一种食用二氧化碳液化制备方法及其装置与流程

1.本发明涉及食用二氧化碳液化工艺技术领域，具体涉及一种食用二氧化碳液化制备方法及其装置。


背景技术：

2.二氧化碳(carbon dioxide)，分子式co2，相对分子质量44.01。二氧化碳为无色、无臭、无味、无毒气体。熔点-56,6℃(526.89kpa)，沸点-78.6℃(升华)，密度1.977g/l。溶于水，0.14499/1009(25℃)。水溶液呈酸性。在20℃时将二氧化碳加压到5978.175kpa，即可液化，相对密度1.0310。
3.由于co2具有制冷速度快、操作性能良好、不浸湿、不污染食品、可抑制肉毒菌(botulinum)等优点，因此，不仅干冰大量用于冰淇淋工业，干冰和液体co2还被广泛应用于各种食品的保鲜、冷冻冷藏。
4.传统的制备工艺多采用的是中压法制备方式，其中操作压力在1.6～2.8 mpa，冷冻功耗相应较低，液化温度也较高，因此整体设备复杂，工艺繁琐。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种食用二氧化碳液化制备方法及其装置，以提高操作性、增加液化率、降低投资、运输贮存方便。
6.第一方面，本发明提供的一种食用二氧化碳液化制备方法，包括如下步骤：
7.步骤1：用干法吸附二氧化碳气体，获取低于大气湿度的二氧化碳气体；
8.步骤2：将低于大气湿度的二氧化碳气体充入液体中，进行水解，直至二氧化碳气体完全充入液体中；
9.步骤3：采用集成双塔低温精馏脱除二氧化碳中杂质，获取精馏液；
10.步骤4：将获取的精馏液进行冷却，并液化成为液体。
11.进一步的，所述步骤一和步骤二可同时进行。实际操作中，同时进行，是为了提高效率，减少工艺步骤及装置；
12.进一步的，所述步骤一和步骤二，在大气压力1.2mpa至3.4mpa进行操作。
13.进一步的，所述步骤四中的冷却液化采用的是双级氟利昂循环压缩制冷方式。
14.由上述技术方案可知，本发明提供的一种食用二氧化碳液化制备方法的有益效果：
15.(1)首先产品纯度高，在脱水之前，先对其二氧化碳气体进行充入的干燥处理，获得湿度低的气体，这样操作的同时，也将吸附在水分子中的杂质给一并吸附处理，该干法吸附为常用的固体碳酸盐，因为是常规技术，在此不赘述；
16.(2)其次液化率高，所采用的是集成双塔低温精馏，这样做就可以通过集成双塔形成循环液化的效果，当然后文会对集成双塔进行说明，在此不叙述；这种循环液化的设计，就会极大的提高液化效率。
17.(3)并且保持了中压法制备液化二氧化碳中方便贮存特征，这样依旧保持了中压液化法，所制备的二氧化碳液体，方便运输及转运。
18.(4)并且从商业角度而言，改良后的中压法液化工艺，通过集成双塔且低温的工艺制备也节省了成本。
19.第二方面，本发明提供的一种食用二氧化碳液化制备装置，包括不少于一座的集成塔；
20.所述集成塔包括供能筒、反应筒和蒸馏筒；所述反应筒的一端与所述供能筒固定连接，所述反应筒的另一端与所述蒸馏筒固定连接；所述供能筒固定设置在靠近地面方向；所述供能筒具有加料孔与通气孔；
21.所述反应筒包括筒体、封底罐体、进液管和进气管；所述筒体安装在所述供能筒上，且与所述供能筒固定连接；所述封底罐体安装在所述筒体上，且与所述筒体固定连接；
22.所述进气管一端设置在所述封底罐体的底部，并与所述封底罐体相通，所述进气管的另一端向筒体延伸，并贯穿筒体一侧筒壁直至与外部相通；
23.所述进液管设置在所述封底罐体中，并贯穿封底罐体的一侧壁，并与封底罐体相通，且延伸至封底罐体的侧壁外；
24.所述蒸馏筒包括主筒和冷凝锥套；所述主筒安装在所述封底罐体上，并与所述封底罐体固定连接；所述冷凝锥套安装在所述主筒中；其中冷凝锥套具有两套，且在冷凝锥套的轴线方向，呈上下相对设置。
25.进一步的，还包括干燥进气箱体；所述干燥进气箱体与所述进气管固定连接，且相通。实际运用中，该干法吸附中，所用的干燥剂就设置在干燥进气箱体中，其中该干燥进气箱体采用的是螺栓固定方式，这样就实现了可拆卸固定；方便整体更换干燥剂；这样就方便工业运用。
