CN106617193B - 一种果蔬真空渗透脱水设备及脱水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种果蔬真空渗透脱水设备，包括依次连接的渗透脱水装置、抽真空装置、浓缩装置和储藏装置；渗透脱水装置包括脱水罐及设置在其中的搅拌装置；抽真空装置包括真空泵和与其连接的真空储罐，浓缩装置包括浓缩罐、真空加热器和密封罐；储藏装置包括储液罐。解决了现有渗透脱水过程中渗透液浓度变小、样品原料漂浮、渗透脱水速率低的问题。本发明还公开了利用该果蔬真空渗透脱水设备进行果蔬脱水的方法。

Description

一种果蔬真空渗透脱水设备及脱水方法

技术领域

本发明属于果蔬脱水加工技术领域，具体涉及一种果蔬真空渗透脱水设备,本发明还涉及采用上述设备进行脱水的方法。

背景技术

中国是世界上果蔬生产大国，每年果蔬腐烂超过8000万吨，造成的经济损失高达750亿元，占整个行业产值的30％以上，造成极大的资源浪费。果蔬含水量大是其腐烂变质的主要原因，因此，在不影响果蔬品质的前提下，设计一套能够用于果蔬渗透脱水的设备，对延缓果蔬变质腐烂具有重要作用，并且在果蔬加工产业也具有广阔的应用前景。在果蔬渗透脱水工艺中，物料漂浮、脱水效率低、渗透液不能够循环利用是果蔬脱水深加工必须克服的难点。

发明内容

本发明的目的是提供一种果蔬真空渗透脱水设备，解决了现有渗透脱水过程中渗透液浓度变小、样品原料漂浮、渗透脱水速率低的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种果蔬真空渗透脱水设备，包括依次连接的渗透脱水装置、抽真空装置、浓缩装置和储藏装置；渗透脱水装置包括脱水罐及设置在其中的搅拌装置；抽真空装置包括真空泵和与其连接的真空储罐，浓缩装置包括浓缩罐、真空加热器和密封罐；储藏装置包括储液罐。

本发明的特点还在于，

脱水罐内安装有装料筐和搅拌器，搅拌器位于装料筐的下方，搅拌器安装在搅拌轴上，脱水罐安装在腿式支座上；搅拌轴安装在电动机上，在电动机的上面还设置有一个减速机，搅拌轴上设置有用于搅拌渗透液的搅拌器；脱水罐的顶部用封头进行密封，封头上设置有进液口，封头上设置有进液管，进液管上设置有进液阀门，脱水罐底部设置有出液管，且在出液管上设置有出液阀门。

装料筐整体为圆柱状，且装料筐的侧面为不锈钢丝网，在装料筐的内部设置有若干平行的分层架，装料筐的纵向设置有若干根加强筋，不锈钢丝网在加强筋的四周设置，分层架与加强筋垂直设置，分层架中心为一个中空轴，中空轴开有内花键。

不锈钢丝网分为3部分，其中一部分为固定丝网，另外两部分为活动丝网，固定丝网固定在装料筐的底部，两部分活动丝网的长度分别占装料筐底面周长的四分之一和四分之三，装料筐的上底面和底部均设置有两条圆形的移动导轨，两部分活动丝网设置于移动导轨内部，可以左右滑动，从而可以起到从侧门打开装料筐的作用，两部分活动丝网，在两部分的交界处设置固定卡子，利用该固定卡子可实现两部分活动丝网的固定。

抽真空装置包括真空储罐、真空泵和与之连接的电机，真空泵安装在支架上，并由电机所驱动；真空储罐通过径向接管与渗透脱水装置中的脱水罐连接，径向接管上设有气阀，并且径向接管从封头通入脱水罐中，真空储罐与真空泵之间用密封管段连接，并且在密封管段上设有控制阀。

浓缩装置包括浓缩罐、真空加热器和密封罐，浓缩罐的一侧设置有过滤器，过滤器与出液管连接，用于接收并过滤由渗透脱水装置中输送过来的物料，浓缩罐的另一侧与密封罐连接，浓缩罐内部下方设置有真空加热器，密封罐下面设置有一个浓缩液出口；浓缩液出口通过密封管段与储液装置连接。

