本發(fā)明涉及食品加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種無菌液氮機(jī)其制氮工藝流程。

背景技術(shù)：

當(dāng)代，食品飲料生產(chǎn)迅速發(fā)展，機(jī)電一體化的應(yīng)用使生產(chǎn)實現(xiàn)自動化。并且當(dāng)代是一個講究食品衛(wèi)生和包裝的時代。因此，在飲料生產(chǎn)業(yè)有一種設(shè)備悠然而生——液氮加注機(jī)。液氮加注機(jī)的作用是：一、使罐(瓶)內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)壓，不至于待罐(瓶)內(nèi)液體冷卻后發(fā)生癟瓶，甚至可以在包裝、運輸過程中保證罐(瓶)不易發(fā)生變形，從而保證了飲料產(chǎn)品的外觀包裝；二、把罐(瓶)中的空氣(特別是氧氣)趕走，也就是脫氧，使產(chǎn)品保質(zhì)期更久，口感更好。更好地保證飲料產(chǎn)品的質(zhì)量；三、使鋁罐不易生銹，更適宜冷藏。

但是，現(xiàn)有的液氮機(jī)在工作時，不能做到完全清除氮氣中的細(xì)菌，這樣使得罐或者瓶內(nèi)飲料或者食物容易發(fā)生變質(zhì)，不能滿足使用要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、投資成本低、節(jié)能環(huán)保、充分利用余熱和廢氣處理效率高的低溫脫硫和脫硝系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種無菌液氮機(jī)，包括有無菌液氮儲存罐以及分別與所述無菌液氮儲存罐連通的無菌液氮制備罐和無菌液氮加注罐，所述無菌液氮制備罐的內(nèi)部分別設(shè)置有熱交換倉和第一無菌液氮儲存?zhèn)}，所述熱交換倉的內(nèi)部設(shè)置有若干根與所述第一無菌液氮儲存?zhèn)}連通的換熱管，所述無菌液氮制備罐的外壁上設(shè)置有與所述熱交換倉連通的冷媒進(jìn)液真空管，所述無菌液氮制備罐的頂部分別設(shè)置有與所述換熱管連通的高溫氮氣進(jìn)氣管和無菌氮氣進(jìn)氣管，所述無菌液氮儲存罐的內(nèi)部設(shè)置有第二無菌液氮儲存?zhèn)}以及設(shè)置在所述第二無菌液氮儲存?zhèn)}的頂部的進(jìn)液控制閥，所述第一無菌液氮儲存?zhèn)}與所述第二無菌液氮儲存?zhèn)}連通，所述進(jìn)液控制閥的下端穿過所述第二無菌液氮儲存?zhèn)}與所述無菌液氮加注罐連通，所述無菌液氮加注罐的頂部設(shè)置有加注閥，所述無菌液氮加注罐的內(nèi)部設(shè)置有無菌液氮加注倉，所述加注閥的下端穿過所述無菌液氮加注倉與出料口連通。

優(yōu)選地，上述的一種無菌液氮機(jī)，其中所述無菌液氮制備罐的頂部設(shè)置有與所述熱交換倉連通的換熱氮氣排放管和第一液位溫度一體傳感器，所述無菌液氮制備罐的外壁上設(shè)置有第二真空口。

優(yōu)選地，上述的一種無菌液氮機(jī)，其中所述無菌液氮儲存罐的頂部設(shè)置有與所述第二無菌液氮儲存?zhèn)}連通的第二液位溫度一體傳感器，所述無菌液氮制備罐的外壁上設(shè)置有與所述第二無菌液氮儲存?zhèn)}連通的第一無菌氮氣排放管。

優(yōu)選地，上述的一種無菌液氮機(jī)，其中所述進(jìn)液控制閥包括有控制閥氣缸以及與所述控制閥氣缸的輸出軸連接的控制閥閥針連接件，所述控制閥氣缸通過控制閥氣缸座固定在所述無菌液氮儲存罐內(nèi)，所述控制閥閥針連接件通過波紋管密封件與所述第二無菌液氮儲存?zhèn)}進(jìn)行密封處理，所述控制閥閥針連接件的下端的外壁上設(shè)置有控制閥閥針桿定位件，所述控制閥閥針連接件的底部連接有控制閥閥針，所述控制閥閥針的底部設(shè)置有控制閥閥針底座。

