专利名称：一种提高胡萝卜汁中胡萝卜素含量的加工设备及系统的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种胡萝卜汁的加工设备和系统，更特别的是关于一种提高胡萝卜汁中胡萝卜素含量的加工设备及系统。
目前在世界上提取胡萝卜汁中胡萝卜素的设备一般采用意大利生产的设备。据文献报道，它们的技术一般为清洗、去皮、检果、用鼠笼式破碎机将物料破碎使其细胞呈组织块状，然后将物料加热，酶解，最后用带式榨汁机将汁榨出。该技术的胡萝卜素提取率一般在25％左右，提取率较低，这主要原因就是压榨前胡萝卜细胞呈组织块状，压榨提取汁的主要成分是水溶性成分包括糖份、有机酸和VC等，而胡萝卜素为脂溶性成分，大部分胡萝卜素仍包裹在胡萝卜的细胞壁内，尚未提取出。
本发明的目的之一是提供一种提取率可达50～70％的胡萝卜素的提取加工设备及系统。
本发明的目的之二是提供一种能有效去除胡萝卜中的不良味，脱掉果糖70～80％的胡萝卜加工设备及系统。
本发明的目的之三是提供一种富含核酸物质的胡萝卜加工设备及系统。
本发明的这个以及其它目的将通过下列详细说明和描述来进一步展开和说明。
在本发明中，提高胡萝卜汁中胡萝卜素含量的加工设备及系统，包括热水、清水和去离子水的备料部分，胡萝卜丁供料部分，预煮部分，磨碎部分和自动控制部分。
进一步的，本发明的提高胡萝卜汁中胡萝卜素含量的加工设备及系统，其中胡萝卜丁供料部分包括将检果工段送来的胡萝卜丁经滑槽落入切丁机的进料斗，进入机器后切丁，由刮板提升机送到电子皮带秤，经过计量后分别由螺旋分料器分别送至4只热煮锅中进行煮沸；预煮部分包括4台热煮锅，当然也可视工作情况采用多于4台或少于4台的热煮锅，预煮部分包括2台热煮锅或6台热煮锅；预煮部分包括热煮锅和控制设备，其中热煮锅有搅拌器、加热部件、电机、进料口、出料口、排水阀和格珊等组成。自动控制部分包括热水、清水和去离子水备料系统的控制，胡萝卜丁供料部分控制，预煮部分控制等部分。
本发明的提高胡萝卜汁中胡萝卜素含量的加工设备及系统，可达50～70％，并且能有效去除胡萝卜中的不良味，脱掉果糖70～80％，产品富含核酸物质等优点。
以下通过附图及其说明来进一步详细说明本发明。
图1是本发明加工设备及系统的流程图。
图2是本发明加工设备及系统设备布置示意图。
图3是本发明加工设备中的热煮锅示意图。
图4是图3产品的俯视图。
在图3、图4中，符号1代表进料口，符号2代表出水口，符号3代表蒸汽入口，符号4代表冷凝水出口，符号5代表物料出口，符号6代表进水口，符号7代表CIP进口和回流进水口，符号8代表排气口，符号9代表电机，符号10代表温度计，符号11代表搅拌叶，符号12代表蒸汽管，符号13代表格珊，符号14代表支架，符号15代表机壳，符号16代表搅拌器连接件，符号17代表人孔，符号18代表温度计接口。
一、流程说明1．热水、清水和去离子水的备料部分(1)。热水由清水经板式换热器A04用蒸汽预热至95～97℃，送至保温贮水罐A08；保温贮水罐A08中装有电接触液位开关LC(03)，当罐内液位达到高液位时，气动蝶阀V2自动关闭。
贮罐A05中的酸液由气动隔膜泵A06送至安装在保温贮水罐A08上方的酸计量罐A07中；计量罐内装有可调电接触液位开关LC(02)，当液位达到高液位时，气动隔膜泵A06停止工作，然后打开气动蝶阀V4，把酸液放入保温贮水罐A08中。
