔽管路弯折设置形成换热屏蔽结构。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述屏蔽管路的出口设有疏水结构，所述疏水结构包括与所述屏蔽管路的出口相连的第一疏水管路，所述第一疏水管路上设有第三控制阀。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述疏水结构还包括与所述屏蔽管路的出口相连的第二疏水管路，所述第二疏水管路与所述第一疏水管路并联设置，沿所述第二疏水管路的输送方向，所述第二疏水管路上依次设有第四控制阀和疏水器。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述测温元件包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述换热屏蔽结构与所述疏水结构之间的所述屏蔽管路上。

本实用新型还提供了一种无菌混合系统，包括动态混合器、以及前述的无菌屏障冷凝水制备装置，所述无菌屏障冷凝水制备装置通过屏蔽管路与所述动态混合器可换热地相接。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述无菌混合系统包括动态混合器，所述动态混合器具有所述动密封结构。

本实用新型的技术方案具有以下显著有益效果：

本实用新型所述无菌屏障冷凝水制备装置使用时，将蒸汽通过蒸汽入口输送进蒸汽管路中，利用多级过滤结构对蒸汽进行过滤处理，使蒸汽能够达到无菌状态。随后，蒸汽进入换热冷凝结构中进行换热处理，从而将蒸汽置换为冷凝水，并将冷凝水输送至冷凝水缓存罐内进行存储。当需要利用冷凝水的热量形成屏蔽时，则将冷凝水通过冷凝水缓存罐上的输水接口输送至屏蔽管路中，利用屏蔽管路对目标区域进行换热，从而形成高温屏障以隔绝微生物。其中，目标区域至少包括动态混合器的动密封结构。

通过将蒸汽置换后的冷凝水存储在冷凝水缓存罐内，相较于采用蒸汽的方式，冷凝水更加便于存储和使用。在屏蔽管路需要升温和杀菌的过程中，通过间歇地将冷凝水缓存罐内的冷凝水排放至屏蔽管路中，从而波动地维持了杀菌温度，使得目标区域能够始终保持无菌环境，并降低了冷凝水的使用量，从而减少了热量损耗。

并且，通过测温元件能够监测屏蔽管路的温度。当屏蔽管路的温度不足时，则通过排放结构释放冷凝水缓存罐内较低温度的冷凝水，然后再重新利用换热冷凝结构对冷凝水缓存罐补充较高温度的冷凝水，从而维持了杀菌温度的稳定性，使得目标区域能够始终处于无菌环境下，保证了加工品质。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1为实用新型中所述无菌混合系统的一种结构示意图。

以上附图的附图标记：

100、动态混合器；101、动密封结构；

1、蒸汽管路；11、蒸汽入口；12、蒸汽出口；13、第一控制阀；14、第二控制阀；15、压力调节阀；

2、多级过滤结构；21、一级过滤器；22、二级过滤器；

3、换热冷凝结构；30、冷凝水盘管；31、气相入口；32、液相出口；

4、冷凝水缓存罐；41、输水接口；

5、温控机构；51、测温元件；511、温度传感器；52、排放结构；521、排放管路；522、排放阀；

6、屏蔽管路；61、换热屏蔽结构；

7、疏水结构；71、第一疏水管路；711、第三控制阀；72、第二疏水管路；721、第四控制阀；722、疏水器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施方式一

请结合参阅图1所示，本实用新型的实施例中提供了一种无菌屏障冷凝水制备装置，该无菌屏障冷凝水制备装置包括：蒸汽管路1，具有蒸汽入口11以及蒸汽出口12；多级过滤结构2，设置在蒸汽管路1上；换热冷凝结构3，具有气相入口31和液相出口32，气相入口31与蒸汽出口12相连通；冷凝水缓存罐4，与液相出口32相连通，冷凝水缓存罐4设有至少一个输水接口41，输水接口41连接屏蔽管路6；以及温控机构5，温控机构5包括设置在屏蔽管路6上的测温元件51以及设置在冷凝水缓存罐4上的排放结构52，排放结构52基于测温元件51的信号进行动作。

整体上，该无菌屏障冷凝水制备装置使用时，将蒸汽通过蒸汽入口11输送进蒸汽管路1中，利用多级过滤结构2对蒸汽进行过滤处理，使蒸汽能够达到无菌状态。随后，蒸汽进入换热冷凝结构3中进行换热处理，从而将蒸汽置换为冷凝水，并将冷凝水输送至冷凝水缓存罐4内进行存储。当需要利用冷凝水的热量形成屏蔽时，则将冷凝水通过冷凝水缓存罐4上的输水接口41输送至屏蔽管路6中，利用屏蔽管路6对目标区域进行换热，从而形成高温屏障以隔绝微生物。

