CN2399690Y - 食品真空冷冻干燥设备 - Google Patents
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食品真空冷冻干燥设备是食品在真空状态下冷冻干燥加工的一种新型机械装置。本装置设计有干燥舱及料盘和加热系统、水汽扑集系统、真空系统、融冰系统、自动控制系统六大部分组合构成。均通过管路相互连接为一体,其特征是将水汽扑集器设计成一种内置双式交替工作的结构形式;将氨液的制冷方式由直膨相变体制改为氨满液循环式体制;使融冰方式的常压下温水浸泡改为负压蒸汽浸泡新技术,广泛适用于食品的真空冷冻干燥加工。
Description
食品真空冷冻干燥设备是专用于食品在真空状态下冷冻干燥加工的一种新型机械装置。本装置设计有干燥舱及料盘和加热系统、水汽扑集系统、真空系统、融冰系统、自动控制系统等六大部分组合构成。在干燥舱的上部有幅射热量的加热板，于加热板之间盛装有干燥物料的料盘，在其下部有交替工作的内置双式水汽扑集器；加热系统是有热水循环泵、调温三通阀I和调温三通阀II、板式换热器I和板式换热器II及冷水循环泵、水循环泵、加热罐、加热板等构成，则专为食品升华干燥时提供热量；水汽扑集系统是有氨分离器、氨预冷阀I和氨预冷阀II、氨主阀I和氨主阀II及氨泵、左右水汽扑集器、活动隔离门和换向作动筒等构成，则专为水汽扑集器扑集水蒸汽时提供冷量；真空系统是有真空调节阀、真空蝶阀I、真空蝶阀II、真空蝶阀III、真空蝶阀IV、维持泵I、维持泵II、抽空泵I、抽空泵II和破空阀等构成，这是用来使升华干燥舱内的真空段始终处于规定的状态要求之下；融冰系统是有融冰阀I、融冰阀II、融冰罐、融冰排水泵和融冰排水阀构成，这是为水汽扑集器的盘管融冰时提供负压蒸汽；自动控制系统兼有全流程指示、控制、保护、记录及报警等功能，对全程冻干运行过程实施全自动控制。上述六大系统均通过管路相互连接为一体构成完整的真空冷冻干燥的一种新型机械装置。
目前，普遍采用的冷冻干燥设备，其水汽扑集器的结构形式大致分为内置单式、外置单式和外置双式这三种，独无内置双式的结构形式，其缺点是普遍存在体积庞大，原材料消耗多，扑集效率很低；水汽扑集器盘管内氨液的制冷方式都是采用传统的氨液直膨相变(蒸发)体制，其缺点很明显，换热效率低，更由于冻干过程中负荷波动范围大，对冷量的调节和控制较为困难；其融冰方式都是在冻干结束后采用常压下温水浸泡等方法，融冰时间长，而且占用生产周期等问题。
针对目前冻干设备运行所存在的问题和缺陷，本实用新型的目的在于进一步改进提高冻干设备的性能，缩短生产周期，提高生产效率，经实践研制采用一种新的结构设计方案为：
其特征之一即将水汽扑集器设计成一种内置双式交替工作的结构形式，即在干燥舱的下部设计有左右对称的两个全不锈钢水汽扑集器，这是由壳体、盘管和共用中间隔板及共用活动隔离门等组成。共用活动隔离门又是由固定在干燥舱舱壁上的换向作动筒操纵。按设定规律交替隔离左右两个水汽扑集器，即当左侧敞开，扑集水汽时，右侧被隔离，转入融冰，而左侧被隔离融冰时，则右侧敞开扑集水汽，完成水汽扑集和融冰的交替，连续循环。
特征之二是将水汽扑集器盘管内氨液的制冷方式由直膨相变(蒸发)体制改为氨满液循环式体制，使氨液在水汽扑集器盘管内满液循环，无蒸发，仅有压降和温升，离开水汽扑集器经节流进入氨分离器中剧烈蒸发，使氨液温度下降，气体分离后，输入压缩机完成制冷循环，这就更能适应冻干过程中负荷的剧烈变化，更能准确控制温度，保持传热稳定。同时由于水汽扑集器盘管内充满氨液，提高了管内对流换热系数，使管内换热表面积得到充分利用，避免润滑油在管内沉积，减少内表面污垢热阻，有利于水汽扑集器传热，有利于对水汽的扑集。
特征之三在于设计了内置蒸汽加热器的融冰罐，使融冰方式由常压下温水浸泡更改为负压蒸汽浸泡，蒸汽加热器将罐内的水加热，而热水又在负压下形成负压蒸汽，将水汽扑集器盘管外表面的冰层融化，融化的水又由泵排出，由于采用负压蒸汽融冰，使融冰时真空度损失很小。
采用上述结构形式的主要优点是：
