CN104587690B - 一种低温浓缩系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温浓缩系统，包括用于将料液气液分离的气液分离罐；用于冷却二次蒸汽的冷凝器，所述冷凝器与气液分离罐的二次蒸汽出口连通，所述冷凝器与收集冷凝水的冷凝水罐连通；包括用于加热料液的加热器，加热器包括用于热交换的料液管和加热管，料液管输入端与气液分离罐底部连通，料液管输出端与设置在气液分离罐内部用于喷射料液的喷嘴连通，所述料液管输入端与气液分罐离底部之间设有用于加快料液在料液管内快速循环的强制循环泵；包括将系统抽真空的真空泵。本专利提供了一种结构紧凑，操作方便，适用于高粘度的料液和容易发泡料液低温浓缩的低温浓缩系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种低温浓缩系统。
背景技术
众所周知，目前，针对热敏性料液的浓缩，常规浓缩装置的最低温度只能40～50℃，导致很多需要浓缩的料液因高温失去活性，有些甚至料液的结构遭受破坏，失去料液的商品价值，对原料也造成很大的浪费。现有技术急需一种结构紧凑，操作方便，适用于高粘度的料液和容易发泡料液低温浓缩的低温浓缩系统。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种结构紧凑，操作方便，适用于高粘度的料液和容易发泡料液低温浓缩的低温浓缩系统。
为实现上述目的，本发明的技术方案是提供了一种低温浓缩系统，包括用于将料液气液分离的气液分离罐；用于冷却二次蒸汽的冷凝器，所述冷凝器与气液分离罐的二次蒸汽出口连通，所述冷凝器与收集冷凝水的冷凝水罐连通；
包括用于加热料液的加热器，加热器包括用于热交换的料液管和加热管，料液管输入端与气液分离罐底部连通，料液管输出端与设置在气液分离罐内部用于喷射料液的喷嘴连通，所述料液管输入端与气液分罐离底部之间设有用于加快料液在料液管内快速循环的强制循环泵；包括将系统抽真空的真空泵。本专利提供了一种结构紧凑，操作方便，适用于高粘度的料液和容易发泡料液低温浓缩的低温浓缩系统。
作为优选地，所述加热管为电加热管或者热载体加热管，所述热载体加热管与热载体罐通过热循环泵连通，所述热载体罐与热载体加热器连通；所述热载体为蒸汽、导热油、热水、烟道气中的一种或者几种的组合。这样的设计是对加热形式的一种丰富。
作为优选地，所述热载体为热水，所述热载体加热管为热水加热管，所述热载体罐为热水罐，所述热水罐内的热水温度维持在30℃~40℃，其中优选35℃。这样的设计保证低温传导热量。
作为优选地，所述料液与热水加热管之间的传热温差为3～4℃；所述料液在料液管内的流速为2~4m/s。其中优选2m/s。这样的设计保证低温差传导热量。
作为优选地，所述料液到达喷嘴时喷射的温度为25±1℃。这样的设计保证料液在低温状态下浓缩，保证了热敏料液的活性。
作为优选地，所述冷凝器与气液分离罐通过二次蒸汽管连通，所述真空泵与冷凝水罐连通。这样的设计是对方案的进一步优化。
作为优选地，所述喷嘴沿料液流动方向依次包括过渡段、缩小段和扩大段，所述缩小段内径小于过渡段和扩大段，所述缩小段的内径为25mm~32mm，所述扩大段为倒锥形管。料液在强制循环泵的作用下高速进入喷嘴的进液口后进入过渡段，通过缩小段，料液进入缩小段时因为通道突然变小，流速成倍增加，这样料液在到达扩大段后成雾滴状喷出，此时料液的比表面积大大增加，蒸发效率也随之大大增加，成雾滴状的料液因为表面张力的改变，使得泡沫不能形成，更小的液滴使得汽液分离更加充分。
作为优选地，所述喷嘴竖置设置，从上至下依次为过渡段、缩小段和扩大段。由于高速向下的液滴通过喷嘴后向下动能的增加，使得液滴不易随真空逸出，既有效防止跑料现象的产生，同时也可以减小汽液分离罐的空间容积，降低了设备尺寸及造价。
作为优选地，所述的各结构以及部件均通过PLC可编程控制器控制。这样的设计便于控制。
作为优选地，还包括用于控制的电控柜。这样的设计便于控制。
本发明的优点和有益效果在于：通过使用板专利所述的系统可以实现最低温度在25℃的温度下进行提取，在强制循环的作用下，料液和热源在极低的传热温差下（最低传热温差只需要3～4℃），对料液进行非常温和的传热，在极低的温度下（最低25℃）对料液进行蒸发浓缩，以最大限度的保持物料的原有品质和风味不被破坏的前提下，使得料液得到浓缩；本专利提供了一种结构紧凑，操作方便，适用于高粘度的料液和容易发泡料液低温浓缩的低温浓缩系统。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明喷嘴结构示意图。
图中：1、热水加热器；2、热水罐；3、热水循环泵；4、加热器；5、二次蒸汽管；6、汽液分离罐；7、喷嘴；8、强制循环泵；9、冷凝器；10、冷凝水罐；11、真空泵；12、控制柜；13、过渡段；14、缩小段；15、扩大段；16、二次蒸汽出口；17、料液管；18、加热管；19、料液管输入端；20、料液管输出端。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1-图2所示，一种低温浓缩系统，包括用于将料液气液分离的气液分离罐；用于冷却二次蒸汽的冷凝器9，所述冷凝器9与气液分离罐的二次蒸汽出口16连通，所述冷凝器9与收集冷凝水的冷凝水罐10连通；
