果蔬高渗透气流膨化装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种果蔬高渗透气流膨化装置及方法，包括通过管道有序连接的卧式圆筒形膨化罐、高渗透气体储罐、真空泵、储气罐I、储气罐II和空压机，储气罐I内设有气囊I，储气罐II内设有气囊II。本发明果蔬高渗透气流膨化装置，降低了果蔬膨化温度，减少了营养损失，高渗透气体可以循环利用，回收了部分压力能，降低了热能损耗和生产成本，提高了生产效率和产品质量。
【专利说明】
果蔬高渗透气流膨化装置及方法
技术领域
[0001 ]本发明属于膨化食品加工技术领域，具体涉及一种果蔬高渗透气流膨化装置，本发明还涉及一种采用该装置进行果蔬高渗透气流膨化的方法。
【背景技术】
[0002]目前果蔬膨化产品加工技术主要是通过加热的方式使果蔬原料内部产生过热水分，然后突然泄压，利用原料内部的过热水分闪蒸产生的压力差，实现果蔬膨化，然后在真空状态下冷却定型。这种方法要将原料加热到100度左右，对营养成分的破坏较大，而且所使用的设备真空传热能力差，使生产周期加长、设备产量低，生产成本高。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种果蔬高渗透气流膨化装置，解决了现有膨化设备真空传热能力差，使生产周期加长、设备产量低，生产成本高的问题。
[0004]本发明的另一个目的是提供一种采用上述装置进行果蔬高渗透气流膨化的方法。
[0005]本发明所采用的技术方案是，果蔬高渗透气流膨化装置，包括通过管道有序连接的卧式圆筒形膨化触、尚渗透气体储触、真空栗、储气触1、储气触11和空压机，储气触I内设有气囊I，储气罐II内设有气囊II。
[0006]本发明的特点还在于，
[0007]膨化罐外部设置夹套、内部设置多层板式换热器，板式换热器与夹套相并联，膨化罐的一端由可开启的平板端盖密封，膨化罐的另一端设有锥形封头;膨化罐顶部设置破真空阀门H。
[0008]板式换热器的进口管穿过膨化罐的下部与阀门E连接，板式换热器的出口管穿过膨化罐的顶部与阀门G连接。
[0009]高渗透气体储罐经过阀门F和管道与膨化罐相连接。
[0010]膨化罐经过连接在锥形封头上的管道、阀门D及阀门C与储气罐I连通;膨化罐经过连接在锥形封头上的管道、阀门D及阀门I与储气罐II连通;储气罐I和储气罐II通过管道及阀门C、阀门I连通;膨化罐经过连接在锥形封头上的管道、阀门D、阀门O及阀门B与真空栗连接;阀门D和阀门O所在的管道与C和阀门I所在的管道十字连通。
[0011]真空栗通过管道、阀门B及阀门A与气囊I连接;真空栗通过管道、阀门B、阀门N及阀门M与气囊II连接；阀门B、阀门N和阀门M所在的管道分别与阀门A所在的管道及阀门O所在的管道相连通。
[0012]空压机的进口通过管道及管道上设置的阀门K与气囊II连接；空压机的出口通过管道及管道设置的阀门L和阀门M与气囊II连接；阀门L所在的管道、阀门N所在的管道及阀门M所在的管道T字连通;空压机)的进口还通过管道连接有阀门J。
[0013]本发明所采用的另一个技术方案是，果蔬高渗透气流膨化方法，具体步骤如下:
[0014]步骤I，打开阀门J、阀门L、阀门M、阀门1、真空阀门H、阀门D，关闭阀C、阀门N、阀门O、阀门K，启动空压机，给气囊II中充入比膨化工艺压力高于10%的空气，气囊II膨胀并将储气罐I中的气体完全排出，先关闭阀门I，再关闭真空阀门H、阀门J;
[0015]步骤2，打开阀门E、阀门G，向夹套及板式换热器中通入温度低于65度的热流体；
