CN206045441U - 一种空气能喷雾干燥设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种空气能喷雾干燥设备，主要由干燥器主塔体、浆料泵、塔顶热风分配器、喷雾器、旋风分离器、静电分离器、气水分离器、空气过滤器、送风机、陶瓷加热器、高温热泵压缩机、冷凝器、蒸发器以及自动化控制系统等组成。其优点是：整个生产过程没有热气排放，空气热能得到循环回收再利用，节能环保；从原料投入到成品产品（粉料）输出的整个生产过程，处在一个密闭的系统中，减少大气对食物的污染，确保食品安全；分离水可以再利用，从而减少了维生素营养成分的损失。主要适用于食品、保健品的生产，如用于婴幼儿米粉、豆制品类、乳制品类、糊状物类的喷雾干燥加工。其使用方法简单易行，适合于规模化生产。

Description

一种空气能喷雾干燥设备

技术领域

本实用新型属于食品生产技术领域、保健品技术领域、即食营养米粉技术领域等，具体涉及一种空气能喷雾干燥设备。

背景技术

传统的喷雾干燥设备在能源上消耗比较大，热空气不能得到回收利用，直接排放，造成了高损耗、高耗能，其他食品加工设备也存在同样的问题。如辊筒干燥蒸煮烘干，辊筒干燥蒸煮烘干是采用蒸汽加温，也是消耗大量能源。

以传统婴幼儿营养米粉制备为例：

（1）有膨化干燥法：大米粉碎、干法混料、挤压喷爆、粉碎、混合、包装的干法生产工艺，产品以粉末状为主，该类产品加水容易成团、干法混料营养成分，分散不均匀、婴幼儿容易上火（容易上火成为主要问题）。

（2）辊筒干燥法，一般采用酶水解（婴儿米粉无糖化、CHE淀粉水解工艺）再进行辊筒干燥蒸煮，辊筒干燥机是一种内加热传导转动干燥设备，米浆在辊筒外壁上获得以导热方式传递的热量，脱除水分，热量由筒内壁传到筒外壁，再穿过米片膜，使米片膜的湿分汽化，再通过刮刀将达到干燥要求的米片刮下（辊筒干燥存在有刮丝现象是最大的安全隐患），蒸发除去的湿分，粉碎、混合、进行包装。由于辊筒干燥方式辊筒表面热量消耗严重，在生产过程中无法进行保温，其热空气和水蒸气，直接排放至大气中不能得到回收利用大量浪费能源。以上两种生产方式也对各种维生素有效成分经过高温蒸煮消耗严重，产品存在着污染生产环境和生产条件上不符合国际卫生要求，微生物不易控制。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述传统生产食品、保健品加工设备存在的问题，提供一种空气能喷雾干燥设备。以适应现代食品越来越多的关注食品生产过程安全，减少生产环节中的污染和节能环保的要求。

本实用新型，包括干燥器主塔体和高温热泵系统，高温热泵系统由制冷剂管道依次循环连接的高温热泵压缩机、冷凝器、制冷剂储罐、过滤器、电子膨胀阀和蒸发器组成，在干燥器主塔体的上部设有浆料喷雾器和塔顶热风分配器，干燥器主塔体的底部为粉料出料口，在干燥器主塔体的中下部设有热风输出口，热风输出口通过管道依次与旋风分离器和静电分离器连接，静电分离器的出风口通过管道连接到蒸发器的空气输入口，蒸发器空气输出口通过管道与气水分离器的空气输入口连接，气水分离器的空气输出口通过管道依次与空气过滤器和送风机连接，送风机的输出口通过管道与冷凝器的空气输入口连接，冷凝器的空气输出口通过管道与陶瓷加热器的空气输入口连接，陶瓷加热器的空气输出口通过静电过滤器的过滤，输出的热风通过管道与塔顶热风分配器的输入口连接。

本实用新型，可在所述送风机的输出口与冷凝器的输入口之间，设置第二高温热泵系统，第二高温热泵系统由制冷剂管道依次循环连接的第二高温热泵压缩机、第二冷凝器、第二制冷剂储罐、第二过滤器、第二电子膨胀阀和第二蒸发器组成，送风机的输出口通过管道与第二冷凝器的空气输入口连接，第二冷凝器的空气输出口通过管道与冷凝器的空气输入口连接。

本实用新型，还设置振动流化床，振动流化床的一个粉料进料口通过管道及出料控制阀与干燥器主塔体底部的粉料出料口连接，振动流化床的另一个粉料进料口通过管道与旋风分离器和静电分离器下端的粉料出料口连接，振动流化床内置发热装置，以调节其输出粉料的含水率。

