CN114427780A - 一种连续滚筒快速冻干机和冻干食品的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种连续滚筒快速冻干机和冻干食品的工艺，冻干机包括：滚动初选速冻装置、若干级冻干仓、物料收集装置，物料先进入滚动初选速冻装置初步处理后，再依次进入若干级冻干仓的每一级，最后进入物料收集装置中收集；若干级冻干仓组成冻干仓组，冻干仓组的首尾级均配置有真空泵，冻干仓组设置有冷阱，每一级冻干仓配有一套冷阱，每一套冷阱都设置有制冷的制冷机，每一套冷阱配有收集热量的储热箱，每一个储热箱的热量供给其中一套冻干仓；多个储热箱依次排列，收集多个冷阱的制冷机的余热。本发明有效利用滚筒式冻干仓，电机控制仓体顺时针旋转配合传送带，可轻松实现自动进料、出料，进料、出料由程序控制自动切换，完成连续生产。

Description

一种连续滚筒快速冻干机和冻干食品的工艺
技术领域
本发明涉及一种冻干机和冻干食品的工艺，具体涉及一种结构简单、节省人力和能源、得到的产品品质高的连续滚筒快速冻干机和冻干食品的工艺。
背景技术
目前很多行业为了产品方便保存或便于运输，同时还要兼具营养、口感等因素，都使用冻干技术将产品中的水分冷凝分离。
冻干技术是先将需要冻干的物料低温冷冻至产品共晶点温度以下，随后开启真空系统，使物料处于真空负压状态，之后根据已经设置的冻干参数缓慢升温，至物料完全干燥。物料低温干燥有利于营养保护和成品口感，特别是保持化学成分的活性，而且冻干产品成品复水性高，使用方便高效，满足客户高品质要求。
传统冻干机大多采用托盘存放物料，冻干仓内部设计物料架，物料架上摆放物料托盘，在进行冻干前，操作人员将物料按要求处理，并均匀摆放在托盘上，再一层放入置物架，之后关闭舱门，开启机器，运行冻干程序，待冻干过程结束，再由工作人员将成品一盘盘拿出，并把产品全部收好，完成成品收集。由于冻干机内部大小不一，小型机器内部托盘数量较少，放置物料和收集成品可以在短时间内完成，若操作大型机器，或规模较大的工厂有多台设备同时生产，物料放置和成品收集就需要大量人工逐次完成，增加生产厂家的人工成本，同时降低生产效率。另外，由于人工收集耗费时间，冻干产品长时间处于空气环境，有回潮及污染风险。设备工作时，物料在低温低压状态下升华水分，达到低温干燥目的。但这种摆放物料方式有各种弊端：首先，物料架摆放托盘，托盘中的物料按照热导原理缓慢受热，接触托盘的部分物料首先升温，在通过自身将剩余热量向上传导给上层物料，此过程消耗大量时间，造成冻干过程效率低下，浪费能源，增加生产过程的时间、能源及人工成本；其次，下层物料在向上层物料的热传导过程中，两者相互接触的部分和没有接触的部分热量传导不均匀，导致上层物料温度不一致，容易出现有的物料已经充分冻干，但还有些部分尚未升华充分，降低产品质量。如果为了提高加热速度，采用提高加热板温度的方法，虽然减少了冻干时间，但加热板的高温使物料失去活性，或者降低营养价值。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种结构简单、节省人力和能源、得到的产品品质高的连续滚筒快速冻干机和冻干食品的工艺。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种连续滚筒快速冻干机，所述连续滚筒快速冻干机包括：滚动初选速冻装置、若干级冻干仓、物料收集装置，物料先进入滚动初选速冻装置初步处理后，再依次进入若干级冻干仓的每一级，最后进入物料收集装置中收集；