通过将蒸汽置换后的冷凝水存储在冷凝水缓存罐4内，相较于采用蒸汽的方式，冷凝水更加便于存储和使用。在屏蔽管路6需要升温和杀菌的过程中，通过间歇地将冷凝水缓存罐4内的冷凝水排放至屏蔽管路6中，从而波动地维持了杀菌温度，使得目标区域能够始终保持无菌环境，并降低了冷凝水的使用量，从而减少了热量损耗。

并且，通过测温元件51能够监测屏蔽管路6的温度。当屏蔽管路6的温度不足时，则通过排放结构52释放冷凝水缓存罐4内较低温度的冷凝水，然后再重新利用换热冷凝结构3对冷凝水缓存罐4补充较高温度的冷凝水，从而维持了杀菌温度的稳定性，使得目标区域能够始终处于无菌环境下，保证了加工品质。当然，设计人员也可采用人工控制排放结构52，在此不作具体限制。

在一具体实施例中，目标区域至少包括动态混合器100的动密封结构101。

在其他的实施例中，设计人员可根据高温屏蔽需要将屏蔽管路6设置在其他区域，在此不作具体限制。

在本实用新型的实施方式中，多级过滤结构2包括一级过滤器21以及至少一个二级过滤器22，沿蒸汽管路1的输送方向，一级过滤器21与各二级过滤器22依次设置在蒸汽管路1上。

通过一级过滤器21能够对蒸汽进行一次过滤处理以去除蒸汽内的杂质和微生物，然后通过多个二级过滤器22能够对蒸汽再进行多次过滤处理，从而使得蒸汽能够达到无菌状态。

在一具体实施例中，一级过滤器21设置为粗过滤器，二级过滤器22串联地设有3组。其中，一级过滤器21和二级过滤器22可选择唐纳森、pall等品牌的蒸汽过滤器。

在其他的实施例中，设计人员可根据过滤需要调整一级过滤器21和二级过滤器22的具体结构、以及二级过滤器22的设置数量，在此不作具体限制。

在本实用新型的实施方式中，沿蒸汽管路1的输送方向，蒸汽管路1上依次设有第一控制阀13、一级过滤器21、各二级过滤器22以及第二控制阀14。

在一具体实施例中，第一控制阀13设置为手动截止阀，第二控制阀14设置为角座阀。通过在蒸汽管路1上设置手动截止阀，能够断开蒸汽的输入，便于后续对蒸汽管路1进行检修作业。通过在蒸汽管路1上设置角座阀，能够控制蒸汽管路1的蒸汽输出量，便于控制冷凝水的生成量以及蒸汽管路1的通断状态。

在其他的实施例中，设计人员可根据使用需要调整第一控制阀13和第二控制阀14的具体结构，在此不作具体限制。

在本实用新型的实施方式中，蒸汽管路1还设有压力调节阀15，压力调节阀15设置在各二级过滤器22与第二控制阀14之间。通过在蒸汽管路1上设置压力调节阀15，便于控制蒸汽管路1内的无菌蒸汽的压力。

在本实用新型的实施方式中，换热冷凝结构3包括冷凝水盘管30，冷凝水盘管30至少具有气相入口31和液相出口32。

当蒸汽输入冷凝水盘管30后，冷凝水盘管30能够与空气进行换热，从而将蒸汽置换为冷凝水，无法使用额外的冷源，使用过程更加方便。

具体的，冷凝水盘管30的尺寸设为DN15，冷凝水盘管30之间的盘绕间隔设置为15mm以保证空气流动冷却蒸气形成冷凝水，且冷凝水盘管30的总高度不低于300mm。

在其他的实施例中，设计人员可设置额外的冷源与冷凝水盘管30进行配合以提高冷凝效率，在此不作具体限制。

在本实用新型的实施方式中，排放结构52包括与冷凝水缓存罐4相连通的排放管路521、以及设置在排放管路521上的排放阀522，测温元件51与排放阀522电连接，排放阀522基于测温元件51的信号进行动作。