本实用新型，所述喷雾器可以为离心喷雾器或压力喷雾器。

本实用新型，在相关设备以及连接管道的外表面，设有二氧化硅气凝胶保温层，所述相关设备是指干燥器主塔体、旋风分离器、静电分离器、蒸发器、气水分离器、空气过滤器、送风机、冷凝器、陶瓷加热器、静电过滤器和振动流化床。

本实用新型，具有如下优点：

（1）空气能喷雾干燥设备，整个生产过程没有热气排放，空气热能（能量）得到循环回收再利用，节能环保；

（2）从原料投入到成品产品（粉料）输出的整个生产过程，处在一个密闭的系统中，不存在污染，确保食品安全；

（3）在相关设备以及连接管道的外表面，设置二氧化硅气凝胶隔热保温层，进一步减少热量损耗；

（4）分离水可以再利用，从而减少了维生素营养成分的损失。

本实用新型，应用于高要求的食品制备，干燥速度快，一般只需5-15秒，具有瞬时干燥特点；食品保健品物料短时间内完成干燥过程，适应于热敏性物料干燥，复水性好、营养素分散均匀、保持维生素含量、食品物料色、香、味成品质量好纯度高，适宜连续生产，产品一次为粉末加工成型，无须经过第二次粉碎工序，减少二次污染，生产过程是一种安全、卫生、环保的专用干燥设备

本实用新型，主要适用于食品、保健品的生产，例如，用于婴幼儿米粉、豆制品类、乳制品类、糊状物类的喷雾干燥加工。

附图说明

图1为本实用新型实施例空气能喷雾干燥设备流程示意图。

图中，1、浆料泵；2、浆料喷雾器；3、塔顶热风分配器；4、干燥器主塔体；5、热风输出口；6、出料控制阀；7、旋风分离器；8、静电分离器；9、蒸发器；10、气水分离器；11、空气过滤器；12、送风机；13、冷凝器；14、陶瓷加热器；15、静电过滤器；16、高温热泵压缩机；17、制冷剂储罐；18、过滤器；19、电子膨胀阀；20、振动流化床；A、产品粉料出口；B、分离水出口；P9、第二蒸发器；P13、第二冷凝器；P16、第二高温热泵压缩机；P17、第二制冷剂储罐；P18、第二过滤器；P19、第二电子膨胀阀。

具体实施方式

参照图1，一种空气能喷雾干燥设备，包括干燥器主塔体4、高温热泵系统和第二高温热泵系统，高温热泵系统由通过制冷剂管道依次循环连接的高温热泵压缩机16、冷凝器13、制冷剂储罐17、过滤器18、电子膨胀阀19和蒸发器9组成，第二高温热泵系统由通过制冷剂管道依次循环连接的第二高温热泵压缩机P16、第二冷凝器P13、第二制冷剂储罐P17、第二过滤器P18、第二电子膨胀阀P19和第二蒸发器P9组成，在干燥器主塔体4的上部设有浆料喷雾器2和塔顶热风分配器3，干燥器主塔体4的底部为粉料出料口，在干燥器主塔体4的中下部设有热风输出口5，热风输出口5通过管道依次与旋风分离器7和静电分离器8连接，静电分离器8的出风口通过管道连接到蒸发器9的空气输入口，蒸发器9空气输出口通过管道与气水分离器10的空气输入口连接，气水分离器10的空气输出口通过管道依次与空气过滤器11和送风机12连接，送风机12的输出口通过管道与第二冷凝器P13的空气输入口连接，第二冷凝器P13的空气输出口与冷凝器13的空气输入口连接，冷凝器13的空气输出口通过管道与陶瓷加热器14的空气输入口连接，陶瓷加热器14的空气输出口通过静电过滤器15的过滤，输出的热风通过管道与塔顶热风分配器3的输入口连接。

设置振动流化床20，振动流化床20的一个粉料进料口通过管道及出料控制阀6与干燥器主塔体4底部的粉料出料口连接，振动流化床20的另一个粉料进料口通过管道与旋风分离器7和静电分离器8下端的粉料出料口连接，振动流化床20内置发热装置，以调节其输出粉料A的含水率。所述喷雾器2为离心喷雾器或压力喷雾器。在相关设备以及连接管道的外表面，设有二氧化硅气凝胶隔热保温层，所述相关设备是指干燥器主塔体、旋风分离器、静电分离器、蒸发器、气水分离器、空气过滤器、送风机、冷凝器、陶瓷加热器、静电过滤器和振动流化床。

