本發(fā)明屬于食品生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域、保健品技術(shù)領(lǐng)域、即食營養(yǎng)米粉技術(shù)領(lǐng)域等,具體涉及一種空氣能噴霧干燥設(shè)備。
背景技術(shù):
傳統(tǒng)的噴霧干燥設(shè)備在能源上消耗比較大,熱空氣不能得到回收利用,直接排放,造成了高損耗、高耗能,其他食品加工設(shè)備也存在同樣的問題。如輥筒干燥蒸煮烘干,輥筒干燥蒸煮烘干是采用蒸汽加溫,也是消耗大量能源。
以傳統(tǒng)嬰幼兒營養(yǎng)米粉制備為例:
(1)有膨化干燥法:大米粉碎、干法混料、擠壓噴爆、粉碎、混合、包裝的干法生產(chǎn)工藝,產(chǎn)品以粉末狀為主,該類產(chǎn)品加水容易成團、干法混料營養(yǎng)成分,分散不均勻、嬰幼兒容易上火(容易上火成為主要問題)。
(2)輥筒干燥法,一般采用酶水解(嬰兒米粉無糖化、CHE淀粉水解工藝)再進行輥筒干燥蒸煮,輥筒干燥機是一種內(nèi)加熱傳導轉(zhuǎn)動干燥設(shè)備,米漿在輥筒外壁上獲得以導熱方式傳遞的熱量,脫除水分,熱量由筒內(nèi)壁傳到筒外壁,再穿過米片膜,使米片膜的濕分汽化,再通過刮刀將達到干燥要求的米片刮下(輥筒干燥存在有刮絲現(xiàn)象是最大的安全隱患),蒸發(fā)除去的濕分,粉碎、混合、進行包裝。由于輥筒干燥方式輥筒表面熱量消耗嚴重,在生產(chǎn)過程中無法進行保溫,其熱空氣和水蒸氣,直接排放至大氣中不能得到回收利用大量浪費能源。以上兩種生產(chǎn)方式也對各種維生素有效成分經(jīng)過高溫蒸煮消耗嚴重,產(chǎn)品存在著污染生產(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)條件上不符合國際衛(wèi)生要求,微生物不易控制。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于針對上述傳統(tǒng)生產(chǎn)食品、保健品加工設(shè)備存在的問題,提供一種空氣能噴霧干燥設(shè)備。以適應現(xiàn)代食品越來越多的關(guān)注食品生產(chǎn)過程安全,減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的污染和節(jié)能環(huán)保的要求。
本發(fā)明,包括干燥器主塔體和高溫熱泵系統(tǒng),高溫熱泵系統(tǒng)由制冷劑管道依次循環(huán)連接的高溫熱泵壓縮機、冷凝器、制冷劑儲罐、過濾器、電子膨脹閥和蒸發(fā)器組成,在干燥器主塔體的上部設(shè)有漿料噴霧器和塔頂熱風分配器,干燥器主塔體的底部為粉料出料口,在干燥器主塔體的中下部設(shè)有熱風輸出口,熱風輸出口通過管道依次與旋風分離器和靜電分離器連接,靜電分離器的出風口通過管道連接到蒸發(fā)器的空氣輸入口,蒸發(fā)器空氣輸出口通過管道與氣水分離器的空氣輸入口連接,氣水分離器的空氣輸出口通過管道依次與空氣過濾器和送風機連接,送風機的輸出口通過管道與冷凝器的空氣輸入口連接,冷凝器的空氣輸出口通過管道與陶瓷加熱器的空氣輸入口連接,陶瓷加熱器的空氣輸出口通過靜電過濾器的過濾,輸出的熱風通過管道與塔頂熱風分配器的輸入口連接。
本發(fā)明,可在所述送風機的輸出口與冷凝器的輸入口之間,設(shè)置第二高溫熱泵系統(tǒng),第二高溫熱泵系統(tǒng)由制冷劑管道依次循環(huán)連接的第二高溫熱泵壓縮機、第二冷凝器、第二制冷劑儲罐、第二過濾器、第二電子膨脹閥和第二蒸發(fā)器組成,送風機的輸出口通過管道與第二冷凝器的空氣輸入口連接,第二冷凝器的空氣輸出口通過管道與冷凝器的空氣輸入口連接。
