[发明专利]一种用碟式双面刮面换热器制取流态化冰浆的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及冷冻浓缩技术，具体涉及一种用蝶式双面刮面换热器制取流态化冰浆的方法及装置，适用于冷冻浓缩果汁、乳汁等水溶液，也可用于制冰蓄冷技术领域。

背景技术

流态化冰浆是指在水或水溶液中冷却后形成冰晶，这种冰晶是细碎的，与水混合成为可泵的流态化冰浆。流态化冰浆比冰块有更高的换热效率，而且制取流态化冰浆所需的冷媒一般只需-5～-7°C，因此，流态化冰浆广泛应用于冷冻浓缩等技术领域。

冷冻浓缩技术是将水或水溶液冷却至冰点或冰点以下，令部分水结冰生成冰晶，分离冰晶和母液，即得到了浓缩液。由于在低温下浓缩溶液，溶液中的热敏性、挥发性组分得以有效保存。因此在食品、医药及化工等领域有重要应用。冷冻浓缩分为层结晶和悬浮结晶两种工艺。其中，层结晶是水或水溶液与制冷面接触后，在制冷面上形成一层冰晶。随着冰层的增厚，溶液将逐渐变浓。中国发明专利“一种界面渐进冷冻浓缩方法”（公开号CN1849937A）公开了一种采用封闭式热泵技术，对水溶液进行层结晶的冷冻浓缩方法。中国发明专利“前进冷冻浓缩控制方法”（公开号CN1593248A）公开了一种通过控制溶液流速和结晶温度来实现优化控制层结晶冷冻浓缩的方法。层结晶虽然工艺简单，但是冰层里会包裹液囊，即被夹带母液是包裹在冰层里，

难以有效、彻底地进行固液分离从而造成溶质损失，而且生产能力小。

悬浮式结晶是在本体溶液中结晶，冰晶悬浮于溶液中。相比层结晶，悬浮式结晶具有液囊包裹极小，晶体纯洁，设备生产能力大的优点。

现有技术制取流态化冰浆常见的是采用刮面换热器的方法。常见的刮面换热器是FT型刮面换热器。它是一个圆筒，在其圆周外壁面带有制冷夹套，冷媒在制冷夹套内流过带走热量。圆筒的内壁面为制冷面。刮刀作圆周运动扫过制冷面以强化传热并扫落所生成的冰晶。此种刮面换热器由于只使用了圆筒的内表面，随着制冷量的增加，单位体积所提供的制冷换热面积跟不上，当进行放大设计的时候，换热器的体积会变得庞大、占用空间，而且在制冷工质有压力时，作为压力容器，大的夹套圆周直径会给设计和制造带来困难，大大增加制造成本。另一方面，刮刀在刮落冰晶时会产生辅助能耗，特别是在水中形成的冰晶，由于冰晶在制冷面上的粘结力很强、生成的冰晶坚硬，需要更大的刮刀张力和转矩才能把冰晶刮下，大大增加了辅助能耗。

因此，针对现有技术中的不足，亟需提供一种结构简单、传热效果好、能耗低的用刮面换热器制取流态化冰浆的装置及其方法。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种结构简单、传热效果好、能耗低的用蝶式双面刮面换热器制取流态化冰浆的装置，以及采用该装置制取流态化冰浆的方法。

本发明的目的通过以下技术措施实现：

提供一种用碟式双面刮面换热器制取流态化冰浆的装置，包括

有刮面换热器、冰晶熟化器以及输送泵，所述冰晶熟化器位于所述刮面换热器的上方，所述冰晶熟化器的入口与所述刮面换热器连通，所述冰晶熟化器的出料口与输送泵连接，所述刮面换热器包括有制冷碟盘、刮刀和转轴，所述制冷碟盘中间开有穿孔，所述转轴垂直穿过所述穿孔，所述制冷碟盘包括有两个制冷面，所述制冷碟盘的两个制冷面分别设置有刮刀，所述刮刀靠近所述制冷面并固定于所述转轴。

所述制冷碟盘为中空的圆盘，所述圆盘的两侧为制冷面，所述刮刀平行于并靠近所述制冷面，所述刮刀垂直穿过所述转轴并固定于所述转轴。

所述刮刀由多个直刃刀片组成。

所述刮刀由多个螺旋刀刃滚刀和直刃刀片组成，所述螺旋刀刃滚刀的刀刃的形状是由正向和逆向螺纹组成的，所述螺旋刀刃滚刀的刀刃与所述制冷面的间距为0.4～0.8mm。

所述刮面换热器设置有超声换能器，所述超声换能器用于产生超声波振动，并作用于水或水溶液以及所述制冷碟盘。

超声换能器的超声振动的频率为20～50kHz，辐射功率为100～500W/L水或水溶液。

所述冰晶熟化器内设置有搅拌器。

应用本发明的一种用碟式双面刮面换热器制取流态化冰浆的装置制取流态化冰浆的方法，包括有以下步骤：

步骤A：向刮面换热器的制冷碟盘内通入冷媒，被冷却的水或水溶液经刮面换热器制冷，在制冷碟盘的两个制冷面上形成冰晶，所述

冰晶附着于所述制冷面上；

步骤B：转轴驱动刮刀旋转，同时启动超声换能器，产生超声波振动并作用于水或水溶液以及制冷碟盘，刮刀将制冷面上的冰晶刮落；