专利名称：食品乳液热加工方法及食品热加工装置的制作方法
技术领域：
本发明用于食品热加工领域，可应用于食品工业和二次加工工业中的食品热加工工艺设备上。
背景技术：
人所共知的食品热加工方法是，将食品在热交换器中搅拌，通过热交换器的导热表面进行食品的冷却。
在食品工业的多数工艺设备中使用该种方法油脂和植物黄油提取及再加工工艺指南，第三卷，第二册。人造黄油食品、色拉酱、食用芥末酱的生产制造，第二版，列宁格勒，1977年，89-96页。例如，该方法用于牛奶巴氏高温灭菌法设备，用于酸奶食品制造罐、制造人造黄油的搅拌器、调剂箱和过冷却器，用于制造甜点油脂和厨用油脂的热交换装置TOM-JI中，用于色拉酱和色拉调味剂制造装置及热交换机组中。与此同时，冷却和加热在不同装置中进行，其冷载体加至热交换器管之间空间的软管中，热交换器的形式为“管中套管”，食品在内管中借助于搅拌棒搅拌，搅拌棒安装于内管中。
为实现该种方法，在食品加热和冷却时需要大量的热能和冷却器的能量消耗。
例如，在冷却热交换器中冷却甜点和厨房油脂时，通过将中介冷载体(盐液)在圆筒之间的软管内循环，来维持装置出口处油脂的温度为工艺过程所设置的温度，其闭环循环回路中包括冷却装置蒸发器。在这种情况下，因所需冷却能量的增加，而导致盐液冷却回路的冷气损失，因此盐液的温度和介质循环的温度差别较大，并且冷却装置中冷却剂的沸点温度相当低。这将导致冷却装置消耗能量的增加。
已知的油脂混和剂冷却方法是通过这样的装置实现的，这种装置包括筒形热交换器和氨冷却器，筒形热交换器内设置有可旋转的导流器(带叶片的挤压转筒)，冷却器包括蒸发器、冷凝器、压缩机。蒸发器将中介冷载体(盐液)冷却，冷载体在圆筒外表面附近循环，通过圆筒侧壁冷却油脂混和剂油脂和植物黄油提取及再加工工艺指南。第三卷，第二册。人造黄油食品、色拉酱、食用芥末酱的生产制造。第二版，列宁格勒，1977年，148-149页，347-353页。
由于具有导流器，使得实现该方法时由粘稠液体至圆筒侧壁的热传递强℃大大提高。这种装置的缺点如下——由于由圆筒至盐液以及由盐液至蒸发器内沸腾状态氨之间热传递时具有热阻性，而使得冷却能量损失，并且盐液依次由蒸发器至圆筒也损失了能量；——由于压缩机寿命有限，因此工作可靠性不够高；——氨可能会污染环境。
已知的人造黄油冷却方法使用的装置中包括带有导流器的圆筒(轴带叶片)及氨冷却器，氨冷却器包括与圆筒相连的蒸发器、冷凝器和压缩机油脂和植物黄油提取及再加工工艺指南，第三卷，第二册。人造黄油食品、色拉酱、食用芥末酱的生产制造，第二版，列宁格勒，1977年，89-96页(原稿)。
用这种装置实现该种冷却方法时，由于由人造黄油乳液至氨的热传递过程的热阻小，因此冷气损失小，盐液冷气损失也小。
但是，一部分冷能量损失于由人造黄油乳液至沸腾状态氨的热传递过程中。此外需要指出，制冷机的压缩机工作可靠性不够高，氨可能会污染环境。
与此项发明最为相似的方法是在生产过程中冷却人造黄油乳液，在压力下将人造黄油乳液加到热交换装置，该装置的外壳侧壁具有内冷却柱面，借助于旋转轴对乳液进行持续的机械作用和搅拌(《油脂的再加工工艺，久久尼科夫，莫斯科，1979年，347-353页》)。
根据这种方法，在强力的搅拌条件下在排挤冷却器装置中进行冷却，冷却至较人造黄油凝固温度低1-2℃。为此，制冷机软管内盐液的温度维持在-14℃至-17℃的范围内。
