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沙棘凍干機(jī),沙棘真空冷凍干燥設(shè)備工作原理設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)備市場(chǎng)前景分析

二  沙棘凍干生產(chǎn)線工作原理

1 真空冷凍干燥就是將含水物質(zhì)，經(jīng)預(yù)處理后，在-30℃冷凍和真空環(huán)境下，使其中的水份從固態(tài)升華成氣態(tài)，以除去水分而保存物質(zhì)的干燥方法。

真空冷凍干燥設(shè)備主要包括：食品預(yù)凍系統(tǒng)、冷凍干燥罐、加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、物料傳送系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)。

2 FD系列生產(chǎn)型凍干設(shè)備，按加熱板名義面積區(qū)分，共有50、75、100、150、200㎡等不同規(guī)格，主要差別在于干燥倉(cāng)的長(zhǎng)度不同，可裝的盛料滑車數(shù)量不同，從每倉(cāng)2輛到8輛不等。

三 真空凍干設(shè)備組成

本機(jī)主要由干燥箱、冷凝器（捕水器）、加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)六大部件組成。

• 1 干燥箱
  是一能抽真空和加熱的密閉器，物料的升華干燥過(guò)程是在干燥室內(nèi)完成的，物料是放在干燥室內(nèi)擱板上的不銹鋼托盤(pán)內(nèi)的，按每平方托盤(pán)面積8~12公斤的比例裝料，一層擱板上都有一個(gè)可供測(cè)量物料溫度的探頭，用以監(jiān)測(cè)整個(gè)凍干過(guò)程中的物料溫度。門(mén)采用橡膠密封條，應(yīng)注意關(guān)門(mén)時(shí)要把門(mén)上的手柄擰緊，箱內(nèi)密封。
• 2 冷凝器（捕水器）
  是凝結(jié)升華水氣的密閉裝置，內(nèi)部有一個(gè)較大面積的金屬吸附面，從干燥箱物料中升華出來(lái)的水蒸氣可凝結(jié)吸附在其金屬表面上，吸附面的工作溫度可達(dá)-45℃~-55℃，冷凝器外形是不銹鋼或鐵制成的圓筒，內(nèi)部盤(pán)有冷凝管，分別與制冷機(jī)組相連，組成制冷循環(huán)系統(tǒng)。冷凝器與干燥箱連接采用真空蝶閥；采用不銹鋼管與真空泵組連接組成真空系統(tǒng)，筒內(nèi)冷凝管上部裝有化霜噴水管，它通過(guò)真空隔膜閥與水管連接，這是為了化霜水等不進(jìn)入干燥箱和真空管道。在冷凝器外部采用泡沫塑料板保溫絕熱，外層包以不銹鋼板。
• 3 加熱系統(tǒng)
  凍干機(jī)加熱系統(tǒng)的作用是對(duì)干燥箱內(nèi)物料進(jìn)行加熱，以便使物料不斷地得到升華熱，使物品以達(dá)到規(guī)定的含水率要求，凍干機(jī)加熱系統(tǒng)有不同的加熱方法，在接觸式加熱中，我們采用的是循環(huán)介質(zhì)加熱法。循環(huán)加熱系統(tǒng)由管道泵、循環(huán)介質(zhì)箱、加熱器、進(jìn)出管路、液溫控制器等組成。循環(huán)液由水4份、乙醇2份，4份配置成循環(huán)不凍液，其凝固點(diǎn)為-120℃，在使用時(shí)液溫高不過(guò)60℃，當(dāng)加熱系統(tǒng)工作時(shí)，先對(duì)循環(huán)液進(jìn)行加熱，液溫通過(guò)液箱控制調(diào)節(jié)儀選定的溫度自動(dòng)控制加熱, 管道泵開(kāi)啟后，可將循環(huán)液送入干燥箱內(nèi)擱板中，對(duì)擱板加熱，然后返回液箱進(jìn)行加熱循環(huán)。而在輻射或加熱中我們采用蒸氣加熱高溫度為120℃，由蒸氣電磁閥自動(dòng)控制溫度。