如果保温贮水罐A08中热水由于加热蒸汽压力不足或停放时间太长而导致温度不够时，气动蝶阀V7打开，离心泵A01-3启动，罐内的酸溶液可用板式换热器A04进行循环加热。
准备好的热水由离心泵A01-3送至所需的热煮锅中。
(2)。清水清水经气动蝶阀V5送至贮水罐A09-1中，贮水罐中装有可调电接触液位开关LC(04)，当液位到达高液位时气动蝶阀V5自动关闭，准备好的清水由离心泵A01-4送至热煮锅中。
(3)。去离子水去离子水经气动蝶阀V6送至贮水罐A09-2中，贮水罐中装有可调电接触液位开关LC(05)，当液位到达高液位时，气动蝶阀V6自动关闭，准备好的去离子水由离心泵A01-5送至热煮锅中。
2．胡萝卜丁供料部分检果工段送来的胡萝卜经溜槽落入切丁机A10的进料斗中进入切丁机内，切成8×8mm的胡萝卜丁，由括板提升机A11送到电子皮带秤A13的进料中，经过计量的胡萝卜丁由螺旋分料器分别送至4只热煮锅A151-4中进行沸煮。
电子皮带秤每计量到一锅胡萝卜丁(1500kg)的95％时，括板提升机自动降为低速运行，减少皮带秤上和螺旋分料器上的存料数量，以减少由于螺旋分料器切换时所带来的误差。当螺旋分料器切换到下一锅时，括板提升机重新升为正常运行速度。
3．预煮部分(1)。沸煮控制系统根据4台热煮锅A151-4的工作情况，选择一台准备就绪的热煮锅，先加入胡萝卜丁。
以2#热煮锅为例。
当加入到每锅额定加料量的70％时打开气动蝶阀V21。启动离心泵A01-3，加入热水(酸溶液)。待保温贮水罐A08中的液位降低到电接触液位开关LC(03)的低液位，关闭V21，停离心泵A01-3，启动热煮锅搅拌器正转，同时打开加热蒸汽阀门V20，把锅内的物料煮沸。
物料沸煮5～8分钟后，关闭蒸汽阀门V20，打开排水阀V25，启动离心泵A16-2，把锅内的汤液排掉。
(2)。漂洗打开气动蝶阀V22，启动离心泵A01-4，把贮水罐A09-1中计量好的清水打到热煮锅中，启动搅拌器正转；搅拌1～2分钟后停搅拌器，打开排水阀V25启动离心泵A16-2，把锅内的漂洗水排空。
(3)。出料打开气动蝶阀V23，启动离心泵A01-5，把贮水罐A09-2中的计量好的脱离子水打到热煮锅中，启动搅拌器正转1分钟，使锅内的胡萝卜丁与脱离子水充份混合。然后打开出料气动蝶阀V25，启动出料泵A17-2，把锅内的料与水混合物一起抽出送到平衡罐A18中。出料的同时把热煮锅的搅拌器由正转改为反转，利用搅拌器把物料向下推，邦助出料。
在出料的过程中，打开气动蝶阀V24，启动离心泵A19，从平衡罐A18中抽出部分脱离子水，经喷球喷在热煮锅的内壁，把粘在锅壁上的胡萝卜丁冲洗下来，同时增加热煮锅内液相的比例，有利于出料。
4．磨碎部分平衡罐A18中的胡萝卜丁与脱离子水搅拌均匀后，由出料泵A20抽出，送至3台磨碎机A211-3中，磨成约3mm的小颗粒流入平衡槽A22，接着由转子泵A23抽出送至胶体磨A24进行粗磨，出料泵A20采用变频调速，流量可调。粗磨后的物料流入胶体磨A25中进行精磨，精磨后的胡萝卜酱流入缓冲槽A26，再由离心泵A27加压送至板框压滤机A28，滤液流入成品罐A29中。
二、自动控制部分1．概述整个破碎系统采用集中控制，按下启动按钮后，系统能完全处动地进行运行。其中电子皮带秤和温度控制采用独立的控制仪表，其他均由一台可编程控制器(PLC)进行控制。在自动状态下，可编程控制器发出指令控制各设备的启动、停止和各阀门的开关，并在触摸屏上显示出各设备和阀门的工作状态。
