CN117679765A - 一种超低温浓缩机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超低温浓缩机组，包括蒸发罐、一级加热器、二级加热器、汽液分离器和冷凝器，蒸发罐上设置有进料管，且蒸发罐的内侧设置有闪蒸蒸发器，蒸发管和一级加热器的底部通过管道连接有循环泵，本发明通过设置两级加热系统，物料可以只通过二级加热器加热处理，再由经过喷淋管的喷头处喷洒在闪蒸蒸发器上，也可以通过一级加热器和二级加热器同时加热，能够根据物料浓缩的量自由调节，并且冷凝器中的冷却装置和高效冷却器能够加快物料蒸汽液化的速度，从而提升浓缩效率，同时高效冷却器和冷却装置通入的冷冻水的温度在‑2‑3℃，超低温浓缩，对有活性或高热敏性的物料能保证不被破坏其活性。

Description

一种超低温浓缩机组

技术领域

本发明公开一种超低温浓缩机组，属于浓缩设备技术领域。

背景技术

蒸发装置及其系统工艺在国民生产中有着非常重要的地位，工业生产中经常承担着分解、萃取、分离、浓缩等不同形式的工艺内容，比如食品行业中的牛奶、果汁、饮料的浓缩和高温灭菌；又比如在工业生产中需要将某种溶液保持在特定的浓度下实现某种特定的工艺方式，都需要一套完备的蒸发系统来保证和实现，目前浓缩装置在对物料进行浓缩时，需要先将液体物料蒸发产生蒸汽，降低蒸汽中水的含量，随后将蒸汽进行冷凝浓缩即可，但由于液体物料在蒸发时受到蒸发装置结构的限制，整体的蒸发效率有限，无法根据物料量选择加热蒸发方式，同时蒸汽冷凝的速度也不快，导致物料的浓缩速度始终处于较低的水平。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中的问题，而提供一种超低温浓缩机组。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种超低温浓缩机组,包括蒸发罐、一级加热器、二级加热器、汽液分离器和冷凝器，所述蒸发罐上设置有进料管，且蒸发罐的内侧设置有闪蒸蒸发器，所述蒸发管和一级加热器的底部通过管道连接有循环泵，所述一级加热器内具有多个竖直分布的导流管，所述二级加热器内设置螺旋管，所述螺旋管的下端与一级加热器顶部共同连接有喷淋管，所述喷淋管的一端穿过蒸发罐并延伸至闪蒸蒸发器的上方，所述螺旋管的上端与循环泵的输出管连通，所述二级加热器的下端与一级加热器之间连通有导热管，且二级加热器的上端和一级加热器下端均设置有第一进水管和第一回流管，所述第一进水管和第一回流管之间设置有加热机组，所述汽液分离器与冷凝器和蒸发罐的顶部之间通过管道连通，且汽液分离器的下端设置有与蒸发罐连通的第二回流管，所述冷凝器按照等高度设置有多个挡板，相邻两个挡板分别与冷凝器的左右两侧壁之间具有流通间隙，以使蒸汽沿着蛇形方式从冷凝器的上端流动至其下端，所述冷凝器的下方设置有集液罐，所述集液罐与冷凝器之间设置有高效冷却器。

优选的，所述螺旋管包括螺旋外管和螺旋内管，所述螺旋内管位于螺旋外管的内侧，所述螺旋外管的上端与循环泵的输出管连通，且螺旋外管的下端与喷淋管连通，所述螺旋内管的下端与导热管连通，且螺旋内管的上端与第一回流管连通。

优选的，所述高效冷却器包括冷却外管和冷却内管，所述冷却内管和冷却外管之间具有供蒸汽流动的间隙，所述冷却内管内设置有螺旋导流片，所述冷却内管的两端贯穿冷却外管，且冷却内管的上下两端分别连接有第二进水管和第三回流管，所述第二进水管通入冷冻水，所述冷凝器内设置有冷却装置。

优选的，所述冷却装置包括导入管、导出管、直流管、密封腔、下储水腔和上储水腔，所述密封腔的中部设置有隔板，以将密封腔分隔为进水腔和回流腔，所述导入管的两端分别第二进水管和进水腔连通，所述导出管与第三回流管和回流腔连通，所述下储水腔位于密封腔的上方，且下储水腔与进水腔和回流腔之间设置有导流孔，所述直流管贯穿挡板设置，且部分直流管的下端与下储水腔连通，另一部分直流管的两端与下储水腔和上储水腔同时连通，所述直流管内设置有隔片。

