CN103111082A - 高效节能的蜂蜜浓缩工艺及设备和生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及蜂蜜加工，目的是提供一种高效节能的蜂蜜浓缩设备，设备包括蒸发器，蒸发器连接进料管、出料管和用于将蒸发出来的水汽排出的排气管，蒸发器配合设置有蒸汽加热室加热，其特征在于：所述的蒸发器的排气管与蒸汽压缩式热泵连接，蒸汽压缩式热泵的出气管与蒸发器的加热室连通；加热室上设置用于排出冷凝水的汽水分离器。本发明回收了蒸发器出来的蒸汽的热量，用于将蜂蜜由稀浓度经不断蒸发逐渐变成高浓度。虽然会增加一点蒸汽压缩式热泵的用电量，但是因为回收了蒸发器的蒸汽热量，所以总体能耗还是显著降低。

Description

高效节能的蜂蜜浓缩工艺及设备和生产系统

技术领域

本发明涉及蜂蜜加工，具体涉及一种蜂蜜加工工艺及设备。

背景技术

现有技术中，我国蜂业界普遍采用真空浓缩的办法浓缩加工蜂蜜。然而用此方法既要获得高质量的蜂蜜产品，又要节省能源，就必须要用先进的浓缩加工工艺和先进的供热技术。目前蜂业界普遍采用水力喷射冷凝器和蒸发器组成的开式真空浓缩加工工艺，这种加工工艺最大的缺点是在浓缩过程中蜂蜜的芳香味会随水喷射冷凝器的冷却水大量地散失到大气中。

如果采用机械真空泵，冷凝器和蒸发器组成的闭式真空浓缩加工工艺则蜂蜜芳香味就能得到很好地保留。但是无论是哪种加工工艺蜂蜜在蒸发器浓缩过程中均需要提供足够的热量维持蜂蜜中水分的蒸发。

以8小时浓缩25吨含水量为30%的原蜂蜜加工成含水量为18%（42波美度）的成品蜂蜜为例需锅炉提供的热量如下：

8小时浓缩25吨原蜂蜜，即要求每小时将原蜂蜜中375Kg的水分蒸发出来，如果进入蒸发器的原蜂蜜温度为45℃，蒸发器真空表读数为-0.096Mpa,则供热锅炉每小时必须提供大约22万大卡的热量。目前我国蜂业界蜂蜜加工单位几乎都采用锅炉供汽的办法提供热源，给蒸发器供汽的参数一般为0.3～0.5Mpa的饱和蒸汽，8小时浓缩25吨原蜂蜜就必须要产汽量为0.5吨/时的锅炉不断供热，无论是以常规的燃煤方法，还是以燃油或烧天然气的方法提供热源，均需消耗可观的能源。不仅如此，锅炉效率较低，易造成污染，既浪费资源，又会对环境造成破坏。

在当前能源价格不断上涨以及对能源需求量的日益增长，节省能源成为社会共识，可持续发展理念的日益深入人心，保护生态环境的要求越来越高的时代背景下。如何提高蜂蜜浓缩的效率，节约蜂蜜浓缩的能耗，是行业技术发展的重点之一。

但是行业长期以来也难以取得进展和突破。原因在于：蜂蜜浓缩无论如何都需要一定的加热，同时加热温度又不能过高，避免营养活性物质失活。同时也不能为了高效地蒸发水分进行浓缩而提高浓缩工艺的真空度，因为那样也会导致很多活性物质或者香气成分的挥发。因此要提高蜂蜜浓缩的效率，降低浓缩能耗，是本领域技术人员长期以来的技术难题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种高效节能的蜂蜜浓缩工艺及设备和生产系统。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种高效节能的蜂蜜浓缩工艺，其特征在于：将蜂蜜在蒸汽加热的蒸发器中加热浓缩，将浓缩产生的蒸汽经蒸汽压缩式热泵压缩后用于给蒸发器加热，重复用于蒸发浓缩蜂蜜；同时将蒸汽中的冷凝水分离排出。

相应的，一种高效节能的蜂蜜浓缩设备，包括蒸发器，蒸发器连接进料管、出料管和用于将蒸发出来的水汽排出的排气管，蒸发器配合设置有蒸汽加热室加热，所述的蒸发器的排气管与蒸汽压缩式热泵连接，蒸汽压缩式热泵的出气管与蒸发器的加热室连通；加热室上设置用于排出冷凝水的汽水分离器。