[0016]步骤3，将果蔬原料布置在板式换热器每层的上表面，并密封膨化罐;打开阀门0、阀门B，关闭阀门A，由真空栗将膨化罐抽真空，使其绝对压强小于12Kpa，然后关闭阀门D，打开阀门A、阀门C对储气罐I及气囊I进行抽真空；同时打开阀门F向膨化罐内逐渐充入高渗透气体，高渗透气体通过原料的毛细孔渗入原料内部，根据原料渗透性、厚度差异以及膨化所需压力差的不同，充气时间5?60分钟，最终的充气压强0.8?4MPa，并保持最高压强不少于10分钟，使原料内外的压力平衡;接着关闭阀门F、阀门0、阀门A，迅速打开阀门D将膨化罐与比其容积大200倍的储气罐I连接，使膨化罐内的压强瞬间降低至80KPa以下，原料细胞内部的高渗透气体瞬间膨胀后受到毛细孔的阻滞作用从而实现膨化效果；
[0017]步骤4，关闭阀门C、打开阀门0，对膨化罐继续抽真空，使膨化后的果蔬产品在温度低于60摄氏度、绝对压强小于12KPa的真空条件下进行干燥，直至成品的含水量满足要求为止;然后在真空状态下，将阀门E进口处将热流体切换为冷流体，使膨化后的产品温度降至软化点以下，关闭阀门D，打开真空阀门H破真空后取出产品；
[0018]步骤5，将阀门E进口处冷流体切换为热流体，对夹套及其板式换热器加热；
[0019]步骤6，再次将果蔬原料装入膨化罐，并密封膨化罐;打开阀门D，由真空栗将膨化罐抽真空，使其绝对压强小于12KPa;关闭真空栗、阀门B、阀门0、阀门K、阀门L、阀门I，打开阀门C、阀门M、阀门A，缓慢打开阀门N，气囊II中储存的压缩空气逐渐转移至气囊I中，储气罐I中的高渗透气体被迫返回膨化罐中，当气囊1、气囊II的压力平衡时，关闭阀门M、阀门J，打开阀门K、阀门L，由空压机将气囊II中剩余气体转移至气囊I中；再开启阀门J向气囊I中充入比膨化工艺压力高于10%的空气;关闭阀门C、阀门D，打开阀门F，向膨化罐补充高渗透气体至压力达到工艺要求，并维持压力不少于10分钟；
[0020]步骤7，关闭阀门A、阀门K、阀门L，打开阀门M、阀门N、阀门B，对气囊II抽真空，储气罐II也实现真空后，关闭阀门0、阀门M、阀门N;然后打开阀门I，迅速打开阀门D，将膨化罐与比其容积大200倍的储气罐II连接，使膨化罐内的压力瞬间降低至80KPa以下，原料细胞内部的高压气体瞬间膨胀后受到毛细孔的阻滞作用从而实现膨化效果；
[0021]步骤8，关闭阀门I，打开阀门0，完成膨化产品的真空干燥、降温与卸料工作，再次向膨化罐内装入原料，并对膨化罐抽真空后，将气囊I中的压缩空气向气囊I转移而将储气罐II中的高渗透气体压入膨化罐中，继续进行下一个循环的操作。
[0022]本发明的特点还在于，
[0023]果蔬原料含水量为10?30%，温度高于原料软化点。
[0024]高渗透气体为氦气或氢气。
[0025]本发明的有益效果是，本发明果蔬高渗透气流膨化装置，降低了果蔬膨化温度，减少了营养损失，高渗透气体可以循环利用，回收了部分压力能，降低了热能损耗和生产成本，提高了生产效率和产品质量。
【附图说明】
[0026]图1是本发明果蔬高渗透气流膨化装置的结构示意图。
[0027]图中，1.阀门A，2.阀门B，3.真空栗，4.储气罐I，5.气囊I，6.阀门C，7.阀门D，8.阀门E，9.高渗透气体储罐，1.阀门F，11.膨化罐，12.板式换热器，13.阀门G，14.真空阀门H，15.阀门I，16.阀门J，17.空压机，18.阀门K，19.阀门L，20.阀门M，21.阀门N，22.气囊II，23.阀门O，24.储气罐II。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0029]本发明果蔬高渗透气流膨化装置，如图1所示，包括通过管道有序连接的卧式圆筒形膨化触11、尚渗透气体储触9、真空栗3、储气触14、储气触1124和空压机17，储气触14内设有气囊15，储气罐1124内设有气囊1122。
[0030]膨化罐11外部设置夹套、内部设置多层板式换热器12，板式换热器12与夹套相并联，膨化罐11的一端由可开启的平板端盖密封，膨化罐11的另一端设有锥形封头;膨化罐11顶部设置破真空阀门H14。
[0031]板式换热器12的进口管穿过膨化罐11的下部与阀门ES连接，板式换热器12的出口管穿过膨化罐11的顶部与阀门G13连接。
