一种低温冷冻过滤系统的制作方法

本发明涉及液体低温分离处理技术，特别涉及一种低温冷冻过滤系统。

背景技术：

在酿酒过程中不可避免会产生一些脂类物质，如棕榈乙酯、油酸乙酯和亚油酸乙酯等，脂类物质在常温下能够溶于酒体中，但在低温条件下或遇冷时便会从酒体中析出，形成白色絮状物，导致酒体混浊。为了去除酒体中的脂类物质，一般需要先对酒体进行低温冷冻处理，使酒体温度降低，进而使脂类物质从酒体中析出，随后再利用硅藻土过滤器将脂类物质滤除。虽然硅藻土过滤器对酒体中的脂类物质具有良好的过滤效果，但是，同时也不可避免会有部分硅藻土颗粒重新混入酒体中，混入酒体中的硅藻土颗粒若不及时去除，极易导致后续的精滤器发生堵塞，影响精滤器的正常使用或缩短精滤器的使用寿命，增加生产成本。而且，在现有的酒体低温过滤系统中，为了保证酒体在经过硅藻土过滤器和精滤器时始终处于低温状态，一般需要在酒体传输方向上同时设置多个冷热交换机构，以实现对酒体的多次降温处理。在酒体传输方向上设置多个冷热交换机构不仅提高了设备成本，同时也增加了安装和维修难度，加大了工人的劳动强度。

技术实现要素：

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种低温冷冻过滤系统，包括原液罐、冷热交换机构、第一中转罐、第二中转罐、硅藻土过滤器及第一精滤器；所述原液罐的出液口通过进料管道与冷热交换机构的进液口相连通，进料管道上依次设有第一阀门、第一电机及第二阀门，冷热交换机构的出液口分别通过第三阀门、第四阀门与第一中转罐的进液口、第二中转罐的进液口相连通；进料管道在第二阀门与冷热交换机构的进液口之间还接有第一回送管道，第一回送管道一端与冷热交换机构的进液口相连通，另一端分别通过第五阀门、第六阀门与第一中转罐的出液口、第二中转罐的出液口相连通，所述第一回送管道上设有第二电机和第七阀门；

所述第一中转罐的出液口与第五阀门之间接有第一支管道，第一支管道一端与第一中转罐的出液口相连通，另一端与硅藻土过滤器的进液口相连通；所述第二中转罐的出液口与第六阀门之间接有第二支管道，第二支管道一端与第二中转罐的出液口相连通，另一端与硅藻土过滤器的进液口相连通，所述第一支管道和第二支管道分别设有第八阀门和第九阀门；

所述硅藻土过滤器的出液口连有排料管道，排料管道在与硅藻土过滤器的出液口相背一端分别通过第十阀门、第十一阀门、第十二阀门与第一沉淀罐、第二沉淀罐及成品罐的进液口相连通，排料管道上装有第三电机；且进料管道在第一电机和第一阀门之间还接有第二回送管道，所述第一沉淀罐的出液口和第二沉淀罐的出液口分别通过第十三阀门、第十四阀门与第二回送管道相连通；

所述第一中转罐和第二中转罐上还分别开设有精滤输出口，第一中转罐和第二中转罐上的精滤输出口分别通过第十五阀门、第十六阀门与第四电机的一端相连，第四电机的另一端与第一精滤器的进液口相连通，第一精滤器的出液口通过第十七阀门与排料管道相连通。

进一步的，还包括第二精滤器，所述第二精滤器设置在第一精滤器的出液口与第十七阀门之间，所述第二精滤器的进液口通过第十八阀门与第一精滤器的出液口相连通，第二精滤器的出液口与第十七阀门相连。

