專利名稱：一種全自動(dòng)超高溫殺菌機(jī)工藝流程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種乳品殺菌工藝，具體地說(shuō)是一種全自動(dòng)超高溫殺 菌機(jī)工藝流程。
技術(shù)背景提高全民族的身體素質(zhì)是一個(gè)艱巨的過(guò)程，其中提高牛奶的人均 消費(fèi)量更是一個(gè)關(guān)鍵的指標(biāo)， 一杯牛奶強(qiáng)壯一個(gè)民族。超高溫殺菌工 藝能夠使牛奶達(dá)到絕對(duì)無(wú)菌，配合無(wú)菌灌裝機(jī)能夠使牛奶的保質(zhì)期達(dá)到6個(gè)月，是使牛奶的消費(fèi)能夠普及的關(guān)鍵技術(shù)之一。先進(jìn)的牛奶超高溫殺菌工藝是用來(lái)延長(zhǎng)牛奶的保質(zhì)期，改善牛奶 長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題，但目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的設(shè)備都不能很好地滿足要求，其原因主要有1、 國(guó)產(chǎn)設(shè)備無(wú)菌可靠性差。殺菌工藝設(shè)計(jì)不合理，不能夠徹底的 保證產(chǎn)品的無(wú)菌可靠性，產(chǎn)品會(huì)發(fā)生變質(zhì)。2、 設(shè)備自動(dòng)化程度達(dá)不到要求，不能夠與脫氣機(jī)、真空閃蒸機(jī)、 無(wú)菌均質(zhì)機(jī)實(shí)現(xiàn)一體化連接，自身也不能實(shí)現(xiàn)智能化控制。3、 設(shè)備能耗高熱利用率〉=85%因此，提高國(guó)產(chǎn)設(shè)備的工藝合理性、無(wú)菌的可靠性是十分迫切的， 這樣不僅使多數(shù)乳品生產(chǎn)企業(yè)能夠生產(chǎn)無(wú)菌長(zhǎng)保質(zhì)期牛奶，有利于牛 奶消費(fèi)的普及，提高牛奶人均消費(fèi)量，而且降低了投資成本和節(jié)約能 源消耗。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的則是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種節(jié)約能源、 降低成本、可靠性高的全自動(dòng)超高溫殺菌機(jī)工藝流程。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)一種全自動(dòng)超高溫殺菌機(jī)工藝流程，其特征是物料經(jīng)過(guò)平衡罐01. 01后進(jìn)入到管式換熱器PI. 1中，接著分別經(jīng)過(guò)管式換熱器PI. 2、 P2、 P3)使其溫度逐步升高后再進(jìn)入到管式換熱器P4進(jìn)行高溫殺菌， 然后進(jìn)入保溫系統(tǒng)保溫殺菌，保溫殺菌后的物料流經(jīng)管式換熱器HI使 其溫度降低，再經(jīng)過(guò)均質(zhì)機(jī)01. 04均質(zhì)后流經(jīng)管式換熱器I使物料的 溫度降到適合灌裝后進(jìn)行灌裝，其中，管式換熱器Pl.i和管式換熱器 I組成一個(gè)物料冷源再利用循環(huán)系統(tǒng)，管式換熱器P1.2、 P2、 P3、 P4 與管式換熱器W、管式換熱器H1組成余熱水循環(huán)系統(tǒng)。所述的平衡罐01.01內(nèi)設(shè)有四個(gè)從上到下排列的液位傳感器 LT101H、 LT102M、 LT103L、 LT104UL，分別對(duì)應(yīng)系統(tǒng)發(fā)出的操作指令為 停止供料、開(kāi)始供料、抽干和停機(jī)。所述的管式換熱器Hl和管式換熱器W是通過(guò)比例閥V3. 02調(diào)節(jié)它 們之間的余熱水流量比例。