專利名稱：雙管式超高溫殺菌機系統(tǒng)及殺菌工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及乳品、飲料的殺菌機系統(tǒng)及殺菌工藝，尤其涉及雙管式超高溫殺菌機系統(tǒng)及 殺菌工藝。
背景技術：
在大型飲料生產企業(yè)中， 一條投資近億元的PET (聚對苯二甲酸乙二酯)超潔凈灌裝生 產線，盡可能的去提高其生產效率是至關重要的。然而在目前的實際生產過程中，尤其是生 產一些高端飲料產品如含乳飲料、咖啡飲料等，制約整條生產線生產效率的有兩個關鍵設備 :超高溫管式殺菌機和灌裝機；隨著近幾年超潔凈灌裝技術的發(fā)展， 一些專業(yè)廠商采取了對 灌裝環(huán)境百級凈化、對PET瓶蓋、PET瓶采用過氧乙酸消毒等幾項措施，灌裝機的不間斷生產 時間已能延長到72小時；然后超高溫管式殺菌機確只能連續(xù)生產16 20小時，其原因主要有 以下幾個方面
(1) 超高溫管式殺菌機關鍵元器件是列管式換熱管，列管內走產品，列管外走熱水， 依靠熱水的熱量來實現(xiàn)對產品的加熱或冷卻；
(2) 含乳飲料、咖啡飲料等產品中含有蛋白質、淀粉等營養(yǎng)物質，而蛋白質經高溫處 理后容易掛壁，淀粉經高溫處理后容易湖化附著在換熱管內壁上，嚴重影響了殺菌機的換熱 效率，往往在生產16小時后就必須用酸、堿對其進行清洗，這個清洗過程需2 3小時，而在 這個過程中灌裝機無產品可做，就也需要進行清洗， 一套超潔凈灌裝機的清洗時間更是長達 3 4小時。
一些國外超高溫管式殺菌機的主流供貨商在延長殺菌機連續(xù)生產時間上做了很多工作， 如增加蛋白穩(wěn)定管、降低產品與熱水之間的溫度差等，但這些工作也只是把連續(xù)工作時間延 長到了20 30小時，隨之帶來的是換熱管數量的急巨增加，設備投資也大量增加。
現(xiàn)有公開文獻中，申請?zhí)枮?00710025695.9、申請日為2007年8月14日、
公開日為 2008年3月5日、申請人為李振先的中國發(fā)明專利申請公開了一種全自動超高溫殺菌機工藝流 程，其流程為物料經過平衡罐(Ol.Ol)進入到管式換熱器(Pl. l)中，再經過管式換熱器 (P1.2、 P2、 P3)使其溫度逐步升高后進入到管式換熱器(P4)進行高溫殺菌，然后進入保溫系 統(tǒng)保溫殺菌，保溫殺菌后的物料流經管式換熱器(H1)使其溫度降低，再經過均質機(01.04) 和管式換熱器(I)使物料的溫度降到適合灌裝后進行灌裝，其中管式換熱器(P1.1)和管式換熱器(I)組成一個物料冷源再利用循環(huán)系統(tǒng)，管式換熱器(PI. 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)。該發(fā)明雖然達到了高溫殺菌的效果，但是不能 連續(xù)不間斷工作，制約著生產效率的提高。
因此開發(fā)一種能夠不間斷生產的超高溫管式殺菌機工藝流程是非常有必要的，它能把整 條超潔凈灌裝線的生產效率從原先的83% (生產20小時，清洗4小時)提高到92% (生產72 小時，清洗6小時)。灌裝機清洗的頻次已可以降低一半，清洗液、消毒液的消耗上也可以 節(jié)省一半，極大提高了公司的效益。假設一條30000瓶每小時的超潔凈灌裝生產線，單天提 高產值約10萬元(30000BPHX24X (92%—83%) X單瓶飲料出廠價)， 一年按300天記， 可提高產值3000萬元/每條生產線。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中存在的全自動超高溫殺菌機不能連續(xù)不間斷工作、生產效率不高 等缺點而進行改進，提供了一種能夠實現(xiàn)不間斷連續(xù)生產、高效率工作的雙管式超高溫殺菌 機系統(tǒng)及殺菌工藝。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明通過下述技術方案得以解決
