CN201770692U - 一种用于香料的干燥装置 - Google Patents

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廖英崇
吴耀军
张红利
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Abstract

本实用新型提供了一种用于香料的干燥装置,包括:干燥箱、热泵模块、热交换器、风机和气体循环管路。热泵模块包括:凝结器、蒸发器、压缩泵和冷媒循环管路,冷媒循环管路连接凝结器、压缩泵与蒸发器,冷媒经压缩后在凝结器凝结成液态,并在蒸发器中吸收热量而转化成气态。热交换器具有换热板,并与干燥箱相连接,风机连接于干燥箱和热交换器之间以驱动空气藉由气体循环管路流出凝结器,通过干燥箱、热交换器、蒸发器和换热管后流回凝结器。采用此干燥装置,利用热交换器和热泵模块这两层热交换处理可以有效地将从干燥箱中排出的热气中所含的水及精油析出,除了可以得到更高的香料精油含量之外,回送至热泵的空气也可以更有效地干燥香料。

Description

一种用于香料的干燥装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及用于香料深加工的装置,尤其涉及在香料的深加工过程中的干燥
直O
背景技术
[0002] 香料包括辛香料和芳香料,辛香料是食品工业、餐饮业中必不可少的重要辅料,其 中尤以粉末状香料的使用最普遍;而芳香料的应用范围更广,除食品工业外,还可以运用于 化妆品工业。对于传统的粗加工来说,香料在加工过程中,不论是采用锤片式粉碎还是轧辊 式、磨盘式粉碎,都会在粉碎过程中发热从而导致原料中有效成分的挥发、氧化甚至变质。 此外,粉末香料还存在不可弥补的品质缺陷,例如,香气强度和香气质量不稳定,在加香产 品中香味分布不均勻,以及影响加香产品的外观。
[0003] 另一方面,对于当前的深加工来说,所有香料的原物料都需要经过干燥的步骤降 低其含水量后,再进行深加工。干燥步骤的实施是将香料的原物料放在一干燥箱中,再鼓送 热空气进入干燥箱对香料的原物料进行脱水,或是更进一步为干燥箱提供一个负压,进而 有效地将香料的原物料中的水分脱出。干燥后的香料的原物料则进行香料油树脂(包括精 油、油树脂等)的提取。
[0004] 然而,传统香料的原物料的干燥法虽可有效地移除香料的原物料中的水分,但 是,香料的原物料中的精油成分也随此而大量流失,这样一来,在后续香料中提取的具有挥 发性的精油(如花椒精油、生姜精油、大蒜精油、玫瑰精油等)的程序中获得的精油有限。另 外,在香料的原物料的干燥过程中,需要加热大量的空气,这也会造成大量能源的消耗。因 此,如何有效地降低能耗并尽可能从香料的原物料中获取更多的精油以降低深加工成本, 成为一重要的课题。
实用新型内容
[0005] 针对现有技术在香料深加工中提取精油时所存在的上述缺陷,本实用新型提供了 一种新型的、用于香料的干燥装置。
[0006] 根据本实用新型的一个方面,提供了一种用于香料的干燥装置,该干燥装置包括: 干燥箱、热泵模块、热交换器、风机和气体循环管路连接上述单元。
