一种牛奶加工系统及加工方法
阅读说明：本技术 一种牛奶加工系统及加工方法 (Milk processing system and processing method ) 是由 陈英武 于 2021-03-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种牛奶加工系统及加工方法,包括：原料罐、预热机构、均质机构、巴氏杀菌机构、降温机构、暂存机构；所述原料罐与内管A的进料端A连接,所述内管A的储料端A与均质机构连接,所述均质机构与巴氏杀菌机构连接,所述巴氏杀菌机构与内管B的进料端B连接,所述内管B的出料端B与暂存机构连接。本发明的有益效果为：1、可以循环利用预热与降温中热交换水的能量,节能减排；2、在预热与降温过程中,牛奶保持流动状态,不易结块或沉淀。(The invention discloses a milk processing system and a milk processing method, which comprise the following steps: the device comprises a raw material tank, a preheating mechanism, a homogenizing mechanism, a pasteurization mechanism, a cooling mechanism and a temporary storage mechanism; the raw material tank is connected with a feeding end A of the inner tube A, a storage end A of the inner tube A is connected with a homogenizing mechanism, the homogenizing mechanism is connected with a pasteurization mechanism, the pasteurization mechanism is connected with a feeding end B of the inner tube B, and a discharging end B of the inner tube B is connected with a temporary storage mechanism. The invention has the beneficial effects that: 1. the energy of heat exchange water in preheating and cooling can be recycled, so that energy is saved and emission is reduced; 2. in the preheating and cooling processes, the milk keeps a flowing state and is not easy to agglomerate or precipitate.)
技术领域
本发明属于食品加工设备领域，具体涉及一种牛奶加工系统及加工方法。
背景技术
牛奶在加工过程中，通常会使用“巴氏杀菌法”进行加工，使用高温杀灭牛奶中的细菌。在进行高温杀菌前，需要对牛奶进行预热，提高杀菌效率，而一般的牛奶预热机构，都是采用直接在预热罐中对牛奶直接加热，会存在加热不均匀的情况，影响加工效率；而在进行过高温杀菌后，需要对牛奶进行冷却降温，方便进行牛奶的冷藏，而牛奶自然冷却不仅时间长、效率低下，且过程中容易滋生细菌，所以需要对牛奶进行快速冷却，再进行冷藏。在进行牛奶加工过程中，反复改变牛奶温度，需要大量能源，浪费严重，成本高昂。
综上所述，为解决现有的技术问题，本发明设计了一种结构简单、可循环利用热量对牛奶进行预热和冷却的牛奶加工系统及加工方法。
发明内容
本发明为解决现有的技术问题，设计了一种结构简单、可循环利用热量对牛奶进行预热和冷却的牛奶加工系统及加工方法。
本发明的目的可通过以下技术方案来实现：
一种牛奶加工系统，包括：
原料罐、预热机构、均质机构、巴氏杀菌机构、降温机构、暂存机构；
