專利名稱：一種對液態(tài)產(chǎn)品進行蒸發(fā)冷卻的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對液態(tài)產(chǎn)品進行蒸發(fā)冷卻的裝置，所述裝置包括一個載汽產(chǎn)品入口、一個產(chǎn)品出口和一個冷凝蒸氣出口的真空容器，所述裝置還包括一個冷卻劑液體循環(huán)回路。
背景技術：
今天，對液體食品(如牛奶)進行熱處理已經(jīng)是一種常見的工業(yè)操作方法。通過加熱這種食品，食品中所存在的微生物會被消滅，因而會延長其貨架壽命。在食物的殺菌過程中，食物被加熱至超過100℃的溫度。為了快速地加熱至這個溫度，人們使用蒸氣。加熱既可直接進行也可間接進行。在間接加熱過程中，可以使用不同類型的熱交換器。在直接加熱中，所述蒸氣被直接加至食品上。
存在兩種類型的液態(tài)產(chǎn)品的直接加熱方法，即注入式和浸泡式。在注入式中，在一個封閉的系統(tǒng)中將蒸氣直接注入所述產(chǎn)品。浸泡式是指所述產(chǎn)品被很好地分開并促使其通過一個充滿蒸氣的室。在兩種情況下，所提供的蒸氣都會快速而有效的將所述產(chǎn)品加熱至所需溫度，然后該產(chǎn)品在這個溫度下被保持某一預定的時間間隔。之后，所加入的蒸氣必須從產(chǎn)品中除去以防止稀釋產(chǎn)品。通常在一個真空容器中通過蒸發(fā)冷卻(即所謂閃蒸冷卻)來執(zhí)行這種操作。在操作過程中，蒸氣的釋放和冷凝同時進行，所述產(chǎn)品被冷卻至其在熱處理前的溫度。
蒸發(fā)冷卻一般是在將載汽產(chǎn)品以一定的壓力輸入真空容器內發(fā)生的。當所述產(chǎn)品進入真空容器時，液體沸騰，蒸氣被釋放出來并在容器內上升，而所述產(chǎn)品在容器的下部區(qū)域聚集。因而產(chǎn)品經(jīng)過冷卻之后會從容器底部的區(qū)域排出。離開該產(chǎn)品的蒸氣與沒有冷凝的氣體一起被冷凝以使它們從出口流出。冷凝操作或者在所述蒸氣和所述氣體被送入附加的真空容器中進行，在這里用冷卻水以噴淋的形式冷卻蒸氣，或者通過某種形式的水冷板式冷卻器或管式冷卻器冷凝所述蒸氣。板式或管式冷凝器可設置在第一真空容器內作為一個整體，或者設置在第一真空容器的外部。
今天用于冷凝蒸氣的各種裝置制造起來都是相當昂貴的，由于在第一種情況下需要一種附加的真空容器或者替代性地需要某種形式的冷凝器。對于傳統(tǒng)的冷凝蒸氣的方法，還需要消耗大量的冷卻劑水，水質應該好以避免“除垢”或結垢以及還要考慮在冷凝器內的隔板或管道上的腐蝕。
發(fā)明目的本發(fā)明的一個目的是提供一種對液體進行蒸發(fā)冷卻(閃蒸冷卻)的裝置，在所述裝置中對排出蒸氣的冷凝在同樣的真空容器中進行，不需要昂貴而又復雜的冷凝器。
本發(fā)明的另一個目的是冷卻蒸氣的冷卻劑液體在封閉的循環(huán)回路中循環(huán)，這減少了冷卻劑水的消耗量并減少了系統(tǒng)本身除垢或結垢及腐蝕的問題。
解決辦法根據(jù)本發(fā)明，上述的這些目的和其他目的已經(jīng)得以實現(xiàn)，在下面的敘述中公開的這種類型的裝置具有如下特征，所述容器被分為第一室和第二室，同軸地分布在容器內且開口指向所述容器的上端，其中所述產(chǎn)品的入口和出口被設置在第一室，冷凝蒸氣的出口被設置在第二室。
