CN114903191A - 全热回收真空锁鲜热泵烘干及膨化脆化系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全热回收真空锁鲜热泵烘干及膨化脆化系统，属于食品加工设备技术领域，包括真空轮组系统、真空泵组系统、冷阱系统、热能回收及温控循环系统；真空轮组系统包括n个并联的真空罐，其中n≥2，n个真空罐的一侧设有总气管路，总气管路上连通有膨化罐，真空罐通过支气管路与总气管路连通；真空泵组系统用于实现以及维持真空罐的真空度，真空泵组系统与总气管路连通，冷阱系统连通于真空泵组系统与总气管路之间；热能回收及温控循环系统用于回收真空泵组系统、冷阱系统的热量，且热能回收及温控循环系统用于真空罐的升温和冷却；本发明实现全热回收、真空下作业、低温烘干膨化，可以实现较高的烘干品相，烘干工艺绿色环保。

Description

全热回收真空锁鲜热泵烘干及膨化脆化系统

技术领域

本发明涉及食品加工设备技术领域，具体涉及一种全热回收真空锁鲜热泵烘干及膨化脆化系统。

背景技术

膨化食品是近些年国际上发展起来的一种新型食品。它以谷物、豆类、薯类、蔬菜等为原料，经膨化设备的加工，制造出品膨化食品种繁多，外形精巧，营养丰富，酥脆香美的食品。因此，独具一格地形成了食品的一大类。

膨化食品在生产过程中，在食品成型后，需要放入烘干装置中脱去部分水分，以进行烘干定形，所以烘干的效率直接决定了膨化食品生产的效率。

食品烘干方法有多种，如高温烘干、冷冻烘干、低温烘干等。高温烘干通常使食品出现各种物理、化学变化，主要有营养成分损失、风味及外形变化和褐变，最主要的影响因素是温度和时间，温度越高， 时间越长，则对物质破坏越严重，故对于热敏性物质，高温干燥不适合；冷冻烘干则能够保持物质原有的色、香、味及营养，干燥质量最好，但干燥系统结构复杂，设备初投资大，干燥时间长，能耗极高， 使其应用受到限制。

低温烘干是利用低温低湿空气循环于食品，使之含水量逐渐减少，达到干燥的工艺，低温烘干对热敏性物质损害小，成本较低，因而显示出很大的发展潜力，低温烘干是将含湿量极低而温度不高的空气作为载体进行物料干燥，干燥过程中产品温度不超过35℃，因此适于干燥热敏性材料，如医药和食品等，低温干燥是以干燥空气和湿物料之间的蒸汽压差作为推动力，因此关键技术是干燥空气的获得。

目前，采用的膨化食品烘干设备由于烘干原理及结构的局限，存在一些不足：1、烘干过程中散失的热能源不便于回收利用，造成能源的极大浪费； 2、因食品在烘干过程中直接与外界冷空气接触，从而造成：烘干时间将随外界温度变化而变化；耗能随外界温度变化而变化，成本也随之迅速提高；温度很难控制在要求范围内，温度过低，食品含水率误差大，达不到要求值，过高则食品体积膨胀有焦糊粒产生；与空气接触影响产品的保鲜度，影响加工效果；3、不便于实现大批量食品加工，或连续作业，加工效率有待提高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种全热回收真空锁鲜热泵烘干及膨化脆化系统，实现全热回收、真空下作业、低温烘干膨化，可以实现较高的烘干品相，烘干工艺绿色环保。

