超低温水介质速冻装置及速冻方法
【专利摘要】本发明公开了一种超低温水介质速冻装置及速冻方法，装置由两个罐体容器、水泵、水阀、水管和真空泵、气阀、气管等组成，通过水面负压或水中加入食盐，减低水的冰点温度，制成超低温水冷却液，让超低温水冷却液在待冷冻的袋装冷冻体之间循环，达到对装冷冻体速冻的效果，本发明可以用于对袋装食品，如小龙虾、鱼类等水产品以及医药制品，如袋装血液等的速冻，冷冻快，能耗低。
【专利说明】超低温水介质速冻装置及速冻方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种速冻装置，具体涉及一种超低温水介质速冻装置以及采用该装置进行袋装产品的速冻方法。
【背景技术】
[0002]袋装食品，如虾、肉、鱼等以及医药品，如血液、精液等进行速冻能最大限度保持其品质。速冻原理是采用介质对流或接触传热，将冻品的热能快速传递出来，使冻品温度迅速降低。由于袋装食品和袋装医药制品传热慢，以冷空气为介质的低温冷库能够保证低温储藏，但其速冻效果并不好，为了提高其速冻效果，人们使用风机促进冷空气在冻体间的流动。并有发明采用接触传热方法将冻体夹在蒸发器之间进行速冻，(发明专利:一种利用平板制冷的速冻装置，申请公布号:CN102252497A,申请公布日:2011.11.23，申请号:201010179144X)，也有发明采用通过速冻蒸发器对速冷液预先制冷达到速冻预定温度后，再将食物放入冰箱速冻(发明专利:冰箱及该冰箱的速冻方法，申请公布号:CN102538340A,申请公布日:2012.07.04，申请号:2012100327461 )，还有专利根据不同水产品的特性进行梯度超高压处理，并配合温度的变化，进行速冻(发明专利:一种采用超高压技术对水产进行速冻的方法，申请公布号:CN102349684A，申请公布日:2012.02.15，申请号:2011102471316)
物体传热效果的好坏与物体的传热系数，温度差密切相关，水、冰、空气的导热系数大小顺序是水 > 冰 > 空气，采用水为介质进行对流传热效果较好，但在常压下，普通液态水水温低于0°C水就会结冰，失去流动性，无法对流传热，同时变成冰以后，导热系数也变小了，所以，一般用热水进行解冻而不用冷水进行速冻。但水在负压下或一定浓度的NaCl水溶液，可以保持在低于0°C而不结冰，仍具有流动性，可以对流传热，同时，随着真空度或NaCl浓度的增大，水的冰点温度越低，当真空度达到lOkPa时，水可以在_25°C下仍为液体；当NaCl浓度35%时，NaCl水溶液的冰点降至_20°C。如此低温的水或NaCl水溶液与冻体之间温差大，又具有流动性，导热系数大，可以对流传热，是速冻的理想介质。
[0003]以上专利技术和现有公知技术，都试图达到速冻技术目标，但由于冷空气传热速度较慢，冻体表层结冰后传热更慢，所以，这些措施在提高速冻效果方面都存在着不足。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种能产生超低温水并用不断循环的超低温水为介质进行速冻的装置以及用该装置进行袋装食品、医药用品的速冻方法。
[0005]本发明上述目的是通过下列技术方案实现的:
一种超低温水介质速冻装置，包括A罐罐盖,A罐进液阀,A罐罐体，A罐进液管,A罐出液阀，第一三通管，水泵，第二三通管，B罐出液阀，B罐进液管，B罐进液阀，B罐罐盖，B罐罐体，第二气阀，第二抽气管，抽气管三通，第一抽气管，真空泵，第一气阀，其特征在于:
A罐罐体外壁安装有蒸发器，A罐罐体外表面包裹罐体隔热层，A罐罐盖通过铰链连接在A罐罐体上端,A罐罐盖外表面包裹罐盖隔热层，A罐罐盖和A罐罐体之间有密封圈,A罐罐盖关闭后通过A罐锁紧螺栓锁紧密闭，A罐罐体下部侧壁上安装有A罐出液阀，A罐罐体上部侧壁安装有A罐进液阀，A罐罐体底部安装有排残液阀，A罐罐盖顶部安装有压力表，A罐罐盖顶部连接有第一抽气管，第一抽气管上设有第一气阀，
B罐结构与A罐结构相同，B罐罐盖关闭后通过B罐锁紧螺栓锁紧密闭，B罐罐体下部侧壁上安装有B罐出液阀，B罐罐体上部侧壁安装有B罐进液阀，B罐罐盖顶部连接有第二抽气管，第二抽气管上设有第二气阀，
