真空冷冻干燥一体机制造技术

本发明专利技术涉及一种真空冷冻干燥一体机，包括蒸发器、凝水器、制冷压缩机组，水冷却器的出口与压缩机低压吸气口相连，进口与凝水器的出口相连，液气分离器的进口与蒸发器的出口相连，液气分离器出口通过阀门分别与水冷却器和压缩机的高压吸气口相连，压缩机的低压排气口与加热器的进口相连，压缩机的高压排气口与油分离器的进口相连，加热器的进口与油分离器相连通；加热器其中一个出口通过阀门与冷凝器的进口相连通，另一出口分别通过阀门与蒸发器的进口和凝水器的进口相连；真空泵的吸气口与凝水仓相连。本技术方案充分利用制冷压缩机组的冷源与热源，对物料进行冷却和加热，使总装机功率可减少三分之二，设备运行过程中的电耗降低二分之一。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种干燥设备，特别是一种真空冷冻干燥一体机。
技术介绍
近些年来，真空冷冻干燥技术在我国有了长足的发展。由于冻干过程中速冻的物料无需经过冰的融化而直接从固态升华为水蒸气散发使之脱水，因而最大限度地保持了原新鲜食品的色香味及营养成分和原新鲜食品的外观形状，复水性极好，可在数秒至数分钟内完成复原，其色、味、形与新鲜品基本完全相同；由于脱水彻底，产品无须添加任何防腐剂就可在常温下保存5年以上，且成品重量轻，便于携带和运输，已受到广大消费者的认可。但目前国内外的真空冷冻干燥设备普遍存在如下问题1、无论是国产还是进口设备普遍存在价格太贵，令很多食品厂家望而却步，如丹麦的ATLAS的RAY50型冻干设备(冻干面积45m2)报价高达105万美元。而国产冻干机在近几年才刚刚起步，性能方面与国外产品还有很大的差距；2、生产过程的能耗非常高，造成生产成本高。因为真空冷冻干燥过程中，一方面需要对物料进行冷冻，另一方面需要将冷冻后的物料在真空状态下，进行加热干燥，特别是加热干燥时的能量消耗非常大。目前国内外的大型(冻干面积大于35m2)真空冷冻干燥设备大部分采用冷冻、干燥分离，即冷冻采用速冻库进行，然后将速冻后的物料移至干燥仓中进行真空升华干燥，这样就须单独配套建造速冻库，使冻干造价提高。另对物料进行升华干燥时，目前加热均采用电加热或蒸汽加热。采用电加热时，需要在冻干仓中加入大量的电加热元件，这样就会使设备的造价和能耗提高，同时由于冻干仓中的湿度非常大，造成电加热元件的使用寿命较低，使设备的维护成本上升。如果采用蒸汽加热，必须配套锅炉房和水冷却装置，这样就造成一次性投资成本过高，同时锅炉房的环保问题很难解决。由于上述原因，严重制约了冻干食品的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服已有技术的缺陷，提供一种利用真空冷冻干燥设备的制冷压缩机在制冷过程中产生的热量，为干燥过程提供热源，无需单独采用电加热或蒸汽加热的真空冷冻干燥一体机。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是一种真空冷冻干燥一体机，包括冻干仓、冻干仓内安装的蒸发器、固定安装在冻干仓上的凝水仓、安装在凝水仓中的凝水器、真空泵和由冷凝器、储液罐、油分离器、压缩机组成的制冷压缩机组，其特征在于上述压缩机为双级式压缩机，水冷却器的出口与双级式压缩机低压吸气口相连，水冷却器的进口与凝水仓中的凝水器的出口相连，液气分离器的进口与冻干仓内蒸发器的出口相连，液气分离器出口通过阀门分别与水冷却器和双级式压缩机的高压吸气口相连，双级式压缩机的低压排气口与加热器的进口相连，双级式压缩机的高压排气口与油分离器的进口相连，加热器的进口与油分离器通过管道相连通；加热器其中一个出口通过阀门与冷凝器的进口相连通，另一出口分别通过阀门和阀门分别与冻干仓内蒸发器的进口和凝水仓中的凝水器的进口相连通；真空泵的吸气口与凝水仓相连通，凝水仓与冻干仓相连通。在双级式压缩机的高压吸气口与低压排气口之间通过管道和阀门连接安装有中间冷却器。上述冷却器的冷却水进、出口分别与冷凝器、压缩机、真空泵上的冷却水进、出口相连。上述阀门为电控阀。本专利技术的特点是1、该技术方案充分利用制冷压缩机组运行过程中的冷源与热源，对物料进行冷却和加热。制冷压缩机组的高、低压排气口排出的高温高压制冷剂的温度能达到150℃以下。在物料干燥过程中，利用高、低压排气口排出的高温气体对于其相连的加热器进行加热，用被加热的高温制冷剂作为冻干仓加热物料的热源，省去了蒸汽加热或电加热，与目前采用蒸汽加热或电加热的同样加工能力的真空冷冻干燥设备相比，总装机功率可减少三分之二，设备运行过程中的电耗降低二分之一。每千克冻干制品的耗电量小于1.5KW。2、利用本技术方案进行冷冻、干燥时，冷冻干燥均在冻干仓中进行，无需单独设立速冻库，且省略了干燥过程中的锅炉或电加热元件，以及水冷却塔和水泵房，使固定资产投资大大减小，无环境污染的问题。