全流程封闭式灭菌系统以及灭菌方法与流程

本技术涉及灭菌处理，尤其涉及一种全流程封闭式灭菌系统以及灭菌方法。

背景技术：

1、在工业化生产制造过程中，很多环节都会涉及到对物料进行高温灭菌操作。在进行高温灭菌过程中，通常需要将物料维持在一个恒定的灭菌期望温度区间内，并且需要维持一定的时长才能完成灭菌。而对于一些灭菌要求非常严格的场景，比如对于食品原料的消杀，如果没有达到这一要求，则会产生丟菌，导致整个灭菌工作需要重新进行，比如需要暂停物料灭菌，针对整个灭菌系统（包括物料存储罐、物料流通管道等）重新执行一遍灭菌；严重的甚至会导致整批物料全部作废，使得成本大大增加。

2、现有的全流程作业下的灭菌系统，通常是首先将物料存储在一个存储罐中，并将罐内的物料导入至管道内，在管道内被加热到灭菌需求温度区间，并保持该温度区间至一定的时长，从而实现灭菌。而这一过程中，存在物料加热效率低、受环境温差影响大等问题，很容易导致丢菌的现象，造成管道污染，乃至整批物料作废，不仅降低了灭菌效率，也使得成本大幅增加。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种全流程封闭式灭菌系统以及灭菌方法，以解决上述至少一种问题。

2、本技术第一方面，提供了一种全流程封闭式灭菌系统，所述系统包括：

3、存储罐组件，包括物料入口、物料出口和用于容纳物料的物料容纳腔；

4、物料流通管道，包括依次连通的出料段、升温段、灭菌段、降温段和主收料段，还包括与所述灭菌段的灭菌出口处通过第一控制阀连接的副收料段；

5、用于对所述升温段进行加热的物料加热组件；

6、用于对所述降温段进行降温的物料降温组件；

7、蒸汽加热组件，包括蒸汽发生部和连接所述蒸汽发生部的蒸汽流通管道，所述蒸汽流通管道包括位于所述灭菌段与所述降温段的第一交汇处的第一交汇通道段，所述第一交汇通道段在第一交汇点通过所述第一控制阀连接；

8、传感器组件，包括用于测量所述灭菌段灭菌入口处的第一温度的第一温度传感器，用于测量所述灭菌出口处的第二温度的第二温度传感器，用于测量所述灭菌段内的物料流速的第一流量传感器；

9、控制组件，用于根据所述第一温度、第二温度、物料流速控制所述第一控制阀的第一阀门状态，当所述第一控制阀的第一阀门状态处于第一状态时，所述灭菌段与所述降温段导通，与所述副收料段断开，所述第一交汇通道段处于断开状态，当所述第一阀门状态处于第二状态时，所述灭菌段与所述降温段断开，与所述副收料段导通，且所述第一交汇通道段处于导通状态，使所述灭菌段与所述降温段的断开处处于灭菌环境中。

10、在其中一个实施例中，所述控制组件还用于检测所述第一温度和所述第二温度是否处于灭菌期望温度区间内，并检测所述物料流速是否处于灭菌期望流速区间内；

11、当所述第一温度和所述第二温度均处于所述灭菌期望温度区间之内，且所述物料流速处于所述灭菌期望流速区间之内时，控制所述第一阀门状态为第一状态；

12、当所述第一温度和/或第二温度处于所述灭菌期望温度区间之外时，和/或所述物料流速处于所述灭菌期望流速区间之外时，控制所述第一阀门状态为第二状态。

13、在其中一个实施例中，所述控制所述第一阀门状态为第一状态，包括：

14、检测所述第一温度处于所述灭菌期望温度区间的第一持续时长，检测所述第二温度处于所述灭菌期望温度区间的第二持续时长，检测所述物料流速处于所述灭菌期望流速区间之内的第三持续时长；

15、当所述第一持续时长达到第一时长阈值，所述第二持续时长达到第二时长阈值，且所述第三持续时长达到第三时长阈值时，将所述第一阀门状态从所述第二状态切换为所述第一状态。