优选的，所述的蒸汽压缩式热泵、加热室及适配管道由耐酸不锈钢制成。

一种高效节能的蜂蜜生产系统，包括蜂蜜浓缩设备，蜂蜜浓缩设备包括蒸发器，蒸发器连接进料管、出料管和用于将蒸发出来的水汽排出的排气管，蒸发器配合设置有蒸汽加热室加热，所述的蒸发器的排气管与蒸汽压缩式热泵连接，蒸汽压缩式热泵的出气管与蒸发器的加热室连通；加热室上设置用于排出冷凝水的汽水分离器。

优选的，所述的蒸发器的进料管上设置预热器。

优选的，所述的预热器上设置水浴加热器，水浴加热器的进水口与汽水分离器的排水口管道连通。

优选的，所述的蜂蜜生产系统包括成品蜜保温设备，成品蜜保温设备包括储蜜罐，储蜜罐上设置水浴夹层，所述的水浴夹层的进水口与预热器上的水浴加热器的排水口管道连通。

优选的，所述的蜂蜜生产系统包括原蜜溶化设备，原蜜溶化设备包括热泵和溶蜜间，热泵的热风出口连通到溶蜜间。

优选的，所述的原蜜溶化设备包括用于控制热泵输出热风温度、风量的控制器。

优选的，所述系统中与蜂蜜或蒸汽、热水直接接触的部件采用不锈钢材料。

本发明的系统浓缩蜂蜜时，原蜜经预热器预热后进入蒸发器被加热蒸发浓缩，产生的蒸汽经蒸汽压缩式热泵压缩提高了压力、温度和焓值，然后送回蒸发器的加热室中，作为加热蒸汽用于继续蒸发稀蜂蜜；被加热的蜂蜜吸收其泛热后又产生蒸汽再进入蒸汽压缩式热泵压缩，如此不断循环；浓度较稀的蜂蜜就逐渐被浓缩成所要求的浓蜂蜜。而蒸发器中蒸发出来的水分则通过汽水分离器或类似排水设备排出。蒸发器的加热室仅靠蒸汽压缩式热泵提供的蒸汽不足以满足加热需要时，也可以补充从主管来的锅炉蒸汽。汽水分离器分离出来的热水温度较高可以用于余热蜂蜜或者作为成品蜜保温使用，进一步节能降耗。

本发明回收了蒸发器出来的蒸汽的热量，并补充锅炉蒸汽和蒸汽压缩式热泵压缩后的蒸汽，用于将蜂蜜由稀浓度经不断蒸发逐渐变成高浓度。虽然会增加一点蒸汽压缩式热泵的用电量，但是因为回收了蒸发器的蒸汽热量，所以总体能耗还是显著降低。并且加热效率高，加热器中也不会存在高温、高真空度，避免蜂蜜营养成分的损失。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

附图标记：1、原蜜罐，2、蒸发器，3、蒸汽压缩式热泵，4、预热器，5、输送泵，6、蜂蜜输送泵，7、储蜜罐，8、原蜜输送泵，9、热泵，10、溶蜜间，11、溶蜜输送泵。

具体实施方式

结合图1所示的一种高效节能的蜂蜜浓缩工艺，核心在于将蜂蜜在蒸汽加热的蒸发器2中加热浓缩，将浓缩产生的蒸汽经蒸汽压缩式热泵3压缩后用于给蒸发器2加热，这样重复利用蒸汽加热浓缩蜂蜜；同时将蒸汽中的冷凝水分离排出。

相应的实现该工艺的具体设备的优选实施方式是：一种高效节能的蜂蜜浓缩设备，包括蒸发器2，蒸发器2连接进料管、出料管和用于将蒸发出来的水汽排出的排气管，蒸发器2配合设置有蒸汽加热室加热，所述的蒸发器2的排气管与蒸汽压缩式热泵3连接，蒸汽压缩式热泵3的出气管与蒸发器2的加热室连通；加热室上设置用于排出冷凝水的汽水分离器。这样排出的水汽冷凝水能顺畅排出，排出后可以用于蜂蜜预热，或者排放。蜂蜜浓缩蒸发出来的蒸汽经蒸汽压缩式热泵3压缩后重复利用，可以显著节能。显然，汽水分离器也可以设置在蒸发器2的出料管上或其它部位，实现汽水分离和排水的功能。

