一種人造奶油生產系統及其工藝流程的製作方法

2024-03-09 09:47:15

專利名稱：一種人造奶油生產系統及其工藝流程的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種人造奶油加工系統，具體來說，是一種人造奶油生產系統及其工藝流程，屬於人造奶油生產技術領域。
背景技術：
人造奶油作為現代食品工業中重要的食用油脂製品，是以植物油脂為主要原料，經過乳化、急冷和捏合而形成的具有一定塑性固態或半固態乳化食品，人造奶油的生產過程是個連續的過程，生產工藝一般包括乳化、速凍和捏合(機械增塑)三個階段，其中速凍過程是乳化液在速凍機內與製冷劑快速的進行熱交換，經速凍機內快速旋轉的刮板攪動，使之成為含有細小晶粒的過冷液體；捏合過程是將速凍的人造奶油通入攪拌器內，利用快速的機械揉捏使得結晶分散更均勻，防止過早的固化。關於人造奶油的研究，以往學者們主要關注對原料的改質、配方和產品的晶形等，針對人造奶油核心製造設備如急冷機，捏合機等運行優化、控制系統及能耗水平等的研究較少，在倡導節能減排的現在，如何降低人造奶油生產系統的能耗水平，提升自動化和智能化水平具有重要意義。以下對現有技術中人造奶油生產系統的不足和缺陷進行說明:奶油原料在進入奶油急冷機之前的溫度一般較高，一般需要先進行預冷降低急冷機的運行負荷同時保證急冷過程的效果，現有技術的預冷方式一般是建立獨立的預冷循環，利用冷卻塔的冷卻水為預冷循環提供冷源，對奶油原料進行預冷。這種採用冷卻塔冷卻水的預冷方式需要配套獨立的冷卻塔循環系統，整個預冷系統需消耗大量的水，初期投資成本較大，冷卻塔能耗亦較高，且運行過程中冷卻水的溫度隨環境溫度影響較大，特別是春初秋末等環境氣溫波動明顯的季節，在一天的工作過程中冷卻水溫度波動明顯，為保證精確的預冷溫度控制效果，預冷環節的溫度控制較複雜。人造奶油生產系統在運行過程中，經過急冷的人造奶油粘稠度非常高，常因為局部管道保溫失效等原因造成急冷機意外停機，此時人造奶油在急冷機快速凍結，造成急冷機凍結故障，需要消除內部凍結的奶油才能再次啟動奶油急冷機。現有技術的排除這種故障的方法一般是對奶油急冷機進行拆解，利用輔助管道通入蒸汽使得凍結的奶油融化，從而使得急冷機內部的奶油解凍，採取這種方式必須使整個奶油加工設備包括製冷系統全部停機，還需拆卸奶油急冷機，耗費時間且操作繁瑣，消耗較多蒸汽熱源，造成設備使用的能效比低下，同時，解凍需人為操控，十分不便，此外壓縮機的頻繁啟停影響其使用壽命。現有的人造奶油生產系統，奶油急冷機的奶油溫度控制比較簡陋，通常採用反饋控制，實際溫度控制常常通過調節奶油流量實現，由於人造奶油生產系統存在很大的容積滯後，這種反饋控制存在較大的滯後性且造成產量波動，不利於實際生產。即使採用變頻壓縮機機組，負荷變化頻繁時控制過程滯後明顯，也難以精準控制奶油急冷機出口人造奶油的溫度。

發明內容
本發明的目的在於提供一種節能型的智能人造奶油生產系統，解決現有的人造奶油系統操作複雜，能耗高、凍結故障時需對奶油急冷機停機解凍，急冷機出口奶油的溫度控制困難等技術問題。本發明採用以下技術方案:一種人造奶油生產系統，包括奶油急冷循環系統、蓄冷循環系統，奶油壓力控制系統，預冷循環系統；所述奶油急冷循環系統的回熱器4出口後設有電磁三通閥36，所述電磁三通閥36第一路出口與奶油急冷機5中的製冷劑通道連通，另一路出口與冷量回收換熱器6連通，兩路並聯後經回熱器4再與壓縮機I的吸氣口連通；所述冷量回收換熱器6與所述蓄冷循環系統換熱，並通過蓄冷器7蓄冷；所述蓄冷器7與所述奶油預冷循環系統換熱，使奶油預冷器8放熱降溫；所述奶油壓力控制系統包括變量柱塞泵10、被壓調節閥20和捏合機被壓調節閥22，所述變量柱塞泵10設置於奶油急冷機5的進料口之前，被壓調節閥20設置於奶油急冷機5出料口之後，捏合機被壓調節閥22與捏合機9連接。