[实用新型]一种冷冻浓缩设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种溶液的冷冻浓缩设备，属于轻工领域的浓缩技术。

背景技术

水溶液通过浓缩可大幅减小重量和体积，节省了包装和贮藏运输成本，由于浓缩液可溶性固形物含量较高，不容易腐败变质，便于后续加工或适合于长途运输进行国内国际贸易。因此，浓缩被广泛应用于食品、天然产物提取、化工等多个领域。水溶液浓缩本质上就是一个除水过程，目前主要方法主要有热力浓缩、反渗透浓缩和冷冻浓缩。

冷冻浓缩是将温度降至水的冰点以下，使水分以冰晶的方式从溶液中析出而除去。由于是在低温下浓缩，能避免有效成份变化，很好地保持品质。同时水结冰能耗只有加热蒸发浓缩的约1/7，节能效果十分显著。

结冰是水溶液冷冻浓缩的主要步骤，目前主要有两种方法。渐进层状结晶冷冻浓缩法和悬浮结晶冷冻浓缩法。渐进层状结晶是冰晶在冷却面上产生、成熟和冻结，溶质被排除在液相中，使液相中溶质的质量分数逐渐升高。此方法的最大优点是形成一个整体的冰晶，固液界面小，所以浓缩后期浓缩液与冰晶分离时易于操作。然而，由于渐进冷冻是在过冷面上形成冻结的冰层，由于冰的传热系数是非常小的，随着冰层逐渐加厚，水分冻结速率会越来越慢，如何提高传热效率是该方法在应用中需突破的障碍。此外，由于冰晶在冷却面形成和生长，会在设备内的冷却结构上，如罐壁、盘管、换热器表面形成较厚冰层，后期融冰不仅需要大量的能量而且清理十分困难，成为该项技术实际应用的又一障碍。因此，层状结晶冷浓缩方法在小型容器中较易实现，但随着罐体容量的增加、罐壁冻结冰层逐渐加厚，传热阻力急剧增加，完成罐体内水溶液的整体冻结需要数天时间，应用于一定规模的生产非常困难。

悬浮结晶冷冻浓缩法通过大量悬浮分散于水溶液中的冰晶生长、分离实现浓缩，称为悬浮结晶。由于溶液中产生了大量的悬浮冰晶，单位体积溶液内冰晶的比表面积很大，能够迅速地形成纯度较高冰晶体，并大幅度的提高浓缩终点，这是该冷冻方式的优点。由于悬浮结晶的冰晶颗粒小、表面积大，吸附的溶质也比较多；尤其是随着浓缩度增加冰晶和汁液分离将更加困难。由于悬浮结晶冷冻浓缩法的冰晶产生、生长以及浓缩后期的固液分离、冰晶清洗等单元操作必须在不同设备中完成，设备和配套设施多，工艺流程和操作复杂，造价高，生产过程容易污染，设备投资及运营成本高，在生产中应用有很大的局限性。

发明内容

为了解决以上技术问题，本实用新型提供了一种冷冻浓缩设备，本实用新型提供了的冷冻浓缩设备，其主要由不锈钢罐体、冷媒夹套、加热夹套、导热板、减速电机、螺旋桨搅拌、进料孔、脱气孔、出渣口等组成，该设备传热效率高，能实现水溶液在罐内的快速冻结和冰体的快速融化和彻底清除。该设备对各类水溶液都具有很好的适应性，可用于果汁、发酵液、植物提取物等水溶液的浓缩，也适用于含有大量悬浮物浆液的浓缩，如水果打浆后的果浆。在单一罐体内可同时完成取汁、过滤澄清、溶液冻结、冰晶分离和融冰等操作过程，并获得高品质的澄清浓缩溶液。该实用新型具有设备结构简单、配套设施少、工艺流程和操作简捷、投资和运行费用低、换热效率高节能降耗等性能优势。

本实用新型提供的冷冻浓缩设备，包括罐体(1)，所述罐体的下面焊接有罐脚（18），

所述罐体（1）为圆柱形的不锈钢罐，罐体（1）的侧壁设有冷媒夹套（14），罐体（1）的底部为圆弧形，底部设有加热夹套（15），罐内侧壁上径向垂直交替焊接有若干块不锈钢导热宽板（10）和导热窄板（11），罐盖上设有观察孔（2）、进料孔（3）、测温器（4）、脱气孔（5）、减速电机（6），减速电机（6）下连有搅拌桨(7)，罐底中心位置设有快装盲板出渣口（13），其上部置有滤网（12）、快装盲板出渣口（13）中心开孔为浓缩液及融冰水出口（20），罐体(1)外设有聚氨酯保温层（19）。

所述导热板的垂直高度接近罐体圆柱形部分的高度，导热板按径向宽度分为宽板和窄板两种，宽版宽度比罐体半径小（5-10）厘米，窄板宽度(cm)=1/2罐体半径，宽板和窄板以间距5cm～20cm交替紧密焊接在罐体侧壁上，导热板表面作抛光处理，导热板可增加罐内换热面积6-40倍。

所述搅拌浆为螺旋桨式搅拌桨，根据罐体的大小和水溶液的粘稠度可在搅拌轴上安装1-5个搅拌桨。

在罐底中心位置设快装盲板出渣口，直径在10-30cm。

本实用新型的有益效果