本發(fā)明的有益效果有1、 無(wú)菌可靠性高，適合乳品的無(wú)菌加工生產(chǎn)線。2、 自動(dòng)化程度高，適合現(xiàn)代乳品企業(yè)自動(dòng)生產(chǎn)線的需要。3、 處理量大，適合大型乳品企業(yè)的需求。4、 生產(chǎn)時(shí)不需要冰水、塔水冷卻，充分利用進(jìn)料的低溫作為冷源。5、 能耗低，符合建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的需求。6、 能生產(chǎn)出長(zhǎng)保質(zhì)期的乳制品，提高了乳品的長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)目赡苄裕?對(duì)于擴(kuò)大牛奶消費(fèi)有非常重要的意義。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。附圖1分為1-1、 1-2兩部份，它們組成一幅完整的工藝流程圖， 圖1-1中的A、 B、 C、 D、 E、 F、 G分別對(duì)應(yīng)接圖1-2中的A'、 B'、 C'、 D'、 E'、 F'、 G'。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地說(shuō)明 本發(fā)明適用于加工灌裝牛奶、果汁等飲料。加工時(shí)工藝流程相同， 只是殺菌工藝溫度可根據(jù)實(shí)際需要稍加調(diào)整。
如圖1所示。本發(fā)明中包括有一個(gè)帶有四個(gè)液位傳感器LT101H、 LT102M、 LT103L、 LT104UL的平衡罐01. 01，當(dāng)物料液面到達(dá)傳感器LT101H時(shí)， 系統(tǒng)停止對(duì)平衡罐01.01供料，當(dāng)物料液面到達(dá)傳感器LT102M時(shí)，系 統(tǒng)開(kāi)始對(duì)平衡罐01. 01進(jìn)行供料，當(dāng)物料液面到達(dá)傳感器LT103L時(shí)， 系統(tǒng)開(kāi)始對(duì)平衡罐01. 01進(jìn)行抽干，當(dāng)物料液面到達(dá)傳感器LT104UL， 系統(tǒng)停止工作，保護(hù)系統(tǒng)中的設(shè)備。本發(fā)明的工藝流程為物料經(jīng)進(jìn)料閥門(mén)VI. 01和VI. 02進(jìn)入平衡 罐Ol.Ol，在壓力傳感器IP/01.02的檢測(cè)下，變頻控制器控制的物料 泵01.02的轉(zhuǎn)速，從而控制平衡罐01.01的出料流量；在流量計(jì) FT/01.01的檢測(cè)下，變頻控制器控制物料泵0L03的轉(zhuǎn)速，從而控制 流量；物料經(jīng)過(guò)換熱段的管式換熱器組P1、 P2、 P3利用殺菌后的熱水 余熱加熱，溫度傳感器TT01.01 01.04作輔助檢測(cè)用，然后進(jìn)入殺菌 段管式換熱器P4進(jìn)行超高溫殺菌，殺菌溫度由溫度傳感器TT01. 05檢 測(cè)，實(shí)現(xiàn)PID控制蒸汽調(diào)節(jié)閥V3.03;殺菌后的物料經(jīng)過(guò)保溫系統(tǒng)即 列管保溫后，進(jìn)入余熱水冷卻段的管式換熱器H1進(jìn)行第一次降溫，再 進(jìn)入無(wú)菌均質(zhì)機(jī)01. 04進(jìn)行無(wú)菌均質(zhì)，最終經(jīng)過(guò)管式換熱器I再次降 溫，感器TT01.06對(duì)出料溫度的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)PID調(diào)節(jié)循環(huán)泵01.04的 來(lái)控制出料溫度；物料經(jīng)過(guò)背壓閥V1.03，以保物料系統(tǒng)的壓力，經(jīng)過(guò) 無(wú)菌換向闊VI. 