一种蛋黄上清液粉制备用冷冻干燥装置的制作方法

1.本发明涉及食品设备技术领域，特别是一种蛋黄上清液粉制备用冷冻干燥装置。

背景技术：

2.传统的免疫球蛋白提取技术是从血清中提取，由于血清的主要来源是从动物身上获取，免疫球蛋白的产量严重的受到原料的限制，并且血清价格昂贵，通过研发人员的研究，发现免疫球蛋白可从蛋黄上清粉中提取，免疫球蛋白是采用新鲜鸡蛋为原料，经过多道工序制成的粉质，是血清最为理想的替代品，并且蛋黄上清粉具有较好的乳化性，是食品、高档饲料等产品的理想原料。
3.公开号为cn112028991b的专利公开了一种蛋黄上清液粉的制备方法及其蛋白提取装置，蛋黄上清液粉的制备具体包括以下步骤，鲜蛋清洗、蛋白提取、清液过滤、浓缩、低温灭菌、低温干燥、检测、包装、金检、装箱入库。低温干燥工艺中，通过将蛋白液装入冻干盘后，再放入冻干机中进行冷冻干燥，由于搁板的数量和换热面积有限，导至冻干需要较长时间；冻干盘内冻结的蛋白液的厚度较厚，升华干燥也需要花费大量时间。若减少冻干盘的高度，增加搁板和冻干盘的数量，虽可增加换热面积，但由于冻干盘的数量增加，导至装盘操作耗时长，操作不便。

技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种蛋黄上清液粉制备用冷冻干燥装置。
5.实现上述目的本发明的技术方案为，一种蛋黄上清液粉制备用冷冻干燥装置，包括冻干箱、制冷机组和真空泵组，真空泵组与冻干箱连接，所述冻干箱左端内壁上固定安装有导流容器，导流容器与制冷机组连通，导流容器上固定有若干呈螺线状分布的冷却直管，冷却直管与导流容器连通，冻干箱左端内壁上固定安装有若干呈螺线状分布的加热直管，加热直管与冷却直管均位于同一螺线轨迹上，冻干箱左端内壁转动密封安装有卷轴和刮料转轴，卷轴上卷绕安装有一端与其固定连接的柔性卷带，刮料转轴上固定安装有刮板，冻干箱左端内壁上固定安装有喷管、刮台和张力检测器，喷管上安装有若干喷头，喷头向柔性卷带上喷射蛋黄上清液，刮板与刮台配合对柔性卷带进行刮料，张力检测器与柔性卷带接触配合用于检测柔性卷带的张力，冷却直管、加热直管和喷管均水平设置，冻干箱右端内壁中心处转动密封安装有牵引转轴，牵引转轴上安装有旋转架，旋转架上安装有滚珠丝杆模组，滚珠丝杆模组的滑台上固定安装有牵引杆，牵引杆与柔性卷带另一端固定连接。
6.作为本发明的进一步改进，所述旋转架上转动安装有传动轴，传动轴上安装有柱形齿轮和第一伞齿轮，滚珠丝杆模组的丝杆上安装有与第一伞齿轮啮合连接的第二伞齿轮，冻干箱内固定有与牵引转轴同轴设置的内齿圈，柱形齿轮与内齿圈啮合连接。
7.作为本发明的进一步改进，所述冻干箱呈圆筒型，冻干箱卧式设置，冻干箱底部固定有支架。
8.作为本发明的进一步改进，所述导流容器内腔由冷媒输入腔和冷媒输出腔构成，冷媒输入腔和冷媒输出腔单独设置，冷却直管内腔由换热腔和回流腔构成，换热腔和回流腔均沿冷却直管长度方向设置，换热腔一端与冷媒输入腔连通，换热腔另一端与回流腔连通，回流腔另一端与冷媒输出腔连通；换热腔位于冷却直管背向卷轴的一侧，回流腔位于冷却直管朝向卷轴的一侧。
9.作为本发明的进一步改进，所述喷管通过进料管与储液容器连通，进料管上安装有动力泵。
10.作为本发明的进一步改进，所述加热直管与冷却直管在一螺线轨迹上间隔排列。
