一种高温连续瞬时灭菌设备及控制方法与流程

本发明涉及灭菌设备的，具体而言，涉及一种高温连续瞬时灭菌设备及控制方法。

背景技术：

1、本发明涉及固体物料灭菌设备技术领域，适用于制药、食品保健品、饲料加工行业中热敏性、易吸潮、需要保留高活性的粉末、颗粒、片状物料的连续灭菌作业。

2、现有固体粉末物料高温蒸汽瞬时灭菌主要存在两类设备。第一类为过热蒸汽真空粉末灭菌系统，该系统在灭菌仓内设置带蒸汽孔的搅拌轴与搅拌叶片，过热蒸汽通入灭菌仓使物料流态化，物料在仓内完成8-15秒保压灭菌；完成单批次灭菌后，需要将灭菌仓内部全部蒸汽排空，再进行排料；该方式每批次均会将仓内大量高温蒸汽直接排放，排放蒸汽混有物料杂质难以回收利用，同时为维持系统运行压力还会持续向外排放蒸汽，造成单位物料灭菌的蒸汽能耗高。

3、第二类为管道式蒸汽输送灭菌设备，物料依靠过热蒸汽在管道内高速输送，在输送流动过程中完成瞬时升温灭菌，之后进行气粉分离、冷却出料。该设备中蒸汽同时承担物料输送与灭菌双重功能，大量蒸汽随尾气向外排出，即便配置蒸汽回收装置，依然存在能量转换损失；并且灭菌管道长度固定，物料在高温区停留时间调节范围小，难以适配多种不同物性的热敏物料。

4、综上，现有粉末瞬时灭菌设备普遍存在蒸汽能量利用率低、能耗高，部分设备物料灭菌时间可调性差、物料适配范围受限的技术缺陷。因此亟需开发一种低能耗、可连续作业、灭菌停留时间可调的高温连续瞬时灭菌设备。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高温连续瞬时灭菌设备及控制方法，其能够减少蒸汽用量。

2、本发明的实施例通过以下技术方案实现：

3、一种高温连续瞬时灭菌设备，包括料仓、进料压力隔离阀、蒸汽灭菌仓、螺旋推进机构、出料压力隔离阀以及驱动所述螺旋推进机构的电机；所述料仓出料端对接所述进料压力隔离阀，所述进料压力隔离阀连通蒸汽灭菌仓的进料侧，所述螺旋推进机构装配于蒸汽灭菌仓内部，所述蒸汽灭菌仓的出料侧连接所述出料压力隔离阀；所述进料压力隔离阀、螺旋推进机构、出料压力隔离阀三者相互配合：进料压力隔离阀实现物料密闭入仓，出料压力隔离阀实现物料密闭出仓，螺旋推进机构连续推送物料在蒸汽灭菌仓内部移动行进；在物料连续进出、连续输送过程中共同维持蒸汽灭菌仓内部的灭菌保压环境，完成物料保压灭菌；所述进料压力隔离阀设有蒸汽进气接口，所述蒸汽进气接口用于向进料压力隔离阀通入高温干蒸汽，使蒸汽随物料进入蒸汽灭菌仓内部而形成高温高压灭菌腔室；物料在蒸汽灭菌仓内部由螺旋推进机构向前输送并接受高温蒸汽保压灭菌。

4、进一步地，还包括蒸汽保温仓；所述蒸汽保温仓套在蒸汽灭菌仓外部，所述蒸汽保温仓通入高温干蒸汽，用于对蒸汽灭菌仓仓壁保温，避免仓壁降温产生凝露。

5、进一步地，所述进料压力隔离阀与出料压力隔离阀设置为同速联动，二者转速同步，匹配物料进料速率与出料速率，保障蒸汽灭菌仓仓内压力稳定。

6、进一步地，所述电机转速可调，通过调节电机转速改变螺旋推进机构物料推送速度，以此调整物料在蒸汽灭菌仓内的高温保压停留时间。

7、进一步地，还包括降温输送通道、风机以及空气过滤装置；所述出料压力隔离阀的物料出口连通降温输送通道，所述风机和空气过滤装置接入降温输送通道，风机输出经过滤的气流对出料后的灭菌物料实施降温输送。

