一种连续冷冻制备浓缩果汁的装置的制作方法

本实用新型涉及冷冻制备浓缩果汁技术领域，特别是涉及一种连续冷冻制备浓缩果汁的装置。

背景技术：

果汁是新鲜水果经挑选、清洗、榨出的水果汁液，含有丰富的维生素、矿物质、碳水化合物和膳食纤维，是水果中最有营养价值的部分，容易被人体吸收，在风味和营养上接近于新鲜水果，素有“液体水果”之称。水果加工成浓缩果汁产品，体积和重量大幅降低，能够有效地降低贮存和运输成本，成为国际贸易的主要水果加工产品。随着我国人民生活水平的逐年提高，人民膳食结构在逐渐发生变化，不仅对果汁的需求显著增加，且对果汁的品质提出了更高的要求，天然、高质量、健康营养的纯果汁和浓缩果汁需求增长超过20％，逐渐成为我国果汁消费的发展趋势和方向。

目前，真空加热浓缩仍是普遍采用的果汁浓缩方法，由于加热温度高易导致果汁变色、变味、营养成份损失；高真空度也导致果汁香气成分的大量挥发损失，不能满足消费者对果汁营养、色泽和特色风味品质的需求。

冷冻浓缩技术是利用果汁中冰与水溶液之间固液相平衡的一种浓缩方法，将温度降至果汁的冰点以下，使水分以冰晶形式从果汁析出并除去，从而提高果汁浓度。由于冷冻浓缩是0℃以下进行，能很好地保持原果的营养价值和特色风味品质，冷冻浓缩过程对果汁中的微生物还有很好的抑杀作用。理论上，每蒸发1kg水，需要供给2355kJ的热量；而使1kg水结冰只需要移去334kJ的热量，单从能量供给和移除计算，冷冻浓缩为加热蒸发浓缩的1/7。制冷是通过能量移除来实现的，一个单位的能量消耗，可移除7倍左右的热量，从理论上讲将1kg水冰结成冰所需要的能量为蒸发1kg水的约1/50，具有显著的节能降耗特点。

水分结晶是果汁冷冻浓缩的主要步骤，按水分结晶方式可将冷冻浓缩分为渐进层状结晶浓缩和悬浮结晶浓缩。渐进层状结晶冷冻浓缩法由于冰晶在冷却面(换热面)上产生和生长加厚，水中的溶质被排除在冰晶之外的液相中，使液相中溶质浓度增加而实现浓缩。此方法的最大的优点是形成一个整体的水分冻结层，冰晶体大且固液界面较小，浓缩汁与冰晶分离时较易于操作。然而，渐进层状结晶是在换热面上形成冻结冰层，随着冰层逐渐增厚，传热效率迅速降低，水分冻结速率会越来越慢；尤其是随着设备容积增加，传热比表面也会减小，因此，提高结晶过程中传热速率是实现这一冷冻浓缩方法应用的技术关键。渐进层状结晶会在设备的内部结构上，如罐壁、换热盘管等表面形成较厚冻结冰层，不仅清理困难，而且融冰还是一个耗能耗时的过程。

授权公告号为CN101991157B的专利“一种果汁的冷冻浓缩方法”，公开了一种果汁的冷冻浓缩方法，其方法是将果汁装入30kg塑料桶，置于低温冷库中，降温至-18℃或-18℃以下冷冻1天至彻底结冰，取出在解冻过程中取出不同浓度的果汁，该方法是一种渐进层状结晶方法，由于传热效率低只能在塑料桶中小批量制作浓缩果汁，获得的不同浓度的果汁最终还需要借助于薄膜热浓缩的方式除去水分，不能体现冷冻浓缩的低温除水优势。

授权公告号为CN101664214B的专利“超声协同养晶的果汁冷冻浓缩方法与设备”，公开了一种超声协同养晶的果汁冷冻浓缩方法与设备，除了在养晶罐中增加了超声波发生器，以加速晶核形成和冰晶体生长外，其工艺流程仍然不能摆脱一般悬浮结晶的操作。

授权公开号CN100450572C的专利“一种界面渐进冷冻浓缩方法”，公开了一种利用封闭式热泵循环技术的界面渐进冷冻浓缩方法，该方法从能量利用上对浓缩装置作了改进，以提高对冰结冰体中“冷源”的利用，并未解决渐进层状结晶中存在的问题。