[0007] 干燥箱,用于容置待干燥的所述香料。热泵模块,至少包括凝结器、蒸发器、压缩泵 和冷媒循环管路。凝结器,用于加热一空气至摄氏45度至摄氏95度之间,蒸发器,用于冷 却所述空气至摄氏O度至摄氏40度之间,压缩泵,位于所述凝结器与所述蒸发器之间,而冷 媒循环管路,连接所述凝结器、所述压缩泵与所述蒸发器,其中所述压缩泵压缩冷媒以在所 述凝结器凝结成液态,所述冷媒之后在所述蒸发器释放成气态。热交换器为气气换热装置, 与所述干燥箱相连接,所述热交换器中具有换热管。风机,连接于干燥箱和所述热交换器之 间。其中所述风机驱动所述空气藉由所述气体循环管路流出所述凝结器,通过所述干燥 箱、所述热交换器、所述蒸发器和所述换热管后流回所述凝结器。[0008] 其中,所述凝结器和所述蒸发器之间,所述热泵模块还依次包括一减压阀、一过滤 器和一储液罐,并且所述减压阀开启时仅允许液态的所述冷媒通过。热泵模块通过压缩泵、 凝结器、减压阀、过滤器、储液罐和蒸发器由冷媒循环管路连结而构成一密闭循环。凝结器 和蒸发器会对流经其外表面的空气进行加热或冷却。
[0009] 其中,在凝结器端加热该空气至摄氏70度至摄氏90度之间,优选地,加热后的空 气温度为约摄氏80度。
[0010] 其中,所述干燥装置还包括油水分离器,与所述蒸发器和所述热交换器相连接,用 于接收冷却后的物质以获取所述香料的精油。
[0011] 其中,干燥箱包括进料转盘、干燥室和出料转盘,并且进料转盘、干燥室与出料转 盘构成一封闭空间。优选地,热泵和干燥箱间还设置一调压阀,用于调节封闭空间的气压。 优选地,干燥室包括彼此平行的多个传送带,并且相邻两个相邻带的传送方向相反。并且, 干燥室还包括调速单元,用于控制和/或调节传送带的传送速度。
[0012] 其中,风机是一罗茨风机。优选地,风机输入端和输出端间的气压差约在 0. 4-0. 6atm。
[0013] 其中,连接于干燥箱与风机之间、风机与热交换器之间、热交换器与蒸发器之间、 蒸发器与换热管的一端之间、换热管的另一端与凝结器之间和凝结器与干燥箱之间的气体 流动管路构成气体循环管路。
[0014] 其中,香料是辛香料或芳香料,辛香料可以是辣椒、花椒、胡椒、洋葱、生姜、大蒜、 肉桂、八角,芳香料可以是茉莉花、玫瑰花、玉兰花、薰衣草、白千层等等。
[0015] 采用此干燥装置,从干燥箱流出的空气温度在摄氏40度至摄氏95度之间,富含从 香料中萃取出的水份和精油。可以透过热交换器和蒸发器将空气降温至摄氏0度至摄氏40 度之间,而将空气中的水和精油几乎完全析出。降温的空气再藉由热交换器和凝结器升温 至摄氏40度至摄氏95度之间后,送入干燥箱中再继续对香料进行干燥。
[0016] 运用本发明所提供的装置和方法,运用热交换器的设置将装置中的冷热空气进行 热交换减小温度差。另外利用冷媒压缩和释放的放热及吸热来转换和拉大装置中的空气温 度差,在热交换器中利用冷却后的空气与从干燥箱中排出的热气进行热交换后,对后续的 空气升降温的能耗均可减少,达到节能效果。此外,使用热泵模块来取代传统电热转换的加 热模式,利用冷媒将热空气中的能量取出再转换至加热冷空气,这更是大幅的降低了能耗。 利用罗茨风机产生负压大大降低水分蒸发能耗和提高蒸发速度,加速干燥;利用罗茨风机 同时产生的正压利于水分和精油凝结,减少入气相对湿度,加快干燥和降低能耗。总体观 之,利用热泵拉大空气温差改变饱和蒸汽压,利用风机拉大压差加速蒸发和冷凝,利用热交 换器使用内部能级差驱动脱水,实现了以电能转换动能驱动直接脱水替代电能转换热能蒸 发脱水的方式,革命性的改变了传统的干燥原理。和习用相较,运用本发明的装置和方法 进行香料的干燥可以节能约50%至70%。此外,干燥装置采用闭路循环式处理工艺,利用 热交换器和凝结器的两道降温处理可以有效地将从干燥箱中排出的热气中所含的水及精 油析出,除了可以得到更高的香料精油含量之外,送回热泵的空气也可以更有效地干燥香 料的原物料。附图说明
[0017] 读者在参照附图阅读了本实用新型的具体实施方式以后,将会更清楚地了解本实 用新型的各个方面。其中,
[0018] 图1示出依据本实用新型的干燥系统的一个示意性实施例的总体架构图;
[0019] 图2进一步地示出图1中的干燥系统的热泵模块的结构框图;
[0020] 以及