若干级冻干仓组成冻干仓组，冻干仓组的首尾级均配置有真空泵，冻干仓组设置有冷阱，每一级冻干仓配有一套冷阱，每一套冷阱都设置有制冷的制冷机，每一套冷阱配有收集热量的储热箱，每一个储热箱的热量供给其中一套冻干仓；
多个储热箱依次排列，收集多个冷阱的制冷机的余热，依次从第一个，传导至最后一个，第一个储热箱热量最高，最后一个温度最低。
在本发明的具体实施例子中，冻干仓为滚筒式，内部有螺旋式隔板；冻干仓内设置有柔性内衬，螺旋式分隔板为采用柔性材料制成的分隔板。
在本发明的具体实施例子中，滚筒式冻干仓外部均匀分布导热管，其热量来源为冷阱压缩机工作时所排放的余热。
在本发明的具体实施例子中，最后一级冻干仓内设置有光波及微波加热装置，冷阱内设置有吸附铜管。
在本发明的具体实施例子中，滚动初选速冻装置包括：进料口、第一提升机、滚筒筛选仓、出料口、料斗、第二提升机；
进料口和出料口分别位于滚筒筛选仓的两侧，进料口和滚筒筛选仓之间还设置有提升机；
滚筒筛选仓采用滚筒筛选仓内的冷风机供冷，料斗位于出料口的下方，滚筒筛选仓和提升机上连接有控制器，滚筒筛选仓内设置有螺旋式分隔带；
物料从上游到下游依次进入进料口、提升机、滚筒筛选仓、出料口、料斗；料斗和若干级冻干仓采用第二提升机连接；
滚筒筛选仓包括：冷风机、检修门、储渣盘、残渣收集口，残渣收集口设置在整个滚筒筛选仓的下部，收集残渣的储渣盘位于残渣收集口的下方，检修门设置在整个滚筒筛选仓的上部。
在本发明的具体实施例子中，滚筒筛选仓内设置有柔性内衬，螺旋式分隔带为采用柔性材料制成的分隔带。
在本发明的具体实施例子中，滚筒筛选仓的滚筒壁上分布有孔。
一种采用上述的连续滚筒快速冻干机冻干食品的工艺，其特征在于：所述工艺包括如下步骤：
第一步：物料首先进入料斗，随着第一提升机，进入滚筒筛选速冻机，滚筒筛选速冻机内部的速冻仓设计螺旋形挡板，速冻仓慢慢滚动，物料随着挡板进入速冻仓内部；
第二步：速冻好的物料从滚筒筛选速冻机的出料口自动流出，进入第二提升机，完成冻干前的准备工作；
第三步：接着，打开料斗的盖板，打开气缸，退杆向右运动，第二提升机的最高处搭在料斗上，接着第二提升机将物料投入料斗，待料斗物料盛满后，开启气缸，推杆向左运动，将第二提升机向左拉，第二提升机离开料斗，然后关闭料斗的门板，打开真空泵，将料斗中的压力抽至与冻干仓平衡，接着，打开料斗下端的电动阀，螺旋进料通道中的螺旋挡板缓慢转动，物料随着螺旋进料通道进入第一冻干仓；
每个冻干仓配备一个冷阱，用于吸附低温加热时物料中的水分；由于设备冻干过程需要热量升华物料中的水分，而冷阱配套使用的制冷机组在工作时产生大量热量，多个储热箱依次排列，收集多个冷阱的制冷机组余热，依次从第一个，传导至最后一个；
第四步：当物料进入第一个滚筒冻干仓时，首先使用最后一个储热箱里的相对较低温度对物料进行加热；当物料进入第二冻干仓时，使用稍高温度的储热箱给冻干仓加热，以此类推；当物料进入最后一个冻干仓，则选用温度最高的第一储热箱给它供热；同时使用安装在最后一个冻干仓内的光波及微波加热装置；
第五步：此种设计避免了始终高温加热对物料的损伤，采用缓慢升温的方式；冻干完成后，开启真空泵，使料斗中的压力与真空仓中的压力平衡，打开电动阀开关，随着真空仓的滚动缓慢旋转，物料自动从出管道流出，料斗装满后，关闭电动阀开关，同时打开电磁阀开关，物料从料斗中流出，全部流出后关闭电动阀开关，一批出料完成。