一種上述人造奶油生產系統的工藝流程，所述壓縮機I的排氣管路分為冷凝器排氣支路和奶油急冷機排氣支路，所述奶油急冷機排氣支路與奶油急冷機的製冷劑第二接口連接，所述第二接口通過九號電磁閥34和一號單向閥24與所述壓縮機I吸氣口連通；所述冷凝器排氣支路與奶油急冷機排氣支路分別設有六號電磁閥31和七號電磁閥32 ;所述六號電磁閥31與五號電磁閥30連通，再與奶油急冷機5的製冷劑第一接口連通；所述第一接口還通過八號電磁閥33與所述電磁三通閥36連通；所述奶油急冷機5進行奶油急冷工作時:七號電磁閥32、五號電磁閥30關閉，六號電磁閥31、八號電磁閥33、九號電磁閥34打開，製冷劑經壓縮機I變成高溫高壓過熱氣體，經油分離器2後進入冷凝器3和回熱器4，進一步經電子膨脹閥35降壓後經所述電磁三通閥36分為兩路，第一路製冷劑進入奶油急冷機5後蒸發吸熱，第二路製冷劑進入冷量回收換熱器6蒸發放熱，兩路蒸發後的製冷劑混合經所述回熱器4返回壓縮機I。所述奶油急冷機進行奶油凍結故障解凍工作時:六號電磁閥31、九號電磁閥34、八號電磁閥33關閉，七號電磁閥32、五號電磁閥30打開,製冷劑經壓縮機I變成高溫高壓過熱氣體，經油分離器2後進入奶油急冷機5放熱，流出奶油急冷機5的製冷劑經冷凝器3和回熱器4繼續放熱，通過電子膨脹閥35降壓後，進入冷量回收換熱器6蒸發吸熱，進一步經回熱器4後返回壓縮機I。進一步的，所述奶油急冷機5進行奶油急冷工作時，電磁三通閥36通過調節其開度能夠對流入奶油急冷機5和冷量回收換熱器6中的製冷劑進行分配。奶油壓力控制系統主要包括變量柱塞泵10、奶油急冷機被壓調節閥20和捏合機被壓調節閥22等組成。人造奶油的流量主要取決於變量柱塞泵10的輸出，通過調節奶油急冷機被壓調節閥20和捏合機被壓調節閥22調節加工過程中奶油的壓力，通過三者的複合調節，實現加工過程中奶油壓力的調節，同時保證加工過程中人造奶油流量的穩定，保證廣品品質穩定。本發明的特點在於:I)建立奶油急冷機5與冷量回收換熱器6雙蒸發器通道,一方面,能夠利用冷量回收換熱器6，配合蓄冷器7對人造奶油原料進行預冷，避免完全靠外部的冷卻塔循環冷卻水對人造奶油原料來進行預冷，大大降低了系統的複雜程度，降低了初期投資成本和運行維護費用；2)利用多個電磁閥來控制製冷循環的製冷劑氣液走向，當奶油急冷機5實施奶油急冷工作時，製冷劑從其第一接口進入，蒸發後從第二接口流出，經九號電磁閥34流回壓縮機，完成奶油急冷工作循環；當奶油急冷機5實施凍結故障解凍工作時，高溫高壓的製冷劑從壓縮機I的排氣口排出，經七號電磁閥32進入奶油急冷機5的第二接口，並從其第一接口流出，此時奶油急冷機5作為製冷循環的冷凝設備來使用，利用冷凝放熱來進行解凍，特別之處在於，製冷劑從第一接口流出後，再經五號電磁閥30進入冷凝器3中，進一步放熱，再經過回熱器4進行回熱，經過電子膨脹閥35降壓，由於此時八號電磁閥33關閉，製冷劑經電磁三通閥36流入冷量回收換熱器6進行蒸發吸熱，為預冷循環提供冷量，最後再流回壓縮機I的吸氣口，完成整個循環。3)利用變量柱塞泵10、奶油急冷機被壓調節閥20和捏合機被壓調節閥22調節加工過程中奶油的壓力，保證加工過程中人造奶油流量的穩定，保證產品品質的穩定。由此可見:一、無論奶油急冷機5是出於製冷狀態或解凍狀態，都能為冷量回收換熱器6提供冷量，提高了能源利用的效率以及整套設備的能效比。二、解凍時無需停機，避免了頻繁啟停機組時的能量損耗，提高了人造奶油生產系統的效率。 三、解凍時，系統進行熱泵循環，產生的熱能用來解凍，產生的冷量被冷量回收換熱器6回收掉，一舉兩得，節能高效。四、通過回熱器的使用，提升了製冷循環的效率，降低了能耗。五、針對奶油急冷機5奶油出口溫度的控制:主要涉及製冷劑流量的調節，通過調節電磁三通閥36的開度，實現進入奶油急冷機5內部製冷劑流量的調節，保證出奶油急冷機5的奶油出口溫度溫度。實現了奶油急冷機負荷的任意調節。


