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一种综合节能的食品真空冷冻干燥装置及方法

阅读:2发布:2020-07-07

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1.一种综合节能的食品真空冷冻干燥装置,其特征在于,包括:
太阳能蒸汽循环系统,包括太阳能集热器,所述太阳能集热器分别经所述循环和循环升温池相连接,且所述太阳能集热器还经供水阀与锅炉相连接;
制冷循环系统,包括冷却水循环系统,所述冷却水循环系统的进水端与软化处理的市政水相连通,所述冷却水循环系统的第一出水端经补水阀与所述水池相连接,其第二出水端经冷却水回水阀返回至所述制冷循环系统中;
真空冷冻干燥系统,包括真空冷冻干燥箱和蒸汽盘管,所述蒸汽盘管设置在所述真空冷冻干燥箱内,所述锅炉经蒸汽阀与所述蒸汽盘管的一端相连接,所述蒸汽盘管的另一端经疏水阀与所述水池相连接;
监控系统,用于监控所述水池的水温、水压与水位,且所述监控系统分别与所述太阳能蒸汽循环系统、制冷机组和干燥系统相连接。
2.如权利要求1所述的综合节能的食品真空冷冻干燥装置,其特征在于,所述蒸汽盘管的外侧设有传热水箱,所述传热水箱与膨胀桶相连接,所述膨胀桶与外部的大气相接触,其内部装有辅助传热液体。
3.如权利要求2所述的综合节能的食品真空冷冻干燥装置,其特征在于,所述真空冷冻干燥箱的箱壁涂覆有红外辐射涂层。
4.一种综合节能的食品真空冷冻干燥方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、太阳能蒸汽循环系统及循环升温泵对锅炉用水进行循环加热控制;
S2、启动制冷循环系统和真空冷冻干燥系统,对食品进行冷冻及真空干燥;
S3、冷冻干燥结束。
5.如权利要求4所述的综合节能的食品真空冷冻干燥方法,其特征在于,所述步骤S1包括:
S11、检查水池中水温状态,判断是否处于正常温度范围;
S12、若低于正常温度范围,则启动循环阀和循环升温水泵对水池中的水进行加热;若高于正常温度范围,则关闭循环阀和循环升温水泵;若处于正常温度范围时,检查水池中的水位;
S13、所述水位低于下液位时,开启补水阀;在水位高于上液位时,关闭补水阀,开启冷却水回水阀;所述水位正常时,依次开启循环阀和循环升温水泵;
S14、锅炉对热水进行加热制取所需蒸汽;
S15、蒸汽进入干燥系统进行干燥后,形成冷凝水返回水池中。
6.如权利要求5所述的综合节能的食品真空冷冻干燥方法,其特征在于,所述步骤S13中,当所述水位低于下液位,开启补水阀之前,还包括延时10秒后循环升温水泵停机。
7.如权利要求5或6所述的综合节能的食品真空冷冻干燥方法,其特征在于,所述步骤S14中,当所述锅炉运行时,检测锅炉的水位,当达到上液位时,需关闭供水阀,打开循环阀,让水池中的水进行循环;当锅炉的水位达到下液位时,打开供水阀,关闭循环阀,开始给锅炉补水。
8.如权利要求7所述的综合节能的食品真空冷冻干燥方法,其特征在于,所述步骤S2包括:
S21、开启制冷循环系统和冷却水循环系统,获得冷却循环水,所述制冷循环系统降温至-40℃至-70℃;
S22、依次开启循环升温水泵、供水阀、蒸汽阀、太阳能锅炉蒸汽循环系统;
S23、完成食品的冷冻及真空干燥。
9.如权利要求8所述的综合节能的食品真空冷冻干燥方法,其特征在于,所述步骤S21之后还包括:判断水池是否需要补水,若是,则打开补水阀,关闭冷却水回水阀;若否,则关闭补水阀,打开冷却水回水阀。
10.如权利要求4所述的综合节能的食品真空冷冻干燥方法,其特征在于,所述步骤S3包括:
S31、依次关闭锅炉、循环升温水泵、循环阀、供水阀、蒸汽阀和冷却水循环系统的压缩机
S32、打开压缩空气阀、压缩空气排放阀,送常温压缩空气进蒸汽盘管,以降低食品的温度;
S33、食品达到出箱要求后,关闭压缩空气阀和压缩空气排放阀。