第六步：接着，重复上述出料过程，开启真空泵，使料斗中的压力与真空仓中的压力平衡，打开第一电动阀开关，随着真空仓的滚动缓慢旋转，物料自动从出管道流出，料斗装满后，关闭第一电动阀开关，同时打开第二电磁阀开关，物料从料斗中流出，全部流出后关闭第二电动阀开关，又一批出料完成，以此反复，达到连续生产的目的。
在本发明的具体实施例子中，冻干仓为滚筒式，内部有螺旋式隔板，使物料在冻干仓缓慢滚动时，将物料自动送入仓体内部；滚筒外部均匀分布导热管，其热量来源为冷阱压缩机工作时所排放的余热，为滚筒冻干仓提供热源；整套设备将较长冻干仓体，分隔为多个可单独控制的冻干仓。
在本发明的具体实施例子中，最后一级冻干仓内设置有光波及微波加热装置。
本发明的积极进步效果在于：本发明提供的连续滚筒快速冻干机，有效利用滚筒式冻干仓，电机控制仓体顺时针旋转配合传送带，可轻松实现自动进料、出料。本发明在冻干过程中，仓体旋转可加速物料受热，同时使其受热均匀。
本发明在冻干仓加热时，有效利用冷阱工作时压缩机工作产生的热量，节约能耗。
本发明在冻干仓中增加红外光波和微波加热装置，通过自动化程序控制，对物料进行加热，保证所有物料均匀快速干透。
本发明的进料、出料由程序控制自动切换，完成连续生产。
附图说明
图1为本发明的爆炸图。
图2为本发明的整体结构示意图。
下面是本发明中标号对应的名称：
滚动初选速冻装置100、若干级冻干仓200、真空泵300、冷阱400；
冻干仓进料斗201；
进料口101、第一提升机1021、第二提升机1022、滚筒筛选仓103、出料口104、料斗105、冷风机106、残渣收集口107、检修门108、储渣盘109；
制冷机401、储热箱402。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
本发明提供的连续滚筒快速冻干机，其特征在于：所述连续滚筒快速冻干机包括：滚动初选速冻装置100、若干级冻干仓200、物料收集装置，物料先进入滚动初选速冻装置100初步处理后，再依次进入若干级冻干仓200的每一级，最后进入物料收集装置(图中没有显示)中收集。
若干级冻干仓组成冻干仓组，冻干仓组的首尾级均配置有真空泵300，冻干仓组设置有冷阱400，每一级冻干仓配有一套冷阱400，每一套冷阱400都设置有制冷的制冷机401，每一套冷阱配有收集热量的储热箱402，每一个储热箱402的热量供给其中一套冻干仓。
多个储热箱402依次排列，收集多个冷阱的制冷机的余热，依次从第一个，传导至最后一个，第一个储热箱热量最热，最后一个温度最低。
制冷机的余热收集之后，由第一个储热箱传导至最后一个，热量在传导过程中发生了损耗，第一个最热，最后一个最冷。但连接时，将最后一个最冷的储热箱连接第一个冻干仓，先使用较低温度加热。最热的第一个储热箱连接最后一个冻干仓，最后才用高温加热。
冻干仓为滚筒式，内部有螺旋式隔板，使物料在冻干仓缓慢滚动时，将物料自动送入仓体内部。滚筒式冻干仓外部均匀分布导热管，其热量来源为冷阱压缩机工作时所排放的余热，为滚筒冻干仓提供热源，最后一级冻干仓内设置有光波及微波加热装置(图中没有显示)。
冻干仓内设置有柔性内衬，螺旋式分隔板为采用柔性材料制成的分隔板，本发明的冷阱内设置有吸附铜管(图中没有显示)。
滚动初选速冻装置100包括：进料口101、第一提升机1021、滚筒筛选仓103、出料口104、料斗105；料斗105和若干级冻干仓200的进口采用第二提升机1022连接。
进料口101和出料口104分别位于滚筒筛选仓的两侧，进料口和滚筒筛选仓之间还设置有提升机。