• 4 真空系統(tǒng)
  真空系統(tǒng)有旋片真空泵或水環(huán)泵和羅茨真空泵組成，羅茨泵為增壓泵不能單獨(dú)使用，啟動(dòng)旋片泵或水環(huán)泵，使其工作一段時(shí)間，當(dāng)系統(tǒng)中的真空度達(dá)到1Kpa以下時(shí)，再自動(dòng)啟動(dòng)羅茨泵。旋片泵結(jié)構(gòu)、羅茨泵結(jié)構(gòu)等見(jiàn)說(shuō)明書(shū)。該真空系統(tǒng)的真空表可使用電接點(diǎn)真空表，可根據(jù)預(yù)先選定的真空度值，自動(dòng)控制羅茨泵的啟動(dòng)。干燥箱與冷凝器之間真空管道中，裝有真空蝶閥，可根據(jù)使用要求開(kāi)、關(guān)。真空泵管路上，裝有電磁放氣截止閥，當(dāng)真空泵停止工作時(shí)可自動(dòng)關(guān)閉真空管路，同時(shí)將空氣放入泵內(nèi)，真空泵油因負(fù)壓作用回放至真空管路中，真空泵的連接管路之間裝有波紋軟管，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)。
• 5 制冷系統(tǒng)
  凍干機(jī)制冷系統(tǒng)由制冷壓縮機(jī)組（包括：水冷冷凝器，油分離器、高壓管路、干燥過(guò)濾器、膨脹閥、蒸發(fā)器、低壓管路組成），采用氟利昂機(jī)組和R22制冷劑或氟制冷機(jī)組，制冷機(jī)組組成使凍干品速凍用的制冷系統(tǒng)和捕水器制冷系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)工作，接觸加熱方式中擱板溫度可降至-35℃。當(dāng)制冷系統(tǒng)工作時(shí)，冷凝盤(pán)管的表面溫度可達(dá)-35～-55℃，根據(jù)客戶需要采用制冷壓縮機(jī)組，制冷好。
• 6 電氣控制系統(tǒng)
  本設(shè)備電氣控制系統(tǒng)由電腦顯示記錄儀、控制臺(tái)、控制儀表、調(diào)節(jié)儀表等自動(dòng)裝置和電路組成。它的功能是對(duì)凍干機(jī)進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)控制，控制設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
  控制臺(tái)是溫度、真空度巡檢儀的記錄控制儀表及各機(jī)組開(kāi)關(guān)的集中集團(tuán)，控制臺(tái)的儀表板裝有溫度，真空度巡檢儀，干燥箱和真空泵的真空計(jì)，溫度指示調(diào)節(jié)儀，液溫控制調(diào)節(jié)儀，計(jì)時(shí)鐘等。按鈕板上裝有各機(jī)組的開(kāi)關(guān)等。凍干機(jī)還設(shè)有連鎖保護(hù)裝置，如①前箱制冷時(shí)加熱管不能工作；②真空表不到設(shè)定值，羅茨泵不能啟動(dòng)。③冷卻水未提供，制冷機(jī)組不啟動(dòng)。④真空泵、電磁閥帶放氣截止閥與真空泵電源表連在一起，同時(shí)工作。⑤擱板加熱恒溫，由溫度指示調(diào)節(jié)儀控制。 