優(yōu)選地，上述的一種無菌液氮機(jī)，其中所述無菌液氮加注罐的頂部分別設(shè)置有與所述無菌液氮加注倉連通的第三液位溫度一體傳感器和第二無菌氮氣排放管，所述無菌液氮加注罐的外壁上設(shè)置有第一真空口。

優(yōu)選地，上述的一種無菌液氮機(jī)，其中所述加注閥包括有加注閥氣缸以及與所述加注閥氣缸的輸出軸連接的加注閥閥針連接件，所述加液閥氣缸分別通過加注閥氣缸過渡座和加注閥氣缸座固定在所述無菌液氮加注罐的外壁上，所述加注閥閥針連接件的下端連接有加注閥閥針絕緣棒，所述加注閥閥針絕緣棒的下端連接有加注閥閥針桿。

優(yōu)選地，上述的一種無菌液氮機(jī)，其中所述出料口的底部連接有加注頭，所述加注頭內(nèi)設(shè)置有噴嘴，所述噴嘴的底部設(shè)置有過濾網(wǎng)，所述加注頭的左側(cè)連接有無菌車間外排放氣管，所述加注頭的右側(cè)連接有加注頭保護(hù)管，所述加注頭的底部設(shè)置有加注氣缸，所述加注氣缸的輸出軸連接有對所述噴嘴進(jìn)行開關(guān)的加注口蓋頭。

本發(fā)明還公開了一種無菌液氮機(jī)的制氮工藝流程，其特征在于，其工藝步驟如下：

步驟1：放空和吹掃，高溫氮氣進(jìn)氣管3通入高壓氮氣快速吹掃機(jī)身內(nèi)部25-50分鐘，通過無菌車間外排放氣管13帶走機(jī)身內(nèi)部的所有水分到無菌車間外；

步驟2：無菌液氮的殺菌，打開高溫氮氣進(jìn)氣管的閥門通入120℃的高溫低壓氮氣，持續(xù)15-40分鐘，之后關(guān)閉高溫氮氣進(jìn)氣管3的閥門，打開無菌氮氣進(jìn)氣管5的閥門通入已高溫殺菌并進(jìn)行冷卻到-25℃的低溫氮氣，使通入高溫氮氣后的機(jī)身內(nèi)部降溫，降溫到-20℃；

步驟3：無菌液氮的制備：(1)由第一液位溫度一體傳感器4反饋液位溫度，開始時，熱交換倉23中無作為冷媒22的超低溫液氮，然后通過第一液位溫度一體傳感器4反饋熱交換倉23中作為冷媒22的液位不足，再打開冷媒進(jìn)液真空管1的進(jìn)液閥門，作為冷媒22的超低溫液氮進(jìn)入熱交換倉23中；

(2)第二液位溫度一體傳感器6所在換熱管27中無已發(fā)生的無菌液氮，然后通過第二液位溫度一體傳感器6反饋換熱管27中無菌液氮液位不足，再打開無菌氮氣進(jìn)氣管5的閥門通入已高溫殺菌并進(jìn)行冷卻得到溫度為-25℃、壓力為3b的無菌氮氣，無菌氮氣在壓力3b的情況下，溫度只要達(dá)到-182℃就能由氣變液，簡稱無菌液氮的發(fā)生，而在熱交換倉23中作為冷媒22的超低溫液氮壓力設(shè)置在0到2b，所以作為冷媒22的液氮溫度在-196℃到-185℃之間；

步驟4：無菌液氮進(jìn)液與加注，無菌液氮發(fā)生后，當(dāng)?shù)谌何粶囟纫惑w傳感器11檢測到其中無菌液氮液位不足時，進(jìn)液控制閥7控制閥打開，無菌液氮由無菌液氮儲存罐5進(jìn)入無菌液氮加注罐26中。