滚筒筛选仓采用滚筒筛选仓内的冷风机供冷，料斗位于出料口的下方，滚筒筛选仓和提升机上连接有控制器，滚筒筛选仓内设置有螺旋式分隔带。
物料从上游到下游依次进入进料口101、第一提升机1021、滚筒筛选仓103、出料口104、料斗105。
滚筒筛选仓包括：冷风机106、检修门108、储渣盘109、残渣收集口107，残渣收集口107设置在整个滚筒筛选仓的下部，收集残渣的储渣盘位于残渣收集口的下方，检修门108设置在整个滚筒筛选仓的上部。
在具体的实施过程中，滚筒筛选仓内设置有柔性内衬，螺旋式分隔带为采用柔性材料制成的分隔带，滚筒筛选仓的滚筒壁上分布有孔(图中没有显示)，在具体的实施过程中可以为圆孔，圆孔的直径范围为：3-10mm。
物料进入投料口101，随着第一提升机1021，先进入滚动初选速冻装置100，滚筒筛选速冻机将物料迅速冷冻，并筛出不合规格的物料残渣，冻好的物料从滚筒筛选速冻机的出料口自动流出，进入第二提升机1021，完成冻干前的准备工作。接着，第二提升机1022将物料投入若干级冻干仓200的冻干仓进料斗201，冻干仓进料斗201盛满物料后，关闭料斗门板，打开真空泵300，将料斗中的压力抽至与冻干仓平衡，接着，打开料斗下端的电动阀，物料进入第一冻干仓。
冻干仓为滚筒式，内部有螺旋式挡板，使物料在冻干仓缓慢滚动时，将物料自动送入仓体内部。滚筒外部均匀分布导热管，其热量来源为冷阱压缩机工作时所排放的余热，为滚筒冻干仓提供热源。整套设备将较长冻干仓体，分隔为多个可单独控制的冻干仓，在软件的控制下，每个冻干仓缓慢旋转。另外，每个冻干仓配备一个冷阱，用于吸附物料升华的水分。
由于设备冻干过程需要热量升华物料中的水分，而冷阱配套使用的制冷机组在工作时产生大量热量，因此，特别设计冷阱制冷机组散出热量收集装置----储热箱。多个储热箱依次排列，收集多个冷阱的制冷机组余热，依次从第一个，传导至最后一个。其中，第一个导热箱热量最高，最后一个温度最低。当物料进入第一个滚筒冻干仓时，首先使用最后一个储热箱里的相对较低温度对物料进行加热。当物料进入第二冻干仓时，使用稍高温度的储热箱给冻干仓加热，以此类推。当物料进入最后一个冻干仓，则选用温度最高的第一储热箱给它供热。同时使用安装在最后一个冻干仓内的光波及微波加热装置。此种设计避免了始终高温加热对物料的损伤，采用缓慢升温的方式。其次，光波与微波组合加热，保证物料干透。
下面为一个具体的实施例子：
物料首先进入投料口101，随着第一提升机1021，进入滚筒筛选速冻机，滚筒筛选速冻机内部的速冻仓设计螺旋形挡板，速冻仓慢慢滚动，物料随着挡板进入速冻仓内部。另外，速冻仓外部安装冷风机，物料短时间内可迅速冷冻。滚筒壁上分布大小均匀的小孔，不仅有助于低温空气接触物料，而且物料滚动时，不合规格的物料残渣掉入残渣收集口下方的储渣盘，冷冻同时完成筛选。速冻好的物料从滚筒筛选速冻机的出料口自动流出，进入第二提升机，完成冻干前的准备工作。接着，打开料斗的盖板，打开气缸，退杆向右运动，提升机2的最高处搭在冻干仓进料斗201上，接着第二提升机1022将物料投入料斗，待料斗物料盛满后，开启气缸，推杆向左运动，将第二提升机1022向左拉，提升机2离开料斗，然后关闭料斗的门板，打开真空泵300，将料斗中的压力抽至与冻干仓平衡，接着，打开料斗下端的电动阀，螺旋进料通道中的螺旋挡板缓慢转动，物料随着螺旋进料通道进入第一冻干仓。冻干仓为滚筒式，内部有螺旋式隔板，使物料在冻干仓缓慢滚动时，将物料自动送入仓体内部。