四   凍干設(shè)備原理

凍干是從凍結(jié)的物料產(chǎn)品中去除水分的過(guò)程，凍干分為真空冷凍干燥和常壓冷凍干燥二種，由于一些條件限制目前采用的是真空冷凍干燥。凍干目的是保留產(chǎn)品的完整的生物和化學(xué)結(jié)構(gòu)及其活性。一種凍干的類型被稱做升華，是自然發(fā)生的。升華指的是溶劑，比如水，象干冰一樣，直接從固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)程。傳統(tǒng)的干燥會(huì)引起材料皺縮，破壞。這種情況將不會(huì)發(fā)生在凍干里，因?yàn)楣腆w構(gòu)成被在其位置上的堅(jiān)冰支承著。在冰升華時(shí)，它會(huì)留下孔隙在干燥的剩余物質(zhì)里。

  凍干過(guò)程分為冷凍、升華、解析干燥三個(gè)階段，每一個(gè)階段都有相應(yīng)的要求，不同的物料其要求各不相同，各階段工藝設(shè)計(jì)及控制手段的差異直接關(guān)系凍干產(chǎn)品的質(zhì)量和凍干設(shè)備的性能。

1、冷凍階段

  冷凍干燥要把原料進(jìn)行凍結(jié)，使原料中的水變成冰，為下階段的升華做好準(zhǔn)備。凍結(jié)溫度的高低及凍結(jié)速度是控制目的，溫度要達(dá)到物料的凍結(jié)點(diǎn)以下，不同的物料其凍接點(diǎn)各不相同。凍結(jié)速度的快慢直接關(guān)系到物料中冰晶顆粒的大小，冰晶顆粒的大小對(duì)固態(tài)物料的結(jié)構(gòu)及升華速率有直接關(guān)聯(lián)。一般情況下，要求1--3小時(shí)完成物料的凍結(jié)，進(jìn)入升華階段。

2、升華階段

  升華干燥是冷凍干燥的主要過(guò)程，其目的是將物料中的冰汽化移走，整個(gè)過(guò)程中不允許冰出現(xiàn)溶化，否則便告凍干失敗。升華的二個(gè)基本條件：一是冰不溶化；二是冰周圍的水蒸汽低于610帕（正確的說(shuō)法應(yīng)是低于物料凍結(jié)點(diǎn)的飽和蒸汽壓）。升華干燥一方面要不斷移走水蒸氣，使水蒸汽壓低于要求的飽和蒸汽壓，另一方面為加快干燥速度，要連續(xù)不斷地提供維持升華所需的熱量，這便需要對(duì)水蒸氣壓和供熱溫度進(jìn)行優(yōu)化控制，以升華干燥能快速完成。

3、解析干燥

  物料中冰晶升華干燥后，物料內(nèi)留下許多空穴，但物料的基質(zhì)內(nèi)還留有殘余的未凍結(jié)水分（它們以結(jié)合水和玻璃態(tài)形式存在）。解析干燥就是要把殘余的未凍結(jié)水分除去，終得到干燥物料。

六  、凍干食品前景

  市場(chǎng)凍干食品供不應(yīng)求，但凍干食品工業(yè)尚處于發(fā)展初期，產(chǎn)量還很低。因此我國(guó)應(yīng)加快發(fā)展凍干食品，把豐富的農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行深加工增值、外銷創(chuàng)匯。目前，我國(guó)生產(chǎn)的凍干食品主要包括：湯料、蝦仁、半成品(如雞蛋粉)、品(如凍干人參)及方便面調(diào)料(如方便面中的脫水菜、肉丁)等，產(chǎn)量不足3000噸。據(jù)預(yù)測(cè)，到2010年，我國(guó)方便面輔料一項(xiàng)，約需凍干食品4萬(wàn)噸，加上快餐配料、湯料、飲料答，每年凍干食品的消費(fèi)量將過(guò)10萬(wàn)噸。外對(duì)凍干食品的需求，為我國(guó)發(fā)展凍干食品工業(yè)，提供了大好的機(jī)遇。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，有豐富的蔬菜、肉食及水產(chǎn)資源，長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的農(nóng)牧產(chǎn)品一直徘徊在出口原料或初級(jí)加二階段。給人一種技術(shù)含量低的總體感覺(jué)。發(fā)展我國(guó)的凍干食品產(chǎn)業(yè)，開(kāi)發(fā)我國(guó)的食品凍干設(shè)備。