通过测温元件51能够监测屏蔽管路6的温度。当屏蔽管路6的温度不足时，则排放阀522开启以释放冷凝水缓存罐4内较低温度的冷凝水，然后再重新利用换热冷凝结构3对冷凝水缓存罐4补充较高温度的冷凝水，从而维持了杀菌温度的稳定性，使得目标区域能够始终处于无菌环境下，保证了加工品质。

在本实用新型的实施方式中，至少部分的屏蔽管路6弯折设置形成换热屏蔽结构61。通过将屏蔽管路6弯折设置形成换热屏蔽结构61，使得换热屏蔽结构61具有更大的换热面积，从而能够有效地维持目标区域的高温环境以隔绝细菌。

在一具体实施例中，部分的屏蔽管路6呈U形弯折设置形成换热屏蔽结构61，将目标区域设置在U形的内腔中。当冷凝水在U形的屏蔽管路6中流动时，冷凝水具有迂回的流向，使得冷凝水能够从目标区域上进下出，从而保障冷凝水饱和以形成无菌屏障。

在其他实施例中，设计人员可根据无菌屏蔽需要调节换热屏蔽结构61的具体结构，例如，将屏蔽管路6盘绕设置为多卷结构，在此不作具体限制。

在本实用新型的实施方式中，屏蔽管路6的出口设有疏水结构7，疏水结构7包括与屏蔽管路6的出口相连的第一疏水管路71，第一疏水管路71上设有第三控制阀711。

当目标区域需要形成无菌环境时，将冷凝水缓存罐4内的冷凝水输送至屏蔽管路6中，从而利用屏蔽管路6对目标区域进行换热以形成无菌屏蔽作用。此时，可开启第三控制阀711，将第一疏水管路71与屏蔽管路6相连通，使得换热后的冷凝水能够沿第一疏水管路71被排出。冷凝水被第一疏水管路71排出后可另行处理，在此不作限制。

设计人员可根据使用需要确定第三控制阀711的具体结构，例如，第三控制阀711设置为角座阀或电磁阀等，在此不作具体限制。

进一步地，疏水结构7还包括与屏蔽管路6的出口相连的第二疏水管路72，第二疏水管路72与第一疏水管路71并联设置，沿第二疏水管路72的输送方向，第二疏水管路72上依次设有第四控制阀721和疏水器722。

当需要对目标区域进行加热和消毒时，则关闭第三控制阀711、开启第四控制阀721，然后可将高温蒸汽和/或高温冷凝水输送至屏蔽管路6内以对目标区域进行加热，从而起到加热和消毒作用，确保目标区域形成无菌屏障。并且，通过疏水器722能够起到自动阻气排水作用，便于及时地将第二疏水管路72内的冷凝水排放出去。

在本实用新型的实施方式中，测温元件51包括温度传感器511，温度传感器511设置在换热屏蔽结构61与疏水结构7之间的屏蔽管路6上。

具体的，温度传感器511安装时，将温度传感器511逆向设置在屏蔽管路6的冷凝水中，使得温度传感器511能够更加准确地获取冷凝水的温度信号。并且，温度传感器511与排放阀522电连接。

通过温度传感器511能够监测屏蔽管路6内的冷凝水温度，当位于换热屏蔽结构61与疏水结构7之间的冷凝水的温度不足时，则可认为换热屏蔽结构61存在失效的风险。此时，开启排放管路521上的排放阀522，排放冷凝水缓存罐4内较低温度的冷凝水，然后再重新利用换热冷凝结构3对冷凝水缓存罐4补充较高温度的冷凝水，从而维持了杀菌温度的稳定性，使得目标区域能够始终处于无菌环境下，保证了加工品质。

其中，可通过温度传感器511的温度信号直接控制排放阀522进行动作。或者，设计人员可设置控制模块，利用控制模块采用温度传感器511的温度信号，并控制排放阀522的动作，在此不作限制。

实施方式二

本实用新型的实施例中还提供了一种无菌混合系统，该无菌混合系统包括动密封结构101、以及实施方式一中所述的无菌屏障冷凝水制备装置，无菌屏障冷凝水制备装置通过屏蔽管路6与动密封结构101可换热地相接。

该无菌屏障冷凝水制备装置的具体结构、工作原理和有益效果与实施方式一中相同，在此不再赘述。该无菌混合系统通过运用无菌屏障冷凝水制备装置能够在动密封结构101处形成无菌屏蔽，避免微生物通过动密封结构101进入产品中，保障了产品的品质。

