CN110755862A - 一种真空浓缩装置及节能高效茶汁浓缩系统 - Google Patents
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Abstract
一种真空浓缩装置一种真空浓缩装置及节能高效茶汁浓缩系统，涉及一种真空浓缩设备，特别是茶汁浓缩设备。包括浓缩罐，蒸发室，热水室，所述浓缩罐外面设有板式热交换器，在浓缩罐热水室的上部设有热水出管，热水出管与板式热交换器的第一流道进口连接，板式热交换器的第一流道出口连接热水返回管，在出料管上连通有料液引流管，料液引流管与液料泵的输入口相连，液料泵的输出口通过料液导入管与板式热交换器的第二流道进口连接，板式热交换器的第二流道出口连接蒸发料液管，蒸发料液管通入浓缩罐蒸发室的上部内。本发明在不增加能耗的前提下，成倍提高了蒸发效率，并能将茶泡回收，加之采用真空低温蒸发浓缩，不损失茶叶有效物质，确保后续制备的茶粉能保持茶叶原有香气和口感。
Description
技术领域
本发明涉及一种真空浓缩设备，特别是茶汁浓缩设备。
背景技术
浓缩机广泛应用于化工、生物医药和食品深加工领域。在食品加工领域，特别是茶叶深加工领域，主要采取膜浓缩设备进行浓缩，如公开号为CN110269114A，公开日为：2019.09.24的一种新型的茶汁浓缩方法，说明书第[0006]段公开的技术为：“S3.浓缩：启动原料循环泵将茶汁原液从原料罐送入正向渗透膜组件中，同时启动汲取液循环泵将汲取液从汲取液罐送入正向渗透膜组件中，系统温度控制在10-30℃，运行压力0-2bar，茶汁原液循环流量20-120L/h，汲取液循环流量10-50L/h，运行40-120min，得到可溶性固性物浓度为30％-60％的浓缩茶汁”。采用膜浓缩设备对茶汁进行浓缩所存在的不足在于，所生产出来的茶粉，基本丧失了茶叶原有的香气口感。为了解决这一问题，于是人们采用真空浓缩的办法进行浓缩，如公开号为CN202223912U，公开日为2012.05.23的低温真空浓缩机，公开的技术为：低温真空浓缩机由加热罐、蒸发室和冷凝罐组成；在加热罐的上、下部分别设置出料口和进料口，在加热罐的下端连接浓缩液放料阀，在加热罐内设置蒸汽换热管，所述蒸汽换热管的两端分别设有热蒸汽进口和冷凝水排放口，所述热蒸汽进口和冷凝水排放口分别设置在加热罐的侧壁；在蒸发室顶部设有蒸汽排出口，蒸发室中部设有与所述加热罐的出料口连接的进料口，蒸发室下端设有与加热罐的进料口相连接的出料口，蒸发室中部设有原液进料口；在冷凝罐上部设有与蒸发室的蒸汽排出口相连的蒸汽进入口，冷凝罐的下部设有抽真空出口，在冷凝罐内设置冷却管，所述冷却管的两端分别自冷凝罐伸出，并通过进水泵与冷却水塔串接，在冷凝罐的下端设置冷凝水排放阀。真空浓缩虽然较膜浓缩设备能保持原料原有香味及色气，提高浓缩液品质，但真空浓缩机存在浓缩效率低，能耗高的问题。由于真空浓缩机的浓缩效率取决于蒸发效率，蒸发效率又取决于浓缩罐的蒸发面积，而蒸发面积又受浓缩罐大小的制约，而且蒸发、冷凝需要消耗大量的能耗。因此，浓缩效率低和能耗高是现有真空浓缩机存在普遍问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术所存在的问题，公开一种可显著提高浓缩效率、降低能耗的真空浓缩装置以及节能高效茶汁浓缩系统。
本发明的技术解决方案之一是：一种真空浓缩装置，包括浓缩罐，浓缩罐设有蒸发室，在蒸发室下部外面套设有热水室，在浓缩罐的顶部设有真空蒸气连接管，在浓缩罐的底部设有连通热水室的热水进管和连通蒸发室的出料管，在浓缩罐的上部设有输料管，其特殊之处在于：浓缩罐外面设有板式热交换器，在浓缩罐的热水室的上部设有热水出管，热水出管与板式热交换器的第一流道进口连接，板式热交换器的第一流道出口连接热水返回管，在出料管上连通有料液引流管，料液引流管与液料泵的输入口相连，液料泵的输出口通过料液导入管与板式热交换器的第二流道进口连接，板式热交换器的第二流道出口连接蒸发料液管，蒸发料液管通入浓缩罐的蒸发室的上部内。