优选的，还包括真空机组，所述集液罐与真空机组之间连接有真空管。

优选的，所述蒸发罐内设置有液位传感器，所述循环泵与一级加热器连接的管道上设置有阀门，所述阀门只用于控制一级加热器中物料通入的状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过设置两级加热系统，物料可以只通过二级加热器加热处理，再由经过喷淋管的喷头处喷洒在闪蒸蒸发器上，也可以通过一级加热器和二级加热器同时加热，能够根据物料浓缩的量自由调节，并且冷凝器中的冷却装置和高效冷却器能够加快物料蒸汽液化的速度，从而提升浓缩效率。

2、通过设置冷凝器和高效冷却器，冷凝器中具有冷却装置，冷却装置和高效冷却器同时通入冷冻水，使得蒸汽先由冷凝器从上至下按照蛇形的方式流动，在直流管的冷却作用下先进行初次冷凝浓缩，并经过高效冷却器后实现二次冷凝浓缩，从而有效的加快了物料的浓缩效率。

3、配备真空机组，真空最高能达到3-5PA，物料蒸发温度在7-10℃，高效冷却器和冷却装置通入的冷冻水的温度在-2-3℃，超低温浓缩，对有活性或高热敏性的物料能保证不被破坏其活性，整个系统运行是在高真空下运行，罐内蒸发温度8-10℃左右，采用该种控制方式可以对活性或者高热敏性的物料具有更好的浓缩效果。

附图说明

图1为本发明一种超低温浓缩机组的结构示意图；

图2为本发明中二级加热器的结构示意图；

图3为本发明中冷凝器、高效冷却器和集液罐的结构示意图；

图4为图3中A处的局部放大图；

附图标记：1、蒸发罐；2、喷淋管；3、螺旋管；4、二级加热器；5、进料管；6、导流管；7、一级加热器；8、第一回流管；9、循环泵；10、第一进水管；11、加热机组；12、集液罐；13、高效冷却器；14、第三回流管；15、冷凝器；16、第二进水管；17、真空机组；18、真空管；19、螺旋内管；20、螺旋外管；21、导热管；22、冷却装置；23、上储水腔；24、直流管；25、冷却外管；26、螺旋导流片；27、冷却内管；28、密封腔；29、隔片；30、下储水腔；31、导流孔；32、进水腔；33、导入管；34、隔板；35、导出管；36、回流腔；37、汽液分离器；38、挡板；39、阀门；40、闪蒸蒸发器；41、第二回流管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下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-图4所示，一种超低温浓缩机组，包括蒸发罐1、一级加热器7、二级加热器4、汽液分离器37和冷凝器15，蒸发罐1上设置有进料管5，且蒸发罐1的内侧设置有闪蒸蒸发器40，蒸发管和一级加热器7的底部通过管道连接有循环泵9，一级加热器7内具有多个竖直分布的导流管6，二级加热器4内设置螺旋管3，螺旋管3的下端与一级加热器7顶部共同连接有喷淋管2，喷淋管2的一端穿过蒸发罐1并延伸至闪蒸蒸发器40的上方，螺旋管3的上端与循环泵9的输出管连通，二级加热器4的下端与一级加热器7之间连通有导热管21，且二级加热器4的上端和一级加热器7下端均设置有第一进水管10和第一回流管8，第一进水管10和第一回流管8之间设置有加热机组11，汽液分离器37与冷凝器15和蒸发罐1的顶部之间通过管道连通，且汽液分离器37的下端设置有与蒸发罐1连通的第二回流管41，冷凝器15按照等高度设置有多个挡板38，相邻两个挡板38分别与冷凝器15的左右两侧壁之间具有流通间隙，以使蒸汽沿着蛇形方式从冷凝器15的上端流动至其下端，冷凝器15的下方设置有集液罐12，集液罐12与冷凝器15之间设置有高效冷却器13。