本發(fā)明,還設(shè)置振動流化床,振動流化床的一個粉料進料口通過管道及出料控制閥與干燥器主塔體底部的粉料出料口連接,振動流化床的另一個粉料進料口通過管道與旋風分離器和靜電分離器下端的粉料出料口連接,振動流化床內(nèi)置發(fā)熱裝置,以調(diào)節(jié)其輸出粉料的含水率。
本發(fā)明,所述噴霧器可以為離心噴霧器或壓力噴霧器。
本發(fā)明,在相關(guān)設(shè)備以及連接管道的外表面,設(shè)有二氧化硅氣凝膠保溫層,所述相關(guān)設(shè)備是指干燥器主塔體、旋風分離器、靜電分離器、蒸發(fā)器、氣水分離器、空氣過濾器、送風機、冷凝器、陶瓷加熱器、靜電過濾器和振動流化床。
本發(fā)明,具有如下優(yōu)點:
(1)空氣能噴霧干燥設(shè)備,整個生產(chǎn)過程沒有熱氣排放,空氣熱能(能量)得到循環(huán)回收再利用,節(jié)能環(huán)保;
(2)從原料投入到成品產(chǎn)品(粉料)輸出的整個生產(chǎn)過程,處在一個密閉的系統(tǒng)中,不存在污染,確保食品安全;
(3)在相關(guān)設(shè)備以及連接管道的外表面,設(shè)置二氧化硅氣凝膠隔熱保溫層,進一步減少熱量損耗;
(4)分離水可以再利用,從而減少了維生素營養(yǎng)成分的損失。
本發(fā)明,應用于高要求的食品制備,干燥速度快,一般只需5-15秒,具有瞬時干燥特點;食品保健品物料短時間內(nèi)完成干燥過程,適應于熱敏性物料干燥,復水性好、營養(yǎng)素分散均勻、保持維生素含量、食品物料色、香、味成品質(zhì)量好純度高,適宜連續(xù)生產(chǎn),產(chǎn)品一次為粉末加工成型,無須經(jīng)過第二次粉碎工序,減少二次污染,生產(chǎn)過程是一種安全、衛(wèi)生、環(huán)保的專用干燥設(shè)備
本發(fā)明,主要適用于食品、保健品的生產(chǎn),例如,用于嬰幼兒米粉、豆制品類、乳制品類、糊狀物類的噴霧干燥加工。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實施例空氣能噴霧干燥設(shè)備流程示意圖。
圖中,1、漿料泵;2、漿料噴霧器;3、塔頂熱風分配器;4、干燥器主塔體;5、熱風輸出口;6、出料控制閥;7、旋風分離器;8、靜電分離器;9、蒸發(fā)器;10、氣水分離器;11、空氣過濾器;12、送風機;13、冷凝器;14、陶瓷加熱器;15、靜電過濾器;16、高溫熱泵壓縮機;17、制冷劑儲罐;18、過濾器;19、電子膨脹閥;20、振動流化床;A、產(chǎn)品粉料出口;B、分離水出口;P9、第二蒸發(fā)器;P13、第二冷凝器;P16、第二高溫熱泵壓縮機;P17、第二制冷劑儲罐;P18、第二過濾器;P19、第二電子膨脹閥。
具體實施方式
參照圖1,一種空氣能噴霧干燥設(shè)備,包括干燥器主塔體4、高溫熱泵系統(tǒng)和第二高溫熱泵系統(tǒng),高溫熱泵系統(tǒng)由通過制冷劑管道依次循環(huán)連接的高溫熱泵壓縮機16、冷凝器13、制冷劑儲罐17、過濾器18、電子膨脹閥19和蒸發(fā)器9組成,第二高溫熱泵系統(tǒng)由通過制冷劑管道依次循環(huán)連接的第二高溫熱泵壓縮機P16、第二冷凝器P13、第二制冷劑儲罐P17、第二過濾器P18、第二電子膨脹閥P19和第二蒸發(fā)器P9組成,在干燥器主塔體4的上部設(shè)有漿料噴霧器2和塔頂熱風分配器3,干燥器主塔體4的底部為粉料出料口,在干燥器主塔體4的中下部設(shè)有熱風輸出口5,熱風輸出口5通過管道依次與旋風分離器7和靜電分離器8連接,靜電分離器8的出風口通過管道連接到蒸發(fā)器9的空氣輸入口,蒸發(fā)器9空氣輸出口通過管道與氣水分離器10的空氣輸入口連接,氣水分離器10的空氣輸出口通過管道依次與空氣過濾器11和送風機12連接,送風機12的輸出口通過管道與第二冷凝器P13的空氣輸入口連接,第二冷凝器P13的空氣輸出口與冷凝器13的空氣輸入口連接,冷凝器13的空氣輸出口通過管道與陶瓷加熱器14的空氣輸入口連接,陶瓷加熱器14的空氣輸出口通過靜電過濾器15的過濾,輸出的熱風通過管道與塔頂熱風分配器3的輸入口連接。