26.进一步的，所述蒸馏筒还包括冷凝机构和冷凝螺旋管；所述冷凝机构安装在所述主筒外；所述主筒还具有冷凝进口管和冷凝出口管；所述冷凝螺旋管安装在所述冷凝锥套中，并位于远离封底罐体方向处的冷凝锥套中；所述冷凝螺旋管的一端与所述冷凝进口管连接并相通；所述冷凝螺旋管的另一端与所述冷凝出口管连接并相通；所述冷凝机构用于制冷，且通过冷凝进口管和冷凝出口管，与所述冷凝螺旋管连接并相通。实际运用中，在冷凝锥套内充入有冷却液，冷凝机构采用的是双级氟利昂循环压缩制冷，这样使用，制冷效果更好；且采用的冷凝螺旋管，增加了冷却面积，方便液滴集聚；最终形成液体。
27.进一步的，所述蒸馏筒还包括传热管，所述传热管的一端安装在所述封底罐体中，所述传热管的另一端设置在所述冷凝锥套中，并位于靠近封底罐体处的冷凝锥套中；所述传热管具有连接段、导热段和传热段；所述连接段的一端与所述导热段连接，所述连接段的另一端与所述传热段连接；所述导热段设置在所述封底罐体中；所述传热段设置在靠近封底罐体处的冷凝锥套中。实际运用中，该设计保证了热量传输至下方的冷凝锥套中，实现了上方的冷凝锥套冷，下方的冷凝锥套热，在冷热交替下，更方便形成液滴聚集。
28.进一步的，所述导热段呈锥形塔状，且导热段内具有不少于一处的蜂窝结构；所述传热段具有不少于一处的散热片。实际运用中，该设计保证了热传递效率，节约了能源。
29.进一步的，还包括收集管，所述收集管设置在所述蒸馏筒内，且收集管向外延伸至蒸馏筒外，用于收集冷凝锥套上形成的液滴。实际运用，收集管的一端有收集盘，该收集盘
设置在冷凝锥套的下方。
30.由上述技术方案可知，本发明提供的一种食用二氧化碳液化制备装置的有益效果：
31.所采用的分级制冷技术，完美解决冷、热能源耗损问题；采用独特的热量及冷量利用措施，关键换热设备采用片翅散热技术，使冷热温差精准控制在 2℃以内，有效降低产品消耗。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
33.图1为本发明中一种食用二氧化碳液化制备方法的流程示意图；
34.图2为本发明中一种食用二氧化碳液化制备装置的结构示意图；
35.图3为图2所示的a处放大示意图；
36.图4为本发明中传热管的结构示意图；
37.附图标记：
38.集成塔1、供能筒2、加料孔21、通气孔22、反应筒3、筒体31、封底罐体33、进液管34、进气管35、蒸馏筒4、主筒41、冷凝进口管411、冷凝出口管412、冷凝锥套42、冷凝机构43、冷凝螺旋管44、传热管45、连接段451、导热段452、传热段453、干燥进气箱体5、蜂窝结构4521、散热片4531、收集管6、收集盘61、连接管7。
具体实施方式
39.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
40.实施例基本如附图1至图4所示：
41.实施例1：
42.如图1-图4所示，本实施例提供的一种食用二氧化碳液化制备方法及其装置，可以提高操作性、增加液化率、降低投资、运输贮存方便。
43.其中一种食用二氧化碳液化制备方法，包括如下步骤：
44.步骤1：用干法吸附二氧化碳气体，获取低于大气湿度的二氧化碳气体；
45.步骤2：将低于大气湿度的二氧化碳气体充入液体中，进行水解，直至二氧化碳气体完全充入液体中；
46.步骤3：采用集成双塔低温精馏脱除二氧化碳中杂质，获取精馏液；
47.步骤4：将获取的精馏液进行冷却，并液化成为液体。
48.进一步的，所述步骤一和步骤二可同时进行。实际操作中，同时进行，是为了提高效率，减少工艺步骤及装置；
49.进一步的，所述步骤一和步骤二，在大气压力1.2mpa至3.4mpa进行操作。
50.进一步的，所述步骤四中的冷却液化采用的是双级氟利昂循环压缩制冷方式。实
际操作中，产品纯度高，在脱水之前，先对其二氧化碳气体进行充入的干燥处理，获得湿度低的气体，这样操作的同时，也将吸附在水分子中的杂质给一并吸附处理，该干法吸附为常用的固体碳酸盐，因为是常规技术，在此不赘述；其次液化率高，所采用的是集成双塔低温精馏，这样做就可以通过集成双塔形成循环液化的效果，当然后文会对集成双塔进行说明，在此不叙述；这种循环液化的设计，就会极大的提高液化效率。并且保持了中压法制备液化二氧化碳中方便贮存特征，这样依旧保持了中压液化法，所制备的二氧化碳液体，方便运输及转运。并且从商业角度而言，改良后的中压法液化工艺，通过集成双塔且低温的工艺制备也节省了成本。