本发明的技术解决方案之二是：节能高效茶汁浓缩系统，包括料液罐，浓缩罐，冷凝器，真空泵，在料液罐的底部与浓缩罐的顶部之间连接有输料管，真空泵与冷凝器的蒸发汽管之间通过真空连接管连通，冷凝器的冷却夹层下部连接有冷水进管，冷凝器的冷却夹层上部通过冷水出管与水泵的进水口相连，水泵的出水口连接冷水返回管，所述浓缩罐设有蒸发室，在蒸发室下部外面套设有热水室，在浓缩罐的顶部设有真空蒸气连接管，通过冷凝连接管与冷凝器顶部相连，在浓缩罐的底部设有连通热水室的热水进管和连通蒸发室的出料管，其特殊之在于：浓缩罐外面设有板式热交换器，在浓缩罐的热水室的上部设有热水出管，热水出管与板式热交换器的第一流道进口连接，板式热交换器的第一流道出口连接热水返回管，在出料管上连通有料液引流管，料液引流管与液料泵的输入口相连，液料泵的输出口通过料液导入管与板式热交换器的第二流道进口连接，板式热交换器的第二流道出口连接蒸发料液管，蒸发料液管24通入浓缩罐的蒸发室的上部内。
进一步地，在所述真空蒸气连接管与冷凝连接管之间设有收泡器，收泡器通过回泡管与浓缩罐的蒸发室连通。
本发明由于采用了以上技术方案，解决了现有技术所存在的问题，由于在浓缩罐的外面设有板式热交换器，在不增加能耗的前提下，成倍提高了蒸发效率。由于设置了收泡器，能将茶泡回收，加之采用真空低温蒸发浓缩，能在茶汁浓缩过程中不损失茶叶有效物质，确保后续制备的茶粉能保持茶叶原有香气和口感。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图标记说明：1-料液罐，2-进料管，3-通气管，4-真空筒，5-冷水返回管，6-冷水出管，7-冷水进管，8-真空连接管，9-热水返回管，10-冷凝器，11-冷凝连接管，12-冲洗管，13-收泡器，14-真空蒸气连接管，15-浓缩罐，16-观察镜，17-热水进管，18-回泡管，19-输料管，20-板式热交换器，21-料液引流管，22-热水出管，23-料液导入管， 24-蒸发料液管，25-液料泵，26-冷凝水出口，27-集液器，28-水泵，29-负压表，30-真空泵，31-机架，32-控制器，33-出料口，34-蒸发汽管，35-冷却夹层，36-热水室，37-热水排放口，38-蒸发室。
具体实施方式
为了更清楚地理解本发明，下面结合图1用具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施方式1：一种真空浓缩装置，包括浓缩罐15，浓缩罐15内设有蒸发室38，在蒸发室38下部外面套设有热水室36，在浓缩罐15的顶部设有真空蒸气连接管14，在浓缩罐15的底部设有连通热水室36的热水进管17和连通蒸发室38的出料管33，在浓缩罐15的上部设有输料管19，浓缩罐15外面设有板式热交换器20，在浓缩罐15的热水室36的上部设有热水出管22，热水出管22与板式热交换器20的第一流道进口连接，板式热交换器20的第一流道出口连接热水返回管9，在出料管33上连通有料液引流管21，料液引流管21与液料泵25的输入口相连，液料泵25的输出口通过料液导入管23与板式热交换器20的第二流道进口连接，板式热交换器20的第二流道出口连接蒸发料液管24，蒸发料液管24通入浓缩罐15的蒸发室38的上部内。
