一种益生菌食品冷冻干燥设备上的风干预冻装置的制作方法

1.本实用新型属于食品加工设备技术领域，涉及一种益生菌食品冷冻干燥设备上的风干预冻装置。


背景技术：

2.益生菌发酵食品为了保留益生菌菌落、维持食品鲜度和口感，需要冷冻干燥，传统的冷冻干燥通过低温状态下水分升华的方式进行干燥(真空或非真空环境)，周期较长，以益生菌发酵食品为例，将含水量在70％左右的益生菌食品干燥至含水量在2-3％左右，一般需要7天左右，干燥周期长，能耗也相对较高，设备产能不理想。市面上也有采用风冷方式进行冷冻干燥，这种方式效率较高，但是，对于初始含水率较高的待冷冻物而言，风冷的方式容易产生冰清(食品内部局部空洞处的积水结冰)，这是由于被冷冻物表层以较快速度被干燥固化，而内部的水分尚未散出导致的，形成冰清后不仅影响食品质量，影响菌落分布，还导致食品的实际含水率不达标。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种益生菌食品冷冻干燥设备上的风干预冻装置，本实用新型所要解决的技术问题是如何通过风干的方式对食品进行预冻。
4.本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种益生菌食品冷冻干燥设备上的风干预冻装置，其特征在于，风干预冻装置包括冷冻柜、加热器、冷凝器和脱水鼓风机构，所述冷冻柜内设置有纵向叠置的若干料屉，所述料屉上方开口，所述料屉上纵向设置有若干高度大于料屉深度的通风管，所述通风管贯穿料屉的上表面和下表面，所述冷冻柜的顶部和底部分别设置有与冷冻柜内腔相通的接管一和接管二；
5.所述接管二、加热器、冷凝器、脱水鼓风机构和接管一依次连通，使冷冻柜内形成由上至下的、经脱水和冷却后的风干气流。
6.进一步的，所述冷冻柜底部设置有一保护气进气接管，所述冷冻柜顶部设置有一排气接管。
7.进一步的，所述冷冻柜内具有一保温夹层。
8.进一步的，所述冷冻柜的一侧铰接有一柜门，所述冷冻柜内设置有若干与各料屉一一对应的导轨，所述料屉能够通过与之对应的导轨滑入或滑出冷冻柜。
9.进一步的，相邻料屉上的通风管错位设置。
10.进一步的，所述脱水鼓风机构包括电机、风箱、叶轮和脱水圈，所述电机的壳体与风箱固定相连，所述叶轮固定在电机的转轴上，所述叶轮位于风箱内，所述风箱上具有进气管和出气管，所述脱水圈设置在风箱的内壁。
11.进一步的，所述脱水圈包括一保型网架和位于保型网架内的硅胶吸附剂。
12.硅胶吸附剂可以是油浸式变压器中呼吸器用的吸水材料。
13.进一步的，所述脱水圈上具有与进气管和出气管适配的避让口。
14.本益生菌发酵食品冷冻干燥设备的工作原理和步骤为：
15.先将益生菌食品装入料屉内，物料不遮挡通气管的上端开口，关闭柜门，从保护气进气接管向冷冻柜内送入氮气，通过排气接管排出冷冻柜内的空气，将冷冻柜内氧气排尽后，关闭排气接管，开始运行风干循环路径，在运行风干循环路径时需关闭冷冻循环路径，冷冻柜内的氮气在冷冻柜内由上至下运行，氮气与物料充分接触，对益生菌食品进行风干，随后将携带有水蒸气的氮气送入加热器，对其进行加热后送入冷凝器，经过冷凝器的水气分离后，进入脱水鼓风机构内的氮气不仅实现了降温，还脱去了大部分水分，氮气在脱水鼓风机构内进行进一步的脱水，随后从冷冻柜顶部进入冷冻柜内，如此循环，对益生菌食品进行预冷冻，持续时间10-20小时，使益生菌食品含水量小于40％，此过程中，脱水鼓风机构依然对氮气进行进一步脱水。
16.脱水鼓风机构不仅能够实现对氮气的进一步脱水，还能够增大氮气的循环速度，使气流在冷冻柜内的流通速度增快，气流压力增大；利用叶轮对气流产生的离心力，使气流充分接触脱水圈，使脱水彻底，经过脱水鼓风机构的氮气在进入冷冻柜内需要进行一次过滤净化。
17.加热器设置在冷冻柜外侧，或远离冷冻柜，而冷凝器和脱水鼓风机构则可设置在冷冻柜的下方。
18.风干循环路径和冷冻循环路径上设置阀门，实现路径的开启或关闭，保护气进气接管和排气接管上也设置有阀门，在排氧结束后关闭排气接管和保护气进气接管，冷冻柜内设置气压传感器，在气压低于设定值后，可开启保护气进气接管，对冷冻柜内进行氮气补充。
附图说明
19.图1是本冷冻干燥设备的原理示意图。
20.图2是本冷冻干燥设备预冷原理图。