所述预热机构包括预热罐、盘管A，所述预热罐内具有储水腔A，所述预热罐具有内壁A与外壁A，所述内壁A与外壁A之间围合成夹层A，所述盘管A包括内管A与外管A，所述外管A套设在内管A的外部，所述内管A的左端为进料端A而右端为出料端A，所述外管A的右端为进水端A而左端为出水端A，所述外管A的进水端A与储水腔A连通，所述盘管A绕设在夹层A内；
所述均质机构包括箱体、高压均质阀，所述箱体内具有均质腔，所述高压均质阀设置在箱体侧面且与均质腔连通，所述均质腔内转动设置有均质搅拌轴，所述均质搅拌轴下端设有搅拌头；
所述降温机构包括降温罐、盘管B，所述降温罐内具有储水腔B，所述降温罐具有内壁B与外壁B，所述内壁B与外壁B之间围合成夹层B，所述盘管B包括内管B、外管B一、外管B二，所述内管B左端为进料端B且右端为出料端B，所述外管B一与外管B二套设在内管B外侧，所述外管一B设置在内管B靠近进料端B半段的外侧，所述外管B一远离进料端B的一端为进水端B一且另一端为出水端B一，所述外管B二设置在内管B靠近出料端B半段的外侧，所述外管B二靠近出料端B的一端为进水端B二且另一端为出水端B二，所述进水端B一与储水腔B连通，所述盘管B绕设在夹层B内；
所述原料罐与内管A的进料端A连接，所述内管A的储料端A与均质机构连接，所述均质机构与巴氏杀菌机构连接，所述巴氏杀菌机构与内管B的进料端B连接，所述内管B的出料端B与暂存机构连接；
所述外管A的出水端A与降温罐连接，所述外管B一的出水端B一与预热罐连接。
进一步的，所述原料罐内设有储料搅拌轴。
进一步的，所述巴氏杀菌机构包括加热罐、加热搅拌轴，所述加热搅拌轴转动设置在加热罐内。
进一步的，所述储水腔A内设有电加热装置。
进一步的，所述搅拌头包括搅拌叶片、搅拌筒，所述搅拌筒套设在搅拌叶片外，所述搅拌筒侧边与底部设有均质孔，所述均质孔内设有均质网。
进一步的，所述暂存机构包括暂存罐、暂存搅拌轴，所述暂存搅拌轴转动设置在暂存罐内，所述暂存罐罐壁设有隔热层。
进一步的，所述原料罐、预热机构、均质机构、巴氏杀菌机构、降温机构、暂存机构均与CIP清洗机构连接。
一种牛奶加工方法，包括以下步骤：
S1、原奶在挤奶后冷藏运输到加工厂，并储存在原料罐中。
S2、原料罐中的牛奶原料泵入预热机构，牛奶原料在内管A中流动2-3分钟，并预热至75℃。
S3、牛奶原料经过预热机构，泵入均质机构进行均质细化，并保持5-10分钟搅拌。
S4、牛奶原料细化后泵入巴氏杀菌机构，加热至80-85℃进行高温杀菌，保持2.5-3分钟。
S5、将经过杀菌后的牛奶泵入降温机构，在内管B中流动3-4分钟，并降温至4-6℃。
S6、将降温后的牛奶泵入暂存机构，保持4-6℃，等待运输或者灌装。
相比现有技术，本发明结构设置合理：1、可以循环利用预热与降温中热交换水的能量，节能减排；2、在预热与降温过程中，牛奶保持流动状态，不易结块或沉淀。
附图说明
图1为本牛奶加工系统整体示意图；
图2为预热机构结构示意图；
图3为降温机构结构示意图；
图4为均质机构结构示意图；
图5为搅拌头结构示意图；
图6为搅拌筒底部示意图；
图7为本牛奶加工系统流程示意图；
参见图1至图7，其中：1、原料罐；11、储料搅拌轴；2、预热机构；21、预热罐；211、储水腔A；212、内壁A；213、外壁A；214、夹层A；215、电加热装置；22、盘管A；221、内管A；2211、进料端A；2212、出料端A；222、外管A；2221、进水端A；2222、出水端A；3、均质机构；31、箱体；311、均质腔；32、高压均质阀；33、均质搅拌轴；34、搅拌头；341、搅拌叶片；342、搅拌筒；3421、均质孔；3422、均质网；4、巴氏杀菌机构；41、加热罐；42、加热搅拌轴；5、降温机构；51、降温罐；511、储水腔B；512、内壁B；513、外壁B；514、夹层B；52、盘管B；521、内管B；5211、进料端B；5212、出料端B；522、外管B一；5221、进水端B一；5222、出水端B一；523、外管B二；5231、进水端B二；5232、出水端B二；6、暂存机构；61、暂存罐；611、隔热层；62、暂存搅拌轴；7、CIP清洗机构。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的技术方案作进一步的阐述。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：
一种牛奶加工系统，包括：
原料罐1、预热机构2、均质机构3、巴氏杀菌机构4、降温机构5、暂存机构6；
