专利名称：电热式超高温灭菌装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对液体进行超高温灭菌的装置，尤其涉及用电加热的超高温灭菌装置。
现有技术中，也有利用超高温对液体进行灭菌的装置，如美国专利HS－4.161.909就是一种超高温加热装置，目的也是对液体进行灭菌。该装置是利用蒸汽、液体混合加热原理和汽液分离技术来实现的。因此，存在以下不足之处工艺较复杂、生产环境条件较差、使用范围受到限制、质量不易保证、并要配有蒸汽源及其设备。
本实用新型的目的在于提供一种电热式超高温灭菌装置，该装置具有结构简单、运行稳定可靠、使用范围广、容易控制质量指标、电热效率高、自动化程度高、生产环境条件好、维修保养方便等优点。
本实用新型提供的电热式超高温灭菌装置，包括有计量泵5、贮罐36，其特征在于上述装置还包括第一加热装置，第二加热装置和冷却器28，所述两加热装置为电加热装置。
本实用新型提供的电热式超高温灭菌装置，其第一加热装置可由第一电加热器9、第一调压器11、第一温度自动调节系统13组成；其第一加热装置可由第二电加热器16、第二调压器19和第二温度自动调节系统21组成。上述两调压器均可为磁性调压器，或为可控硅调压器。
本实用新型提供的电热式超高温灭菌装置，其第一电加热器9呈园环柱型，由第一壳体47、加热管46、第一支架45、第一保温材料52、加热管进口接线端子43、加热管出口接线端子43′，加热管中心抽头接线端子43″、温度仪表接口51等组成。
本实用新型提供的电热式超高温灭菌装置，其第二电加热器16呈圆环柱型，由第二壳体61、超高温管17、恒温管18、第二支架60、第二保温材料69、超高温管进口接线端子58、超高温管出口接线端子58′、超高温管中心抽头接线端子58″、超高温温度仪表接口67和恒温温度仪表接口68等组成。
本实用新型提供的电热式超高温灭菌装置，其中的第一磁性调压器11中的输出接线端子42和第二磁性调压器19中的输出接线端子57的输出为同相。
本实用新型提供的电热式超高温灭菌装置，其中的超高温管17的管径比加热管46的管径要小，这样加快液体在超高温度管内的流速，加速了其交换，迅速提高被加热液体的温度。
本实用新型提供的电热式超高温灭菌装置，还包括圆环柱型的冷却器28，其由密封壳体78、冷却管79、冷却器支架80、喷嘴84和保温材料85等组成。喷嘴84位于冷却器密封壳体78底部的切向位置，使冷却水从喷嘴84中切向地喷出。
本实用新型提供的电热式超高温灭菌装置，还包括预热器2、计量计7。
按本实用新型上述发明内容可知，其优点在于该装置从液体的预热、加热、超高温加热、恒温到冷却全过程都在密封的不锈钢管道内连续进行，因此，该装置具有结构简单、运行稳定可靠、适用范围广、维护保养方便等优点；因为第一磁性调压器11的负载是加热管46、第二磁性调压器19的负载是超高温管17，它们之间直接通电加热，又因加热管和超高温的电阻很小，所以磁性调压器11和19的输出电压低、电流大，该结构不但电热效率高，而且安全可靠；预热器2的预热水是利用冷却器28经过热交换后的出口冷却水，使废热水得到了利用；第一电加热器9、第二电加热器16、冷却器和预热器都用保温材料进行隔热，进一步提高电热效率；因为设置了温度自动调节系统13和21、超高温器出口压力自动调节系统和冷却器温度自动调节系统，因此，从液体的加热、超高温加热到冷却都自动进行，容易保证生产质量和产量指标，生产环境条件好、生产效率高等优点；由于不锈钢计量泵配用了同步调速电机，有利于调整产量；利用平台的落差高度，对投运、生产、清洗和故障应急处理都带来方便。
以下结合附图对本实用新型较佳实施例进行描述，以便对其有进一步的了解
图1为电热式超高温灭菌装置结构的带控制点的工艺流程示意图。
图2为本实用新型第一电加热器9和第一磁性调压器11组成的局部剖视结构示意图；图3为图2的俯视图；图4为本实用新型第二电加热器16剖去其壳体内壁与外壁的前半部分后和第二磁性调压器19组成的局部剖视结构示意图；图5为图4的俯视图；图6为本实用新型用磁性调压器11和19的接线原理图；图7为本实用新型温度自动调节系统13和21的工作原理框图。