2、热水、清水、去离子水备料系统的控制该控制系统包括离心泵A012-5、气动隔膜泵A06、液位开关LC(02～05)、气动薄膜阀V3、气动蝶阀V2、V4～V7。
在手动状态下，该系统的各阀门，离心泵均由人工在控制箱上开关与启动停止，这里不再叙述，下面介绍在自动状态下的控制。
(1)．热水罐(保温贮水罐)A08热水罐工作时分为4种状态待命状态，备料状态，备料结束状态，出料状态，系统开机时定为待命状态。
当热水罐接到备料信号后，状态改为备料状态，接着检查电接触液位开关LC(03)是否在高液位上；热水罐有无加过酸；温度TI(01)有无达到下限温度。
a。如果LC(03)在高液位上，且已加过酸，而且温度TI(01)超过下限设定温度，则状态变为备料结束状态。
b。如果LC(03)在高液位上，但没有加过酸，则发出加酸信号，控制加酸系统进行加酸操作。如果热水罐温度TI(01)没有达到下限温度，则发出循环加热信号。
C。如果LC(03)没有达到高液位，则发出加水信号。如果没有加过酸，则同时可发出加酸信号。由于加水的同时板式换热器A04也同时进行加热，所在加水的过程中不能作循环加热操作，也就是阀门V2和V7不能同时打开。但在加水操作结束、LC(03)达到高液位后，如果此时热水罐内的温度仍未达到TI(01)的下限温度，则进行循环加热操作。
加水、加酸操作结束且TI(01)达到下限温度后，热水罐变为备料结束状态。
d。加水操作打开气动蝶阀V2，同时气动薄膜调节阀V3也打开，板式换热器A04把清水加热到97℃。待热水罐LC(03)内的水位达到高液位时，关阀V2、V3。
e。加酸操作控制系统发出加酸指令后，气动隔膜泵A06气阀P1打开，往酸计量罐A07加入酸，待LC(02)达到高液位后，关闭气动隔膜泵A06，打开气动蝶阀V6，把计量罐A07内的乙酸放入热水罐中，延时t0(约15秒，该时间应保证罐内的酸放完)后关阀V4。加酸完毕。
f。循环加热打开阀门V7(V2关闭)，启动离心泵A01-3，打开加热蒸汽阀门V3，对热水进行循环加热，待热水罐温度TI(01)达到上限96℃时，关闭V3，延时5秒种后关阀V7，停离心泵A01-3，操作结束。
g。出水操作当接到出水指令后，状态变为出水状态，启动离心泵A01-3，送出热水，待热水罐内液位LC(03)降到低液位时，停离心泵A01-3，状态改为待命状态。
(2)．清水罐A09-1的备料控制当系统开启以后，即打开阀门V5向清水罐内加水，状态为备料状态。当清水罐内液位LC(04)达至高液位后，关闭阀门V5，状态改为备料结束状态。当接到出水命令后，启动离心泵A01-4，状态改为出水状态。待罐内液位LC(04)达到低液位后，停离心泵A01-4，状态又改为备料状态。
(3)．去离子水罐A09-2的备料控制当系统开启以后，即打开阀门V6，向去离子水罐内加入脱离子水，状态为备料状态。当罐内液位LC(05)达到高液位后，关闭阀门V6，状态改为备料结束状态。当接出水指命后，启动离心泵A01-5送出去离子水，状态改为出水状态，待罐内液位LC(05)降到低液位后，停离心泵A01-5，状态又改为备料状态。
(4)．其它说明无论在手动状态还是自动状态A08、A09-1、A09-2这下3个罐在出料时不能进行备料操作，在备料时不能进行出料操作即有下列阀门联锁控制。
a。阀门V2打开时，V11、V21、V31、V41、不能开启，或V11、V21、V31,、V41四个阀门中只要有一个打开，V2就不能开启。