雙管式超高溫殺菌機系統(tǒng)，包括平衡罐、與平衡罐相連的管式換熱器，所述平衡罐為兩 個，兩個平衡罐均連接有調配系統(tǒng)；第一個平衡罐連接一個管式換熱器后進入真空脫氣系統(tǒng) 和高壓均質系統(tǒng)，然后再依次接入另一個管式換熱器、蛋白穩(wěn)定管、另一個管式換熱器、殺 菌管、另一個管式換熱器和灌裝機，灌裝機又通過另一個管式換熱器與調配系統(tǒng)相連；第二 個平衡罐連接一個管式換熱器后進入真空脫氣系統(tǒng)和高壓均質系統(tǒng)，然后再依次接入另一個 管式換熱器、第二個蛋白穩(wěn)定管、另一個管式換熱器、第二個殺菌管、另一個管式換熱器和 灌裝機，灌裝機連接有清洗站，清洗站通過另一個管式換熱器與調配系統(tǒng)相連；所述調配系 統(tǒng)與兩個平衡罐之間、多個管式換熱器與真空脫氣系統(tǒng)和高壓均質系統(tǒng)之間、管式換熱器和 清洗站之間、管式換熱器和灌裝機之間、灌裝機和清洗站之間均通過連接閥組相連。
作為優(yōu)選，所述調配系統(tǒng)與兩個平衡罐之間的連接閥組包括四個防混閥和三個氣動單座 閥，完全實現(xiàn)自動切換物料的流向。
作為優(yōu)選，所述多個管式換熱器與真空脫氣系統(tǒng)和高壓均質系統(tǒng)之間的連接閥組包括四 個防混閥、四個氣動單座閥和兩臺離心泵，實現(xiàn)兩臺殺菌機對一套真空脫氣系統(tǒng)的切換連接
作為優(yōu)選，所述管式換熱器和清洗站之間、管式換熱器和灌裝機之間、灌裝機和清洗站 之間的連接閥組包括四個防混閥、兩個背壓閥、以及兩個氣動蝶閥，實現(xiàn)兩臺殺菌機對一臺灌裝機的切換連接。
雙管式超高溫殺菌機系統(tǒng)的殺菌工藝，包括下列工序
工序一運行第一套殺菌機系統(tǒng)，第二套殺菌機系統(tǒng)待機，即物料經過平衡罐后進入一 個管式換熱器，然后依次進入真空脫氣系統(tǒng)、高壓均質系統(tǒng)、另一個管式換熱器、蛋白穩(wěn)定 管、另一個管式換熱器、殺菌管、另一個管式換熱器和灌裝機；
工序二待第一套殺菌機系統(tǒng)運行16至20小時后，預先啟動第二套殺菌機系統(tǒng)進行預殺 菌，然后物料切換進入第二套殺菌機系統(tǒng)，即物料經過平衡罐后進入一個管式換熱器，然后 依次進入真空脫氣系統(tǒng)、高壓均質系統(tǒng)、另一個管式換熱器、蛋白穩(wěn)定管、另一個管式換熱 器、殺菌管、另一個管式換熱器和灌裝機；在第二套殺菌機系統(tǒng)運行的同時，第一套殺菌機 系統(tǒng)通過清洗站進行清洗；
工序三通過切換兩套殺菌機系統(tǒng)之間的運行和清洗，來實現(xiàn)雙管式超高溫殺菌機系統(tǒng) 的不間斷殺菌。
本發(fā)明的工藝原理是兩套完全獨立的管式殺菌機系統(tǒng)UHT1和UHT2，共用一套抽真空脫 氣系統(tǒng)和高壓均質系統(tǒng)。每套殺菌系統(tǒng)都包含進料平衡缸系統(tǒng)、預升溫段、蛋白質穩(wěn)定段、 高溫殺菌段、冷卻灌裝段、冷卻回流段、熱水循環(huán)系統(tǒng)。兩套殺菌機系統(tǒng)之間通過多個換向 閥和無菌閥連接，實現(xiàn)兩套系統(tǒng)之間的無縫切換運行。生產流程為殺菌機UHT1帶真空脫氣 系統(tǒng)和高壓均質系統(tǒng)進行生產時，UHT2待機，經過一段時間的生產后一般16 20小時，預先 啟動UHT2做預殺菌機，待進入產品循環(huán)后，物料切換進入UHT2，由UHT2帶著共用的真空脫氣 系統(tǒng)和高壓均質系統(tǒng)進行生產，而這時UHT1進入清洗，清洗完后待機，以此通過兩套系統(tǒng)之 間的切換來實現(xiàn)殺菌機系統(tǒng)的不間斷式生產，從而大大提高熱灌裝生產線的生產效率。
