一种无菌的混合充气系统的制作方法

1.本技术涉及氮气搅打技术领域，尤其涉及一种无菌的混合充气系统。


背景技术：

2.目前市场上的氮气搅打混合充气系统属于非无菌系统，即现有设备生产的产品是无法达到商业无菌的。因此目前市场上没有无菌的粘稠物料与氮气搅打混合充气的商业产品，而仅有冷藏条件下运输、售卖的非无菌产品。由于微生物的原因在现有设备生产的产品在常温贮存下是无法保存的。从设备角度去分析，现在搅打充气设备没有设计进行杀菌的硬件配置，也没有设计对气体管路进行灭菌，更没有配置实现氮气除菌的硬件。因此目前亟需一种无菌的粘稠物料与氮气搅打的混合充气系统。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供一种无菌的混合充气系统，以使粘稠物料与氮气搅打混合充气过程中实现无菌化操作。
4.作为本技术实施例的一个方面，本技术实施例提供一种无菌的混合充气系统，包括通过工艺管道相连通的设备以及气体管路；其中，所述设备沿物料流向依次包括：杀菌机1和混合装置4；所述气体管路包括氮气管路7和蒸汽管路8；所述氮气管路7与所述混合装置4相连通；所述蒸汽管路8沿蒸汽流向依次连通所述氮气管路7以及所述混合装置4。
5.在一种实施方式中，所述杀菌机1选自单管式杀菌机、板式杀菌机和刮板式杀菌机的任意一种。
6.在一种实施方式中，所述设备沿物料流向在杀菌机1与混合装置4之间还依次包括无菌罐2和物料传输泵3；所述无菌罐2的上方设置有气体入口9。
7.在一种实施方式中，所述物料传输泵3选自转子泵、螺杆泵、双螺杆泵和柱塞泵中的任意一种。
8.在一种实施方式中，所述设备沿物料流向在混合装置4的下游还依次包括灌装机5以及无菌罐尾阀6；所述工艺管道上还包括多个阀门。
9.在一种实施方式中，所述氮气管路7上沿蒸汽流向依次设置有氮气初过滤器10、气体质量流量计11以及氮气除菌过滤器12。
10.在一种实施方式中，所述蒸汽管路8依次连通所述混合装置4上的机封15 和法兰盘16。
11.在一种实施方式中，所述蒸汽管路8上依次设置有蒸汽过滤器和蒸汽冷却器17。
12.本技术实施例所提供的无菌的混合充气系统将混合装置嵌套到工业化系统，该系统中的各个设备、工艺管道以及气体管路在物料和氮气混合之前均需要进行杀菌操作，从而可以实现将一种粘稠的物料，比如粘稠的酸奶、粘稠的巧克力产品等粘稠的食品中充入氮气，使得粘稠食品充入气体之后，产品的口感更加绵密顺滑，并且粘稠物料经过此申请的工业化系统处理之后，成品达到商业无菌的效果，可以实现产品在常温的条件下实现运输、
售卖。
13.上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本技术进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
14.在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本技术公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本技术范围的限制。
15.图1示出根据本技术实施例的无菌的混合充气系统的示意图。
16.附图标记：
[0017]1‑
杀菌机；2
‑
无菌罐；3
‑
物料传输泵；4
‑
混合装置；5
‑
灌装机；6
‑
无菌罐尾阀；7
‑
氮气管路；8
‑
蒸汽管路；9
‑
气体入口；10
‑
氮气初过滤器；11
‑
气体质量流量计；12
‑
氮气除菌过滤器；13
‑
蒸汽初过滤器；14
‑
蒸汽精过滤器；15
‑
机封；16
‑ꢀ
法兰盘；17
‑
蒸汽冷却器；18
‑
文丘里管；v02
‑
第一减压阀；v03
‑
第二减压阀； v16
‑
背压阀；v17
‑
单向阀；v01、v04、v05、v06、v07、v08、v09、v10、 v11、v12、v13、v14、v15、v17、v19、v20
‑
阀门；cr04、cr05、cr08、 cr15
‑
疏水器。
具体实施方式
