一种多冷源协同螺旋梯级冷冻装备及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种多冷源协同螺旋梯级冷冻装备及其控制方法，包括流态干冰系统，螺旋状传送带系统，冷风系统。物料进入螺旋状传送带时，冷风系统中的温度传感器检测到物料温度，将信号传递给冷风系统控制器，进而调节冷风系统中轴流风机转速和蒸发器的蒸发温度，对物料进行冷冻；沿程配置温度传感器监测物料温度，在物料最大冰晶生成带温度上限采用流态干冰系统补冷，将物料快速冷却到最大冰晶生成带温度下限，以减小冷冻过程冰晶尺寸，提高冷冻品质；此外，在螺旋状传送带出口处检测物料温度，对未完全冻结的物料喷淋流态干冰补冷。与现有螺旋速冻机相比，该装备通过流态干冰及其控制，使物料快速通过最大冰晶生成带，提升物料的冷冻品质。

【技术实现步骤摘要】
一种多冷源协同螺旋梯级冷冻装备及其控制方法
本专利技术属于制冷技术与装备领域，特别涉及一种多冷源协同螺旋梯级冷冻装备及其控制方法。
技术介绍
螺旋速冻机具有结构紧凑，生产连续化、效率高的特点。适用于速冻水产，肉类，果蔬等。现有的螺旋速冻机一般都是风冷型，通过风机将制冷设备产生的冷风吹到螺旋传送带上进行食品的冷冻。当物料较大时，冷风作为单一冷源，会出现冷冻速度慢，局部未能冻结的问题。同时，当温度在-1℃至-5℃之间时，食品内部大部分水冻结生成冰晶，此温度带称为最大冰晶生成带。单一的风冷型螺旋速冻机冷冻速度慢，通过冰晶带的时间长，生成的冰晶体积大且分布不均，刺破食物的细胞，导致食品变质。干冰是CO2的固态形式，兼具释冷量大且成本低廉的特点：与风冷方式利用显热冷却食物相比，干冰利用固-气相变的潜热量冷却食物，释冷量高1-2个数量级；与液氮相比，同等释冷量下干冰的价格约为1/3左右；并且干冰安全无毒，因此是作为食品冷却的优质冷源。然而干冰作为固态形式，流动性差，因而需要考虑用高压空气裹挟干冰粉末或颗粒，进而采用直接或间接接触的方式冷却食物。本专利技术公开一种多冷源协同螺旋梯级冷冻装备及其控制方法，即采用常规风冷方式对螺旋速冻装置上的物料进行预冷；而在最大冰晶生成带温度区域内采用流态干冰对物料进行补冷，使其迅速通过最大冰晶生成带，提高冷冻品质；并且在出口对未完全冻结物料进行喷淋流态干冰补冷，使其达到目标冷冻温度。与常规螺旋速冻机相比，该装备通过流态干冰补冷及其控制，使物料快速通过最大冰晶生成带，并保障出口物料达到目标温度，提升物料的冷冻品质。
技术实现思路
本专利技术提出了一种多冷源协同螺旋梯级冷冻装备及其控制方法，目的是加快冷冻速度，使食物在冷冻过程中快速通过最大冰晶生产带，解决现有的单一风冷型螺旋速冻机冷冻速度慢，食物局部未冻结的问题，从而提升食物的冷冻效果。本专利技术的目的是由以下技术方案实现的：一种多冷源协同螺旋梯级冷冻装备，包括螺旋状传送带，冷风系统，流态干冰系统。所述的流态干冰系统包括高压空气储罐，干冰粉末储罐，流量调节阀，流态干冰系统控制器，混合阀，温度传感器，喷嘴。高压空气储罐通过管道与混合阀连接，流量调节阀布置在CO2储罐与混合阀之间的管道上，干冰粉末储罐与混合阀连接。流态干冰系统控制器的信号输入端与温度传感器连接，流态干冰系统控制器的信号输出端与流量调节阀连接，温度传感器和喷嘴布置在螺旋状传送带上。所述螺旋状传送带沿程多点布置喷嘴，在每一个喷嘴之前都布置温度传感器，实现流态干冰的多点喷淋。所述流态干冰系统中的流态干冰是高压空气与干冰粉末的混合物。所述流态干冰系统可以替换为液氮系统或其他类似高释冷量液态工质冷冻系统。所述的冷风系统包括轴流风机，冷风系统控制器，蒸发器，温度传感器。轴流风机布置在螺旋状传送带一侧，冷风系统控制器信号输入端与温度传感器连接，冷风系统控制器信号输出端与轴流风机、蒸发器连接，所述温度传感器布置在螺旋传送带入口处。一种多冷源协同螺旋梯级冷冻装备的控制方法，包括以下步骤：建立“进口预冷-中间速冻-出口确认”的冷冻控制策略：物料进入螺旋状传送带时，冷风系统中的温度传感器检测到物料温度，通过冷风系统控制器调节轴流风机的转速和蒸发器的蒸发温度，采用兼顾能效和冻速的参数配置对物料进行预冷；同时流态干冰系统中的温度传感器检测出右侧螺旋状传送带上物料的温度，在物料处于最大冰晶生成带的温度上限(-1℃)时，采用流态干冰系统对物料进行补冷，即通过流态干冰系统控制器调节流量调节阀的开度，经喷嘴将流态干冰喷淋到物料上，将物料的温度迅速降低至最大冰晶生成带的温度下限(-5℃)，使物料快速通过最大冰晶生成带；此外，在螺旋状传送带的出口处检测物料温度，对未能完全冻结的较大物料喷淋流态干冰，使其完全快速达到目标冷冻温度。本技术方案与
