基于无菌环境下的物料混合系统和方法与流程

本技术涉及物料灭菌与混合，尤其涉及一种基于无菌环境下的物料混合系统和方法。

背景技术：

1、在多个行业的生产过程中，物料混合是一项关键步骤，其旨在实现多种组分的精确配比与均匀结合，以满足最终产品的性能要求和规格标准。这些行业包括但不限于食品、化工、制药、日化用品、生物技术等，它们均面临着对混合均匀性、生产过程的无菌控制以及高效自动化的高度需求。

2、物料混合的需求源自于市场对产品多样化的追求和产品性能的严格标准。例如，在果汁饮料生产中，为了增加产品的口感层次和营养价值，常需将果汁与果粒、纤维或其他营养成分原料进行混合；在化工领域，多种原料的混合能够生产出具有特定性质的化学品，如颜料、树脂等。

3、传统的物料混合技术中，特别是针对含有果粒、胶体、粉末、液体等多种成分物料的混合，普遍采用二次灌装的方式，即先将经过灭菌处理后的第一物料注入包装中，再将灭菌处理后的第二物料注入。然而，二次甚至多次灌装的过程中，物料与空气接触的机会大大增加，存在细菌进入包装的风险，难以满足对混合精度和卫生要求极高的物料的混合要求。此外，传统混合设备的自动化程度较低，导致生产效率不高，也难以满足大规模生产的需求。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种基于无菌环境下的物料混合系统和方法，以解决上述至少一种问题。

2、本技术第一方面，提供了一种基于无菌环境下的物料混合系统，所述系统包括：

3、第一物料输送部，用于存储以及输送第一物料，包括第一物料通道、布置在所述第一物料通道内的第一流量阀、第一驱动泵、处于所述第一流量阀下游的第一流量传感器；

4、第二物料输送部，用于存储以及输送第二物料，包括与所述第一物料通道连通的第二物料通道、布置在所述第二物料通道内的第二流量阀、第二驱动泵、处于所述第二流量阀下游的第二流量传感器；

5、物料混合部，用于存储并混合输送过来的第一物料和第二物料，形成混合物料；

6、增压部，用于向所述物料混合部输送气压，使所述物料混合部的物料混合腔内的气压高于外部气压；

7、灌装部，用于灌装经所述物料混合部输送过来的混合物料；

8、蒸汽输送部，包括蒸汽生成部、第一冲洗通道、第二冲洗通道，所述第一冲洗通道和所述第二冲洗通道与所述蒸汽生成部连通，所述第一驱动泵还布置在所述第一冲洗通道中，所述第二驱动泵还布置在所述第二冲洗通道中；

9、控制组件，用于根据第一流量传感器、第二流量传感器测量的数据检测所述第一驱动泵和所述第二驱动泵是否存在堵塞，当检测到所述第一驱动泵存在堵塞时，控制所述第一冲洗通道中的蒸汽对第一驱动泵进行冲洗，当检测到所述第二驱动泵存在堵塞时，控制所述第二冲洗通道中的蒸汽对第二驱动泵进行冲洗。

10、可选的，所述控制组件还用于当检测到所述第一驱动泵存在堵塞时，控制所述第一驱动泵反转，并在反转时引导所述第一冲洗通道中的蒸汽对所述第一驱动泵冲洗；控制所述第一流量阀与所述第二流量阀关闭，以暂停第一物料和第二物料向所述物料混合部流动。

11、可选的，所述第一物料输送部还包括用于存储第一物料的第一存储罐、布置在所述第一存储罐内用于测量第一物料容量的第一容量传感器、布置在所述第一物料通道内并处于所述第一驱动泵上游的第一气压传感器。

12、可选的，所述第二物料输送部还包括用于存储第二物料的第二存储罐、布置在所述第二存储罐内用于测量第二物料容量的第二容量传感器、布置在所述第二物料通道内并处于所述第二驱动泵上游的第二气压传感器。

13、可选的，所述物料混合部包括混合通道、物料混合罐，所述物料混合罐包括物料入口、物料出口、气压入口、物料混合腔、处于所述物料混合腔内的搅拌部，所述混合通道的第一端与所述物料入口连接，第二端与所述第二物料通道连接。

14、可选的，所述增压部包括气体压缩机、气体通道、布置在所述气体通道上的气压阀和第三气压传感器，所述气体通道连接所述气体压缩机与所述气压入口。

15、可选的，所述蒸汽输送部还包括第一保护通道、第二保护通道，所述第一保护通道和所述第二保护通道与所述蒸汽生成部连通。

16、可选的，所述第一保护通道与所述第一物料通道在第一交汇处通过第一控制阀连接，当所述第一控制阀处于第一状态时，所述第一物料通道导通，所述第一保护通道断开，当所述第一控制阀处于第二状态时，所述第一物料通道断开，所述第一保护通道导通。

17、可选的，所述第二保护通道与所述第二物料通道在第二交汇处通过第二控制阀连通，当所述第二控制阀处于第一状态时，所述第二物料通道导通，所述第二保护通道断开，当所述第二控制阀处于第二状态时，所述第二物料通道断开，所述第二保护通道导通。