实施方式2：节能高效茶汁浓缩系统，包括料液罐1，浓缩罐15，冷凝器10，真空泵30，在料液罐1的底部与浓缩罐15的顶部之间连接有输料管19，真空泵30与冷凝器10的蒸发汽管34之间通过真空连接管8连通，冷凝器10的冷却夹层35下部连接有冷水进管7，冷凝器10的冷却夹层35上部通过冷水出管6与水泵28的进水口相连，水泵28的出水口连接冷水返回管5，所述浓缩罐15设有蒸发室38，在蒸发室38下部外面套设有热水室36，在浓缩罐15的顶部设有真空蒸气连接管14，通过冷凝连接管11与冷凝器10顶部相连，在浓缩罐15的底部设有连通热水室36的热水进管17和连通蒸发室38的出料管33，浓缩罐15外面设有板式热交换器20，在浓缩罐15的热水室36的上部设有热水出管22，热水出管22与板式热交换器20的第一流道进口连接，板式热交换器20的第一流道出口连接热水返回管9，在出料管33上连通有料液引流管21，料液引流管21与液料泵25的输入口相连，液料泵25的输出口通过料液导入管23与板式热交换器20的第二流道进口连接，板式热交换器20的第二流道出口连接蒸发料液管24，蒸发料液管24通入浓缩罐蒸发室38的上部内。
进一步地，在所述真空蒸气连接管14与冷凝连接管11之间设有收泡器13，收泡器13通过回泡管18与浓缩罐15的蒸发室38连通。
进一步地，蒸发室38的蒸发面积为1.5-3 m2 ，优选2 m2。
进一步地，板式热交换器20的热交换面积为4-8 m2，优选5-6 m2。
实施例1：一种真空浓缩装置，包括浓缩罐15，浓缩罐15内设有蒸发室38，在蒸发室38下部外面套设有夹层热水室36，在浓缩罐15的顶部设有真空蒸气连接管14，在浓缩罐15的底部设有连通热水室36的热水进管17和连通蒸发室38的带阀门的出料管33。热水进管17的最低端设有带阀门的热水排放口36。在浓缩罐15的上部设有输料管19，浓缩罐15外面设有板式热交换器20，在浓缩罐15的热水室36的上部设有热水出管22，热水出管22与板式热交换器20的第一流道进口连接，板式热交换器20的第一流道出口连接热水返回管9，在出料管33上连通有料液引流管21，料液引流管21与液料泵25的输入口相连，液料泵25的输出口通过料液导入管23与板式热交换器20的第二流道进口连接，板式热交换器20的第二流道出口连接蒸发料液管24，蒸发料液管24通入浓缩罐蒸发室38的上部内。进一步地，蒸发室38的蒸发面积为1.5 m2 ，板式热交换器20的热交换面积为4 m2。
实施例2：节能高效茶汁浓缩系统，包括料液罐1，浓缩罐15，冷凝器10，真空泵30，在料液罐1的底部与浓缩罐15的顶部之间连接有输料管19，真空泵30与冷凝器10的蒸发汽管34之间通过真空连接管8连通，冷凝器10的冷却夹层35下部连接有冷水进管7，冷凝器10的冷却夹层35上部通过冷水出管6与水泵28的进水口相连，水泵28的出水口连接冷水返回管5，所述浓缩罐15设有蒸发室38，在蒸发室38下部外面套设有夹层热水室36，在浓缩罐15的顶部设有真空蒸气连接管14，通过冷凝连接管11与冷凝器10顶部相连。在浓缩罐15的底部设有连通热水室36的热水进管17和连通蒸发室38的出料管33，浓缩罐15外面设有板式热交换器20，在浓缩罐15的热水室36的上部设有热水出管22，热水出管22与板式热交换器20的第一流道进口连接，板式热交换器20的第一流道出口连接热水返回管9，在出料管33上连通有料液引流管21，料液引流管21与液料泵25的输入口相连，液料泵25的输出口通过料液导入管23与板式热交换器20的第二流道进口连接，板式热交换器20的第二流道出口连接蒸发料液管24，蒸发料液管24通入浓缩罐的蒸发室38的上部内。蒸发室38的蒸发面积为3 m2 ，板式热交换器20的热交换面积为8 m2。