进一步的，所述第二精滤器内设置有气凝胶过滤膜组，所述气凝胶过滤膜组包括基布，所述基布两侧分别设有气凝胶过滤层，所述气凝胶过滤层在与基布相背一侧设置有微孔过滤膜。

进一步的，所述第二精滤器内设置有尼龙微孔滤膜，尼龙微孔滤膜的孔径为0.2μm-0.5μm。

进一步的，所述第一精滤器内设置有聚丙烯过滤膜，所述聚丙烯过滤膜采用聚丙烯超细纤维热熔粘连制成。

进一步的，还包括冷热交换器，所述冷热交换器用于使进料管道内的酒体与排料管道内的酒体发生热量交换。

进一步的，所述冷热交换器包括导热块体和保温层，所述导热块体内部开设有与进料管道、排料管道相匹配的第一孔结构和第二孔结构，所述保温层包裹在导热块体外部，用于降低导热块体与环境之间的热交换速率。

进一步的，所述冷热交换机构配设有冷媒罐、冷热交换模组及压缩机，所述冷媒罐用于对冷热交换机构降温，所述压缩机与所述冷媒罐通过冷热交换模组发生热量交换，以使冷媒罐具有降温功能。

进一步的，所述第一中转罐和所述第二中转罐分别配设有温度检测装置；所述成品罐的出液口配设有计量装置。

本发明所起到的有益技术效果如下：

与现有技术相比较，本发明公开了一种低温冷冻过滤系统，该过滤系统在硅藻土过滤器与冷热交换机构之间并联设置了两个中转罐，同时在排料管道与硅藻土过滤器相背的一端并联设置了至少两个沉淀罐，利用沉淀罐将酒体内部混入的硅藻土颗粒去除掉，有效避免了后续精滤器发生堵塞或损坏等情况。而且，各个沉淀罐的出液口分别通过阀门与第二回送管道相连通，使经过沉淀后的酒体再次通过第二回送管道回到进料管道，由进料管道将经过沉淀的酒体再输送至冷热交换机构，由并冷热交换机构对其实施降温处理，最后才将经过降温处理的酒体送至精滤器进行精滤，整个过滤系统只需要设置一个冷热交换机构就可以满足对酒体的多次降温处理，不仅降低了设备成本，同时也降低了安装和维修难度。最重要的是，两个并联设置的中转罐和两个并联设置的沉淀罐实现了系统的连续运作，利于提高工作效率。

附图说明

图1为实施例1中低温冷冻过滤系统的整体结构示意图。

图2为实施例1中冷热交换机构、冷媒罐、冷热交换模组及压缩机的连接关系示意图。

图3为实施例1中气凝胶过滤膜组的结构示意图。

图4为实施例1中冷热交换器的内部结构示意图。

附图标记：

1-原液罐，2-冷热交换机构，3-第一中转罐，4-第二中转罐，5-硅藻土过滤器，6-第一精滤器，7-进料管道，8-第一阀门，9-第一电机，10-第二阀门，11-第三阀门，12-第四阀门，13-第一回送管道，14-第五阀门，15-第六阀门，16-第二电机，17-第七阀门，18-第一支管道，19-第二支管道，20-第八阀门，21-第九阀门，22-排料管道，23-第十阀门，24-第十一阀门，25-第十二阀门，26-第一沉淀罐，27-第二沉淀罐，28-成品罐，29-第三电机，30-第二回送管道，31-第十三阀门，32-第十四阀门，33-第十五阀门，34-第十六阀门，35-第十七阀门，36-第二精滤器，37-第十八阀门，38-冷热交换器，39-第十九阀门，40-第四电机，41-第二十阀门，42-冷媒罐，43-冷热交换模组，44-压缩机，45-第五电机，46-第六电机，47-基布，48-气凝胶过滤层，49-微孔过滤膜，50-导热块体，51-保温层，52-第一孔结构，53-第二孔结构。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚的界定。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供了一种低温冷冻过滤系统，包括原液罐1、冷热交换机构2、第一中转罐3、第二中转罐4、硅藻土过滤器5及第一精滤器6。原液罐1的出液口通过进料管道7与冷热交换机构2的进液口相连通，进料管道7上依次设有第一阀门8、第一电机9及第二阀门10。冷热交换机构2的出液口分别通过第三阀门11、第四阀门12与第一中转罐3的进液口、第二中转罐4的进液口相连通，即经过冷热交换机构2的酒体可以选择进入第一中转罐3，也可以选择进入第二中转罐4。进料管道7在第二阀门10与冷热交换机构2的进液口之间还接有第一回送管道13，第一回送管道13用于将中转罐内的酒体输送回冷热交换机构2，以实现循环降温。具体的，第一回送管道13一端与冷热交换机构2的进液口相连通，另一端分别通过第五阀门14、第六阀门15与第一中转罐3的出液口、第二中转罐4的出液口相连通。其中，第一回送管道13上设有第二电机16和第七阀门17。

