撞击流微波加热真空闪蒸脱水浓缩机制造技术

撞击流微波加热真空闪蒸脱水浓缩机，包括整体为一真空闪蒸罐，顶部安装微波发生器，中间安装撞击流装置，中下部安装杆式旋转蒸发床，下部为果汁、酱储集釜和搅拌器；果蔬原浆由多组涡旋撞击流喷入，经杆式旋转蒸发床，再入储集釜，在微波加热、真空闪蒸复合作用下，自由水、结合水同时被加热，以液滴、薄膜、掛帘、沸腾等多种形式，以超大相界面蒸发，从而大大提高脱水浓缩效率。本实用新型专利技术彻底解决了传统果汁、酱浓缩工艺必须配备大型锅炉、蒸汽热交换塔、罐、管网，从而造成高碳排放、高污染、高能耗、低效率、低效益的突出问题，实现绿色环保、节能减排、高质高效，可广泛用于食品行业果蔬汁、酱的浓缩工艺，也可用于医药、化工行业脱水工艺。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

撞击流微波加热真空闪蒸脱水浓缩机(一)、
本专利技术涉及食品工业果汁、酱加工机械领域，用于蕃茄、苹果、草莓、芒果、山楂、 桃、李、枣、杏、梅等所有果蔬类原浆浓缩，制成浓缩果汁、酱或果味酱；亦可用于轻工、化工、 制药等行业浆液脱水浓缩工艺。
技术介绍
1、目前类似产品种类目前，在国内通用的果汁、酱加工浓缩设备，主要机型有三效四段混流式低温真空浓缩装置、三效真空浓缩蒸发器、四效五段降膜式蒸发装置、多效多程蒸发浓缩装置、超低温浓缩机等，总数不下十余种。这些浆液加工浓缩装置，工艺流程相近，工装设备相似，原机型皆源于进口。2、设备状况及工艺流程以三效四段果酱浓缩装置为例，其主要设备构成和工艺流程见图2。它是一组系列成套设备，主要包括三组蒸汽与果浆热交换塔25、26、27，三组蒸发脱水真空灌四、30、31，一套蒸汽冷却塔32，一个高压锅炉房，一个大型储水池和泵房，若干果浆泵、真空泵以及配套管道、机械、电气设施等。三效四段果酱浓缩装置的工艺流程是将在前道工序制取的果浆泵入一效热交换塔25，再与锅炉房提供的高温高压蒸汽观隔着管壁对流加热，加热后的料液和料液中产生的蒸汽一起进入真空分离室四，物料在负压下沸腾，其中的水蒸汽由真空泵抽出；一效所产生的水蒸汽分别进入二效加热器沈，作为此效热源，经二效加热后的物料经真空分离室 30分离；二效所产生的水蒸汽作为三效加热器热源，经三效加热器27加热后，物料经三效真空分离室31分离；三效所产生的水蒸汽再进入真空冷凝器32与冷却水交换后变为凝结水，此水经处理后作为前道工序用水循环利用；经三效四段处理后的物料，可溶性固形物达36 38%，然后进行无菌罐装。3、技术原理目前国内各生产厂家普遍采用的三效四段果酱浓缩装置以及类似的成套设备，其原理基本是一致的，都是采用壳体套管列管式蒸汽热交换脱水，重复若干次至果酱达到浓度要求。4、存在问题用现代科技眼光审视，已经延用一个多世纪的三效四段果浆浓缩装置及工艺“少、 慢、差、费”问题十分突出，与现代社会低碳经济要求格格不入。(1)、蒸发效率低。此类装置主要靠蒸发罐内物料液面蒸发脱水，这是二维的平面蒸发。以直径3米的蒸发罐为例，三效总蒸发面积只有21. 2m2。由于总蒸发面积小而且受蒸发罐截面严格限制，造成蒸发效率低；尽管提高真空度可在一定程度上提高蒸发效率，但由于蒸发罐不断进料，属于半开放系统，真空度难以提高，从而也限制了蒸发效率的提高。O)、工艺路线长而复杂。此类设备浓缩工艺须经物料泵入，蒸汽输入，一、二、三效加热，三次蒸发，四次回收蒸汽，蒸汽进入冷却塔热交换以及产品储集等长而复杂的工艺环节；还有锅炉、制蒸汽等一些复杂辅助工艺。(3)、设备大而多。在上述工艺路线中，每一道工序都对应着一套或多套设备，甚至是成套设备系统。 如锅炉烟气脱硫、烟气除尘、蒸汽冷却、煤场储运、集中供水及水质处理等，都是若干大而复杂的系统；而蒸发罐、物料热交换塔等，都是大型罐、塔设备；再加上与之配套的物料泵、 水泵、真空泵、复杂的管网及供配电、电器控制系统等，设备多而庞大。0)、能耗高以三效四段果酱浓缩装置为例，按设计指标单日处理原果500吨，耗电功率 490KW，蒸汽用量6. 8T/h，生产36 38 %果酱约80吨，计算下来，每吨果酱耗标准煤为 300Kg。