[0021] 图3说明如图1所示的干燥系统中用来实现自动送料的智能化干燥箱的原理示意图。 具体实施方式
[0022] 下面参照附图,对本实用新型的具体实施方式进行详细描述。
[0023] 图1示出依据本实用新型的干燥系统的一个示意性实施例的总体架构图。参照图 1,该干燥系统至少包括:干燥箱10、风机12、热交换器14、热泵模块16、油水分离器18a和 18b和气体循环管路20。其中,干燥箱10与风机12相连接,热交换器14为气气换热装 置,与风机12以及热泵模块16相连接且热泵模块16亦连接干燥箱10。干燥箱10是用于 容置待干燥的香料原料,而油水分离器18a和18b则是用于获取香料中所含的精油。气体 循环管路20用来连接干燥箱10、风机12、热交换器14和热泵模块16,进而使用以干燥香料 的空气在干燥系统中循环。本领域的普通技术人员应当理解,在上述干燥系统的设计上油 水分离器18a和18b可以单个油水分离器来取代。
[0024] 风机12驱动空气在干燥系统中循环,空气在气体循环管路20中沿着箭头22、24、 26,28,30和32的方向流动。热交换器14具有换热管(图中未示出),换热管贯穿热交换器 14。空气沿箭头24、26的方向流入、出热交换器14,并沿箭头28、30的方向流入、出热交换 器14。这两组让空气流入、出的热交换器14的通道的其中一组,是流入、出热交换器14中 的换热管。一般而言,流入、出换热管的是沿箭头28、30流动的这一组,将流过热泵模块16 而被降温后的空气导入换热管,这使得从干燥箱10流出的空气中富含从香料中萃取出的 水分和精油可以凝结在换热管的外表面,进而流入油水分离器18a以进行进一步的处理。
[0025] 在本实用新型的另一实施例中,风机12,例如罗茨风机,连接在干燥箱10和热 交换器14之间,该风机12驱动空气从干燥箱10流出,并送至热交换器14。优选地,风 机12在其输入口与输出口之间存在气压差。例如,在靠近干燥箱10这一端的空气气压为 0. 6-0. 7atm,而在靠近热交换器14这一端的空气气压为1. 1-1. 2atm,这样在风机12的输 入端和输出端之间的气压差大致为0.4-0.6atm。在一较佳的实施例中,该气压差值约为 0. 5atm0
[0026] 为了在风机12的输入口与输出口之间制造气压差,这里所使用的罗茨风机,它是 一种容积式风机,其输送的风量与转速成比例,在叶轮端面和风机前后端盖之间以及风机 叶轮之间始终保持微小的间隙,在同步齿轮的带动下风从风机进风口沿壳体内壁输送到排 出的一侧。
[0027] 图2进一步地示出图1中的干燥系统的热泵模块16的结构框图。参照图2,热泵 模块16至少包括凝结器161、蒸发器163、压缩泵162和冷媒循环管路164。凝结器161用 于加热一空气至摄氏45度至摄氏95度之间;蒸发器163用于冷却空气至摄氏0度至摄氏 40度之间;压缩泵162位于凝结器161与蒸发器163之间,而冷媒循环管路164连接凝结器161、压缩泵162与蒸发器163,其中压缩泵162压缩冷媒以在凝结器161凝结成液态,冷媒 之后在所述蒸发器163释放成气态。也就是说,凝结器161不仅可以将一空气加热至摄氏 45度至摄氏95度之间,与此同时,还可以使压缩后的冷媒凝结成液态。类似地,蒸发器163 不仅可以将空气冷却至摄氏0度至摄氏40度之间,与此同时,还可以使液态冷媒吸收热量 并转化为气态冷媒。从这个意义上说,无论是凝结器161还是蒸发器163,它们均属于热交 换设备。