此外，在第一中转罐3的出液口与第五阀门14之间接有第一支管道18，第一支管道18一端与第一中转罐3的出液口相连通，另一端与硅藻土过滤器5的进液口相连通，第一支管路18用于将第一中转罐3中的酒体输送至硅藻土过滤器5内。同样，在第二中转罐4的出液口与第六阀门15之间接有第二支管道19，第二支管道19一端与第二中转罐4的出液口相连通，另一端与硅藻土过滤器5的进液口相连通。第一支管道18和第二支管道19分别设有第八阀门20和第九阀门21。

而硅藻土过滤器5的出液口则连有排料管道22，排料管道22一端与硅藻土过滤器5的出液口相连通，另一端分别通过第十阀门23、第十一阀门24、第十二阀门25与第一沉淀罐26、第二沉淀罐27及成品罐28的进液口相连通，即经过排料管道22输送的酒体可以选择进入第一沉淀罐26，也可以选择进入第二沉淀罐27，还可以选择进入成品罐28。排料管道22上装有第三电机29。且进料管道7在第一电机9和第一阀门8之间还接入有第二回送管道30，第二回送管道30一端与进料管道7相连通，第一沉淀罐26的出液口和第二沉淀罐27的出液口分别通过第十三阀门31、第十四阀门32与第二回送管道30的另一端相连通。

第一中转罐3和第二中转罐4上还分别开设有精滤输出口，第一中转罐3和第二中转罐4上的精滤输出口分别通过第十五阀门33、第十六阀门34与第四电机40的一端相连，第四电机40的另一端与第一精滤器6的进液口相连通，第四电机40用于将第一中转罐3、第二中转罐4的精滤输出口排出的酒体输送至第一精滤器6。第一精滤器6的出液口通过第十七阀门35与排料管道22相连通。

作为优选的，还包括第二精滤器36。第二精滤器36设置在第一精滤器6的出液口与第十七阀门35之间。第二精滤器35的进液口通过第十八阀门37与第一精滤器6的出液口相连通，另一端与第十七阀门35相连。第二精滤器36与第一精滤器6的过滤精度不同，第二精滤器36的过滤精度大于第一精滤器6的过滤精度，即相当于形成了一种梯度过滤，利于进一步提高精滤效果。

作为优选的，第一精滤器6内设置有聚丙烯过滤膜，聚丙烯过滤膜采用聚丙烯超细纤维热熔粘连制成。而第二精滤器36内设置有气凝胶过滤膜组，如图3所示，气凝胶过滤膜组包括基布47，基布47两侧分别设有气凝胶过滤层48，气凝胶过滤层48在与基布47相背一侧设置有微孔过滤膜49。本实施例中，基布47选用改性能的纤维织造布，厚度为1.5㎜左右；气凝胶过滤层48的内部孔径控制在8-13nm之间，气凝胶过滤层48的厚度优选16㎝；而位于最外侧的微孔过滤膜49为ptfe微孔过滤膜，微孔过滤膜49的厚度为0.5㎜，微孔过滤膜49、气凝胶过滤层48及基布47形成了梯度孔结构，利于进一步改善酒体的精滤效果。气凝胶过滤层48的制备过程与传统的滤袋制备过程类似，在此不再详细介绍。当然，第一精滤器6和第二精滤器36内也可以选用其他类型的过滤膜或膜组，只要能够实现对酒体的精滤处理即可，如第二精滤器36内也可以设置成尼龙微孔滤膜，控制尼龙微孔滤膜的孔径分布在0.2μm-0.5μm即可实现对酒体的精滤。