实施例3：节能高效茶汁浓缩系统，设有料液罐1，浓缩罐15，冷凝器10，真空泵30，在料液罐1的底部与浓缩罐15的顶部之间连接有输料管19，料液罐1上设有进料管2和通气管3。真空泵30设在机架31的上面，机架31上没有控制器32。真空泵30上设有真空管4，真空管4通过真空连接管8连接冷凝器10的蒸发汽管34。冷凝器10的上下部为直通管，中部为夹层结构，其中间为与上下相通的蒸发汽管34，外周为上下封闭的冷却夹层35。在冷却夹层35的下部连接有冷水进管7，其上部通过冷水出管6与水泵28的进水口相连。水泵28的出水口连接冷水返回管5，水泵28设有机架31的下面。冷凝器10的底部设有集液器27，集液器27设有观察窗，集液器27的底部设有带阀门的冷凝水出口26。所述浓缩罐15设有蒸发室38，在蒸发室38下部外面套设有夹层热水室36，在浓缩罐15的顶部设有真空蒸气连接管14，真空蒸气连接管14通过收泡器13与冷凝连接管11连接，冷凝连接管11与冷凝筒10的顶部相通。收泡器13通过回泡管18与浓缩罐15的蒸发室38连通。浓缩罐15的顶部设有带阀门的冲洗管12、负压表39和观察镜16。在浓缩罐15的底部设有连通热水室36的热水进管17和连通蒸发室38的出料管33，热水进管17的底部设有热水排放口37。浓缩罐15外面设有板式热交换器20，在浓缩罐15的热水室36的上部设有热水出管22，热水出管22与板式热交换器20的第一流道进口连接，板式热交换器20的第一流道出口连接热水返回管9，在出料管33上连通有料液引流管21，料液引流管21与液料泵25的输入口相连，液料泵25的输出口通过料液导入管23与板式热交换器20的第二流道进口连接，板式热交换器20的第二流道出口连接蒸发料液管24，蒸发料液管24通入浓缩罐15上部内的蒸发室38。浓缩罐15、冷凝器10、真空系统采用常规设备。板式热交换器20、真空泵30、液料泵25、水泵28均由控制器32控制。蒸发室38的蒸发面积为2 m2，所述蒸发面积为蒸发室38下部对应热水室36的受热面积。板式热交换器20的热交换面积为6 m2。板式热交换器20的型号：BR015K，生产厂家：株洲鸿新实业有限公司，真空泵30的型号：2BV-5121，生产厂家：山东博杰泵业科技有限公司，真空泵30的型号：ZJ-P系列，生产厂家：山东博杰泵业科技有限公司。
本发明的工作原理：先将待浓缩的茶料液打入料液罐1，为了防止香气挥发，茶料液的温度控制在40℃以内，一般在10-30℃，然后通过控制器32启动真空泵30，使浓缩罐1处于负压状态，茶料液通过输料管19从料液罐1吸入到浓缩罐15中，茶料液在负压下进行沸腾蒸发，然后开启板式热交换器20、水泵28、液料泵25，蒸发的水汽通过真空蒸气连接管14进入除泡器13中，带有茶叶营养物质的液泡通过回泡管18回流到浓缩罐15中，水汽通过冷凝连接管11进入冷凝器10中，在冷水进管7进入的冷水作用下进行凝结成水落入集液器27，集液器27盛满后停机经冷凝水出口26排出。由于浓缩罐15的蒸发面积有限，只有2m2 ，为了提高其蒸发效率，设置了板式热交换器20，将夹层热水室36流出的热水和浓缩罐15蒸发室38底部未有蒸发的茶料液通过板式热交换器20进行热交换后，热水经热水返回管9返回热水池，茶料液经板式热交换器20的热交换从热水中获取热量（液温控制在40℃以内）后经蒸发料液管24从浓缩罐15的上部进入蒸发室38，在负压下直接雾化。板式热交换器20的热交换面积为4-8 m2，一般6m2，相当于在原有2m2的蒸发面积的基础上增加到了8m2，提高了3倍，相应提高了3倍的蒸发效率。