設(shè)置振動流化床20,振動流化床20的一個粉料進料口通過管道及出料控制閥6與干燥器主塔體4底部的粉料出料口連接,振動流化床20的另一個粉料進料口通過管道與旋風分離器7和靜電分離器8下端的粉料出料口連接,振動流化床20內(nèi)置發(fā)熱裝置,以調(diào)節(jié)其輸出粉料A的含水率。所述噴霧器2為離心噴霧器或壓力噴霧器。在相關(guān)設(shè)備以及連接管道的外表面,設(shè)有二氧化硅氣凝膠隔熱保溫層,所述相關(guān)設(shè)備是指干燥器主塔體、旋風分離器、靜電分離器、蒸發(fā)器、氣水分離器、空氣過濾器、送風機、冷凝器、陶瓷加熱器、靜電過濾器和振動流化床。
本實施例,設(shè)備控制系統(tǒng)(圖中未畫出)使用人機界面觸摸屏、可編程控制模塊PLC控制系統(tǒng),實現(xiàn)高度集成自動化、智能化控制,(智能化控制采用視覺測量、視覺控制,從而提高了使用效率,減少人力成本)現(xiàn)場視頻、溫度控制、風量控制、氣壓控制、高溫熱泵壓縮機、電機參數(shù)、各個變量參數(shù)的跟蹤校正都能進行遠程顯示控制。(冷凝器、蒸發(fā)器、干燥室、塔體內(nèi)、進風口、旋風分離器等部位的溫度、壓力進行檢測)從食品料液到干燥出成品包裝全程連續(xù)不間斷,可以全天候連續(xù)生產(chǎn)。
本實施例,由于空氣能噴霧干燥設(shè)備應用于食品技術(shù)領(lǐng)域,所以對于相關(guān)設(shè)備以及連接管道所選用的材料有著嚴格的要求,必須符合食品安全和相關(guān)技術(shù)要求。
本實施例,其工作原理如下:
1. 空氣能噴霧干燥設(shè)備為連續(xù)式常壓干燥器的一種,空氣作為介質(zhì)經(jīng)過空氣過濾器11、送風機12輸入到第二冷凝器P13和冷凝器13吸熱,溫度上升流向陶瓷加熱器14,經(jīng)過靜電過濾器15過濾,進入塔頂熱風分配器3,熱空氣溫度設(shè)置為150-220℃,壓力105(KPa)-150(KPa)千帕,熱空氣呈螺旋狀均勻地進入干燥器主塔體體4。食品料液(漿料)由漿料泵1輸送到干燥器主塔體頂部的離心噴霧器或壓力噴霧器3,料液(漿料)溫度20-90℃,由于噴霧器工作時增大料液表面積成極細微的霧狀液珠,與熱空氣并流接觸,水份迅速蒸發(fā)并在極短的時間內(nèi)(5-15秒)干燥為粉末狀成品并下落,成品連續(xù)地由干燥塔底部輸出至出料控制閥6。干燥室熱風輸出口5 輸出溫度為75-95℃的含有少量粉末的熱風,含有少量粉末的熱風經(jīng)旋風分離器7和靜電分離器8兩級分離,分離出來的粉末分別從旋風分離器7和靜電分離器8下端的粉料出料口排出,靜電分離器8的出風口輸出的熱空氣和水蒸氣流向蒸發(fā)器9,熱空氣和水蒸氣的熱量將被蒸發(fā)器9吸收,形成的空氣和水流經(jīng)氣水分離器10分離,分離水將在氣水分離器10底部排出,分離的空氣將依次流向空氣過濾器11、送風機12、第二冷凝器P13和冷凝器13,空氣在第二冷凝器P13和冷凝器13內(nèi)得到熱量吸收形成熱空氣,得到的熱空氣經(jīng)再由陶瓷發(fā)熱器14進行熱能補償,經(jīng)過靜電凈化過濾器15 過濾,再次流向塔頂熱風分配器3,形成了熱空氣的熱循環(huán)。第二冷凝器P13所釋放的熱能來自第二蒸發(fā)器P9吸收來自大氣中的熱量;冷凝器13所釋放的熱能來自蒸發(fā)器9吸收靜電分離器8出風口輸出的熱空氣的熱量。
2.大部分干粉料從干燥器主塔體4底部的粉料出料口經(jīng)出料控制閥6,小部分干粉料從旋風分離器7和靜電分離器8下端的粉料出料口,被收集到振動流化床20,振動流化床內(nèi)置發(fā)熱器,振動流化床20主要起到控制、調(diào)節(jié)成品含水率的作用,最后產(chǎn)品成品干粉從振動流化床20出料口輸出。