8、进一步地，所述出料压力隔离阀的物料出口与降温输送通道之间斜向上设置排气口，向上排出混杂的水蒸气与空气，避免蒸汽进入降温输送通道冷凝打湿物料。

9、进一步地，所述进料压力隔离阀、出料压力隔离阀选自星型卸料阀、双翻板式重锤阀、螺旋挤压进料式保压阀、双仓或者多仓交替供料保压机构中的任意一种。

10、一种高温连续瞬时灭菌控制方法，采用上述的高温连续瞬时灭菌设备，包括如下步骤：

11、s1、实时采集蒸汽灭菌仓仓内压力信号、料仓料位信号、进料压力隔离阀和出料压力隔离阀实际转速信号；

12、s2、物料经进料压力隔离阀密闭送入蒸汽灭菌仓，进料压力隔离阀、螺旋推进机构、出料压力隔离阀协同维持仓内保压灭菌环境，物料完成保压灭菌后由出料压力隔离阀排出送入降温输送通道；灭菌全程不对蒸汽灭菌仓执行整仓泄压排空；

13、s3、仓内压力低于工艺设定压力时，结合料位以及进料压力隔离阀实际转速判别压力下降诱因并执行差异化调控。

14、进一步地，若料仓料位正常、进料压力隔离阀带料正常运转，则增大蒸汽进气接口进气量补偿压力损耗；若料仓料位偏低判定为断料故障，则限制蒸汽进气大幅增量，下调螺旋推进机构转速并输出缺料告警；依据进出料隔离阀实际转速换算物料实际流量，闭环校正物料在蒸汽灭菌仓内的实际保压灭菌时长。

15、进一步地，实时检测进气蒸汽湿度，蒸汽湿度超标时执行报警和进料速率联锁降低；将运行异常分为轻微、中度、严重三级并执行分级处置，同时可调用预存储的物料工艺参数库自动配置工艺。

16、本发明的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

17、本发明的高温连续瞬时灭菌设备采用进料压力隔离阀、螺旋推进机构、出料压力隔离阀三者协同配合的核心结构，依靠隔离阀实现密闭进出料，螺旋推进机构完成仓内物料连续输送，在不间断进出料的工况下维持蒸汽灭菌仓内部保压灭菌环境，摒弃了传统批次灭菌设备每批次完成后整仓排空蒸汽的作业方式，避免大量高温蒸汽直接外泄，大幅降低蒸汽消耗，提升蒸汽能量利用率，降低物料单位灭菌能耗。

18、在蒸汽灭菌仓外部套设蒸汽保温仓，利用夹层内通入的高温干蒸汽对灭菌仓仓壁持续保温，使仓壁温度高于蒸汽冷凝温度，从源头规避仓内壁凝露产生，防止冷凝水打湿粉末、颗粒物料，避免物料出现吸潮、结块问题，保障成品物料品质。

19、将进料压力隔离阀与出料压力隔离阀设置为同速联动，使进出料物料速率相互匹配，减少仓内压力波动，维持灭菌仓内部工艺条件稳定。配套转速可调的电机驱动螺旋推进机构，可以灵活改变物料在高温高压腔体内的停留时长，能够根据物料热敏属性适配不同灭菌时间，克服传统管道式设备高温停留时间不可调的短板，拓宽物料适配范围。设备可实时根据仓内压力波动调节蒸汽进气量，补偿物料吸热及隔离阀微量泄漏带来的压力损失，保证灭菌压力稳定，保障灭菌效果一致性。

20、物料完成灭菌之后，可通过风机配合空气过滤装置提供洁净气流对物料开展降温输送，防止高温物料堆积变质；出料位置斜向上设置的排气口，能够将随物料带出的水蒸气、空气向上排出，减少水蒸气进入降温输送通道，避免降温段蒸汽冷凝打湿物料。

21、进料、出料压力隔离阀可选用星型卸料阀、双翻板式重锤阀、螺旋挤压进料式保压阀、双仓或多仓交替供料保压机构多种等同结构，可依据物料性状、生产产能灵活选型，均可以实现密闭保压连续进出料，设备适配不同生产场景的能力强。