[0028] 此外,在热泵模块16中,冷凝器161和蒸发器163之间还依次包括一减压阀167、 一过滤器165和一储液罐166,并且热泵模块16通过冷媒循环管路164将压缩泵162、冷凝 器161、减压阀167、过滤器165、储液罐166和蒸发器163串接在一起而构成一封闭循环。 气态的冷媒在经过压缩泵162压缩至例如气压为IOa tm之后,进入凝结器161的管路中放 出热量进而液化成液态的冷媒,减压阀167开启时仅仅允许液态的冷媒通过。液态的冷媒 在经过过滤器165后进入储液罐166,之后,再送入蒸发器163的管路中,液态的冷媒在蒸发 器163的管路中吸热进而蒸发成气态的冷媒,再进入冷媒循环管路164的下一循环。
[0029] 请继续参见图1与图2。如图1所示,自热交换器14沿箭头26自气体循环管路 20流出的空气流入热泵模块16。如图2所示,流入热泵模块16的空气是如箭头34的方向 流过蒸发器163,液态的冷媒在蒸发器163的管道内吸收空气的热量后蒸发成气态,空气被 冷却,内含的水和香料精油析出,流入图1所示的油水分离器18b。流过蒸发器163后的空 气温度约在摄氏0度至摄氏40度之间,较佳地,约在摄氏0度至摄氏20度之间,更佳地,约 在摄氏5度至15度之间。
[0030] 如图1所示,流过蒸发器163后的空气非常干燥,沿着气体循环管路20流出热泵 模块16并流入热交换器14内的换热管,用以和沿箭头24自气体循环管路20流入热交换 器14的空气做热交换,升温后的空气流出热交换器14沿箭头30的方向自气体循环管路20 流入热泵模块16。如图2所示,在此流入热泵模块16的空气是如箭头36的方向流过凝结 器161,高压冷媒,一般约10个大气压(atm)的冷媒在凝结器161的管道内释放出热量,并 在加热空气后液化。流过凝结器161后的空气温度约在摄氏40度至摄氏95度之间,较佳 地,约在摄氏70度至95度之间,更佳地,约在摄氏75度至90度之间。
[0031] 流出热泵模块16的空气沿着气体循环管路20再度流入干燥箱10,以继续干燥位 于其中的香料。
[0032] 所以,在本实用新型中,热泵模块16是在蒸发器163端“汲取”空气中的热量后, 将热量藉由冷媒带至凝结器161端释出来加热空气,而非以电能直接转化成热能的方式加 热空气,更加具体地,电能仅仅转化为压缩泵162工作时的机械能,而并未转化为热能和化 学能,所以,本实用新型用于干燥香料的干燥系统可以极大地节约能耗。
[0033] 本领域的普通技术人员应当理解,精油(essential oil)也称为挥发油(volatile oil),是从芳香类植物的花、茎、果实及其他部位中提取而来,多为无色或微显淡黄的透明 液体,主要成份有萜类、脂肪族类和芳香族类化合物等小分子易挥发性化合物,能与植物油 互溶,但不溶于水。如前所述,香料可以是辛香料或芳香料,例如,此辛香料的精油可以是花 椒精油、胡椒精油、洋葱精油、生姜精油、大蒜精油、肉桂精油、八角精油,此芳香料的精油可 以是茉莉精油、玫瑰精油、玉兰精油、薰衣草精油、白千层精油等。因此,当含有精油的物质 通过油水分离器18a和18b提取后,经过简单的提取工艺就可以得到一定含量的精油。[0034] 根据实验初步测定,该干燥系统由于热交换器及热泵模块所产生的节能效果,因 此可以大幅节约能耗。整体下来,运用本实用新型所提供的干燥系统的耗能相较传统的干 燥系统的耗能少了 60%至85%。
[0035] 本领域的普通技术人员应当理解,图1和图2不仅可以用于说明本实用新型的干 燥系统的结构框图,还可以用来揭示使用此干燥系统来干燥香料时的精油回收方法。简要 来说,对应于干燥系统的精油回收原理可以表述如下:提供一压缩泵;向压缩泵送入一气 态冷媒,将气态冷媒压缩为温度约120°C、气压约IOatm的高温高压状态;较低温度的空气 流过后,冷媒液化,释放出热量。液化的冷媒在蒸发器中蒸发,自流经的空气中汲取热量,用 以加热空气。