11.作为本发明的进一步改进，所述导流容器呈偏心环状结构，卷轴、刮料转轴、喷管、刮台和张力检测器均由导流容器的内环穿过；导流容器上设有若干供加热直管穿过的通孔，通孔与加热直管一一对应。
12.作为本发明的进一步改进，所述冻干箱左端外壁上安装有第一驱动电机和第二驱动电机，第一驱动电机驱动卷轴转动，第二驱动电机驱动刮料转轴转动；冻干箱右端外壁上安装有第三驱动电机，第三驱动电机驱动牵引转轴转动。
13.作为本发明的进一步改进，所述冻干箱底部设有出料口，冻干箱底部铰接有用于启闭出料口的封板，支架上铰接有液压缸，液压缸输出端与封板铰接。
14.作为本发明的进一步改进，所述冻干箱下方设有输送机，输送机位于出料口正下方，冻干箱底部且位于出料口远离液压缸的一侧固定有挡料板。
15.本发明的有益效果：1、通过第一驱动电机驱动卷轴转动，对柔性卷带进行放卷，第三驱动电机驱动牵引转轴、牵引杆转动，牵引杆牵引柔性卷带呈螺旋状展开，绕过各冷却直管和加热直管，通过喷头向柔性卷带上喷射蛋黄上清液，从而在有限空间内增加蛋黄上清液的表面积，通过冷却直管和加热直管分别对蛋黄上清液进行冷却和加热，可缩短冷冻和干燥的时间，从而提高冻干效率；2、通过刮板与柔性卷带的工作端面接触并将柔性卷带压在刮台上，通过第一驱动电机驱动卷轴转动，对柔性卷带进行收卷，第三驱动电机驱动牵引转轴、牵引杆转动，牵引杆牵引柔性卷带收卷，刮板将柔性卷带工作端面上的干燥后的蛋黄上清粉刮下，当柔性卷带收卷完成后，柔性卷带上的蛋黄上清粉会受重力自动落下，并积聚在出料口处，通过液压缸驱动封板下旋，从而开启出料口，蛋黄上清粉落入输送机上，可便于收集。
附图说明
16.图1是本发明的冻干箱内部的截面图；图2是本发明的结构示意图（冷却直管和加热直管未示出）；图3是本发明的导流容器处的右视图；图4是本发明的冷却直管的分布示意图；图5是本发明的加热直管的分布示意图；图6是本发明的冷却直管、加热直管和导流容器的连接结构示意图；图7是本发明的冻干箱右端的内部结构示意图；图8是本发明的进料管、储液容器、动力泵和喷管的连接结构示意图；
图9是本发明的第二驱动电机、刮料转轴和刮板的安装结构示意图；图10是图2中a处的局部放大示意图；图中，1、冻干箱；2、制冷机组；3、真空泵组；4、导流容器；5、冷却直管；6、加热直管；7、卷轴；8、刮料转轴；9、柔性卷带；10、刮板；11、喷管；12、刮台；13、张力检测器；14、喷头；15、牵引转轴；16、旋转架；17、滚珠丝杆模组；18、牵引杆；19、传动轴；20、柱形齿轮；21、第一伞齿轮；22、第二伞齿轮；23、内齿圈；24、支架；25、冷媒输入腔；26、冷媒输出腔；27、换热腔；28、回流腔；29、进料管；30、储液容器；31、动力泵；32、通孔；33、第一驱动电机；34、第二驱动电机；35、第三驱动电机；36、出料口；37、封板；38、液压缸；39、输送机；40、挡料板。
具体实施方式
17.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
