一种低脂奶油制备用灭菌和发酵系统的制作方法

本发明涉及乳制品加工，具体为一种低脂奶油制备用灭菌和发酵系统。

背景技术：

1、低脂奶油是一种脂肪含量较低的奶制品，通常脂肪含量在10%-30%之间，远低于传统奶油的35%-40%。由于其脂肪含量低，低脂奶油更适合关注健康的消费者，尤其是注重控制脂肪摄入和心血管健康的人群。在食品工业中，低脂奶油广泛用于烘焙、饮料、甜品、酱料等领域，既能提供浓郁的奶香风味，又避免了高脂奶油带来的热量负担。然而，由于低脂奶油脂肪含量较低，其加工过程在均质性、风味保持和菌种发酵效率等方面存在一些技术难点。

2、传统低脂奶油的加工需要对原料进行高温灭菌，以杀灭乳制品中的有害微生物，确保产品的安全性。然而，现有技术中通常采用独立的灭菌和搅拌设备，设备复杂且能耗较高。尤其是当灭菌设备无法实现均匀的热量分布时，可能导致料液局部加热不足或过热，影响灭菌效果和产品质量。此外，搅拌与灭菌分开操作会增加工艺流程的复杂性，降低生产效率。

3、然后在灭菌后的低脂奶油生产过程中，料液需要快速降温至适合发酵菌生长的温度范围（通常为35-42℃）。传统的冷却方式通常采用冷却水浴或简单的换热器，这些方式降温效率较低，容易出现温度不均的问题。此外，冷却时间过长会延迟发酵过程的启动，影响整体生产效率，同时可能导致乳脂和其他固体成分的分层，影响低脂奶油的质地和均匀性。

4、此外低脂奶油的发酵需要通过乳酸菌等发酵菌种的代谢作用，调节其酸度、质地和风味。然而，现有技术中的发酵设备通常采用简单或机械搅拌来提供氧气，但氧气在发酵液中的溶解效率较低，容易导致发酵过程中出现菌体代谢受限的现象。此外，由于氧气分布不均，菌种活性难以保证，从而影响发酵的速度和产品的风味稳定性。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种低脂奶油制备用灭菌和发酵系统，解决了现有技术中低脂奶油加工中的灭菌均匀性、降温效率和发酵氧气供应不足问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种低脂奶油制备用灭菌和发酵系统，包括支撑板，所述支撑板的底部固定连接有多个底座，所述支撑板的顶部固定连接有多个灭菌仓，所述底座的后侧安装有蒸汽直喷混合器，所述蒸汽直喷混合器的输出端固定连接有输送管，所述灭菌仓的内壁一侧转动连接有转筒，所述转筒的一侧安装有转轴，所述输送管的顶部一端安装在转轴的内壁，所述输送管的内壁转动连接有旋杆，所述旋杆的外壁固定连接有多个涡扇，所述旋杆的外壁设置有降温组件，两个所述底座的相近一侧固定连接有中部板，所述中部板的内壁转动连接有转杆，所述转杆的外壁固定连接有多个扇叶，所述中部板的一侧安装有无菌过滤器，所述中部板的顶部固定连接有电磁阀，所述电磁阀的内壁固定连接有输气管，所述底座的顶部安装有发酵罐，所述发酵罐的内壁设置有气泡板，所述输气管与气泡板内壁相通，所述支撑板的顶部固定连接有传动组件。

3、优选的，所述降温组件包括定位板，所述定位板固定连接在中部板的顶部，所述支撑板的底部固定连接有多个铜板，所述铜板的内壁固定连接有蛇形管，所述旋杆的外壁固定连接有主动齿轮，所述中部板的顶部一侧转动连接有惰齿轮，所述惰齿轮的顶部固定连接有降温扇。

4、优选的，所述转筒的外壁固定连接有多个搅拌杆，所述转筒的外壁设置有多个喷嘴，所述灭菌仓的一侧安装有进料法兰。

5、优选的，所述转杆的一侧固定连接有第二锥齿轮，所述旋杆的底部固定连接有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮为啮合连接。