b。阀门V5打开时，V12、V22、V32、V42不能开启，或V12、V22、V32、V42四个阀门中只要有一个打开，V5就不能开启。
C。阀门V6打开时，V13、V23、V33,、V43不能开启，或V13,、V23、V33、V43四个阀门中只要有一个打开，V6就不能开启。
3、胡萝卜丁供料部分控制(1)．切丁机A10在手动状态下切丁机可以单独启动，停止。在自动状态下，切丁机由集中控制箱控制启动。当切丁机因故障停车时，发出报警信号并发信号至前一道工序。故障排除后，切丁机由人工重新启动。
(2)．括板提升机A11在手动状态下，括板提升机可单独启动停止。括板提升机采用变频调速，分高、低速控制。在自动状态下由电子皮带秤A13来控制变速当按下启动按钮后，括板提升机启动并以高速运行；待电子皮带秤的累计量达到设定值w(1500kg)的95％时，括板提升机改为低速运行。当括板提升机因故障停车后发出报警信号，并控制切丁机停车。在故障排除后由人工重新启动。
(3)．电子皮带秤A13a。电子皮带秤控制部分设有驱动电机的启动、停止按钮，累计量回零按钮，累计量设定按钮。
b。在手动状态下，电子皮带秤可单独启动，停止。
c。在自动状态下，电子皮带秤由控制箱的PLC控制。当按下启动按钮后，电子皮带秤回零，启动，当达到设定量W的70％后发出加热水信号。当达到设定量的95％时发出括板提升机降速信号，当达到设定量W时自动回零，并发出螺旋分料器切换信号。括板提升机升回高速。
d。当电子皮带秤出现故障停车信号时，发出报警信号并控制切丁机、括板提升机停车。待故障排除后重新启动。
f。皮带跑偏纠正控制在电子皮带秤的皮带上装有光电开关SQ1，当SQ1导通时，电磁阀V50接通，控制气缸推出，使皮带向反方向跑偏，当SQ1断开时，电磁阀V50关闭。纠偏装置不分手动与自动，当电子皮带秤启动后，纠偏装置即开始工作。
(4)．螺旋分料器A14a。螺旋分料器有1#、2#、3#、4#四个出料口，分别与1#-4#热煮锅相联，其中2#、3#出料口装有出料阀门V26,V36。
b。当由1#出料口出料时，螺旋分料器反转，V26、V36关闭。
当由2#出料口出料时，螺旋分料器反转，V26开，V36关。
当由3#出料口出料时，螺旋分料器正转，V26关、V36开。
当由4#出料口出料时，螺旋分料器正转，V26、V36关闭。
c。在手动状态下，由人工控制螺旋分料器的正反转，和V26、V36的开关，V26、V36两个阀门不能同时开启，气动换向阀通电时出料阀门开，断电时关。
d。在自动状态下螺旋分料器用PLC来控制由那一个出料口出料，一般按1#、2#、3#、4#的顺序进行操作。当按下总启动按钮后。PLC首先检查1#热煮锅是否处于待命状态。如果是，则向1#热煮锅加料。如1#热煮锅没有处于待命状态，则检查2#热煮锅。以此类推。如果4只热煮锅均没有处于待命状态，则发出故障报警信号，控制螺旋分料器停车，同时也使括板提升机、切丁机停车。在这种情况下，PLC仍在不断地循回检测，直到4只热煮锅中其中有一台处于待命状态，螺旋分料器，括板提升机，切丁机才能重新启动。
e。当进料量达到设定值W时，根据皮带秤的切换指令切换到另一个出料口，切换之前同样进行循回检查。
(5)．其它在自动状态下，切丁机、括板提升机、螺旋分料器有一联锁关系，只有在后面的机器启动后，前一台机才能启动，如后面的机器应故障产生停车，前面的机器必须马上停车。切丁机停车后发信号至前一道工序，控制检果台停车。
