一种超低温冷冻浓缩装置

技术领域

本发明属于浓缩提取装置技术领域，具体涉及一种超低温冷冻浓缩装置。

背景技术

咖啡、茶叶、水果等植物提取经常需要将提取的溶液进行浓缩，然而常用的浓缩的装置如：旋转蒸发仪、单/双/多效浓缩器、降膜浓缩器等需要在持续加温和负压条件下完成溶液浓缩，利用不同负压下液体沸点不同通过抽真空和不断升温将水蒸汽抽走后凝结达到浓缩目的，但是因为需要不断的抽真空带走水蒸气和降低溶液沸点会将提取液中的易挥发性有效物质一起抽走，并且浓缩过程中需要不断的加温保持蒸发效率这样的浓缩过程中会破坏提取物中热敏感的生物活性和风味，所以无法浓缩出高品质的提取物，适用范围有局限。

基于此，提出了一种超低温冷冻浓缩装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种超低温冷冻浓缩装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种超低温冷冻浓缩装置，包括浓缩密封罐体，所述浓缩密封罐体内设置有真空保温层和冷冻层，所述冷冻层内缠绕布设有冷冻液输送铜管，所述浓缩密封罐体的顶端一侧设置有物料入口，所述浓缩密封罐体的底端设置有提取液出口；

所述浓缩密封罐体内转动连接有中空轴，所述中空轴在浓缩密封罐体内侧靠近顶端和底端处分别固定连接有刮板，所述中空轴的中段外侧固定有加强管，所述加强管上开设有弧形滑道，所述加强管外侧活动连接有活动网机构；

所述活动网机构包括第一套环、第二套环和低弹性网，所述第一套环和第二套环分别套接在加强管的外侧，所述第一套环内固定有内径相同的铁环，所述中空轴内活动连接有电磁铁，所述电磁铁和铁环相互配套使用，所述第二套环内固定有两个滑块，所述滑块滑动连接在弧形滑道内，所述第一套环的外侧对称的固定有两个第一横向杆，所述第二套环的外侧对称的固定有两个第二横向杆，所述低弹性网设置有两块，且分别固定在相邻的第一横向杆和第二横向杆之间。

进一步的，所述浓缩密封罐体的外侧顶端处还固定有转辊，所述转辊的转轴通过外接的步进电机驱动，所述转辊的外侧缠绕有牵引带，所述电磁铁的顶端固定在牵引带的底端。

进一步的，所述中空轴、刮板、加强管、第一套环、第二套环、滑块、第一横向杆和第二横向杆均由铜或铝制成。

进一步的，所述浓缩密封罐体上还设置有温度探测仪和观察窗。

进一步的，所述刮板的外侧与浓缩密封罐体内壁之间的间距设置在3-5mm。

进一步的，所述中空轴的中段在加强管的顶端和底端均固定有限位块。

进一步的，所述第一横向杆和第二横向杆的结构相同，且所述第一横向杆或第二横向杆的外侧端与浓缩密封罐体内壁之间的间距设置在10-15mm。

进一步的，所述浓缩密封罐体的底端一侧设置有与冷冻液输送铜管入口连通的冷冻液入口，所述浓缩密封罐体的底端另一侧设置有与冷冻液输送铜管出口连通的冷冻液出口。

进一步的，所述中空轴的外侧靠近顶端处转动连接有套筒，所述套筒的外侧固定有安装架，所述安装架固定在浓缩密封罐体的外侧顶端处，所述中空轴的顶端外侧固定有第一齿轮，所述浓缩密封罐体的顶端还安装有电机，所述电机的输出轴顶端固定有第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮之间啮合连接。

进一步的，所述低弹性网外侧的弹性大于内侧的弹性。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明利用溶液中水和不同浓度的溶液冰点不同，不需要加温反向使用冷冻完成浓缩同时不需要抽真空更多的保留易挥发性物质，通过不断降温使提取液中的水不断结冰，利用液体的浮力装置中下部提取液的浓度不断提升完成冷冻状态的浓缩，浓缩过程中最大程度的保留提取液的热敏感物质的生物活性和易挥发性物质。