圖1是本發明人造奶油生產系統及其工藝流程的示意圖。其中，I為製冷壓縮機，2為油分離器，3為板翅式冷凝器，4為回熱器，5為奶油急冷機，6為冷量回收換熱器，7為蓄冷器，8為奶油預冷器，9為奶油捏合機，10為變量柱塞泵，11為預冷器循環泵，12為蓄冷循環泵，13為一號流量傳感器，14為二號流量傳感器，15為三號流量傳感器，16為奶油急冷機電機，17為一號變頻器,18為奶油捏合機電機,19為二號變頻器，20為奶油急冷機被壓調節閥，21為一號步進電機，22為捏合機被壓調節閥，23為二號步進電機，24為一號單向閥,25為二號單向閥,26為一號電磁閥,27為二號電磁閥,28為三號電磁閥，29為四號電磁閥,30為五號電磁閥,31為六號電磁閥,32為七號電磁閥,33為八號電磁閥，34為九號電磁閥,35為電子膨脹閥,36為電磁三通閥,37為壓力傳感器,38為一號溫度傳感器，39為二號溫度傳感器，40為三號溫度傳感器，41為外部載冷劑冷源接入口，42為奶油入口，43為冷卻水入口，44為冷卻水出口。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明進一步說明。
參見圖1，一種節能型人造奶油生產系統，包括奶油急冷循環系統、蓄冷及預冷循環系統，奶油壓力控制系統；所述奶油急冷機製冷循環系統的回熱器4出口後設有電磁三通閥36，所述電磁三通閥36第一路出口與奶油急冷機5中的蒸發器連通，另一路出口與冷量回收換熱器6連通，兩路並聯後經回熱器4再與壓縮機I的吸氣口連通；所述蓄冷及預冷循環系統主要包括冷量回收換熱器6、蓄冷器7和奶油預冷器8 ;所述奶油壓力控制系統主要包括變量柱塞泵10、奶油急冷機被壓調節閥20和捏合機被壓調節閥22等組成。壓縮機I的排氣管路分為冷凝器排氣支路和奶油急冷機排氣支路，奶油急冷機排氣支路與奶油急冷機的製冷劑第二接口連接，第二接口通過九號電磁閥34和一號單向閥24與所述壓縮機I吸氣口連通；冷凝器排氣支路與奶油急冷機排氣支路分別設有六號電磁閥31和七號電磁閥32 ;六號電磁閥31與五號電磁閥30連通,再與奶油急冷機5的製冷劑第一接口連通；第一接口還通過八號電磁閥33與電磁三通閥36連通。上述人造奶油生產系統的工藝流程如下:奶油急冷機5進行奶油急冷工作時:七號電磁閥32、五號電磁閥30關閉,六號電磁閥31、八號電磁閥33、九號電磁閥34打開，製冷劑經壓縮機I變成高溫高壓過熱氣體，經油分離器2後進入冷凝器3和回熱器4，進一步經電子膨脹閥35降壓後經所述電磁三通閥36分為兩路，第一路製冷劑進入奶油急冷機5後蒸發吸熱，第二路製冷劑進入冷量回收換熱器6蒸發放熱，兩路蒸發後的製冷劑混合經所述回熱器4返回壓縮機I。奶油急冷機5進行凍結故障解凍工作時:六號電磁閥31、九號電磁閥34、八號電磁閥33關閉，七號電磁閥32、五號電磁閥30打開，製冷劑經壓縮機I變成高溫高壓過熱氣體，經油分離器2後進入奶油急冷機5放熱，流出奶油急冷機5的製冷劑經冷凝器3和回熱器4繼續放熱，通過電子膨脹閥35降壓後，進入冷量回收換熱器6蒸發吸熱，進一步經回熱器4後返回壓縮機I。電磁三通閥36通過調節其開度能夠對流入奶油急冷機5和冷量回收換熱器6中的製冷劑進行分配。蓄冷循環系統進行冷量回收的工作過程:載冷劑乙二醇由蓄冷循環泵12驅動，在蓄冷器7中吸熱，在冷量回收器6中放熱，蓄積在蓄冷器7中的冷量通過預冷器循環泵11驅動的高濃度鹽水，轉移到奶油預冷器8中，使得進入奶油預冷器8中奶油的溫度降低。個別情況下，若蓄冷器的冷量不足，可由外部載冷劑冷源接入口 41衝入載冷劑直接進行預冷。人造奶油生產過程中的壓力控制:參見圖1，採用變量柱塞泵10調節壓力，輔助奶油急冷機被壓調節閥20和捏合機被壓調節閥22，及其步進驅動電機，實現人造奶油生產過程中的壓力控制，奶油急冷機被壓調節閥20的開度通過一號步進電機21調節，捏合機被壓調節閥22的開度通過二號步進電機23調節。奶油急冷機電機16內包括了軸防凍結電加熱系統，在正常工作過程中給奶油急冷機電機16的轉軸適度加熱，防止奶油在軸表面的凍結。