[0036] 下面的表1示出了由不同温度和不同气压下水的饱和蒸汽压所计算出的每立方 米的水含量(公克/立方米)表。参照表1,从该表中的数据可看出,在低温高压条件下,饱 和蒸汽压中的含水量较少,例如,在温度为5°C,气压为1. Iatm时,水蒸汽压饱和的情况下 含水量约为6. 2(公克/立方米);在高温低压条件下,饱和蒸汽压中的含水量较多,例如, 在温度为80°C,气压为0. 5atm时,水蒸汽压饱和的情况下含水量约为621. 5 (公克/立方 米)。
[0037] 检视本实施例中所揭露的空气的气压和温度,蒸发器163端约摄氏5度,1. 1个大 气压;干燥箱10中约摄氏80度,0.5个大气压,经由热交换器14冷却后的空气,其中的含 水量约为6. 2(公克/立方米),在经过凝结器161加热后,升温至约摄氏80度后送入干燥 箱,在风机12的作用下,干燥箱10中的压力约0. 5atm,此时,干燥箱10内每立方米空气的 水汽如要到饱和,需要抽取约六百多公克的水,因此,在这样物理机制的作用下,运用本实 用新型所提供的干燥系统,是运用干燥过的空气进行香料的干燥,可以更有效率的干燥香 料。
[0038] 表 1
[0039]
Figure CN201770692UD00081
[0040] 图3说明如图1所示的干燥系统中用来实现自动送料的智能化干燥箱的原理示意 图。众所周知,在使用香料作为原料来提取和回收精油时,需要实时监测和控制原料的供应 和填充状况。与此同时,为了提高干燥系统的使用效率,还应当尽可能地保证干燥系统处于 工作状态时,其内部自始至终都有基本上恒定数量的原料被执行干燥处理。基于这样的考 虑,本实用新型还提供了一种用于自动送料的智能化干燥箱。参照图2,此智能化干燥箱至 少包括··进料转盘200、干燥室202和出料转盘204。其中,进料转盘200和出料转盘204可 以是相同的,它们均将转盘等分为若干个部分。对于进料转盘200来说,其中的某一部分在 容纳一定量的原料后,当转盘发生转动时,转盘200中包含原料的该部分与干燥室202相连 通,并且与干燥室202形成一封闭空间。对于出料转盘204来说,其中的某一部分与干燥室 202相连通,形成一封闭空间,当干燥室202中干燥过的原料进入转盘204的某一部分后,转 盘发生转动时,转盘204中包含干燥过的原料的该部分转出封闭空间,以进入回收系统的 下一道工艺程序。
[0041 ] 此外,本实用新型的干燥室202是由多个传送带组成的,并且相邻的两个传送带 的传送方向相反。举例来说,不妨定义图2中的四个传送带自上而下分别为传送带A、传送带B、传送带C和传送带D,传送带A和C的传送方向为自左向右,且传送带B和D的传送方 向为自右向左。当进料转盘200中的原料落在传送带A上后,经过传送带B和C,最终到达 传送带D的最右端。当传送带D自右向左传送时,原料输送至出料转盘204。由此可知,当 干燥室202处于工作状态时,通过传送带A、B、C和D可以干燥更多的香料原料。此外,在进 料转盘200的一部分、干燥室202和出料转盘204的一部分之间构成了封闭空间,为实现诸 如真空、负压等密闭条件提供了可操作性。
[0042] 依据本实用新型的一实施例,上述智能化干燥箱还可以包括一调速单元,用于控 制和/或调节干燥室中传送带的传送速度。此外,该干燥装置还可以包括一报警单元,用于 在干燥装置发生故障时发出报警信号。例如,报警单元可以是扬声器或者LED指示灯。