螺旋管3包括螺旋外管20和螺旋内管19，螺旋内管19位于螺旋外管20的内侧，螺旋外管20的上端与循环泵9的输出管连通，且螺旋外管20的下端与喷淋管2连通，螺旋内管19的下端与导热管21连通，且螺旋内管19的上端与第一回流管8连通，二级加热器4的内侧可以通入热水，螺旋内管19中同样可以通入热水，两者的热水流向均是从下往上流动，而螺旋外管20内通入物料，物料的流动方向是从上往下流动，使得物料能够实现内外同步受热，增大了受热面积，能够实现物料的快速加热升温。

高效冷却器13包括冷却外管25和冷却内管27，冷却内管27和冷却外管25之间具有供蒸汽流动的间隙，冷却内管27内设置有螺旋导流片26，冷却内管27的两端贯穿冷却外管25，且冷却内管27的上下两端分别连接有第二进水管16和第三回流管14，第二进水管16通入冷冻水，冷冻水从高效冷却器13的下端进入至冷却内管27，物料蒸汽从冷凝器15进入到高效冷却器13中，冷却外管25的体积小，可以实现快速冷却，而螺旋导流片26能够加快冷却内管27的导热。

冷凝器15内设置有冷却装置22，冷却装置22包括导入管33、导出管35、直流管24、密封腔28、下储水腔30和上储水腔23，密封腔28的中部设置有隔板34，以将密封腔28分隔为进水腔32和回流腔36，导入管33的两端分别第二进水管16和进水腔32连通，导出管35与第三回流管14和回流腔36连通，下储水腔30位于密封腔28的上方，且下储水腔30与进水腔32和回流腔36之间设置有导流孔31，直流管24贯穿挡板38设置，且部分直流管24的下端与下储水腔30连通，另一部分直流管24的两端与下储水腔30和上储水腔23同时连通，直流管24内设置有隔片29，第二进水管16中的部分冷冻水从导入管33流入进水腔32中，随后经过导流孔31进入到下储水腔30中，并进入到直流管24中，由于直流管24内具有隔片29，使得冷冻水可以在直流管24内进行上下循环流动，同时上储水腔23内也充满有冷冻水，如此一来冷凝器15中的物料蒸汽沿着挡板38按照蛇形流动时，直流管24可以对物料蒸汽进行降温，同时上储水腔23内的冷冻水可以对冷凝器15的顶部进行降温，使得物料蒸汽依附在其表面可以快速凝结成水珠，从而加快了物料冷凝的速度。

还包括真空机组17，集液罐12与真空机组17之间连接有真空管18，真空机组17可以通过真空管18对集液罐12进行抽真空处理，使得物料蒸汽能够快速通过冷凝器15和高效冷却器13，从而加快物料蒸汽冷凝液化和浓缩的效率。

蒸发罐1内设置有液位传感器，液位传感器可以监测蒸发罐1中的物料的液位情况，从而控制进料管5的添加量，循环泵9与一级加热器7连接的管道上设置有阀门39，阀门39只用于控制一级加热器7中物料通入的状态，利用阀门39可以控制物料进入一级加热器7的情况，当物料的量较少时，物料在循环泵9的输送下经过螺旋管3加热处理，而当物料的量较多时，阀门39打开，物料可以由一级加热器7和二级加热器4同时，双加热系统的加热效率更高，可以提升物料汽化的速度。