挤压制冷机用于将人造黄油乳液过度冷却和机械加工，制冷机本身是若干个串联连接的带有冷凝剂软管的热交换单机。外壳的圆柱内侧壁是冷却表面。每个单机内装备了以400-700转/分钟速度旋转的空心轴，轴表面装有活动刮刀。串联的单机数量与设备的效率相关，一般为1至4个。这些单机在平面上排成一列或者一个在另一个之上。在温度34-36℃、压力2.5-3兆牛/平方米的条件下，将乳液由均质器送至设备中。乳液依次通过制冷机所有单机后，出来时乳液温度为10-14℃。在氨蒸发室内，温度在-10℃至-14℃范围内摆动。通过将氨冷却剂送至冷气机蒸发室的途径实现人造黄油乳液的冷却。冷却机轴在旋转，实现了对乳液的搅拌。通过轴不断地泵送热水，以防止乳液冷凝于轴的工作面。
1吨的人造黄油消耗的冷能量为138兆焦耳(33000千卡)。
使用该方法，通过圆筒间软管内不断地蒸发冷却剂(氨)，使得过制冷机出口的乳液维持工艺过程设置的温度。
实现这种方法时，必需有中介冷载体闭环循环回路，由此才能减小周围环境的冷损失，避免将能量消耗于中介冷载体的泵送过程。
但是，实现该种方法时，为保证过制冷机出口的人造黄油乳液为工艺过程设置的温度，需冷载体的沸点温度相当低。这将导致冷却设备消耗能量增加，从而用于单位生产食品上的能量消耗增加。
该种方法的缺点为食品乳液冷却的不均匀性，这是由于首先在单机圆筒侧壁附近产生结晶点，并导致乳液固化不均质性以及轴旋转的速度减慢。
乳液冷却不均匀性导致设备效率的降低。
发明内容
该项发明分析了食品乳液热加工方法，并分析了食品热加工装置。
该研究方法和装置能够降低食品热加工的能量损耗。
技术研究结果表明，在轴的一定转速下，在食品一定的搅拌速度下，当热交换装置机体外表面平坦边缘处装有热电池时，可保证均匀地冷却食品及均匀地形成结晶点。
该方法提高了装置的效率及工作可靠性、环保性以及能量的效率。
在使用该项食品乳液生产过程中热加工方法时，在压力作用下将乳液送至热交换器内，热交换器机体侧壁具有内冷却柱体表面，借助于轴的旋转，实现对乳液不断的机械作用和搅拌。该方法的突出点在于，当轴转速为750-1440转/分钟时，食品搅拌速度维持在3.45-6.89米/秒范围内，此时通过热电池维持侧壁内冷却面的恒温，其冷接点在机体外表面上，外表面具有平坦边缘。
热交换装置热交换表面加到热电池的热能量为2.5-5.0瓦/平方厘米。
食品热加工装置含有热交换装置，热交换装置带有可以旋转的导流器。设备机体侧壁有内冷却柱面。机体外表面上安装热电池，其形式为热接点和冷接点，热电池带冷接点一侧接于机体外表面，与此同时机体外部安装热电池的部位具有平坦的边缘，电池带冷接点的一侧热力上接于纳入水管循环回路中的热交换器。
装置可以配备辅助热交换器，辅助热交换器安装于外空气流中，通过转换装置可以与带热电池的热交换器构成热载体闭环循环回路。
该装置的实现方法图示于下列附图中图1描绘了带热电池的热交换器的横截面；图2为该装置工作于热季节时的液流图；图3为该装置工作于过渡季节和冷季节时的液流图。
具体实施例方式
(参见图1)该装置包括热交换器，热交换器的机体1具有柱形内表面。机体1的外表面有平坦边缘。机体1内装有带叶片3的可旋转轴2。装置包括热电池4，用直流电网5供电。电池4的冷接点位于机体1的外表面，该电池的热接点接于热交换器6。
例如，机体1(参见图2、3)可以接入人造黄油混和剂循环回路中，而热交换器6接入水管回路中。
在冷季节时，处于外空气流内带风扇10的辅助热交换器9与热交换器6构成热载体闭环循环回路，其中包括泵11和三向开关12和13。
在热季节时，由电网5加电，设备工作于冷却状态下，热电池4冷接点处于机体1的外表面上，其中的混和剂被冷却。由混和剂排出的热能被电池4消耗，这些热能通过热接点和热交换器6被水管回路8中流经的循环水所吸收(参见图2)。
在过渡季节和冷季节时，在外空气温度低于水管内水温的条件下，热交换器6、三向开关12、13，热交换器9和泵11组成闭环循环回路(图3)。机体1内乳液由电池4排出热量，能量借助于风扇10通过热交换器9散至外空气中。