所述预热机构2包括预热罐21、盘管A22，所述预热罐21内具有储水腔A211，所述预热罐21具有内壁A212与外壁A213，所述内壁A212与外壁A213之间围合成夹层A214，所述盘管A22包括内管A221与外管A222，所述外管A222套设在内管A221的外部，所述内管A221的左端为进料端A2211而右端为出料端A2212，所述外管A222的右端为进水端A2221而左端为出水端A2222，所述外管A222的进水端A2221与储水腔A211连通，所述盘管A22绕设在夹层A214内；
所述均质机构3包括箱体31、高压均质阀32，所述箱体31内具有均质腔311，所述高压均质阀32设置在箱体31侧面且与均质腔311连通，所述均质腔311内转动设置有均质搅拌轴33，所述均质搅拌轴33下端设有搅拌头34；
所述降温机构5包括降温罐51、盘管B52，所述降温罐51内具有储水腔B511，所述降温罐51具有内壁B512与外壁B513，所述内壁B512与外壁B513之间围合成夹层B514，所述盘管B52包括内管B521、外管B一522、外管B二523，所述内管B521左端为进料端B5211且右端为出料端B5212，所述外管B一522与外管B二523套设在内管B521外侧，所述外管一B522设置在内管B521靠近进料端B5211半段的外侧，所述外管B一522远离进料端B5211的一端为进水端B一5221且另一端为出水端B一5222，所述外管B二523设置在内管B521靠近出料端B5212半段的外侧，所述外管B二523靠近出料端B5212的一端为进水端B二5231且另一端为出水端B二5232，所述进水端B一5221与储水腔B511连通，所述盘管B52绕设在夹层B514内；
所述原料罐1与内管A221的进料端A2211连接，所述内管A221的储料端A2212与均质机构3连接，所述均质机构3与巴氏杀菌机构4连接，所述巴氏杀菌机构4与内管B521的进料端B5211连接，所述内管B521的出料端B5212与暂存机构6连接；
所述外管A222的出水端A2222与降温罐51连接，所述外管B一522的出水端B一5222与预热罐21连接。
具体的，开始对牛奶进行加工时，原料罐1内储存的牛奶原料泵入预热机构2进行预热步骤；当对牛奶进行预热时，储水腔A211中储存有热水，牛奶从进料端A2211流入内管A221，朝向出料端A2212流动，同时储水腔A12内的热水流入外管A222的进水端A2221，在外管A222与内管A221之间流动，与内管A221中的牛奶进行热交换，以此对牛奶进行加热，由于内管A221的出料端A2212对应的是外管A222的进水端A2221，牛奶与热水的流动方向相反，故靠近出料端A2212的牛奶与之热交换的热水，是刚从储水腔A211进入外管A222与内管A221之间的，温度是最高的，越靠近进料端A2211的牛奶，由于前段管道牛奶与热水热交换，热水温度损失越多，温度就越低，实现热水对牛奶的逐步加热，最终在出料端A2212的牛奶达到预热的温度，当热水与牛奶完成热交换后损失了热量变为了冷水，并从出水端A2222流向储水腔B511，用于对巴氏杀菌后的高温牛奶进行降温；由于牛奶是沿盘绕在夹层A215中的盘管A22持续流动的，所以相较于直接在罐体中加热，加热效果更为均匀，也避免了结块等问题；盘管A22盘绕在夹层A215中保证了有足够的长度供牛奶和热水流动，外壁A214减少了盘管A22中热水温度的散失，内壁A213和夹层A215减少了储水腔A212内热水温度的散失，提高预热效率。
完成牛奶的预热步骤后，牛奶从出料端A2212泵入均质机构，牛奶进入高压均质阀32内，打碎了较大颗粒的蛋白质与脂肪团，并喷入均质腔311内，由均质搅拌轴33继续搅拌。
完成牛奶的均质步骤后，牛奶泵入巴氏杀菌机构4，被加热至75℃以上，进行高温杀菌。
