一种冻干机负压除霜及水回收成套系统的制作方法

[0001]
本实用新型属于水回收系统，特别涉及一种冻干机负压除霜及水回收成套系统。


背景技术：

[0002]
伴随着社会的发展、时代的进步和人民生活水平的提高，食品工业正朝着营养、健康、功能、便捷、易保存的方向迈进。近年来，真空冷冻干燥工艺（以下简称fdp）被食品工业广泛地应用，可谓是方兴未艾。
[0003]
冻干食品（以下简称fdf）技术是先将含水食品物料急速冷冻到其共晶点温度以下，使其中的水分冻结成冰，然后在合适的温度和真空度下，使冰升华为汽体从物料中逸出，再利用冷阱（冰汽捕集器）将冰汽凝华成冰，从而获得干燥食品的技术。fdf工序每次完成以后，在冷阱上会凝华大量的冰，在下一次工作前需要将冰彻底去除。目前绝大多数冻干机是用水去除，偶有用锅炉蒸汽去除，但都要耗费大量的水源和能源，还会产生大量的废水和废气排放，造成环境污染，更可惜的是大量的凝华水，被白白地浪费掉了。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种由负压除霜及水回收系统、以及冻干机加热系统、真空系统和制冷系统组成，完成fdp负压除霜与凝华水回收，并实现单仓或多仓共用的一种冻干机负压除霜及水回收成套系统。
[0005]
本实用新型解决问题所采用的技术方案是：一种冻干机负压除霜及水回收成套系统，包括负压除霜及水回收系统1中的储水箱，其特征在于负压蒸汽发生器的管接口1用管路三通分别与加热系统中的换热器的管接口3、冻干仓的管接口1连通；热媒泵出口用管路、三通分别与负压蒸发器加热阀一端和加热板组加热阀一端连通；管接口2用管路与负压蒸汽阀一端连通，负压蒸汽阀的另一端与冻干仓管接口9连通；管接口3用管路与负压蒸汽补水阀一端连通；管接口4用管路与负压蒸发器加热阀另一端连通；负压蒸汽补水阀的另一端用管路和三通分别与储水箱进水阀一端和排水泵出口连通；储水箱进水阀另一端用管路与储水箱的管接口1连通；排水泵入口用管路与流量开关一端连通；流量开关另一端用管路和三通分别与多仓系统、排水阀一端和排污阀一端连通，排水阀的另一端和冻干仓管接口10连通，排污阀另一端排下水；储水箱的管接口2与储水箱出水阀一端连通；储水箱出水阀另一端与净化水系统连通。
[0006]
所述的加热系统，由冻干仓中的加热板组、换热器、蒸汽调节阀、热媒泵和加热板组加热阀组成；冻干仓管接口2用管路与加热板组加热阀另一端连通；换热器的管接口1用管路与蒸汽调节阀一端连通，管接口2用管路与回锅炉出口连通，管接口4用管路与热媒泵入口连通；蒸汽调节阀另一端与锅炉蒸汽连通。
[0007]
所述的真空系统，由真空机组、抽真空阀、破真空阀、罗茨真空泵和旋片真空泵组成；真空机组由罗茨真空泵和旋片真空泵用管路串联组成；罗茨真空泵的入口用管路与抽真空阀一端连通；抽真空阀的另一端与冻干仓的管接口6连通；破真空阀一端放空，另一端
与冻干仓的管接口5连通。
[0008]
所述的制冷系统，由冻干仓中的冷阱、分液头、电子膨胀阀、制冷机供液口、制冷机回气口组成；冷阱上端与分液头一端连通，分液头另一端接有冻干仓的管接口8，管接口8与电子膨胀阀一端连通，电子膨胀阀另一端与制冷机供液口连通；管接口7，即冷阱下端接口，与制冷机回气口连通。
[0009]
本实用新型的有益效果是：该实用新型充分发挥了真空冷冻干燥设备自身冻干仓、真空、加热、制冷系统的功效，提高了设备效率，节约除霜的水源和能源，减少了废水废气排放对环境的污染，特别是使真空冷冻干燥产生大量凝华水得到回收和利用。
附图说明
[0010]
以下结合附图，以实施例具体说明。
[0011]
图1是一种冻干机负压除霜及水回收成套系统的原理图。
[0012]