参考国家标准GB21256-2007、GB16780-2007，一吨果酱综合能耗指标与吨电炉钢能耗大体相当，比吨水泥综合能耗高2. 75倍。(5)、环境污染严重按生产规模日产果酱80吨计，日需耗标准煤Mt，由此推算出如下污染数据，其每年(仅按180个生产日计算)污染环境排放量为碳排放总量2937. 6t/n ；CO2排放质量为 10769. 8t/n，体积达M4. 8万米7η ；碳及其他粉尘排放四3. 8t/n ； SO2排放324t/n ；NOX (氮氧化物)排放162. Ot/n。(6)、投资大，投资回收期长以年产1万吨果酱中等生产规模企业为例，建设这样一座工厂总投资在5000万元左右；其中，果蔬原浆浓缩是设备最多、最复杂、最关键的工序，包括锅炉、配煤、供汽系统在内，其投资占到总投资的50%以上，按目前蕃茄酱市价水平，投资回收期一般为4 5年，甚至更长。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服现行工艺能耗高、污染大、效率低等老大难问题，以一种新的传质效率高、无需蒸汽、无碳排放、无污染、低能耗的智能机取而代之。本专利技术的具体方案是撞击流微波加热真空闪蒸脱水浓缩机，包括整体为一真空负压闪蒸罐，顶部安装多台大功率微波发生器和湿式旋风分离器，中间安装两组撞击流发射装置，中下部安装杆式旋转蒸发床，下部为果酱储集釜和旋转搅拌器。其结构和工艺流程见图1。撞击流被理论和实践证明是瞬间扩大蒸发相界面的极有效方法。本专利技术采用流速为10 15m/s，喷嘴为涡旋射流型喷嘴，喷出的料液呈旋转流动状态，上喷嘴为顺时针方向旋转，下喷嘴为反时针方向旋转，上、下两喷嘴喷出的料液相互撞击，在罐内空间形成两个悬浮的、液滴不断旋转扩散的强烈撞击蒸发区。杆式旋转蒸发床主轴延伸至闪蒸罐外由电机驱动，主轴上固定有20排圆杆，能保证整体无缝隙承接滞留下落料液，从而形成若干半圆形薄膜蒸发面和蒸发挂帘，进一步扩大蒸发相界面积和悬空滞留蒸发时间。圆杆由改性PTFE材料制成，可被微波穿透且不吸收微波能量。储集釜用不锈钢制成，在微波辐照下成为多模反射器，可使料液快速加热、沸腾、 蒸发，储集釜中还有用PTFE材料制成的旋转搅拌器搅动，以加快蒸发脱水速度。微波发生器由4 6台均勻布置的磁控管及配套部件组成，并与罐内温度探测器相连，由MCU单片机控制，输出功率可调。在真空闪蒸罐上部装有湿式旋风分离器，从湿气中分离出飞沫回收，其外端口连接真空泵抽气管道。闪蒸罐由罐外设置的真空泵抽真空，罐内压力控制在200 300mbar之间，料液加热温度控制在60 70°C。本专利技术开发和采用三项新技术，其原理是1、涡旋撞击流技术。根据熟知的化工单元过程传递速度理论，单位时间传递的热量或质量可用下列关系式表示单位时间传递量(Q) XQ =推动力x相界面积V比阻力综合国内外各方面实验研究结果，采用撞击流是同时扩大相界面积、增大相间传递动力、同时又降低比阻力的强力有效措施；尤其是采用自行设计的涡旋射流(流线34、 35)和撞击喷嘴33、36，撞击瞬间(PlpkP》，在垂直方向F1、F2分力使液滴分子团产生大量滑移、破碎、雾化；在水平方向Gl、G2分力形成向量叠加，G1+G2使液滴沿撞击区37切线方向38向外飞旋扩散，从而获得液滴悬空、分散、旋转、立体、大相界面积蒸发效果，如图3、图 4所示。2、立体杆式旋转蒸发床技术。这一创新设计的结构及原理见图6和图7。在一根大直径立轴上，水平安装若干排PTFE(聚四氟乙烯)圆杆40、41、42，每排圆杆之间按规律错开排放，能保证整体无缝隙承接滞留下落料液39，形成若干半圆形薄膜蒸发面43和蒸发挂帘44 ；由于PTFE不吸收微波且能被微波穿透，所以杆式旋转蒸发床可以进一步扩大蒸发相界面积，同时提高悬空滞留蒸发时间。3、微波加热真空快速闪蒸技术。利用微波加热果蔬浆汁主要优点是A、微波照射使食品中水极性分子以每秒IO9 速率改变排序，微波能直接转化为水的热焓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓海波，
申请(专利权)人：邓海波，
类型：实用新型
国别省市：