本發明屬于果蔬脫水加工技術領域，具體涉及一種果蔬真空滲透脫水設備,本發明還涉及采用上述設備進行脫水的方法。

背景技術：

中國是世界上果蔬生產大國，每年果蔬腐爛超過8000萬噸，造成的經濟損失高達750億元，占整個行業產值的30％以上，造成極大的資源浪費。果蔬含水量大是其腐爛變質的主要原因，因此，在不影響果蔬品質的前提下，設計一套能夠用于果蔬滲透脫水的設備，對延緩果蔬變質腐爛具有重要作用，并且在果蔬加工產業也具有廣闊的應用前景。在果蔬滲透脫水工藝中，物料漂浮、脫水效率低、滲透液不能夠循環利用是果蔬脫水深加工必須克服的難點。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種果蔬真空滲透脫水設備，解決了現有滲透脫水過程中滲透液濃度變小、樣品原料漂浮、滲透脫水速率低的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種果蔬真空滲透脫水設備，包括依次連接的滲透脫水裝置、抽真空裝置、濃縮裝置和儲藏裝置；滲透脫水裝置包括脫水罐及設置在其中的攪拌裝置；抽真空裝置包括真空泵和與其連接的真空儲罐，濃縮裝置包括濃縮罐、真空加熱器和密封罐；儲藏裝置包括儲液罐。

本發明的特點還在于，

脫水罐內安裝有裝料筐和攪拌器，攪拌器位于裝料筐的下方，攪拌器安裝在攪拌軸上，脫水罐安裝在腿式支座上；攪拌軸安裝在電動機上，在電動機的上面還設置有一個減速機，攪拌軸上設置有用于攪拌滲透液的攪拌器；脫水罐的頂部用封頭進行密封，封頭上設置有進液口，封頭上設置有進液管，進液管上設置有進液閥門，脫水罐底部設置有出液管，且在出液管上設置有出液閥門。

裝料筐整體為圓柱狀，且裝料筐的側面為不銹鋼絲網，在裝料筐的內部設置有若干平行的分層架，裝料筐的縱向設置有若干根加強筋，不銹鋼絲網在加強筋的四周設置，分層架與加強筋垂直設置，分層架中心為一個中空軸，中空軸開有內花鍵。

不銹鋼絲網分為3部分，其中一部分為固定絲網，另外兩部分為活動絲網，固定絲網固定在裝料筐的底部，兩部分活動絲網的長度分別占裝料筐底面周長的四分之一和四分之三，裝料筐的上底面和底部均設置有兩條圓形的移動導軌，兩部分活動絲網設置于移動導軌內部，可以左右滑動，從而可以起到從側門打開裝料筐的作用，兩部分活動絲網，在兩部分的交界處設置固定卡子，利用該固定卡子可實現兩部分活動絲網的固定。

抽真空裝置包括真空儲罐、真空泵和與之連接的電機，真空泵安裝在支架上，并由電機所驅動；真空儲罐通過徑向接管與滲透脫水裝置中的脫水罐連接，徑向接管上設有氣閥，并且徑向接管從封頭通入脫水罐中，真空儲罐與真空泵之間用密封管段連接，并且在密封管段上設有控制閥。

濃縮裝置包括濃縮罐、真空加熱器和密封罐，濃縮罐的一側設置有過濾器，過濾器與出液管連接，用于接收并過濾由滲透脫水裝置中輸送過來的物料，濃縮罐的另一側與密封罐連接，濃縮罐內部下方設置有真空加熱器，密封罐下面設置有一個濃縮液出口；濃縮液出口通過密封管段與儲液裝置連接。

儲液裝置主要包括儲液罐，通過密封管段與密封罐上的濃縮液出口連接，密封管上設有閥門和泵，儲液罐安裝在支架上。

滲透脫水裝置中的進液管還與儲液罐相連接，進液管上設置有進液閥門和進液泵。

脫水罐的出液口通過出液管與真空濃縮裝置中的濃縮罐相連接，出液管上設置有出液閥門、泵和用于清除滲透液中遺留物的過濾器。

本發明的另一目的是提供利用果蔬真空滲透脫水設備進行果蔬脫水的方法。

本發明的另一技術方案是，一種利用果蔬真空滲透脫水設備進行果蔬脫水的方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

步驟1，裝料，打開脫水罐的封頭，取出裝料筐；松開裝料筐上的固定卡子，撥動兩扇活動絲網使裝料筐側面開口至最大，將要滲透的果蔬放在裝料筐的分層架上，至填滿裝料筐為止；然后撥動兩扇活動絲網使裝料筐開口閉合，再閉合裝料筐上的固定卡子；最后將裝料筐放入脫水罐內，將上封頭蓋在脫水罐上面，使脫水罐處于密封狀態；