[0018]
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本技术的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
[0019]
图1示出根据本技术实施例的无菌的混合充气系统的示意图。如图1所示，该混合充气系统可以包括通过工艺管道相连通的设备以及气体管路；其中，所述设备沿物料流向依次包括：杀菌机1、无菌罐2、物料传输泵3、混合装置4 (优选为搅打混合器)、灌装机5、无菌罐尾阀6以及多个阀门；所述气体管路包括氮气管路7和蒸汽管路8。上述氮气管路7与所述混合装置4相连通。优选地，所述氮气管路7与连通所述物料传输泵3下游的工艺管道在所述搅打混合器的入口处(即，文丘里管18)相连通；所述蒸汽管路8沿蒸汽流向依次连通所述氮气管路7以及所述搅打混合器。
[0020]
在一个示例中，所述物料传输泵3选自转子泵、螺杆泵、双螺杆泵和柱塞泵中的任意一种，优选为转子泵。
[0021]
在一个示例中，所述无菌罐2的上方设置有气体入口9。在一个示例中，所述阀门设置在工艺管道上。
[0022]
在一个示例中，所述氮气管路7上沿蒸汽流向依次设置有氮气初过滤器10、气体质量流量计11以及氮气除菌过滤器12。
[0023]
在一个示例中，所述蒸汽管路8依次连通所述搅打混合器上的机封15和法兰盘16。
[0024]
在一个示例中，所述蒸汽管路8上依次设置有蒸汽初过滤器13、蒸汽精过滤器14、减压阀(即，第一减压阀v02以及第二减压阀v03)以及蒸汽冷却器17。
[0025]
上述无菌的混合充气系统中的各个设备的参数及工艺步骤如下：
[0026]
1、杀菌机
[0027]
杀菌机选自单管式杀菌机、板式杀菌机和刮板式杀菌机的任意一种，上述杀菌机的选择是基于物料的性质(被处理的物料粘度高，通常25℃时的粘度为1000cp
‑
40000cp)所决定的。所述杀菌机的主要工艺步骤为：
[0028]
设备灭菌(即，设备sip)：可以进行热水或蒸汽95℃
‑
139℃保持大于900s 的设备预灭菌，达到设备无菌。
[0029]
进料生产：按照工艺要求对被处理物料进行灭菌处理，使得物料达到商业无菌，此工艺步骤要求杀菌机冷却后的物料温度设定在8
‑
15℃之间，以便后面充分的搅打充气。
[0030]
生产结束可以进行原位清洗(即，cip清洗)：水、碱液、水、酸液、水的清洗。
[0031]
2、无菌罐
[0032]
上述杀菌之后的物料，放置于无菌罐中进行储存，备用。此设备的主要工艺步骤为：
[0033]
设备sip：可以进行蒸汽95℃
‑
139℃保持大于900s的设备预灭菌，达到设备无菌。
[0034]
进料生产：杀菌之后的物料，进入无菌罐。
[0035]
生产结束可以进行cip清洗：水、碱液、水、酸液、水的清洗。
[0036]
3、转子泵、搅打混合器：该两个设备是实现粘稠物料与氮气的在线混合的关键设备。
[0037]
4、灌装机：此设备对搅打混合物料进行灌装成既定的包装形式。
[0038]
采用上述无菌的混合充气系统的大致混合充气方法为：物料经过杀菌机1 进行杀菌，达到商业无菌的料液，被输送到无菌罐2进行无菌暂存，然后通过转子泵输送到搅打混合器在线添加一定比例的氮气后(添加氮气后的混合物料体积是原物料体积的1
‑
3倍，优选1.2倍)，输送到灌装机5进行无菌灌装，制备出商业无菌的产品。具体的混合充气方法如下：
[0039]
(1)设备及管路预杀菌：对所述混合充气系统中的各个设备以及氮气管路 7进行预杀菌；
[0040]
(2)料液预杀菌：将料液通过杀菌机1进行预杀菌；
[0041]
(3)在转子泵中充入0.5
‑
1bar的第一蒸汽以形成冷凝水障蔽；
[0042]
(4)无菌罐2中已经达到商业无菌的料液，经过转子泵，此时转子泵的流量与氮气的流量(通过气体质量流量计11调节)按照设定的比例进行精确的调节，通过单向阀v17(设置在氮气管路7上)下方的文丘里管18将实现预混合，然后通过搅打混合器形成绵密的“料包气”的物料质构(这个过程搅打混合器上的阀门v09、v10打开、v11关闭，并且蒸汽管路上的阀门v04关闭、v05 打开为系统提供0.5