储液装置主要包括储液罐，通过密封管段与密封罐上的浓缩液出口连接，密封管上设有阀门和泵，储液罐安装在支架上。

渗透脱水装置中的进液管还与储液罐相连接，进液管上设置有进液阀门和进液泵。

脱水罐的出液口通过出液管与真空浓缩装置中的浓缩罐相连接，出液管上设置有出液阀门、泵和用于清除渗透液中遗留物的过滤器。

本发明的另一目的是提供利用果蔬真空渗透脱水设备进行果蔬脱水的方法。

本发明的另一技术方案是，一种利用果蔬真空渗透脱水设备进行果蔬脱水的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，装料，打开脱水罐的封头，取出装料筐；松开装料筐上的固定卡子，拨动两扇活动丝网使装料筐侧面开口至最大，将要渗透的果蔬放在装料筐的分层架上，至填满装料筐为止；然后拨动两扇活动丝网使装料筐开口闭合，再闭合装料筐上的固定卡子；最后将装料筐放入脱水罐内，将封头盖在脱水罐上面，使脱水罐处于密封状态；

步骤2，渗透液添加，先关闭出液阀门，再打开进液阀门和进液泵，将渗透液从储液罐输送到脱水罐内，待脱水罐内的渗透液液面达到一定高度时，关闭进液泵和进液阀门；

步骤3，抽真空，关闭进液阀门和出液阀门，然后打开气阀和控制阀，利用真空泵将脱水罐内抽成真空状态，此时果蔬在脱水罐内进行渗透脱水过程；

步骤4，渗透脱水，在渗透脱水过程中，电动机提供动力带动搅拌轴转动，同时使安装在搅拌轴上的搅拌器对脱水罐内的渗透液进行搅拌，使渗透液保持浓度均一化，这样可以大大加快脱水速率，从而缩短了渗透脱水的时间；当搅拌轴的转速过大时，可通过调节减速机来实现搅拌轴降速；

步骤5，渗透液回流过程：反应进行20min后，抽真空装置停止工作，即真空泵停止工作；此时打开出液阀门和出液管上的泵，通过泵将脱水罐内的渗透液输送到浓缩罐内，待脱水罐内的渗透液全部输送到浓缩罐后，再进行渗透液的添加过程；这样就实现了渗透液的循环回流；

步骤6，浓缩储藏过程：从脱水罐内输送出来的渗透液，在浓缩罐内真空加热浓缩达到要求的浓度后，被送到储液罐中，完成一次完整的渗透脱水周期。

本发明的有益效果是，将真空渗透脱水技术、渗透液循环回流技术、物料分层技术综合运用于果蔬脱水加工过程，解决了原料样品的漂浮问题，又能够加快渗透速率，很大程度缩短了脱水时间，能够加快渗透脱水速率，保持原料样品的清洁卫生，有效地循环利用渗透液降低生产成本、减少废物的排放。

附图说明

图1是本发明的果蔬真空渗透脱水设备的结构示意图；

图2是本发明的果蔬真空渗透脱水设备的装料筐的结构示意图；

图3是本发明的果蔬真空渗透脱水设备的装料筐的俯视结构示意图；

图4是本发明的果蔬真空渗透脱水设备的装料筐的左视结构示意图。

图中，1.脱水罐，2.装料筐，3.搅拌器，4.搅拌轴，5.减速机，6.电动机，7.腿式支座，8.封头，9.进液管，10.进液阀门，11.径向接管，12.真空泵，12-1.电机，12-2支架，12-3.控制阀，12-4.密封管段，12-5.真空储罐，12-6气阀，13.出液管，14.出液阀门，15.过滤器，16.浓缩罐，17.真空加热器，18.密封罐，19.浓缩液出口，20.密封罐段，21.储液罐，22.支架，23.进夜泵，24.不锈钢丝网，24-1.固定丝网，24-2.活动丝网，25.加强筋，26.分层架，27.移动导轨，28.内花键，29.中空轴，30.固定卡子。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