步驟2，滲透液添加，先關閉出液閥門，再打開進液閥門和進液泵，將滲透液從儲液罐輸送到脫水罐內，待脫水罐內的滲透液液面達到一定高度時，關閉進液泵和進液閥門；

步驟3，抽真空，關閉進液閥門和出液閥門，然后打開氣閥和控制閥，利用真空泵將脫水罐內抽成真空狀態，此時果蔬在脫水罐內進行滲透脫水過程；

步驟4，滲透脫水，在滲透脫水過程中，電動機提供動力帶動攪拌軸轉動，同時使安裝在攪拌軸上的攪拌器對脫水罐內的滲透液進行攪拌，使滲透液保持濃度均一化，這樣可以大大加快脫水速率，從而縮短了滲透脫水的時間；當攪拌軸的轉速過大時，可通過調節減速機來實現攪拌軸降速；

步驟5，滲透液回流過程：反應進行20min后，抽真空裝置停止工作，即真空泵停止工作；此時打開出液閥門和出液管上的泵，通過泵將脫水罐內的滲透液輸送到濃縮罐內，待脫水罐內的滲透液全部輸送到濃縮罐后，再進行滲透液的添加過程；這樣就實現了滲透液的循環回流；

步驟6，濃縮儲藏過程：從脫水罐內輸送出來的滲透液，在濃縮罐內真空加熱濃縮達到要求的濃度后，被送到儲液罐中，完成一次完整的滲透脫水周期。

本發明的有益效果是，將真空滲透脫水技術、滲透液循環回流技術、物料分層技術綜合運用于果蔬脫水加工過程，解決了原料樣品的漂浮問題，又能夠加快滲透速率，很大程度縮短了脫水時間，能夠加快滲透脫水速率，保持原料樣品的清潔衛生，有效地循環利用滲透液降低生產成本、減少廢物的排放。

附圖說明

圖1是本發明的果蔬真空滲透脫水設備的結構示意圖；

圖2是本發明的果蔬真空滲透脫水設備的裝料筐的結構示意圖；

圖3是本發明的果蔬真空滲透脫水設備的裝料筐的俯視結構示意圖；

圖4是本發明的果蔬真空滲透脫水設備的裝料筐的左視結構示意圖。

圖中，1.脫水罐，2.裝料筐，3.攪拌器，4.攪拌軸，5.減速機，6.電動機，7.腿式支座，8.封頭，9.進液管，10.進液閥門，11.徑向接管，12.真空泵，12-1.電機，12-2支架，12-3.控制閥，12-4.密封管段，12-5.真空儲罐，12-6氣閥，13.出液管，14.出液閥門，15.過濾器，16.濃縮罐，17.真空加熱器，18.密封罐，19.濃縮液出口，20.密封罐段，21.儲液罐，22.支架，23.進夜泵，24.不銹鋼絲網，24-1.固定絲網，24-2.活動絲網，25.加強筋，26.分層架，27.移動導軌，28.內花鍵，29.中空軸，30.固定卡子。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。

一種果蔬真空滲透脫水設備，如圖1所示，包括依次連接的滲透脫水裝置、抽真空裝置、濃縮裝置和儲藏裝置。

滲透脫水裝置包括脫水罐1，脫水罐1內安裝有裝料筐2和攪拌器3，攪拌器3位于裝料筐2的下方，攪拌器3安裝在攪拌軸4上，脫水罐1安裝在腿式支座7上；

攪拌軸4安裝在電動機6上，在電動機6的上面還設置有一個減速機5，攪拌軸4上設置有用于攪拌滲透液的攪拌器3；脫水罐1的頂部用封頭8進行密封，封頭8上設置有進液口，封頭8上設置有進液管9，進液管9上設置有進液閥門10，

脫水罐1底部設置有出液管13，且在出液管13上設置有出液閥門14；

抽真空裝置包括真空儲罐12-5、真空泵12和與之連接的電機12-1，真空泵12安裝在支架12-2上，并由電機12-1所驅動。

真空儲罐12-5通過徑向接管11與滲透脫水裝置中的脫水罐1連接，徑向接管11上設有氣閥12-6，并且徑向接管11從封頭8通入脫水罐1中，真空儲罐12-5與真空泵12之間用密封管段12-4連接，并且在密封管段12-4上設有控制閥12-3。