21.图3是冷冻柜的结构示意图。
22.图4是料屉的结构示意图。
23.图5是脱水鼓风机构的分解图。
24.图中，1、冷冻柜；11、接管一；12、接管二；13、保护气进气接管；14、排气接管；15、保温夹层；16、柜门；17、导轨；2、加热器；3、冷凝器；4、脱水鼓风机构；41、电机；42、风箱；43、叶轮；44、脱水圈；45、进气管；46、出气管；5、料屉；51、通风管。
具体实施方式
25.以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
26.如图1、图2、图3和图4所示，益生菌发酵食品冷冻干燥设备，其特征在于，包括冷冻柜1、加热器2、冷凝器3和两个脱水鼓风机构4，冷冻柜1内设置有纵向叠置的若干料屉5，料屉5上方开口，料屉5上纵向设置有若干高度大于料屉5深度的通风管51，通风管51贯穿料屉5的上表面和下表面，冷冻柜1的顶部和底部分别设置有与冷冻柜1内腔相通的接管一11和
接管二12；
27.冷冻干燥设备存在一条风干循环路径(实线)和一条冷冻循环路径(虚线)，风干循环路径为：接管二12、加热器2、冷凝器3、其中一个脱水鼓风机构4、接管一11；冷冻循环路径为：接管一11、热器、冷凝器3、另一个脱水鼓风机构4、接管二12。
28.冷冻柜1底部设置有一保护气进气接管4513，冷冻柜1顶部设置有一排气接管14。
29.冷冻柜1内具有一保温夹层15。
30.冷冻柜1的一侧铰接有一柜门16，冷冻柜1内设置有若干与各料屉5一一对应的导轨17，料屉5能够通过与之对应的导轨17滑入或滑出冷冻柜1。
31.相邻料屉5上的通风管51错位设置。
32.如图5所示，脱水鼓风机构4包括电机41、风箱42、叶轮43和脱水圈44，电机41的壳体与风箱42固定相连，叶轮43固定在电机41的转轴上，叶轮43位于风箱42内，风箱42上具有进气管45和出气管，脱水圈44设置在风箱42的内壁。
33.脱水圈44包括一保型网架和位于保型网架内的硅胶吸附剂。
34.硅胶吸附剂可以是油浸式变压器中呼吸器用的吸水材料。
35.脱水圈44上具有与进气管45和出气管适配的避让口。
36.本益生菌发酵食品冷冻干燥设备的工作原理和步骤为：
37.先将益生菌食品装入料屉5内，物料不遮挡通气管的上端开口，关闭柜门16，从保护气进气接管4513向冷冻柜1内送入氮气，通过排气接管14排出冷冻柜1内的空气，将冷冻柜1内氧气排尽后，关闭排气接管14，开始运行风干循环路径，在运行风干循环路径时需关闭冷冻循环路径，冷冻柜1内的氮气在冷冻柜1内由上至下运行，氮气与物料充分接触，对益生菌食品进行风干，随后将携带有水蒸气的氮气送入加热器2，对其进行加热后送入冷凝器3，经过冷凝器3的水气分离后，进入脱水鼓风机构4内的氮气不仅实现了降温，还脱去了大部分水分，氮气在脱水鼓风机构4内进行进一步的脱水，随后从冷冻柜1顶部进入冷冻柜1内，如此循环，对益生菌食品进行预冷冻，持续时间10-20小时，使益生菌食品含水量小于40％，预冷冻结束后，关闭风干循环路径，开启冷冻循环路径，氮气从冷冻柜1底部进入，在由下至上作用在料屉5上，由于氮气不冲击料屉5内的物料，只是提供冷冻柜1内低温环境，且将冷冻柜1内升华的水蒸气带出，所以其冷冻时间较长，约72小时左右，益生菌食品含水量小于3％，携带水蒸气的氮气从冷冻柜1顶部排出，经过加热器2加热后，进入冷凝器3进行水气分离，然后从冷冻柜1底部返回冷冻柜1，如此循环，此过程中，脱水鼓风机构4依然对氮气进行进一步脱水。
38.在风干循环路径处于关状态时，可更换其路径上脱水鼓风机构4内的脱水圈44，在冷冻循环路径处于关状态时，同样可视需要对其路径上的脱水鼓风机构4内的脱水圈44进行更换。
39.脱水鼓风机构4不仅能够实现对氮气的进一步脱水，还能够增大氮气的循环速度，使气流在冷冻柜1内的流通速度增快，气流压力增大。
40.通过风冷和干冷结合的办法，一方面可总体缩短冷冻干燥的周期，还可以避免全程风干对胶状食品的冷冻形成“冰清”，保护菌落，使食品质均，口感较好。
41.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似
的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。