技术介绍
相比，它具有如下优点：本专利技术包括冷风和流态干冰两种冷源。通过冷风系统对螺旋状传送带上的物料沿程进行预冷；当物料降至最大冰晶生成带的温度上限(-1℃)时，采用流态干冰系统对物料进行补冷，即流态干冰系统中的控制器打开流量调节阀，向物料喷淋流态干冰，使物料的温度进一步快速降低至最大冰晶生成带的温度下限(-5℃)；冷风系统和流态干冰系统的协同作用，可以使物料在降温过程中快速通过最大冰晶生成带，抑制冰晶的生成，减少冰晶对物料细胞的机械损坏，提升物料的保鲜效果。此外，在螺旋状传送带的出口处布置流态干冰系统的温度传感器，当检测到未完全冻结的较大物料时，对该物料喷淋流态干冰，使较大的物料迅速达到目标冷冻温度。附图说明图1为本专利技术的系统结构示意图。其中：1.螺旋状传送带入口，2.物料，3.温度传感器，4.冷风系统控制器，5.风机，6.蒸发器，7.螺旋状传送带，8.螺旋状传送带出口，9.流态干冰系统控制器，10.流量调节阀，11.高压空气储罐，12.干冰粉末，13.混合阀，14.流态干冰喷嘴，15.温度传感器，16.流量调节阀具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细阐述，但本专利技术不限于该实施例。如图1所示，本专利技术一种多冷源协同螺旋梯级冷冻装备，涉及流态干冰系统，螺旋状传送带系统，冷风系统；通过冷风和流态干冰同时对物料进行冷冻，使物料在降温过程中快速通过最大冰晶生成温度带，抑制冰晶的生成，减少冰晶对物料细胞的机械损坏，提升物料的保鲜效果。包括：温度传感器3，用于检测螺旋状传送带入口处的物料温度；冷风系统控制器4，用于控制轴流风机转速和蒸发器蒸发温度；轴流风机5，用于将冷风均匀的送至螺旋状传送带上的物料表面；蒸发器6，用于生成特定温度的冷风；流态干冰系统控制器9，用于控制流量调节阀的开度；流量调节阀10，用于调节流态干冰的生成量；混合阀13，用于高压空气和干冰粉末的混合；温度传感器15，用于检测右侧螺旋状传送带上的物料温度，流量调节阀16，用于调节流态干冰的喷淋量；其中，所述冷风系统的轴流风机5布置在螺旋状传送带7左侧；流态干冰系统的喷嘴14布置在螺旋传送带7右侧。所述轴流风机5，冷风系统控制器4，蒸发器6，温度传感器3组成冷风系统；冷风系统控制器4信号输入端与温度传感器3连接，冷风系统控制器4信号输出端与轴流风机5、蒸发器6连接；所述温度传感器5布置在螺旋传送带入口1处。所述高压空气储罐11，干冰粉末储罐12，流量调节阀10，流态干冰系统控制器9，混合阀13，温度传感器15，喷嘴14组成流态干冰系统；高压空气储罐11与混合阀13连接，流量调节阀10布置在高压空气储罐11与混合阀13之间的管道上。所述流态干冰系统控制器9信号输入端与温度传感器15连接，流态干冰系统控制器9信号输出端与流量调节阀10连接，所述温度传感器15和喷嘴14布置在螺旋状传送带上。下面详细描述本专利技术的工作方法：物料进入螺旋状传送带7时，冷风系统中的温度传感器3检测出物料温度，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多冷源协同螺旋梯级冷冻装备，包括流态干冰系统，螺旋状传送带系统，冷风系统，其特征在于，所述流态干冰系统包括高压空气储罐(11)，干冰粉末储罐(12)，流量调节阀(10)，流态干冰系统控制器(9)，混合阀(13)，温度传感器(15)，喷嘴(14)；所述高压空气储罐(11)通过管道与混合阀(13)连接，流量调节阀(10)布置在高压空气储罐(11)与混合阀(13)之间的管道上，干冰粉末储罐(12)与混合阀(13)连接，所述流态干冰系统控制器(9)信号输入端与温度传感器(15)连接，流态干冰系统控制器(9)信号输出端与流量调节阀(10)连接，所述温度传感器(15)和喷嘴(14)布置在螺旋状传送带上方。/n