16、在其中一个实施例中，所述蒸汽流通管道还包括位于所述降温段与所述主收料段的第二交汇处的第二交汇通道段，所述第二交汇通道段在所述第二交汇点通过所述第二控制阀连接；

17、所述主收料段包括通过所述第二控制阀分别与所述降温段连接的第一收料段和第二收料段，所述第二控制阀的第二阀门状态处于第三状态时，所述降温段与所述第一收料段导通，与所述第二收料段断开，所述第二交汇通道段处于断开状态，当所述第二阀门状态处于第四状态时，所述降温段与所述第一收料段断开，与所述第二收料段导通，所述第二交汇通道段处于连通状态，使所述降温段与所述第一收料段的断开处处于灭菌环境中；

18、所述控制组件还用于根据灭菌后的物料质量控制所述第二控制阀的第二阀门状态。

19、在其中一个实施例中，所述传感器组件还包括用于测量所述物料容纳腔内物料的实时容量的容量传感器；

20、所述存储罐组件还包括软水注入口；

21、所述控制组件还用于当所述实时容量高于容量阈值时，控制所述第二阀门状态为第三状态，当所述实时容量低于容量阈值时，控制所述存储罐组件从所述软水主入口向所述物料容纳腔内注入软水，当所述物料容纳腔内的软水注入时长达到第四持续时长后，将所述第二阀门状态切换为第四状态。

22、在其中一个实施例中，所述传感器组件还包括用于测量所述降温段的降温出口处的第三温度的第三温度传感器；

23、所述控制组件还用于检测所述第三温度是否处于降温期望温度区间内，若是，控制所述第二阀门状态为第三状态，否则，将所述第二阀门状态切换为第四状态。

24、在其中一个实施例中，所述存储罐组件还包括第一增压部，用于使物料容纳腔内的压强大于大气压强；

25、所述物料加热组件包括第一驱动泵、用于存储第一换热介质的第一容器、套设在所述升温段上的多个第一换热器、连通所述第一容器和多个所述第一换热器的第一连通管道、用于为第一容器所形成的容纳空间进行增压的第二增压部、串联在所述第一连通管道上的第三换热器；

26、所述物料降温组件包括第二驱动泵、用于存储第二换热介质的第二容器、套设在所述降温段上的多个第二换热器、连通所述第一容器和多个所述第二换热器的第二连通管道；

27、所述蒸汽加热组件还包括第三驱动泵，所述蒸汽流通管道包括穿过所述第三换热器的加热段，所述蒸汽发生部所产生的蒸汽在流经穿过所述加热段时，对所述第三换热器内的第一换热介质进行加热；

28、所述传感器组件还包括用于检测所述第一换热介质的加热温度的第四温度传感器、用于检测所述第二换热介质的降温温度的第五温度传感器、用于检测所述物料容纳腔内的第一压强的第一气压传感器、用于检测所述第一连通管道内的第二压强的第二气压传感器、用于检测所述第一换热介质的流速的第二流量传感器、用于检测所述第二换热介质的流速的第三流量传感器、用于检测蒸汽的流速的第四流量传感器；

29、所述灭菌段包括n个单位管路，第一个单位管路的第一端连接所述升温段，第二端通过第一选通件在第二单位管路的第一端和第n单位管路的第一端中的一个进行选择性连通，第i个单位管路的第二端通过第i选通件在第i+1个单位管路的第一端和第n单位管路的第一端中的一个进行选择性连通，第n个单位管路的第二端连接所述降温段，i=2，3，……n-1；

30、所述第一控制阀为第一十字阀，所述灭菌段通过所述第一十字阀的第一通道与所述降温段和所述副收料段连接，所述第一交汇通道在所述第一交汇点的两端通过所述第一十字阀的第二通道连接，当所述第一控制阀处于第一状态时，所述第一通道导通，第二通道断开，处于第二状态时，所述第一通道断开，第二通道导通。