18.在一个实施例中，请参考图1至图10：一种蛋黄上清液粉制备用冷冻干燥装置，包括冻干箱1、制冷机组2和真空泵组3，真空泵组3与冻干箱1连接，冻干箱1左端内壁上固定安装有导流容器4，导流容器4与制冷机组2连通，导流容器4上固定有若干呈螺线状分布的冷却直管5，冷却直管5与导流容器4连通，冻干箱1左端内壁上固定安装有若干呈螺线状分布的加热直管6，加热直管6与冷却直管5均位于同一螺线轨迹上，冻干箱1左端内壁转动密封安装有卷轴7和刮料转轴8，卷轴7上卷绕安装有一端与其固定连接的柔性卷带9，刮料转轴8上固定安装有刮板10，冻干箱1左端内壁上固定安装有喷管11、刮台12和张力检测器13，喷管11上安装有若干喷头14，喷头14向柔性卷带9上喷射蛋黄上清液，刮板10与刮台12配合对柔性卷带9进行刮料，张力检测器13与柔性卷带9接触配合用于检测柔性卷带9的张力，冷却直管5、加热直管6和喷管11均水平设置，冻干箱1右端内壁中心处转动密封安装有牵引转轴15，牵引转轴15上安装有旋转架16，旋转架16上安装有滚珠丝杆模组17，滚珠丝杆模组17的滑台上固定安装有牵引杆18，牵引杆18与柔性卷带9另一端固定连接；柔性卷带9可选用硅胶材质的卷带。
19.为使得牵引转轴15牵引柔性卷带9沿加热直管6与冷却直管5的螺线轨迹运动，从而将柔性卷带9卷绕在加热直管6与冷却直管5上，在旋转架16上转动安装有传动轴19，传动轴19上安装有柱形齿轮20和第一伞齿轮21，滚珠丝杆模组17的丝杆上安装有与第一伞齿轮21啮合连接的第二伞齿轮22，冻干箱1内固定有与牵引转轴15同轴设置的内齿圈23，柱形齿轮20与内齿圈23啮合连接。在牵引转轴15转动时，柱形齿轮20与内齿圈23啮合而转动，通过传动轴19带动第一伞齿轮21、第二伞齿轮22转动，进而驱动滚珠丝杆模组17的滑台直线运动，使得牵引杆18逐渐远离牵引转轴15，牵引杆18呈螺线形轨迹运动，带动柔性卷带9呈螺线形轨迹放卷；冷却直管5和加热直管6与柔性卷带9接触，即可起到限位作用，使得柔性卷带9呈螺线形展开，增加换热面积，又便于柔性卷带9与冷却直管5和加热直管6接触，进行换热。
20.为提高空间利于率，设置冻干箱1呈圆筒型，冻干箱1卧式设置，冻干箱1底部固定有支架24。
21.为便于向冷却直管5持续输送冷媒，设置导流容器4内腔由冷媒输入腔25和冷媒输
出腔26构成，冷媒输入腔25和冷媒输出腔26单独设置，冷却直管5内腔由换热腔27和回流腔28构成，换热腔27和回流腔28均沿冷却直管5长度方向设置，换热腔27一端与冷媒输入腔25连通，换热腔27另一端与回流腔28连通，回流腔28另一端与冷媒输出腔26连通；换热腔27位于冷却直管5背向卷轴7的一侧，回流腔28位于冷却直管5朝向卷轴7的一侧。
22.为便于向喷管11输送蛋黄上清液，设置喷管11通过进料管29与储液容器30连通，进料管29上安装有动力泵31。
23.为提高换热均匀性，设置加热直管6与冷却直管5在一螺线轨迹上间隔排列。
24.为便于将加热直管6、卷轴7、刮料转轴8、喷管11、刮台12和张力检测器13固定安装在冻干箱1内壁上，设置导流容器4呈偏心环状结构，卷轴7、刮料转轴8、喷管11、刮台12和张力检测器13均由导流容器4的内环穿过；导流容器4上设有若干供加热直管6穿过的通孔32，通孔32不与冷媒输入腔25和冷媒输出腔26连通，通孔32与加热直管6一一对应。