一种果蔬真空渗透脱水设备，如图1所示，包括依次连接的渗透脱水装置、抽真空装置、浓缩装置和储藏装置。

渗透脱水装置包括脱水罐1，脱水罐1内安装有装料筐2和搅拌器3，搅拌器3位于装料筐2的下方，搅拌器3安装在搅拌轴4上，脱水罐1安装在腿式支座7上；

搅拌轴4安装在电动机6上，在电动机6的上面还设置有一个减速机5，搅拌轴4上设置有用于搅拌渗透液的搅拌器3；脱水罐1的顶部用封头8进行密封，封头8上设置有进液口，封头8上设置有进液管9，进液管9上设置有进液阀门10，

脱水罐1底部设置有出液管13，且在出液管13上设置有出液阀门14；

抽真空装置包括真空储罐12-5、真空泵12和与之连接的电机12-1，真空泵12安装在支架12-2上，并由电机12-1所驱动。

真空储罐12-5通过径向接管11与渗透脱水装置中的脱水罐1连接，径向接管11上设有气阀12-6，并且径向接管11从封头8通入脱水罐1中，真空储罐12-5与真空泵12之间用密封管段12-4连接，并且在密封管段12-4上设有控制阀12-3。

浓缩装置包括浓缩罐16、真空加热器17和密封罐18，浓缩罐16的一侧设置有过滤器15，过滤器15与出液管13连接，用于接收并过滤由渗透脱水装置中输送过来的物料，浓缩罐16的另一侧与密封罐18连接，浓缩罐16内部下方设置有真空加热器17，

密封罐18下面设置有一个浓缩液出口19；浓缩液出口19通过密封管段20与储液装置连接。

储液装置主要包括储液罐21，通过密封管段20与密封罐18上的浓缩液出口19连接，密封管上设有阀门和泵，储液罐21安装在支架22上。

渗透脱水装置中的进液管9还与储液罐21相连接，进液管9上设置有进液阀门10和进液泵23；

脱水罐1的出液口通过出液管13与真空浓缩装置中的浓缩罐16相连接，出液管13上设置有出液阀门14、泵和用于清除渗透液中遗留物的过滤器15。

装料筐，如图2所示，整体为圆柱状，且装料筐2的侧面为不锈钢丝网24，在装料筐2的内部设置有若干平行的分层架，装料筐2的纵向设置有若干根加强筋25，不锈钢丝网24在加强筋25的四周设置，分层架26与加强筋25垂直设置，分层架26中心为一个中空轴29，中空轴29开有内花键28，如图3所示，不锈钢丝网24分为3部分，其中一部分为固定丝网24-1，另外两部分为活动丝网24-2，固定丝网24-1固定在装料筐2的底部，两部分活动丝网24-2的长度分别占装料筐2底面周长的四分之一和四分之三，装料筐2的上底面和底部均设置有两条圆形的移动导轨27，两部分活动丝网24-2设置于移动导轨27内部，可以左右滑动，从而可以起到从侧门打开装料筐的作用。

如图4所示，两部分活动丝网24-2，在两部分的交界处设置固定卡子30，利用该固定卡子30可实现两部分活动丝网24-2的固定。

本发明一种利用果蔬真空渗透脱水设备进行果蔬脱水的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，装料，打开脱水罐的封头8，取出装料筐2；松开装料筐2上的固定卡子30，拨动两扇活动丝网24-2使装料筐2侧面开口至最大，将要渗透的果蔬放在装料筐2的分层架26上，至填满装料筐2为止；然后拨动两扇活动丝网24-2使装料筐2开口闭合，再闭合装料筐2上的固定卡子30；最后将装料筐2放入脱水罐1内，将封头8盖在脱水罐1上面，使脱水罐1处于密封状态。

步骤2，渗透液添加，先关闭出液阀门14，再打开进液阀门10和进液泵23，将渗透液从储液罐21输送到脱水罐1内，待脱水罐1内的渗透液液面达到一定高度时，关闭进液泵23和进液阀门10。

步骤3，抽真空，关闭进液阀门10和出液阀门14，然后打开气阀12-6和控制阀12-3，利用真空泵12将脱水罐1内抽成真空状态，此时果蔬在脱水罐1内进行渗透脱水过程。

步骤4，渗透脱水，在渗透脱水过程中，电动机6提供动力带动搅拌轴4转动，同时使安装在搅拌轴上的搅拌器3对脱水罐1内的渗透液进行搅拌，使渗透液保持浓度均一化，这样可以大大加快脱水速率，从而缩短了渗透脱水的时间；当搅拌轴4的转速过大时，可通过调节减速机6来实现搅拌轴4降速。

