CN204540682U - 一种膜蒸馏浓缩果汁系统中恒温制冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种膜蒸馏浓缩果汁系统中的恒温制冷装置。包括膜蒸馏冷凝水箱、半导体制冷模块、散热系统、直流电源控制器和温度传感器；半导体制冷模块与直流电源控制器连接；半导体制冷模块的冷端与膜蒸馏冷凝水箱外壁贴合制冷，半导体制冷模块的热端与散热系统连接散热；膜蒸馏冷凝水箱内设有温度传感器，温度传感器与直流电源控制器连接控制膜蒸馏冷凝水箱温度。本实用新型提供的膜蒸馏浓缩果汁系统中的恒温制冷装置具有结构简单、价格低、能耗低、无噪音、体积小的优点。

Description

一种膜蒸馏浓缩果汁系统中恒温制冷装置

技术领域

   本实用新型涉及果汁浓缩系统中制冷装置，具体涉及膜蒸馏浓缩果汁系统中的恒温制冷装置。本发明主要应用于膜蒸馏浓缩果汁中冷凝水的降温、恒温控制。

背景技术

膜蒸馏是传统蒸馏工艺与膜分离技术相结合的一种液体浓缩分离技术，果汁具有天然的果实风味，具有极高的营养价值和保健功能。原果汁中含水量很高，在存储过程中，原果汁的芳香物质总会不同程度的损失。果汁浓缩可以把原果汁的固形物含量从 8-10 °Brix（g/100g）浓缩到 55-65 °Brix，这种浓缩果汁有相当高的微生物稳定性和化学稳定性。另外浓缩果汁体积缩小 6-7 倍，能够减少储藏和运输成本。

膜蒸馏以微孔高分子膜为屏障，在冷热温差作用下，使热侧物料中的水向冷凝侧移动，挥发性热工质借助温差产生的压差在膜表面发生汽化，通过膜孔到达温度较低介质的表面冷凝，所以膜蒸馏必须提供实现蒸气冷凝的冷端。传统膜蒸馏组件以制冷机制取循环冷却水提供冷腔所需冷量，一般统制冷装置主要配置为压缩机组和膜蒸馏冷凝水箱。此制冷系统设计结构复杂、投资较大，且能耗过大，有噪声污染，不够经济节能。

发明内容

本实用新型旨在提供一种用于膜蒸馏浓缩果汁系统中恒温制冷装置，以满足膜蒸馏过程透过蒸气冷凝时所需冷量要求，达到结构简单、节能降耗、减少噪声等目的。

本实用新型的目的是通过以下方案实现的：

一种膜蒸馏浓缩果汁系统中恒温制冷装置，包括膜蒸馏冷凝水箱，还包括半导体制冷模块、散热系统、直流电源控制器和温度传感器；所述半导体制冷模块与所述直流电源控制器连接；所述半导体制冷模块的冷端与所述膜蒸馏冷凝水箱外壁贴合制冷，所述半导体制冷模块的热端与所述散热系统连接散热；所述膜蒸馏冷凝水箱内设有温度传感器，所述温度传感器与所述直流电源控制器连接控制膜蒸馏冷凝水箱温度。

进一步的，所述直流电源控制器包括直流开关电源和一个PID控制器，所述温度传感器的信号连接至PID控制器，PID控制器的输出控制直流开关电源的断开与接通及所述半导体制冷模块的制冷量的大小，制冷量大小通过控制电压大小实现。

进一步的，所述温度传感器为热电偶电极。

进一步的，所述散热系统包括水冷循环水箱、水泵、水冷导热块和散热水排；所述水冷循环水箱的出水口连接所述水泵的进水口，所述水泵的出水口连接所述水冷导热块的进水口，所述水冷导热块的出水口连接所述散热水排的进水口，所述散热水排的出水口连接所述水冷循环水箱的进水口；水冷导热块表面贴于所述半导体制冷模块的热端。

进一步的，所述水冷导热块与所述半导体制冷模块的热端的接触面之间设置有均匀涂布的硅脂。

进一步的，所述散热水排上安装有直流风扇。

有益效果：

本实用新型利用半导体制冷模块价格低、能耗低、无噪音、体积小、可小型化等特点来改善膜蒸馏浓缩果汁系统冷端价格高、装置大，噪声严重，能耗大等问题。并可人为设定温度预设值，根据不同工况所需的条件，改变预设值，来满足不同需求。

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1为本实用新型恒温制冷装置示意图；

图2为本实用新型恒温制冷工作流程图。

图中编号表示为：1、水冷循环水箱；2、水泵；3、水冷导热块；4、半导体制冷模块；5、散热水排；6、膜蒸馏冷凝水箱；7、热电偶电极；8、PID控制器；9、直流开关电源。

具体实施方式

一种膜蒸馏浓缩果汁系统中恒温制冷装置，包括膜蒸馏冷凝水箱6、半导体制冷模块4、散热系统（由水冷循环水箱1、水泵2、水冷导热块3和散热水排5组成）、直流电源控制器（由直流开关电源9和PID控制器8组成）和温度传感器（优选热电偶电极7）；半导体制冷模块4与直流电源控制器连接；半导体制冷模块4的冷端与膜蒸馏冷凝水箱6外壁贴合制冷，半导体制冷模块4的热端与散热系统连接散热；膜蒸馏冷凝水箱6内设有温度传感器，温度传感器与直流电源控制器连接控制膜蒸馏冷凝水箱6中水的温度。