25.作为便于驱动卷轴7、刮料转轴8和牵引转轴15转动，在冻干箱1左端外壁上安装有第一驱动电机33和第二驱动电机34，第一驱动电机33驱动卷轴7转动，第二驱动电机34驱动刮料转轴8转动；冻干箱1右端外壁上安装有第三驱动电机35，第三驱动电机35驱动牵引转轴15转动。冻干箱1上分别安装有用于安装第一驱动电机33、第二驱动电机34和第三驱动电机35的电机架，第一驱动电机33、第二驱动电机34和第三驱动电机35固定安装在与其对应的电机架上保持固定；第一驱动电机33和第三驱动电机35选用伺服电机，第二驱动电机34选用步进电机。
26.为便于排出物料，在冻干箱1底部设有出料口36，冻干箱1底部铰接有用于启闭出料口36的封板37，支架24上铰接有液压缸38，液压缸38输出端与封板37铰接。封板37可密闭出料口36，使得冻干箱1在工作时保持密封。
27.为便于收集出料口36排出的物料，在冻干箱1下方设有输送机39，输送机39位于出料口36正下方，冻干箱1底部且位于出料口36远离液压缸38的一侧固定有挡料板40。
28.上述各电性元件均连接同一控制器，控制器的型号可根据实际情况灵活选择，具有控制原理可参考下述工作步骤。
29.本实施方案的工作步骤：s1、按cn112028991b的公开的蛋黄上清液粉的制备方法，提取出蛋白液，并置于储液容器30中；s2、制冷机组2向导流容器4中持续输送冷媒，冷媒由冷媒输入腔25进入各冷却直管5的换热腔27，再经过回流腔28回流至冷媒输出腔26、制冷机组2；s3、第一驱动电机33驱动卷轴7转动，对柔性卷带9进行放卷，第三驱动电机35驱动牵引转轴15转动，进而带动旋转架16、滚珠丝杆模组17、牵引杆18转动，牵引杆18牵引柔性卷带9展开，张力检测器13对柔性卷带9的张力进行检测，若张力过大，则提高第一驱动电机33的转速，若张力过小，则降低第一驱动电机33的转速，使得柔性卷带9保持一定张力进行放卷；动力泵31通过进料管29将储液容器30内储蓄的蛋黄上清液泵至喷管11，喷头14向柔性卷带9上喷射蛋黄上清液；转动过程中，柱形齿轮20与内齿圈23啮合而转动，通过传动轴19带动第一伞齿轮21、第二伞齿轮22转动，进而驱动滚珠丝杆模组17的滑台直线运动，使得牵引杆18逐渐远离
牵引转轴15，牵引杆18呈螺线形轨迹运动，带动柔性卷带9呈螺线形轨迹放卷，依次经过各冷却直管5和加热直管6，冷却直管5和加热直管6与柔性卷带9接触，即可起到限位作用，使得柔性卷带9呈螺线形展开，增加换热面积，又便于柔性卷带9与冷却直管5和加热直管6接触，冷却直管5与柔性卷带9进行换热，进而对蛋黄上清液进行制冷；随着牵引杆18逐渐远离牵引转轴15，牵引杆18的旋转半径逐渐增大，柔性卷带9的放卷速度增加，为使得喷头14向柔性卷带9上喷射均匀的蛋黄上清液，第三驱动电机35的转速会逐渐降低，从而使得柔性卷带9的放卷速度恒定；s4、柔性卷带9放卷完毕后，柔性卷带9已经过所有的冷却直管5和加热直管6，此时开始进行全面冷冻；为提高制冷换热的均匀性，第三驱动电机35与第一驱动电机33配合，同步往复进行正反转，使得柔性卷带9在冷却直管5上往复移动，从而使得柔性卷带9的任一点均能与冷却直管5接触，实现均匀制冷换热，使得柔性卷带9上各位置的蛋黄上清液的冷冻时间大致相同；s5、冷冻完成后，开始干燥作业；制冷机组2停止工作，真空泵组3向冻干箱1抽真空，加热直管6通电低温加热，使得蛋黄上清液中的水分在低温低压环境下逐渐升华；为提高加热的均匀性，与同步骤s4同理，第三驱动电机35与第一驱动电机33配合，同步往复进行正反转，使得柔性卷带9在加热直管6上往