基于差壓雙密封防泄漏裝置的研發(fā)

馮士活

【摘 要】帶有酸堿清洗液的儲液罐與加熱菌罐之間只用一只蝶閥隔開，由于帶酸堿液的儲液罐壓力往往比加熱菌罐內(nèi)的壓力要高，一旦蝶閥泄漏，都會污染流體食品，對產(chǎn)品質(zhì)量的危害是致命的。差壓雙密封防泄漏裝置是專門用于需要時清洗反應釜管道的一種隔離智能閥，裝置采用差壓雙密封防泄漏結構，無論在何種情況下，可以100%防止儲液罐中的酸堿清洗液泄漏到殺菌反應釜中的流體食品內(nèi);采用連動式自動開啟和關閉結構，使差壓雙密封防泄漏裝置在清洗時能夠自動關閉排氣口，使酸堿清洗液能夠順利地通過差壓雙密封防泄漏裝置到達加熱菌罐。

【關鍵詞】差壓;雙密封;防泄漏

0 前言

天然牛奶富含蛋白質(zhì)和微量元素，對幼兒的身體成長、青少年體骼發(fā)育以及老年人的免疫力提升都起到非常重要的作用，因此，牛奶及其衍生產(chǎn)品如乳飲料、酸奶、布丁、奶粉、奶酪和黃油等被人們所喜愛，消費量大增。無論是天然牛奶，或者是牛奶的衍生產(chǎn)品都需要經(jīng)過高溫處理，以達到二次加工或者延長保質(zhì)期和安全性的目的。在天然牛奶或奶制品高溫處理過程中，由于加熱溫度比較高，牛奶及其衍生產(chǎn)品在流經(jīng)反應釜或換熱管道的內(nèi)壁時，其粘稠成份常常會粘附在不銹鋼罐體或管道的內(nèi)壁上，若不及時清洗，會造成嚴重的細菌滋生等情況，破壞產(chǎn)品質(zhì)量，所以在實際生產(chǎn)中反應釜或換熱管道內(nèi)壁每隔2-3小時必須進行一次徹底清洗。而反應釜或換熱管道內(nèi)壁是全封閉，整個過程又是連續(xù)的、自動化生產(chǎn)，如何對其進行清潔是眾多食品機械研發(fā)人員研究的重點之一。目前所用的清潔方法是利用含5%的酸堿清洗液在一定的高壓下沖刷反應釜或管道內(nèi)壁，然后用清水沖洗，最后用無菌水沖洗才算清洗干凈，如圖1所示。傳統(tǒng)的清洗系統(tǒng)在帶有酸堿清洗液的儲液罐與殺菌反應釜之間用一只蝶閥隔開，清洗時，打開蝶閥，酸堿清洗液從酸堿清洗液的儲液罐1通過蝶閥2輸送到加熱罐體3進行清洗;清洗任務完成后，再把酸堿清洗液輸送回酸堿清洗液的儲液罐1，然后關閉蝶閥2。由于帶酸堿液的儲液罐2內(nèi)的液體壓力往往比加熱罐體3內(nèi)的液體壓力要高，一旦蝶閥2發(fā)生泄漏，哪怕是一點點泄漏，都會污染牛奶，對產(chǎn)品質(zhì)量的危害是致命的，該問題長期沒有得到很好的解決，一直困擾著牛奶及其制品行業(yè)。

圖1 清洗過程位置示意圖

1.酸堿清洗液的儲液罐;2.蝶閥;3.加熱罐體

1 差壓雙密封防泄漏裝置結構與工作原理

1.1 差壓雙密封防泄漏裝置的結構

差壓雙密封防泄漏裝置結構如圖2所示，由酸堿清洗液的儲液罐接口1、密封圈2、閥蓋3、驅(qū)動器4、連桿5、放氣活塞6、放氣活塞座7、過濾器8、閥芯9、排放渣滓開關10、加熱罐體接口11、閥體12等組成。閥體12的左右兩邊各安裝了一個閥芯9，蓋上閥蓋3即組成一個完整的閥;在兩個閥芯9的上部安裝了驅(qū)動器4，兩個驅(qū)動器4通過連桿5串聯(lián)在一起;在閥體的內(nèi)部安裝了過濾器8，過濾器8的另一端連接排放渣滓開關10，隨時可以把渣滓排泄出去;在閥體12的中間部位開設了放氣活塞6和放氣活塞座7。

1.2 差壓雙密封防泄漏裝置的工作原理

在清洗時，給驅(qū)動器4輸送打開動力，驅(qū)動器4旋轉(zhuǎn)，通過閥桿帶動左邊的閥芯9，打開左邊的閥;同時驅(qū)動器4通過連桿5帶動右邊的閥芯9，打開右左邊的閥，于是酸堿清洗液從酸堿清洗液的儲液罐通過差壓雙密封防泄漏裝置的酸堿清洗液的儲液罐接口1、兩個閥、加熱罐體接口11到達加熱罐體。當清洗完成后，再給驅(qū)動器4輸送關閉動力，驅(qū)動器4反向旋轉(zhuǎn)，通過閥桿帶動左邊的閥芯9，關閉左邊的閥;同時驅(qū)動器4通過連桿5帶動右邊的閥芯9，關閉右邊的閥，于是切斷酸堿清洗液的儲液罐與加熱罐體之間的液體流通通道。