步骤5，渗透液回流过程：反应进行20min后，抽真空装置停止工作，即真空泵12停止工作；此时打开出液阀门14和出液管13上的泵，通过泵将脱水罐1内的渗透液输送到浓缩罐16内，待脱水罐1内的渗透液全部输送到浓缩罐16后，再进行渗透液的添加过程；这样就实现了渗透液的循环回流。

步骤6，浓缩储藏过程：从脱水罐1内输送出来的渗透液，在浓缩罐16内真空加热浓缩达到要求的浓度后，被送到储液罐21中，完成一次完整的渗透脱水周期。

采用本发明的设备，并依照上述方法进行持续的循环运行，直至脱水时间达到4小时，此时完成了对果蔬的脱水，打开脱水罐1上的封头8，取出装料筐2，卸下装料筐2内的果蔬，此时果蔬的渗透脱水间歇操作的一个生产周期完成。

更换新的一批需要脱水的果蔬，重复上述方法，即可以通过渗透脱水的方式，生产脱水果蔬。

以下对各部分使用的装置进行详细介绍：

(1)在装料过程中，脱水罐内充满了用于脱水的渗透液，果蔬真空渗透脱水就在该脱水罐内部完成，脱水罐的材料为Q235，在50℃时的许用应力[σ]t＝113MPa，装料系数Φ取0.8。装料筐2是用来盛装果蔬物料的，在盛装果蔬物料的同时，能够允许渗透液从各个角度自由流入，还能够实现对物料的分层；装料筐由不锈钢丝、加强筋、分层架、移动导轨、内花键构成，使用分层架能够实现对果蔬的分层，避免了物料样品的漂浮，增大物料样品与渗透液的接触面积，从而提高了渗透速率。不锈钢丝的材料为奥氏体不锈钢0Cr18Ni9，丝网上布置加强筋，保证丝网的强度，使其能够承载规定重量的果蔬样品，同时在随搅拌轴转动的过程中保持结构的稳定，不变形；不锈钢丝网沿移动导轨做相对滑动，可以实现物料的装卸。

使用封头的原因是保持脱水罐密闭的环境。封头采用标准椭圆封头，由半个椭球面和短圆筒组成，材料为Q235。

(2)在渗透液添加过程中，先关闭出液阀门14，再打开进液阀门10和经进液泵23，将渗透液从储液罐21输送到脱水罐1内，待脱水罐1内的渗透液液面达到一定高度时，关闭进液泵21和进液阀门10。

泵的作用是给渗透液的输入、输出提供动力，进液阀门、出液阀门的作用调节渗透液的输入和输出。

(3)在抽真空过程中，关闭进液阀门10和出液阀门14，然后打开气阀12-6和控制阀12-3，利用真空泵12将脱水罐1内抽成真空状态，此时果蔬在脱水罐1内进行渗透脱水过程。

真空泵的作用是将脱水罐内抽成真空，这样可以提高渗透脱水的速率，并且避免渗透液与空气接触，保证了脱水罐内清洁的环境，从而保证脱水果蔬的卫生。

真空储罐的作用是“真空保压”，减少真空泵连续工作时间，提高了真空泵的使用寿命。

(4)在渗透脱水过程中，电动机6提供动力带动搅拌轴4转动，同时使安装在搅拌轴上的搅拌器3对脱水罐1内的渗透液进行搅拌，使渗透液保持浓度均一化，这样可以大大加快脱水速率，从而缩短了渗透脱水的时间；当搅拌轴4的转速过大时，可通过调节减速机6来实现搅拌轴4降速。

搅拌器的作用是对渗透液进行搅拌，可使渗透液浓度保持均一化，从而加快脱水的速率。搅拌器形式为斜叶开启涡轮式，材料为Q235，设计温度下的抗拉强度[σ]t＝113MPa，桨叶片数为6，斜桨叶斜角为45度。

