专利名称：一种人造奶油生产系统及其工艺流程的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种人造奶油加工系统，具体来说，是一种人造奶油生产系统及其工艺流程，属于人造奶油生产技术领域。
背景技术：
人造奶油作为现代食品工业中重要的食用油脂制品，是以植物油脂为主要原料，经过乳化、急冷和捏合而形成的具有一定塑性固态或半固态乳化食品，人造奶油的生产过程是个连续的过程，生产工艺一般包括乳化、速冻和捏合(机械增塑)三个阶段，其中速冻过程是乳化液在速冻机内与制冷剂快速的进行热交换，经速冻机内快速旋转的刮板搅动，使之成为含有细小晶粒的过冷液体；捏合过程是将速冻的人造奶油通入搅拌器内，利用快速的机械揉捏使得结晶分散更均匀，防止过早的固化。关于人造奶油的研究，以往学者们主要关注对原料的改质、配方和产品的晶形等，针对人造奶油核心制造设备如急冷机，捏合机等运行优化、控制系统及能耗水平等的研究较少，在倡导节能减排的现在，如何降低人造奶油生产系统的能耗水平，提升自动化和智能化水平具有重要意义。以下对现有技术中人造奶油生产系统的不足和缺陷进行说明:奶油原料在进入奶油急冷机之前的温度一般较高，一般需要先进行预冷降低急冷机的运行负荷同时保证急冷过程的效果，现有技术的预冷方式一般是建立独立的预冷循环，利用冷却塔的冷却水为预冷循环提供冷源，对奶油原料进行预冷。这种采用冷却塔冷却水的预冷方式需要配套独立的冷却塔循环系统，整个预冷系统需消耗大量的水，初期投资成本较大，冷却塔能耗亦较高，且运行过程中冷却水的温度随环境温度影响较大，特别是春初秋末等环境气温波动明显的季节，在一天的工作过程中冷却水温度波动明显，为保证精确的预冷温度控制效果，预冷环节的温度控制较复杂。人造奶油生产系统在运行过程中，经过急冷的人造奶油粘稠度非常高，常因为局部管道保温失效等原因造成急冷机意外停机，此时人造奶油在急冷机快速冻结，造成急冷机冻结故障，需要消除内部冻结的奶油才能再次启动奶油急冷机。现有技术的排除这种故障的方法一般是对奶油急冷机进行拆解，利用辅助管道通入蒸汽使得冻结的奶油融化，从而使得急冷机内部的奶油解冻，采取这种方式必须使整个奶油加工设备包括制冷系统全部停机，还需拆卸奶油急冷机，耗费时间且操作繁琐，消耗较多蒸汽热源，造成设备使用的能效比低下，同时，解冻需人为操控，十分不便，此外压缩机的频繁启停影响其使用寿命。现有的人造奶油生产系统，奶油急冷机的奶油温度控制比较简陋，通常采用反馈控制，实际温度控制常常通过调节奶油流量实现，由于人造奶油生产系统存在很大的容积滞后，这种反馈控制存在较大的滞后性且造成产量波动，不利于实际生产。即使采用变频压缩机机组，负荷变化频繁时控制过程滞后明显，也难以精准控制奶油急冷机出口人造奶油的温度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种节能型的智能人造奶油生产系统，解决现有的人造奶油系统操作复杂，能耗高、冻结故障时需对奶油急冷机停机解冻，急冷机出口奶油的温度控制困难等技术问题。本发明采用以下技术方案:一种人造奶油生产系统，包括奶油急冷循环系统、蓄冷循环系统，奶油压力控制系统，预冷循环系统；所述奶油急冷循环系统的回热器4出口后设有电磁三通阀36，所述电磁三通阀36第一路出口与奶油急冷机5中的制冷剂通道连通，另一路出口与冷量回收换热器6连通，两路并联后经回热器4再与压缩机I的吸气口连通；所述冷量回收换热器6与所述蓄冷循环系统换热，并通过蓄冷器7蓄冷；所述蓄冷器7与所述奶油预冷循环系统换热，使奶油预冷器8放热降温；所述奶油压力控制系统包括变量柱塞泵10、被压调节阀20和捏合机被压调节阀22，所述变量柱塞泵10设置于奶油急冷机5的进料口之前，被压调节阀20设置于奶油急冷机5出料口之后，捏合机被压调节阀22与捏合机9连接。