专利名称：强化换热的饮料灭菌装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种饮料的灭菌装置。特点是利用流体在管道中的流动和转动相结合大的方法来增强换热，节约灭菌过程中的热能。
背景技术：
随着科技的发展，能源问题越来越突出。对于饮料加工业，生产过程都需要灭菌， 现有的技术通常是在灭菌过程中把饮料注入管道或者灭菌桶中加热一段时间，利用高温使饮料升温后达到灭菌温度，最后进行罐装。目前国内外的研究主要集中在饮料的灭菌方式和灭菌效果方面，涉及到有关能耗方面的公开的文献很少。目前还没有公开的文献研究关于饮料灭菌的节能问题。但是饮料的灭菌过程的能耗是非常可观的，这部分能耗成为企业生产成本中重要的组成部分，因此在能源日益紧张的形式下，有必要降低饮料生产中灭菌工艺的能耗，降低企业的生产成本， 提高企业的竞争力。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明提供一种节能的灭菌装置，可以充分利用流体在管内的流动和管道灭菌段的转动增加流体分子的动能，增强流体与管外蒸汽的换热以缩短灭菌时间从而实现灭菌的节能。本发明采取的技术方案是一种管道转动的饮料灭菌装置，其特征在于该装置包括饮料入口、管道增压泵、密封橡胶圈、电机、转轴、管道转动套件、转动带、蒸汽入口、蒸汽出口、饮料出口、蒸汽灭菌桶、检修门、温度检测仪、管道固定轴承、流量控制阀和冷凝水出口 ；管道增压泵和管道上的流量控制阀连接在饮料入口的管道上，转轴连接在电机上， 管道转动套件焊接在饮料出口段管道上从而带动管道转动，灭菌段在高温蒸汽灭菌桶中进行；该装置的利用饮料流体在流动过程中增加的转动增强液体分子的动能，增强换热，同时由于管道转动的作用破坏了管内换热边界层，提高了传热速度和管内温度场的均勻性。该装置由饮料入口、管道增压泵、密封橡胶圈、电机、转轴、管道转动套件、转动带、 蒸汽入口、蒸汽出口、饮料出口、蒸汽灭菌桶、检修门、温度检测仪、管道固定轴承、流量控制阀和冷凝水出口组成。管道增压泵连接在饮料入口的管道上，转轴连接在电机上，管道转动套件焊接在饮料出口段管道上以带动管道转动，灭菌过程在高温蒸汽灭菌桶中进行。本发明的特点灭菌段管道的勻速的转动，和流体在灭菌管道中的流动一起增加灭菌饮料液体的动能，使流体从层流流动发展为湍流流动。随着转速和流速的上升，流体的雷诺数(Re)不断上升，而根据湍流中的性质Nu = 0.0395Re3/4，流体本身的努赛尔数 (Nu)也会上升，根据公式，在材料长度和导热系数不变的情况下，流体分子表面的换热系数会上升；同时液体在流动过程中由于动量扩散能力的加强势必要加强热扩散能力以确保普朗特数(Pr)的恒定，这样，流体本身的热流密度提高，结合这两点就可以加强流体与管外蒸汽之间的换热效果，大大缩短加热灭菌时间，节约灭菌能源的同时为饮料生产企业提高了生产效率。传统的加热灭菌系统由于换热边界层的存在导致热量无法迅速传递至中心， 靠近加热壁的区域温升相对中心区域会更快，往往导致中心温度到达灭菌温度时近壁区的饮料流体温度过高而造成对灭菌饮料营养的破坏，而转动的作用破坏了管道中加热灭菌流体的换热边界层，强化换热，使灭菌管道内温度更快均勻，保证灭菌后饮料的品质。本发明中，管道增压泵提供的压力能确保流体在管道内顺利的流动，增压泵旁的管道上需设有流量控制阀用来阻止维修时管道内流体的流动。流体在管道内流动速度和管道转动转速的调整必须满足饮料出口段的温度达到灭菌温度；如调整后饮料出口段的温度还不满足灭菌标准，可适当加长灭菌桶中灭菌管道的长度和缩小灭菌管道的直径。