说明书全文

一种综合节能的食品真空冷冻干燥装置及方法

技术领域

[0001] 本发明食品加工领域技术领域,尤其涉及一种综合节能的食品真空冷冻干燥装置及方法。

背景技术

[0002] 农产品加工的发展平在一定程度上反映了一个国家科技水平与富裕程度,世界上许多发达国家都把产后农产品的储藏、保鲜、加工放在农业的首位。我国自改革开放以来,农产品加工技术的研究也得到了迅速发展。而随着科技的进步与人们生活品质的提高,传统食品保存与加工技术已经无法全面满足市场强大的需求。高品质脱水产品,且能保持很高营养水平同时兼具最初新鲜感官特性的产品越来越受人们的青睐。真空冷冻干燥技术是目前国际上最先进的食品干燥脱水加工技术,与其他的烘干或干方法相比,真空冷冻干燥出产的冻干食品,不仅能很好的保持物料的色泽、外形、口感和营养成份等,而且能长期保存,复水性极好,又方便运输。干燥后的食品体积、形态基本不变,物质呈海绵状,无干缩现象,可广泛应用于蔬菜、水果、调味品、水产品、生物制品、药品、中药材、饮料、化工等领域。
[0003] 然而,世界各国都在重视环保,提倡低生活,各行各业都在研究环境保护方案。但冷冻干燥是干燥行业的能耗大户。根据冷冻干燥过程涉及的四个主要步骤:冷冻、真空、升华及冷凝。其中升华几乎占整个干燥过程总能量的一半。因此,通过改善传热与加热方式是节约升华耗能成本行之有效的途径。近年来环保及社会经济可持续发展的号召,太阳能作为一种环保节能的可再生能源已经逐步深入人心。可太阳能系统集热具有不均匀性,使太阳能供热具有不稳定性