附图说明附图1为本专利技术工作原理示意图。具体实施例方式实施例1如图1所示，本技术方案主要由冻干仓1、冻干仓内安装的蒸发器3、固定安装在冻干仓上的凝水仓4、安装在凝水仓中的凝水器5、真空泵31和由冷凝器10、储液罐14、油分离器16、压缩机21组成的压缩机组组成。压缩机21采用的是双级式压缩机。在使用过程中，首先将需冻干的物料装入盘中，将放物料的盘分层放入冻干仓中蒸发器上。通常情况下，对压缩机的技术要求是低压排气口的温度低于120℃，高压排气口的温度低于150℃。物料冷冻过程如下压缩机21开始工作时，将低压吸气口前的阀门22和低压排气口与中间冷却器之间的阀门19打开，压缩机21的低压吸气口将低温、低压的制冷剂吸入，通过压缩机的低压级进行压缩后，由低压排气口排出，通过中间冷却器23冷却后，通过管路24进入压缩机的高压吸气口，经压缩机的高压级进行压缩后，由高压排气口排出。中间冷却器23的目的是降低进入高压吸气口中制冷剂的温度。由高压排气口排出的高温、高压制冷剂顺序通过阀门20、管路18、油分离器16、加热器15、阀门9、冷凝器10、阀门13、储液罐14、阀门12、管路11、阀门7，进入冻干仓内的蒸发器3，通过蒸发器吸热，将放置在其上的物料冷冻，然后制冷剂顺序通过液气分离器25、阀门29、水冷却器30、管路26、阀门22返回压缩机21的低压吸气口，完成一次制冷循环。这时阀门6、8、27关闭。当物料达到需要的冷冻状态后，通过阀门的启闭变化就可实现由冷冻向干燥转化，这时首先使凝水仓4中的凝水器5进行制冷，其过程如下阀门7、29关闭、阀门20、9、13、12、6、22打开，制冷剂顺序通过压缩机21的高压排气口、阀门20、油分离器16、加热器15、阀门9、冷凝器10、阀门13、储液罐14、阀门12、阀门6，进入凝水仓4，使凝水器5制冷，使冻干仓1内的水汽凝固在凝水器5上。然后制冷剂顺序通过水冷却器30、阀门22返回压缩机21的低压吸气口，完成一次制冷循环。当凝水器5制冷达到要求时，启动真空泵31，打开阀门8、27，关闭阀门19，使压缩机21的低压排气口排出的制冷剂顺序通过管路17进入加热器15，通过加热器将低压排气口排出的制冷剂进行加热后，通过阀门8进入蒸发器3，通过蒸发器3对放置在其上的物料进行加热，然后制冷剂进入液气分离器25、阀门27返回压缩机21的低压吸气口。当真空泵31启动后，就使凝水仓4中的压力降低，由于凝水仓4与冻干仓1通过管路2连通，冻干仓1中的压力随之降低。由于蒸发器3对物料进行加热，一般要求加热温度小于55℃，且冻干仓1处于一定的真空时，物料中的固态水直接升华为气态，气态水由凝水仓4中的凝水器5扑捉后再次凝固，以保证冻干仓1中真空度。为了使冻干仓1内的蒸发器3制冷和加热均匀，使凝水仓4中的凝水器5制冷均匀，分别在蒸发器3和凝水器5的进口安装了冻干仓制冷、加热分配器33和凝水器调控分配器32，这样就可有效解决目前冻干设备中蒸发器制冷和加热不均匀，凝水器制冷不均匀的问题。上述两分配器是由本专利技术人与2002年12月24日申请的专利号02293619.x名为《凝水器中制冷剂自动调控分配器》和2002年12月20日申请的专利号02294448.6名为《冻干仓制冷、加热分配器》技术。由于压缩机21和真空泵31在使用时需要进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种真空冷冻干燥一体机，包括冻干仓、冻干仓内安装的蒸发器、固定安装在冻干仓上的凝水仓、安装在凝水仓中的凝水器、真空泵和由冷凝器、储液罐、油分离器、压缩机组成的制冷压缩机组，其特征在于上述压缩机（２１）为双级式压缩机，水冷却器（３０）的出口与双级式压缩机低压吸气口相连，水冷却器（３０）的进口与凝水仓（４）中的凝水器（５）的出口相连，液气分离器（２５）的进口与冻干仓（１）内蒸发器（３）的出口相连，液气分离器（２５）出口通过阀门（２９）（２７）分别与水冷却器（３０）和双级式压缩机的高压吸气口相连，双级式压缩机的低压排气口与加热器（１５）的进口相连，双级式压缩机的高压排气口与油分离器（１６）的进口相连，加热器（１５）的进口与油分离器（１６）通过管道相连通；加热器（１５）其中一个出口通过阀门（９）与冷凝器（１０）的进口相连通，另一出口分别通过阀门（８）和阀门（６）分别与冻干仓（１）内蒸发器（３）的进口和凝水仓（４）中的凝水器（５）的进口相连通；真空泵（３１）的吸气口与凝水仓（４）相连通，凝水仓（４）与冻干仓（１）相连通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：景建军，
申请(专利权)人：景建军，
类型：发明
国别省市：64[中国|宁夏]