在自动状态下、切丁机、括板提升机、螺旋分料器的停车按钮仍能起作用。
电子皮带秤在停车时，累计量保持不变，直到进行回零操作为至。
4、预煮部分控制预煮部分有四套相同但独立运行的子程序对应四台热煮锅A151-4，从PLC选定其中一台热煮锅进料开始，该子程序就独立运行，直到出料结束，每套子程序运行前处于待命状态，直到出料结束后再回至待命状态。
该系统包括阀门V10～27、V20～27、V30～37、V40～47。热煮锅A151-4的搅拌器，出水泵A161-4、出料泵A171-4、循环泵A19、平衡罐A18的搅拌器和电接触液位开关LC(06)。
(1)．运行过程以1#罐(A15-1)为例a．进料当PLC选定1#罐作为进料后，螺旋分料器把胡萝卜丁送至1#出料口，同时1#子程序首先检查热水罐A08是否处于待命状态，如果是，则发出热水罐开始备料信号；如果不是处于待命状态，则表明热水罐A08可能被其它热煮锅占用，则发出报警信号，且处于等待状态，直到热水罐A08回到待命状态后，再发出热水罐备料信号，在此过程中，胡萝卜丁进料操作照常进行。
当电子皮带秤累计量达到设定值W(1500kg)的70％时，发出加热水信号，1#子程序首先检查热水罐是否已达到备料结束状态，如果是，则发出热水罐出水信号，并打开气动蝶阀V11；如果热水罐备料没有结束，则发出报警信号，并等待热水罐备料结束，再发出热水罐出水信号。
b。沸煮
加热水结束后热煮锅启动搅拌器正转(物料向上翻腾)，同时打开气动薄膜阀V10，对锅内的物料进行加热。待锅内物料达到温度T(97℃)后，开始计时，待记时到t1(5-8分钟)后，关闭V10，停搅拌。
打开出水阀V15，启动离心泵A16-1，热煮锅开始排水，延时t2(约3分钟，该时间应保证锅内水排空)后停离心泵A16-1，关闭V15。
c。漂洗检查清水罐A19-1是否处于备料结束状态，如果是，则发出加清水命令，打开V12加入清水。如果不是，则发出报警信号，并且等待清水罐A19-1备料结束，再发出加清水指令。
加水结束后关阀V12，启动搅拌器(正转)并延时t3(约2分钟)，停止搅拌；打开出水阀V15，启动离心泵A16-1，热煮锅排水。延时t2(约3分钟)后停离心泵A16-1，关闭V15。
d。出料检查去离子水罐A19-2是否处于备料结束状态，如果是，则发出加去离子水的指令，打开阀门V13加入去离子水；如果不是，则发出报警信号，并且等待去离子罐A19-2备料结束，再发出加去离子水的指令。
加去离子水结束后关阀V13，启动搅拌器(正转)并延时t4(约2分钟)后打开出料阀V17，启动出料泵A17-1开始出料，同时搅拌器反转，使物料被搅拌叶片向下推，帮助出料。
从出料开始延时t6(约4分钟)后启动循环泵A19，同时打开阀门V14，使部分去离子水回流至热煮锅，以帮助出料。从循环泵启动开始延时t7(约2.8分钟)后关闭循环泵A19和阀门V14。从出料开始延时t5(约5分钟)后停出料泵A17-1，关闭出料阀V17。
在出料过程中当平衡罐A18液位LC(06)达到高液位时，发出报警信号，出料暂停。出料泵A17-1、循环泵A19(如果已启动)停止，阀门V14,V17关闭，时间计时器t5,t6(或t7)暂停计时，搅拌器恢复正转。待平衡罐A18的液位LC(06)回到低液位时，解除报警，出料泵A17-1、循环泵A19、阀门V17、V14及搅拌器回复到暂停前的状态，时间计时器恢复记时。