作为优选的，还包括冷热交换器38，冷热交换器38用于使进料管道7内的酒体与排料管22内的酒体发生热量交换。具体的，如图4所示，冷热交换器38包括导热块体50和保温层51。导热块体50内部开设有与进料管道7、排料管道22相匹配的第一孔结构52和第二孔结构53。进料管道7和排料管道22分别穿过第一孔结构52和第二孔结构53，且第一孔结构52与第二孔结构53相连通，即进料管道7的外侧壁与排料管道22的外侧壁可直接接触，以进一步加快热量交换速率。保温层51包裹在导热块体50的外部，用于降低导热块体50与环境之间的热交换速率。

作为优选的，本实施例选用的冷热交换机构2能够通过自身的降温功能对酒体进行低温处理。具体的，如图2所示，冷热交换机构2配设有冷媒罐42、冷热交换模组43及压缩机44。冷媒罐42中存储的冷媒与经过冷热交换机构2的酒体发生能量交换，使经过冷热交换机构2的酒体温度下降，进而达到降温目的。其中，冷媒是通过第五电机45传输至冷热交换机构2。与此同时，压缩机44通过冷热交换模组43对冷媒进行降温处理，即冷媒罐42中的冷媒通过第六电机46传输至冷热交换模组43，压缩机44通过冷热交换模组43对冷媒进行冷处理，以使冷媒罐42中的冷媒具有对经过冷热交换机构2的酒体进行降温的功能。当然，冷热交换机构2也可以采用其他连接结构，只要能够对经过冷热交换机构2的酒体实现降温即可，由于冷热交换机构2的连接方式多种多样，且在现有技术中较为常见，在此不再赘述。

为了实现对第一中转罐3和第二中转罐4内酒体温度的严格监控，特在第一中转罐3和第二中转罐4内配设有温度检测装置，如温度计，用于实时测量第一中转罐3和第二中转罐4内酒体的具体温度，以便工作人员判断第一中转罐3和第二中转罐4内的酒体温度是否满足低温过滤的要求。

为了使成品罐28内的酒体能够按照预计设定的量排出，我们在成品罐28的出液口处安装了计量装置，如流量计。通过计量装置能够严格控制成品罐28内酒体的流出体积，便于后续工作人员进行装罐包装。