七、食品凍干機(jī)現(xiàn)狀

  自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品及農(nóng)副產(chǎn)品的產(chǎn)量節(jié)節(jié)攀升，已經(jīng)完成了由一個(gè)農(nóng)產(chǎn)品貧乏到農(nóng)產(chǎn)品豐富、略有富余的轉(zhuǎn)變過(guò)程，各地的地方官員也都在為富余的農(nóng)產(chǎn)品尋找出路。 在這種背景下，一種被認(rèn)為是高附加值的食品加工方式——真空冷凍干燥脫水食品被許多地方選中，各地紛紛投資建廠，據(jù)食品行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)：截至于1999年底為止，共安裝了約330臺(tái)/套食品凍干設(shè)備，但是，由于種種原因，許多企業(yè)的設(shè)備并沒(méi)有運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，形成了典型的“開(kāi)廠之日，就是關(guān)門(mén)之時(shí)”的怪現(xiàn)象，導(dǎo)致許多投資領(lǐng)域的“豆腐渣工程”，給社會(huì)造成了沉重的負(fù)擔(dān)。某凍干食品企業(yè)的廠長(zhǎng)向別人訴說(shuō)：每天有百十號(hào)人忙活，煤燒了幾十噸，卻生產(chǎn)出一小棒蔥，叫人看了真想哭！生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品含水量不合格，表面皺縮，產(chǎn)地柔軟，可壓縮而不碎，別提出口創(chuàng)匯了，而一些人卻依然強(qiáng)行當(dāng)成凍干食品在銷售，其后果就象前幾年的果蔬脆片一樣，砸了自家市場(chǎng)。而凍干食品：含水量≤5%、外觀完整、基本不收縮、產(chǎn)地特脆，略壓即碎。食品用凍干機(jī)與凍干機(jī)雖然同是凍干設(shè)備，由于應(yīng)用的場(chǎng)合不同而存在許多差異，從表面上看，兩者沒(méi)有相似之處，但它們本質(zhì)上卻是相同的，它們都遵從同樣的凍干原理，由于具體應(yīng)用的對(duì)象不同而采用了不同的技術(shù)手段，這是具體問(wèn)題具體分析的結(jié)果，外各設(shè)備制造商，由于認(rèn)識(shí)水平上的差異，在食品凍干機(jī)上并未形成多少相同或相似的看法，因此存在不同的基本主體結(jié)構(gòu)的組合，遠(yuǎn)未形成某些自稱是的人所希望存在的標(biāo)準(zhǔn)組合。對(duì)用戶而言，重要的一點(diǎn)是：在不同的基本主體結(jié)構(gòu)組合當(dāng)中，其造價(jià)與能耗水平既不同樣，也不構(gòu)成比例關(guān)系。而現(xiàn)在有許多凍干制造商沒(méi)有認(rèn)識(shí)這些，因此造成設(shè)備的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作繁瑣、能耗較大。行業(yè)的產(chǎn)品附加值很高，所以凍干機(jī)得到了運(yùn)用，可食品行業(yè)產(chǎn)品附加值很低，凍干機(jī)的能耗、高額的維護(hù)費(fèi)、操作員工的水平成為制約要素，使得凍干食品成本高，影響了凍干食品的市場(chǎng)銷量。制約食品凍干機(jī)發(fā)展的瓶頸便是凍干食品的生產(chǎn)成本，具體地說(shuō)就是食品凍干及的能耗、產(chǎn)品合格率及自動(dòng)化程度。

八、食品凍干機(jī)前景

  真空冷凍干燥是一項(xiàng)對(duì)食品護(hù)色、保鮮、保質(zhì)的高新加工技術(shù)。用凍干加工的食 品為凍干食品。目前凍干食品在歐美、日本市場(chǎng)迅速，凍干脫水后的蔬菜、水果、肉類、水產(chǎn)、調(diào)料等，除應(yīng)用于宇航、登山、旅游、勘探、采礦等行業(yè)外，并已進(jìn)入餐館和家庭。在日本消費(fèi)市場(chǎng)凍干食品的比重已達(dá)49％。凍干食品在市場(chǎng)的價(jià)格是熱風(fēng)干燥脫水食品的4倍—6倍，正成為貿(mào)易的大宗食品。 我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，有豐富的蔬菜、肉食及水產(chǎn)資源，長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的農(nóng)牧產(chǎn)品一直徘徊在出口原料或初級(jí)加二階段。凍干食品的含量高，優(yōu)良，凍干食品已被外消費(fèi)者認(rèn)為的脫水食品，而且正在應(yīng)用到食品行業(yè)的領(lǐng)域。食品凍干機(jī)的開(kāi)發(fā)研究被列為我國(guó)的九五推廣項(xiàng)目，使得我國(guó)的凍干機(jī)開(kāi)發(fā)研究進(jìn)入了新的時(shí)期。發(fā)展我國(guó)的凍干食品產(chǎn)業(yè)，開(kāi)發(fā)我國(guó)的食品凍干設(shè)備。目前制約凍干食品發(fā)展的主要因素是：凍干機(jī)的能耗、凍干品合格率低下、凍干周期長(zhǎng)。這些成了我們發(fā)展凍干食品的攔路虎。隨著技術(shù)的進(jìn)步、人們的努力，會(huì)引起食品凍干機(jī)的技術(shù)進(jìn)步，誕生出自動(dòng)化程度高、凍干周期短（小于12小時(shí)）、產(chǎn)品合格率高（90%以上）（水電汽折合成電能，包括食品的速凍和凍干總能耗小于2度電/每脫1公斤水）的食品凍干機(jī)。
我國(guó)有豐富的水果、蔬菜、肉食、水產(chǎn)資源，開(kāi)發(fā)生產(chǎn)凍干菜、牛肉干、方便食品、休閑食品等大宗食品的出口，是一項(xiàng)前景好、利潤(rùn)大的出口創(chuàng)匯項(xiàng)目。我國(guó)人口多，消費(fèi)市場(chǎng)潛力大，凍干食品以它性能將吸引的消費(fèi)者。長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)的農(nóng)牧產(chǎn)品一直徘徊在出口原料或初級(jí)加工階段，技術(shù)含量低。如能確實(shí)解決現(xiàn)有食品凍干機(jī)的能耗和生產(chǎn)效率，通過(guò)應(yīng)用食品凍干這一進(jìn)行食品加工，將我國(guó)出口食品的檔次，促進(jìn)凍干食品內(nèi)需，獲得較高的附加值，將會(huì)形成我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