6、优选的，所述惰齿轮与主动齿轮为啮合连接，所述主动齿轮与惰齿轮的齿比为1：4。

7、优选的，所述惰齿轮、主动齿轮、第一锥齿轮与第二锥齿轮均采用聚醚醚酮。

8、优选的，所述传动组件包括电机，所述电机固定连接在支撑板的顶部，所述电机的输出端固定连接有第二皮带轮，所述第二皮带轮的一侧固定连接有第三皮带轮，所述转筒的外壁一侧固定连接有第一皮带轮。

9、优选的，其中一个所述第一皮带轮与第二皮带轮通过皮带相连接，其中一个所述第一皮带轮与第三皮带轮通过皮带相连接。

10、优选的，所述蛇形管的一端分别与多个灭菌仓的内壁相通，所述蛇形管的一端与发酵罐内壁相通。

11、优选的，所述发酵罐的外壁前端设置有注菌管，所述发酵罐的一端设置有排料管。

12、工作原理：在使用本装置对低脂奶油进行灭菌以及发酵加工时，首先通过进料法兰的连接，将需要灭菌的料灌入灭菌仓内，然后打开电机，通过驱动第二皮带轮与第三皮带轮分别以皮带带动两侧第一皮带轮所固定的转筒进行连接，由此实现对灭菌仓内料品的搅拌，并在缓慢搅动过程中，通过蒸汽直喷混合器输出高温蒸汽，并通过转筒的内壁空心设置将高温蒸汽通过喷嘴均匀输出到灭菌仓的内壁，以此完成对料品的灭菌处理。

13、在灭菌工艺完成后，即可通过控制料通过蛇形管一侧所设置的循环泵将灭菌仓内灭菌后的料通过蛇形管吸入发酵罐内。再次过程中，蒸汽直喷混合器始终处于开启状态，在高温压力气体通过输送管进入灭菌仓内壁实现灭菌的同时，会驱动多个涡扇带动旋杆产生旋转，并在旋转过程中同步带动主动齿轮与惰齿轮之间产生啮合连接，从而驱动降温扇旋转产生风力，从而对通过蛇形管内壁的料完成风冷降温。

14、并且能够在发酵罐进行发酵过程中通过扇叶向气泡板内排入的空气，向发酵罐内部发酵菌提供氧气，并通过微气泡效果提高低脂奶油发酵效果，缩短发酵时间，提高整体效率。在完成发酵后，即可通过发酵罐一侧的排料管排出。在整体过程中，灭菌与发酵可同时进行。

15、本发明提供了一种低脂奶油制备用灭菌和发酵系统。具备以下有益效果：

16、1、本发明通过蒸汽直喷混合器输出的蒸汽作为动力源，推动旋杆上的涡扇高速旋转，并通过齿轮传动系统将动力分配至转筒、搅拌杆和降温扇等功能部件，从而实现料液的均匀搅拌、高效灭菌和快速降温，降低了设备的复杂性和整体能耗。

17、2、本发明通过设置降温组件，包括蛇形管、铜板和降温扇，结合动力传动组件，实现了灭菌后料液的快速降温处理，通过这样的设计既利用了风冷降温效果，又通过蛇形管延长了热交换路径，显著提升了降温效率，有效缩短了发酵准备时间。

18、3、本发明通过气泡板、扇叶等组件的配合使用，能够显著提高发酵液中的氧气溶解度，优化发酵菌的代谢环境；同时，由于微气泡的表面张力和气泡崩解时的微小冲击力，可以刺激发酵菌体表面，提高菌体的活性和发酵效率，缩短发酵时间，还能增强产物的风味稳定性和均一性。

技术特征：

1.一种低脂奶油制备用灭菌和发酵系统，包括支撑板（2），其特征在于，所述支撑板（2）的底部固定连接有多个底座（1），所述支撑板（2）的顶部固定连接有多个灭菌仓（3），所述底座（1）的后侧安装有蒸汽直喷混合器（4），所述蒸汽直喷混合器（4）的输出端固定连接有输送管（5），所述灭菌仓（3）的内壁一侧转动连接有转筒（8），所述转筒（8）的一侧安装有转轴（12），所述输送管（5）的顶部一端安装在转轴（12）的内壁，所述输送管（5）的内壁转动连接有旋杆（6），所述旋杆（6）的外壁固定连接有多个涡扇（7），所述旋杆（6）的外壁设置有降温组件，两个所述底座（1）的相近一侧固定连接有中部板（17），所述中部板（17）的内壁转动连接有转杆（19），所述转杆（19）的外壁固定连接有多个扇叶（20），所述中部板（17）的一侧安装有无菌过滤器（18），所述中部板（17）的顶部固定连接有电磁阀（21），所述电磁阀（21）的内壁固定连接有输气管（23），所述底座（1）的顶部安装有发酵罐（22），所述发酵罐（22）的内壁设置有气泡板（32），所述输气管（23）与气泡板（32）内壁相通，所述支撑板（2）的顶部固定连接有传动组件。