申请号为201510228539.7的专利“一种澄清浓缩果汁的制备方法”，将果浆直接送入冷冻浓缩设备，降温至全部果浆冻结，优势是省去了常规澄清果汁生产所必需的榨汁、过滤、澄清等工序，可以由果浆直接制备澄清的浓缩果汁，不足之处在于罐体大，随着冰层增层，传热效率逐渐降低，实现全部冻结时间长；罐体内产生的冰体解冻融化费劲耗时，不能实现连续运行。

因此，如何改变现有技术中，冷冻浓缩制备果汁过程中渐进层状结晶浓缩无法连续进行，且清理、融冰困难的现象，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种连续冷冻制备浓缩果汁的装置，以解决上述现有技术存在的问题，使冷冻制备浓缩果汁过程能够连续进行，且简化除冰工序难度。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种连续冷冻制备浓缩果汁的装置，包括冷媒罐体，所述冷媒罐体设置冷媒出口和冷媒入口，所述冷媒罐体内设置多个能够容纳果汁的冷冻管，多个所述冷冻管串联连通，所述冷冻管的两端均伸出所述冷媒罐体，所述冷冻管的两端均设置法兰盲板，所述冷冻管与所述法兰盲板可拆卸连接，相邻的所述冷冻管之间设置阀门。

优选地，所述冷冻管的轴线与所述冷媒罐体的轴线相平行，所述冷冻管的高度较所述冷媒罐体的高度高，多个所述冷冻管均布设置，所述冷媒罐体的底部设置罐体支撑。

优选地，所述冷冻管的两端设置法兰板，所述法兰板与所述法兰盲板可拆卸连接，多个所述冷冻管通过连接管相连通。

优选地，所述法兰盲板上设置果汁出入口，所述连接管与所述果汁出入口可拆卸连接。

优选地，所述冷媒出口和所述冷媒入口分别设置于所述冷媒罐体的两端。

优选地，所述冷媒罐体内冷媒流动方向与所述冷冻管内果汁的流动方向相反。

优选地，所述冷媒罐体的侧壁上设置保温层，所述冷媒罐体上还设置测温器，所述测温器伸入所述冷媒罐体的内腔中。

优选地，所述冷冻管的直径为10-30cm，所述冷冻管的长度为2-5m，所述冷冻管由不锈钢材质制成。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：本实用新型的连续冷冻制备浓缩果汁的装置，包括冷媒罐体，冷媒罐体设置冷媒出口和冷媒入口，冷媒罐体内设置多个能够容纳果汁的冷冻管，多个冷冻管串联连通，冷冻管的两端均伸出冷媒罐体，冷冻管的两端均设置法兰盲板，冷冻管与法兰盲板可拆卸连接，相邻的冷冻管之间设置阀门。对果汁进行冷冻浓缩时，将经过预冷的果汁连续地泵入冷冻管内，果汁在串联的冷冻管内流动，冷媒在冷媒罐体内流动，果汁中的水分结晶析出并被冷冻在冷冻管的内壁上，果汁的浓度逐渐提高，经过串联冷冻管的连续冷冻，冷冻管末端放出的即为浓缩果汁；在清理冷冻管冰晶时，断开结满冰晶的冷冻管，将法兰盲板拆开，清除冷冻管内的冰晶，除冰过程并不影响其他串联的冷冻管的正常工作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的连续冷冻制备浓缩果汁的装置的结构示意图；

图2为本实用新型的连续冷冻制备浓缩果汁的装置的仰视结构示意图；

图3为本实用新型的连续冷冻制备浓缩果汁的装置的俯视结构示意图；

其中，1为冷媒罐体，2为冷媒出口，3为冷媒入口，4为冷冻管，5为法兰盲板，6为阀门，7为罐体支撑，8为法兰板，9为连接管，10为保温层，11为测温器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种连续冷冻制备浓缩果汁的装置，以解决上述现有技术存在的问题，使冷冻制备浓缩果汁过程能够连续进行，且简化除冰工序难度。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

请参考图1-3，其中，图1为本实用新型的连续冷冻制备浓缩果汁的装置的结构示意图，图2为本实用新型的连续冷冻制备浓缩果汁的装置的仰视结构示意图，图3为本实用新型的连续冷冻制备浓缩果汁的装置的俯视结构示意图。