图8为本实用新型冷却器28局部剖视结构结示意图。
图9为图8的俯视图。
以下以牛奶超高温灭菌为例进行描述参见
图1，
图1为本实用新型结构的带控制点的工艺流程示意图。
从
图1中可见，从前处理装置送来的牛奶1先进入预热器2的预热管3中，预热器2的预热水来自冷却器28经过热交换后出口的冷却水，对预热管3中的牛奶进行预热；预热后的牛奶通过不锈钢管道4送入不锈钢计量泵5的进口，为了调节产量的需要，不锈钢计量泵5的驱动电机配用同步调速电动机6，在计量泵的出口装有流量计7，为了流量记录和现场流量显示的需要，选用电远传转子流量计，并配用阻尼器和流量记录仪，经过不锈钢计量泵的牛奶，通过不锈钢管道8泵入电加热器9中的加热管46进行加热，将预热后的牛奶加热到80℃，牛奶在加热管内的停留时间为15－20秒，第一电加热器9和第一磁性调压器11安装在加热器平台12的上面。第一温度自动调节系统13的控制点14设置在加热管46的出口；加热后的牛奶通过不锈钢管道15送入第二电加热器16中的超高温管17，将加热到80℃的牛奶迅速提高至140－150℃，再通过恒温管18维持2－4秒恒温灭菌时间，因为第二电加热器16在运行中贮存的热容量，又因保温材料69的隔热作用，所以恒温管18不必采取其它加热恒温措施，第二电加热器16和第二磁性调压器19安装在第二加热器平台20的上面，第二温度自动调节系统21的控制点22设置在超高温管17的出口，恒温温度测量系统23的测温点24设置在恒温管18出口；第二加热器出口压力自动调节系统25的控制点设置在第二电加热器16中的恒温管18出口，也可设置在冷却器28中的冷却管29出口，27为第二加热器出口压力自动调节系统中的电动执行机构；经过超高温灭菌后的牛奶，通过不锈钢管道30送入冷却器28中的冷却管29，在15－20秒之内将超高温牛奶冷却到常温，冷却器28安装在冷却器平台31的上面，冷却器温度自动调节系统32的控制点33设置在冷却管29的出口，冷却器温度自动调节系统32中的执行机构34为电动执行机构，超高温牛奶的冷却采用冷却水进行热交换，也可使用其它载热体循环热交换；最后，经过冷却器冷却后的牛奶通过不锈钢管道35送入不锈钢贮罐36，37表示灭菌后的牛奶送到后处理装置进行灌装，该超高温灭菌的全过程结束；
图1中的38表示冷却器的冷却水进口管道、39表示经过冷却器热交换后的冷却水出口管道，该管道与预热器2中的预热水进口40连接、41表示预热器的预热水出口。
参见图2、图3，图2为第一电加热器9和第一磁性调压器11组成的局部剖视结构示意图；图3为图2的俯视图。从图2和图3中可见，第一电加热器9呈圆环柱型，第一磁性调压器11(也可用可控硅调压器代替磁性调压器，这点同样适用图4中的磁性调压器19)安装在第一电加热器9的圆环柱体的空腔内，第一磁性调压器11的输出接线端子42与第一电加热器9的加热管进口接线端子43和加热管出口接线端子43′，它们之间用铜排或铝排44用螺栓53进行并联电气连接，第一磁性调压器11的另一只输出接线端子42′与第一电加热器9的加热管中心抽头接线端子43″，它们之间也用铜排或铝排44′用螺栓53进行电气连接，第一电加热器9中的支架45的高度要有所控制，即第一磁性调压器11的高度不能超过第一电加热器9中加热管46最低一圈的高度；第一电加热器9主要包括第一壳体47、加热管46、第一支架45、第一保温材料52、加热管进口接线端子43、加热管出口接线端子43′、加热管中心抽头接线端子43″、温度仪表接口51、加热管进口绝缘套49、加热管出口绝缘套49′、加热管进口接线端子绝缘套50、加热管出口接线端子绝缘套50′、加热管中心抽头接线端子绝缘套50″、加热管进口接口48、加热管出口接口48′。其中加热管46制成盘管状。