复移动，从而使得柔性卷带9的任一点均能与加热直管6接触，实现均匀加热，使得柔性卷带9上各位置的蛋黄上清液的干燥效率大致相同；s6、干燥完成后，第二驱动电机34驱动刮料转轴8转动，使得刮板10与柔性卷带9的工作端面接触并将柔性卷带9压在刮台12上，随后第三驱动电机35与第一驱动电机33工作，第一驱动电机33驱动卷轴7转动，对柔性卷带9进行收卷，第三驱动电机35驱动牵引转轴15、牵引杆18转动，牵引杆18牵引柔性卷带9收卷，张力检测器13对柔性卷带9的张力进行检测，若张力过大，则提高第三驱动电机35的转速，若张力过小，则降低第三驱动电机35的转速；s7、刮板10将柔性卷带9工作端面上的干燥后的蛋黄上清粉刮下，蛋黄上清粉会积累在下方的柔性卷带9上，当柔性卷带9收卷完成后，柔性卷带9上的蛋黄上清粉会受重力自动落下，并积聚在出料口36处；s8、刮料完成后，启动液压缸38，液压缸38驱动封板37下旋，从而开启出料口36，在封板37和挡料板40的导向作用下，蛋黄上清粉落入输送机39上，启动输送机39，可将蛋黄上清粉输送走。
30.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
31.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
32.本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
33.上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种蛋黄上清液粉制备用冷冻干燥装置，包括冻干箱（1）、制冷机组（2）和真空泵组（3），真空泵组（3）与冻干箱（1）连接，其特征在于，所述冻干箱（1）左端内壁上固定安装有导流容器（4），导流容器（4）与制冷机组（2）连通，导流容器（4）上固定有若干呈螺线状分布的冷却直管（5），冷却直管（5）与导流容器（4）连通，冻干箱（1）左端内壁上固定安装有若干呈螺线状分布的加热直管（6），加热直管（6）与冷却直管（5）均位于同一螺线轨迹上，冻干箱（1）左端内壁转动密封安装有卷轴（7）和刮料转轴（8），卷轴（7）上卷绕安装有一端与其固定连接的柔性卷带（9），刮料转轴（8）上固定安装有刮板（10），冻干箱（1）左端内壁上固定安装有喷管（11）、刮台（12）和张力检测器（13），喷管（11）上安装有若干喷头（14），喷头（14）向柔性卷带（9）上喷射蛋黄上清液，刮板（10）与刮台（12）配合对柔性卷带（9）进行刮料，张力检测器（13）与柔性卷带（9）接触配合用于检测柔性卷带（9）的张力，冷却直管（5）、加热直管（6）和喷管（11）均水平设置，冻干箱（1）右端内壁中心处转动密封安装有牵引转轴（15），牵引转轴（15）上安装有旋转架（16），旋转架（16）上安装有滚珠丝杆模组（17），滚珠丝杆模组（17）的滑台上固定安装有牵引杆（18），牵引杆（18）与柔性卷带（9）另一端固定连接。2.根据权利要求1所述的蛋黄上清液粉制备用冷冻干燥装置，其特征在于，所述旋转架（16）上转动安装有传动轴（19），传动轴（19）上安装有柱形齿轮（20）和第一伞齿轮（21），滚珠丝杆模组（17）的丝杆上安装有与第一伞齿轮（21）啮合连接的第二伞齿轮（22），冻干箱（1）内固定有与牵引转轴（15）同轴设置的内齿圈（23），柱形齿轮（20）与内齿圈（23）啮合连接。