【技术特征摘要】
1.一种多冷源协同螺旋梯级冷冻装备，包括流态干冰系统，螺旋状传送带系统，冷风系统，其特征在于，所述流态干冰系统包括高压空气储罐(11)，干冰粉末储罐(12)，流量调节阀(10)，流态干冰系统控制器(9)，混合阀(13)，温度传感器(15)，喷嘴(14)；所述高压空气储罐(11)通过管道与混合阀(13)连接，流量调节阀(10)布置在高压空气储罐(11)与混合阀(13)之间的管道上，干冰粉末储罐(12)与混合阀(13)连接，所述流态干冰系统控制器(9)信号输入端与温度传感器(15)连接，流态干冰系统控制器(9)信号输出端与流量调节阀(10)连接，所述温度传感器(15)和喷嘴(14)布置在螺旋状传送带上方。


2.根据权利要求1所述的一种多冷源协同螺旋梯级冷冻装备，其特征在于，流态干冰系统在螺旋状传送带沿程多点布置喷嘴，在每一个喷嘴之前都布置温度传感器，实现流态干冰的多点喷淋，当检测到未完全冷却的物料时，流量调节阀(10)和温度传感器(15)之前的流量调节阀(16)同时打开，喷淋流态干冰。


3.根据权利要求1所述的一种多冷源协同螺旋梯级冷冻装备，其特征在于，流态干冰系统中的流态干冰是高压空气与干冰粉末的混合物。


4.根据权利要求1所述的一种多冷源协同螺旋梯级冷冻装备，其特征在于，所述流态干冰系统可以替换为液氮系统，或其他类似高释冷量液态工质...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄东，位兴华，乔琳，赵日晶，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61