本發(fā)明具有的優(yōu)點和有益效果是：包括有無菌液氮儲存罐以及分別與無菌液氮儲存罐連通的無菌液氮制備罐和無菌液氮加注罐，無菌液氮制備罐的內(nèi)部分別設(shè)置有熱交換倉和第一無菌液氮儲存?zhèn)}，熱交換倉的內(nèi)部設(shè)置有若干根與第一無菌液氮儲存?zhèn)}連通的換熱管，無菌液氮制備罐的外壁上設(shè)置有與熱交換倉連通的冷媒進(jìn)液真空管，無菌液氮制備罐的頂部分別設(shè)置有與換熱管連通的高溫氮氣進(jìn)氣管和無菌氮氣進(jìn)氣管。使用時先通入氮氣進(jìn)行放空和吹掃，除掉各個罐體內(nèi)殘留的空氣，其次是通入高溫氮氣進(jìn)行消毒殺菌，之后再制取無菌氮氣和進(jìn)行加注，過程中可以將系統(tǒng)中的細(xì)菌全部除掉，保障出來的氮氣全部是無菌的，安全衛(wèi)生，較好的滿足人們的使用需求，另外操作簡單，注氮時生產(chǎn)效率高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中無菌液氮制備罐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中無菌液氮儲存罐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明中無菌液氮加注罐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明中波紋管密封件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明中控制閥閥針桿定位件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、冷媒進(jìn)液真空管；2、換熱氮氣排放管；3、高溫氮氣進(jìn)氣管；4、第一液位溫度一體傳感器；5、無菌氮氣進(jìn)氣管；6、第二液位溫度一體傳感器；7、進(jìn)液控制閥；71、控制閥氣缸；72、控制閥氣缸座；73、控制閥閥針連接件；74、波紋管密封件；75、控制閥閥針桿定位件；76、控制閥閥針；77、控制閥閥針底座；8、加注閥；81、加注閥氣缸；82、加液閥閥針連接件；83、加注閥氣缸座；84、加注閥氣缸過渡座；85、加注閥閥針絕熱棒；86、加注閥閥針桿；9、第一無菌氮氣排放管；10、第二無菌液氮儲存?zhèn)}；11、第三液位溫度一體傳感器；12、第二無菌氮氣排放管；13、無菌車間外排放氣管；14、加注氣缸；15、過濾網(wǎng)；16、噴嘴；17、加注頭保護(hù)管；18、無菌液氮加注倉；19、第一真空口；20、第二真空口；21、第一無菌液氮儲存?zhèn)}；22、冷媒；23、熱交換倉；24、無菌液氮制備罐；25、無菌液氮儲存罐；26、無菌液氮加注罐；27、換熱管；28、加注口蓋頭；29、出料口；30、加注頭。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1和圖2所示，一種無菌液氮機(jī)，包括有無菌液氮儲存罐25以及分別與無菌液氮儲存罐25連通的無菌液氮制備罐24和無菌液氮加注罐26，無菌液氮制備罐24的內(nèi)部分別設(shè)置有熱交換倉23和第一無菌液氮儲存?zhèn)}21，熱交換倉23的內(nèi)部設(shè)置有二十五根與第一無菌液氮儲存?zhèn)}21連通的換熱管27，無菌液氮制備罐24的外壁上設(shè)置有與熱交換倉23連通的冷媒進(jìn)液真空管1，無菌液氮制備罐24的頂部分別設(shè)置有與換熱管27連通的高溫氮氣進(jìn)氣管3和無菌氮氣進(jìn)氣管5，無菌液氮制備罐24的頂部設(shè)置有與熱交換倉23連通的換熱氮氣排放管2和第一液位溫度一體傳感器4，無菌液氮制備罐24的外壁上設(shè)置有第二真空口20。無菌液氮機(jī)有多個部分組成，其中最核心部分為無菌液氮制備罐24，無菌液氮制備罐24的結(jié)構(gòu)主要由熱交換倉23和第一無菌液氮儲存?zhèn)}21組成，熱交換倉23內(nèi)有二十五根換熱管27，換熱管27與第一無菌液氮儲存?zhèn)}21連通，換熱管27中通入無菌氮氣，液化后進(jìn)入第一無菌液氮儲存?zhèn)}21，熱交換倉23內(nèi)通入-196℃的液氮作為冷媒，浸泡二十五根換熱管27進(jìn)行熱交換。