‑
1bar的蒸汽，即此时第二减压阀v03起作用，然后通过蒸汽管路上的蒸汽冷却器17，形成冷凝水障蔽，为搅打混合器提供障蔽保护)，同时背压阀v16(设置在连通搅打混合器的下游工艺管道上)提供2
‑
5bar的背压，保证粘稠物料与氮气进行充分的混合，之后物料输送到灌装机进行灌装。
[0043]
上述设备及管路预杀菌具体包括如下操作：
[0044]
转子泵、搅打混合器灭菌：2.5
‑
3.5bar的蒸汽从无菌罐2上方通入无菌罐2，饱和蒸汽沿着无菌罐工艺管道经过转子泵，转子泵此工艺步骤不转，此时v20 阀(设置在转子泵上)同时也打开，之后对搅打混合器进行灭菌，沿着工艺管道到灌装机5供料阀，最后从无菌罐尾阀6将蒸汽冷凝水排放。此工艺过程要求管路上所有温度达到125℃以上开始计时，并
保持1800s的灭菌工艺。
[0045]
搅打混合器的气体管路的灭菌工艺为：6
‑
8bar的蒸汽经过v01、蒸汽初过滤器13、蒸汽精过滤器14、蒸汽减压阀(此过程需要调节第一减压阀v02的压力要略高于无菌罐2上方通入蒸汽压力0.1
‑
0.5bar，目的是为了保证蒸汽可以从v07(该阀门v07设置在蒸汽管路8与氮气管路7相连通的管路上)、氮气除菌过滤器12、单向阀v17顺利的通入工艺管路，实现氮气管路7灭菌，此过程要求温度在125℃以上开始计时，并保持1800s的灭菌工艺。
[0046]
搅打混合器的机封15、法兰盘16的灭菌工艺为：6
‑
8bar的蒸汽通过v04 阀，经过蒸汽冷却器17(此工艺步骤，v09、v10、v11都不动做，即软化水不通入)，经过机封15与法兰盘16，通过连通法兰盘16的v15、cr15(疏水器) 排放。此过程要求温度在125℃以上开始计时，并保持1800s的灭菌工艺。
[0047]
同理，此过程转子泵的机封温度也需要达到125℃以上开始计时，并保持 1800s的灭菌工艺。
[0048]
此申请的全部系统均符合食品卫生性设计，与产品接触的金属材质采用 304、316不锈钢、密封材质采用epdm、硅胶、特氟龙，极大程度的提高了食品的卫生性、安全性。
[0049]
与此同时此系统采用plc进行全自动控制，提高系统的自动化、稳定性、可靠性。
[0050]
杀菌机无菌段之后的所有工艺管道上在生产过程中动作的阀门必须采用无菌膜片阀或无菌波纹管阀门，无菌罐机封、转子泵机封、搅打混合器机封采用双机封结构。
[0051]
无菌验证试验
[0052]
上述系统的灭菌效果是通过中性产品(ph值6.5
‑
7.5)无菌实验进行的，做三个批次对比实验，每批次12000包，三批次一共坏包数量为3包，从而认为设备无菌实验通过，符合商业无菌上市条件。此外，目前市场上都是非无菌的设备，一般在冷柜里面售卖，货架期是21天的产品，而通过该系统制备出的产品在常温放置6个月，产品不坏，从而符合无菌条件。
[0053]
上述实施例无菌的混合充气系统的其他构成可以采用于本领域普通技术人员现在和未来知悉的各种技术方案，这里不再详细描述。
[0054]
在本说明书的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0055]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0056]
在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0057]
在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0058]
上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
[0059]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。