1、采用内置双式水汽扑集器后，水汽流通短而畅，同时水汽与扑集盘管能均匀接触大大提高了扑集效率；采用内置双式交替扑集水汽和融冰新技术，使扑集的冰层较薄时即可转入融冰，始终保持低温，凝华效率高，同时融冰在干燥过程中不需独占融冰时间，有利于提高生产效率，而且其结构更为紧凑，体积小，重量轻，用料省。
2、由于盘管内氨液的制冷方式由直膨相变体制改为氨满液循环式体制，使氨液在水汽扑集器盘管内满液循环，促使氨液温度下降，更能准确控制温度，保持传热稳定，提高传热系数，有利于水汽扑集器传热和对水汽的扑集。
3、由于设计了内置蒸汽加热器的融冰罐，融冰方式的改变，采用负压蒸汽融冰，使融冰时真空度损失很小。
附图说明
附图为本实用新型的工作原理图。
附图中标记1为热水循环泵、2为调温三通阀I、3为调温三通阀II、4为板式换热器I、5为冷水循环泵、6为加热罐、7为板式换热器II、8为水循环泵、9为真空调节阀、10为真空蝶阀I、11为真空蝶阀II、12为维持泵II、13为抽空泵II、14为维持泵I、15为抽空泵1、16为真空蝶阀III、17为氨分离器、18为氨泵、19为氨预冷阀I、20为氨主阀I、21为换向作动筒、22为活动隔离门、23为右水汽扑集器、24为融冰阀I、25为融冰阀II、26为融冰罐、27为左水汽扑集器、28为融冰排水泵、29为氨主阀II、30为融冰排水阀、31为氨预冷阀II、32为真空蝶阀IV、33为干燥舱、34为料盘、35为加热板、36为破空阀。
图中符号标记“→”表示流动方向，
表示水
代表氨液，“＝”代表管路。
结合附图说明本实用新型的运行过程、工作状态和运行原理。
首先在冻干过程开始之前，给板式换热器II(7)通蒸汽，启动水循环泵(8)，将加热罐(6)内的水加热至120℃，随着启动冷水循环泵(5)，给板式换热器I(4)供冷水。启动热水循环泵(1)，则调温三通阀I(2)及调温三通阀II(3)自动的将管路内的水温调至全冷状态，供给干燥舱(33)内的加热板(35)，使加热板(35)处于低温状态，以保证干燥舱(33)内装好已被冻结的物料后，尚未供热升华干燥之前不至于融化。当氨分离器(17)内的低温-35℃的氨液注入到指定的液位后，打开氨预冷阀I(19)、氨预冷阀II(31)并启动氨泵(18)，使右水汽扑集器(23)及左水汽扑集器(27)均处于预冷状态。在打开融冰阀I(24)及融冰阀II(25)，关闭融冰排水阀(30)后，给融冰罐(26)内的盘管通蒸汽，将罐内的水加热到25℃，当干燥舱(33)被抽空时，融冰罐(26)也同时被抽空，则其内便会产生负压蒸汽，上述各项工作完成之后，则将盛装有已被冻结好物料的料盘(34)放入各层加热板(35)之间，关好干燥舱(33)的舱门，冻干过程开始。
相继打开真空蝶阀II(11)、真空蝶阀III(16)、真空蝶阀IV(32)，关闭破空阀(36)，将真空调节阀(9)调至关闭状态，启动抽空泵I(15)及维持泵I(14)，真空系统开始抽空；随之打开氨主阀I(30)及氨主阀II(29)，关闭氨预冷阀I(19)和氨预冷阀II(31)，则右水汽扑集器(23)和左水汽扑集器(27)均处于全制冷状态。此时，水汽扑集器内的氨液并不蒸发，而是处于满液式循环，活动隔离门(22)处于开启状态，即左右两个水汽扑集器均可扑集水汽。
当干燥舱(33)内的真空度达到30000Pa时，抽空泵II(13)启动，以加大抽气力度，当干燥舱(33)内的真空度达到1000Pa时，真空蝶阀III(16)关闭，即通过左水汽扑集器(27)抽空，左水汽扑集器(27)为水汽通过的主要通道，即其起主要扑集水汽作用。与此同时，维持泵(12)启动，以加大排空管路的力度。
当干燥舱(33)内的真空度达到1000Pa后60秒时，氨主阀I(20)关闭，融冰阀II(25)关闭，此时活动隔离门(22)在换向作动筒(21)的作用下将右水汽扑集器(23)关闭，则右水汽扑集器(23)开始融冰，右水汽扑集器(23)中融化的水通过融冰阀I(24)流回融冰罐(26)，当融冰罐(26)内的水积存到一定水位时，融冰排水泵(28)启动并打开融冰排水阀(30)，将水排出，当排到一定水位时，融冰排水泵(28)停止，并关闭融冰排水阀(30)。