发明内容

[0004] 本发明主要是解决现有技术中所存在的技术问题,从而提供一种的节能效果好、供热稳定的综合节能的食品真空冷冻干燥装置及方法。
[0005] 本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:
[0006] 本发明提供的综合节能的食品真空冷冻干燥装置,其包括:
[0007] 太阳能蒸汽循环系统,包括太阳能集热器,所述太阳能集热器分别经所述循环和循环升温与水池相连接,且所述太阳能集热器还经供水阀与锅炉相连接;
[0008] 制冷循环系统,包括冷却水循环系统,所述冷却水循环系统的进水端与软化处理的市政水相连通,所述冷却水循环系统的第一出水端经补水阀与所述水池相连接,其第二出水端经冷却水回水阀返回至所述制冷循环系统中;
[0009] 真空冷冻干燥系统,包括真空冷冻干燥箱和蒸汽盘管,所述蒸汽盘管设置在所述真空冷冻干燥箱内,所述锅炉经蒸汽阀与所述蒸汽盘管的一端相连接,所述蒸汽盘管的另一端经疏水阀与所述水池相连接;
[0010] 监控系统,用于监控所述水池的水温、水压与水位,且所述监控系统分别与所述太阳能蒸汽循环系统、制冷机组和干燥系统相连接。
[0011] 进一步地,所述蒸汽盘管的外侧设有传热水箱,所述传热水箱与膨胀桶相连接,所述膨胀桶与外部的大气相接触,其内部装有辅助传热液体。
[0012] 进一步地,所述真空冷冻干燥箱的箱壁涂覆有红外辐射涂层。
[0013] 本发明提供的综合节能的食品真空冷冻干燥方法,其包括以下步骤:
[0014] S1、太阳能蒸汽循环系统及循环升温泵对锅炉用水进行循环加热控制;
[0015] S2、启动制冷循环系统和真空冷冻干燥系统,对食品进行冷冻及真空干燥;
[0016] S3、冷冻干燥结束。
[0017] 进一步地,所述步骤S1包括:
[0018] S11、检查水池中水温状态,判断是否处于正常温度范围;
[0019] S12、若低于正常温度范围,则启动循环阀和循环升温水泵对水池中的水进行加热;若高于正常温度范围,则关闭循环阀和循环升温水泵;若处于正常温度范围时,检查水池中的水位;
[0020] S13、所述水位低于下液位时,开启补水阀;在水位高于上液位时,关闭补水阀,开启冷却水回水阀;所述水位正常时,依次开启循环阀和循环升温水泵;
[0021] S14、锅炉对热水进行加热制取所需蒸汽;
[0022] S15、蒸汽进入干燥系统进行干燥后,形成冷凝水返回水池中。
[0023] 进一步地,所述步骤S13中,当所述水位低于下液位,开启补水阀之前,还包括延时10秒后循环升温水泵停机。
[0024] 进一步地,所述步骤S14中,当所述锅炉运行时,检测锅炉的水位,当达到上液位时,需关闭供水阀,打开循环阀,让水池中的水进行循环;当锅炉的水位达到下液位时,打开供水阀,关闭循环阀,开始给锅炉补水。
[0025] 进一步地,所述步骤S2包括:
[0026] S21、开启制冷循环系统和冷却水循环系统,获得冷却循环水,所述制冷循环系统降温至-40℃至-70℃;
[0027] S22、依次开启循环升温水泵、供水阀、蒸汽阀、太阳能锅炉蒸汽循环系统;
[0028] S23、完成食品的冷冻及干燥。
[0029] 进一步地,所述步骤S21之后还包括:判断水池是否需要补水,若是,则打开补水阀,关闭冷却水回水阀;若否,则关闭补水阀,打开冷却水回水阀。
[0030] 进一步地,所述步骤S3包括:
[0031] S31、依次关闭锅炉、循环升温水泵、循环阀、供水阀、蒸汽阀和冷却水循环系统的压缩机
[0032] S32、打开压缩空气阀、压缩空气排放阀,送常温压缩空气进蒸汽盘管,以降低食品的温度;
[0033] S33、食品达到出箱温度后,关闭压缩空气阀和压缩空气排放阀。。
[0034] 本发明的有益效果在于:本发明可以实现真空冷冻干燥机多方位的节能,其中,利用太阳能蒸汽循环系统配合循环升温泵和循环阀的使用,其减少了电、燃油等耗费,节能效果好且供热稳定;利用制冷循环系统的冷却水作为预热段的水源,则降低了锅炉的热负载;而通过在蒸汽盘管外围设置传热水箱和膨胀桶结构,其不仅增加了换热效果,而且起到了稳定蒸汽压的作用;红外辐射涂层也为缩短换热时间起到一定作用。
附图说明
[0035] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036] 图1是本发明的综合节能的食品真空冷冻干燥装置的结构示意图;
[0037] 图2是本发明的综合节能的食品真空冷冻干燥装置的真空冷冻干燥系统的结构示意图;
[0038] 图3是本发明的综合节能的食品真空冷冻干燥方法的步骤S1的方法流程图
[0039] 图4是本发明的综合节能的食品真空冷冻干燥方法的步骤S2的方法流程图;
[0040] 图5是本发明的综合节能的食品真空冷冻干燥方法的步骤S3的方法流程图。