本实施例，设备控制系统（图中未画出）使用人机界面触摸屏、可编程控制模块PLC控制系统，实现高度集成自动化、智能化控制，(智能化控制采用视觉测量、视觉控制，从而提高了使用效率，减少人力成本)现场视频、温度控制、风量控制、气压控制、高温热泵压缩机、电机参数、各个变量参数的跟踪校正都能进行远程显示控制。(冷凝器、蒸发器、干燥室、塔体内、进风口、旋风分离器等部位的温度、压力进行检测)从食品料液到干燥出成品包装全程连续不间断，可以全天候连续生产。

本实施例，由于空气能喷雾干燥设备应用于食品技术领域，所以对于相关设备以及连接管道所选用的材料有着严格的要求，必须符合食品安全和相关技术要求。

本实施例，其工作原理如下：

1. 空气能喷雾干燥设备为连续式常压干燥器的一种，空气作为介质经过空气过滤器11、送风机12输入到第二冷凝器P13和冷凝器13吸热，温度上升流向陶瓷加热器14，经过静电过滤器15过滤，进入塔顶热风分配器3，热空气温度设置为150-220℃，压力105(KPa)-150(KPa)千帕，热空气呈螺旋状均匀地进入干燥器主塔体体4。食品料液(浆料)由浆料泵1输送到干燥器主塔体顶部的离心喷雾器或压力喷雾器3，料液(浆料)温度20-90℃，由于喷雾器工作时增大料液表面积成极细微的雾状液珠，与热空气并流接触，水份迅速蒸发并在极短的时间内(5-15秒)干燥为粉末状成品并下落，成品连续地由干燥塔底部输出至出料控制阀6。干燥室热风输出口5 输出温度为75-95℃的含有少量粉末的热风，含有少量粉末的热风经旋风分离器7和静电分离器8两级分离，分离出来的粉末分别从旋风分离器7和静电分离器8下端的粉料出料口排出，静电分离器8的出风口输出的热空气和水蒸气流向蒸发器9，热空气和水蒸气的热量将被蒸发器9吸收，形成的空气和水流经气水分离器10分离，分离水将在气水分离器10底部排出，分离的空气将依次流向空气过滤器11、送风机12、第二冷凝器P13和冷凝器13，空气在第二冷凝器P13和冷凝器13内得到热量吸收形成热空气，得到的热空气经再由陶瓷发热器14进行热能补偿，经过静电净化过滤器15 过滤，再次流向塔顶热风分配器3，形成了热空气的热循环。第二冷凝器P13所释放的热能来自第二蒸发器P9吸收来自大气中的热量；冷凝器13所释放的热能来自蒸发器9吸收静电分离器8出风口输出的热空气的热量。

2.大部分干粉料从干燥器主塔体4底部的粉料出料口经出料控制阀6，小部分干粉料从旋风分离器7和静电分离器8下端的粉料出料口，被收集到振动流化床20，振动流化床内置发热器，振动流化床20主要起到控制、调节成品含水率的作用，最后产品成品干粉从振动流化床20出料口输出。

3.高温热泵系统工作过程：

(1)高温热泵压缩机16压缩过程将低温低压的制冷剂气体被压缩机压缩成高温高压的气体，压力为1330(KPa)-1560(KPa)千帕。此时压缩机所做的功转化成制冷剂气体的内能，使之温度升高、压力增高，此时流入冷空气吸热温度上升，冷凝器13热能得到释放。

(2)冷凝过程：从压缩机出来的高温高压的制冷剂气体，流经冷凝器里面铜管，不断的向外面放热，凝结成了高温高压制冷剂液体。液化时制冷剂温度降低，但压力不变。

(3)节流过程：从冷凝器13出来的高温高压的制冷剂液体，经由制冷剂储罐17、过滤器18、经过电子膨胀阀19节流装置的节流，变成了低温低压制冷剂液体(热力学上则称为等焓过程)。

(4)电子膨胀阀19装置出来的低温低压的制冷剂液体，经过蒸发器9成了低温低压的制冷剂气体，压力为220(KPa)-320(KPa)千帕，此时铜管内制冷剂气体温度下降，由于静电分离器8的输出热空气和水蒸气的热量被蒸发器9吸收，吸收的热量变成了制冷剂的潜热，制冷剂的潜能返回到热泵压缩机，形成了制冷剂(冷媒)的整个循环。