2、本发明通过在浓缩密封罐体内设置有中空轴，中空轴外侧设置有加强管，加强管外活动连接有活动网机构，使用时先利用冷冻液输送铜管中的流动硅油通过冷冻液入口与冷冻液出口以及压缩机的配合将浓缩密封罐体的内部温度降低至-20℃，然后将待冷的浓缩提取的植物提取液放入浓缩密封罐体内，持续降温，同时利用电机带动第二齿轮转动，通过第二齿轮与第一齿轮之间的啮合连接完成中空轴的转动驱动作用，中空轴转动时，能带动外侧的刮板转动，进而能对浓缩密封罐体内的液体进行搅拌，也能避免冰块粘连在浓缩密封罐体的内壁上；在中空轴转动时，活动网机构下沉在加强管的最低处，同时在第二套环内侧滑块与弧形滑道的作用下，活动网机构也对着中空轴转动，从而能提高搅拌效率，能提高热交换的速度，进而能提高浓缩效率，提取液中的水在搅拌作用下不断形成冰渣往浓缩密封罐体的上端浮起，通过观察窗观察浓缩密封罐体内的冰块，当顶面的冰块开始发生相互碰撞接触时，利用转辊转轴外接的步进电机驱动转辊下降牵引带的长度，使得牵引带底端的电磁铁靠近第一套环内侧的铁环，然后开启电磁铁，在电磁铁的磁力作用下能吸附铁环，同时能完成第一套环与电磁铁之间的吸附；然后再次开动步进电机带动转辊上拉牵引带，牵引带上拉的过程中能带动第一套环上升，从而能拉大第一套环与第二套环之间的间距，同时在中空轴转动的情况下，带动第二套环向中空轴的外转动，从而将活动网机构形成如图所示的形态，由于第一套环的高度大于第二套环的高度，因而此时低弹性网形成斜向的网状结构，从而能将浓缩密封罐体内靠近底部的冰块牵引推拉搅动上浮到浓缩密封罐体内顶面，从而利于浓缩密封罐体内底面的浓缩液内的水分的快速结冰，从而能提高浓缩效率；当电磁铁提拉至加强管的最高处时，关闭电磁铁，活动网机构再次自然掉落至加强管的最低端处，即可重复进行冰块的推拉搅动；当位于罐体底部的浓度探测仪探测到浓缩液溶液浓度达到设定值时，将浓缩好的提取液通过提取液出口从浓缩密封罐体内送出，输送到下一个加工环节，高效便捷。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明图1中A出结构放大图；

图3是本发明活动网机构剖视图；

图4是本发明活动网机构俯视图。

附图标记说明：

浓缩密封罐体1、真空保温层11、冷冻层12、冷冻液输送铜管13、冷冻液入口14、冷冻液出口15、物料入口16、温度探测仪17、观察窗18、提取液出口19、中空轴2、刮板3、加强管4、弧形滑道41、限位块42、活动网机构5、第一套环51、第二套环52、铁环53、滑块54、第一横向杆55、第二横向杆56、低弹性网57、转辊6、牵引带61、电磁铁62。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，本发明提供一种技术方案：一种超低温冷冻浓缩装置，包括浓缩密封罐体1，所述浓缩密封罐体1内设置有真空保温层11和冷冻层12，所述冷冻层12内缠绕布设有冷冻液输送铜管13，所述浓缩密封罐体1的底端一侧设置有与冷冻液输送铜管13入口连通的冷冻液入口14，所述浓缩密封罐体1的底端另一侧设置有与冷冻液输送铜管13出口连通的冷冻液出口15，冷冻液输送铜管13中的冷冻液为流动硅油，由外接在冷冻液入口14与冷冻液出口15之间的压缩机完成降温。

所述浓缩密封罐体1的顶端一侧设置有物料入口16，用于将待浓缩液放入浓缩密封罐体1内，所述浓缩密封罐体1的底端设置有提取液出口19，用于完成提取液的排出。

为了便于使用，所述浓缩密封罐体1上还设置有温度探测仪17和观察窗18。

所述浓缩密封罐体1内转动连接有中空轴2，所述中空轴2在浓缩密封罐体1内侧靠近顶端和底端处分别固定连接有刮板3，所述刮板3的外侧与浓缩密封罐体1内壁之间的间距设置在3-5mm。

所述中空轴2的外侧靠近顶端处转动连接有套筒21，所述套筒21的外侧固定有安装架22，所述安装架22固定在浓缩密封罐体1的外侧顶端处，所述中空轴2的顶端外侧固定有第一齿轮23，所述浓缩密封罐体1的顶端还安装有电机24，所述电机24的输出轴顶端固定有第二齿轮25，所述第一齿轮23和第二齿轮25之间啮合连接，通过电机24能带动第二齿轮25转动，进而能通过第二齿轮25与第一齿轮23之间的啮合连接完成中空轴2的转动驱动作用。