当干燥舱(33)内的真空度达到100Pa时，真空蝶阀I(10)打开，则维持泵I(14)及维持泵II(12)加入到抽真空度的行列。此时已达到冻干所需要的真空度，则加热程序开始，亦即调温三通阀I(2)和调温三通阀II(3)按冻干不同阶段物料升华干燥所需热量的不同自动的调节加热板(35)内的水温。物料升华出来的水汽通过左水汽扑集器(27)时，则被冻结在温度很低的扑集盘管上。
当干燥舱(33)内的真空度达到100Pa后600秒时，真空蝶阀II(11)关闭，则主要由维持泵I(14)及维持泵II(12)来维持干燥舱(33)内所需要的真空度。若由于泵组抽速过大，舱内压力低于100Pa时，则由真空调节阀(9)打开，放入一部分空气使舱内压力始终维持在100Pa。
当干燥舱(33)内真空度达到100Pa后600秒时，抽空泵I(15)和抽空泵II(13)关闭，即不在加入抽空行列。这两台泵的抽速较大，抽空初期，用它们快速抽除干燥舱(33)内的气体，当真空度降至100Pa时，则用功率较小的维持泵I(14)及维持泵II(12)来工作。
当干燥舱(33)内的真空度达到100Pa后30分钟时，融冰阀I(24)关闭，氨预冷阀I(19)打开，则右水汽扑集器(23)的融冰结束，开始预冷。
又隔两分钟，氨预冷阀I(19)关闭，氨主阀I(20)打开，右水汽扑集器(23)进入全制冷状态，准备开始扑集水汽。
再过一分钟，真空蝶阀III(16)打开，使右水汽扑集器(23)将成为水汽流过的通道。
又隔5秒钟，活动隔离门(22)在换向作动筒(21)的作用下从右水汽扑集器(23)上移至左水汽扑集器(27)上并将其盖住，则右水汽扑集器(23)开始扑集物料升华出来的水汽。
又过30秒钟，氨主阀II(29)关闭，左水汽扑集器(27)盘管内的氨液排出，真空蝶阀IV(32)关闭，左水汽扑集器(27)准备进入融冰状态。
再过15秒钟，融冰阀II(25)打开，融冰罐(26)内的负压蒸汽通过融冰阀II(25)进入左水汽扑集器(27)，将其盘管上的冰层融化，融化的水再通过融冰阀II(25)流回到融冰罐(26)，通过融冰排水泵(28)及融冰排水阀(30)排出。
30分钟后，左、右水汽扑集器的工作按上述过程实现交替，即“扑集水汽—融冰”互相交换，如此反复直到显示物料已达到所需的干燥程度。此时，真空泵及真空阀门全部关闭，氨主阀I(20)及氨主阀II(29)关闭，氨预冷阀I(19)及氨预冷阀II(31)打开，融冰阀I(24)及融冰阀II(25)关闭，融冰排水泵(28)停止工作，破空阀(36)打开，空气进入干燥舱(33)内，当舱内压力达到常压后，打开舱门，取出物料，则这一冻干周期结束。
食品真空冷冻干燥设备广泛适用于各种新鲜蔬菜、水果、水产海鲜产品和畜禽食用肉类以及食用汤料调料食品或中草药类等食品的真空冷冻干燥加工运行的新型机械设备。
Claims (9)
1、食品真空冷冻干燥设备是适用于食品在真空状态下冷冻干燥加工的一种新型机械装置，其特征在于设计有干燥舱(33)及料盘(34)和加热系统、水汽扑集系统、真空系统、融冰系统、自动控制系统等六大部分组合构成，在干燥舱(33)的上部设有幅射热量的加热板(35)，于加热板(35)之间盛装有干燥物料的料盘(34)，在其下部设有交替工作的内置双式水汽扑集器，这六大部分及各部件均通过管路相互连接为一体构成完整的真空冷冻干燥的新型机械装置。
2、根据权利要求1所述的食品真空冷冻干燥设备，其特征在于设计有热水循环泵(1)、调温三通阀I(2)、调温三通阀II(3)、板式换热器I(4)、冷水循环泵(5)、加热罐(6)、板式换热器II(7)、水循环泵(8)和加热板(35)等部件组成，均通过管路相互连接为一体构成加热系统。
3、根据权利要求1所述的食品真空冷冻干燥设备，其特征在于设计有氨分离器(17)、氨泵(18)、氨预冷阀I(19)、氨主阀I(20)、氨主阀II(29)、氨预冷阀II(31)、换向作动筒(21)、活动隔离门(22)、右水汽扑集器(23)、左水汽扑集器(27)等构成水汽扑集系统，均通过管路相互连接为一体。
4、根据权利要求1所述的食品真空冷冻干燥设备，其特征在于设计有真空调节阀(9)、真空蝶阀I(10)、真空蝶阀II(11)、真空蝶阀III(16)、真空蝶阀IV(32)、破空阀(36)、维持阀I(14)、维持阀II(12)、抽空泵I(15)和抽空泵II(13)等部件组成，均通过管路相互连接为一体构成真空系统。