51.实施例2：
52.如图1-图4所示，本发明提供的一种食用二氧化碳液化制备装置，包括不少于一座的集成塔1；实际运用中，采用的是双塔结构，进行二氧化碳液化工艺；同时，所述集成塔1包括供能筒2、反应筒3和蒸馏筒4；所述反应筒3 的一端与所述供能筒2固定连接，所述反应筒3的另一端与所述蒸馏筒4固定连接；所述供能筒2固定设置在靠近地面方向；所述供能筒2具有加料孔21 与通气孔22；这样一来，就方便形成空气加热的热辐射的传递效果。实现了对蒸馏筒4充分加热。所述反应筒3包括筒体31、封底罐体33、进液管34 和进气管35；所述筒体31安装在所述供能筒2上，且与所述供能筒2固定连接；所述封底罐体33安装在所述筒体31上，且与所述筒体31固定连接；所述进气管35一端设置在所述封底罐体33的底部，并与所述封底罐体33相通，所述进气管35的另一端向筒体31延伸，并贯穿筒体31一侧筒壁直至与外部相通；所述进液管34设置在所述封底罐体33中，并贯穿封底罐体33的一侧壁，并与封底罐体33相通，且延伸至封底罐体33的侧壁外；所述蒸馏筒4 包括主筒41和冷凝锥套42；所述主筒41安装在所述封底罐体33上，并与所述封底罐体33固定连接；所述冷凝锥套42安装在所述主筒41中；其中冷凝锥套42具有两套，且在冷凝锥套42的轴线方向，呈上下相对设置。实际运用中，所采用的分级制冷技术，完美解决冷、热能源耗损问题；采用独特的热量及冷量利用措施，关键换热设备采用片翅散热技术，使冷热温差精准控制在 2℃以内，有效降低产品消耗。
53.在本实施例中，还包括干燥进气箱体5；所述干燥进气箱体5与所述进气管35固定连接，且相通。实际运用中，该干法吸附中，所用的干燥剂就设置在干燥进气箱体5中，其中该干燥进气箱体5采用的是螺栓固定方式，这样就实现了可拆卸固定；方便整体更换干燥剂；这样就方便工业运用。
54.在本实施例中，所述蒸馏筒4还包括冷凝机构43和冷凝螺旋管44；所述冷凝机构43安装在所述主筒41外；所述主筒41还具有冷凝进口管411和冷凝出口管412；所述冷凝螺旋管44安装在所述冷凝锥套42中，并位于远离封底罐体33方向处的冷凝锥套42中；所述冷凝螺旋管44的一端与所述冷凝进口管411连接并相通；所述冷凝螺旋管44的另一端与所述冷凝出口管412连接并相通；所述冷凝机构43用于制冷，且通过冷凝进口管411和冷凝出口管 412，与所述冷凝螺旋管44连接并相通。实际运用中，在冷凝锥套42内充入有冷却液，冷凝机构43采用的是双级氟利昂循环压缩制冷，这样使用，制冷效果更好；且采用的冷凝螺旋管44，增加了冷却面积，方便液滴集聚；最终形成液体。
55.在本实施例中，所述蒸馏筒4还包括传热管45，所述传热管45的一端安装在所述封底罐体33中，所述传热管45的另一端设置在所述冷凝锥套42中，并位于靠近封底罐体33处
的冷凝锥套42中；所述传热管45具有连接段451、导热段452和传热段453；所述连接段451的一端与所述导热段452连接，所述连接段451的另一端与所述传热段453连接；所述导热段452设置在所述封底罐体33中；所述传热段453设置在靠近封底罐体33处的冷凝锥套42中。实际运用中，该设计保证了热量传输至下方的冷凝锥套42中，实现了上方的冷凝锥套42冷，下方的冷凝锥套42热，在冷热交替下，更方便形成液滴聚集。
56.在本实施例中，所述导热段452呈锥形塔状，且导热段452内具有不少于一处的蜂窝结构4521；所述传热段453具有不少于一处的散热片4531。实际运用中，该设计保证了热传递效率，节约了能源。
57.在本实施例中，还包括收集管6，所述收集管6设置在所述蒸馏筒4内，且收集管6向外延伸至蒸馏筒4外，用于收集冷凝锥套42上形成的液滴。实际运用，收集管的一端有收集盘61，该收集盘61设置在冷凝锥套42的下方。当然了，为了实现双塔精馏，还包括连接管7，用于双塔之间的连接。
58.综上所述，该一种食用二氧化碳液化制备方法及其装置，不仅结构设计合理，而且装置简单易操作、液化率高、产品纯度高、质量好、投资省、运输贮存方便的液化工艺，适用于行业推广。
59.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。