3.高溫熱泵系統(tǒng)工作過程:
(1)高溫熱泵壓縮機16壓縮過程將低溫低壓的制冷劑氣體被壓縮機壓縮成高溫高壓的氣體,壓力為1330(KPa)-1560(KPa)千帕。此時壓縮機所做的功轉(zhuǎn)化成制冷劑氣體的內(nèi)能,使之溫度升高、壓力增高,此時流入冷空氣吸熱溫度上升,冷凝器13熱能得到釋放。
(2)冷凝過程:從壓縮機出來的高溫高壓的制冷劑氣體,流經(jīng)冷凝器里面銅管,不斷的向外面放熱,凝結(jié)成了高溫高壓制冷劑液體。液化時制冷劑溫度降低,但壓力不變。
(3)節(jié)流過程:從冷凝器13出來的高溫高壓的制冷劑液體,經(jīng)由制冷劑儲罐17、過濾器18、經(jīng)過電子膨脹閥19節(jié)流裝置的節(jié)流,變成了低溫低壓制冷劑液體(熱力學上則稱為等焓過程)。
(4)電子膨脹閥19裝置出來的低溫低壓的制冷劑液體,經(jīng)過蒸發(fā)器9成了低溫低壓的制冷劑氣體,壓力為220(KPa)-320(KPa)千帕,此時銅管內(nèi)制冷劑氣體溫度下降,由于靜電分離器8的輸出熱空氣和水蒸氣的熱量被蒸發(fā)器9吸收,吸收的熱量變成了制冷劑的潛熱,制冷劑的潛能返回到熱泵壓縮機,形成了制冷劑(冷媒)的整個循環(huán)。
第二高溫熱泵系統(tǒng)工作過程與高溫熱泵系統(tǒng)工作過程基本相同。
(5) 由靜電分離器8的輸出的熱風,其熱能被蒸發(fā)器9吸收,熱風得到冷卻,形成了冷空氣和水霧,冷空氣中的水霧和水在氣水分離器10得到分離,形成了水和空氣,水直接在氣水分離器10底部排放,空氣經(jīng)由凈化過濾器11和送風機12輸入到第二冷凝器P13和冷凝器13,冷空氣首先吸收第二冷凝器P13來自大氣的熱量氣溫升高,已經(jīng)溫度升高的空氣再次吸收冷凝器13的熱量,形成了熱風(熱能)的循環(huán)再利用。
空氣能高溫熱泵壓縮機作為能量交換,空氣能高溫熱泵壓縮機壓縮制冷劑(工質(zhì)能)吸收蒸發(fā)器熱量,在冷凝器得到釋放。
本發(fā)明,突破傳統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換理論,實現(xiàn)高能效,高溫熱泵壓縮機工作時,若:工質(zhì)能在蒸發(fā)器中吸收由靜電分離器流出熱空氣的能量QA;高溫熱泵壓縮機工作做功,即熱泵壓縮機耗電QB;則:工質(zhì)能在冷凝器中釋放的熱量QC;QC=QA+QB。
高溫熱泵壓縮機工作做功之后,由機械動能變成熱能。采用熱泵技術(shù)能效比更高。提高制熱效率??諝饽車婌F干燥機顯著節(jié)能。空氣能噴霧干燥設(shè)備由于工作在空氣熱循環(huán)中,減少了空氣對食品產(chǎn)品污染,熱空氣得到了循環(huán)再利用,從而起到節(jié)能環(huán)保作用,節(jié)約大量的能量,減少了用電量。毋庸置疑,空氣能噴霧干燥機最大的優(yōu)點就是節(jié)能。將噴霧干燥器(干燥室)流出的熱空氣經(jīng)由蒸發(fā)器吸收的能量通過熱泵壓縮機轉(zhuǎn)化為高溫熱能,再次在冷凝器得到重新釋放高溫熱空氣。與相同的其他設(shè)備相比,最大的優(yōu)點就是節(jié)約能源。
上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式,但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制,其他的任何未離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合或簡化,均應為等效的置換方式,都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。