具体实施方式

[0041] 下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0042] 参阅图1所示,本发明的综合节能的食品真空冷冻干燥装置,其包括:
[0043] 太阳能蒸汽循环系统,包括太阳能集热器1,太阳能集热器1分别经循环阀2和循环升温泵3与水池4相连接,且太阳能集热器1还经供水阀5与锅炉6相连接;
[0044] 制冷循环系统,包括冷却水循环系统7,冷却水循环系统7的进水端与软化后的市政水16相连通,冷却水循环系统7的第一出水端经补水阀8与水池4相连接,其第二出水端经冷却水回水阀9返回至制冷循环系统中;
[0045] 干燥系统,包括真空冷冻干燥箱10和蒸汽盘管11,蒸汽盘管11设置在真空冷冻干燥箱10内,锅炉6经蒸汽阀12与蒸汽盘管11的一端相连接,蒸汽盘管11的另一端经疏水阀13与水池4相连接;本发明中,真空冷冻干燥箱10内还布置有真空单元和冷冻单元,用于对食品进行真空处理和冷冻处理,而真空单元和冷冻单元为现有技术,此处不再赘述。
[0046] 监控系统(图中未示出),用于监控水池4的水温、水压与水位,且监控系统分别与太阳能蒸汽循环系统、制冷机组和干燥系统相连接。本实施例中的监控系统包括温度传感器压力传感器液位传感器,温度传感器、压力传感器和液位传感器分别用于检测水池4的水温、水压和水位。
[0047] 本发明中,通过监控水池4的水温与水位以控制供水阀5、循环阀2、循环升温水泵3的开断就能实现系统的供水要求,其大大简化了从太阳能利用度进行控制的步骤。并且,在本发明中,蒸汽用水的最初段源于制冷循环系统的冷却水循环系统7(水冷器)升温后的冷却水,当检测到水池4需要补水时,开启补水阀8,关闭冷却水回水阀9,升温后的冷却水进入到水池4以供加热蒸汽之用。当水池4不需要补给时,关闭补水阀8,开启冷却水回水阀9,升温后的水进入到冷却水循环系统7中。
[0048] 参阅图2所示,本发明中,蒸汽盘管11的外侧设有传热水箱14,传热水箱14与膨胀桶15相连接,膨胀桶15与外部的大气相接触,其内部装有辅助传热液体(如:水或油等)。本实施例中,考虑到传热水箱14的受热膨胀,该传热水箱14与膨胀桶15相连接,通过膨胀桶15可以平衡此体积的变化,从而保证传热水箱14内水量与水压的稳定。而且,为了进一步增强换热效果,真空冷冻干燥箱10的箱壁涂覆有红外辐射涂层。
[0049] 参阅图3-5所示,本发明的综合节能的食品真空冷冻干燥方法,其包括以下步骤:
[0050] S1、太阳能蒸汽循环系统及循环升温泵3对锅炉6用水进行循环加热控制;
[0051] S2、启动制冷循环系统和真空冷冻干燥系统,对食品进行冷冻及真空干燥;
[0052] S3、冷冻干燥结束。
[0053] 参阅图3所示,步骤S1包括:
[0054] S11、检查水池4中水温状态,判断是否处于正常温度范围;本实施例中的正常温度范围为60℃-80℃。在本发明的其他实施例中,该温度范围也可以使其他数值。
[0055] S12、若低于正常温度范围,则启动循环阀2和循环升温水泵3对水池4中的水进行加热;若高于正常温度范围,则关闭循环阀2和循环升温水泵3;若处于正常温度范围时,检查水池4中的水位;
[0056] S13、水位低于下液位时,开启补水阀8;在水位高于上液位时,关闭补水阀8,开启冷却水回水阀9;水位正常时,依次开启循环阀2和循环升温水泵3;
[0057] S14、锅炉6对热水进行加热制取所需蒸汽;
[0058] S15、蒸汽进入干燥系统进行干燥后,形成冷凝水返回水池4中。
[0059] 本发明的步骤S13中,当水位低于下液位,开启补水阀8之前,还包括延时10秒后循环升温水泵3停机,用于保护循环升温水泵3,防止循环升温水泵3空转。
[0060] 步骤S14中,当锅炉6运行时,检测锅炉6的水位,当达到上液位时,需关闭供水阀5,打开循环阀2,让水池4中的水进行循环;当锅炉6的水位达到下液位时,打开供水阀5,关闭循环阀2,开始给锅炉6补水。而锅炉6的加热火力则可以根据需要的蒸汽温度和压力进行PID调节。
[0061] 参阅图4所示,步骤S2包括:
[0062] S21、开启制冷循环系统和冷却水循环系统,获得冷却循环水,制冷循环系统降温至-40℃至-70℃;
[0063] S22、依次开启循环升温水泵3、供水阀5、蒸汽阀12、太阳能锅炉蒸汽循环系统;
[0064] S23、完成食品的冷冻及干燥。
[0065] 其中,步骤S21之后还包括:判断水池4是否需要补水,若是,则打开补水阀8,关闭冷却水回水阀9;若否,则关闭补水阀8,打开冷却水回水阀9。
[0066] 参阅图5所示,步骤S3包括:
[0067] S31、依次关闭锅炉6、循环升温水泵3、循环阀2、供水阀5、蒸汽阀12和冷却水循环系统的压缩机;
[0068] S32、打开压缩空气阀17、压缩空气排放阀18,送常温压缩空气进蒸汽盘管11,以降低食品的温度;
[0069] S33、食品达到出箱温度后,关闭压缩空气阀17和压缩空气排放阀18。
[0070] 以上,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,任何不经过创造性劳动想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
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