图中：1-负压除霜及水回收系统；1-1-负压蒸汽发生器；1-2-储水箱；1-3-排水泵；1-4-流量开关；1-5-排水阀；1-6-排污阀；1-7-负压蒸发器补水阀；1-8-负压蒸发器加热阀；1-9-储水箱进水阀；1-10-负压蒸汽阀；1-11-储水箱出水阀；1-12-冻干仓；2-加热系统；2-1-加热板组；2-2-换热器；2-3-蒸汽调节阀；2-4-锅炉蒸汽；2-5-回锅炉；2-6热媒泵；2-7-加热板组加热阀；3-真空系统；3-1-真空机组；3-2-罗茨真空泵；3-3-旋片真空泵；3-4-抽真空阀；3-5-破真空阀；4-制冷系统；4-1-电子膨胀阀；4-2-制冷机供液口；4-3-分液头；4-4-制冷机回气口；4-5-冷阱；5-多仓系统。
具体实施方式
[0013]
实施例，参照附图，一种冻干机负压除霜及水回收成套系统，包括负压除霜及水回收系统1中的储水箱1-2，其特征在于负压蒸汽发生器1-1的管接口1用管路三通分别与加热系统2中的换热器2-2的管接口3、冻干仓1-12的管接口1连通；热媒泵2-6出口用管路、三通分别与负压蒸发器加热阀1-8一端和加热板组加热阀2-7一端连通；管接口2用管路与负压蒸汽阀1-10一端连通，负压蒸汽阀1-10的另一端与冻干仓1-12管接口9连通；管接口3用管路与负压蒸汽补水阀1-7一端连通；管接口4用管路与负压蒸发器加热阀1-8另一端连通；负压蒸汽补水阀1-7的另一端用管路和三通分别与储水箱进水阀1-9一端和排水泵1-3出口连通；储水箱进水阀1-9另一端用管路与储水箱1-2的管接口1连通；排水泵1-3入口用管路与流量开关1-4一端连通；流量开关1-4另一端用管路和三通分别与多仓系统5、排水阀1-5一端和排污阀1-6一端连通，排水阀1-5的另一端和冻干仓1-12管接口10连通，排污阀1-6另一端排下水；储水箱1-2的管接口2与储水箱出水阀1-11一端连通；储水箱出水阀1-11另一端与净化水系统连通。
[0014]
所述的加热系统2，由冻干仓1-12中的加热板组2-1、换热器2-2、蒸汽调节阀2-3、热媒泵2-6和加热板组加热阀2-7组成；冻干仓1-12管接口2用管路与加热板组加热阀2-7另一端连通；换热器2-2的管接口1用管路与蒸汽调节阀2-3一端连通，管接口2用管路与回锅炉2-5出口连通，管接口4用管路与热媒泵2-6入口连通；蒸汽调节阀2-3另一端与锅炉蒸汽2-4连通。冻干仓1-12的管接口1所接的器件也可接到管接口3，同样接到冻干仓1-12的管接口2所接的器件也可接到管接口4上。
[0015]
所述的真空系统3，由真空机组3-1、抽真空阀3-4、破真空阀3-5、罗茨真空泵3-2和旋片真空泵3-3组成；真空机组3-1由罗茨真空泵3-2和旋片真空泵3-3用管路串联组成；罗茨真空泵3-2的入口用管路与抽真空阀3-4一端连通；抽真空阀3-4的另一端与冻干仓1-12的管接口6连通；破真空阀3-5一端放空，另一端与冻干仓1-12的管接口5连通。
[0016]
所述的制冷系统4，由冻干仓1-12中的冷阱4-5、分液头4-3、电子膨胀阀4-1、制冷机供液口4-2、制冷机回气口4-4组成；冷阱4-5上端与分液头4-3一端连通，分液头4-3另一端接有冻干仓1-12的管接口8，管接口8与电子膨胀阀4-1一端连通，电子膨胀阀4-1另一端与制冷机供液口4-2连通；管接口7，即冷阱4-5下端接口，与制冷机回气口4-4连通。
[0017]
该实施例中冻干仓1-12为单仓，也可以多仓并联。并联多仓系统5时，将多仓系统5的排水管道排水阀并入负压除霜及水回收系统1排水管道即可。加热板组2-1选用已有专利设备（zl2016201385248.5）；负压蒸汽发生器1-1选用已有专利设备（zl 2016 2 0676267.7）；冷阱4-5选用已有专利设备（zl 2016 2 0676268.1）。
[0018]
