CN202184107U

CN202184107U - 微波漂烫多级连轧果蔬制浆机

Info

Publication number: CN202184107U
Application number: CN2011200643046U
Authority: CN
Inventors: 邓海波
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2021-07-25

Abstract

微波漂烫多级连轧果蔬制浆机，包括一个微波、光波汽化漂烫室，一个旋转排刀切片机，一个连轧机组和一个储料仓；在上部微波、光波汽化漂烫室安装有微波、光波发射器、洒水器、微晶玻璃溜料板、PTFE溜料板、PTFE溜料疏水栅格和集水板、槽，原果在微波、光波和蒸汽复合作用下实现快速漂烫；漂烫后原果进入旋转排刀切片机切成薄片；片状物料落入六辊三级连轧机组，经两级梯形齿轧辊和一级弹性体轧辊压榨制浆，浆料汇集于储料仓。本实用新型彻底解决了现行果蔬漂烫、制浆工艺高碳排放，营养损失严重，皮、籽碎屑大量混入浆汁影响品质等老大难问题，实现绿色环保、节能减排、高质高效漂烫、制浆，可广泛应用于食品行业果蔬汁、酱的制取工艺。

Description

微波漂烫多级连轧果蔬制浆机

(一)、技术领域：

本发明涉及食品工业果汁、果酱加工机械领域，用于蕃茄、苹果、草莓、芒果、山楂、桃、李、枣、杏、梅等所有果蔬类原浆制取工艺。

(二)、背景技术：

1、类似产品种类

目前，国内外尚未见有漂烫、制浆一体机的报道。

通常，果蔬漂烫采用蒸汽、热水或用蒸汽鼓泡加热热水等三种方式进行，机型有组合式漂烫机(如图2所示)、P4螺旋式预煮机组、等机型。而果蔬打浆机，依其破碎方式不同，有齿刀式打浆机(如图3所示)、鱼鳞孔刀式打浆机等多种机型。

2、工艺流程

如图3、图4所示，漂烫和打浆是两组系列成套设备。其工艺流程是：原果26由进料输送带落入热水池27，漂烫若干分钟(视果子种类、大小和水温高低而定)后，经翻果轮28输送至滚轮输送带29，在滚轮输送带上方设有冷水喷淋箱30，将漂烫热果强制冷却，然后经输送带35送入打浆机料斗42，螺旋喂料机43将果子喂入齿刀式破碎机进行破碎，再经旋转轴39、夹持器45、刮板38等，将果浆与籽皮渣分离，果浆储集于料斗44中，从下端口送入下道工序。

3、技术原理

热水或蒸汽漂烫，主要是利用热对流和热传导方式，将热量传递给果蔬，使其达到预设温度，实现消毒、杀菌和酶灭活的目的；打浆机是利用螺旋槽强制挤出，将料果喂入齿刀或鱼鳞孔刀破碎机内实施破碎，然后进入刮板圆筒筛分机进行脱渣制浆。

4、存在问题：

从现代科技和低碳经济角度审视，延用一个多世纪的漂烫和打浆工艺“少、慢、差、费”问题凸显，主要表现在以下几个方面：

(1)、碳排放严重，污染大。

以图3热水漂烫工艺为例，由于要保持热水恒温，必须不间断使用热水循环或蒸汽输入鼓泡，因此锅炉是必备设备。按日产果酱80吨(处理原果约500吨)计算，仅此漂烫一道工序，年碳排放量就达近1000t/n；CO₂排放质量3230.9t/n，体积达1816.0万米³/n；碳及其他粉尘排放88.1t/n；SO₂排放97.2t/n；NOX(氮氧化物)排放48.6t/n。同时，由于漂烫水反复使用，果蔬里渗透出的糖、矿物质、维生素等使水的浓度升高，必须定时更换，如不经处理排放，就会造成江河湖泊富氧化污染。

(2)、能耗高。

由于果蔬在漂烫过程中吸收的热能必须经过锅炉-热水、热水-果蔬两次转换，加之半开放的热水池和管网损耗，总的热能利用效率不足50％，这是果汁、果酱生产高耗能的重要原因之一。

(3)、营养流失严重。

热水漂烫必须将果蔬直接浸泡到88～99℃热水中，浸泡时间从 7、8分钟到10几分钟不等(视不同品种确定)，相当于煮熟，原果中的多种糖份、矿物质、维生素等会因浓度差而渗入热水中，造成营养成分流失。据德国Helmar Schubert教授等人实验研究，热水漂烫过程营养成分流失量达30％以上。