權利要求
1.一種人造奶油生產系統，其特徵在於: 包括奶油急冷循環系統、蓄冷循環系統，奶油壓力控制系統，預冷循環系統； 所述奶油急冷循環系統的回熱器(4)出口後設有電磁三通閥(36)，所述電磁三通閥(36)第一路出口與奶油急冷機(5)中的製冷劑通道連通，另一路出口與冷量回收換熱器(6)連通，兩路並聯後經回熱器(4)再與壓縮機(I)的吸氣口連通； 所述冷量回收換熱器(6)與所述蓄冷循環系統換熱，並通過蓄冷器(7)蓄冷； 所述蓄冷器(7)與所述奶油預冷循環系統換熱，使奶油預冷器(8)放熱降溫； 所述奶油壓力控制系統包括變量柱塞泵(10)、被壓調節閥(20)和捏合機被壓調節閥(22)，所述變量柱塞泵(10)設置於奶油急冷機(5)的進料口之前，被壓調節閥(20)設置於奶油急冷機(5 )出料口之後，捏合機被壓調節閥(22 )與捏合機(9 )連接。
2.一種如權利要求1所述人造奶油生產系統的工藝流程，其特徵在於: 所述壓縮機(I)的排氣管路分為冷凝器排氣支路和奶油急冷機排氣支路，所述奶油急冷機排氣支路與奶油急冷機的製冷劑第二接口連接，所述第二接口通過九號電磁閥(34)與所述壓縮機(I)吸氣口連通；所述冷凝器排氣支路與奶油急冷機排氣支路分別設有六號電磁閥(31)和七號電磁閥(32);所述六號電磁閥(31)與五號電磁閥(30)連通,再與奶油急冷機(5 )的製冷劑第一接口連通；所述第一接口還通過八號電磁閥(33 )與所述電磁三通閥(36)連通； 所述奶油急冷機(5)進行奶油急冷工作時:七號電磁閥(32)、五號電磁閥(30)關閉,六號電磁閥(31)、八號電磁閥(33)、九號電磁閥(34)打開,製冷劑經壓縮機(I)變成高溫高壓過熱氣體，經油分離器(2)後進入冷凝器(3)和回熱器(4)，進一步經電子膨脹閥(35)降壓後經所述電磁三通閥(36)分為兩路，第一路製冷劑進入奶油急冷機(5)後蒸發吸熱，第二路製冷劑進入冷量回收換熱器(6)蒸發放熱，兩路蒸發後的製冷劑混合經所述回熱器(4)返回壓縮機(I)。
所述奶油急冷機進行奶油凍結故障解凍工作時:六號電磁閥(31)、九號電磁閥(34)、八號電磁閥(33)關閉，七號電磁閥(32)、五號電磁閥(30)打開,製冷劑經壓縮機(I)變成高溫高壓過熱氣體，經油分離器(2)後進入奶油急冷機(5)放熱，流出奶油急冷機(5)的製冷劑經冷凝器(3)和回熱器(4)繼續放熱，通過電子膨脹閥(35)降壓後，進入冷量回收換熱器(6)蒸發吸熱，進一步經回熱器(4)後返回壓縮機(I)。
3.如權利要求4所述的工藝流程，其特徵在於: 所述奶油急冷機(5)進行奶油急冷工作時，電磁三通閥(36)通過調節其開度能夠對流入奶油急冷機(5)和冷量回收換熱器(6)中的製冷劑進行分配。
全文摘要
本發明涉及一種人造奶油生產系統，其特徵在於包括奶油急冷循環系統、蓄冷循環系統，奶油壓力控制系統，預冷循環系統；所述奶油急冷循環系統的回熱器(4)出口後設有電磁三通閥(36)，所述電磁三通閥(36)第一路出口與奶油急冷機(5)中的製冷劑通道連通，另一路出口與冷量回收換熱器(6)連通，兩路並聯後經回熱器(4)再與壓縮機(1)的吸氣口連通；所述奶油壓力控制系統包括變量柱塞泵(10)、被壓調節閥(20)和捏合機被壓調節閥(22)，所述變量柱塞泵(10)設置於奶油急冷機(5)的進料口之前，被壓調節閥(20)設置於奶油急冷機(5)出料口之後，捏合機被壓調節閥(22)與捏合機(9)連接。
文檔編號A23D7/02GK103156000SQ20131011689
公開日2013年6月19日 申請日期2013年4月3日 優先權日2013年4月3日
發明者顧錦鴻, 倪錦, 談佳玉, 傅潤澤, 張敬峰, 周榮, 劉元法 申請人:中國水產科學研究院漁業機械儀器研究所