灭菌管道在灭菌桶中转动，在伸入灭菌桶和伸出灭菌桶的两端必须套有高耐磨同时又耐高温的橡胶圈材料，既保证灭菌桶中蒸汽不泄露又避免转动时不锈钢灭菌管和不锈钢灭菌桶直接接触造成的设备磨损和噪声，同时管道在桶内伸入和伸出段装有轴承，以固定管道保证系统正常运行。管道的转动由一个装有转轴的电机带动转动带，同时管道上焊接一个齿轮状管道转动套件，转动带带动套件使管道一起转动。灭菌桶中上方设有一个蒸汽入口，温度为 100°C至140°C的高温蒸汽从入口进入与管道换热，从而把热量传递给管道中流动的流体饮料，蒸汽冷凝下来的冷凝液由灭菌桶下方的蒸汽出口排出，灭菌桶底部设置10°的坡度以便于冷凝水的流出，同时灭菌桶顶部和底部设计成弧形以方便水垢的清洗。本发明所涉及的装置必须按时清洗、定时检修以确保正常地使用。本发明具有节约能源、构造简单、操作方便、成本低廉以及占用空间少等优点，特别适用于批量化生产的的饮料灭菌工艺。
附图1是本发明的节能饮料灭菌装置的示意图。附图2是电动机传动机构的俯视剖面图。附图3是电动机传动机构的正视剖面图。附图中该装置中1为饮料入口、2为管道增压泵、3为密封橡胶圈、4为电机、5为转轴、6为管道转动套件、7为转动带、8为蒸汽入口、9为蒸汽出口、10为饮料出口、11为蒸汽灭菌桶、12为检修门、13为温度检测仪、14为管道固定轴承、15为流量控制阀、16为冷凝水出口。具体技术方案以下结合附图通过实施例对本发明特征及其他相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解。实施例1 见附图(1)，节能的饮料灭菌装置，该装置包括饮料入口(1)、管道增压泵(2)、密封橡胶圈(3)、电机(4)、转轴(5)、管道转动套件(6)、转动带(7)、蒸汽入口(8)、 蒸汽出口 (9)、饮料出口 (10)、蒸汽灭菌桶(11)、检修门(12)和温度检测仪(13)、管道固定轴承(14)、流量控制阀(1 、冷凝水出口(16)；饮料从物料桶进入灭菌系统入口段，经过管道增压泵的增压，流体在管道内顺利的流动的同时伴随着电机提供的动力勻速的转动，通过对流体本身动能的提高增强扰动进而提高换热效果，缩短灭菌用时，提高企业生产效率， 和流体饮料换热的热量由管外灭菌桶中的蒸汽提供，进入段为100°C至140°C，换热后产生的冷凝水在设有一定坡度的灭菌桶底部流出。管道在灭菌桶中的伸出和伸入段都固定有橡胶圈以避免金属管道和灭菌桶直接接触造成的磨损和噪声。当饮料的温度在加热灭菌桶中达到了灭菌标准后可以通过管道的出口流出，然后进行后续的冷却和包装。整个装置在蒸汽入口、蒸汽出口、冷凝水出口应设有流量控制阀控制进气和排液，保证装置正常有效运行。灭菌桶材料采用不锈钢防止长期工作时蒸汽和氧气的进入对灭菌桶的氧化，灭菌桶外表需包有保温材料避免进入的蒸汽和外界环境之间的换热。当系统出现不能正常工作时， 管道增压泵旁的阀体关闭以阻止流体的流动并停止电机的运转，灭菌桶的检修门打开进行检修。整个装置需要定期检修和清洗避免水垢的形成。附图⑵为图(1)电机与灭菌管道出口段A-A向的剖视图。图(3)为电机与灭菌管道出口段B-B向的俯视图。电机的转动轴和焊在管道上的套头都设计成齿轮的形状便于传动带带动管道勻速的转动，其中电机上的转动轴为棱柱形，而管道转动套件为内空心圆的带齿棱柱形，传送带中布满了这两个齿轮相啮合的齿。管道转动的套头和管道之间必须采用无缝焊接以确保管道在转动的同时与套头保持紧密连接从而使整个装备正常的运行。本发明利用了流体转动和流动的特性，增加流体在灭菌过程中的扰动以增强与管外蒸汽的换热，通过提高流体分子自身的表面换热系数与热流密度缩短灭菌时间，同时由于转动中破坏了换热边界层，强化管内换热，使加热灭菌管道中的流体换热更快，温度更均勻，因此可大幅提高饮料灭菌的效果。
权利要求