工作原理：液体物料通过进料管5加入至蒸发罐1中，再由循环泵9输送至二级加热器4中，二级加热器4和螺旋内管19中通入热水，液体物料则通入至螺旋外管20中，如此可以让液体物料迅速加热升温，从而提升液体物料之后蒸发的速度，液体物料升温后经喷淋管2均匀喷洒至闪蒸蒸发器40的表面，从而汽化成蒸汽，蒸汽从管道进入到汽液分离器37中，使得部分汽化的液体分子凝结成水滴后通过第二回流管41回流至蒸发罐1中，可以提升蒸汽中物料的浓度，当蒸发罐1中液体物料的量超过液位传感器时，阀门39打开使得液体物料能够进入一级加热器7中进行加热，双加热系统能够加快物料的加热速度，而蒸汽经过汽液分离器37后进入至冷凝器15中，并沿着挡板38从下至下按照蛇形的方式流动，依靠直流管24、上储水腔23和下储水腔30中通入的冷冻水，使得蒸汽能够遇冷凝结成水珠，从而实现初次低温浓缩，而未凝结的蒸汽经过高效冷却器13时，可以实现二次低温浓缩，在真空机组17的抽真空作用下，可以加快冷凝器15和高效冷却器13中蒸汽的流动速度，使得浓缩效率得到明显提升。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种超低温浓缩机组，其特征在于，包括蒸发罐(1)、一级加热器(7)、二级加热器(4)、汽液分离器(37)和冷凝器(15)，所述蒸发罐(1)上设置有进料管(5)，且蒸发罐(1)的内侧设置有闪蒸蒸发器(40)，所述蒸发管和一级加热器(7)的底部通过管道连接有循环泵(9)，所述一级加热器(7)内具有多个竖直分布的导流管(6)，所述二级加热器(4)内设置螺旋管(3)，所述螺旋管(3)的下端与一级加热器(7)顶部共同连接有喷淋管(2)，所述喷淋管(2)的一端穿过蒸发罐(1)并延伸至闪蒸蒸发器(40)的上方，所述螺旋管(3)的上端与循环泵(9)的输出管连通，所述二级加热器(4)的下端与一级加热器(7)之间连通有导热管(21)，且二级加热器(4)的上端和一级加热器(7)下端均设置有第一进水管(10)和第一回流管(8)，所述第一进水管(10)和第一回流管(8)之间设置有加热机组(11)，所述汽液分离器(37)与冷凝器(15)和蒸发罐(1)的顶部之间通过管道连通，且汽液分离器(37)的下端设置有与蒸发罐(1)连通的第二回流管(41)，所述冷凝器(15)按照等高度设置有多个挡板(38)，相邻两个挡板(38)分别与冷凝器(15)的左右两侧壁之间具有流通间隙，以使蒸汽沿着蛇形方式从冷凝器(15)的上端流动至其下端，所述冷凝器(15)的下方设置有集液罐(12)，所述集液罐(12)与冷凝器(15)之间设置有高效冷却器(13)。

2.根据权利要求1所述的一种超低温浓缩机组，其特征在于，所述螺旋管(3)包括螺旋外管(20)和螺旋内管(19)，所述螺旋内管(19)位于螺旋外管(20)的内侧，所述螺旋外管(20)的上端与循环泵(9)的输出管连通，且螺旋外管(20)的下端与喷淋管(2)连通，所述螺旋内管(19)的下端与导热管(21)连通，且螺旋内管(19)的上端与第一回流管(8)连通。

3.根据权利要求1所述的一种超低温浓缩机组，其特征在于，所述高效冷却器(13)包括冷却外管(25)和冷却内管(27)，所述冷却内管(27)和冷却外管(25)之间具有供蒸汽流动的间隙，所述冷却内管(27)内设置有螺旋导流片(26)，所述冷却内管(27)的两端贯穿冷却外管(25)，且冷却内管(27)的上下两端分别连接有第二进水管(16)和第三回流管(14)，所述第二进水管(16)通入冷冻水，所述冷凝器(15)内设置有冷却装置(22)。

4.根据权利要求3所述的一种超低温浓缩机组，其特征在于，所述冷却装置(22)包括导入管(33)、导出管(35)、直流管(24)、密封腔(28)、下储水腔(30)和上储水腔(23)，所述密封腔(28)的中部设置有隔板(34)，以将密封腔(28)分隔为进水腔(32)和回流腔(36)，所述导入管(33)的两端分别第二进水管(16)和进水腔(32)连通，所述导出管(35)与第三回流管(14)和回流腔(36)连通，所述下储水腔(30)位于密封腔(28)的上方，且下储水腔(30)与进水腔(32)和回流腔(36)之间设置有导流孔(31)，所述直流管(24)贯穿挡板(38)设置，且部分直流管(24)的下端与下储水腔(30)连通，另一部分直流管(24)的两端与下储水腔(30)和上储水腔(23)同时连通，所述直流管(24)内设置有隔片(29)。

5.根据权利要求1所述的一种超低温浓缩机组，其特征在于，还包括真空机组(17)，所述集液罐(12)与真空机组(17)之间连接有真空管(18)。

6.根据权利要求1所述的一种超低温浓缩机组，其特征在于，所述蒸发罐(1)内设置有液位传感器，所述循环泵(9)与一级加热器(7)连接的管道上设置有阀门(39)，所述阀门(39)只用于控制一级加热器(7)中物料通入的状态。