濃縮裝置包括濃縮罐16、真空加熱器17和密封罐18，濃縮罐16的一側設置有過濾器15，過濾器15與出液管13連接，用于接收并過濾由滲透脫水裝置中輸送過來的物料，濃縮罐16的另一側與密封罐18連接，濃縮罐16內部下方設置有真空加熱器17，

密封罐18下面設置有一個濃縮液出口19；濃縮液出口19通過密封管段20與儲液裝置連接。

儲液裝置主要包括儲液罐21，通過密封管段20與密封罐18上的濃縮液出口19連接，密封管上設有閥門和泵，儲液罐21安裝在支架22上。

滲透脫水裝置中的進液管9還與儲液罐21相連接，進液管9上設置有進液閥門10和進液泵23；

脫水罐1的出液口通過出液管13與真空濃縮裝置中的濃縮罐16相連接，出液管13上設置有出液閥門14、泵和用于清除滲透液中遺留物的過濾器15。

裝料筐，如圖2所示，整體為圓柱狀，且裝料筐2的側面為不銹鋼絲網24，在裝料筐2的內部設置有若干平行的分層架，裝料筐2的縱向設置有若干根加強筋25，不銹鋼絲網24在加強筋25的四周設置，分層架26與加強筋25垂直設置，分層架26中心為一個中空軸29，中空軸29開有內花鍵26，

如圖3所示，不銹鋼絲網24分為3部分，其中一部分為固定絲網24-1，另外兩部分為活動絲網24-2，固定絲網24-1固定在裝料筐2的底部，兩部分活動絲網24-2的長度分別占裝料筐2底面周長的四分之一和四分之三，裝料筐2的上底面和底部均設置有兩條圓形的移動導軌27，兩部分活動絲網22-2設置于移動導軌27內部，可以左右滑動，從而可以起到從側門打開裝料筐的作用。

如圖4所示，兩部分活動絲網22-2，在兩部分的交界處設置固定卡子30，利用該固定卡子30可實現兩部分活動絲網的固定。

本發明一種利用果蔬真空滲透脫水設備進行果蔬脫水的方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

步驟1，裝料，打開脫水罐的封頭8，取出裝料筐2；松開裝料筐2上的固定卡子30，撥動兩扇活動絲網24-2使裝料筐2側面開口至最大，將要滲透的果蔬放在裝料筐2的分層架26上，至填滿裝料筐2為止；然后撥動兩扇活動絲網24-2使裝料筐2開口閉合，再閉合裝料筐2上的固定卡子30；最后將裝料筐2放入脫水罐1內，將上封頭8蓋在脫水罐1上面，使脫水罐1處于密封狀態。

步驟2，滲透液添加，先關閉出液閥門14，再打開進液閥門10和進液泵23，將滲透液從儲液罐21輸送到脫水罐1內，待脫水罐1內的滲透液液面達到一定高度時，關閉進液泵23和進液閥門10。

步驟3，抽真空，關閉進液閥門10和出液閥門14，然后打開氣閥12-6和控制閥12-3，利用真空泵12將脫水罐1內抽成真空狀態，此時果蔬在脫水罐1內進行滲透脫水過程。

步驟4，滲透脫水，在滲透脫水過程中，電動機6提供動力帶動攪拌軸4轉動，同時使安裝在攪拌軸上的攪拌器3對脫水罐1內的滲透液進行攪拌，使滲透液保持濃度均一化，這樣可以大大加快脫水速率，從而縮短了滲透脫水的時間；當攪拌軸4的轉速過大時，可通過調節減速機6來實現攪拌軸4降速。

步驟5，滲透液回流過程：反應進行20min后，抽真空裝置停止工作，即真空泵12停止工作；此時打開出液閥門14和出液管上的泵，通過泵將脫水罐1內的滲透液輸送到濃縮罐16內，待脫水罐1內的滲透液全部輸送到濃縮罐16后，再進行滲透液的添加過程；這樣就實現了滲透液的循環回流。

步驟6，濃縮儲藏過程：從脫水罐1內輸送出來的滲透液，在濃縮罐16內真空加熱濃縮達到要求的濃度后，被送到儲液罐21中，完成一次完整的滲透脫水周期。

采用本發明的設備，并依照上述方法進行持續的循環運行，直至脫水時間達到4小時，此時完成了對果蔬的脫水，打開脫水罐1上的封頭8，取出裝料筐2，卸下裝料筐2內的果蔬，此時果蔬的滲透脫水間歇操作的一個生產周期完成。