搅拌轴的设计选用与搅拌器的振动、轴封性能等直接有关，会影响搅拌的效果和效率，本方案中搅拌轴的材料选择45号钢。

使用减速机是因为当搅拌轴的转速过大时，可通过调节减速机来实现搅拌轴降速。减速机选择摆线针轮行星减速机，即BLEY15-11-0.75-V6。

电动机的作用是给搅拌轴提供动力，这样搅拌轴可以带动搅拌器转动，从而对渗透液进行搅拌。电动机的额定功率为0.75KW，同步转速为3000r/min，满载转速为2830r/min，重量17kg。

(5)渗透液回流过程中，通过控制出液阀门14和出液管13上的泵，来实现将脱水罐中的渗透液输送至浓缩罐，这样就实现了渗透液的循环回流。

(6)在浓缩储藏过程中：从脱水罐1内输送出来的渗透液，在浓缩罐16内真空加热浓缩达到要求的浓度后，被送到储液罐21中，至此完成渗透脱水间歇操作的第一个周期。

浓缩罐的作用是将脱水罐内输送出的渗透液进行浓缩达到所要求的渗透液浓度，浓缩罐的材料为Q235，50℃时的许用应力[σ]t＝113MPa。

腿式支座、支架的作用是将渗透脱水罐、储液罐承载起来，保持渗透脱水罐、储液罐的稳定。腿式支座选择CN型腿式支座，材料为Q235A，[σ]t＝113MPa。

储液罐的作用是将浓缩到要求浓度的渗透液储存在储液罐中，当脱水过程开始时，打开进液管的阀门便可将渗透液输送到脱水罐内；储液罐的材料为Q235，50℃时的许用应力[σ]t＝113MPa。

Claims (8)

1.一种果蔬真空渗透脱水设备，其特征在于，包括依次连接的渗透脱水装置、抽真空装置、浓缩装置和储藏装置；所述的渗透脱水装置包括脱水罐(1)及设置在其中的搅拌装置；所述的浓缩装置包括浓缩罐(16)、真空加热器(17)和密封罐(18)；所述的储藏装置包括储液罐(21)；

所述的脱水罐(1)内安装有装料筐(2)和搅拌器(3)，搅拌器(3)位于装料筐(2)的下方，搅拌器(3)安装在搅拌轴(4)上，所述的脱水罐(1)安装在腿式支座(7)上；所述的搅拌轴(4)安装在电动机(6)上，在电动机(6)的上面还设置有一个减速机(5)，搅拌轴(4)上设置有用于搅拌渗透液的搅拌器(3)；所述的脱水罐(1)的顶部用封头(8)进行密封，封头(8)上设置有进液口，所述的封头(8)上设置有进液管(9)，进液管(9)上设置有进液阀门(10)，所述的脱水罐(1)底部设置有出液管(13)，且在出液管(13)上设置有出液阀门(14)；

所述的抽真空装置包括真空储罐(12-5)、真空泵(12)和与之连接的电机(12-1)，所述的真空泵(12)安装在支架(12-2)上，并由电机(12-1)所驱动；所述的真空储罐(12-5)通过径向接管(11)与渗透脱水装置中的脱水罐(1)连接，所述的径向接管(11)上设有气阀(12-6)，并且径向接管(11)从封头(8)通入脱水罐(1)中，所述的真空储罐(12-5)与真空泵(12)之间用密封管段(12-4)连接，并且在密封管段(12-4)上设有控制阀(12-3)。

2.根据权利要求1所述的果蔬真空渗透脱水设备，其特征在于，所述的装料筐(2)整体为圆柱状，且装料筐(2)的侧面为不锈钢丝网(24)，在装料筐(2)的内部设置有若干平行的分层架，所述的装料筐(2)的纵向设置有若干根加强筋(25)，所述的不锈钢丝网(24)在加强筋(25)的四周设置，分层架(26)与加强筋(25)垂直设置，所述的分层架(26)中心为一个中空轴(29)，所述的中空轴(29)开有内花键(28)。