为解决上述技术问题，本发明提供一种全热回收真空锁鲜热泵烘干及膨化脆化系统，包括真空轮组系统、真空泵组系统、冷阱系统、热能回收及温控循环系统；

所述真空轮组系统包括n个并联的真空罐，其中n≥2，n个真空罐的一侧设有总气管路，所述总气管路上连通有膨化罐，所述真空罐通过支气管路与总气管路连通；

所述真空泵组系统用于实现以及维持真空罐的真空度，所述真空泵组系统与总气管路连通，所述冷阱系统连通于真空泵组系统与总气管路之间；

所述热能回收及温控循环系统用于回收真空泵组系统、冷阱系统的热量，且所述热能回收及温控循环系统用于真空罐的升温和冷却。

采用上述技术方案，可以实现驱动含有多组真空罐的真空轮组系统作业，实现真空罐内烘干物料的连续作业，可满足快速达到真空度要求，有效提高工作效率。

进一步的，所述支气管路上设有第一气路阀，所述真空罐上设有泄压阀，所述真空罐内设有压力传感器。

进一步的，所述真空罐内设有温湿度传感器，所述真空罐内设有水盘管，所述水盘管通过进水管和出水管与热能回收及温控循环系统循环连通。

进一步的，所述热能回收及温控循环系统包括高温水箱和中间水箱；

所述进水管和出水管与高温水箱连通的管路均设有第一水阀，所述进水管和出水管与中间水箱连通的管路上均设有第二水阀；

所述进水管上设有第一循环水泵。

进一步的，所述中间水箱对外与喷淋冷却塔循环连通，所述中间水箱与喷淋冷却塔之间连通的排水管路以及回水管路上均设有第三水阀，所述排水管路上设有第二循环泵。

进一步的，所述高温水箱与高温热泵热水机组循环连通，所述高温水箱与高温热泵热水机组之间的循环管路上设有高温机组循环泵，所述高温热泵热水机组通过热回收循环管路与真空泵组系统、冷阱系统连通。

采用上述技术方案，通过真空实现环境烘干，提高物料烘干过程中的保鲜度，提高烘干处理效果，另外，通过循环方式实现加热和降温，保证烘干率的同时避免出现焦糊现象。

一方面可以实现通过高温循环式实现提高真空罐内的温度，实现组件烘干，另一方面可以通过低温循环水，通过降温实现脆化处理。

进一步的，所述真空泵组系统包括依次串联连接的一次真空泵、二次真空泵，所述二次真空泵与热回收循环管路连通，所述一次真空泵与冷阱系统连通的管路上设有第二气路阀。

进一步的，所述冷阱系统包括冷阱捕集器以及用于给冷阱捕集器循环制冷的冷阱冷冻机组；

所述总气管路与冷阱捕集器的一侧连通，所述一次真空泵与冷阱捕集器的底端一侧连通，所述冷阱捕集器的底端设有冷凝水排水管，所述冷凝水排水管上设有排水阀；

冷阱冷冻机组的一侧与热回收循环管路连通。

采用上述技术方案，整体构成闭合回路，冷阱系统以及真空泵组系统产生的热量有效回收，且用于给高温水箱的水加热，有效提高热能回收，减少对能源的浪费。

进一步的，所述膨化罐与总气管路之间连通的管路上设有第三气路阀，所述膨化罐上设有加压阀。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

1、本发明可以实现驱动含有多组真空罐的真空轮组系统作业，实现真空罐内烘干物料的连续作业，可满足快速达到真空度要求，有效提高工作效率。

2、本发明中，整体构成闭合回路，冷阱系统以及真空泵组系统产生的热量有效回收，且用于给高温水箱的水加热，有效提高热能回收，减少对能源的浪费。

3、本发明中，可以实现物料膨化、烘干、脆化等多样化处理，形成较为完成的关联作业系统，使用更加方便。

4、本发明中，通过真空实现环境烘干，提高物料烘干过程中的保鲜度，提高烘干处理效果，另外，通过循环方式实现加热和降温，保证烘干率的同时避免出现焦糊现象；

一方面可以实现通过高温循环式实现提高真空罐内的温度，实现组件烘干，另一方面可以通过低温循环水，通过降温实现脆化处理。

附图说明

图1为本发明全热回收真空锁鲜热泵烘干及膨化脆化系统的示意图；

图2为本发明中真空轮组系统的示意图；

图3为本发明中冷阱系统的示意图；

图4为本发明中热能回收及温控循环系统的示意图。

1、真空轮组系统；11、真空罐；111、支气管路；112、第一气路阀；113、泄压阀；114、压力传感器；115、温湿度传感器；116、水盘管；117、进水管；118、出水管；12、总气管路；13、膨化罐；131、第三气路阀；132、加压阀；

2、真空泵组系统；21、一次真空泵；22、二次真空泵；23、第二气路阀；

3、冷阱系统；31、冷阱捕集器；32、冷阱冷冻机组；

4、热能回收及温控循环系统；41、高温水箱；411、第一水阀；42、中间水箱；421第二水阀；43、第一循环水泵；44、喷淋冷却塔；441、第三水阀；442、第二循环泵；45、高温热泵热水机组；451、高温机组循环泵；452、热回收循环管路。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图1-4，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示：一种全热回收真空锁鲜热泵烘干及膨化脆化系统，包括真空轮组系统1、真空泵组系统2、冷阱系统3、热能回收及温控循环系统4；

所述真空轮组系统1包括4个并联的真空罐11，n个真空罐的一侧设有总气管路12，所述总气管路12上连通有膨化罐13，所述真空罐11通过支气管路111与总气管路12连通；