本發(fā)明由于采用了以上技術方案，具有顯著的技術效果兩套殺菌機系統(tǒng)輪流工作，輪 流清洗，這樣保證了殺菌機生產時間的連續(xù)性。在整個殺菌機系統(tǒng)的成本中，均質機、脫氣 塔占了約l/2成本，而均質機、脫氣塔處于產品的低溫段，而且也不存在加熱、升溫等溫差 的影響，采用均質機和脫氣塔共用的方式大大降低了生產成本。


圖1至圖3共同構成本發(fā)明實施例的工藝流程示意圖。
圖4是本發(fā)明實施例的工藝原理圖。
具體實施例方式
下面結合附圖1至圖4與實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述 實施例l如圖1至圖3所示，雙管式超高溫殺菌機系統(tǒng)，包括平衡罐、與平衡罐相連接的管式換熱 器，平衡罐為兩個，分別是平衡罐11和平衡罐12，平衡罐11和平衡罐12上連接有調配系統(tǒng)2 ;所述平衡罐11連接管式換熱器31后進入真空脫氣系統(tǒng)4和高壓均質系統(tǒng)5，然后再依次接入 管式換熱器33、蛋白穩(wěn)定管61、管式換熱器35、殺菌管71、管式換熱器37和灌裝機9，灌裝 機9又通過管式換熱器39與調配系統(tǒng)2相連。
平衡罐12連接管式換熱器30后進入真空脫氣系統(tǒng)4和高壓均質系統(tǒng)5，然后再依次接入管 式換熱器32、蛋白穩(wěn)定管62、管式換熱器34、殺菌管72、管式換熱器36和灌裝機9，灌裝機9 連接有清洗站8，清洗站8又通過管式換熱器38與調配系統(tǒng)2相連。
調配系統(tǒng)2與平衡罐11、平衡罐12之間；管式換熱器30、管式換熱器31、管式換熱器32 、管式換熱器33與真空脫氣系統(tǒng)4和高壓均質系統(tǒng)5之間；管式換熱器36和清洗站8之間；管 式換熱器37和灌裝機9之間；灌裝機9和清洗站8之間均通過連接閥組相連。
所述調配系統(tǒng)2與平衡罐11 、平衡罐12之間的連接閥組包括四個防混閥 V01. 11/V01. 12/V02. 11/V02. 12和三個氣動單座閥，完全實現(xiàn)自動切換物料的流向。
所述管式換熱器30、管式換熱器31、管式換熱器32、管式換熱器33與真空脫氣系統(tǒng)4和 高壓均質系統(tǒng)5之間的連接閥組包括四個防混閥V01. 40/VOl. 42/V02. 40/V02. 42、四個氣動單 座閥和兩臺離心泵POl. 02/P02. 02，實現(xiàn)兩臺殺菌機對一套真空脫氣系統(tǒng)的切換連接。
所述管式換熱器36和清洗站8之間、管式換熱器37和灌裝機9之間、灌裝機9和清洗站8之 間的連接閥組包括四個防混閥VOl. 05/V01. 07/V02. 05/V02. 07、兩個背壓閥VOl. 06/V02. 06、 以及兩個氣動蝶閥VOl. 36/V01. 37，實現(xiàn)兩臺殺菌機對一臺灌裝機的切換連接。
圖1至圖3共同構成本發(fā)明實施例的工藝流程示意圖，圖l中箭頭線Al. l與圖2中箭頭線 A1.2相連，圖1中箭頭線A2. 1與圖2中箭頭線A2.2相連，圖2中箭頭線C1. 1與圖3中箭頭線C1. 2 相連，圖2中箭頭線C2. 1與圖3中箭頭線C2.2相連，圖3中箭頭線B1. 1與圖1中箭頭線B1.2相連 ，圖3中箭頭線B2. 1與圖1中箭頭線B2.2相連。
實施例2
運用實施例l所述雙管式超高溫殺菌機系統(tǒng)的殺菌工藝，包括下列工序
工序一運行第一套殺菌機系統(tǒng)，第二套殺菌機系統(tǒng)待機，即物料經過平衡罐ll后進入
管式換熱器31，然后依次進入真空脫氣系統(tǒng)4、高壓均質系統(tǒng)5、管式換熱器33、蛋白穩(wěn)定管
61、管式換熱器35、殺菌管71、管式換熱器37和灌裝機9;
工序二待第一套殺菌機系統(tǒng)運行16至20小時后，預先啟動第二套殺菌機系統(tǒng)進行預殺
