液体食品降膜过程粘附性分析模拟实验装置的制作方法

本发明涉及食品粘附性分析的装置，更具体地说，涉及一种液体食品降膜过程粘附性分析模拟实验装置。

背景技术：

为了降低液体食品中的水分含量，实际生产中常用降膜工艺来进行液体食品的蒸发浓缩。降膜蒸发主要是将料液经液体分布及成膜装置，均匀分配到各换热管内，在重力和真空诱导及气流作用下，成均匀膜状自上而下流动。流动过程中，被壳程加热介质加热汽化，产生的蒸汽与液相共同进入蒸发器的分离室，汽液得到充分分离。在降膜蒸发工艺中普遍存在的问题是物料在浓缩过程中，溶质常在加热表面沉积、析出结晶而形成垢层，导致设备传热阻力增大，能耗增加，造成物料流失，严重结垢时甚至会堵塞换热管，带来安全隐患。

液体食品蒸发浓缩过程产生结垢现象与物料对换热管接触表面的粘附特性有关。不同的加工条件如溶液进料的温度、容器内的真空度等，不同的换热管表面质量均对物料的粘附特性有影响。

技术实现要素：

本发明液体食品降膜过程粘附性分析模拟实验装置，旨在深入研究不同环境、不同表面质量下液体食品对换热管接触表面的粘附特性。解决现有液体食品蒸发浓缩时的结垢问题，达到提高生产效率、节省物料、降低能耗以及减少清洗工序的目的。

为了达到上述目的，本发明提供一种液体食品降膜过程粘附性分析模拟实验装置，仿真模拟蒸发浓缩设备的实际工作过程，将影响物料粘附特性因素设置为可调项，可通过该设备进行实验分析各因素的影响情况。

具体说，本发明液体食品降膜过程粘附性分析模拟实验装置，包括设置中部透明外壳的密封容器、将所述容器分成上腔体、下腔体的分流盘，以及由上至下穿设于所述容器内的换热管及其换热系统；其中，所述下腔体底部通过管线连接循环泵，所述循环泵又通过管线连至所述上腔体的上部；所述上腔体、下腔体还连接了设置压力表的真空泵。此外，所述上腔体设置了温度传感器、加热棒以及加热控制单元，用于控制腔体温度在50～100℃之间，高了停止加热，低了加热。所述分流盘位于所述换热管穿设部位的外围密布有直径3～8mm的小孔，位于所述小孔下部设置有斗形布膜器；所述换热管位于所述斗形布膜器的斗口中，所述换热管与所述斗形布膜器之间间隙为0.1～0.3mm。

此外，所述换热系统由水或油作为介质，包括连接所述换热管的多接口温控设备。可选用设备种类很多，如海迈机械HMC-6W模温机，控制管温度介于50～100℃即可。

优选方式下，所述分流盘上设置六组所述换热管，并配设布膜器。此外，所述容器底部设置支架，所述容器上下底盘以及中部分流盘分别穿设拉杆固定。

本发明的主要特点：

1、工作过程可视化现有的降膜过程采用换热管内部成膜蒸发形式，对于管内的结垢状况不可见，本发明采用换热管外壁替代内壁，并采用有机玻璃作为装置外壳，实现整个工作过程可视化。

2、液体成膜装置由于物料与换热管的接触表面由内壁改为外壁的结构形式，本发明设计了分流盘加漏斗形布膜器的新型结构，实现了液体沿管外壁成膜状流动。

3、物料温控系统由加热棒和热传感器组成，控制物料温度可调。

4、换热管温控系统换热管内通加热介质(水/油)控制换热管温度。

5、真空度控制系统由真空泵和压力表组成，可调节罐体上下两部分内的真空度。

6、循环装置由于实验装置管程较实际设备短很多，为了模拟实际设备的工作状况，本发明设置了循环泵，将蒸发浓缩后的液体再泵入物料腔，再继续经由布膜装置沿换热管壁流下，即贴合实际工作过程又节省物料。

7、换热管可更换本发明在罐体内设置了6根换热管，如图2所示圆周均匀排布。可采用6种不同表面质量的换热管在同样条件下同时实验，有利于实验结果的对比。并将换热管处设计成可更换结构，能够完成更多参数的实验。

本发明设置了可调节的物料温控系统、可调的罐体真空度控制系统、可调的加热管的温控系统以及可更换的多个加热管实验系统，提供了深入研究各项参数对物料粘附特性影响的模拟分析装置。

本发明有益效果是：

1)改进原有的物料与换热管内壁接触形式，使整个蒸发浓缩过程可视、可测量，提高了分析研究的便利性。

2)根据换热管外壁接触方式设计了新的布膜装置，结构上有所创新。

3)实验装置中液体温度、罐体上下真空度、加热棒及其温度均可调可换，提高了整个设备的实用性。

4)设置了循环系统，实现物料的有效利用。

附图说明

图1是本发明模拟实验装置的俯视结构示意图，其中未显示底部支架结构。

图2是分流盘结构示意图。

图3是图1中A-A向剖视结构示意图。

图4是图3中B-B向剖视结构示意图。

图5是布膜器结构示意图。

图中：1底盘、2可视外壳、3多接口温控设备、4换热管、5布膜器、6分流盘、7压力表、8真空泵、9上盘、10密封套、11传感器、12加热棒、13长拉杆、14循环泵、15密封套2、16拉杆、17支架。

具体实施方式

如图1～4所示的液体食品降膜过程粘附性分析模拟实验装置。装置主体外框由底盘1、可视外壳2和上盘9组成，长拉杆13连接底盘1和上盘9，两侧螺母紧固实现整个罐体的紧固，可视外壳2与底盘1、上盘9连接处用密封圈密封，以上零件组装后形成密闭罐体，整个罐体安装在支架17上。分流盘6将罐体分为上下两部分，上腔为加料腔，下腔用于储存蒸发浓缩后的物料。拉杆16用于固定分流盘6，拉杆16上端用密封套15密封。真空泵8同时接入罐体的上下腔，控制上下腔具有相同的真空度，压力表7与真空泵连接，用于显示腔内真空度值。换热管4贯穿整个罐体，在底盘1和上盘9外侧均由密封套10进行密封，两端螺母连接以便于更换。分流盘6在与换热管4接触周围设计成多孔形状，如图4所示，以便于物料的分流，并经漏斗形布膜器5(结构如图5所示)使物料成膜状沿换热管4外壁流下。换热管4两侧连接多接口温控设备3，多接口温控设备3通过介质水或油对换热管4进行加热，加热温度保证液体在一定真空度的罐体内与管壁接触能够蒸发浓缩。罐体上腔设置了加热棒12用于加热物料，热传感器11用来反馈液体温度。罐体上下腔之间用循环泵14连接，将下腔液体泵入上腔，循环使用。本装置工作时，已加热至接近沸点温度的液体，经由分流盘6及布膜器5沿换热管4外壁向下流动，换热管4内部介质进行温度调节；真空泵8将整个罐体抽真空以便于液体在低于沸点状态下蒸发浓缩；循环泵14将罐体下腔液体泵入上腔，多次循环模拟长管程蒸发浓缩过程；通过调节前述各项参数进行多组实验，根据各组实验结束后的换热管4外壁结垢情况对比分析各项参数对物料粘附特性的影响。

其中，附图中多接口温控设备3主要是对管内加热用的，可以用模温机或其他控温设备，有水控和油控两种，可市场购得。传感器11是检测液体温度是否达标。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。