1.强化换热的饮料灭菌装置，其特征在于该装置包括饮料入口(1)、管道增压泵O)、 密封橡胶圈(3)、电机、转轴(5)、管道转动套件(6)、转动带(7)、蒸汽入口(8)、蒸汽出口 (9)、饮料出口 (10)、蒸汽灭菌桶(11)、检修门(12)、温度检测仪(13)、管道固定轴承 (14)、流量控制阀(15)和冷凝水出口 (16)；管道增压泵(2)和管道上的流量控制阀(15)连接在饮料入口(1)的管道上，转轴( 连接在电机(4)上，管道转动套件(6)焊接在饮料出口(10)段管道上从而带动管道转动，灭菌段在高温蒸汽灭菌桶(11)中进行；该装置的利用饮料流体在流动过程中增加的转动增强液体分子的动能，增强换热，同时由于管道转动的作用破坏了管内换热边界层，提高了传热速度和管内温度场的均勻性。
2.如权利要求1所述的强化换热的饮料灭菌装置，其特征在于通过连接在饮料入口段(1)上的管道增压泵( 确保饮料在管道内的流速。
3.如权利要求1所述的强化换热的饮料灭菌装置，其特征在于密封橡胶圈(3)用于管道在灭菌桶中伸入段和伸出段的密封，同时避免金属管道直接与灭菌桶接触造成磨损和噪声，由于管道在高温灭菌过程中需要转动，所以必须是高耐磨耐热材料，灭菌管道在灭菌桶中的伸入段和伸出段上同时装有轴承(14)以固定管道。
4.如权利要求1所述的强化换热的饮料灭菌装置，其特征在于电机⑷上的转轴(5) 为带齿棱柱形，管道转动套件(6)为内空心圆的带齿棱柱形。
5.如权利要求1所述的强化换热的饮料灭菌装置，其特征在于管道转动套件(6)采用焊接工艺焊在饮料出口(10)段的管道上，确保管道和转动套件(6)由转动带(7)的带动勻速的旋转。
6.如权利要求1所述的强化换热的饮料灭菌装置，其特征在于该装置灭菌桶的蒸汽进口(8)喷入的蒸汽为100 140°C，灭菌桶采用不锈钢材料，外表面需设有保温层，温度检测仪(1 用来检测灭菌桶中的温度。
7.如权利要求1所述的强化换热的饮料灭菌装置，其特征在于管道的转动速度和饮料在管道内的流动速度和管道长度必须满足出口饮料的温度达到灭菌温度需要来设定。
8.如权利要求1所述的强化换热的饮料灭菌装置，其特征在于灭菌桶(11)的冷凝水出口(16)段底部需设置10°的坡度以保证蒸汽加热灭菌管内饮料后产生的冷凝水顺利流出灭菌桶(11)；灭菌桶(11)顶部和底部采用弧形设计方便灭菌桶(11)中水垢的清洗。
9.如权利要求1所述的强化换热的饮料灭菌装置，其特征在于整个装置如果运转出现异常，可关闭设置在管道增压泵( 旁的流量控制阀(1 阻止流体在管内的流动，同时关闭电机，打开检修门进行检修。
10.如权利要求1所述的强化换热的饮料灭菌装置，其特征在于整个装置在蒸汽入口 (8)、蒸汽出口(9)、冷凝水出口(16)设有流量控制阀控制进气和排液，保证装置正常有效运行。
全文摘要
本发明涉及一种强化换热的饮料灭菌装置。该装置由饮料入口、管道增压泵、密封橡胶圈、电机、转轴、管道转动套件、转动带、蒸汽入口、蒸汽出口、饮料出口、蒸汽灭菌桶、检修门和温度检测仪、管道固定轴承、流量控制阀和冷凝水出口组成。由于流动和转动的结合加强饮料的扰动，增加了饮料的换热系数，增强了换热效果，节约了灭菌所需要的时间和能源，同时提高了生产企业的生产效率，同时由于管道的转动破坏了换热边界层，强化换热，使加热灭菌管道中的流体换热更快，温度更快达到均匀，更加有利于提高灭菌的效果本发明具有节约能源、构造简单、操作方便、成本低廉以及占用空间少等优点，特别适用于批量化生产的饮料灭菌工艺。
文档编号A23L2/46GK102423099SQ20111035157
公开日2012年4月25日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者汤毅, 王金锋, 谢晶 申请人:上海海洋大学