再把该加热管装配在呈圆环柱型的壳体47内、然后用电焊分别焊接加热管进口、出口和中心抽头接线端子，加热管进口接线端子43焊接在加热管46的进口端，加热管出口接线端子43′焊接在加热管46的出口端，加热管中心抽头接线端子43″焊接在加热管46的管长等分位置，该三只接线端子都从第一壳体内壁47′引出；第一壳体47的外壁制造成可拆结构，再装好外壁；分别套好三只接线端子绝缘套和两只加热管绝缘套；再将加热管进口接口和出口接口中的两只不锈钢法兰，分别用电焊进行焊接；再在第一壳体内装满保温材料，最后进行封口及喷涂处理；第一壳体47装配在第一支架45的上面。上述第一电加热器9的制造材料分别为第一壳体47的外壁用普通碳素钢制造，第一壳体47的内壁47′用非导磁材料，如玻璃钢、铝等制造、加热管46用不锈钢管制造，第一支架45用铸铁件及普通碳素钢板等组成，加热管进口和出口接线端子43和43′及中心抽头接线端子43″用不锈钢制造、加热管进口和出口绝缘套49和49′及加热管进口和出口接线端子绝缘套50和50′还有中心抽头接线端子绝缘套50″，采用聚四氟聚料制造、加热管进口和出口接口48和48′中的连接法兰，用不锈钢制造，温度仪表接口51用不锈钢制造。图2中的54和54′表示第一磁性调压器11中的两只直流控制电流接线端子、55和55′表示第一磁性调压器11中的两只电源接线端子。
参见图4、图5，图4为第二电加热器16剖去其壳体内壁与外壁的前半部分后和第二磁性调压器19组成的局部剖视结构示意图；图5为图4的俯视图。从图4和图5中可见，第一电加热器16的结构与第一电加热器9的结构基本相同，制造材料也基本相同的。第二电加热器16主要包括第二壳体61、超高温管17、恒温管18、第二支架60、第二保温材料69、超高温管进口接线端子58、超高温管出口接线端子58′、超高温管中心抽头接线端子58″、超高温温度仪表接口67见图4中虚线表示、恒温温度仪表接口68、超高温管进口绝缘套64、恒温管出口绝缘套65、超高温管进口接线端子绝缘套66、超高温管出口接线端子绝缘套66′、超高温管中心抽头接线端子绝缘套66″、超高温管进口接口60和恒温管出口接口63。其中超高温管17的管径比第一电加热器9中的加热管46管径小、超高温温度仪表接口67用电焊焊接在超高温管17与恒温管18之间，超高温温度仪表接口从第二壳体内壁61′引出、超高温管进口接线端子58用电焊焊接在超高温管17的进口端、超高温管出口接线端子58′用电焊焊接在超高温管17的出口端、超高温管中心抽头接线端子58″用电焊焊接在超高温管17的管长等分位置、该三只接线端子都从第二壳体内壁61′引出、第二壳体61的外壁制造成可拆结构，第二支架60的高度可低于支架45的高度，即第二磁性调压器19的高度不超过超高温管17最低的一圈的高度、第二磁性调压器19安装在第二电加热器16的圆环柱体的空腔内，第二磁性调压器的输出接线端子57与电加热器的超高温管进口接线端子58的超高温管出口接线端子58′，它们之间用铜排或铝排59用螺栓70进行并联电气连接、第二磁性调压器19的另一只输出接线端子57′与加热器的超高温管中心抽头接线端子58″，它们之间也用铜排或铝排59′用螺栓70进行电气连接，其它结构与制造材料的描述参见第一电加热器9的描述；图4中的71和71′表示第二磁性调压器19中的两只直流控制电流接线端子、72和72′表示第二磁性调压器19中的两只电源接线端子73表示支架60的安装孔。
在上述图2、图3、图4和图5中对两个电加热器的结构进行了描述，这是本实用新型提供的较佳实施例，当然电加热器并不限于这一实施例提供的结构，也可以将加热管和超高温管盘放在电加热器的底部，或将电热材料盘放在圆环柱形的加热器的侧壁内。