实用新型的设计原理：无论是何种冻干设备，在完成物料冻干之后，都会在冷阱4-5（凝华水捕集器）上结满厚厚的冰层，由于冻干仓1-12是周期性工作，所以必须在下次工作前，把冷阱4-5上的冰全部去除，目前普遍的做法是用水结合冻干仓1-12配备的水喷淋系统进行喷淋除霜，然后将凝华水与喷淋水一同排掉。由于喷淋头都布置在冷阱4-5上方，也难以喷淋均匀，对结满冰层的冷阱4-5管束，喷淋水只能逐渐融化上表面的冰层，冷阱4-5管束下部、内部冰层的融化却是一个缓慢的过程，工作效率十分低下，也浪费了大量的喷淋水和凝华水。
[0019]
本实用新型是利用fdf设备自身必备的冻干仓1-12、真空系统3、加热系统2、制冷系统4，附以负压除霜及水回收系统1，经优化设计后，创造出一个适合负压除霜的负压环境，使负压蒸汽发生器1-1产生的负压蒸汽在通入冻干仓1-12时，利用弥散在冷阱管4-5束周围的负压蒸汽的潜热和显热，快速无死角地融化冷阱4-5冰层，然后，通过水回收装置，将凝华水完全回收，这不仅提高了融霜效率、节约了能源，减少了排放，更主要的是，不参加任何外来水源，将凝华水全部纯净回收。
[0020]
本实用新型的工艺方法是采用以下步骤：
[0021]
1、在fdf过程结束、干物料出冻干仓1-12、冻干仓门复位后，开启负压除霜及水回收系统1，在真空薄膜规数显预先设定好负压除霜真空度3000pa、在预先设定好plc温度模块数显：负压蒸发器1-1加热温度90℃、负压除霜时间30 ~60 min的前提下，负压除霜及水回收系统1自动启动真空系统3：即关闭破真空阀3-5、锁紧冻干仓1-12仓门、开启真空机组3-1及抽真空阀3-4，对冻干仓1-12系统抽空；
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2、同时启动加热系统2：即关闭加热板组加热阀2-7、启动热媒泵2-6、蒸汽调节阀开度100%，开启负压蒸发器加热阀1-8，为负压蒸汽发生器1-1加热；在冻干仓1-12系统达到设定的负压除霜真空度3000pa，plc温度模块数显：实时值3000pa、负压蒸发器1-1加热温度90℃，plc温度模块数显：实时值90℃时，负压除霜及水回收系统1自动关闭真空系统3的真空机组3-1及抽真空阀3-4，开启负压蒸汽阀1-10，同时，负压蒸汽发生器1-1的加热及加热系统2都进入自动控温模式，负压除霜及水回收系统1开始倒计时30 ~60 min，plc控制模块数显：实时值30 ~60 min减负压除霜；
[0023]
3、在负压除霜时间减至0 min，plc控制模块数显：实时值0 min时，除霜完成，负压
除霜及水回收系统1自动关闭加热系统2：即蒸汽调节阀开度0%、热媒泵2-6关闭，同时关闭负压蒸发器加热阀1-8、打开破真空阀3-5；
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4、待系统压力达到排水泵1-3规定压力60~90kpa时，负压除霜及水回收系统1自动启动排水阀1-5、排水泵1-3及负压蒸发器补水阀1-7，为负压蒸汽发生器1-1补水；待补水达到设定的液位时，电子水液位传感器：绿灯，负压除霜及水回收系统1自动关闭负压蒸发器补水阀1-7、打开储水箱进水阀1-9，将剩余凝华水全部排入储水箱1-2；待凝华水排水流量低于流量开关1-4规定值时，负压除霜及水回收系统1自动关闭排水泵1-3、储水箱进水阀1-9、负压蒸汽阀1-10，打开排污阀1-6，解除冻干仓1-12仓门锁紧，至此fdp负压除霜及凝华水回收过程结束。
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本实用新型的系统控制是通过编程应用模组plc+组态上位机+互联网，通过各控制点专用传感器及执行元器件，对优化设计后的各系统实施有效控制，完成fdp负压除霜及凝华水回收的工艺过程；可实现单仓及多仓共用负压除霜及水回收系统；还可以远程遥控操作。