本發(fā)明優(yōu)選的實施方案中，進一步給出的技術特征示于所附的從屬權利要求中。
附圖的簡要描述現(xiàn)在，對本發(fā)明兩個優(yōu)選實施方案做出更詳細地描述，具體參照附圖。在附圖中

圖1示出本發(fā)明的裝置的第一個優(yōu)選的實施方案；及圖2示出本發(fā)明的裝置的第二個優(yōu)選的實施方案。
優(yōu)選實施方案的描述一種用于蒸發(fā)冷卻液體產(chǎn)品的裝置包括一個具有外壁2和端壁3、4的真空容器。在容器1的內部，與外壁2同軸地設置一個另外的壁5。所述壁2、5在容器1的內部形成兩個同軸的室，即第一室6和第二室7。在本發(fā)明第一個優(yōu)選實施方案中(圖1)，第一室6被設置在第二室7的內部，而在第二個實施方案中(圖2)，第一室6被設置在第二室7的外部。
內壁5被緊緊地固定在所述容器1的下端4，其終止于容器1的上端3之下的一定距離處，從而使所圍成的兩個室6和7向上開口。容器1的上端3呈球形，而下端4是朝里指向容器1的中心的圓錐形。下端4也可以是球形或其他適宜用作真空容器的形狀。
存在一個通向真空容器1的管道8以輸入載汽的、加熱的產(chǎn)品。管道8排出物料，其入口9以切線狀分布在容器1的第一室6內。在本發(fā)明的第一個優(yōu)選的實施方案中(圖1)，這意味著產(chǎn)品入口9分布在內壁5上，而在第二個實施方案(圖2)中產(chǎn)品入口9分布在外壁2上。所述入口9優(yōu)選為狹縫形，從而在容器1的壁2、5上形成一個縱向狹縫。
用于已冷凝產(chǎn)品的出口10被裝配在第一室6的底端4。帶有離心泵12的管道11與產(chǎn)品出口10相連。與離心泵另一端相連的管道13延伸到所述裝置的外部。
在第二室7，在容器1內，設置一個出口14用于排放從所述產(chǎn)品中分離出來的已冷凝的蒸氣及沒有冷凝的氣體。出口14被設置為一個溢流道(spillway overflow)。溢流道14通過管道15與一個真空泵16相連。管道17一般從真空泵16直接導向一個出口。
在第二室7中，在底端4還裝配有一個出口18以用于冷卻劑水排放。該出口與帶有離心泵20的管道19相連。與泵20另一端相連的管道21導至冷卻器22，所述冷卻器例如可以是板式熱交換器。冷卻器22還連有一個冷水管道23。
在冷卻器22的后面還裝配有一個管道24以用于在真空容器1的內部排放物料。在本發(fā)明第一優(yōu)選實施方案中(圖1)，管道24通過一個環(huán)形管道25排放物料，在環(huán)形管道25上分布有許多孔。環(huán)形管道25被設置在容器1的第二室7的上部區(qū)域。出口18、離心泵20、冷卻器22、管道19、21和24、及環(huán)形管道25一起構成了用于冷卻劑水的循環(huán)回路。
在本發(fā)明第二優(yōu)選實施方案中(圖2)，管道24通過一個具有許多孔的分配噴嘴29排放物料。分配噴嘴29被設置在容器1的第二室7的上部區(qū)域。出口18、離心泵20、冷卻器22、管道19、21和24、及分配噴嘴29一起構成了用于冷卻劑水的循環(huán)回路。
為了監(jiān)控所述裝置，所述系統(tǒng)連有一個壓力調節(jié)器26并設置在與真空泵16相連的管道15上。通過壓力調節(jié)器的監(jiān)控使真空容器1的內部維持適宜的壓力。所述裝置還包括一個用于洗滌的管道27。管道27的末端有一個噴嘴28。