A罐出液阀通过第一三通管分别与B罐出液阀和水泵的进口相连，水泵由电机驱动，
A罐进液阀上连接A罐进液管，B罐进液阀上连接B罐进液管，A罐进液管通过第二三通管分别与B罐进液管和水泵的出口相连，A罐进液管和B罐进液管上均包裹有管道隔热层，
第一抽气管和第二抽气管通过抽气管三通与真空泵相连。
[0006]一种超低温水介质速冻方法，其步骤为:
a、B罐罐体中装满冷冻液，将待冻第一袋装冷冻体放入A罐罐体中，关闭A罐罐盖，用A罐锁紧螺栓将A罐罐体和A罐罐盖锁紧密封；
b、打开第一气阀，通过真空泵经过第一抽气管从A罐罐体内抽气，达到5kPa-80 kPa真空度；
c、打A罐进液阀和B罐出液阀，关闭A罐出液阀和B罐进液阀，启动水泵，将冷冻液泵入A罐罐体中，直到冷冻液完全淹没第一袋装冷冻体；
d、打开A罐出液阀，关闭B罐出液阀，让A罐罐体中冷冻液自循环，带走第一袋装冷冻体中的热量；
e、打开B罐出液阀，关闭B罐进液阀，将冷冻液全部泵入A罐罐体中，关闭B罐出液阀；
f、打开B罐罐盖，将第二袋装冷冻体放入B罐罐体中，关闭B罐罐盖，用B罐锁紧螺栓将B罐罐体和B罐罐盖锁紧密封；
g、打开B罐进液阀，将冷冻液泵入B罐罐体中，直到冷冻液完全淹没第二袋装冷冻体，
h、打开B罐出液阀，让B罐罐盖中冷冻液自循环，带走第二袋装冷冻体中的热量；
1、待第一袋装冷冻体达到_5°C至_25°C后，关闭A罐进液阀，打开B罐进液阀，将冷冻液全部泵入B罐罐体中；
j、停止抽气，松开A罐锁紧螺栓，打开A罐罐盖，将第一袋装冷冻体取出，转移到常规低温冷冻冷藏室保存，将新的冷冻体放入A罐罐体中，
k、待第二袋装冷冻体达到_5°C至_25°C后，关闭B罐进液阀，打开A罐进液阀，将冷冻液全部泵入A罐罐体中；
1、停止抽气，松开B罐锁紧螺栓，打开B罐罐盖，将第二袋装冷冻体取出，转移到常规低温冷冻冷藏室保存，将新的冷冻体放入B罐罐体中；
m、如上循环，待所有需冷冻的冷冻体均冷冻完成后，水泵和真空泵停止工作，打开排残液阀，将冷冻液全部排出，关闭所有阀门。
[0007]所述冷冻液为水或质量百分数5%_35%的NaCl水溶液。
[0008]本发明与现行空气冷冻相比，具有以下优点:温度降低快，达到速冻目的、降低能耗、可确保冻体品质。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是超低温水介质速冻原理示意图
图中标号示意如下:1-压力表，2-罐盖隔热层，3-A罐罐盖，4-铰链，5-A罐进液阀，6-罐体隔热层，7-A罐罐体，8-蒸发器，9-超低温水冷却液，10-第一袋装冷冻体，11-A罐进液管，12-排残液阀，13-A罐出液阀，14-第一三通管，15-水泵，16-第二三通管，17-电机，18-B罐出液阀，19-管道隔热层，20-B罐进液管，21-B罐进液阀，22-B罐罐盖，23-B罐锁紧螺栓，24-B罐罐体，25-第二气阀，26-第二抽气管，27-抽气管三通，28-第一抽气管，29-真空泵，30-第一气阀，31-A罐锁紧螺栓，32-密封圈，33-第二袋装冷冻体。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图详述本发明的【具体实施方式】:
一种超低温水介质速冻装置，包括A罐罐盖3，A罐进液阀5，A罐罐体7，A罐进液管11，A罐出液阀13，第一三通管14，水泵15，第二三通管16，B罐出液阀18，B罐进液管20，B罐进液阀21，B罐罐盖22，B罐罐体24，第二气阀25，第二抽气管26，抽气管三通27，第一抽气管28，真空泵29，第一气阀30，其特征在于:
A罐罐体7外壁安装有蒸发器8，A罐罐体7外表面包裹罐体隔热层6，A罐罐盖3通过铰链4连接在A罐罐体7上端，A罐罐盖3外表面包裹罐盖隔热层2，A罐罐盖3和A罐罐体7之间有密封圈32，A罐罐盖3关闭后通过A罐锁紧螺栓31锁紧密闭，A罐罐体7下部侧壁上安装有A罐出液阀13，A罐罐体7上部侧壁安装有A罐进液阀5，A罐罐体7底部安装有排残液阀12，A罐罐盖3顶部安装有压力表1，A罐罐盖3顶部连接有第一抽气管28，第一抽气管28上设有第一气阀30,