滚筒外部均匀分布导热管，其热量来源为冷阱压缩机工作时所排放的余热，为滚筒冻干仓提供热源。整套设备将较长冻干仓体，分隔为多个可单独控制的冻干仓，在软件的控制下，每个冻干仓缓慢旋转。另外，每个冻干仓配备一个冷阱，用于吸附低温加热时物料中的水分。由于设备冻干过程需要热量升华物料中的水分，而冷阱配套使用的制冷机组在工作时产生大量热量，因此，特别设计冷阱制冷机组散出热量收集装置----储热箱。多个储热箱依次排列，收集多个冷阱的制冷机组余热，依次从第一个，传导至最后一个。其中，第一个导热箱热量最高，最后一个温度最低。当物料进入第一个滚筒冻干仓时，首先使用最后一个储热箱里的相对较低温度对物料进行加热。当物料进入第二冻干仓时，使用稍高温度的储热箱给冻干仓加热，以此类推。当物料进入最后一个冻干仓，则选用温度最高的第一储热箱给它供热。同时使用安装在最后一个冻干仓内的光波及微波加热装置。此种设计避免了始终高温加热对物料的损伤，采用缓慢升温的方式。其次，光波与微波组合加热，保证物料干透。冻干完成后，开启真空泵300，使料斗中的压力与真空仓中的压力平衡，打开电动阀开关，随着真空仓的滚动缓慢旋转，物料自动从出管道流出，料斗装满后，关闭电动阀开关，同时打开电磁阀开关，物料从料斗中流出，全部流出后关闭电动阀开关，一批出料完成。接着，重复上述出料过程，开启真空泵300，使料斗中的压力与真空仓中的压力平衡，打开电动阀开关，随着真空仓的滚动缓慢旋转，物料自动从出管道流出，料斗装满后，关闭电动阀开关，同时打开电磁阀开关，物料从料斗中流出，全部流出后关闭电动阀开关，又一批出料完成，以此反复，达到连续生产的目的。
本发明有效利用滚筒式冻干仓，电机控制仓体顺时针旋转配合传送带，可轻松实现自动进料、出料。本发明在冻干过程中，仓体旋转可加速物料受热，同时使其受热均匀。
本发明在冻干仓加热时，有效利用冷阱工作时压缩机工作产生的热量，节约能耗。
本发明在冻干仓中增加红外光波和微波加热装置，通过自动化程序控制，对物料进行加热，保证所有物料均匀快速干透。
本发明的进料、出料由程序控制自动切换，完成连续生产。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种连续滚筒快速冻干机，其特征在于：所述连续滚筒快速冻干机包括：滚动初选速冻装置、若干级冻干仓、物料收集装置，物料先进入滚动初选速冻装置初步处理后，再依次进入若干级冻干仓的每一级，最后进入物料收集装置中收集；
若干级冻干仓组成冻干仓组，冻干仓组的首尾级均配置有真空泵，冻干仓组设置有冷阱，每一级冻干仓配有一套冷阱，每一套冷阱都设置有制冷的制冷机，每一套冷阱配有收集热量的储热箱，每一个储热箱的热量供给其中一套冻干仓；
多个储热箱依次排列，收集多个冷阱的制冷机的余热，依次从第一个，传导至最后一个，第一个储热箱热量最高，最后一个温度最低。
2.根据权利要求1所述的连续滚筒快速冻干机，其特征在于：冻干仓为滚筒式，内部有螺旋式隔板；冻干仓内设置有柔性内衬，螺旋式分隔板为采用柔性材料制成的分隔板。
3.根据权利要求1所述的连续滚筒快速冻干机，其特征在于：滚筒式冻干仓外部均匀分布导热管，其热量来源为冷阱压缩机工作时所排放的余热。
4.根据权利要求1所述的连续滚筒快速冻干机，其特征在于：最后一级冻干仓内设置有光波及微波加热装置，冷阱内设置有吸附铜管。
5.根据权利要求1所述的连续滚筒快速冻干机，其特征在于：滚动初选速冻装置包括：进料口、第一提升机、滚筒筛选仓、出料口、料斗、第二提升机；