3.根据权利要求2所述的果蔬真空渗透脱水设备，其特征在于，所述的不锈钢丝网(24)分为3部分，其中一部分为固定丝网(24-1)，另外两部分为活动丝网(24-2)，所述的固定丝网(24-1)固定在装料筐(2)的底部，所述的两部分活动丝网(24-2)的长度分别占装料筐(2)底面周长的四分之一和四分之三，所述的装料筐(2)的上底面和底部均设置有两条圆形的移动导轨(27)，所述的两部分活动丝网(24-2)设置于移动导轨(27)内部，可以左右滑动，从而可以起到从侧门打开装料筐的作用，所述的两部分活动丝网(24-2)，在两部分的交界处设置固定卡子(30)，利用该固定卡子(30)可实现两部分活动丝网(24-2)的固定。

4.根据权利要求1所述的果蔬真空渗透脱水设备，其特征在于，所述的浓缩装置包括浓缩罐(16)、真空加热器(17)和密封罐(18)，所述的浓缩罐(16)的一侧设置有过滤器(15)，所述的过滤器(15)与出液管(13)连接，用于接收并过滤由渗透脱水装置中输送过来的物料，所述的浓缩罐(16)的另一侧与密封罐(18)连接，所述的浓缩罐(16)内部下方设置有真空加热器(17)，所述的密封罐(18)下面设置有一个浓缩液出口(19)；所述的浓缩液出口(19)通过密封管段(20)与储液装置连接。

5.根据权利要求4所述的果蔬真空渗透脱水设备，其特征在于，所述的储液装置包括储液罐(21)，通过密封管段(20)与密封罐(18)上的浓缩液出口(19)连接，密封管段上设有阀门和泵，所述的储液罐(21)安装在支架(22)上。

6.根据权利要求1所述的果蔬真空渗透脱水设备，其特征在于，所述的渗透脱水装置中的进液管(9)还与储液罐(21)相连接，进液管(9)上设置有进液阀门(10)和进液泵(23)。

7.根据权利要求1所述的果蔬真空渗透脱水设备，其特征在于，所述的脱水罐(1)的出液口通过出液管(13)与浓缩装置中的浓缩罐(16)相连接，出液管(13)上设置有出液阀门(14)、泵和用于清除渗透液中遗留物的过滤器(15)。

8.一种利用果蔬真空渗透脱水设备进行果蔬脱水的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，装料，打开脱水罐的封头(8)，取出装料筐(2)；松开装料筐(2)上的固定卡子(30)，拨动两扇活动丝网(24-2)使装料筐(2)侧面开口至最大，将要渗透的果蔬放在装料筐(2)的分层架(26)上，至填满装料筐(2)为止；然后拨动两扇活动丝网(24-2)使装料筐(2)开口闭合，再闭合装料筐(2)上的固定卡子(30)；最后将装料筐(2)放入脱水罐(1)内，将封头(8)盖在脱水罐(1)上面，使脱水罐(1)处于密封状态；

步骤2，渗透液添加，先关闭出液阀门(14)，再打开进液阀门(10)和进液泵(23)，将渗透液从储液罐(21)输送到脱水罐(1)内，待脱水罐(1)内的渗透液液面达到一定高度时，关闭进液泵(23)和进液阀门(10)；

步骤3，抽真空，关闭进液阀门(10)和出液阀门(14)，然后打开气阀(12-6)和控制阀(12-3)，利用真空泵(12)将脱水罐(1)内抽成真空状态，此时果蔬在脱水罐(1)内进行渗透脱水过程；

步骤4，渗透脱水，在渗透脱水过程中，电动机(6)提供动力带动搅拌轴(4)转动，同时使安装在搅拌轴上的搅拌器(3)对脱水罐(1)内的渗透液进行搅拌，使渗透液保持浓度均一化，这样可以大大加快脱水速率，从而缩短了渗透脱水的时间；当搅拌轴(4)的转速过大时，可通过调节减速机(5)来实现搅拌轴(4)降速；

步骤5，渗透液回流过程：反应进行20min后，抽真空装置停止工作，即真空泵(12)停止工作；此时打开出液阀门(14)和出液管上的泵，通过泵将脱水罐(1)内的渗透液输送到浓缩罐(16)内，待脱水罐(1)内的渗透液全部输送到浓缩罐(16)后，再进行渗透液的添加过程；这样就实现了渗透液的循环回流；

步骤6，浓缩储藏过程：从脱水罐(1)内输送出来的渗透液，在浓缩罐(16)内真空加热浓缩达到要求的浓度后，被送到储液罐(21)中，完成一次完整的渗透脱水周期。