完成牛奶的巴氏杀菌步骤后，高温牛奶泵入降温机构5进行降温步骤，当对牛奶进行降温时，储水腔B511内存储有预热步骤用过后热水转变的冷水，牛奶从内管21的进料端B5211流入内管B521，朝向出料端B5212流动，同时储水仓内的冷水流入外管B一522的进水端B一5221，冷水在外管B一522与内管B521之间流动，与内管B521中的牛奶进行热交换，以此对牛奶进行降温；由于进料端B5211对应的是出水端B一5222，进水端B一5221对应内管B521的中部，冷水与牛奶的流动方向相反，故靠近内管B521中部的牛奶与之热交换的冷水，是刚从储水腔B511进入外管B一522与内管B521之间的，温度是最低的，越靠近进料端B5211牛奶，由于前段管道牛奶的逐步热交换，与之热交换的冷水温度升高越多，在出水端B一5222的冷却水温度达到了最高，实现从进料端B5211到内管B521中部逐步对牛奶进行降温，当冷水吸收了高温牛奶的热量转变为了热水，并从出水端B一5222流向储水罐A21，用于对冷牛奶的预热；当牛奶流动至内管B521中部时，温度与冷水的温度相等，但是还需进一步降温至室温以下，防止细菌滋生，故内管B521的后半段外侧设置了外管B二523，外管B二523内流通的是冰水，冰水由冰水储存机构流入进水端B二5231，在外管B二523与内管B521之间流动，对牛奶进行进一步降温，并从出水端B二5232流出，进水端B二5231对应的是出料端B5212，出水端B二5232对应的是内管B521的中部，冰水与牛奶的流动方向相反，故越靠近出料端B5212的牛奶与之热交换的冰水的温度越低，最终在出料端B5212牛奶降温至冰水的温度。
降温后的牛奶泵入暂存机构6保持低温，等待包装和运输。
在预热与降温步骤之间，热交换的用水循环使用，使预热牛奶并失去热量的水用于降温巴氏杀菌后的高温牛奶，降温牛奶并吸收热量的水用于预热原料罐输送而来的牛奶，循环利用热量，实现了节能减排的效果。
优选的，所述原料罐1内设有储料搅拌轴11。
具体的，在牛奶储存在原料罐1中时，储料搅拌轴11持续转动对牛奶进行搅拌，防止牛奶沉淀分层或者结块。
优选的，所述巴氏杀菌机构4包括加热罐41、加热搅拌轴42，所述加热搅拌轴42转动设置在加热罐41内。
具体的，在牛奶进行巴氏杀菌步骤时，加热搅拌轴转动搅拌加热罐内的牛奶，使牛奶保持流动，使牛奶受热更均匀。
优选的，所述储水腔A211内设有电加热装置215。
具体的，电加热装置可以加热从外管B一522中流入储水腔A211内的热水，使热水的温度提高到预热步骤需要的温度。
优选的，所述搅拌头34包括搅拌叶片341、搅拌筒342，所述搅拌筒342套设在搅拌叶片341外，所述搅拌筒342侧边与底部设有均质孔3421，所述均质孔3421内设有均质网3422。
具体的，搅拌头34在对牛奶原料进行搅拌时，搅拌叶片341搅动牛奶，并使牛奶吸入搅拌筒342内，并从搅拌筒342侧边与底部的均质孔3421高速流出，进一步使牛奶原料细化均质，均质网3422也可以进一步细化均质牛奶原料。
优选的，所述暂存机构6包括暂存罐61、暂存搅拌轴62，所述暂存搅拌轴62转动设置在暂存罐61内，所述暂存罐61罐壁设有隔热层611。
具体的，当牛奶储存在暂存机构6时，暂存搅拌轴6转动搅拌暂存罐中的牛奶，防止牛奶沉淀分层或结块，隔热层611可以使牛奶保持低温，防止细菌滋生。
优选的，所述原料罐1、预热机构2、均质机构3、巴氏杀菌机构4、降温机构5、暂存机构6均与CIP清洗机构7连接。
具体的，CIP清洁装置7可以在无需人工拆卸或打开预热罐1的前提下，在一个预订时间内，将一定温度的清洁液由密闭的管道输送，通过清洁头对各个设备内表面进行喷淋循环，而达到清洗的目的。
一种牛奶加工方法，包括以下步骤：
S1、原奶在挤奶后冷藏运输到加工厂，并储存在原料罐中。
S2、原料罐中的牛奶原料泵入预热机构，牛奶原料在内管A中流动2-3分钟，并预热至75℃。
S3、牛奶原料经过预热机构，泵入均质机构进行均质细化，并保持5-10分钟搅拌。
S4、牛奶原料细化后泵入巴氏杀菌机构，加热至80-85℃进行高温杀菌，保持2.5-3分钟。
S5、将经过杀菌后的牛奶泵入降温机构，在内管B中流动3-4分钟，并降温至4-6℃。
S6、将降温后的牛奶泵入暂存机构，保持4-6℃，等待运输或者灌装。
具体的，牛奶原料在经过S1至S6的加工步骤后，可杀灭牛奶原料中98.6％的细菌，可在密封保存后，在7℃的储存条件下保质期为6天。
本文中所描述的仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。本发明所属领域的技术人员对所描述的具体实施例进行的修改或补充或采用类似的方式替换，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
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