进料口和出料口分别位于滚筒筛选仓的两侧，进料口和滚筒筛选仓之间还设置有提升机；
滚筒筛选仓采用滚筒筛选仓内的冷风机供冷，料斗位于出料口的下方，滚筒筛选仓和提升机上连接有控制器，滚筒筛选仓内设置有螺旋式分隔带；
物料从上游到下游依次进入进料口、提升机、滚筒筛选仓、出料口、料斗；料斗和若干级冻干仓采用第二提升机连接；
滚筒筛选仓包括：冷风机、检修门、储渣盘、残渣收集口，残渣收集口设置在整个滚筒筛选仓的下部，收集残渣的储渣盘位于残渣收集口的下方，检修门设置在整个滚筒筛选仓的上部。
6.根据权利要求1所述的连续滚筒快速冻干机，其特征在于：滚筒筛选仓内设置有柔性内衬，螺旋式分隔带为采用柔性材料制成的分隔带。
7.根据权利要求1所述的连续滚筒快速冻干机，其特征在于：滚筒筛选仓的滚筒壁上分布有孔。
8.一种采用权利要求1-7所述的连续滚筒快速冻干机冻干食品的工艺，其特征在于：所述工艺包括如下步骤：
第一步：物料首先进入料斗，随着第一提升机，进入滚筒筛选速冻机，滚筒筛选速冻机内部的速冻仓设计螺旋形挡板，速冻仓慢慢滚动，物料随着挡板进入速冻仓内部；
第二步：速冻好的物料从滚筒筛选速冻机的出料口自动流出，进入第二提升机，完成冻干前的准备工作；
第三步：接着，打开料斗的盖板，打开气缸，退杆向右运动，第二提升机的最高处搭在料斗上，接着第二提升机将物料投入料斗，待料斗物料盛满后，开启气缸，推杆向左运动，将第二提升机向左拉，第二提升机离开料斗，然后关闭料斗的门板，打开真空泵，将料斗中的压力抽至与冻干仓平衡，接着，打开料斗下端的电动阀，螺旋进料通道中的螺旋挡板缓慢转动，物料随着螺旋进料通道进入第一冻干仓；
每个冻干仓配备一个冷阱，用于吸附低温加热时物料中的水分；由于设备冻干过程需要热量升华物料中的水分，而冷阱配套使用的制冷机组在工作时产生大量热量，多个储热箱依次排列，收集多个冷阱的制冷机组余热，依次从第一个，传导至最后一个；
第四步：当物料进入第一个滚筒冻干仓时，首先使用最后一个储热箱里的相对较低温度对物料进行加热；当物料进入第二冻干仓时，使用稍高温度的储热箱给冻干仓加热，以此类推；当物料进入最后一个冻干仓，则选用温度最高的第一储热箱给它供热；同时使用安装在最后一个冻干仓内的光波及微波加热装置；
第五步：此种设计避免了始终高温加热对物料的损伤，采用缓慢升温的方式；冻干完成后，开启真空泵，使料斗中的压力与真空仓中的压力平衡，打开电动阀开关，随着真空仓的滚动缓慢旋转，物料自动从出管道流出，料斗装满后，关闭电动阀开关，同时打开电磁阀开关，物料从料斗中流出，全部流出后关闭电动阀开关，一批出料完成。
第六步：接着，重复上述出料过程，开启真空泵，使料斗中的压力与真空仓中的压力平衡，打开第一电动阀开关，随着真空仓的滚动缓慢旋转，物料自动从出管道流出，料斗装满后，关闭第一电动阀开关，同时打开第二电磁阀开关，物料从料斗中流出，全部流出后关闭第二电动阀开关，又一批出料完成，以此反复，达到连续生产的目的。
9.根据权利要求7所述的冻干食品的工艺，其特征在于：冻干仓为滚筒式，内部有螺旋式隔板，使物料在冻干仓缓慢滚动时，将物料自动送入仓体内部；滚筒外部均匀分布导热管，其热量来源为冷阱压缩机工作时所排放的余热，为滚筒冻干仓提供热源；整套设备将较长冻干仓体，分隔为多个可单独控制的冻干仓。
10.根据权利要求7所述的冻干食品的工艺，其特征在于：最后一级冻干仓内设置有光波及微波加热装置。
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