31、本技术第二方面，提供了一种全流程封闭式灭菌方法，所述全流程封闭式灭菌方法应用于本技术任一项实施例中所述的全流程封闭式灭菌系统中，所述方法包括：

32、确定与待灭菌的物料相匹配的灭菌期望温度区间和灭菌期望流速区间；

33、控制处于所述物料流通管道上的第一流量阀的第一开度，使物料容纳腔内的物料通过物料出口在所述物料流通管道内流动；

34、监控所述物料的第一温度、第二温度和物料流速；

35、当所述第一温度和所述第二温度均处于所述灭菌期望温度区间之内，且所述物料流速处于所述灭菌期望流速区间之内时，控制第一阀门状态为第一状态，使物料从所述灭菌段流动至降温段；

36、当所述第一温度和/或第二温度处于所述灭菌期望温度区间之外时，和/或所述物料流速处于所述灭菌期望流速区间之外时，控制所述第一阀门状态为第二状态，使物料从所述灭菌段流动至副收料段。

37、在其中一个实施例中，所述方法还包括：

38、监控所述物料的第三温度；

39、检测所述第三温度是否处于降温期望温度区间内，若是，控制所述第二阀门状态为第三状态，使物料从所述降温段流动至第一收料段，否则，将所述第二阀门状态切换为第四状态，使物料从所述降温段流动至第二收料段。

40、在其中一个实施例中，所述方法还包括：

41、确定与灭菌期望温度区间和灭菌期望流速区间相匹配的第一换热介质的第一期望流速区间和蒸汽的第二期望流速区间；

42、监控所述第一换热介质的第一流速；

43、监控所述蒸汽在加热段内的第二流速；

44、根据所述第一温度、第二温度和物料流速对所述第一流速在所述第一期望流速区间内调整，对所述第二流速在所述第二期望流速区间之内调整，使所述第一温度和所述第二温度维持在所述灭菌期望温度区间之内，且使所述物料流速位置在所述灭菌期望流速区间之内。

45、与现有技术相比，本技术全流程封闭式灭菌系统以及灭菌方法，通过利用第一控制阀来同时连接灭菌段、降温段、副收料段、蒸汽流通管道中位于所述灭菌段与所述降温段的第一交汇处的第一交汇通道段，并通过控制组件根据所述物料在灭菌段的第一温度、第二温度、物料流速来控制所述第一控制阀的第一阀门状态，当所述第一控制阀的第一阀门状态处于第一状态时，所述灭菌段与所述降温段导通，与所述副收料段断开，所述第一交汇通道段处于断开状态，当所述第一阀门状态处于第二状态时，所述灭菌段与所述降温段断开，与所述副收料段导通，且所述第一交汇通道段处于导通状态，使所述灭菌段与所述降温段的断开处处于灭菌环境中。至少具有以下有益效果：

46、1、当物料在灭菌段内未被充分灭菌时，可以将第一控制阀切换至第二状态，将未完成灭菌的物料流向至副收料段，可以防止未充分灭菌的物料对后续的降温段、主收料段的污染，避免了系统需要重新执行灭菌消杀工作，同时也避免了将未充分灭菌的物料混入到灭菌完成的物料中，导致已完成灭菌的物料的浪费或者需要重新执行灭菌，此外还可以将从副收料段处收集的物料导入至物料容纳腔进行重新灭菌工作，避免了物料的浪费，极大地降低了物料成本、人工操作成本、系统资源的重复浪费。

47、2、由于需要将完成了灭菌的物料处于无菌环境中，避免受到细菌入侵，针对所设置的第一控制阀，将蒸汽流通管道也引入到第一控制阀处（即第一交汇通道段），使得在发生未完全灭菌的情况，在第一控制阀切换至第二状态时，第一交汇通道段处于蒸汽导通状态，使得第一控制阀处于高温无菌环境中，避免了细菌从第一控制阀的阀门缝隙入侵至后续的降温段，对降温段造成管道污染而使得物料灭菌不充分。

48、3、当物料在灭菌段已经完成了充分灭菌时，第一控制阀处于第一状态，物料可以正常流入至降温段进行后续的降温处理，其管路流通不会受到影响，也不会受到细菌入侵。