更換新的一批需要脫水的果蔬，重復上述方法，即可以通過滲透脫水的方式，生產脫水果蔬。

以下對各部分使用的裝置進行詳細介紹：

(1)在裝料過程中，脫水罐內充滿了用于脫水的滲透液，果蔬真空滲透脫水就在該脫水罐內部完成，脫水罐的材料為Q235，在50℃時的許用應力[σ]t＝113MPa，裝料系數Φ取0.8。裝料筐2是用來盛裝果蔬物料的，在盛裝果蔬物料的同時，能夠允許滲透液從各個角度自由流入，還能夠實現對物料的分層；裝料筐由不銹鋼絲、加強筋、分層架、移動導軌、內花鍵構成，使用分層架能夠實現對果蔬的分層，避免了物料樣品的漂浮，增大物料樣品與滲透液的接觸面積，從而提高了滲透速率。不銹鋼絲的材料為奧氏體不銹鋼0Cr18Ni9,絲網上布置加強筋，保證絲網的強度，使其能夠承載規定重量的果蔬樣品，同時在隨攪拌軸轉動的過程中保持結構的穩定，不變形；不銹鋼絲網沿移動導軌做相對滑動，可以實現物料的裝卸。

使用封頭的原因是保持脫水罐密閉的環境。封頭采用標準橢圓封頭，由半個橢球面和短圓筒組成，材料為Q235。

(2)在滲透液添加過程中，；先關閉出液閥門14，再打開進液閥門10和經進液泵23，將滲透液從儲液罐21輸送到脫水罐1內，待脫水罐1內的滲透液液面達到一定高度時，關閉進液泵21和進液閥門10。

泵的作用是給滲透液的輸入、輸出提供動力，進液閥門、出液閥門的作用調節滲透液的輸入和輸出。

(3)在抽真空過程中，關閉進液閥門10和出液閥門14，然后打開氣閥12-6和控制閥12-3，利用真空泵12將脫水罐1內抽成真空狀態，此時果蔬在脫水罐1內進行滲透脫水過程。

真空泵的作用是將脫水罐內抽成真空，這樣可以提高滲透脫水的速率，并且避免滲透液與空氣接觸，保證了脫水罐內清潔的環境，從而保證脫水果蔬的衛生。

真空儲罐的作用是“真空保壓“，減少真空泵連續工作時間，提高了真空泵的使用壽命。

(4)在滲透脫水過程中，電動機6提供動力帶動攪拌軸4轉動，同時使安裝在攪拌軸上的攪拌器3對脫水罐1內的滲透液進行攪拌，使滲透液保持濃度均一化，這樣可以大大加快脫水速率，從而縮短了滲透脫水的時間；當攪拌軸4的轉速過大時，可通過調節減速機6來實現攪拌軸4降速。

攪拌器的作用是對滲透液進行攪拌，可使滲透液濃度保持均一化，從而加快脫水的速率。攪拌器形式為斜葉開啟渦輪式，材料為Q235，設計溫度下的抗拉強度[σ]t＝113MPa，槳葉片數為6，斜槳葉斜角為45度。

攪拌軸的設計選用與攪拌器的振動、軸封性能等直接有關，會影響攪拌的效果和效率，本方案中攪拌軸的材料選擇45號鋼。

使用減速機是因為當攪拌軸的轉速過大時，可通過調節減速機來實現攪拌軸降速。減速機選擇擺線針輪行星減速機，即BLEY15-11-0.75-V6。

電動機的作用是給攪拌軸提供動力，這樣攪拌軸可以帶動攪拌器轉動，從而對滲透液進行攪拌。電動機的額定功率為0.75KW，同步轉速為3000r/min，滿載轉速為2830r/min，重量17kg。

(5)滲透液回流過程中，通過控制出液閥門14和出液管13上的泵，來實現將脫水罐中的滲透液輸送至濃縮罐，這樣就實現了滲透液的循環回流。

(6)在濃縮儲藏過程中：從脫水罐1內輸送出來的滲透液，在濃縮罐16內真空加熱濃縮達到要求的濃度后，被送到儲液罐21中，至此完成滲透脫水間歇操作的第一個周期。

濃縮罐的作用是將脫水罐內輸送出的滲透液進行濃縮達到所要求的滲透液濃度，濃縮罐的材料為Q235，50℃時的許用應力[σ]t＝113MPa。

腿式支座、支架的作用是將滲透脫水罐、儲液罐承載起來，保持滲透脫水罐、儲液罐的穩定。腿式支座選擇CN型腿式支座，材料為Q235A，[σ]t＝113MPa。

儲液罐的作用是將濃縮到要求濃度的滲透液儲存在儲液罐中，當脫水過程開始時，打開進液管的閥門便可將滲透液輸送到脫水罐內；儲液罐的材料為Q235，50℃時的許用應力[σ]t＝113MPa。