一种双夹层结构的渐进式冷冻浓缩设备及冷冻浓缩方法与流程

文档序号:14724963发布日期:2018-06-19 05:09阅读:来源:国知局
技术特征:

1.一种双夹层结构的渐进式冷冻浓缩设备,其特征在于:包括结晶浓缩单元、冷载体温度控制单元以及参数控制与自动记录单元;

所述结晶浓缩单元包括结晶浓缩罐、外夹层温度探头和多组温度记录探头;所述结晶浓缩罐的侧壁为双夹层结构,包括通有载体Ⅰ的内夹层和通有冷载体Ⅱ的外夹层,所述载体Ⅰ为具有传热缓冲特性的食品级载体,所述冷载体Ⅱ为抗冻冷载体;所述外夹层温度探头设在所述外夹层的内部;所述多组温度记录探头设在所述结晶浓缩罐内;

所述冷载体温度控制单元包括装有冷载体Ⅱ的冷载体罐、温度平衡控制箱、制冷压缩机、热交换器、第一低温循环泵和第二低温循环泵;所述冷载体罐、温度平衡控制箱与外夹层通过管道连接组成冷载体Ⅱ流通的循环回路,所述第一低温循环泵安装在冷载体罐与温度平衡控制箱之间的管道上;所述冷载体罐与热交换器中的热媒通道通过管道连接组成冷载体Ⅱ流通的循环回路,所述第二低温循环泵安装在冷载体罐与热交换器之间的管道上,所述制冷压缩机产生的低温制冷剂通入所述热交换器中的冷媒通道;

所述参数控制与自动记录单元包括操作参数面板、控制器和运行数据记录贮存器,所述操作参数面板和运行数据记录贮存器分别与所述控制器电连接;所述控制器分别与所述外夹层温度探头、多组温度记录探头、第一低温循环泵、第二低温循环泵以及制冷压缩机电连接。

2.根据权利要求1所述的双夹层结构的渐进式冷冻浓缩设备,其特征在于:所述结晶浓缩单元还包括气动升降装置,所述气动升降装置包括两根升降杆、带孔冰环托板和气缸,所述两根升降杆伸入所述结晶浓缩罐内,其底端分别与所述带孔冰环托板固定连接,其顶端与所述气缸的动力输出端连接。

3.根据权利要求1所述的双夹层结构的渐进式冷冻浓缩设备,其特征在于:所述结晶浓缩单元还包括保温料缸和低温泵;所述结晶浓缩罐的罐底设有与罐内连通的料液进口阀,内夹层的顶部设有与其内部连通的载体Ⅰ进口阀,底部设有与其内部连通的载体Ⅰ出口阀;所述保温料缸的底部设有料液出口,所述料液出口分别通过管道与所述低温泵的进料端、载体Ⅰ进口阀连接;所述低温泵的进料端通过管道与所述载体Ⅰ出口阀连接,其出料端通过管道与所述料液进口阀连接,并与一伸入所述保温料缸内的循环管道连接,所述循环管道上设有循环控制阀。

4.根据权利要求1所述的双夹层结构的渐进式冷冻浓缩设备,其特征在于:所述外夹层的底部设有与其内部连通的冷载体Ⅱ进口管,顶部设有与其内部连通的冷载体Ⅱ出口阀,所述冷载体Ⅱ进口管上设有与所述控制器电连接的温控电磁阀;所述冷载体Ⅱ进口管与所述温度平衡控制箱连接,所述冷载体Ⅱ出口阀通过管道与所述冷载体罐连接。

5.根据权利要求1所述的双夹层结构的渐进式冷冻浓缩设备,其特征在于:所述多组温度记录探头间隔分布于结晶浓缩罐内的轴向中心至内壁之间,每相邻两组温度记录探头的水平间距为1~5cm,最外侧的一组温度记录探头与结晶浓缩罐内壁的距离为1~2mm。

6.根据权利要求1~5任一项所述的双夹层结构的渐进式冷冻浓缩设备,其特征在于:所述结晶浓缩单元还包括搅拌装置,所述搅拌装置包括搅拌桨、密封装置和搅拌电机,所述搅拌桨设置在所述结晶浓缩罐内,其顶端通过所述密封装置安装在所述结晶浓缩罐的罐顶,并与所述搅拌电机的动力输出端连接;所述控制器与所述搅拌电机电连接。

7.一种冷冻浓缩方法,其特征在于:包括以下步骤:

(1)测定待浓缩料液的冰点和过冷点;

(2)将待浓缩料液输送至一结晶浓缩罐内;所述结晶浓缩罐的侧壁为具有内夹层和外夹层的双夹层结构,罐内设置有搅拌桨;

(3)将载体Ⅰ充满结晶浓缩罐的内夹层内部;所述载体Ⅰ为具有传热缓冲特性的食品级载体;

(4)将冷载体Ⅱ输入结晶浓缩罐的外夹层内部,保持循环流动,同时利用制冷压缩机和换热器对输入外夹层的冷载体Ⅱ进行冷却降温;所述冷载体Ⅱ为抗冻冷载体;

(5)通过控制冷载体Ⅱ输入外夹层的流速、制冷压缩机的工作状态以及搅拌桨的转速,分四个阶段降低结晶浓缩罐内待浓缩料液的温度,进行冷冻浓缩,使罐内形成冰环;第一阶段将料液温度降至其冰点值上、下1℃之间,第二阶段将料液温度降至其过冷点值上、下1~2℃之间,第三阶段在第二阶段的基础上将料液温度降低4~6℃,第四阶段在第三阶段的基础上继续降低料液温度;

(6)当结晶浓缩罐内的料液达到目标浓度时,排出并收集罐内的所有浓缩母液。

8.根据权利要求7所述的冷冻浓缩方法,其特征在于:还包括步骤(7):停止制冷压缩机的工作,排出并收集结晶浓缩罐内冰环解冻外渗的较高浓度料液,当收集的混合料液的平均浓度不符合浓缩要求时,停止收集。

9.根据权利要求8所述的冷冻浓缩方法,其特征在于:还包括步骤(8):排尽结晶浓缩罐的内夹层内部的载体Ⅰ,再用清水清洗内夹层,然后将下一批待浓缩料液输入内夹层内部,并保持循环流动,对结晶浓缩罐内的冰环外壁进行解冻,同时对下一批待浓缩料液进行预冷。

10.根据权利要求9所述的冷冻浓缩方法,其特征在于:步骤(8)还包括:下一批待浓缩料液预冷完成后,利用一气动升降装置托起结晶浓缩罐内的冰环,打开罐顶,取出冰环;所述气动升降装置包括两根升降杆、带孔冰环托板和气缸,所述两根升降杆伸入所述结晶浓缩罐内,其底端分别与所述带孔冰环托板固定连接,其顶端与所述气缸的动力输出端连接。

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