[实用新型]一种双夹层结构的渐进式冷冻浓缩设备

说明书

本实用新型涉及一种双夹层结构的渐进式冷冻浓缩设备，该设备包括结晶浓缩单元、冷载体温度控制单元以及参数控制与自动记录单元；所述结晶浓缩单元包括结晶浓缩罐、外夹层温度探头和多组温度记录探头；所述结晶浓缩罐的侧壁为双夹层结构，包括通有载体Ⅰ的内夹层和通有冷载体Ⅱ的外夹层，所述载体Ⅰ为具有传热缓冲特性的食品级载体，所述冷载体Ⅱ为抗冻冷载体；所述外夹层温度探头设在所述外夹层的内部；所述多组温度记录探头设在所述结晶浓缩罐内。本实用新型的设备能在冷冻浓缩过程中实现对料液温度的稳定、精确控制，其具有冷冻浓缩效果好、对不同料液的通用性强、自动化程度高、有利于优化工艺条件等优点。

技术领域

本实用新型属于低温加工技术领域，特别是涉及一种双夹层结构的渐进式冷冻浓缩设备。

背景技术

冷冻浓缩是食品、营养制品和生物制药等行业常用的、在冰点温度以下操作的液态物料浓缩技术。与蒸发浓缩技术相比，在有效回收液态物料的热敏性天然芳香风味物质、蛋白质、酶、多糖、多酚、水溶性维生素等生物活性成分方面具有极大的优势。根据溶液中冰核形成和冰晶去除的不同方式，冷冻浓缩可分为悬浮式和渐进式两大技术体系。其中悬浮式冷冻浓缩装备结构非常复杂，造价高昂，在生产应用投资上受到一定限制。渐进式冷冻浓缩与传统的悬浮式冷冻浓缩的操作原理不同，是将结晶罐中的溶液在冷载体层另一侧形成大冰晶层，随着冰层的逐渐增厚，溶液得到浓缩。渐进式冷冻浓缩的一个显著特点是冰晶在结晶罐中形成一个片状或环状体冰晶，固液界面小，不仅使冰晶与浓缩液的分离变得非常容易，还可以降低因冰晶夹带而造成的溶质损失，而且冰晶的生成、成长以及与浓缩液的分离都在一个系统内完成，设备结构相对简单，操作方便。目前国内外渐进式冷冻浓缩已演化出管式、降膜式、部分结冰式、转鼓式、带式等基于不同操作方式的浓缩装置。

现有的渐进式冷冻浓缩相关的装置或方法，大多基于冷载体单夹层包裹的结晶浓缩罐结构，而且大多缺乏冷载体温度控制装置和操作参数控制与记录系统，例如：CN104886702 A公开的“一种澄清浓缩果汁的制备方法”使用一种冷载体单夹层搅拌型渐进式局部结冰冷冻浓缩罐，由于没有设置冷载体夹层温度控制装置，这种冷冻浓缩结晶罐虽然可以实现罐内料液的冻结，但难以克服树枝状的异相冰晶的生成，会影响浓缩效果。此外，目前公开的其它一些渐进式冷冻浓缩技术，如：CN 1593248 A公开的“前进冷冻浓缩控制方法”使用的是单夹层管式循环渐进式冷冻浓缩装置；CN 1442222 A公开的“小型冷冻浓缩设备”属于底部局部冻结的渐进式冷冻浓缩装置；CN 104178408 A公开的“食醋的冷冻浓缩工艺”和CN 101991157 A公开的“一种果汁的冷冻浓缩方法”均为采用冷库或冰箱将果汁或食醋冻结后再解冻的简易方法，缺乏对冷冻浓缩工艺运行参数的精确控制。

由此可见，现有的渐进式冷冻浓缩装置或设备主要存在以下问题：

1)缺乏结晶罐冷载体温度变化速率的精确稳定控制，影响冷冻浓缩效果。为了实现料液的持续降温，需要结晶罐冷载体夹层持续给罐内料液提供冷量，如果没有冷载体温度的精确稳定控制，往往导致罐内靠近壁面的液料出现较大的局部过冷度，形成枝状异相冰晶，并在主干枝上产生更高级的分枝(即二次成核)，包裹溶质分子，导致溶质夹带量增大，严重影响浓缩效果。

2)缺乏冷冻浓缩料液温度变化速率的精确稳定控制，导致设备对不同性状类型的液体冷冻浓缩的通用性低。

3)缺乏后期解冻阶段的科学处理手段，影响生产效率。渐进式冷冻浓缩结束后，将进入夹带冰的解冻工序，在保温系统内大冰块的自然解冻是非常缓慢的，甚至需要数天时间，将严重影响设备的生产效率。

4)缺乏全程运行工艺参数的实时记录功能，不利于分析和优化冷冻浓缩工艺条件。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的在于，提供一种双夹层结构的渐进式冷冻浓缩设备，该设备能在冷冻浓缩过程中实现对料液温度的稳定、精确控制，其具有冷冻浓缩效果好、对不同料液的通用性强、自动化程度高、有利于优化工艺条件等优点。