(4)、果浆品质差。

在打浆机中，漂烫后的原果须经旋转齿刀或鱼鳞孔刀打碎。此过程是皮、籽、肉一起被打碎，在随后的筛分工序中不可避免会有部分皮、籽碎屑难以去除而留在了果汁、果酱中，从而对产品品质、色泽、口感造成不良影响，甚至会容易形成沉淀。

(三)、发明内容：

本发明的目的，是为了克服现行漂烫制浆工艺高碳排放、污染大、能耗高、品质差、营养流失严重等老大难问题，以一种新的无碳排放、无污染、低能耗、高品质的智能机取而代之。

1、本发明的具体方案是：

微波漂烫多级连轧果蔬制浆机，上部设置微波、光波汽化漂烫室，中部设置旋转排刀切片机，下部设置连轧机组及储料仓，整机由MCU自动控制，实现果蔬漂烫、切片、制浆一体化。

微波漂烫多级连轧果蔬制浆机整体结构如图1、图2所示。

为消除传统热水、蒸汽漂烫造成的高碳排放污染，本发明热源采用微波和光波。所述微波、光波汽化漂烫室包括防泄漏外罩壳，里面安装有微波、光波发射器，中间部位自上而下安装洒水器、微晶玻璃溜料板，多层PTFE溜料板，PTFE溜料疏水栅格，和一层集水板。洒水器向微晶玻璃溜料板洒水产生蒸汽并防止面板和物料过热，原果经多层溜料板滚动下落在微波、光波、蒸汽复合作用下实现快速漂烫。

在微波、光波汽化漂烫室下部，安装有旋转排刀切片机，在一个径向切割面上排布8个叶片刀，在轴向叶片刀间距为10～12mm，刀片采用165°微凹刃口，在挡料板定刃和旋转动刃的剪切作用下，将原果切成薄片，便于轧辊“吃”进并易于实现皮、籽、肉分离。

在切片机下方安装有不锈钢喂料漏斗，向轧机喂料。轧机机组由六辊三级构成，一、二级轧辊辊形相同，均为等腰梯形齿轧辊，第三级为弹性体塑胶轧辊。三级轧辊辊间距均可微调。

在轧机下方安装有储料仓。

2、本发明有两项技术创新，其原理是：

(1)、微波、光波果蔬汽化漂烫技术。

利用微波加热果蔬主要优点是：A、微波照射使果蔬中水极性分子以每秒2.45×10⁹速率改变排序，果蔬本身成为发热体，微波能直接转化为水的热焓，与热水、蒸汽传热相比，能量损失小，节能；B、微波穿透力极强，可使物料内、外，自由水、结合水瞬间一起升温，其加热速度是热水、蒸汽热交换法的10～100倍(参见ISBN978-7-5019-5746-0)；C、微波加热无任何废弃物排放，安全环保。

光波与微波稍有区别，它作用于物料首先是使表面温度升高，然后再通过传导和对流方式使内部温度升高；它作用于微晶玻璃板，可使其表面温度高达560℃，可使流经板面的水迅速汽化。

本发明正是利用了微波、光波的上述特点，创新设计了微波、光波汽化漂烫室，如图5所示。在顶部设有微波、光波发生器1，产生的微波47、光波48直接照射原果50和微晶玻璃溜料板5，并控制微晶玻璃溜料板升至110～130℃高温；洒水器4从上部向微晶玻璃溜料板均匀洒水，水在微晶玻璃板面上被迅速汽化并防止面板和物料过热；蒸汽49随物料溜料板6和溜料栅格7形成的通道弥漫整个汽化室；微晶玻璃溜料板5、聚四氟乙烯溜料板(PTFE)6、PTFE溜料疏水栅格7都是不吸收微波且能被微波穿透的材料，在由不锈钢外壳18与不锈钢集水板9、挡料板10、53等构成的封闭多模反射器中，微波以2.45×10⁹速率反射折射，全方位立体加热果蔬；根据实验验证，微波可在1秒钟内使水温从20℃升至84℃；原果由进料斗3排序进入汽化室，在微波、光波、蒸汽同时作用和复合作用下，快速实现漂烫；部分余水和蒸汽凝结水51经不锈钢集水板9和集水槽52收集，由排水口8排出；汽化室内多余蒸汽由排汽管17排出；汽化室内温度传感器T1、T2与微波、光波发生器统一由MCU(單片机)控制，确保温度控制在100±3℃范围内。