包括用于加热料液的加热器4，加热器4包括用于热交换的料液管17和加热管18，料液管输入端19与气液分离罐底部连通，料液管输出端20与设置在气液分离罐内部用于喷射料液的喷嘴7连通，所述料液管输入端19与气液分罐离底部之间设有用于加快料液在料液管17内快速循环的强制循环泵8；包括将系统抽真空的真空泵11。
所述加热管18为电加热管18或者热载体加热管18，所述热载体加热管18与热载体罐通过热循环泵连通，所述热载体罐与热载体加热器4连通；所述热载体为蒸汽、导热油、热水、烟道气中的一种或者几种的组合。
所述热载体为热水，所述热载体加热管18为热水加热管18，所述热载体罐为热水罐2，所述热水罐2内的热水温度维持在30℃~40℃，其中优选35℃。
所述料液与热水加热管18之间的传热温差为3～4℃；所述料液在料液管17内的流速为2~4m/s。其中优选2m/s。
所述料液到达喷嘴7时喷射的温度为25±1℃。
所述冷凝器9与气液分离罐通过二次蒸汽管5连通，所述真空泵11与冷凝水罐10连通。
所述喷嘴7沿料液流动方向依次包括过渡段13、缩小段14和扩大段15，所述缩小段14内径小于过渡段13和扩大段15，所述缩小段14的内径为25mm~32mm，所述扩大段15为倒锥形管。
所述喷嘴7竖置设置，从上至下依次为过渡段13、缩小段14和扩大段15。
所述的各结构以及部件均通过PLC可编程控制器控制。
还包括用于控制的电控柜。
在使用时，开启真空泵11使得系统形成真空状态，常温的原液计量后进入汽液分离罐6，之后通过强制循环泵8，进入加热器4，同时开启热水加热器1的进蒸汽阀门开始加热，热水罐2内的温度维持在35℃，开启热水循环泵3让热水进入加热器4进行循环加热后回到热水加热器1，此时，料液经过加热器4进行传热达到25℃，进入汽液分离罐6后达到喷嘴7，在真空作用下进行急速闪蒸，二次蒸汽上升经过二次蒸汽管5，进入冷凝器9经过冷却后达到冷凝水罐10，浓缩液经由强制循环泵8排出（若取样后浓缩液浓度未达到所需要的浓度，还可以进行强制循环蒸发，直至达到所需浓度时排出浓缩液。
其中，料液在强制循环泵8的作用下高速进入喷嘴7的进液口后进入过渡段13，通过缩小段14，料液进入缩小段14时因为通道突然变小，流速成倍增加，这样料液在到达扩大段15后成雾滴状喷出，此时料液的比表面积大大增加，蒸发效率也随之大大增加，成雾滴状的料液因为表面张力的改变，使得泡沫不能形成，更小的液滴使得汽液分离更加充分，同时，由于高速向下的液滴通过喷嘴7后向下动能的增加，使得液滴不易随真空逸出，既有效防止跑料现象的产生，同时也可以减小汽液分离罐6的空间容积，降低了设备尺寸及造价。
本专利的控制根据用户要求有手动控制及人机界面的PLC全自动控制两种。
本专利所述的系统适用于制药、食品、化工、植物提取、生物工程、葡萄糖、木糖、淀粉食品等行业中植物或者动物原料中热敏性料液的低温蒸发浓缩操作。
与传统浓缩设备的比较：物料在强制循环泵8的作用下高速通过传热面，具有加热时间短，设备不易结垢，可浓缩较高粘度的料液，并且在特殊结构的喷嘴7的作用下，改变料液的表面张力，增加液滴的比表面积，具有蒸发强度大，并可消除蒸发时产生泡沫而导致的液沫夹带等现象；本专利所述的系统具有尺寸紧凑、占地面积小、浓缩时间短、操作简便、浓缩温度低、可以消除浓缩时产生的泡沫、对粘度高的料液也适用等特点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种低温浓缩系统，其特征在于：包括用于将料液气液分离的气液分离罐；用于冷却二次蒸汽的冷凝器，所述冷凝器与气液分离罐的二次蒸汽出口连通，所述冷凝器与收集冷凝水的冷凝水罐连通；
包括用于加热料液的加热器，加热器包括用于热交换的料液管和加热管，料液管输入端与气液分离罐底部连通，料液管输出端与设置在气液分离罐内部用于喷射料液的喷嘴连通，所述料液管输入端与气液分罐离底部之间设有用于加快料液在料液管内快速循环的强制循环泵；包括将系统抽真空的真空泵；
所述加热管为热载体加热管，所述热载体加热管与热载体罐通过热循环泵连通，所述热载体罐与热载体加热器连通；
所述热载体为热水，所述热载体加热管为热水加热管，所述热载体罐为热水罐，所述热水罐内的热水温度维持在30℃~40℃；
所述料液与热水加热管之间的传热温差为3～4℃；所述料液在料液管内的流速为2~4m/s；
所述料液到达喷嘴时喷射的温度为25±1℃；
所述喷嘴沿料液流动方向依次包括过渡段、缩小段和扩大段，所述缩小段内径小于过渡段内径和扩大段内径，所述缩小段的内径为25mm~32mm，所述扩大段为倒锥形管；
所述喷嘴竖置设置，从上至下依次为过渡段、缩小段和扩大段。
2.如权利要求1所述的低温浓缩系统，其特征在于：所述冷凝器与气液分离罐通过二次蒸汽管连通，所述真空泵与冷凝水罐连通。
3.如权利要求2所述的低温浓缩系统，其特征在于：所述的各结构以及部件均通过PLC可编程控制器控制。
4.如权利要求3所述的低温浓缩系统，其特征在于：还包括用于控制的电控柜。
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