04、 VI. 05將無(wú)菌產(chǎn)品送往灌裝。其中閥門(mén)VI. 03 、 V1.04和VI. 05為二位三通無(wú)菌閥門(mén)。熱水系統(tǒng)軟水進(jìn)入熱水緩沖罐01.04，由液位傳感器LT301H和LT302L操 縱進(jìn)水閥03.01的開(kāi)關(guān)控制液位，熱水緩沖罐01.04接入了壓縮空氣 以保持阻止過(guò)熱水沸騰的壓力需要，用流量計(jì)FT03.01檢測(cè)熱水流量， PID調(diào)節(jié)變頻器控制熱水泵01.05的流量，均質(zhì)溫度傳感器TT03.01 的模擬量信號(hào)控制比例閥V3.02的PID調(diào)節(jié)作用，熱水分成兩路，一 路直接去蒸汽加熱水的管式換熱器W加熱，另一路進(jìn)入余熱水冷卻管 式換熱器H1，將殺菌后的物料冷卻到設(shè)定的均質(zhì)溫度，然后再送入到
蒸汽加熱水的管式換熱器W中進(jìn)行加熱，以充分利用余熱，余熱水經(jīng)過(guò)管式換熱器HI和管式換熱器W的流量大小通過(guò)比例閥V3.02來(lái)調(diào) 節(jié)，以控制物料進(jìn)入均質(zhì)機(jī)01.04的溫度；蒸汽加熱熱水管式換熱器 W由溫度傳感器TT01.05檢測(cè)殺菌溫度，實(shí)現(xiàn)PID控制蒸汽調(diào)節(jié)閥 V3.03對(duì)循環(huán)熱水進(jìn)行加熱，使循環(huán)熱水的溫度達(dá)到超高溫殺菌牛奶 的要求，蒸汽冷凝水從疏水閥V3.04排出。余熱水經(jīng)過(guò)管式換熱器W 后經(jīng)流管式換熱器P4，由于此時(shí)余熱水的溫度大大高于經(jīng)過(guò)管式換熱 器P4的物料溫度，所以管式換熱器P4的物料進(jìn)行超高溫殺菌，而流 經(jīng)其中的余熱水則被物料降溫后再流經(jīng)管式換熱器P3，而雖然余熱水 已被經(jīng)過(guò)管式換熱器P4的物料降過(guò)溫，但其溫度仍然高于經(jīng)過(guò)管式換 熱器P3時(shí)的物料溫度，故仍可對(duì)經(jīng)過(guò)管式換熱器P3的物料進(jìn)行加熱， 同理，余熱水在經(jīng)過(guò)管式換熱器P2、管式換熱器P1.2后逐漸降溫， 而流經(jīng)管式換熱器P1.2、管式換熱器P2的物料則被逐漸加熱升溫， 這樣通過(guò)余熱水的循環(huán)使用，使能源得到了最大利用。冷卻系統(tǒng)冷卻水進(jìn)入到管式換熱器I后使流經(jīng)管式換熱器I的物料溫度降 低而冷卻水自身則吸收殺菌后物料的熱量使其溫度升度，由于管式換 熱器I與管式換熱器Pl. 1組成一個(gè)物料冷源再利用循環(huán)冷卻系統(tǒng)，管 式換熱器Pl. 1將物料冷源降低了在管式換熱器Pl. 1和I之間的循環(huán)水，從而冷卻了管式換熱器I中的物料到27-35°C，以適合于出料灌 裝，這一出料溫度的控制是由溫度傳感器TT01.06檢測(cè)物料最終冷卻 溫度，實(shí)現(xiàn)PID變頻控制循環(huán)泵01.04的流量大小來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這樣一 個(gè)物料冷源再利用的循環(huán)系統(tǒng)，充分節(jié)約了能源，降低了生產(chǎn)成本。 產(chǎn)品循環(huán)殺菌的待機(jī)狀態(tài)當(dāng)灌裝機(jī)或產(chǎn)品罐發(fā)生短時(shí)間暫停工作時(shí)，產(chǎn)品可以通過(guò)小循環(huán) 殺菌狀態(tài)待機(jī)，或通過(guò)大循環(huán)殺菌狀態(tài)待機(jī)。小循環(huán)殺菌狀態(tài)待機(jī)，物料按殺菌流程運(yùn)行到無(wú)菌出料閥VI. 04， 經(jīng)無(wú)菌換向閥VI. 05切換到換向閥VI. 02，進(jìn)入到平衡槽01.01形成 小循環(huán)。