差壓雙密封防泄漏裝置關閉后，裝置的左邊連接酸堿清洗液的儲液罐，酸堿清洗液的儲液罐內(nèi)的酸堿清洗液通過酸堿清洗液的儲液罐接口1給左邊的閥芯施加了一個液體壓力;裝置的右邊連接加熱罐體，加熱罐體內(nèi)的牛奶通過加熱罐體接口11給右邊的閥芯施加了一個牛奶液體的壓力;在閥體12的中間部位開設了放氣活塞6和放氣活塞座7。一旦裝置左邊的閥芯發(fā)生泄流，酸堿清洗液就會流到閥體12中間的空腔內(nèi)，隨著滲漏的液體增多，閥體12空腔內(nèi)的壓力增大，頂開放氣活塞6，酸堿清洗液就會從放氣活塞座7的孔中流出，加上閥體12空腔內(nèi)的壓力始終小于左邊牛奶液體的壓力，酸堿清洗液只會從放氣活塞座7的孔中流出，而不會流向加熱罐體，不會對加熱罐體內(nèi)的牛奶產(chǎn)生污染;同理，裝置右邊的閥芯部位產(chǎn)生泄流，牛奶也只會從放氣活塞座7的孔中流出，而不會流到酸堿清洗液的儲液罐。由于采用了雙重差壓保護裝置，解決了傳統(tǒng)蝶閥由于泄漏污染牛奶的難題。

圖2 差壓雙密封防泄漏結構圖

1.酸堿清洗液的儲液罐接口;2.密封圈;3.閥蓋;4.驅(qū)動器;5.連桿;6.放氣活塞;

7.放氣活塞座;8.過濾器;9.閥芯;10.排放渣滓開關;11.加熱罐體接口

2 差壓雙密封防泄漏裝置性能測試實驗

為了保證差壓雙密封防泄漏裝置在正常運行中能夠滿足使用要求，對其各項性能進行測試，包括密封壓力測試、排氣性能測試、過濾性能測試等幾個方面。

2.1 密封性能測試

首先是密封性能測試，按照蝶閥的性能要求進行測試，采用逐步加大壓力的方法，測試數(shù)據(jù)如下表1所示，差壓雙密封防泄漏裝置能夠承受的環(huán)境溫度0℃-180℃之間，能夠承受的壓力3MPa，而平時使用環(huán)境都在0.3MPa以下，密封性能完全可滿足使用要求。

表1 密封性能測試數(shù)據(jù)

2.2 排氣性能測試

排氣性能測試是模擬實際環(huán)境下進行試驗，首先完全關閉左右兩側的蝶閥，然后給酸堿清洗液的儲液罐接口1施加0.3MPa的液壓，在此情況下，給左邊的閥打開一點縫隙，產(chǎn)生部分泄漏，左邊的液體通過縫隙進入閥體12的空腔，當空腔內(nèi)的液體占整個空腔1/4左右，壓力達到0.14MPa時，放氣活塞6被頂開;當閥體12的空腔被液體充滿后，液體就從放氣活塞座7的孔流出，整個試驗過程，加熱罐體接口11沒有液體流出，說明差壓雙密封防泄漏裝置排氣性能良好，這對差壓雙密封防泄漏裝置非常重要，保證了差壓雙密封防泄漏裝置在關閉狀態(tài)下酸堿清洗液不能進入加熱罐體，保證了牛奶及其制品的安全性。

2.3 過濾性能測試

由于整個系統(tǒng)是全封閉的，而加熱罐體內(nèi)壁不可避免產(chǎn)生一些渣滓，這些渣滓不及時排泄出來，對整個封閉循環(huán)系統(tǒng)造成污染，差壓雙密封防泄漏裝置具備自動過濾功能和排泄功能，對其進行過濾性能測試也非常必要，過濾性能測試數(shù)據(jù)如表2所示，排泄顆粒大小處理與壓力有關。

表2 過濾性能測試數(shù)據(jù)

3 結論

差壓雙密封防泄漏裝置是專門用于需要時清洗反應釜管道的一種隔離智能閥，裝置采用差壓雙密封防泄漏結構，無論在何種情況下，可以100%防止儲液罐中的酸堿清洗液泄漏到殺菌反應釜中的流體食品內(nèi);采用連動式自動開啟和關閉結構，使差壓雙密封防泄漏裝置在清洗時能夠自動關閉排氣口，使酸堿清洗液能夠順利地通過差壓雙密封防泄漏裝置到達加熱菌罐，同時在清洗結束后能夠自動打開排氣口，使泄露的酸堿清洗液自動排放到外界，避免了污染;采用自動濾渣、快捷排渣結構，能夠?qū)⑶逑春蟮脑|(zhì)在封閉的環(huán)境下自動地過濾掉，而且快捷地排泄出來。

【參考文獻】

[1]陳曉玲.乳品超高溫殺菌工藝研究[J].中國食物與營養(yǎng)，2012，18（9）：40-44.

[2]田曉琴，宋社果.超高壓對鮮牛奶殺菌效果研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2006，34（17）：4397-4398.

[3]趙光遠，等.超高壓處理對鮮牛奶主要品質(zhì)影響[J].食品工程，2007（3）：54-56.

[4]潘周光.套管式流體食品高溫快速殺菌機優(yōu)化分析研究[J].食品研究與開發(fā)，2013，10，34：134-136.

[責任編輯：湯靜]