3.根据权利要求1所述的蛋黄上清液粉制备用冷冻干燥装置，其特征在于，所述冻干箱（1）呈圆筒型，冻干箱（1）卧式设置，冻干箱（1）底部固定有支架（24）。4.根据权利要求1所述的蛋黄上清液粉制备用冷冻干燥装置，其特征在于，所述导流容器（4）内腔由冷媒输入腔（25）和冷媒输出腔（26）构成，冷媒输入腔（25）和冷媒输出腔（26）单独设置，冷却直管（5）内腔由换热腔（27）和回流腔（28）构成，换热腔（27）和回流腔（28）均沿冷却直管（5）长度方向设置，换热腔（27）一端与冷媒输入腔（25）连通，换热腔（27）另一端与回流腔（28）连通，回流腔（28）另一端与冷媒输出腔（26）连通；换热腔（27）位于冷却直管（5）背向卷轴（7）的一侧，回流腔（28）位于冷却直管（5）朝向卷轴（7）的一侧。5.根据权利要求1所述的蛋黄上清液粉制备用冷冻干燥装置，其特征在于，所述喷管（11）通过进料管（29）与储液容器（30）连通，进料管（29）上安装有动力泵（31）。6.根据权利要求1所述的蛋黄上清液粉制备用冷冻干燥装置，其特征在于，所述加热直管（6）与冷却直管（5）在一螺线轨迹上间隔排列。7.根据权利要求1所述的蛋黄上清液粉制备用冷冻干燥装置，其特征在于，所述导流容器（4）呈偏心环状结构，卷轴（7）、刮料转轴（8）、喷管（11）、刮台（12）和张力检测器（13）均由导流容器（4）的内环穿过；导流容器（4）上设有若干供加热直管（6）穿过的通孔（32），通孔（32）与加热直管（6）一一对应。8.根据权利要求1所述的蛋黄上清液粉制备用冷冻干燥装置，其特征在于，所述冻干箱（1）左端外壁上安装有第一驱动电机（33）和第二驱动电机（34），第一驱动电机（33）驱动卷轴（7）转动，第二驱动电机（34）驱动刮料转轴（8）转动；冻干箱（1）右端外壁上安装有第三驱动电机（35），第三驱动电机（35）驱动牵引转轴（15）转动。9.根据权利要求1所述的蛋黄上清液粉制备用冷冻干燥装置，其特征在于，所述冻干箱
（1）底部设有出料口（36），冻干箱（1）底部铰接有用于启闭出料口（36）的封板（37），支架（24）上铰接有液压缸（38），液压缸（38）输出端与封板（37）铰接。10.根据权利要求1所述的蛋黄上清液粉制备用冷冻干燥装置，其特征在于，所述冻干箱（1）下方设有输送机（39），输送机（39）位于出料口（36）正下方，冻干箱（1）底部且位于出料口（36）远离液压缸（38）的一侧固定有挡料板（40）。

技术总结

本发明公开了一种蛋黄上清液粉制备用冷冻干燥装置，包括冻干箱、制冷机组和真空泵组，真空泵组与冻干箱连接，冻干箱左端内壁上固定安装有导流容器，导流容器与制冷机组连通，导流容器上固定有若干呈螺线状分布的冷却直管，冷却直管与导流容器连通，冻干箱左端内壁上固定安装有若干呈螺线状分布的加热直管，加热直管与冷却直管均位于同一螺线轨迹上。通过驱动卷轴转动，对柔性卷带进行放卷，通过牵引杆牵引柔性卷带呈螺旋状展开，绕过各冷却直管和加热直管，通过喷头向柔性卷带上喷射蛋黄上清液，从而在有限空间内增加蛋黄上清液的表面积，通过冷却直管和加热直管分别对蛋黄上清液进行冷却和加热，可缩短冷冻和干燥的时间，从而提高冻干效率。而提高冻干效率。而提高冻干效率。