大循環(huán)殺菌狀態(tài)待機(jī)，物料按殺菌流程運(yùn)行到無(wú)菌出料閥VI. 04, 經(jīng)無(wú)菌換向閥V1.05切換到灌裝機(jī)或產(chǎn)品罐，經(jīng)管式換熱器PO、換向 閥Vl.lO 、 V1.01和V1.02，進(jìn)入到平衡槽01.01形成大循環(huán)，以有 效保護(hù)牛奶被多次高溫加熱而損失風(fēng)味、破壞營(yíng)養(yǎng)成分。CIP就地清洗啟動(dòng)CIP程序后濃堿隔膜泵01. 06和濃酸隔膜泵01. 07按程序分 加打開(kāi)閥門(mén)V5.01和V5.02，在水閥V6.01進(jìn)水稀釋、混合作用下進(jìn) 入平衡槽01.01，殺菌機(jī)按大循環(huán)殺菌運(yùn)行路線和小循環(huán)殺菌運(yùn)行路 線交替進(jìn)行清洗，此時(shí)控制系統(tǒng)是工作在CIP溫度下的，同時(shí)卸載了 管式換熱器I與管式換熱器Pl. 1組成的物料冷源再利用循環(huán)冷卻，即 關(guān)停了泵01.04。班前高溫消毒先通入純凈水按大循環(huán)殺菌運(yùn)行路線行走，工況溫度控制在高溫消毒過(guò)熱水(Max. 140°C)，經(jīng)過(guò)消毒冷卻管式換熱器P0、換向閥 VI. 10 、 VI. 01和VI. 02，消毒冷卻管式換熱器P0保證了過(guò)熱水被冷 卻到沸點(diǎn)以下、常壓進(jìn)入到平衡槽01.01，形成大循環(huán)消毒。換向閥 VI. IO還起到了排放廢水、物料/水混合物排放的作用。通過(guò)班前高溫消毒四大部分達(dá)到了無(wú)菌殺菌機(jī)的物料系統(tǒng)通往灌裝機(jī)的管道閥門(mén)熱水循環(huán)系統(tǒng)物料冷源再利用的水循環(huán)系統(tǒng)由此構(gòu)成了無(wú)菌保障的重要條件。控制系統(tǒng)1、 程序化控制采用PLC可編程控制，觸摸屏人機(jī)界面操作。不 同產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的不同參數(shù)可在觸摸屏上設(shè)置，設(shè)置不同殺菌溫度對(duì)應(yīng)的 不同產(chǎn)品。2、 故障顯示由于采用了鉸多的傳感元件，在觸摸屏上能顯示故障所在點(diǎn)。
3、 殺菌溫度PID調(diào)節(jié)采用溫度傳感器來(lái)檢測(cè)殺菌溫度，產(chǎn)生模 擬量數(shù)字化控制PID調(diào)節(jié)，操縱蒸汽調(diào)節(jié)閥來(lái)控制殺菌溫度。4、 出料溫度PID調(diào)節(jié)采用溫度傳感器來(lái)檢測(cè)出料溫度產(chǎn)生模擬 量數(shù)字化控制PID調(diào)節(jié)，從而控制出料溫度。5、 均質(zhì)溫度PID調(diào)節(jié)采用溫度傳感器來(lái)檢測(cè)熱水溫度產(chǎn)生模擬量數(shù)字化控制PID調(diào)節(jié)，操縱熱水比例閥來(lái)控制均質(zhì)溫度。6、 無(wú)菌的可靠性使用了 9個(gè)食品衛(wèi)生級(jí)的自動(dòng)換向閥和無(wú)菌閥門(mén)來(lái)做為殺菌過(guò)程中的物料切換，使用了 15個(gè)氣動(dòng)閥門(mén)和調(diào)節(jié)閥門(mén)來(lái) 控制蒸汽、熱水、自來(lái)水、冷卻水和CIP清洗。組成了對(duì)任何一個(gè)參數(shù)的全部智能化自動(dòng)控制。7、 開(kāi)機(jī)、停機(jī)、殺菌、班前消毒、CIP清洗過(guò)程中的各執(zhí)行元件 均由PLC可編程控制。本發(fā)明涉及的工藝條件和參數(shù)(以投料量8， 000L/h殺菌溫度137 。