第二高温热泵系统工作过程与高温热泵系统工作过程基本相同。

(5) 由静电分离器8的输出的热风，其热能被蒸发器9吸收，热风得到冷却，形成了冷空气和水雾，冷空气中的水雾和水在气水分离器10得到分离，形成了水和空气，水直接在气水分离器10底部排放，空气经由净化过滤器11和送风机12输入到第二冷凝器P13和冷凝器13，冷空气首先吸收第二冷凝器P13来自大气的热量气温升高，已经温度升高的空气再次吸收冷凝器13的热量，形成了热风(热能)的循环再利用。

空气能高温热泵压缩机作为能量交换，空气能高温热泵压缩机压缩制冷剂(工质能)吸收蒸发器热量，在冷凝器得到释放。

本实用新型，突破传统能量转换理论，实现高能效，高温热泵压缩机工作时，若：工质能在蒸发器中吸收由静电分离器流出热空气的能量QA；高温热泵压缩机工作做功，即热泵压缩机耗电QB；则：工质能在冷凝器中释放的热量QC；QC=QA+QB。

高温热泵压缩机工作做功之后，由机械动能变成热能。采用热泵技术能效比更高。提高制热效率。空气能喷雾干燥机显著节能。空气能喷雾干燥设备由于工作在空气热循环中，减少了空气对食品产品污染，热空气得到了循环再利用，从而起到节能环保作用，节约大量的能量，减少了用电量。毋庸置疑，空气能喷雾干燥机最大的优点就是节能。将喷雾干燥器(干燥室)流出的热空气经由蒸发器吸收的能量通过热泵压缩机转化为高温热能，再次在冷凝器得到重新释放高温热空气。与相同的其他设备相比，最大的优点就是节约能源。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种空气能喷雾干燥设备，其特征在于：包括干燥器主塔体（4）和高温热泵系统，高温热泵系统由通过制冷剂管道依次循环连接的高温热泵压缩机（16）、冷凝器（13）、制冷剂储罐（17）、过滤器（18）、电子膨胀阀（19）和蒸发器（9）组成，在干燥器主塔体（4）的上部设有浆料喷雾器（2）和塔顶热风分配器（3），干燥器主塔体（4）的底部为粉料出料口，在干燥器主塔体（4）的中下部设有热风输出口（5），热风输出口（5）通过管道依次与旋风分离器（7）和静电分离器（8）连接，静电分离器（8）的出风口通过管道连接到蒸发器（9）的空气输入口，蒸发器（9）空气输出口通过管道与气水分离器（10）的空气输入口连接，气水分离器（10）的空气输出口通过管道依次与空气过滤器（11）和送风机（12）连接，送风机（12）的输出口通过管道与冷凝器（13）的空气输入口连接，冷凝器（13）的空气输出口通过管道与陶瓷加热器（14）的空气输入口连接，陶瓷加热器（14）的空气输出口通过静电过滤器（15）的过滤，输出的热风通过管道与塔顶热风分配器（3）的输入口连接。

2.根据权利要求1所述的空气能喷雾干燥设备，其特征在于：在所述送风机（12）的输出口与冷凝器（13）的输入口之间，设置第二高温热泵系统，第二高温热泵系统由通过制冷剂管道依次循环连接的第二高温热泵压缩机（P16）、第二冷凝器（P13）、第二制冷剂储罐（P17）、第二过滤器（P18）、第二电子膨胀阀（P19）和第二蒸发器（P9）组成，送风机（12）的输出口通过管道与第二冷凝器（P13）的空气输入口连接，第二冷凝器（P13）的空气输出口通过管道与冷凝器（13）的空气输入口连接。

3.根据权利要求1或2所述的空气能喷雾干燥设备，其特征在于：设置振动流化床（20），振动流化床（20）的一个粉料进料口通过管道及出料控制阀（6）与干燥器主塔体（4）底部的粉料出料口连接，振动流化床（20）的另一个粉料进料口通过管道与旋风分离器（7）和静电分离器（8）下端的粉料出料口连接，振动流化床（20）内置发热装置，以调节其输出粉料（A）的含水率。

4.根据权利要求3所述的空气能喷雾干燥设备，其特征在于：所述喷雾器（2）为离心喷雾器或压力喷雾器。

5.根据权利要求4所述的空气能喷雾干燥设备，其特征在于：在相关设备以及连接管道的外表面，设置有二氧化硅气凝胶隔热保温层，所述相关设备是指干燥器主塔体、旋风分离器、静电分离器、蒸发器、第二蒸发器、气水分离器、空气过滤器、送风机、冷凝器、第二冷凝器、陶瓷加热器、静电过滤器和振动流化床。