九  凍干機(jī)的特點(diǎn)

1、可食品中蛋白質(zhì)、維生素等營(yíng)養(yǎng)成分，因而能大限度地保持原食品的色、香、味；
2、由于低溫、真空、無(wú)液態(tài)化，干燥過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)成分的轉(zhuǎn)化和狀態(tài)變化；
3、凍干制品成海綿狀，無(wú)干縮，復(fù)水性能好，食用方便；
4、凍干制品含水量很低，相應(yīng)包裝后可常溫貯存和運(yùn)輸。

十  應(yīng)用該裝置可加工多種食品
1、蔬菜類：蘑菇、香菜、荷蘭豆、香蔥、蒜片、玉米等；
2、水果類：荔枝、香蕉、草莓、菠蘿等；
3、魚(yú)肉類：蝦仁、甲魚(yú)、牛肉、豬肉、雞肉等；
4、其它類：茶葉、蛋花湯、人參、咖啡等。
十一  設(shè)備設(shè)計(jì)特點(diǎn)
1、按加速升華理論設(shè)計(jì)加熱和水汽捕集系統(tǒng)，每平方物料加熱大負(fù)荷可達(dá)2KW，與設(shè)備相仿，因此，干燥期有可能以大速度使水氣升華和凝結(jié)，干燥周期較短
2、采用內(nèi)置式冷阱，直接置于加熱板底部，配有的熱屏蔽措施，同冷阱為外置式和內(nèi)置串聯(lián)式的設(shè)備相比，水汽捕集通路短、流暢，水汽和冷阱接觸均勻，水汽捕集效率高。
3、采用交替捕集水汽和融冰技術(shù)，分左側(cè)和右側(cè)兩個(gè)水汽捕集器，左側(cè)捕集水汽時(shí)，右側(cè)融冰，勺一個(gè)捕集器在干燥后再融冰的設(shè)備Lb，冰層較薄，冰面溫升很小，處于較低溫度，吸附效率較高，冷階結(jié)構(gòu)緊湊，而且融冰在干燥過(guò)程中進(jìn)行，單獨(dú)的融冰時(shí)間，總生產(chǎn)效率。
4、水汽捕集采用氨滿液循環(huán)的*體制，較直膨式、重力供液式及傳統(tǒng)泵供液的設(shè)備比，傳熱系數(shù)高，傳熱穩(wěn)定，能準(zhǔn)確控制冷阱溫度，能適應(yīng)凍干過(guò)程負(fù)荷的劇烈變化。
5、采用負(fù)壓蒸汽融冰技術(shù)，可在干燥過(guò)程中融冰，不影響干燥的真空度，且不消耗水，節(jié)水效果。
6、全封閉式定壓加熱系統(tǒng)，由氨氣自動(dòng)充放系統(tǒng)保持增壓不變，無(wú)氣泡生成，工質(zhì)采用去離子水，熱性能較油為優(yōu)，采用大流量平行流程，加熱溫降較小，扳面溫度均勻，加熱板經(jīng)表面處理
7、真空采用預(yù)抽和維持兩個(gè)泵組成，預(yù)抽組有抽速，不同規(guī)格可在6min——15min內(nèi)由空載抽至100Pa，采用美國(guó)薄膜電容式真空規(guī)，耐水蒸汽，能按設(shè)定自動(dòng)調(diào)節(jié)真空度
8、控制系統(tǒng)采用西門(mén)子PLC溫度、壓力控制器的組合，配有模擬流程顯示屏，較只用微機(jī)控制的設(shè)備控制精度、穩(wěn)定性和性好，直觀，選擇菜單，并配有工控機(jī)，采集、記錄和儲(chǔ)存信息并參與網(wǎng)絡(luò)管理。

十二  凍干機(jī)產(chǎn)品型號(hào)

以上型號(hào)為我司常規(guī)型號(hào)，如您有要求，可定制。