由于该设备不用液态冷却剂和压缩机，因此使用该设备可保证工作的可靠性和设备的环保性，并且降低了设备的消耗能量。
实现方法示例用如下方式实现该种食品乳液加工方法。
示例1。
热交换器长1.13m，柱形内壁半径0.0508m，轴2的半径0.0405m，设备用于在人造黄油生产时进行热加工，为冷却加人造黄油乳液。
串联连接的单机数量为3。
机体内壁是冷却面。侧壁内表面温度维持常温10℃±2℃。机体内装有以750-1440转/分钟的转速旋转的空心轴，在其表面上有活动刮刀。在温度34-36℃、压力2.5-3兆牛/平方米的条件下，将人造黄油乳液由均质器送至设备中。在旋转轴的作用下，乳液被以3.45-6.89m/s的速度搅拌。搅拌速度必须使得乳液在搅拌过程中各处均匀冷却。
热能以5.0W/cm2加至外电源供电的热电池，使得圆筒内表面维持常温。热交换器的全长度实现对人造黄油乳液的冷却，装置送出的人造黄油乳液温度为14℃。
1吨人造黄油冷却消耗138兆焦耳(33000千卡)。装置的效率为2500千克/小时。
工业实用性上述提出的轴旋转速度、产品搅拌速度以及压送人造黄油乳液至装置的压力，能够保证食品单位体积最频繁地接触冷却侧壁，保证均匀地形成大量的结晶中心和细小晶体。该发明可以降低单位食品上的能量消耗。
与以往为人所知的方法相比，使用该项发明平均可减小47.7％的电能。
表1列出了节能与轴旋转速度和装置内食品搅拌速度之间的关系。
权利要求
1.在生产中使用的一种食品乳液热加工方法，在压力下将乳液送至热交换器内，热交换器机体侧壁具有柱形冷却内表面，借助于旋转轴持续地对乳液施加机械作用进行搅拌，其特征在于当轴旋转速度为750-1440转/分钟时，食品搅拌速度维持在3.45-6.89m/s的范围，此时用热电池维持内冷却面为常温，热电池的冷接点在机体外表面上，机体外表面与其连接处具有平坦边缘。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对由外电源供电的热电池施加2.5-5.0W/cm2的热能。
3.一种食品热加工装置，包括热交换器，热交换器内装有可旋转的导流器，交换器机体侧壁由柱形冷却内表面，其特征在于，在机体外表面上装有热电池，该热电池具有热接点和冷接点，并且热电池带冷接点的一侧与机体外表面相连，机体外表面与热电池连接处具有平坦边缘，而热电池带热接点的一侧热力上与热交换器相连，热交换器接入水管循环回路。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，设置有辅助热交换器，辅助热交换器处于外空气流中，通过换向装置可与热电池的热交换器组成热载体闭环循环回路。
全文摘要
一种生产过程中的食品乳液加工方法，是在压力条件下将乳液送至热交换器，热交换器机体(1)侧壁有柱形冷却内表面，借助于旋转轴(2)对乳液持续地施加机械作用进行搅拌，轴转速为750－1440转/分钟时食品搅拌速度维持在3.45－6.89m/s的范围内，利用热电池(4)维持侧壁内冷却表面为常温，热电池的冷接点在机体(1)的外表面上，外表面与其连接处具有平坦边缘。热能以2.5－5.0W/cm
文档编号A23D7/05GK1744832SQ200480003126
公开日2006年3月8日 申请日期2004年1月29日 优先权日2003年1月30日
发明者阿卜杜勒·苏丹诺维奇·库尔卡耶夫, 伊萨·苏丹诺维奇·库尔卡耶夫, 乔治·康斯坦丁诺维奇·马纳斯特尔利, 叶连娜·安东诺夫娜·阿利耶娃, 纳塔利娅·瓦西里耶芙娜·洛格温娜 申请人:阿卜杜勒·苏丹诺维奇·库尔卡耶夫