所述真空泵组系统2用于实现以及维持真空罐11的真空度，所述真空泵组系统2与总气管路12连通，所述冷阱系统3连通于真空泵组系统2与总气管路12之间；

所述热能回收及温控循环系统4用于回收真空泵组系统2、冷阱系统3的热量，且所述热能回收及温控循环系统4用于真空罐11的升温和冷却。

其中，所述膨化罐13与总气管路12之间连通的管路上设有第三气路阀131，所述膨化罐13上设有加压阀132。

具体可以通过膨化罐13实现膨化处理。

整体构成闭合回路，冷阱系统以及真空泵组系统产生的热量有效回收，且用于给高温水箱的水加热，有效提高热能回收，减少对能源的浪费。

其中，所述支气管路111上设有第一气路阀112，所述真空罐11上设有泄压阀113，所述真空罐11内设有压力传感器114。

其中，所述真空罐11内设有温湿度传感器115，所述真空罐11内设有水盘管116，所述水盘管116通过进水管117和出水管118与热能回收及温控循环系统4循环连通。

其中，所述热能回收及温控循环系统4包括高温水箱41和中间水箱42；

所述进水管117和出水管118与高温水箱41连通的管路均设有第一水阀411，所述进水管117和出水管118与中间水箱42连通的管路上均设有第二水阀421；

所述进水管117上设有第一循环水泵43。

其中，所述中间水箱42对外与喷淋冷却塔44循环连通，所述中间水箱42与喷淋冷却塔44之间连通的排水管路以及回水管路上均设有第三水阀441，所述排水管路上设有第二循环泵442。

其中，所述高温水箱41与高温热泵热水机组45循环连通，所述高温水箱41与高温热泵热水机组45之间的循环管路上设有高温机组循环泵451。

通过真空实现环境烘干，提高物料烘干过程中的保鲜度，提高烘干处理效果，另外，通过循环方式实现加热和降温，保证烘干率的同时避免出现焦糊现象。

一方面可以实现通过高温循环式实现提高真空罐11内的温度，实现组件烘干，另一方面可以通过低温循环水，通过降温实现脆化处理。

在本发明的另一个实施例中，如图1所示，

所述高温热泵热水机组45通过热回收循环管路452与真空泵组系统2、冷阱系统3连通。

其中，所述真空泵组系统2包括依次串联连接的一次真空泵21、二次真空泵22，所述二次真空泵22与热回收循环管路452连通，所述一次真空泵21与冷阱系统3连通的管路上设有第二气路阀23。

其中，所述冷阱系统3包括冷阱捕集器31以及用于给冷阱捕集器31循环制冷的冷阱冷冻机组32；

所述总气管路12与冷阱捕集器31的一侧连通，所述一次真空泵21与冷阱捕集器31的底端一侧连通，所述冷阱捕集器31的底端设有冷凝水排水管，所述冷凝水排水管上设有排水阀；

冷阱冷冻机组32的一侧与热回收循环管路452连通。

整体构成闭合回路，冷阱系统以及真空泵组系统产生的热量有效回收，且用于给高温水箱的水加热，有效提高热能回收，减少对能源的浪费。

本发明的工作方法：具体实现真空锁鲜烘干时，先将真空罐11内逐个加入物料，如图1所示，四个真空罐11从上到下依次编号为第一真空罐、第二真空罐、第三真空罐、第四真空罐；然后将真空泵组系统2中的第二气路阀23以及第一真空罐上支气管路111上的第一气路阀112打开，一次真空泵21、二次真空泵22开始工作，第一真空罐达到真空度后，第二真空罐上支气管路111上的第一气路阀112打开 ，进入抽真空环节，依次交替处理；第一真空罐达到目标真空时间后，通过其上的泄压阀113泄压，进入泄压时间，而后再次进入抽真空处理，第二、三、四真空罐也是依次交替泄压、抽真空处理。

与此同时，打开进水管117和出水管118与高温水箱41连通的管路上第一水阀411，实现通过热循环水给真空罐11内进行升温，抽真空过程中，抽出的湿热空气，经过冷阱捕集器31，抽出空气中的水分在冷阱捕集器31内凝结成水，并经由冷凝水排水管排放，其中冷阱冷冻机组32通过与冷阱捕集器31之间的冷媒循环实现给冷阱捕集器31降温，冷媒吸收的吸热后回到冷阱冷冻机组32，热量回收至高温热泵热水机组45，高温热泵热水机组45用于给给高温水箱加热，同样，真空泵组系统2产生的热量也回收至高温热泵热水机组45。

物料需要进行脆化处理时，物料在真空罐11内进行烘干泄压处理完成后，关闭气路阀，同时关闭与高温水箱41连通第一水阀411，同时开启与中间水箱42连通的管路上的第二水阀421，实现将中间水箱42内的低温冷水循环流通到真空罐11内，实现脆化处理，中间水箱42内的循环水在降温的过程中温度变高后，可通过与喷淋冷却塔44的循环连通，实现给中间水箱42内的水降温。