中空轴2转动时，能带动外侧的刮板3转动，进而能对浓缩密封罐体1内的液体进行搅拌，也能避免冰块粘连在浓缩密封罐体1的内壁上。

所述中空轴2的中段外侧固定有加强管4，所述加强管4上开设有弧形滑道41，所述加强管4外侧活动连接有活动网机构5，所述活动网机构5包括第一套环51、第二套环52和低弹性网57，所述第一套环51和第二套环52分别套接在加强管4的外侧，所述第一套环51内固定有内径相同的铁环53，所述中空轴2内活动连接有电磁铁62，电磁铁62底部设置有配重块63，保证了电磁铁62升降过程中的稳定性。

所述电磁铁62和铁环53相互配套使用，即打开电磁铁62能产生磁力，磁力作用在铁环53上能完成铁环与电磁体62同步上或者下的作用。

为了便于对电磁铁62在中空轴2内的高度进行自由调整，所述浓缩密封罐体1的外侧顶端处还固定有转辊6，所述转辊6的转轴通过外接的步进电机驱动，所述转辊6的外侧缠绕有牵引带61，所述电磁铁62的顶端固定在牵引带61的底端。

为了避免对电磁铁62的磁性使用造成影响，所述中空轴2、刮板3、加强管4、第一套环51、第二套环52、滑块54、第一横向杆55和第二横向杆56均由铜或铝制成。

所述第二套环52内固定有两个滑块54，所述滑块54滑动连接在弧形滑道41内，所述第一套环51的外侧对称的固定有两个第一横向杆55，所述第二套环52的外侧对称的固定有两个第二横向杆56，所述低弹性网57设置有两块，且分别固定在相邻的第一横向杆55和第二横向杆56之间。

为了便于低弹性网57能在工作过程中自由展开，所述低弹性网57外侧的弹性大于内侧的弹性，所述第一横向杆55和第二横向杆56的结构相同，且所述第一横向杆55或第二横向杆56的外侧端与浓缩密封罐体1内壁之间的间距设置在10-15mm。

综上，使用时先利用冷冻液输送铜管13中的流动硅油通过冷冻液入口14与冷冻液出口15以及压缩机的配合将浓缩密封罐体1的内部温度降低至-20℃，然后将待冷的浓缩提取的植物提取液放入浓缩密封罐体1内，持续降温，利用溶液中水和不同浓度的溶液冰点不同，不需要加温反向使用冷冻完成浓缩同时不需要抽真空更多的保留易挥发性物质，通过不断降温使提取液中的水不断结冰，利用液体的浮力装置中下部提取液的浓度不断提升完成冷冻状态的浓缩，浓缩过程中最大程度的保留提取液的热敏感物质的生物活性和易挥发性物质；

同时利用电机24带动第二齿轮25转动，通过第二齿轮25与第一齿轮23之间的啮合连接完成中空轴2的转动驱动作用，中空轴2转动时，能带动外侧的刮板3转动，进而能对浓缩密封罐体1内的液体进行搅拌，也能避免冰块粘连在浓缩密封罐体1的内壁上；

在中空轴2转动时，活动网机构5下沉在加强管4的最低处，同时在第二套环52内侧滑块54与弧形滑道41的作用下，活动网机构5也对着中空轴2转动，从而能提高搅拌效率，能提高热交换的速度，进而能提高浓缩效率。

提取液中的水在搅拌作用下不断形成冰渣往浓缩密封罐体1的上端浮起，通过观察窗18观察浓缩密封罐体1内的冰块，当顶面的冰块开始发生相互碰撞接触时，利用转辊6转轴外接的步进电机驱动转辊6下降牵引带61的长度，使得牵引带61底端的电磁铁62靠近第一套环51内侧的铁环53，然后开启电磁铁62，在电磁铁62的磁力作用下能吸附铁环53，同时能完成第一套环51与电磁铁62之间的吸附；

然后再次开动步进电机带动转辊6上拉牵引带61，牵引带61上拉的过程中能带动第一套环51上升，从而能拉大第一套环51与第二套环52之间的间距，同时在中空轴2转动的情况下，带动第二套环52向中空轴2的外转动，从而将活动网机构5形成如图4所示的形态，由于第一套环51的高度大于第二套环52的高度，因而此时低弹性网57形成斜向的网状结构，从而能将浓缩密封罐体1内靠近底部的冰块牵引推拉搅动上浮到浓缩密封罐体1内顶面，从而利于浓缩密封罐体内底面的浓缩液内的水分的快速结冰，从而能提高浓缩效率；

当电磁铁62提拉至加强管4的最高处时，关闭电磁铁62，活动网机构5再次自然掉落至加强管4的最低端处，即可重复进行冰块的推拉搅动；

当位于罐体底部的浓度探测仪探测到浓缩液溶液浓度达到设定值时，将浓缩好的提取液通过提取液出口19从浓缩密封罐体1内送出，输送到下一个加工环节，高效便捷。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。