如圖1和圖3所示，無菌液氮儲存罐25的內(nèi)部設(shè)置有第二無菌液氮儲存?zhèn)}10以及設(shè)置在第二無菌液氮儲存?zhèn)}10的頂部的進(jìn)液控制閥7，第一無菌液氮儲存?zhèn)}21與第二無菌液氮儲存?zhèn)}10連通，進(jìn)液控制閥7的下端穿過第二無菌液氮儲存?zhèn)}10與無菌液氮加注罐26連通，作為本申請的進(jìn)一步改進(jìn)，無菌液氮儲存罐25的頂部設(shè)置有與第二無菌液氮儲存?zhèn)}10連通的第二液位溫度一體傳感器6，無菌液氮制備罐25的外壁上設(shè)置有與第二無菌液氮儲存?zhèn)}10連通的第一無菌氮氣排放管9，其中進(jìn)液控制閥7包括有控制閥氣缸71以及與控制閥氣缸71的輸出軸連接的控制閥閥針連接件73，控制閥氣缸71通過控制閥氣缸座72固定在無菌液氮儲存罐25內(nèi)，控制閥閥針連接件73通過波紋管密封件74與第二無菌液氮儲存?zhèn)}10進(jìn)行密封處理，控制閥閥針連接件73的下端的外壁上設(shè)置有控制閥閥針桿定位件75，控制閥閥針連接件73的底部連接有控制閥閥針76，控制閥閥針76的底部設(shè)置有控制閥閥針底座77。

如圖1和圖3所示，無菌液氮加注罐26的頂部設(shè)置有加注閥8，無菌液氮加注罐26的內(nèi)部設(shè)置有無菌液氮加注倉18，加注閥8的下端穿過無菌液氮加注倉18與出料口29連通，無菌液氮加注罐26的頂部分別設(shè)置有與無菌液氮加注倉18連通的第三液位溫度一體傳感器11和第二無菌氮氣排放管12，無菌液氮加注罐26的外壁上設(shè)置有第一真空口19。

作為本申請的進(jìn)一步改進(jìn)，加注閥8包括有加注閥氣缸81以及與加注閥氣缸81的輸出軸連接的加注閥閥針連接件82，加液閥氣缸81分別通過加注閥氣缸過渡座84和加注閥氣缸座83固定在無菌液氮加注罐26的外壁上，加注閥閥針連接件82的下端連接有加注閥閥針絕緣棒85，加注閥閥針絕緣棒85的下端連接有加注閥閥針桿86，出料口29的底部連接有加注頭30，加注頭30內(nèi)設(shè)置有噴嘴16，噴嘴16的底部設(shè)置有過濾網(wǎng)15，加注30的左側(cè)連接有無菌車間外排放氣管13，加注頭30的右側(cè)連接有加注頭保護(hù)管17，加注頭30的底部設(shè)置有加注氣缸14，加注氣缸14的輸出軸連接有對噴嘴進(jìn)16行開關(guān)的加注口蓋頭28。

其中第一液位溫度一體傳感器4、第二液位溫度一體傳感器6和第三液位溫度一體傳感器11均與外部的控制器進(jìn)行電性連接，液位溫度一體傳感器為一種可以同時檢測液位和溫度的復(fù)合傳感器，型號為wh311。

在殺菌和發(fā)生無菌液氮前，需放空和吹掃，此步驟非常重要，假如此步驟沒有正確實行，將會影響到殺菌和加注生產(chǎn)。

首先把進(jìn)液控制閥7完全打開，并打開加注閥8和無菌車間外排放氣管13的閥門，但是加注口蓋頭28必須通過加注氣缸14壓緊噴嘴16，防止細(xì)菌進(jìn)入無菌的生產(chǎn)車間中，然后關(guān)閉第一無菌氮氣排放管8、第二無菌氮氣排放管12、加注頭保護(hù)管17的閥門。最后高溫氮氣進(jìn)氣管3通入高壓氮氣快速吹掃機(jī)身內(nèi)部35分鐘。通過無菌車間外排放氣管13帶走機(jī)身內(nèi)部的所有水分到無菌車間外，從而保證在發(fā)生無菌液氮后，通入無菌超低溫液氮(-196℃)時結(jié)冰，堵住進(jìn)液控制閥7、第二無菌氮氣排放管12無法進(jìn)液或出液。