因为蜂蜜蒸发的水汽具有一定的酸性，故将所述的蒸汽压缩式热泵3、加热室及适配管道由耐酸不锈钢制成。提高设备耐腐蚀性。

利用该浓缩设备的整套高效节能的蜂蜜生产系统，也可以叫做成套设备，包括蜂蜜浓缩设备，蜂蜜浓缩设备包括蒸发器2，蒸发器2连接进料管、出料管和用于将蒸发出来的水汽排出的排气管，蒸发器2配合设置有蒸汽加热室加热，所述的蒸发器2的排气管与蒸汽压缩式热泵3连接，蒸汽压缩式热泵3的出气管与蒸发器2的加热室连通；加热室上设置用于排出冷凝水的汽水分离器。

优选的是，所述的蒸发器2的进料管上设置预热器4。预热器4可以由电加热或者蒸汽加热或者与之等同的方式加热。更好是所述的预热器4上设置水浴加热器，水浴加热器的进水口与汽水分离器的排水口管道连通。这样利用输送泵5将加热室分离出来的热水循环用于预热蜂蜜，既能提高蜂蜜的初始温度，加快浓缩；又能利用热水的预热，节省能源。

优选的，所述的蜂蜜生产系统包括成品蜜保温设备，成品蜜保温设备包括储蜜罐7，储蜜罐7上设置水浴夹层，所述的水浴夹层的进水口与预热器4上的水浴加热器的排水口管道连通。蜂蜜浓缩后经蜂蜜输送泵6输送到储蜜罐7保温。这样加热室分离出来的热水利用效率更高。加热器2分离出来的70～80℃的热水，首先用于原蜜的预热。然后，用于成品蜜的保温。一机多用，不仅设备的利用效率高，而且高效节能。

优选的，所述的蜂蜜生产系统包括原蜜溶化设备，原蜜溶化设备包括热泵9和溶蜜间10，热泵9的热风出口连通到溶蜜间10。所述的原蜜溶化设备包括用于控制热泵9输出热风温度、风量的控制器。提高了设备的自动化水平。同时热泵9将空气压缩升温后送入溶蜜间10，提高蜂蜜溶化的速度。蜂蜜溶化后经溶蜜输送泵11送到原蜜罐1暂存，然后浓缩时由原蜜输送泵8输送，在流经预热器4时被预热后，进入蒸发器2进行蒸发。将室外空气通过热泵9转化为60℃以上的高温热风，供20～30m³的溶蜜间10进行原蜜溶化。该溶蜜间一次性可溶化5～10t原蜜，溶蜜时间约18～24小时。

更好的是，所述系统中与蜂蜜或蒸汽、热水直接接触的部件采用不锈钢材料。例如耐腐蚀能力强的奥氏体不锈钢。

结合图1所示，本发明优选的系统生产蜂蜜的流程：

蜂蜜先在溶蜜间10被溶化，然后输送到原蜜罐暂存，原蜜输送泵8将原蜜罐1内的蜂蜜输送，经预热器4预热进入外加热式蒸发器2加热室管程后被壳程的加热蒸汽加热而沸腾产生二次蒸汽，从蒸发器2出来的二次蒸汽进入蒸汽压缩式热泵经绝热压缩，温度（温度一般可升高20℃左右）、压力升高后进入蒸发器2加热室壳程，然后与管程内沸腾的蜂蜜形成足够的传热温差，而使蒸发器2内蜂蜜浓缩的过程得到维持。这过程只须补充一定量的压缩功便可利用二次蒸汽的大量潜热。压缩后的二次蒸汽经蒸发器2加热室冷凝后的冷凝水作为预热器4的加热介质，使其经压缩后的二次蒸汽的泛热得到完全的利用。即以少量高质能机械功，电能等，通过蒸汽压缩式热泵把大量的低温位热能转化为有用的高温位热能加以利用，从而节省了大量的锅炉产生的新蒸汽。