18、可选的，所述第一控制阀为第一十字阀，所述第二控制阀为第二十字阀，所述第一物料输送部还包括第一回流通道，所述第二物料输送部还包括第二回流通道。

19、可选的，所述第一物料通道通过所述第一十字阀的第一通道连通，所述第一保护通道通过所述第一十字阀的第二通道连通，所述第一物料输送部还包括与所述第一通道的一端连接的第一回流通道，当所述第一十字阀处于第一状态时，所述第一通道导通，所述第二通道断开，当所述第一十字阀处于第二状态时，所述第一通道断开，所述第二通道导通，第一物料从所述第一物料通道的第一交汇处的上游进入所述第一回流通道。

20、可选的，所述第二物料通道通过所述第二十字阀的第三通道连通，所述第二保护通道通过所述第二十字阀的第四通道连通，所述第二物料输送部还包括与所述第三通道的一端连接的第二回流通道，所述第三通道的另一端连接所述第一物料通道和所述第二物料通道，当所述第二十字阀处于第一状态时，所述第三通道导通，所述第四通道断开，当所述第二十字阀处于第二状态时，所述第三通道断开，所述第四通道导通，第二物料从所述第二物料通道的第二交汇处的上游进入所述第二回流通道。

21、可选的，所述蒸汽输送部还包括与所述第一保护通道并联的第一辅助通道、与所述第二保护通道并联的第二辅助通道。

22、可选的，所述第一保护通道与所述第一辅助通道呈口字型，当所述第一保护通道处于断开状态时，所述第一辅助通道导通，当所述第一保护通道处于导通状态时，所述第一辅助通道断开。

23、可选的，所述第二保护通道与所述第二辅助通道呈口字型，当所述第二保护通道处于断开状态时，所述第二辅助通道导通，当所述第二保护通道处于导通状态时，所述第二辅助通道断开。

24、本技术第二方面，提供了一种基于无菌环境下的物料混合方法，所述方法应用于本技术任一项中所述的基于无菌环境下的物料混合系统，所述方法包括：

25、获取单位时长下，第一驱动泵的实时转速和第一物料在第一物料通道内的第一流速集；

26、获取与所述实时转速相匹配的标准流速；

27、计算所述第一流速集相对于所述标准流速的偏差流速集；

28、基于所述偏差流速集判定所述第一物料通道内的第一驱动泵是否存在堵塞；

29、当存在堵塞时，暂停第一物料和第二物料流向物料混合罐，并导通第一冲洗通道中的蒸汽对第一驱动泵进行冲洗。

30、可选的，所述方法还包括：

31、获取在所述单位时长下，第三气压传感器测量得到的物料混合腔的第三气压；

32、基于所述第三气压计算出对应的平均气压；

33、所述获取与所述实时转速相匹配的标准流速，包括：根据所述实时转速计算出在所述单位时长下的平均转速，获取与所述平均转速和所述平均气压相匹配的标准流速。

34、可选的，所述方法还包括：获取第一存储罐内的第一物料在所述单位时长下的第一物料流量；获取第二存储罐内的第二物料在所述单位时长下的第二物料流量；

35、所述基于所述偏差流速集判定所述第一物料通道内的第一驱动泵是否存在堵塞，包括：基于所述第一物料流量、所述第二物料流量和所述偏差流速集判定所述第一物料通道内的第一驱动泵是否存在堵塞。

36、可选的，所述基于所述第一物料流量、所述第二物料流量和所述偏差流速集判定所述第一物料通道内的第一驱动泵是否存在堵塞，包括：

37、基于所述第一物料流量和所述第二物料流量计算所述单位时长下的实时混合比例；

38、计算所述实时混合比例和预设的标准混合比例之间的比例偏差；

39、根据所述偏差流速集计算出对应的第一四分位数、第二四分位数以及第三四分位数；

40、基于所述第一四分位数、第二四分位数、第三四分位数中的一个或多个参数，以及所述比例偏差判定所述第一驱动泵是否存在堵塞。

41、本技术中的基于无菌环境下的物料混合系统和方法，通过设置两种物料输送部以及物料混合部，使得两种物料可以同步地流向物料混合部进行混合，并在完成混合后直接向灌装部进行一次灌装即可完整作业，相比较于传统的二次灌装，节省了物料混合灌装的次数，提高了作业效率。

42、此外，通过设置增压部，将产生的气压输送至物料混合部内，使得物料混合腔内的气压高于外部气压，可以避免或减少细菌对混合物料的入侵，从而使物料处于无菌环境下进行混合，提高了物料的混合质量。

43、且进一步的，通过设置蒸汽输送部，蒸汽输送部的蒸汽通道还与物料输送部中的驱动泵相连接，这样，当控制组件根据相关传感器检测到物料输送部中的驱动泵存在堵塞时，可以控制蒸汽输送部将产生的蒸汽供应至对应的驱动泵，并及时对驱动泵进行高温冲洗，使得附着在驱动泵内的物料软化并脱离，提高了驱动泵的冲洗效果。