殺菌過程。

放空和吹掃完成后，進(jìn)入殺菌階段。除高溫氮氣進(jìn)氣管3上的閥門外，其閥門的狀況與放空和吹掃一樣，再打開高溫氮氣進(jìn)氣管的閥門通入120℃的高溫低壓氮氣，持續(xù)25分鐘，最后關(guān)閉高溫氮氣進(jìn)氣管3的閥門，打開無菌氮氣進(jìn)氣管5的閥門通入已高溫殺菌并進(jìn)行冷卻到-25℃的低溫氮氣，使通入高溫氮氣后的機(jī)身內(nèi)部降溫，降溫到-20℃，這樣，殺菌過程才算完成。

無菌液氮制備過程。

首先，確保打開第一無菌氮氣排放管9、第二無菌氮氣排放管12的閥門，然后確保關(guān)閉高溫氮氣進(jìn)氣管3、無菌車間外排放氣管13、進(jìn)液控制閥7、加注閥8。再啟動生產(chǎn)發(fā)生程序：1、由第一液位溫度一體傳感器4反饋液位溫度，開始時，熱交換倉23中無作為冷媒22的超低溫液氮，然后通過第一液位溫度一體傳感器4反饋熱交換倉23中作為冷媒22的液位不足，再打開冷媒進(jìn)液真空管1的進(jìn)液閥門，作為冷媒22的超低溫液氮進(jìn)入熱交換倉23中。2、開始時，第二液位溫度一體傳感器6所在換熱管27中無已發(fā)生的無菌液氮，然后通過第二液位溫度一體傳感器6反饋換熱管27中無菌液氮液位不足，再打開無菌氮氣進(jìn)氣管5的閥門通入已高溫殺菌并進(jìn)行冷卻得到溫度為-25℃、壓力為3b的低溫氮氣(下面簡稱無菌氮氣)，無菌氮氣在壓力3b的情況下，溫度只要達(dá)到-182℃就能由氣變液，簡稱無菌液氮的發(fā)生。而在熱交換倉23中作為冷媒22的超低溫液氮壓力設(shè)置在0到2b，所以作為冷媒22的液氮溫度在-196℃到-185℃之間。使無菌氮氣液化成無菌液氮。此為無菌液氮發(fā)生過程。(作為冷媒的液氮液位到達(dá)熱交換倉23的4/5時，冷媒進(jìn)液真空管1的液氮進(jìn)液閥關(guān)閉，停止進(jìn)液。當(dāng)液位低于熱交換倉23的4/5時，冷媒進(jìn)液真空管1的進(jìn)液閥再次打開進(jìn)液。以此循環(huán)工作。同樣，無菌液氮液位到達(dá)換熱管27的2/3時，無菌氮氣進(jìn)氣管5的的閥門關(guān)閉，停止進(jìn)無菌氮氣。當(dāng)液位低于換熱管27的2/3時，無菌氮氣進(jìn)氣管5的的閥門再次打開進(jìn)無菌氮氣。以此循環(huán)工作。)

無菌液氮進(jìn)液與加注過程。

無菌液氮發(fā)生后，當(dāng)?shù)谌何粶囟纫惑w傳感器11檢測到其中無菌液氮液位不足時，進(jìn)液控制閥7控制閥打開，無菌液氮由無菌液氮儲存罐5進(jìn)入無菌液氮加注罐26中。加注時，加注頭保護(hù)管17內(nèi)通入0.6b的冷媒，加注氣缸14把加注口蓋頭28拉開，露出加注頭進(jìn)行加注，加注頭保護(hù)管17中通入氮氣的作用是，趕走加注頭中的空氣，使加注頭中的過濾網(wǎng)15和噴嘴16不易結(jié)冰，影響加注效果。

使用時先通入氮氣進(jìn)行放空和吹掃，除掉各個罐體內(nèi)殘留的空氣，其次是通入高溫氮氣進(jìn)行消毒殺菌，之后再制取無菌氮氣和進(jìn)行加注，過程中可以將系統(tǒng)中的細(xì)菌全部除掉，保障出來的氮氣全部是無菌的，安全衛(wèi)生，較好的滿足人們的使用需求，另外操作簡單，注氮時生產(chǎn)效率高。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以及特定的方位構(gòu)造和操作，因此，不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，“第一”、“第二”僅由于描述目的，且不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者多個該特征。本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”“相連”“連接”等應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接連接，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

以上對本發(fā)明的一個實施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。