参见图6、图7，图6为磁性调压器11和19的接线原理图，图7为温度自动调节系统13和21的工作原理图。首先对第一磁性调压器11的连接关系进行描述，从图6可见，当电源与第一磁性调压器11的两只电源接线端子与55和55′接通后，第一磁性调压器11接通电源、第一磁性调压器中的输出接线端子42与第一电加热器9中的加热管进口接线端子43和出口接线端子43′，它们之间用铜排或铝排44并联电气连接，第一磁性调压器11中的另一只输出接线端子42′与第一电加热器9中的加热管中心抽头接线端子43″，它们之间也用铜排或铝排44′电气连接，经上述电气连接后一次电路接通；第二磁性调压器11中的两只直流控制电流接线端子54和54′与图7中的可控硅电压调整器76″的两输出端进行电气连接；下面再对第二磁性讯压器19的连接关系进行描述。将电源与第二磁性调压器19的两只电源接线端子72和72′接通后，第二磁性调压器19接通电源、第二磁性调压器19中的输出接线端子57与第二电加热器16中的超高温管进口接线端子58和出口接线端子58′，它们之间用铜排或铝排59并联电气连接，第二磁性调压器19中的另一只输出接线端子57′与第二电加热器16中的超高温管中心抽头接线端子58″，它们之间也用铜制或铝排59′电气连接，经上述电气连接后，超高温加热器的一次电路也接通；第二磁性调压器19中的两只直流控制电流接线端子71和71′与图7中的可控硅电压调整器77″的两输出端进行电气连接；经过上述电气连接，图6中的电气线路连接完成。图7说明第一温度自动调节系统13和第二温度自动调节系统21同用图7表示。图6和图7中的U1表示磁性调压器的电源电压、U2表示磁性调压器的输出电压、IK表示磁性调压器的直流控制电流。图7中的虚线框76′、77′表示温度自动调节系统13和21中的比例、积分、微分调节器、76″和77″表示温度自动调节系统13和21中的可控硅电压调整器、76和77表示温度自动调节系统13和21中的温度仪表铜热电阻和铂热电阻、46表示第一电加热器9中的加热管、17表示第二电加热器16中的超高温加热管，11表示第一磁性调压器，19表示第二磁性调压器，从上述图6和图7中可以见出，在运行中被加热牛奶的温度控制是通过自动调节系统13和21分别进行，其自动调节原理如下整定后的调节器，接收到热电阻的阻值变化信号后，把偏差信号进行比例、积分、微分运算作用后的连续输出信号送到可控硅电压调整器、再由可控硅电压调整器输出的直流控制电流引入磁性调压器内的直流控制线圈，来调节磁性调压器输出的电流大小，从而实现了温度自动调节。
参见图8、图9，(9)8为冷却器28结构示意图；图9为图8的俯视图。从图8和图9中可见，冷却器28呈圆环柱型。该冷却器由密封壳体78、冷却管79、冷却器支架80、喷嘴84、保温材料85、冷却管进口接口81、冷却管出口接口81′、温度仪表接口82、冷却水进口接口83、冷却水出口接口83′和保温材料85等组成，其中喷嘴84位于冷却器密封壳体78底部的切向位置，87表示超高温牛奶进口、87′表示冷却后的牛奶出口、89表示冷却水进口、88′表示冷却水出口、89表示冷却水流动方向。经过超高温灭菌后的牛奶进入冷却器中的冷却管79、从冷却水进口接口流入的冷却水，经过喷嘴84的作用后，喷嘴出口的冷却水沿切向喷出，流速迅速加快，由于密封壳体78呈圆环柱型，因此，冷却水在密封壳体内旋转上升，从而达到较好的热交换效果，由于密封壳体内容积小、密封壳的内外壁都装有保温材料85隔热，因此，从冷却水出口接口83′流出的冷却水温度比较高，再通过管道39送到预热器2对牛奶进行预热。密封壳体制成圆环柱保温型结构，壳体材料为普通碳素钢板、冷却管制成盘管，材料为不锈钢管、冷却器支架材料为铸铁件及普通碳素钢板等构成、喷嘴材料为不锈钢、冷却管进口和出口接口为法兰连接，材料为不锈钢、温度仪表接口材料为不锈钢、冷却水进口和出口接口为法兰连接。
参见
图10，
图10为预热器2结构示意图。从
图10中可见，该预热器由壳体90、预热管91、预热器支架92、预热管进口接口93、预热管出口接口93′、预热水进口接口94、预热水出口接口94′、放空阀95、保温材料96等组成，其中97表示预热前牛奶进口、97′表示预热后牛奶出口、98表示预热水进口、98′表示预热水出口。
当然如不用预热器而直接将牛奶送到第一加热器进行电加热也是可行的。
图1中的不锈钢管道4、8、15、30和35采取热保温处理；管道39也采取热保温处理。