本实用新型提供一种连续冷冻制备浓缩果汁的装置，包括冷媒罐体1，冷媒罐体1设置冷媒出口2和冷媒入口3，冷媒罐体1内设置多个能够容纳果汁的冷冻管4，多个冷冻管4串联连通，冷冻管4的两端均伸出冷媒罐体1，冷冻管4的两端均设置法兰盲板5，冷冻管4与法兰盲板5可拆卸连接，相邻的冷冻管4之间设置阀门6。

制备浓缩果汁时，冷媒由冷媒入口3进入，向着冷媒出口2的方向流动，果汁预冷后进入串联的冷冻管4内，果汁在串联的冷冻管4内流动，冷媒在冷媒罐体1内流动，果汁中的水分结晶析出并被冷冻在冷冻管4的内壁上，果汁的浓度逐渐提高，经过串联冷冻管4的连续冷冻，冷冻管4末端放出的即为浓缩果汁。在清理冷冻管4冰晶时，断开结满冰晶的冷冻管4，将法兰盲板5拆开，清除冷冻管4内的冰晶，除冰过程并不影响其他串联的冷冻管4的正常工作，实现连续冷冻制备浓缩果汁。

具体地，冷冻管4的轴线与冷媒罐体1的轴线相平行，冷冻管4的高度较冷媒罐体1的高度高，多个冷冻管4均布设置，便于冷冻管4与冷媒罐体1内的冷媒均匀接触，冷媒罐体1的底部设置罐体支撑7。

为了快速地清理冷冻管4内的冰晶，冷冻管4的两端设置法兰板8，法兰板8与法兰盲板5可拆卸连接，能够便捷地打开法兰盲板5，沥出果汁，清理结冰，提高工作效率，多个冷冻管4通过连接管9可相互连通。

其中，法兰盲板5上设置果汁出入口，连接管9与果汁出入口可拆卸连接。

为了延长冷媒在冷媒罐体1内的流动时间和保持温度均匀，冷媒出口2和冷媒入口3分别设置于冷媒罐体1的两端。

进一步地，冷媒罐体1内冷媒流动方向与冷冻管4内果汁的流动方向相反，尽可能地延长了冷媒与冷冻管4的接触时间，提高冷冻制备浓缩果汁的效率。

为了减少冷媒与外界空气换热，提高冷冻效率，在冷媒罐体1的侧壁上设置保温层10，冷媒罐体1上还设置测温器11，便于工作人员监测冷媒温度和对冷媒温度进行控制，测温器11伸入冷媒罐体1的内腔中。

更进一步地，冷冻管4的直径为10-30cm，长度为2-5m，冷冻管4由不锈钢材质制成。

本实用新型还提供一种连续冷冻制备浓缩果汁的方法，包括如下步骤：

步骤一、将经过预冷、固形物含量为5％-25％的果汁连续地泵入冷冻管4内，果汁在串联的冷冻管4内流动，冷媒在冷媒罐体1内流动，果汁中的水分结晶析出并被冷冻在冷冻管4的内壁上，果汁的浓度逐渐提高；

步骤二、经过串联冷冻管4的连续冷冻，冷冻管4末端放出的即为固形物含量为30％-55％的浓缩果汁；

步骤三、断开结满冰晶的冷冻管4，将法兰盲板5拆开，清除冷冻管4内的冰晶，除冰过程并不影响其他串联的冷冻管4的正常工作。

更进一步地，在步骤一中，将果汁预冷至0℃至-5℃；控制冷媒温度为-10℃至-30℃，果汁流速为3-30L/min。

使用本实用新型的连续冷冻制备浓缩果汁的装置时，将经过预冷的果汁连续地泵入冷冻管4内，果汁在串联的冷冻管4内流动，冷媒在冷媒罐体1内流动，果汁中的水分结晶析出并被冷冻在冷冻管4的内壁上，果汁的浓度逐渐提高，经过串联冷冻管4的连续冷冻，冷冻管4末端放出的即为浓缩果汁；在清理冷冻管4冰晶时，断开结满冰晶的冷冻管4，将法兰盲板5拆开，清除冷冻管4内的冰晶，除冰过程并不影响其他串联的冷冻管4的正常工作，提高设备利用率和工作效率。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。