C殺菌保持時(shí)間3秒為例) 進(jìn)料溫度5°C殺菌溫度137。C(實(shí)際90 14(TC可調(diào)) 殺菌保持時(shí)間3s (實(shí)際3 30s可調(diào))蒸汽消耗量212 kg/h 7bar (170 300kg/h隨殺菌溫度變化而 不同)軟水消耗量13，000L/h (35°C) CIP清洗時(shí) 總功率22kW本發(fā)明涉及的泵、閥、罐、管式換熱器等部件均可以采用現(xiàn)有市 售的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的。
權(quán)利要求
1、一種全自動(dòng)超高溫殺菌機(jī)工藝流程，其特征是物料經(jīng)過(guò)平衡罐(01.01)后進(jìn)入到管式換熱器(P1.1)中，接著分別經(jīng)過(guò)管式換熱器(P1.2、P2、P3)使其溫度逐步升高后再進(jìn)入到管式換熱器(P4)進(jìn)行高溫殺菌，然后進(jìn)入保溫系統(tǒng)保溫殺菌，保溫殺菌后的物料流經(jīng)管式換熱器(H1)使其溫度降低，再經(jīng)過(guò)均質(zhì)機(jī)(01.04)均質(zhì)后流經(jīng)管式換熱器(I)使物料的溫度降到適合灌裝后進(jìn)行灌裝，其中，管式換熱器(P1.1)和管式換熱器(I)組成一個(gè)物料冷源再利用循環(huán)系統(tǒng)，而且此系統(tǒng)內(nèi)的冷卻水是處于無(wú)菌狀態(tài)的；管式換熱器(P1.2、P2、P3、P4)與管式換熱器(W)、管式換熱器(H1)組成余熱水循環(huán)系統(tǒng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)超高溫殺菌機(jī)工藝流程，其特征 是所述的平衡罐(01.01)內(nèi)設(shè)有四個(gè)從上到下排列的液位傳感器(LT101H、 LT102M、 LT103L、 LT104UL)，分別對(duì)應(yīng)系統(tǒng)發(fā)出的操作指 令為停止供料、開(kāi)始供料、抽干和停機(jī)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)超高溫殺菌機(jī)工藝流程，其特征 是所述的管式換熱器(Hl)和管式換熱器(W)是通過(guò)比例閥(V3.02) 調(diào)節(jié)它們之間的余熱水流量比例。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種全自動(dòng)超高溫殺菌機(jī)工藝流程，其流程為物料經(jīng)過(guò)平衡罐(01.01)進(jìn)入到管式換熱器(P1.1)中，再經(jīng)過(guò)管式換熱器(P1.2、P2、P3)使其溫度逐步升高后進(jìn)入到管式換熱器(P4)進(jìn)行高溫殺菌，然后進(jìn)入保溫系統(tǒng)保溫殺菌，保溫殺菌后的物料流經(jīng)管式換熱器(H1)使其溫度降低，再經(jīng)過(guò)均質(zhì)機(jī)(01.04)和管式換熱器(I)使物料的溫度降到適合灌裝后進(jìn)行灌裝，其中管式換熱器(P1.1)和管式換熱器(I)組成一個(gè)物料冷源再利用循環(huán)系統(tǒng)，管式換熱器(P1.2、P2、P3、P4)與管式換熱器(W)、管式換熱器(H1)組成余熱水循環(huán)系統(tǒng)。本發(fā)明可有效節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本，并具有高無(wú)菌可靠性。
文檔編號(hào)A23C3/00GK101133761SQ20071002569
公開(kāi)日2008年3月5日 申請(qǐng)日期2007年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月14日
發(fā)明者李振先 申請(qǐng)人:李振先