该低温冷冻过滤系统的工作过程如下：

如图1所示，过滤系统在初始状态时，所有的阀门全部处于关闭状态，所有的电机全部处于非工作状态。当过滤系统需要进入工作状态时，则首选打开第一阀门8、第二阀门10、第三阀门11，启动冷热交换机构2、第一电机9、冷热交换器38，使酒体原液经第一阀门8、第一电机9、冷热交换器38到达冷热交换机构2，由冷热交换机构2对酒体原液进行初始降温，经过冷热交换机构2降温后的酒体会经第三阀门11到达第一中转罐3，直至第一中转罐3内装满酒体为止。然后关闭第一阀门8、第一电机9第二阀门10，打开第五阀门14、第二电机16、第七阀门17，使第一中转罐3内的酒体经过第五阀门14、第二电机16、第七阀门17重新回到冷热交换机构内，进行再次降温，经过再降温的酒体会重新经过第三阀门11回到第一中转罐3内，如此重复多次，直至第一中转罐3内的酒体温度满足低温要求为止。一般第一中转罐3的酒体温度为-1℃到-5℃之间即可满足要求。当第一中转罐3内的酒体温度达到要求后，就可以关闭第三阀门11、第五阀门14、第二电机16、第七阀门17，开启第八阀门20、硅藻土过滤器5、第十九阀门39、第三电机29、第十阀门23，使第一中转罐3内的酒体经过第八阀门20到达硅藻土过滤器5中，由硅藻土过滤器5将脂类物质滤除，经过硅藻土过滤器5处理后的酒体会进一步经第十九阀门39、第三电机29、冷热交换器38、第十阀门23到达第一沉淀罐26内，通过静置沉淀将混入酒体中的硅藻土颗粒去除。在第一中转罐3中的酒体经过硅藻土过滤器5到达第一沉淀罐26的过程中，由于进料管道7是处于闲置状态的，上下两条输送路线是相互分离的，互不干涉。因此，在第一中转罐3中的酒体经硅藻土过滤器5到达第一沉淀罐26的过程中，可以同时开启第一阀门8、第二阀门10、第四阀门12，并启动第一电机9、冷热交换器38、冷热交换机构2，继续将原液罐1中的酒体原液经第一阀门8、第一电机9、冷热交换器38、第二阀门10传输至冷热交换机构2，且经过冷热交换机构2降温处理后的酒体会经第四阀门12到达第二中转罐4内。由于整个管路的输送速度相同，因此当第一中转罐3内的酒体全部到达第一沉淀罐26时，刚好第二中中转罐4内也装满了酒体。此时，关闭第八阀门20、硅藻土过滤器5、第十九阀门39、第三电机29、第十阀门23，同时关闭第一阀门8、第一电机9、第二阀门10，开启第六阀门15、第二电机16、第七阀门17，使第二中转罐4内的酒体经第六阀门15、第二电机16、第七阀门17回送至冷热交换机构2进行再降温，经过再降温的酒体也会重新经第四阀门12流回至第二中转罐4内，该循环降温过程与第一中转罐3内的酒体循环降温过程相同，直至第二中转罐4内的就酒体温度达到-1℃到-5℃之间。然后关闭第六阀门15、第二电机16、第七阀门17、第四阀门12，开启第九阀门21、硅藻土过滤器5、第十九阀门39、第三电机29、第十一阀门24，将第二中转罐4内的酒体经硅藻土过滤器5处理后输送至第二沉淀罐27进行沉淀。同样的，由于在将第二中转罐4内的酒体输送至第二沉淀罐27的过程中，进料管道7是处于闲置状态的，进料管道7与排料管道22是互相不干涉的。因此，在将第二中转罐4内的酒体输送至第二沉淀罐27的同时，可以同时开启第十三阀门31、第一电机9、第二阀门10、冷热交换机构2、第三阀门11，将第一沉淀罐26中经过沉淀处理的酒体传输至冷热交换机构2重新进行降温处理，经过降温处理的酒体会经11达到第一中转罐3。当第二中转罐4内的酒体全部达到第二沉淀罐27时，第一沉淀罐26内的酒体也刚好全部转移到了第一中转罐3中，此时关闭第十三阀门31、第一电机9、第二阀门10、第九阀门21、硅藻土过滤器5、第十九阀门39、第三电机29、第十一阀门24，并开启第五阀门14、第二电机16、第七阀门17，通过同样的方法对第一中转罐3内经过沉淀处理的酒体进行循环降温，直至其温度满足低温处理要求。最后，关闭第五阀门14、第二电机16、第七阀门17、第三阀门11，开启第十五阀门33、第四电机40、第十八阀门37、第十七阀门35、第三电机29、第十二阀门25，使第一中转罐3内经过沉淀处理的酒体由第四电机40依次传输至第一精滤器6和第二精滤器36进行精滤处理，且经过精滤处理后的酒体由第三电机29传输至成品罐28，并由成品罐28的出液口排出进行装罐包装。当然，在第一中转罐3内经过沉淀处理的酒体输送至成品罐28的过程中，进料管道7又处于闲置装置，此时就可以同时开启第十四阀门32、第一电机9、第二阀门10、第四阀门12，进而将第二沉淀罐27中经过沉淀处理的酒体再次输送至冷热交换机构2进行降温，且降温后的酒体再次输送至第二中转罐4，当第二沉淀罐27中的酒体全部转移至第二中转罐4时，第一中转罐3中经过沉淀处理的酒体也就全部转移至了成品罐28，即制得了第一批成品酒体。当然，至于转移至第二中转罐4中的经过沉淀的酒体的后续循环降温过程以及后续的生产过程均与之前描述的过程类似，在此不再反复赘述。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。