投运前后本实用新型在投运前采用饮用水进行，待整个系统运行正常后再投入牛奶运行。
以上对本实用新型的较佳实施例进行了描述，但本实用新型的保护范围并不局限于该实施例所述的内容。该专业领域内的技术人员可在不违背本实用新型发明内容实质的基础上对本实用新型作进一步的变化和改进，变化和改进后的实施例仍在本实用新型权利要求保护的范围之内。
权利要求1.一种超高温灭菌装置，包括计量泵5，贮罐36，其特征在于还包括第一加热装置，第二加热装置和冷却器28，所述第一和第二加热装置都是电加热装置。
2.根据权利要求1所述的超高温灭菌装置，其特征在于上述第一加热装置包括第一电加热器9、第一调压器、第一温度自动调节系统13；上述第二加热装置为超高温电加热装置，它包括第二电加热器16，第二调压器和第二温度自动调节系统21。
3.根据权利要求2所述的超高温灭菌装置，其特征在于上述第一电加热器9呈圆环柱型，它包括第一壳体47，加热管46、第一支架45，第一保温材料52，加热管进口接线端子43、加热管出口接线端子43′、加热管中心抽头接线端子43″、温度仪表接口51。
4.根据权利要求2所述的超高温灭菌装置，其特征在于上述第二电加热器16呈圆环柱型，其包括第二壳体61、超高温管17、恒温管18、第二支架60、第二保温材料69、超高温管进口接线端子58、超高温管出口接线端子58′、超高温管中心抽头接线端子58″、超高温温度仪表接口67和恒温温度仪表接口68。
5.根据权利要求2所述的超高温灭菌装置，其特征在于，上述第一和第二调压器为磁性调节器，即第一、第二磁性调压器11、19，上述两个调压器或为可控硅调压器。
6.根据权利要求3或4所述的超高温灭菌装置，其特征在于上述第一壳体47的第一内壁47′和第二壳体61的第二内壁61′的材料为非导磁材料。
7.根据权利要求4所述的超高温灭菌装置，其特征在于上述超高温管17的管径比所述加热管46的管径要小。
8.根据权利要求2所述的超高温灭菌装置，其特征在于上述第一温度自动调节系统73由温度仪表76和温度记录仪组成，该温度仪表76包括一铜热电阻；上述第二温度自动调节系统21由温度仪表77和温度记录仪组成，该温度仪表77包括一铂热电阻；恒温管出口温度测量系统23包括一温度仪表，它为铂热电阻。
9.根据权利要求1所述的超高温灭菌装置，其特征在于上述冷却器28呈圆环柱型，它包括密封壳体78、冷却管79、冷却器支架80、喷嘴84和保温材料85。
10.根据权利要求15所述的超高温灭菌装置，其特征在于上述冷却管79的材料为不锈钢管，喷嘴84的材料为不锈钢。喷嘴84位于冷却器密封壳体78底部的切向位置，使冷却水以喷嘴84中切向地喷出。
11.根据权利要求1所述的超高温灭菌装置，其特征在于上述装置还包括对液体进行预热的预热器2，该预热器包括壳体90、预热管91、预热器支架92、放空阀95和保温材料96。
12.根据权利要求1所述的超高温灭菌装置，其特征在于上述装置还包括加热器平台12、超高温加热器平台20和冷却器平台31，电加热器9和磁性调压器11安装在加热器平台12的上面；电加热器16和磁性调压器19安装在超高温加热器平台20的上面；冷却器28安装在冷却器平台31的上面，平台的高度加热器平台12最高、超高温加热器平台20其次、冷却器平台31最低。
专利摘要本实用新型涉及用电加热的超高温灭菌装置，它包括预热器、计量泵、由包括加热管的第一电加热器、第一磁性调压器和第一温度自动调节系统组成的第一加热器，由包括超高温管和恒温管的第二电加热器、第二磁性调压器和第二温度自动调节系统组成的第二加热器，冷却器、贮罐等。该装置的整个过程中液体都在密封的不锈钢管内运行。该装置结构简单、运行稳定、维护保养方便，电热效率高、生产效率高且能保证生产产品质量。
文档编号A23C3/02GK2037932SQ88220489
公开日1989年5月24日 申请日期1988年11月26日 优先权日1988年11月26日
发明者张锦堂 申请人:张锦堂