[0032]高渗透气体储罐9经过阀门FlO和管道与膨化罐11相连接。
[0033]膨化罐11经过连接在锥形封头上的管道、阀门D7及阀门C6与储气罐14连通;膨化罐11经过连接在锥形封头上的管道、阀门D7及阀门115与储气罐1124连通;储气罐14和储气罐1124通过管道及阀门C6、阀门115连通;膨化罐11经过连接在锥形封头上的管道、阀门D7、阀门023及阀门B2与真空栗3连接；阀门D7和阀门023所在的管道与C6和阀门115所在的管道十字连通。
[0034]真空栗3通过管道、阀门B2及阀门Al与气囊15连接;真空栗3通过管道、阀门B2、阀门N21及阀门M20与气囊1122连接；阀门B2、阀门N21和阀门M20所在的管道分别与阀门Al所在的管道及阀门023所在的管道相连通。
[0035]空压机17的进口通过管道及管道上设置的阀门K18与气囊1122连接;空压机17的出口通过管道及管道设置的阀门L19和阀门M20与气囊1122连接；阀门L19所在的管道、阀门N21所在的管道及阀门M20所在的管道T字连通；空压机17的进口还通过管道连接有阀门J16。
[0036]采用上述果蔬高渗透气流膨化装置膨化的方法，具体步骤如下:
[0037]步骤I，打开阀门J16、阀门L19、阀门M2 O、阀门115、真空阀门H14、阀门D 7，关闭阀C6、阀门N21、阀门023、阀门K18，启动空压机17，给气囊II22中充入比膨化工艺压力高于10%的空气，气囊1122膨胀并将储气罐124中的气体完全排出，先关闭阀门115，再关闭真空阀门H14、阀门J16;
[0038]步骤2，打开阀门ES、阀门G13，向夹套及板式换热器12中通入温度低于65度的热流体；
[0039]步骤3，将果蔬原料(果蔬原料含水量为10?30%，温度高于原料软化点)布置在板式换热器12每层的上表面，并密封膨化罐11;打开阀门023、阀门B2，关闭阀门Al，由真空栗3将膨化罐11抽真空，使其绝对压强小于12Kpa，然后关闭阀门D7，打开阀门Al、阀门C6对储气罐14及气囊15进行抽真空；同时打开阀门FlO向膨化罐11内逐渐充入高渗透气体，高渗透气体为氦气或氢气，高渗透气体通过原料的毛细孔渗入原料内部，根据原料渗透性、厚度差异以及膨化所需压力差的不同，充气时间5?60分钟，最终的充气压强0.8?4MPa，并保持最高压强不少于10分钟，使原料内外的压力平衡;接着关闭阀门F10、阀门023、阀门Al，迅速打开阀门D7将膨化罐11与比其容积大200倍的储气罐14连接，使膨化罐11内的压强瞬间降低至SOKPa以下，原料细胞内部的高渗透气体瞬间膨胀后受到毛细孔的阻滞作用从而实现膨化效果；
[0040]步骤4，关闭阀门C6、打开阀门023，对膨化罐11继续抽真空，使膨化后的果蔬产品在温度低于60摄氏度、绝对压强小于12KPa的真空条件下进行干燥，直至成品的含水量满足要求为止;然后在真空状态下，将阀门ES进口处将热流体切换为冷流体，使膨化后的产品温度降至软化点以下，关闭阀门D7，打开真空阀门H14破真空后取出产品；
[0041 ]步骤5，将阀门E8进口处冷流体切换为热流体，对夹套及其板式换热器12加热。
[0042]步骤6，再次将果蔬原料装入膨化罐11，并密封膨化罐11;打开阀门D7，由真空栗3将膨化罐11抽真空，使其绝对压强小于12KPa;关闭真空栗3、阀门B2、阀门023、阀门K18、阀门L19、阀门115，打开阀门C6、阀门M20、阀门Al，缓慢打开阀门N21，气囊1122中储存的压缩空气逐渐转移至气囊15中，储气罐14中的高渗透气体被迫返回膨化罐11中，当气囊15、气囊1122的压力平衡时，关闭阀门M20、阀门J16，打开阀门K18、阀门L19，由空压机17将气囊1122中剩余气体转移至气囊15中；再开启阀门J16向气囊15中充入比膨化工艺压力高于10%的空气；关闭阀门C6、阀门D7，打开阀门F10，向膨化罐11补充高渗透气体至压力达到工艺要求，并维持压力不少于1分钟；