在到達所述裝置之前已經(jīng)經(jīng)過加熱處理的產(chǎn)品溫度一般在70-100℃。在噴射器或浸泡器中直接利用所提供的蒸氣加熱產(chǎn)品(圖中未示出)。所述產(chǎn)品一般被加熱至100-150℃，然后在一個緩沖管道(圖中未示出)中在這個溫度下保持某一預定的時間間隔，該時間間隔的長度取決于處理溫度。
在緩沖管道之后，與蒸氣相混合的產(chǎn)品在一定壓力下通過管道8進入所述裝置。載汽產(chǎn)品通過切線入口9進入真空容器1，進入第一室6，這意味著在本發(fā)明的第一個優(yōu)選實施方案中(圖1)所述產(chǎn)品將進入由壁2和壁5形成兩個室6、7的內部。在第二實施方案中(圖2)，所述產(chǎn)品進入兩個室6、7的外部。由于入口的切線設計，所述產(chǎn)品在所謂“旋流效應”的作用下流過各自的壁5、2。當處于一定壓力的產(chǎn)品進入真空容器1時，所述液體由于壓力的突降而沸騰，蒸氣和沒有冷凝的氣體將會從所述產(chǎn)品中釋放出來。在真空容器內較重的產(chǎn)品下降而較輕的蒸氣和沒有冷凝的氣體上升。
現(xiàn)在已經(jīng)除去了蒸氣的產(chǎn)品溫度與其在熱處理前的溫度相當，即70-100℃。所述產(chǎn)品在真空容器1的底部區(qū)域聚集并通過出口10排出。所述產(chǎn)品通過管道11、13及離心泵12被進一步送至附加的冷卻步驟，或被送至其他形式的替代處理步驟。
已經(jīng)升至真空容器1上部的蒸氣和沒有冷凝的氣體被引向容器1的第二室7。所述蒸氣和氣體分別被來自環(huán)形管道25或分配噴嘴29的冷卻劑水噴淋。所述冷卻劑水的溫度處于10-40℃。冷卻劑水的溫度越高，冷凝蒸氣所耗用的冷卻劑水量就越多。
在第二室7中冷凝的蒸氣、冷卻劑水和沒有冷凝的氣體一起聚集在真空容器的底部。設置有一個溢流道14以使得額外的冷凝蒸氣和氣體通過其從真空容器中排出。余料通過管道15和真空泵16、及管道17被送至出口。通過設置在真空泵16入口的壓力調節(jié)器26使容器1的壓力保持恒定。
在真空容器1下部區(qū)域中的溢流道14的下面聚集的冷卻劑水實際上被包含在冷卻劑水封閉的循環(huán)回路中，該循環(huán)回路被包含在所述裝置中。冷卻劑水通過出口18和管道19并由真空容器1通過循環(huán)泵20到達冷卻器22。冷卻器22例如可以由板式熱交換器組成，所述冷卻劑優(yōu)選溫度為10-40℃的冷水。所述冷水通過冷水管道23進入冷卻器22。
在冷卻器22之后，冷卻劑水通過管道24回流至真空容器1的上部區(qū)域。根據(jù)不同的實施方案，管道24分別通過環(huán)形管道25或分配噴嘴29排放物料。在上述兩種情況下，冷卻劑水分別通過管道25和分配噴嘴29的小孔均勻噴出，使其再次噴淋至進入容器1的蒸氣和沒有冷凝的氣體上。
為了使真空容器1內部保持在一確定的溫度，在其上部安裝一溫度指示器30。所述溫度指示器30向溫度調節(jié)器31發(fā)出一個信號，所述溫度調節(jié)器控制設置在管道24上的閥32，該處已冷凝的冷卻劑水離開冷凝器22。通過閥32調整一定量的冷卻劑水，使其通過管道24分別進入環(huán)形管道25或分配噴嘴29。上面所描述的調整容器1內溫度的方法容許位于本發(fā)明裝置上游的熱處理設備中產(chǎn)品量均勻的變化。一種更經(jīng)濟的替代方式是穩(wěn)定的流動調節(jié)，該方式要求固定的產(chǎn)品量。