[0043] 采用本实用新型的干燥系统,是提供一个气体循环的系统,在系统中干燥的热空 气流经待干燥的香料后,先与干燥的冷空气进行初步热交换以凝结出所含的一部分水及精 油,而干燥的冷空气也得到了初步的升温,此时,被冷却的空气中的热量经由一热泵系统转 移至初步升温后的冷空气而将之升温至约摄氏40度至约摄氏95度之间,接着,将升温后的 空气继续进行香料的干燥及精油的提取,进而形成一气体循环干燥系统。该气体循环干燥 系统可以提供干燥且高温的干燥空气而使香料的干燥更有效率,此外,一个热交换器可以 使气体间进行自发性的热交换,而一热泵系统更能主动将一端空气的热量“汲取”到另一端 的空气中,大幅地降低了能耗,而且,气体循环干燥系统可以利用热交换器和热泵系统,有 效地将干燥气体中的香料精油取出,从而在香料的深加工工艺中,以更低的成本,创造出更 高的经济价值。再者,利用热交换器和凝结器的两道降温处理,除可以有效地将从干燥箱中 排出的热空气中所含的精油析出,更有效地将空气中所含的水去除,再送回干燥箱进行香 料的干燥,可以更有效地干燥香料的原物料。
[0044] 上文中,参照附图描述了本实用新型的具体实施方式。但是,本领域中的普通技术 人员能够理解,在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下,还可以对本实用新型的具体 实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本实用新型权利要求书所限定的范围 内。

Claims (10)

  1. 一种用于香料的干燥装置,其特征在于,所述干燥装置包括:干燥箱,用于容置待干燥的所述香料;热泵模块,至少包括:凝结器,用于加热一空气至摄氏40度至95度之间;蒸发器,用于冷却所述空气至摄氏0度至40度之间;压缩泵,位于所述凝结器与所述蒸发器之间;以及冷媒循环管路,连接所述凝结器、所述压缩泵与所述蒸发器,其中所述压缩泵压缩冷媒以在所述凝结器凝结成液态,所述冷媒之后在所述蒸发器由液态转化成气态;热交换器,与所述干燥箱相连接,所述热交换器中具有换热管;风机,连接于干燥箱和所述热交换器之间;以及气体循环管路,其中所述风机驱动所述空气藉由所述气体循环管路流出所述凝结器,并通过所述干燥箱、所述热交换器、所述蒸发器和所述换热管后流回所述凝结器。
  2. 2.如权利要求1所述的干燥装置,其特征在于,在所述凝结器和所述蒸发器之间,所述 热泵模块还依次包括一减压阀、一过滤器和一储液罐,并且所述减压阀开启时仅允许液态 的所述冷媒通过。
  3. 3.如权利要求1所述的干燥装置,其特征在于,所述凝结器加热所述空气至摄氏70度 至90度之间。
  4. 4.如权利要求1所述的干燥装置,其特征在于,所述干燥装置还包括油水分离器,与所 述蒸发器和所述热交换器相连接,用于接收冷却后的物质以获取所述香料的精油。
  5. 5.如权利要求1所述的干燥装置,其特征在于,所述干燥箱包括进料转盘、干燥室和出 料转盘,并且所述进料转盘、干燥室与所述出料转盘构成一封闭空间。
  6. 6.如权利要求5所述的干燥装置,其特征在于,所述干燥室包括彼此平行的多个传送 带,并且相邻两个相邻带的传送方向相反。
  7. 7.如权利要求1所述的干燥装置,其特征在于,所述风机是一罗茨风机。
  8. 8.如权利要求1所述的干燥装置,其特征在于,所述风机输入端和输出端间的气压差 约在 0. 4-0. 6atm。
  9. 9.如权利要求1所述的干燥装置,其特征在于,所述热交换器的换热管和所述热泵模 块间还设置一连接通道,以将所述换热管中热交换后的空气输送至热泵模块。
  10. 10.如权利要求1所述的干燥装置,其特征在于,所述香料是辛香料或芳香料,其中所 述辛香料可以是辣椒、花椒、胡椒、洋葱、生姜、大蒜、肉桂、八角,所述芳香料可以是茉莉花、 玫瑰花、玉兰花、薰衣草、白千层。
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