在一具体实施方式中，无菌混合系统包括动态混合器100，动态混合器100具有动密封结构101。设计人员可根据使用需要确定动态混合器100的具体型号，在此不作具体限制。

例如，可将动态混合器100的尺寸设为DN150。动态混合器100上设有用于加快混合效率的电机搅拌机构，该动态密封结构设置在电机搅拌机构与动态混合器100的罐体之间。电机搅拌机构包括电机和混合桨片。电机的额定功率设为105W，其保护等级为IP65且符合NEMA4X标准，其峰值扭矩为：0.25Nm；并且，电机可选择减速电机并配置变频器进行控制；而混合桨叶采用光滑和电抛光的，Ra值为<0.4um(<15rA)。在电机搅拌机构使用过程中，混合速度可控制在15rpm-600rpm之间。并且动态混合器100所混合的产品的粘度不大于8000mPas。其中，各管路的材料可选用卫生型不锈钢304材质。

在其他的实施方式中，设计人员可根据无菌屏蔽需要将无菌屏障冷凝水制备装置设置在其他设备上的动密封结构101处，在此不作具体限制。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种无菌屏障冷凝水制备装置，其特征在于，包括：

蒸汽管路，具有蒸汽入口以及蒸汽出口；

多级过滤结构，设置在所述蒸汽管路上；

换热冷凝结构，具有气相入口和液相出口，所述气相入口与所述蒸汽出口相连通；

冷凝水缓存罐，与所述液相出口相连通，所述冷凝水缓存罐设有至少一个输水接口，所述输水接口连接屏蔽管路；以及

温控机构，所述温控机构包括设置在所述屏蔽管路上的测温元件以及设置在所述冷凝水缓存罐上的排放结构，所述排放结构基于所述测温元件的信号进行动作。

2.如权利要求1所述的无菌屏障冷凝水制备装置，其特征在于，所述多级过滤结构包括一级过滤器以及至少一个二级过滤器，沿所述蒸汽管路的输送方向，所述一级过滤器与各所述二级过滤器依次设置在所述蒸汽管路上。

3.如权利要求2所述的无菌屏障冷凝水制备装置，其特征在于，沿所述蒸汽管路的输送方向，所述蒸汽管路上依次设有第一控制阀、所述一级过滤器、各所述二级过滤器以及第二控制阀。

4.如权利要求3所述的无菌屏障冷凝水制备装置，其特征在于，所述蒸汽管路还设有压力调节阀，所述压力调节阀设置在各所述二级过滤器与所述第二控制阀之间。

5.如权利要求1所述的无菌屏障冷凝水制备装置，其特征在于，所述换热冷凝结构包括冷凝水盘管，所述冷凝水盘管至少具有所述气相入口和所述液相出口。

6.如权利要求1所述的无菌屏障冷凝水制备装置，其特征在于，所述排放结构包括与所述冷凝水缓存罐相连通的排放管路、以及设置在排放管路上的排放阀，所述测温元件与所述排放阀电连接，所述排放阀基于所述测温元件的信号进行动作。

7.如权利要求1所述的无菌屏障冷凝水制备装置，其特征在于，至少部分的所述屏蔽管路弯折设置形成换热屏蔽结构。

8.如权利要求7所述的无菌屏障冷凝水制备装置，其特征在于，所述屏蔽管路的出口设有疏水结构，所述疏水结构包括与所述屏蔽管路的出口相连的第一疏水管路，所述第一疏水管路上设有第三控制阀。

9.如权利要求8所述的无菌屏障冷凝水制备装置，其特征在于，所述疏水结构还包括与所述屏蔽管路的出口相连的第二疏水管路，所述第二疏水管路与所述第一疏水管路并联设置，沿所述第二疏水管路的输送方向，所述第二疏水管路上依次设有第四控制阀和疏水器。

10.如权利要求8所述的无菌屏障冷凝水制备装置，其特征在于，所述测温元件包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述换热屏蔽结构与所述疏水结构之间的所述屏蔽管路上。

11.一种无菌混合系统，其特征在于，包括动密封结构、以及如权利要求1至10中任一项所述的无菌屏障冷凝水制备装置，所述无菌屏障冷凝水制备装置通过屏蔽管路与所述动密封结构可换热地相接。

12.如权利要求11所述的无菌混合系统，其特征在于，所述无菌混合系统包括动态混合器，所述动态混合器具有所述动密封结构。

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