菌，然后物料切換進入第二套殺菌機系統(tǒng)，即物料經過平衡罐12后進入管式換熱器30，然后依次進入真空脫氣系統(tǒng)4、高壓均質系統(tǒng)5、管式換熱器32、蛋白穩(wěn)定管62、管式換熱器34、 殺菌管72、管式換熱器36和灌裝機9;在第二套殺菌機系統(tǒng)運行的同時，第一套殺菌機系統(tǒng) 通過清洗站8進行清洗；
工序三通過切換兩套殺菌機系統(tǒng)之間的運行和清洗，來實現(xiàn)雙管式超高溫殺菌機系統(tǒng) 的不間斷殺菌。
圖4是本發(fā)明的工藝原理圖，結合圖1至圖3所示，本發(fā)明的工藝流程具體為，物料從調 配系統(tǒng)2泵送過來，根據生產選擇，假設首先選擇的是1號殺菌機UHT1，則打開閥 V01. 12/V01. 11，關閉閥VOl. 10/V01. 13，物料進入l號殺菌機平衡罐ll (T01.01)，根據平 衡罐ll液位自動調節(jié)進料閥門VOl. 03的開度。平衡罐ll出料泵變頻控制，當殺菌機帶脫氣塔 運行時，出料泵定速運行，當殺菌機不帶脫氣塔運行時，出料泵頻率根據流量計FT01.01設 定值來自動調整泵送流量。當1號殺菌機運行一段時間如16小時后，啟動2號殺菌機，這時2 號殺菌機先氣動閥門VOl. 19，平衡缸T02.01進水，根據平衡罐液位控制閥門VOl. 19，這時2 號殺菌機進行預殺菌，待預殺菌結束，進入無菌水循環(huán)后，啟動2號殺菌機進料，這時開啟 V02. 12/02. 11， 2號殺菌機進行料頂水過程，在這期間兩臺殺菌機是同時進料的。在2號殺菌 機料頂水結束后，進入料循環(huán)狀態(tài)下，通過切換閥VOl. 40/V01. 41/V01. 42/V01. 43以及閥 V02. 40/V02. 41/V02. 42/V02. 43把脫氣塔切換到2號殺菌機上，同時通過切換閥 V01. 05/VOl. 06/V01. 07以及閥V02. 05/V02. 06/V02. 07，使得2號殺菌機對灌裝機供料，這時2 號殺菌機進入正式生產狀態(tài)，l號殺菌機停止進料，進行水頂料過程，然后就進行自動清洗 CIP狀態(tài)，清洗結束后停機，等待2號殺菌機生產時間到后起動，同樣經過預殺菌、無菌水循 環(huán)、料頂水等動作后，切換脫氣塔和灌裝機后進行生產。
參見圖2所示，離心泵POl. 02或P02. 02是在本臺殺菌機不帶脫氣塔運行的狀態(tài)下起動的 ，其主要作用是起到增壓泵的作用，因為整臺殺菌機運行時，由于換熱管數量較多，阻力較 大，光靠平衡缸下面的離心泵不足以提供足購的輸送動力。而殺菌機在帶脫氣塔、均質機運 行時，本身均質機就相當于一臺泵，足夠提供輸送動力，這時這臺離心泵就無需起動了。
參見圖3所示，閥V01.06和V02.06是背壓閥，其主要作用是在殺菌機向灌裝機供料時提 供背壓作用， 一般為2 3bar，這樣提供給灌裝機高位槽的壓力就比較恒定，當高位槽滿停 止進料時，物料可以直接從背壓閥處流走。另外一方面由于殺菌機生產時所帶的均質機是單 程泵， 一旦出料口或后道管路堵塞，將在管道內產生很大的壓力，非常危險，因此在此處設 置背壓閥以替代傳統(tǒng)截止閥，主要也是為了保護均質機，避免管道非正常堵塞，保證均質機 后程管道的通暢。本發(fā)明所涉及殺菌機流程的熱水系統(tǒng)采用管式換熱器，全自動補水，熱水管路閉式循環(huán) ，通壓縮空氣保壓，以防止熱水在加熱到140度時沸騰，高溫低溫余熱回收循環(huán)等。總之，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所作的均等變化與 修飾，皆應屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權利要求