2.根据权利要求1所述的一种低脂奶油制备用灭菌和发酵系统，其特征在于，所述降温组件包括定位板（29），所述定位板（29）固定连接在中部板（17）的顶部，所述支撑板（2）的底部固定连接有多个铜板（30），所述铜板（30）的内壁固定连接有蛇形管（31），所述旋杆（6）的外壁固定连接有主动齿轮（26），所述中部板（17）的顶部一侧转动连接有惰齿轮（28），所述惰齿轮（28）的顶部固定连接有降温扇（27）。

3.根据权利要求1所述的一种低脂奶油制备用灭菌和发酵系统，其特征在于，所述转筒（8）的外壁固定连接有多个搅拌杆（9），所述转筒（8）的外壁设置有多个喷嘴（10），所述灭菌仓（3）的一侧安装有进料法兰（11）。

4.根据权利要求1所述的一种低脂奶油制备用灭菌和发酵系统，其特征在于，所述转杆（19）的一侧固定连接有第二锥齿轮（25），所述旋杆（6）的底部固定连接有第一锥齿轮（24），所述第一锥齿轮（24）与第二锥齿轮（25）为啮合连接。

5.根据权利要求2所述的一种低脂奶油制备用灭菌和发酵系统，其特征在于，所述惰齿轮（28）与主动齿轮（26）为啮合连接，所述主动齿轮（26）与惰齿轮（28）的齿比为1：4。

6.根据权利要求2所述的一种低脂奶油制备用灭菌和发酵系统，其特征在于，所述惰齿轮（28）、主动齿轮（26）、第一锥齿轮（24）与第二锥齿轮（25）均采用聚醚醚酮。

7.根据权利要求1所述的一种低脂奶油制备用灭菌和发酵系统，其特征在于，所述传动组件包括电机（14），所述电机（14）固定连接在支撑板（2）的顶部，所述电机（14）的输出端固定连接有第二皮带轮（15），所述第二皮带轮（15）的一侧固定连接有第三皮带轮（16），所述转筒（8）的外壁一侧固定连接有第一皮带轮（13）。

8.根据权利要求7所述的一种低脂奶油制备用灭菌和发酵系统，其特征在于，其中一个所述第一皮带轮（13）与第二皮带轮（15）通过皮带相连接，其中一个所述第一皮带轮（13）与第三皮带轮（16）通过皮带相连接。

9.根据权利要求2所述的一种低脂奶油制备用灭菌和发酵系统，其特征在于，所述蛇形管（31）的一端分别与多个灭菌仓（3）的内壁相通，所述蛇形管（31）的一端与发酵罐（22）内壁相通。

10.根据权利要求1所述的一种低脂奶油制备用灭菌和发酵系统，其特征在于，所述发酵罐（22）的外壁前端设置有注菌管，所述发酵罐（22）的一端设置有排料管。

技术总结
本发明涉及乳制品加工领域，公开了一种低脂奶油制备用灭菌和发酵系统，包括支撑板，所述支撑板的底部固定连接有多个底座，所述支撑板的顶部固定连接有多个灭菌仓，所述底座的后侧安装有蒸汽直喷混合器，所述蒸汽直喷混合器的输出端固定连接有输送管，所述灭菌仓的内壁一侧转动连接有转筒，所述转筒的一侧安装有转轴，所述输送管的顶部一端安装在转轴的内壁，所述输送管的内壁转动连接有旋杆，所述旋杆的外壁固定连接有多个涡扇，所述旋杆的外壁设置有降温组件。通过蒸汽直喷混合器输出的蒸汽作为动力源，推动旋杆上的涡扇高速旋转，实现料液的均匀搅拌、高效灭菌和快速降温，降低了设备的复杂性和整体能耗。

技术研发人员：陈军,陈建阳
受保护的技术使用者：奥夫食品股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/14