專(zhuān)利名稱(chēng)：一種對(duì)液態(tài)產(chǎn)品進(jìn)行蒸發(fā)冷卻的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)液態(tài)產(chǎn)品進(jìn)行蒸發(fā)冷卻的裝置，所述裝置包括一個(gè)載汽產(chǎn)品入口、一個(gè)產(chǎn)品出口和一個(gè)冷凝蒸氣出口的真空容器，所述裝置還包括一個(gè)冷卻劑液體循環(huán)回路。
背景技術(shù)：
今天，對(duì)液體食品(如牛奶)進(jìn)行熱處理已經(jīng)是一種常見(jiàn)的工業(yè)操作方法。通過(guò)加熱這種食品，食品中所存在的微生物會(huì)被消滅，因而會(huì)延長(zhǎng)其貨架壽命。在食物的殺菌過(guò)程中，食物被加熱至超過(guò)100℃的溫度。為了快速地加熱至這個(gè)溫度，人們使用蒸氣。加熱既可直接進(jìn)行也可間接進(jìn)行。在間接加熱過(guò)程中，可以使用不同類(lèi)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(lèi)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(gè)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(kāi)并促使其通過(guò)一個(gè)充滿蒸氣的室。在兩種情況下，所提供的蒸氣都會(huì)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(gè)溫度下被保持某一預(yù)定的時(shí)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(gè)真空容器中通過(guò)蒸發(fā)冷卻(即所謂閃蒸冷卻)來(lái)執(zhí)行這種操作。在操作過(guò)程中，蒸氣的釋放和冷凝同時(shí)進(jìn)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(nèi)發(fā)生的。當(dāng)所述產(chǎn)品進(jìn)入真空容器時(shí)，液體沸騰，蒸氣被釋放出來(lái)并在容器內(nèi)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(guò)冷卻之后會(huì)從容器底部的區(qū)域排出。離開(kāi)該產(chǎn)品的蒸氣與沒(méi)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(jìn)行，在這里用冷卻水以噴淋的形式冷卻蒸氣，或者通過(guò)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(shè)置在第一真空容器內(nèi)作為一個(gè)整體，或者設(shè)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(lái)都是相當(dāng)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(duì)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(zhì)應(yīng)該好以避免“除垢”或結(jié)垢以及還要考慮在冷凝器內(nèi)的隔板或管道上的腐蝕。
發(fā)明目的本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種對(duì)液體進(jìn)行蒸發(fā)冷卻(閃蒸冷卻)的裝置，在所述裝置中對(duì)排出蒸氣的冷凝在同樣的真空容器中進(jìn)行，不需要昂貴而又復(fù)雜的冷凝器。
本發(fā)明的另一個(gè)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(jié)垢及腐蝕的問(wèn)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(shí)現(xiàn)，在下面的敘述中公開(kāi)的這種類(lèi)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(nèi)且開(kāi)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(shè)置在第一室，冷凝蒸氣的出口被設(shè)置在第二室。
本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案中，進(jìn)一步給出的技術(shù)特征示于所附的從屬權(quán)利要求中。
附圖的簡(jiǎn)要描述現(xiàn)在，對(duì)本發(fā)明兩個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案做出更詳細(xì)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(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案；及圖2示出本發(fā)明的裝置的第二個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案。
優(yōu)選實(shí)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(gè)具有外壁2和端壁3、4的真空容器。在容器1的內(nèi)部，與外壁2同軸地設(shè)置一個(gè)另外的壁5。所述壁2、5在容器1的內(nèi)部形成兩個(gè)同軸的室，即第一室6和第二室7。在本發(fā)明第一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中(圖1)，第一室6被設(shè)置在第二室7的內(nèi)部，而在第二個(gè)實(shí)施方案中(圖2)，第一室6被設(shè)置在第二室7的外部。
內(nèi)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(gè)室6和7向上開(kāi)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(gè)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(nèi)。在本發(fā)明的第一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中(圖1)，這意味著產(chǎn)品入口9分布在內(nèi)壁5上，而在第二個(gè)實(shí)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(gè)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(nèi)，設(shè)置一個(gè)出口14用于排放從所述產(chǎn)品中分離出來(lái)的已冷凝的蒸氣及沒(méi)有冷凝的氣體。出口14被設(shè)置為一個(gè)溢流道(spillway overflow)。溢流道14通過(guò)管道15與一個(gè)真空泵16相連。管道17一般從真空泵16直接導(dǎo)向一個(gè)出口。
在第二室7中，在底端4還裝配有一個(gè)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(dǎo)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(gè)冷水管道23。
在冷卻器22的后面還裝配有一個(gè)管道24以用于在真空容器1的內(nèi)部排放物料。在本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施方案中(圖1)，管道24通過(guò)一個(gè)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(shè)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(gòu)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(shí)施方案中(圖2)，管道24通過(guò)一個(gè)具有許多孔的分配噴嘴29排放物料。分配噴嘴29被設(shè)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(gòu)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(gè)壓力調(diào)節(jié)器26并設(shè)置在與真空泵16相連的管道15上。通過(guò)壓力調(diào)節(jié)器的監(jiān)控使真空容器1的內(nèi)部維持適宜的壓力。所述裝置還包括一個(gè)用于洗滌的管道27。管道27的末端有一個(gè)噴嘴28。