5、根据权利要求1所述的食品真空冷冻干燥设备，其特征在于设计有融冰阀I(24)、融冰阀II(25)、融冰罐(26)、融冰排水泵(28)、融冰排水阀(30)等部件组成，均通过管路相互连接为一体构成融冰系统。
6、根据权利要求1所述的食品真空冷冻干燥设备，其特征在于设计有自动控制系统，它兼有指示、控制、保护、报警等对全程冻干运行流程实施全面自动控制的通过管路连接全程各系统和各部件。
7、根据权利要求1或3所述的食品真空冷冻干燥设备，其特征是将水汽扑集器设计成一种内置双式交替工作的结构形式，即在干燥舱(33)的下部设计有左、右对称的两个全不锈钢水汽扑集器(23)、(27)，这是由壳体、盘管和共用中间隔板及共用活动隔离门(22)等组成，共用活动隔离门(22)又是由固定在干燥舱(33)舱壁上的换向作动筒(21)操纵。
8、根据权利要求1或3所述的食品真空冷冻干燥设备，其特征是将水汽扑集器盘管内氨液的制冷方式由直膨相变体制变为氨满液循环式体制，使氨液在水汽扑集器盘管内满液循环。
9、根据权利要求1或5所述的食品真空冷冻干燥设备，其特征在于设计了内置蒸汽加热器的融冰罐(26)，使融冰方式由常压下温水浸泡更改为负压蒸汽浸泡，蒸汽加热器在负压下形成负压蒸汽。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100494842C (zh) * | 2006-02-20 | 2009-06-03 | 李志平 | 真空干燥装置 |
| CN101776375B (zh) * | 2010-02-03 | 2011-06-15 | 上海东富龙科技股份有限公司 | 一种真空冷冻干燥机的化霜装置及其方法 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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Owner name: SHENYANG SPACE XINYANG QUICK-FREEZING EQUIPMENT M Free format text: FORMER OWNER: XINYANG FAST FREEZING EQUIPMENT MFG. CO., SHENYANG CITY Effective date: 20060428 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
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Effective date of registration: 20060428 Address after: 110034 No. 1 Yangshan Road, Huanggu District, Liaoning, Shenyang Patentee after: Shenyang Aero Space Xinyang Quick Freezing Equip. Manuf. Co., Ltd. Address before: 110034 No. 1 Yangshan Road, Huanggu District, Liaoning, Shenyang Patentee before: Xinyang Quick-frezen Equipment Manufacturing Corp., Shenyang |
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| C32 | Full or partial invalidation of patent right | ||
| IP01 | Partial invalidation of patent right |
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