水冷循环水箱1的出水口连接水泵2的进水口，水泵2的出水口连接水冷导热块3的进水口，水冷导热块3的出水口连接散热水排5的进水口，散热水排5的出水口连接水冷循环水箱1；水冷导热块3为中空结构，水冷导热块3表面贴于所述半导体制冷模块4的热端，其接触面上均匀涂布硅脂，散热水排5上安装有直流风扇。

设备工作原理和运行模式：

半导体的制冷原理是由珀尔帖效应所产生的，两种不同导体组成闭合回路，通入直流电，一端金属板从周围吸收热量，作为工作端时可以达到制冷的目的，成为制冷面，并消耗一定的电功率，而另一端金属板则释放出热量，即将以上两部分能量之和不断从制冷器散热端以热量传递出去。所以半导体的制冷效果与热端散热效果息息相关。

半导体制冷装置冷端制冷量受热端散热量影响，所以良好散热是保证系统高效稳定运行的关键，本实用新型在半导体制冷模块热端采用循环水冷散热模式，水冷导热块3贴于半导体制冷模块4的热端，水冷导热块3一端均匀涂布硅脂与半导体制冷块4热端良好接触，水泵2将循环水吸入水冷导热块3内，再打出至散热水排5内将吸收过来的热量在散发至空气中，将温度上升的循环水降温后，打入水冷循环水箱1内，完成一个散热周期，以完成给半导体制冷模块4的热端降温目的。

本实用新型还具备低温恒温控制功能，在膜蒸馏浓缩系统冷凝水箱内安装热电偶电极7，实时监测系统内冷凝水温度，并将数据传输至PID控制器8中，PID控制器8上可设定温度值，将测量值与预设值相比较后产生的偏差进行比例、积分、微分运算，输出适宜的0-5V信号至可控的直流开关电源9上，直流开关电源9根据输入信号0-5V与输出电压0-12V之间的线性关系来调整输出给半导体制冷模块4的电压，最终半导体制冷模块4通过电压的改变来改变其制冷量的大小，实现膜蒸馏浓缩系统冷凝侧的恒温控制。

设备模块参数设置：

（1）半导体制冷模块：

 要求：1、电压12V、电流6A

       2、外型尺寸40*40mm

       3、最大温差75℃

（2）水冷导热块

     要求：1、外型尺寸40*40mm

           2、良好散热材质

（3）散热水排

     要求：1、外型尺寸90*90mm

           2、配置直流风扇

           3、良好散热材质

（4）水冷循环水箱

     要求：1、良好散热材质

     （5）水泵

      要求：1、流量2L/min

            2、扬程2米

     （6）膜蒸馏冷凝水箱

      要求：1、良好散热材质

     （7）热电偶电极

      要求：1、型号：PT100

2、量程：-200℃-200℃

     （8）PID控制器

      要求：1、输入电阻信号

            2、输出0-5V电压信号

            3、具有PID运算功能与预设值功能

      （9）直流开关电源

      要求：1、输入0-5V电压信号

            2、最大输出电流30A或以上

            3、输出电压0-12V。

Claims (6)

1.一种膜蒸馏浓缩果汁系统中恒温制冷装置，包括膜蒸馏冷凝水箱（6），其特征在于：还包括半导体制冷模块（4）、散热系统、直流电源控制器和温度传感器；所述半导体制冷模块（4）与所述直流电源控制器连接；所述半导体制冷模块（4）的冷端与所述膜蒸馏冷凝水箱（6）外壁贴合制冷，所述半导体制冷模块（4）的热端与所述散热系统连接散热；所述膜蒸馏冷凝水箱（6）内设有温度传感器，所述温度传感器与所述直流电源控制器连接控制膜蒸馏冷凝水箱（6）内温度。

2.根据权利要求1所述的膜蒸馏浓缩果汁系统中恒温制冷装置，其特征在于：所述直流电源控制器包括直流开关电源（9）和一个PID控制器（8），所述温度传感器的信号连接至PID控制器（8），PID控制器（8）的输出控制直流开关电源（9）的接通与断开及所述半导体制冷模块（4）的制冷量大小。

3.根据权利要求1所述的膜蒸馏浓缩果汁系统中恒温制冷装置，其特征在于：所述温度传感器为热电偶电极（7）。

4.根据权利要求1所述的膜蒸馏浓缩果汁系统中恒温制冷装置，其特征在于：所述散热系统包括水冷循环水箱（1）、水泵（2）、水冷导热块（3）和散热水排（5）；所述水冷循环水箱（1）的出水口连接所述水泵（2）的进水口，所述水泵（2）的出水口连接所述水冷导热块（3）的进水口，所述水冷导热块（3）的出水口连接所述散热水排（5）的进水口，所述散热水排（5）的出水口接入所述水冷循环水箱（1）进水口；所述水冷导热块（3）表面贴于所述半导体制冷模块（4）的热端。

5.根据权利要求4所述的膜蒸馏浓缩果汁系统中恒温制冷装置，其特征在于：所述水冷导热块（3）与所述半导体制冷模块（4）的热端的接触面之间设置有均匀涂布的硅脂。

6.根据权利要求4所述的膜蒸馏浓缩果汁系统中恒温制冷装置，其特征在于：所述散热水排（5）上安装有直流风扇。