[0043]步骤7，关闭阀门Al、阀门K18、阀门L19，打开阀门M20、阀门N21、阀门B2，对气囊II22抽真空，储气罐II24也实现真空后，关闭阀门023、阀门M20、阀门N21;然后打开阀门115，迅速打开阀门D7，将膨化罐11与比其容积大200倍的储气罐II24连接，使膨化罐11内的压力瞬间降低至SOKPa以下，原料细胞内部的高压气体瞬间膨胀后受到毛细孔的阻滞作用从而实现膨化效果；
[0044]步骤8，关闭阀门115，打开阀门023，完成膨化产品的真空干燥、降温与卸料工作，再次向膨化罐11内装入原料，并对膨化罐11抽真空后，将气囊15中的压缩空气向气囊122转移而将储气罐1124中的高渗透气体压入膨化罐11中，继续进行下一个循环的操作。
【主权项】
1.一种果蔬高渗透气流膨化装置，其特征在于，包括通过管道有序连接的卧式圆筒形膨化触(11)、尚渗透气体储触(9)、真空栗(3)、储气触1 (4)、储气触11 (24)和空压机(17)，所述储气罐1(4)内设有气囊1(5)，储气罐11(24)内设有气囊11(22)。2.根据权利要求1所述的果蔬高渗透气流膨化装置，其特征在于，所述膨化罐(11)外部设置夹套、内部设置多层板式换热器(12)，板式换热器(12)与夹套相并联，膨化罐(11)的一端由可开启的平板端盖密封，膨化罐(11)的另一端设有锥形封头;所述膨化罐(11)顶部设置破真空阀门H( 14)。3.根据权利要求2所述的果蔬高渗透气流膨化装置，其特征在于，所述板式换热器(12)的进口管穿过膨化罐(11)的下部与阀门E(S)连接，板式换热器(12)的出口管穿过膨化罐(11)的顶部与阀门G(13)连接。4.根据权利要求1所述的果蔬高渗透气流膨化装置，其特征在于，所述高渗透气体储罐(9)经过阀门F(1)和管道与膨化罐(11)相连接。5.根据权利要求2所述的果蔬高渗透气流膨化装置，其特征在于，所述膨化罐(11)经过连接在锥形封头上的管道、阀门D(7)及阀门C(6)与储气罐1(4)连通;所述膨化罐(11)经过连接在锥形封头上的管道、阀门D (7)及阀门I (15)与储气罐II (24)连通;储气罐I (4)和储气罐11(24)通过管道及阀门C(6)、阀门1(15)连通;所述膨化罐(11)经过连接在锥形封头上的管道、阀门D(7)、阀门0(23)及阀门B(2)与真空栗⑶连接；阀门D(7)和阀门0(23)所在的管道与C(6)和阀门1(15)所在的管道十字连通。6.根据权利要求5所述的果蔬高渗透气流膨化装置，其特征在于，所述真空栗(3)通过管道、阀门B(2)及阀门A(I)与气囊1(5)连接；所述真空栗⑶通过管道、阀门B(2)、阀门N(21)及阀门M(20)与气囊11(22)连接；阀门B(2)、阀门N(21)和阀门M(20)所在的管道分别与阀门A(I)所在的管道及阀门0(23)所在的管道相连通。7.根据权利要求6所述的果蔬高渗透气流膨化装置，其特征在于，所述空压机(17)的进口通过管道及管道上设置的阀门K(IS)与气囊11(22)连接;所述空压机(17)的出口通过管道及管道设置的阀门L(19)和阀门M(20)与气囊11(22)连接；阀门L(19)所在的管道、阀门N(21)所在的管道及阀门M(20)所在的管道T字连通;所述空压机(17)的进口还通过管道连接有阀门J(16)。8.