一种上述人造奶油生产系统的工艺流程，所述压缩机I的排气管路分为冷凝器排气支路和奶油急冷机排气支路，所述奶油急冷机排气支路与奶油急冷机的制冷剂第二接口连接，所述第二接口通过九号电磁阀34和一号单向阀24与所述压缩机I吸气口连通；所述冷凝器排气支路与奶油急冷机排气支路分别设有六号电磁阀31和七号电磁阀32 ;所述六号电磁阀31与五号电磁阀30连通，再与奶油急冷机5的制冷剂第一接口连通；所述第一接口还通过八号电磁阀33与所述电磁三通阀36连通；所述奶油急冷机5进行奶油急冷工作时:七号电磁阀32、五号电磁阀30关闭，六号电磁阀31、八号电磁阀33、九号电磁阀34打开，制冷剂经压缩机I变成高温高压过热气体，经油分离器2后进入冷凝器3和回热器4，进一步经电子膨胀阀35降压后经所述电磁三通阀36分为两路，第一路制冷剂进入奶油急冷机5后蒸发吸热，第二路制冷剂进入冷量回收换热器6蒸发放热，两路蒸发后的制冷剂混合经所述回热器4返回压缩机I。所述奶油急冷机进行奶油冻结故障解冻工作时:六号电磁阀31、九号电磁阀34、八号电磁阀33关闭，七号电磁阀32、五号电磁阀30打开,制冷剂经压缩机I变成高温高压过热气体，经油分离器2后进入奶油急冷机5放热，流出奶油急冷机5的制冷剂经冷凝器3和回热器4继续放热，通过电子膨胀阀35降压后，进入冷量回收换热器6蒸发吸热，进一步经回热器4后返回压缩机I。进一步的，所述奶油急冷机5进行奶油急冷工作时，电磁三通阀36通过调节其开度能够对流入奶油急冷机5和冷量回收换热器6中的制冷剂进行分配。奶油压力控制系统主要包括变量柱塞泵10、奶油急冷机被压调节阀20和捏合机被压调节阀22等组成。人造奶油的流量主要取决于变量柱塞泵10的输出，通过调节奶油急冷机被压调节阀20和捏合机被压调节阀22调节加工过程中奶油的压力，通过三者的复合调节，实现加工过程中奶油压力的调节，同时保证加工过程中人造奶油流量的稳定，保证广品品质稳定。本发明的特点在于:I)建立奶油急冷机5与冷量回收换热器6双蒸发器通道,一方面,能够利用冷量回收换热器6，配合蓄冷器7对人造奶油原料进行预冷，避免完全靠外部的冷却塔循环冷却水对人造奶油原料来进行预冷，大大降低了系统的复杂程度，降低了初期投资成本和运行维护费用；2)利用多个电磁阀来控制制冷循环的制冷剂气液走向，当奶油急冷机5实施奶油急冷工作时，制冷剂从其第一接口进入，蒸发后从第二接口流出，经九号电磁阀34流回压缩机，完成奶油急冷工作循环；当奶油急冷机5实施冻结故障解冻工作时，高温高压的制冷剂从压缩机I的排气口排出，经七号电磁阀32进入奶油急冷机5的第二接口，并从其第一接口流出，此时奶油急冷机5作为制冷循环的冷凝设备来使用，利用冷凝放热来进行解冻，特别之处在于，制冷剂从第一接口流出后，再经五号电磁阀30进入冷凝器3中，进一步放热，再经过回热器4进行回热，经过电子膨胀阀35降压，由于此时八号电磁阀33关闭，制冷剂经电磁三通阀36流入冷量回收换热器6进行蒸发吸热，为预冷循环提供冷量，最后再流回压缩机I的吸气口，完成整个循环。3)利用变量柱塞泵10、奶油急冷机被压调节阀20和捏合机被压调节阀22调节加工过程中奶油的压力，保证加工过程中人造奶油流量的稳定，保证产品品质的稳定。由此可见:一、无论奶油急冷机5是出于制冷状态或解冻状态，都能为冷量回收换热器6提供冷量，提高了能源利用的效率以及整套设备的能效比。二、解冻时无需停机，避免了频繁启停机组时的能量损耗，提高了人造奶油生产系统的效率。 三、解冻时，系统进行热泵循环，产生的热能用来解冻，产生的冷量被冷量回收换热器6回收掉，一举两得，节能高效。四、通过回热器的使用，提升了制冷循环的效率，降低了能耗。五、针对奶油急冷机5奶油出口温度的控制:主要涉及制冷剂流量的调节，通过调节电磁三通阀36的开度，实现进入奶油急冷机5内部制冷剂流量的调节，保证出奶油急冷机5的奶油出口温度温度。实现了奶油急冷机负荷的任意调节。