在到達(dá)所述裝置之前已經(jīng)經(jīng)過(guò)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(gè)緩沖管道(圖中未示出)中在這個(gè)溫度下保持某一預(yù)定的時(shí)間間隔，該時(shí)間間隔的長(zhǎng)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(guò)管道8進(jìn)入所述裝置。載汽產(chǎn)品通過(guò)切線入口9進(jìn)入真空容器1，進(jìn)入第一室6，這意味著在本發(fā)明的第一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中(圖1)所述產(chǎn)品將進(jìn)入由壁2和壁5形成兩個(gè)室6、7的內(nèi)部。在第二實(shí)施方案中(圖2)，所述產(chǎn)品進(jìn)入兩個(gè)室6、7的外部。由于入口的切線設(shè)計(jì)，所述產(chǎn)品在所謂“旋流效應(yīng)”的作用下流過(guò)各自的壁5、2。當(dāng)處于一定壓力的產(chǎn)品進(jìn)入真空容器1時(shí)，所述液體由于壓力的突降而沸騰，蒸氣和沒(méi)有冷凝的氣體將會(huì)從所述產(chǎn)品中釋放出來(lái)。在真空容器內(nèi)較重的產(chǎn)品下降而較輕的蒸氣和沒(méi)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(dāng)，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(guò)出口10排出。所述產(chǎn)品通過(guò)管道11、13及離心泵12被進(jìn)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(méi)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(lái)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(méi)有冷凝的氣體一起聚集在真空容器的底部。設(shè)置有一個(gè)溢流道14以使得額外的冷凝蒸氣和氣體通過(guò)其從真空容器中排出。余料通過(guò)管道15和真空泵16、及管道17被送至出口。通過(guò)設(shè)置在真空泵16入口的壓力調(diào)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(shí)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(guò)出口18和管道19并由真空容器1通過(guò)循環(huán)泵20到達(dá)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(guò)冷水管道23進(jìn)入冷卻器22。
在冷卻器22之后，冷卻劑水通過(guò)管道24回流至真空容器1的上部區(qū)域。根據(jù)不同的實(shí)施方案，管道24分別通過(guò)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(guò)管道25和分配噴嘴29的小孔均勻噴出，使其再次噴淋至進(jìn)入容器1的蒸氣和沒(méi)有冷凝的氣體上。
為了使真空容器1內(nèi)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(diào)節(jié)器31發(fā)出一個(gè)信號(hào)，所述溫度調(diào)節(jié)器控制設(shè)置在管道24上的閥32，該處已冷凝的冷卻劑水離開(kāi)冷凝器22。通過(guò)閥32調(diào)整一定量的冷卻劑水，使其通過(guò)管道24分別進(jìn)入環(huán)形管道25或分配噴嘴29。上面所描述的調(diào)整容器1內(nèi)溫度的方法容許位于本發(fā)明裝置上游的熱處理設(shè)備中產(chǎn)品量均勻的變化。一種更經(jīng)濟(jì)的替代方式是穩(wěn)定的流動(dòng)調(diào)節(jié)，該方式要求固定的產(chǎn)品量。
通過(guò)溫度調(diào)節(jié)器33使冷卻劑水保持所需的溫度，所述溫度調(diào)節(jié)器直接與來(lái)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(diào)節(jié)器34發(fā)出一個(gè)信號(hào)，該溫度調(diào)節(jié)器控制著設(shè)置在通往冷卻器22的冷水管道23上。通過(guò)調(diào)節(jié)冷卻劑水的溫度從而使通過(guò)出口18從真空容器1排出的冷卻劑水不會(huì)超過(guò)約65℃的溫度，從而避免冷卻劑水的管道結(jié)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(duì)液態(tài)產(chǎn)品進(jìn)行蒸發(fā)冷卻或閃蒸冷卻的裝置在設(shè)計(jì)上比現(xiàn)有技術(shù)裝置中的設(shè)計(jì)更經(jīng)濟(jì)。所述裝置僅使用單一的真空容器，不需要配備復(fù)雜而又昂貴的冷凝器。所述裝置還有一個(gè)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(quán)利要求
1.一種用于對(duì)液態(tài)產(chǎn)品進(jìn)行蒸發(fā)冷卻的裝置，包括一個(gè)帶有載汽產(chǎn)品入口(9)、一個(gè)產(chǎn)品出口(10)和一個(gè)冷凝蒸氣出口(14)的真空容器(1)，所述裝置還包括一個(gè)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(shè)置在容器(1)內(nèi)且開(kāi)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(shè)置在第一室(6)，已冷凝蒸氣的出口(14)被設(shè)置在第二室(7)。
2.如權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述第一室(6)被設(shè)置在第二室(7)的內(nèi)部。
3.如權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述第一室(6)被設(shè)置在第二室(7)的外部。
4.如權(quán)利要求1的裝置，其特征在于冷凝蒸氣的出口是一個(gè)溢流道。
5.如權(quán)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(quán)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(quán)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(shè)計(jì)為縱向狹縫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)液態(tài)產(chǎn)品進(jìn)行蒸發(fā)冷卻,或閃蒸冷卻的裝置。該裝置包括一個(gè)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(shè)置在容器(1)內(nèi)。在第一室(6)中設(shè)置有一個(gè)載汽產(chǎn)品入口(9),及一個(gè)產(chǎn)品出口(10)。在第二室(7)中設(shè)置有一個(gè)用于冷凝蒸氣和沒(méi)有冷凝氣體的溢流道(14)。所述裝置還包括一個(gè)液態(tài)冷卻劑的循環(huán)回路,該回路包括一個(gè)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(hào)B01D3/06GK1365296SQ0081097
公開(kāi)日2002年8月21日 申請(qǐng)日期2000年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月30日
發(fā)明者B·帕爾姆 申請(qǐng)人:利樂(lè)拉瓦爾集團(tuán)及財(cái)務(wù)有限公司