1.一种高温连续瞬时灭菌设备，其特征在于：包括料仓、进料压力隔离阀、蒸汽灭菌仓、螺旋推进机构、出料压力隔离阀以及驱动所述螺旋推进机构的电机；所述料仓出料端对接所述进料压力隔离阀，所述进料压力隔离阀连通蒸汽灭菌仓的进料侧，所述螺旋推进机构装配于蒸汽灭菌仓内部，所述蒸汽灭菌仓的出料侧连接所述出料压力隔离阀；所述进料压力隔离阀、螺旋推进机构、出料压力隔离阀三者相互配合：进料压力隔离阀实现物料密闭入仓，出料压力隔离阀实现物料密闭出仓，螺旋推进机构连续推送物料在蒸汽灭菌仓内部移动行进；在物料连续进出、连续输送过程中共同维持蒸汽灭菌仓内部的灭菌保压环境，完成物料保压灭菌；所述进料压力隔离阀设有蒸汽进气接口，所述蒸汽进气接口用于向进料压力隔离阀通入高温干蒸汽，使蒸汽随物料进入蒸汽灭菌仓内部而形成高温高压灭菌腔室；物料在蒸汽灭菌仓内部由螺旋推进机构向前输送并接受高温蒸汽保压灭菌。

2.根据权利要求1所述的高温连续瞬时灭菌设备，其特征在于：还包括蒸汽保温仓；所述蒸汽保温仓套在蒸汽灭菌仓外部，所述蒸汽保温仓通入高温干蒸汽，用于对蒸汽灭菌仓仓壁保温，避免仓壁降温产生凝露。

3.根据权利要求2所述的高温连续瞬时灭菌设备，其特征在于：所述进料压力隔离阀与出料压力隔离阀设置为同速联动，二者转速同步，匹配物料进料速率与出料速率，保障蒸汽灭菌仓仓内压力稳定。

4.根据权利要求3所述的高温连续瞬时灭菌设备，其特征在于：所述电机转速可调，通过调节电机转速改变螺旋推进机构物料推送速度，以此调整物料在蒸汽灭菌仓内的高温保压停留时间。

5.根据权利要求4所述的高温连续瞬时灭菌设备，其特征在于：还包括降温输送通道、风机以及空气过滤装置；所述出料压力隔离阀的物料出口连通降温输送通道，所述风机和空气过滤装置接入降温输送通道，风机输出经过滤的气流对出料后的灭菌物料实施降温输送。

6.根据权利要求5所述的高温连续瞬时灭菌设备，其特征在于：所述出料压力隔离阀的物料出口与降温输送通道之间斜向上设置排气口，向上排出混杂的水蒸气与空气，避免蒸汽进入降温输送通道冷凝打湿物料；所述排气口与降温输送通道之间还设置有隔离阀。

7.根据权利要求1-6任一项所述的高温连续瞬时灭菌设备，其特征在于：所述进料压力隔离阀、出料压力隔离阀选自星型卸料阀、双翻板式重锤阀、螺旋挤压进料式保压阀、双仓或者多仓交替供料保压机构中的任意一种。

8.一种高温连续瞬时灭菌控制方法，其特征在于：采用权利要求5-7任一项所述的高温连续瞬时灭菌设备，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的高温连续瞬时灭菌控制方法，其特征在于：若料仓料位正常、进料压力隔离阀带料正常运转，则增大蒸汽进气接口进气量补偿压力损耗；若料仓料位偏低判定为断料故障，则限制蒸汽进气大幅增量，下调螺旋推进机构转速并输出缺料告警；依据进料压力隔离阀和出料压力隔离阀实际转速换算物料实际流量，闭环校正物料在蒸汽灭菌仓内的实际保压灭菌时长。

10.根据权利要求8所述的高温连续瞬时灭菌控制方法，其特征在于：实时检测进气蒸汽湿度，蒸汽湿度超标时执行报警和进料速率联锁降低；将运行异常分为轻微、中度、严重三级并执行分级处置，同时可调用预存储的物料工艺参数库自动配置工艺。