由此可以看出，利用蒸汽压缩式热泵3组成的蜂蜜浓缩工艺流程的显著优点是，虽然蒸汽压缩式热泵3利用电能补充一定的压缩功代替了消耗大量的加热蒸汽。但由于前者的热效率高，故节省能源，然而电煤比价，电天然气比价是决定压缩式热泵蒸发技术用于蜂蜜浓缩加工经济效益高低的关键因素。无疑目前我国电煤比价偏高的情况下，机械压缩式热泵3用于蜂蜜浓缩时沸点升高不大的物料来说不仅合适而且能耗小经济效益高。例如，采用MVR罗茨压缩机系统的热泵，蒸发一吨水能耗大约是传统蒸汽浓缩工艺流程的1/6到1/5，运行成本只是传统工艺的1/3到1/2。

综上所述，基于热泵应用的超低能耗环保型蜂产品浓缩系统，也就是本发明的成套设备是蜂蜜加工领域的一场革命，能改善了车间的生产环境，蜂产品安全卫生、质量优良。因而，可有效保证蜂成品的卫生等级及质量等级，从而为企业带来更好的经济效益。并且应用热泵到蜂蜜加工领域，解决本领域长期以来的技术难题，本身也具有极高的创造性。是值得国家有关部门重视和推广的一项新技术。

Claims (10)

1.一种高效节能的蜂蜜浓缩工艺，其特征在于：将蜂蜜在蒸汽加热的蒸发器（2）中加热浓缩，将浓缩产生的蒸汽经蒸汽压缩式热泵（3）压缩后用于给蒸发器（2）加热，重复用于蒸发浓缩蜂蜜；同时将蒸汽中的冷凝水分离排出。

2.一种高效节能的蜂蜜浓缩设备，包括蒸发器（2），蒸发器（2）连接进料管、出料管和用于将蒸发出来的水汽排出的排气管，蒸发器（2）配合设置有蒸汽加热室加热，其特征在于：所述的蒸发器（2）的排气管与蒸汽压缩式热泵（3）连接，蒸汽压缩式热泵（3）的出气管与蒸发器（2）的加热室连通；加热室上设置用于排出冷凝水的汽水分离器。

3.根据权利要求1所述的高效节能的蜂蜜浓缩设备，其特征在于：所述的蒸汽压缩式热泵（3）、加热室及适配管道由耐酸不锈钢制成。

4.一种高效节能的蜂蜜生产系统，其特征在于：包括蜂蜜浓缩设备，蜂蜜浓缩设备包括蒸发器（2），蒸发器（2）连接进料管、出料管和用于将蒸发出来的水汽排出的排气管，蒸发器（2）配合设置有蒸汽加热室加热，所述的蒸发器（2）的排气管与蒸汽压缩式热泵（3）连接，蒸汽压缩式热泵（3）的出气管与蒸发器（2）的加热室连通；加热室上设置用于排出冷凝水的汽水分离器。

5.根据权利要求4所述的高效节能的蜂蜜生产系统，其特征在于：所述的蒸发器（2）的进料管上设置预热器（4）。

6.根据权利要求5所述的高效节能的蜂蜜生产系统，其特征在于：所述的预热器（4）上设置水浴加热器，水浴加热器的进水口与汽水分离器的排水口管道连通。

7.根据权利要求6所述的高效节能的蜂蜜生产系统，其特征在于：所述的蜂蜜生产系统包括成品蜜保温设备，成品蜜保温设备包括储蜜罐（7），储蜜罐（7）上设置水浴夹层，所述的水浴夹层的进水口与预热器（4）上的水浴加热器的排水口管道连通。

8.根据权利要求7所述的高效节能的蜂蜜生产系统，其特征在于：所述的蜂蜜生产系统包括原蜜溶化设备，原蜜溶化设备包括热泵（9）和溶蜜间（10），热泵（9）的热风出口连通到溶蜜间（10）。

9.根据权利要求8所述的高效节能的蜂蜜生产系统，其特征在于：所述的原蜜溶化设备包括用于控制热泵（9）输出热风温度、风量的控制器。

10.根据权利要求4到9中任意一项所述的高效节能的蜂蜜生产系统，其特征在于：所述系统中与蜂蜜或蒸汽、热水直接接触的部件采用不锈钢材料。

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