物料需要进行膨化处理时，将待膨化的物料放入到膨化罐13内，通过加压阀132注入高压氮气保压一定时间，待所有真空罐11达到目标真空度后，迅速打开第三气路阀131维持一定时间后关闭第三气路阀131，泄压后即可。

本技术方案实现全热回收，避免能源浪费，真空下作业、低温烘干膨化，有效提高烘干过程中的保鲜度，优化烘干效果，可以实现较高的烘干品相，烘干工艺绿色环保，烘干过程中实现连续作业，提高加工效率。

可以实现物料膨化、烘干、脆化等多样化处理，形成较为完成的关联作业系统，使用更加方便。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.全热回收真空锁鲜热泵烘干及膨化脆化系统，其特征在于：包括真空轮组系统（1）、真空泵组系统（2）、冷阱系统（3）、热能回收及温控循环系统（4）；

所述真空轮组系统（1）包括n个并联的真空罐（11），其中n≥2，n个真空罐（11）的一侧设有总气管路（12），所述总气管路（12）上连通有膨化罐（13），所述真空罐（11）通过支气管路（111）与总气管路（12）连通；

所述真空泵组系统（2）用于实现以及维持真空罐（11）的真空度，所述真空泵组系统（2）与总气管路（12）连通，所述冷阱系统（3）连通于真空泵组系统（2）与总气管路（12）之间；

所述热能回收及温控循环系统（4）用于回收真空泵组系统（2）、冷阱系统（3）的热量，且所述热能回收及温控循环系统（4）用于真空罐（11）的升温和冷却。

2.如权利要求1所述的全热回收真空锁鲜热泵烘干及膨化脆化系统，其特征在于：所述支气管路（111）上设有第一气路阀（112），所述真空罐（11）上设有泄压阀（113），所述真空罐（11）内设有压力传感器（114）。

3.如权利要求2所述的全热回收真空锁鲜热泵烘干及膨化脆化系统，其特征在于：所述真空罐（11）内设有温湿度传感器（115），所述真空罐（11）内设有水盘管（116），所述水盘管（116）通过进水管（117）和出水管（118）与热能回收及温控循环系统（4）循环连通。

4.如权利要求3所述的全热回收真空锁鲜热泵烘干及膨化脆化系统，其特征在于：所述热能回收及温控循环系统（4）包括高温水箱（41）和中间水箱（42）；

所述进水管（117）和出水管（118）与高温水箱（41）连通的管路均设有第一水阀（411），所述进水管（117）和出水管（118）与中间水箱（42）连通的管路上均设有第二水阀（421）；

所述进水管（117）上设有第一循环水泵（43）。

5.如权利要求4所述的全热回收真空锁鲜热泵烘干及膨化脆化系统，其特征在于：所述中间水箱（42）对外与喷淋冷却塔（44）循环连通，所述中间水箱（42）与喷淋冷却塔（44）之间连通的排水管路以及回水管路上均设有第三水阀（441），所述排水管路上设有第二循环泵（442）。

6.如权利要求4所述的全热回收真空锁鲜热泵烘干及膨化脆化系统，其特征在于：所述高温水箱（41）与高温热泵热水机组（45）循环连通，所述高温水箱（41）与高温热泵热水机组（45）之间的循环管路上设有高温机组循环泵（451），所述高温热泵热水机组（45）通过热回收循环管路（452）与真空泵组系统（2）、冷阱系统（3）连通。

7.如权利要求6所述的全热回收真空锁鲜热泵烘干及膨化脆化系统，其特征在于：所述真空泵组系统（2）包括依次串联连接的一次真空泵（21）、二次真空泵（22），所述二次真空泵（22）与热回收循环管路（452）连通，所述一次真空泵（21）与冷阱系统（3）连通的管路上设有第二气路阀（23）。

8.如权利要求7所述的全热回收真空锁鲜热泵烘干及膨化脆化系统，其特征在于：所述冷阱系统（3）包括冷阱捕集器（31）以及用于给冷阱捕集器（31）循环制冷的冷阱冷冻机组（32）；

所述总气管路（12）与冷阱捕集器（31）的一侧连通，所述一次真空泵（21）与冷阱捕集器（31）的底端一侧连通，所述冷阱捕集器（31）的底端设有冷凝水排水管，所述冷凝水排水管上设有排水阀；

冷阱冷冻机组（32）的一侧与热回收循环管路（452）连通。

9.如权利要求1所述的全热回收真空锁鲜热泵烘干及膨化脆化系统，其特征在于：所述膨化罐（13）与总气管路（12）之间连通的管路上设有第三气路阀（131），所述膨化罐（13）上设有加压阀（132）。

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