采用权利要求1?7任一所述的果蔬高渗透气流膨化装置膨化的方法，其特征在于，具体步骤如下: 步骤I，打开阀门J( 16)、阀门L( 19)、阀门M(20)、阀门I (15)、真空阀门H( 14)、阀门D(7)，关闭阀C(6)、阀门N(21)、阀门0(23)、阀门K(18)，启动空压机(17)，给气囊11(22)中充入比膨化工艺压力高于10%的空气，气囊11(22)膨胀并将储气罐1(24)中的气体完全排出，先关闭阀门1(15)，再关闭真空阀门Η(14)、阀门J(16); 步骤2，打开阀门E(8)、阀门G(13)，向夹套及板式换热器(12)中通入温度低于65度的热流体； 步骤3，将果蔬原料布置在板式换热器(12)每层的上表面，并密封膨化罐(11);打开阀门0(23)、阀门B(2)，关闭阀门A(I)，由真空栗⑶将膨化罐(11)抽真空，使其绝对压强小于12Kpa，然后关闭阀门D(7)，打开阀门A(l)、阀门C(6)对储气罐1(4)及气囊1(5)进行抽真空；同时打开阀门F(1)向膨化罐(11)内逐渐充入高渗透气体，高渗透气体通过原料的毛细孔渗入原料内部，根据原料渗透性、厚度差异以及膨化所需压力差的不同，充气时间5?60分钟，最终的充气压强0.8?4MPa，并保持最高压强不少于10分钟，使原料内外的压力平衡;接着关闭阀门F(1)、阀门0(23)、阀门A(I)，迅速打开阀门D(7)将膨化罐(11)与比其容积大200倍的储气罐I (4)连接，使膨化罐(11)内的压强瞬间降低至80KPa以下，原料细胞内部的高渗透气体瞬间膨胀后受到毛细孔的阻滞作用从而实现膨化效果； 步骤4，关闭阀门C(6)、打开阀门0(23)，对膨化罐(11)继续抽真空，使膨化后的果蔬产品在温度低于60摄氏度、绝对压强小于12KPa的真空条件下进行干燥，直至成品的含水量满足要求为止;然后在真空状态下，将阀门E(S)进口处将热流体切换为冷流体，使膨化后的产品温度降至软化点以下，关闭阀门D(7)，打开真空阀门H(14)破真空后取出产品； 步骤5，将阀门E (8)进口处冷流体切换为热流体，对夹套及其板式换热器(12)加热。 步骤6，再次将果蔬原料装入膨化罐(11)，并密封膨化罐(11);打开阀门D(7)，由真空栗(3)将膨化罐(11)抽真空，使其绝对压强小于12KPa;关闭真空栗(3)、阀门B(2)、阀门0(23)、阀门K(18)、阀门L(19)、阀门I (15)，打开阀门C(6)、阀门M(20)、阀门A(1)，缓慢打开阀门N(21)，气囊11(22)中储存的压缩空气逐渐转移至气囊1(5)中，储气罐1(4)中的高渗透气体被迫返回膨化罐(11)中，当气囊1(5)、气囊11(22)的压力平衡时，关闭阀门M(20)、阀门J(16)，打开阀门K(18)、阀门L(19)，由空压机(17)将气囊II(22)中剩余气体转移至气囊I(5)中；再开启阀门J(16)向气囊1(5)中充入比膨化工艺压力高于10%的空气;关闭阀门C(6)、阀门D(7)，打开阀门F(1)，向膨化罐(11)补充高渗透气体至压力达到工艺要求，并维持压力不少于1分钟； 步骤7，关闭阀门A(l)、阀门K(18)、阀门L(19)，打开阀门M(20)、阀门N(21)、阀门B(2)，对气囊11 (22)抽真空，储气罐II (24)也实现真空后，关闭阀门0( 23)、阀门M( 20)、阀门N(21)；然后打开阀门I (15)，迅速打开阀门D( 7)，将膨化罐(11)与比其容积大200倍的储气罐11(24)连接，使膨化罐(11)内的压力瞬间降低至80KPa以下，原料细胞内部的高压气体瞬间膨胀后受到毛细孔的阻滞作用从而实现膨化效果； 步骤8，关闭阀门1(15)，打开阀门0(23)，完成膨化产品的真空干燥、降温与卸料工作，再次向膨化罐(11)内装入原料，并对膨化罐(11)抽真空后，将气囊1(5)中的压缩空气向气囊1(22)转移而将储气罐11(24)中的高渗透气体压入膨化罐(11)中，继续进行下一个循环的操作。9.根据权利要求8所述的果蔬高渗透气流膨化方法，其特征在于，所述果蔬原料含水量为10?30%，温度高于原料软化点。10.根据权利要求8或9所述的果蔬高渗透气流膨化方法，其特征在于，所述高渗透气体为氦气或氢气。
【文档编号】A23P30/30GK105852183SQ201610247394
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月20日
【发明人】陈海峰, 郭浩增, 王栋
【申请人】陕西科技大学