图1是本发明人造奶油生产系统及其工艺流程的示意图。其中，I为制冷压缩机，2为油分离器，3为板翅式冷凝器，4为回热器，5为奶油急冷机，6为冷量回收换热器，7为蓄冷器，8为奶油预冷器，9为奶油捏合机，10为变量柱塞泵，11为预冷器循环泵，12为蓄冷循环泵，13为一号流量传感器，14为二号流量传感器，15为三号流量传感器，16为奶油急冷机电机，17为一号变频器,18为奶油捏合机电机,19为二号变频器，20为奶油急冷机被压调节阀，21为一号步进电机，22为捏合机被压调节阀，23为二号步进电机，24为一号单向阀,25为二号单向阀,26为一号电磁阀,27为二号电磁阀,28为三号电磁阀，29为四号电磁阀,30为五号电磁阀,31为六号电磁阀,32为七号电磁阀,33为八号电磁阀，34为九号电磁阀,35为电子膨胀阀,36为电磁三通阀,37为压力传感器,38为一号温度传感器，39为二号温度传感器，40为三号温度传感器，41为外部载冷剂冷源接入口，42为奶油入口，43为冷却水入口，44为冷却水出口。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进一步说明。
参见图1，一种节能型人造奶油生产系统，包括奶油急冷循环系统、蓄冷及预冷循环系统，奶油压力控制系统；所述奶油急冷机制冷循环系统的回热器4出口后设有电磁三通阀36，所述电磁三通阀36第一路出口与奶油急冷机5中的蒸发器连通，另一路出口与冷量回收换热器6连通，两路并联后经回热器4再与压缩机I的吸气口连通；所述蓄冷及预冷循环系统主要包括冷量回收换热器6、蓄冷器7和奶油预冷器8 ;所述奶油压力控制系统主要包括变量柱塞泵10、奶油急冷机被压调节阀20和捏合机被压调节阀22等组成。压缩机I的排气管路分为冷凝器排气支路和奶油急冷机排气支路，奶油急冷机排气支路与奶油急冷机的制冷剂第二接口连接，第二接口通过九号电磁阀34和一号单向阀24与所述压缩机I吸气口连通；冷凝器排气支路与奶油急冷机排气支路分别设有六号电磁阀31和七号电磁阀32 ;六号电磁阀31与五号电磁阀30连通,再与奶油急冷机5的制冷剂第一接口连通；第一接口还通过八号电磁阀33与电磁三通阀36连通。上述人造奶油生产系统的工艺流程如下:奶油急冷机5进行奶油急冷工作时:七号电磁阀32、五号电磁阀30关闭,六号电磁阀31、八号电磁阀33、九号电磁阀34打开，制冷剂经压缩机I变成高温高压过热气体，经油分离器2后进入冷凝器3和回热器4，进一步经电子膨胀阀35降压后经所述电磁三通阀36分为两路，第一路制冷剂进入奶油急冷机5后蒸发吸热，第二路制冷剂进入冷量回收换热器6蒸发放热，两路蒸发后的制冷剂混合经所述回热器4返回压缩机I。奶油急冷机5进行冻结故障解冻工作时:六号电磁阀31、九号电磁阀34、八号电磁阀33关闭，七号电磁阀32、五号电磁阀30打开，制冷剂经压缩机I变成高温高压过热气体，经油分离器2后进入奶油急冷机5放热，流出奶油急冷机5的制冷剂经冷凝器3和回热器4继续放热，通过电子膨胀阀35降压后，进入冷量回收换热器6蒸发吸热，进一步经回热器4后返回压缩机I。电磁三通阀36通过调节其开度能够对流入奶油急冷机5和冷量回收换热器6中的制冷剂进行分配。蓄冷循环系统进行冷量回收的工作过程:载冷剂乙二醇由蓄冷循环泵12驱动，在蓄冷器7中吸热，在冷量回收器6中放热，蓄积在蓄冷器7中的冷量通过预冷器循环泵11驱动的高浓度盐水，转移到奶油预冷器8中，使得进入奶油预冷器8中奶油的温度降低。个别情况下，若蓄冷器的冷量不足，可由外部载冷剂冷源接入口 41冲入载冷剂直接进行预冷。人造奶油生产过程中的压力控制:参见图1，采用变量柱塞泵10调节压力，辅助奶油急冷机被压调节阀20和捏合机被压调节阀22，及其步进驱动电机，实现人造奶油生产过程中的压力控制，奶油急冷机被压调节阀20的开度通过一号步进电机21调节，捏合机被压调节阀22的开度通过二号步进电机23调节。奶油急冷机电机16内包括了轴防冻结电加热系统，在正常工作过程中给奶油急冷机电机16的转轴适度加热，防止奶油在轴表面的冻结。