(2)、多级轧辊连轧果蔬制浆技术。

传统果蔬制浆工艺采用的是粉碎或破碎原理，本发明采用高耐磨、高抗冲击、高抗粘性的UHMWPE(高强度超高分子量聚乙烯)轧辊“软”压榨原理。一、二级轧辊13、14采用梯形齿结构，其优点是：A、物料在梯腰部位受到的轧制力F1和F2(如图6所示)，分解为F1-a、F1-b，F2-a、F2-b；F与F1-b、F2-b为径向力，使物料在径向受到压榨；F1-a、F2-a为轴向力，且方向相反，使物料在轴向受到拉伸、撕扯；B、一、二级轧辊，错开一个齿位布置，梯形齿高、齿宽设计为原果平均直径的1/3，可保证果蔬切片在径向力和轴向力的双重作用下，内部织构被有效辗轧，汁液被有效榨出；C、梯形齿轧辊扩大了轧制面，有利于物料“吃”进；D、梯形齿轧辊受力均匀，有利于微调间距啮合，提高使用寿命。第三级采用弹性体塑胶轧辊15，在轧辊密啮合的一定压力下，从片状物料中将水份和可溶性固形物压榨挤出。轧机经皮带轮20、21、22由同步无级调速电机驱动，经MCU(單片机)控制与切片机、进料电机匹配；由于三级轧辊间距和压力均可微调，因此轧制不损伤皮、籽，并能实现皮、籽、肉的完全分离。

3、本发明具有以下特点：

(1)、无碳排放。

传统热水、蒸汽漂烫工艺必须设置锅炉，从而排放大量SO₂、CO₂、CO、NOX、粉尘、煤渣等；本发明无论设计产量多高，均无任何污染物产生，真正实现“0”碳排放。

(2)、实现皮、籽无损伤分离，全料利用。

采用多级连轧技术的最大优点是实现果蔬皮、籽、肉无损分离。以番茄为例，果皮主要由石细胞从分生组织中分化和细胞壁加厚而形成，当果皮被加热到80℃以上进行漂烫时，其中的石细胞就会木质化(硬化)，变得比不加热时坚韧得多，从而在随后的连轧过程中能够保持相对完好，在筛分中皮、肉和籽可完全无损伤分离开来；果皮用于生产番茄红素，籽实用于轧制番茄籽油，果肉用于制果汁、果酱或果味酱，实现全料充分利用，加工深度彻底。

(3)、节能效果好。

使用传统热水、蒸汽漂烫设备和工艺，每生产1吨果蔬原浆需消耗标准煤约26kg；初步测算，本专利产品每生产1吨果蔬原浆仅需消耗标准煤约12kg；节能50％以上。

(4)、果浆营养品质好。

由于采用了微波、光波汽化漂烫技术，漂烫室温度控制智能化，误差只有±3℃，可保证有效加热而不过热，在兼顾杀菌、消毒、钝化酶的前提下，又使多种维生素、果糖、果胶、有机酸等营养成分保持较好；同时由于采用多级“软”轧辊压榨技术，实现皮、籽、肉无损伤分离，没有皮、籽碎屑进入果浆，因此果浆品质、色泽、口感好。

(5)、投资省、见效快。

与传统设备工艺相比，采用本发明不需建锅炉及蒸汽、热水管网，工艺流程大大缩短，设备数量也大大减少，至少节省总投资50％以上；缩短建设周期3/4；同时节约大量人力、物力和土地等宝贵资源。同时由于本发明实现果蔬皮、籽、肉无损伤分离，深度加工，全料利用，可极大提高产品附加值，综合经济效益比传统工艺大大提高。

4、主要技术参数：

(1)、输入电源电压 U：380±10％V(三相五线)

(2)、输入视在功率 S：≤110kW

(3)、微波、光波输出功率 P：80kW(功率可调)

(4)、微波输出频率 F：2450±50MHz

(5)、温度控制精度 C：±3℃

(6)、微波、光波汽化漂烫室有效容积L：2.6M³(1.2×1.2×1.8m)

(7)、轧辊齿顶圆直径 ∮：300

(8)、微波泄漏 mW/cm²：≤1mW(执行国家安全标准)