B罐结构与A罐结构相同，B罐罐盖22关闭后通过B罐锁紧螺栓23锁紧密闭，B罐罐体24下部侧壁上安装有B罐出液阀18，B罐罐体24上部侧壁安装有B罐进液阀21，B罐罐盖22顶部连接有第二抽气管26，第二抽气管26上设有第二气阀25，
A罐出液阀13通过第一三通管14分别与B罐出液阀18和水泵15的进口相连，水泵15由电机17驱动，
A罐进液阀5上连接A罐进液管11，B罐进液阀21上连接B罐进液管20，A罐进液管
11通过第二三通管16分别与B罐进液管20和水泵15的出口相连，A罐进液管11和B罐进液管20上均包裹有管道隔热层19,
第一抽气管28和第二抽气管26通过抽气管三通27与真空泵29相连。
[0011]一种超低温水介质速冻方法，其步骤为:
a、B罐罐体24中装满冷冻液9，将待冻第一袋装冷冻体10放入A罐罐体7中，关闭A罐罐盖3，用A罐锁紧螺栓31将A罐罐体7和A罐罐盖3锁紧密封；
b、打开第一气阀30，通过真空泵29经过第一抽气管28从A罐罐体7内抽气，达到5kPa-80 kPa真空度；
c、打A罐进液阀5和B罐出液阀18，关闭A罐出液阀13和B罐进液阀21，启动水泵15，将冷冻液9泵入A罐罐体7中，直到冷冻液9完全淹没第一袋装冷冻体10 ；
d、打开A罐出液阀13，关闭B罐出液阀18，让A罐罐体7中冷冻液9自循环，带走第一袋装冷冻体10中的热量；
e、打开B罐出液阀18，关闭B罐进液阀21，将冷冻液9全部泵入A罐罐体7中，关闭Bte出液阀18 ；
f、打开B罐罐盖22，将第二袋装冷冻体33放入B罐罐体24中，关闭B罐罐盖22，用B罐锁紧螺栓23将B罐罐体24和B罐罐盖22锁紧密封；
g、打开B罐进液阀21，将冷冻液9泵入B罐罐体24中，直到冷冻液9完全淹没第二袋装冷冻体33，
h、打开B罐出液阀18，让B罐罐盖22中冷冻液9自循环，带走第二袋装冷冻体33中的热量；
1、待第一袋装冷冻体10达到_5°C至_25°C后，关闭A罐进液阀5，打开B罐进液阀21，将冷冻液9全部泵入B罐罐体24中；
j、停止抽气，松开A罐锁紧螺栓31，打开A罐罐盖3，将第一袋装冷冻体10取出，转移到常规低温冷冻冷藏室保存，将新的冷冻体放入A罐罐体7中，
k、待第二袋装冷冻体33达到-5°C至_25°C后，关闭B罐进液阀21，打开A罐进液阀5，将冷冻液9全部泵入A罐罐体7中；
1、停止抽气，松开B罐锁紧螺栓23，打开B罐罐盖22，将第二袋装冷冻体33取出，转移到常规低温冷冻冷藏室保存，将新的冷冻体放入B罐罐体24中；
m、如上循环，待所有需冷冻的冷冻体均冷冻完成后，水泵15和真空泵29停止工作，打开排残液阀12，将冷冻液9全部排出，关闭所有阀门。
[0012]所述冷冻液9为水或质量百分数5%_35%的NaCl水溶液。
[0013]实施例1
实施例是一种超低温水介质袋装小龙虾速冻方法。具体步骤包括:真空度5kPa -60kPa，时，水可以在_5°C _25°C下仍为液体；
实施例2
实施例2是一种采用水中加入食盐的方法辅助获得超低温水介质进行速冻的方法。具体步骤包括:在所述的超低温水冷却液9中预先加入一定浓度的食盐，配成NaCl水溶液，这样可以减小抽气的真空度，甚至无需抽气也能产生超低温水冷却液。当NaCl浓度5%-35%，真空度30kPa -80 kPa时，NaCl水溶液的冰点降至_5°C _20°C。
【权利要求】
1.一种超低温水介质速冻装置,包括A罐罐盖(3)，A罐进液阀(5)，A罐罐体(7)，A罐进液管(11)，A罐出液阀(13)，第一三通管(14)，水泵(15)，第二三通管(16)，B罐出液阀(18)，B罐进液管(20)，B罐进液阀(21)，B罐罐盖(22)，B罐罐体(24)，第二气阀(25)，第二抽气管(26)，抽气管三通(27)，第一抽气管(28)，真空泵(29)，第一气阀(30)，其特征在于: A罐罐体(7)外壁安装有蒸发器(8)，A罐罐体(7)外表面包裹罐体隔热层(6)，A罐罐盖(3)通过铰链(4)连接在A罐罐体(7)上端，A罐罐盖(3)外表面包裹罐盖隔热层(2)，A罐罐盖(3)和A罐罐体(7)之间有密封圈(32)，A罐罐盖(3)关闭后通过A罐锁紧螺栓(31)锁紧密闭，A罐罐体(7)下部侧壁上安装有A罐出液阀(13)，A罐罐体(7)上部侧壁安装有A罐进液阀(5)，A罐罐体(7)底部安装有排残液阀(12)，A罐罐盖(3)顶部安装有压力表(1)，A罐罐盖(3)顶部连接有第一抽气管(28),第一抽气管(28)上设有第一气阀(30), B罐结构与A罐结构相同，B罐罐盖(22 )关闭后通过B罐锁紧螺栓(23 )锁紧密闭，B罐罐体(24)下部侧壁上安装有B罐出液阀(18)，B罐罐体(24)上部侧壁安装有B罐进液阀(21), B罐罐盖(22)顶部连接有第二抽气管(26)，第二抽气管(26)上设有第二气阀(25) A罐出液阀(13 )通过第一三通管(14)分别与B罐出液阀(18 )和水泵(15 )的进口相连，水泵(15)由电机(17)驱动， A罐进液阀(5 )上连接A罐进液管(11)，B罐进液阀(21)上连接B罐进液管(20 )，A罐进液管(11)通过第二三通管(16)分别与B罐进液管(20)和水泵(15)的出口相连，A罐进液管(11)和B罐进液管(20 )上均包裹有管道隔热层(19 )， 第一抽气管(28)和第二抽气管(26)通过抽气管三通(27)与真空泵(29)相连。
2.一种超低温水介质速冻方法，其步骤为: a、B罐罐体(24)中装满冷冻液(9)，将待冻第一袋装冷冻体(10)放入A罐罐体(7)中，关闭A罐罐盖(3)，用A罐锁紧螺栓(31)将A罐罐体(7)和A罐罐盖(3)锁紧密封； b、打开第一气阀(30)，通过真空泵(29 )经过第一抽气管(28 )从A罐罐体(7 )内抽气，达到5kPa -80 kPa真空度； C、打A罐进液阀(5)和B罐出液阀(18)，关闭A罐出液阀(13)和B罐进液阀(21)，启动水泵(15)，将冷冻液(9)泵入A罐罐体(7)中，直到冷冻液(9)完全淹没第一袋装冷冻体(10)； d、打开A罐出液阀(13)，关闭B罐出液阀(18 )，让A罐罐体(7 )中冷冻液(9 )自循环，带走第一袋装冷冻体(10)中的热量； e、打开B罐出液阀(18)，关闭B罐进液阀(21)，将冷冻液(9 )全部泵入A罐罐体(7 )中，关闭B罐出液阀(18)； f、打开B罐罐盖(22)，将第二袋装冷冻体(33)放入B罐罐体(24)中，关闭B罐罐盖(22 )，用B罐锁紧螺栓(23 )将B罐罐体(24 )和B罐罐盖(22 )锁紧密封； g、打开B罐进液阀(21)，将冷冻液(9)泵入B罐罐体(24)中，直到冷冻液(9)完全淹没第二袋装冷冻体(33)， h、打开B罐出液阀(18)，让B罐罐盖(22)中冷冻液(9)自循环，带走第二袋装冷冻体(33)中的热量； 1、待第一袋装冷冻体(10)达到_5°C至_25°C后，关闭A罐进液阀(5)，打开B罐进液阀(21)，将冷冻液(9)全部泵入B罐罐体(24)中； j、停止抽气，松开A罐锁紧螺栓(31)，打开A罐罐盖(3 )，将第一袋装冷冻体(10 )取出，转移到常规低温冷冻冷藏室保存，将新的冷冻体放入A罐罐体(7)中， k、待第二袋装冷冻体(33)达到-5°C至_25°C后，关闭B罐进液阀(21)，打开A罐进液阀(5)，将冷冻液(9)全部泵入A罐罐体(7)中； 1、停止抽气，松开B罐锁紧螺栓(23 )，打开B罐罐盖(22 )，将第二袋装冷冻体(33 )取出，转移到常规低温冷冻冷藏室保存，将新的冷冻体放入B罐罐体(24)中； m、如上循环，待所有需冷冻的冷冻体均冷冻完成后，水泵(15)和真空泵(29)停止工作，打开排残液阀(12 )，将冷冻液(9 )全部排出，关闭所有阀门。
3.如权利要求2所述的一种超低温水介质速冻方法，其特征在于:所述冷冻液(9)为水或质量百分数5%-35%的NaCl水溶液。
【文档编号】F25D13/00GK104406347SQ201410663283
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】王树才, 李硕, 成芳, 夏高兵, 吴兰兰, 林卫国 申请人:浙江大学