1.雙管式超高溫殺菌機系統(tǒng)，包括平衡罐、與平衡罐相連的管式換熱器，其特征在于平衡罐(11，12)為兩個，平衡罐(11，12)上連接有調配系統(tǒng)(2)；所述平衡罐(11)連接管式換熱器(31)后進入真空脫氣系統(tǒng)(4)和高壓均質系統(tǒng)(5)，然后再依次接入管式換熱器(33)、蛋白穩(wěn)定管(61)、管式換熱器(35)、殺菌管(71)、管式換熱器(37)和灌裝機(9)，灌裝機(9)通過管式換熱器(39)與調配系統(tǒng)(2)相連；所述平衡罐(12)連接管式換熱器(30)后進入真空脫氣系統(tǒng)(4)和高壓均質系統(tǒng)(5)，然后再依次接入管式換熱器(32)、蛋白穩(wěn)定管(62)、管式換熱器(34)、殺菌管(72)、管式換熱器(36)和灌裝機(9)，灌裝機(9)連接有清洗站(8)，清洗站(8)通過管式換熱器(38)與調配系統(tǒng)(2)相連；所述調配系統(tǒng)(2)與平衡罐(11，12)之間、管式換熱器(30，31，32，33)與真空脫氣系統(tǒng)(4)和高壓均質系統(tǒng)(5)之間、管式換熱器(36)和清洗站(8)之間、管式換熱器(37)和灌裝機(9)之間、灌裝機(9)和清洗站(8)之間均通過連接閥組相連。
2.根據權利要求l所述的雙管式超高溫殺菌機系統(tǒng)，其特征在于所 述調配系統(tǒng)(2)與平衡罐(11， 12)之間的連接閥組包括四個防混閥和三個氣動單座閥。
3.根據權利要求l所述的雙管式超高溫殺菌機系統(tǒng)，其特征在于所 述管式換熱器(30， 31， 32， 33)與真空脫氣系統(tǒng)(4)和高壓均質系統(tǒng)(5)之間的連接閥 組包括四個防混閥、四個氣動單座閥和兩臺離心泵。
4.根據權利要求l所述的雙管式超高溫殺菌機系統(tǒng)，其特征在于所 述管式換熱器(36)和清洗站(8)之間、管式換熱器(37)和灌裝機(9)之間、灌裝機( 9)和清洗站(8)之間的連接閥組包括四個防混閥、兩個背壓閥、以及兩個氣動蝶閥。
5.雙管式超高溫殺菌工藝，其特征在于包括下列工序 工序一運行第一套殺菌機系統(tǒng)，第二套殺菌機系統(tǒng)待機，即物料經過平衡罐(11) 后進入管式換熱器(31)，然后依次進入真空脫氣系統(tǒng)(4)、高壓均質系統(tǒng)(5)、管式換 熱器(33)、蛋白穩(wěn)定管(61)、管式換熱器(35)、殺菌管(71)、管式換熱器(37)和灌裝機(9);工序二待第一套殺菌機系統(tǒng)運行16至20小時后，預先啟動第二套殺菌機系統(tǒng)進行預殺菌，然后物料切換進入第二套殺菌機系統(tǒng)，即物料經過平衡罐(12)后進入管式換熱器( 30)，然后依次進入真空脫氣系統(tǒng)(4)、高壓均質系統(tǒng)(5)、管式換熱器(32)、蛋白穩(wěn) 定管(62)、管式換熱器(34)、殺菌管(72)、管式換熱器(36)和灌裝機(9);在第 二套殺菌機系統(tǒng)運行的同時，第一套殺菌機系統(tǒng)通過清洗站(8)進行清洗；工序三通過切換兩套殺菌機系統(tǒng)之間的運行和清洗，來實現(xiàn)雙管式超高溫殺菌機系 統(tǒng)的不間斷殺菌。
全文摘要
本發(fā)明涉及乳品、飲料的殺菌機系統(tǒng)及殺菌工藝，公開了一種雙管式超高溫殺菌機系統(tǒng)及殺菌工藝。本發(fā)明包括兩套完全獨立的管式殺菌機系統(tǒng)，共用一套抽真空脫氣系統(tǒng)和高壓均質系統(tǒng)，每套殺菌系統(tǒng)都包含進料平衡缸系統(tǒng)、預升溫段、蛋白質穩(wěn)定段、高溫殺菌段、冷卻灌裝段、冷卻回流段、熱水循環(huán)系統(tǒng)。兩套殺菌機系統(tǒng)之間通過多個換向閥和無菌閥連接，實現(xiàn)兩套系統(tǒng)之間的無縫切換運行，以此來實現(xiàn)殺菌機系統(tǒng)的不間斷式生產，從而大大提高熱灌裝生產線的生產效率。
文檔編號A23C3/033GK101653170SQ20091030644
公開日2010年2月24日 申請日期2009年9月1日 優(yōu)先權日2009年9月1日
發(fā)明者印雄飛, 施建強 申請人:杭州松源機械制造有限公司