(9)、單机日产量 12t/D

(10)、單机设计年产量 3500t/年

(四)、附图说明：

图1是微波漂烫多级连轧果蔬制浆机结构侧视示意图

图2是微波漂烫多级连轧果蔬制浆机结构正视示意图

图3是热水漂烫设备和工艺流程示意图

图4是螺旋槽挤压输送旋转齿刀式打浆机结构示意图

图5是微波、光波汽化漂烫室结构、原理示意图

图6是梯形齿连轧辊辊形结构示意图

图7是果蔬切片在轧制时受力分解示意图

上述图1～7中依序号分别是：1、光波、微波发生器；2、进料口金属复合门帘；3、进料口；4、洒水器；5、微晶玻璃发热板，6、PTFE溜料板；7、PTFE溜料栅格；8、积水槽和泄水口；9、PTFE集水板；10、PTFE挡料板；11、旋转叶片排刀；12、不锈钢挡料板；13、一级梯形轧辊；14、二级梯形轧辊；15、三级弹性体塑胶轧辊：16、浆料储集仓及出口；17、余汽出口；18、整机不锈钢罩壳；19、旋转叶片刀皮带轮；20、一级梯形轧辊皮带轮；21、二级梯形轧辊皮带轮；22、三级塑胶轧辊皮带轮；23、机架；T1、T2：温度传感器； 24、进料输送带；25、滚轮输送机；26、圆形果蔬；27、热水池；28、翻果轮；29、滚轮输送机；30、冷水喷淋机；31、循环热水出口；32循环热水进口；33、喷淋循环冷水出口；34冷却水池；35、输送带；36、动力皮带轮；37、轴承；38、刮板；39、轴；40机壳；41、旋转齿刀；42、料斗；43、螺旋槽输送机；44、浆液储集斗；45、夹持器；46、机架；47、光波；48、微波；49、蒸汽；50、圆形果蔬；51、冷凝水滴；52、冷凝水收集槽；53、不锈钢溜料板；54、梯形轧辊啮合面；55、梯顶；56、梯底；57、梯腰；58圆果切片；F：梯顶面受力向量；F1：梯左腰受力向量；F2：梯右腰受力向量；F1-a、F1-b分别是F1在轴向和径向分解向量；F2-a、F2-b分别是F2在轴向和径向分解向量。

(五)、具体实施方式

参见说明书附图1～7。本发明微波漂烫多级连轧果蔬制浆机，主体为用不锈钢罩壳18封闭的四方柱体，顶部安装有4台20KW微波、光波发生器；在微波、光波发生器下方为汽化漂烫室，第一层安装微晶玻璃溜料板5，洒水器4将水珠均匀洒在5上，在微波47、光波48照射下，水珠被瞬间汽化，蒸汽弥漫整个漂烫室；原果50由进料口3排序进入汽化漂烫室5上，再经PTFE溜料板6、PTFE溜料栅格7下行，在微波、光波和蒸汽三重作用下被迅速加热，实现消毒、杀菌、钝化酶和果皮木质化；漂烫室内余水经溜料疏水栅格7，由不锈钢集水板9收集至集水槽52，经排水管8排出；漂烫室内余汽经抽汽管17排出；原果继续下行，经不锈钢挡料板53和10，进入旋转叶片排刀被切成10～12mm圆片；在切片机下方安装有不锈钢喂料板12，向轧机喂料；第一、二级轧机13、14采用超高分子量聚乙烯等腰梯形复合辊面，两级之间错开一个梯形齿轧制，间隙可微调，以不损伤皮、籽为宜；第三级轧辊15采用弹性体塑胶圆形复合辊面，将浆汁从皮、籽里彻底榨出；切片机及轧机经皮带轮19、20、21、22由同步无级调速电机驱动，经MCU(單片机)控制与进料电机匹配；连轧后的混合浆料进入料浆储集仓，由出口16进入下道筛分工序。

Claims

1.微波漂烫多级连轧果蔬制浆机，其特征在于：上部设置微波、光波汽化漂烫室，中部设置旋转排刀切片机，下部设置连轧机组及储料仓，整机由MCU自动控制，实现果蔬漂烫、切片、制浆一体化。

2.根据权利要求1所述微波漂烫多级连轧果蔬制浆机，其特征在于：所述微波、光波汽化漂烫室包括防泄漏外罩壳，微波、光波发射器，洒水器，微晶玻璃溜料板，多层PTFE溜料板、PTFE溜料疏水栅格和集水板、槽，洒水器向微晶玻璃溜料板洒水产生蒸汽并防止面板和物料过热，原果在多层溜料板上滚动下落过程中被微波、光波、蒸汽快速漂烫。

3.根据权利要求1所述的微波漂烫多级连轧果蔬制浆机，其特征在于：所述旋转排刀切片机，在一个径向切割面上排布8个叶片刀，在轴向叶片刀间距为10～12mm，刀片采用165°微凹刃口，在挡料板上设有定刃，旋转排刀切片机经皮带轮由电机驱动。

4.根据权利要求1所述微波漂烫多级连轧果蔬制浆机，其特征在于：所述连轧机组，由六辊三级构成，第一、二级轧辊辊形相同，均为等腰梯形齿轧辊，上下错开一个齿位布置，梯形齿高、齿宽设计为原果平均直径的1/3，轧辊采用高强度超高分子量聚乙烯材料制造，第三级采用弹性体塑胶轧辊，在三级连轧机的综合轧制下，从已切成片状的物料中将水份和可溶性固形物压榨挤出，三级轧辊设间距和压力微调机构，经皮带轮由同步调速电机驱动。