通過溫度調節(jié)器33使冷卻劑水保持所需的溫度，所述溫度調節(jié)器直接與來自冷卻器22的冷卻劑水的出口相連。溫度指示器33向溫度調節(jié)器34發(fā)出一個信號，該溫度調節(jié)器控制著設置在通往冷卻器22的冷水管道23上。通過調節(jié)冷卻劑水的溫度從而使通過出口18從真空容器1排出的冷卻劑水不會超過約65℃的溫度，從而避免冷卻劑水的管道結垢或水銹。
從前面的描述中可以清楚地看出，本發(fā)明用于對液態(tài)產(chǎn)品進行蒸發(fā)冷卻或閃蒸冷卻的裝置在設計上比現(xiàn)有技術裝置中的設計更經(jīng)濟。所述裝置僅使用單一的真空容器，不需要配備復雜而又昂貴的冷凝器。所述裝置還有一個冷卻劑水的封閉循環(huán)回路，該循環(huán)回路減少了用于蒸氣冷卻的水的消耗。
權利要求
1.一種用于對液態(tài)產(chǎn)品進行蒸發(fā)冷卻的裝置，包括一個帶有載汽產(chǎn)品入口(9)、一個產(chǎn)品出口(10)和一個冷凝蒸氣出口(14)的真空容器(1)，所述裝置還包括一個液態(tài)冷卻劑液體的循環(huán)回路，其特征在于所述容器(1)被分為第一室(6)和第二室(7)，同軸地設置在容器(1)內且開口指向所述容器的上端(3)，其中所述載汽產(chǎn)品入口(9)和出口(10)被設置在第一室(6)，已冷凝蒸氣的出口(14)被設置在第二室(7)。
2.如權利要求1的裝置，其特征在于所述第一室(6)被設置在第二室(7)的內部。
3.如權利要求1的裝置，其特征在于所述第一室(6)被設置在第二室(7)的外部。
4.如權利要求1的裝置，其特征在于冷凝蒸氣的出口是一個溢流道。
5.如權利要求1的裝置，其特征在于用于冷卻劑液體的循環(huán)回路由冷卻劑液體的出口(18)、離心泵(20)、冷卻器(22)和管道(19、21，24)及環(huán)形管道(25)組成。
6.如權利要求1的裝置，其特征在于冷卻劑液體的循環(huán)回路由冷卻劑液體的出口(18)、離心泵(20)、冷卻器(22)和管道(19、21、24)及分配噴嘴(29)組成。
7.如權利要求1的裝置，其特征在于所述產(chǎn)品入口(9)切線地分布在所述壁(2、5)上并被設計為縱向狹縫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對液態(tài)產(chǎn)品進行蒸發(fā)冷卻,或閃蒸冷卻的裝置。該裝置包括一個被分成第一室(6)和第二室(7)的真空容器。所述兩室(6、7)同軸地設置在容器(1)內。在第一室(6)中設置有一個載汽產(chǎn)品入口(9),及一個產(chǎn)品出口(10)。在第二室(7)中設置有一個用于冷凝蒸氣和沒有冷凝氣體的溢流道(14)。所述裝置還包括一個液態(tài)冷卻劑的循環(huán)回路,該回路包括一個冷卻劑液體的出口(18)、離心泵(20)、冷卻器(22)和管道(19、21、24)及在真空容器(1)中的第二室(7)中分配冷卻劑液體的部件(25、29)。
文檔編號B01D3/06GK1365296SQ0081097
公開日2002年8月21日 申請日期2000年7月24日 優(yōu)先權日1999年7月30日
發(fā)明者B·帕爾姆 申請人:利樂拉瓦爾集團及財務有限公司