权利要求
1.一种人造奶油生产系统，其特征在于: 包括奶油急冷循环系统、蓄冷循环系统，奶油压力控制系统，预冷循环系统； 所述奶油急冷循环系统的回热器(4)出口后设有电磁三通阀(36)，所述电磁三通阀(36)第一路出口与奶油急冷机(5)中的制冷剂通道连通，另一路出口与冷量回收换热器(6)连通，两路并联后经回热器(4)再与压缩机(I)的吸气口连通； 所述冷量回收换热器(6)与所述蓄冷循环系统换热，并通过蓄冷器(7)蓄冷； 所述蓄冷器(7)与所述奶油预冷循环系统换热，使奶油预冷器(8)放热降温； 所述奶油压力控制系统包括变量柱塞泵(10)、被压调节阀(20)和捏合机被压调节阀(22)，所述变量柱塞泵(10)设置于奶油急冷机(5)的进料口之前，被压调节阀(20)设置于奶油急冷机(5 )出料口之后，捏合机被压调节阀(22 )与捏合机(9 )连接。
2.一种如权利要求1所述人造奶油生产系统的工艺流程，其特征在于: 所述压缩机(I)的排气管路分为冷凝器排气支路和奶油急冷机排气支路，所述奶油急冷机排气支路与奶油急冷机的制冷剂第二接口连接，所述第二接口通过九号电磁阀(34)与所述压缩机(I)吸气口连通；所述冷凝器排气支路与奶油急冷机排气支路分别设有六号电磁阀(31)和七号电磁阀(32);所述六号电磁阀(31)与五号电磁阀(30)连通,再与奶油急冷机(5 )的制冷剂第一接口连通；所述第一接口还通过八号电磁阀(33 )与所述电磁三通阀(36)连通； 所述奶油急冷机(5)进行奶油急冷工作时:七号电磁阀(32)、五号电磁阀(30)关闭,六号电磁阀(31)、八号电磁阀(33)、九号电磁阀(34)打开,制冷剂经压缩机(I)变成高温高压过热气体，经油分离器(2)后进入冷凝器(3)和回热器(4)，进一步经电子膨胀阀(35)降压后经所述电磁三通阀(36)分为两路，第一路制冷剂进入奶油急冷机(5)后蒸发吸热，第二路制冷剂进入冷量回收换热器(6)蒸发放热，两路蒸发后的制冷剂混合经所述回热器(4)返回压缩机(I)。
所述奶油急冷机进行奶油冻结故障解冻工作时:六号电磁阀(31)、九号电磁阀(34)、八号电磁阀(33)关闭，七号电磁阀(32)、五号电磁阀(30)打开,制冷剂经压缩机(I)变成高温高压过热气体，经油分离器(2)后进入奶油急冷机(5)放热，流出奶油急冷机(5)的制冷剂经冷凝器(3)和回热器(4)继续放热，通过电子膨胀阀(35)降压后，进入冷量回收换热器(6)蒸发吸热，进一步经回热器(4)后返回压缩机(I)。
3.如权利要求4所述的工艺流程，其特征在于: 所述奶油急冷机(5)进行奶油急冷工作时，电磁三通阀(36)通过调节其开度能够对流入奶油急冷机(5)和冷量回收换热器(6)中的制冷剂进行分配。
全文摘要
本发明涉及一种人造奶油生产系统，其特征在于包括奶油急冷循环系统、蓄冷循环系统，奶油压力控制系统，预冷循环系统；所述奶油急冷循环系统的回热器(4)出口后设有电磁三通阀(36)，所述电磁三通阀(36)第一路出口与奶油急冷机(5)中的制冷剂通道连通，另一路出口与冷量回收换热器(6)连通，两路并联后经回热器(4)再与压缩机(1)的吸气口连通；所述奶油压力控制系统包括变量柱塞泵(10)、被压调节阀(20)和捏合机被压调节阀(22)，所述变量柱塞泵(10)设置于奶油急冷机(5)的进料口之前，被压调节阀(20)设置于奶油急冷机(5)出料口之后，捏合机被压调节阀(22)与捏合机(9)连接。
文档编号A23D7/02GK103156000SQ20131011689
公开日2013年6月19日 申请日期2013年4月3日 优先权日2013年4月3日
发明者顾锦鸿, 倪锦, 谈佳玉, 傅润泽, 张敬峰, 周荣, 刘元法 申请人:中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所