出料结束后，1#子程序重新回到待命状态。
(2)．其它说明a。在手动状态下，该系统的各阀门，离心泵均由人工在控制箱上开关、启动与停止。
b。无论在手动状态还是自动状态，均有下列阀门的连锁关系，即V11、V21、V31、V41四只阀门中同时只能开启1只阀门。
V12、V22、V32、V42四只阀门中同时只能开启1只阀门。
V13、V23、V33、V43四只阀门中同时只能开启1只阀门。
V14、V24、V34、V44四只阀门中同时只能开启1只阀门。
c．四组子程序(也即四台热煮锅)在运行过程中均可分别暂停，在暂停状态下该热煮锅的各进出阀门均关闭，泵、搅拌器停车，记时器暂停记时。如果该锅刚好在进料过程中，则胡萝卜丁供料部分全部停车。按下“复位”按钮后则恢复到暂停前的状态。
5．生产结束操作每班生产到最后一锅物料时，应控胡萝卜投料量刚好满足一锅的进料量(1500Kg)或者略小于一锅的进料量，而不应多于一锅的进料量，否则将自动切换到下一锅。
加料结束，待皮带秤、螺旋分料器上的物料全部清空后，按下可编程上的结束按钮，热煮锅的控制子程序将接着向下运行，直到生产结束。
6、其它说明(1)．整个系统分手动与自动两种状态，由一旋钮进行切换，由手动切换到自动时，相当于系统重新启动；而由自动切换到手动时，所有阀门均关闭，所有泵，搅拌器均停止，再由人工重新逐一开启，但电子皮带秤的累计值不回零。
(2)．在出现突然停电的情况下，PLC应能记住停电前的各种状态和参数，待恢复供电后，由人工按复位按钮分块恢复到停电前的状态。
权利要求
1.一种提高胡萝卜汁中胡萝卜素含量的加工设备及系统，其特征在于包括热水、清水和去离子水的备料部分，胡萝卜丁供料部分，预煮部分，磨碎部分和自动控制部分。
2.如权利要求1所述的提高胡萝卜汁中胡萝卜素含量的加工设备及系统，其特征在于胡萝卜丁供料部分包括将检果工段送来的胡萝卜丁经滑槽落入切丁机的进料斗，进入机器后切丁，由刮板提升机送到电子皮带秤，经过计量后分别由螺旋分料器分别送至4只热煮锅中进行煮沸。
3.如权利要求1所述的提高胡萝卜汁中胡萝卜素含量的加工设备及系统，其特征在于预煮部分包括4台热煮锅，当然也可视工作情况采用多于4台或少于4台的热煮锅。
4.如权利要求3所述的提高胡萝卜汁中胡萝卜素含量的加工设备及系统，其特征在于预煮部分包括2台热煮锅或6台热煮锅。
5.如权利要求1所述的提高胡萝卜汁中胡萝卜素含量的加工设备及系统，其特征在于预煮部分包括热煮锅和控制设备，其中热煮锅有搅拌器、加热部件、电机、进料口、出料口、排水阀和格珊等组成。
6.如权利要求1所述的提高胡萝卜汁中胡萝卜素含量的加工设备及系统，其特征在于自动控制部分包括热水、清水和去离子水备料系统的控制，胡萝卜丁供料部分控制，预煮部分控制等部分。
全文摘要
本发明公开了提高胡萝卜汁中胡萝卜素含量的加工设备及系统，包括热水、清水和去离子水的备料部分，胡萝卜丁供料部分，预煮部分，磨碎部分和自动控制部分；本发明的提高胡萝卜汁中胡萝卜素含量的加工设备及系统，可达50～70%，并且能有效去除胡萝卜中的不良味，脱掉果糖70～80%，产品富含核酸物质等优点。
文档编号A23L2/04GK1317272SQ0013074
公开日2001年10月17日 申请日期2000年10月18日 优先权日2000年10月18日
发明者洪兴华, 黄粤宁, 陈小平, 陈小兵, 周秀芬 申请人:中国科学院石家庄农业现代化研究所, 惠阳市乐惠实业有限公司