本实施例解决了现有技术所存在的问题，解决了现有技术所存在的问题，由于在浓缩罐15的外面设有板式热交换器20，从浓缩罐热水室36流出的热水进入板式热交换器20，与浓缩罐蒸发室38接入板式热交换器20的料液进行热交换后再返回热水池，利用了返回热水对料液进行加热，加热后的料液通过蒸发料液管24进入浓缩罐蒸发室38进行直接蒸发。浓缩罐15的蒸发面积2m2，板式热交换器20的热交换面积为6m2，相当于增加蒸发面积6m2，比原有蒸发面积的增加3倍，在不增加能耗的前提下，提高了3倍的蒸发效率。由于设置了收泡器13，能将茶泡回收，加之采用真空低温蒸发浓缩，能在茶汁浓缩过程中不损失茶叶有效物质，确保后续制备的茶粉能保持茶叶原有香气和口感。
以上所述，仅为本发明的说明实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，做出的若干改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明精神和范围的情况下，利用以上所揭示的技术内容做出的些许更改、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所做的任何等同变化的更改、修饰与演变，均仍属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种真空浓缩装置，包括浓缩罐，浓缩罐内设有蒸发室，在蒸发室下部外面套设有热水室，在浓缩罐的顶部设有真空蒸气连接管，在浓缩罐的底部设有连通热水室的热水进管和连通蒸发室的出料管，在浓缩罐的上部设有输料管，其特征在于：浓缩罐外面设有板式热交换器，在浓缩罐热水室的上部设有热水出管，热水出管与板式热交换器的第一流道进口连接，板式热交换器的第一流道出口连接热水返回管，在出料管上连通有料液引流管，料液引流管与液料泵的输入口相连，液料泵的输出口通过料液导入管与板式热交换器的第二流道进口连接，板式热交换器的第二流道出口连接蒸发料液管，蒸发料液管通入浓缩罐蒸发室的上部内。
2.节能高效茶汁浓缩系统，包括料液罐，浓缩罐，冷凝器，真空泵，在料液罐的底部与浓缩罐的顶部之间连接有输料管，真空泵与冷凝器的蒸发汽管之间通过真空连接管连通，冷凝器的冷却夹层下部连接有冷水进管，冷却夹层上部通过冷水出管与水泵的进水口相连，水泵的出水口连接冷水返回管，所述浓缩罐设有蒸发室，在蒸发室下部外面套设有热水室，在浓缩罐的顶部设有真空蒸气连接管，通过冷凝连接管与冷凝器顶部相连，在浓缩罐的底部设有连通热水室的热水进管和连通蒸发室的出料管，其特征在于：浓缩罐外面设有板式热交换器，在浓缩罐的热水室的上部设有热水出管，热水出管与板式热交换器的第一流道进口连接，板式热交换器的第一流道出口连接热水返回管，在出料管上连通有料液引流管，料液引流管与液料泵的输入口相连，液料泵的输出口通过料液导入管与板式热交换器的第二流道进口连接，板式热交换器的第二流道出口连接蒸发料液管，蒸发料液管通入浓缩罐蒸发室的上部内。
3.根据权利要求2所述的节能高效茶汁浓缩系统，其特征在于：在所述真空蒸气连接管与冷凝连接管之间设有收泡器，收泡器通过回泡管与浓缩罐的蒸发室连通。
4.根据权利要求1或2所述的一种真空浓缩装置及节能高效茶汁浓缩系统，其特征在于：所述蒸发室的蒸发面积为1.5-3 m2 。
5.根据权利要求4所述的一种真空浓缩装置及节能高效茶汁浓缩系统，其特征在于：蒸发室的蒸发面积为2 m2。
6.根据权利要求1或2所述的一种真空浓缩装置及节能高效茶汁浓缩系统，其特征在于：
所述板式热交换器的热交换面积为4-8 m2。
7.根据权利要求6所述的一种真空浓缩装置及节能高效茶汁浓缩系统，其特征在于：所述板式热交换器的热交换面积为5-6 m2。
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