阅读说明：本技术 一种刮面式换热器和一种人造奶油生产系统装置 (Scraped surface type heat exchanger and margarine production system device ) 是由 吴昉 廖海聂 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种刮面式换热器和一种人造奶油生产系统装置。所述刮面式换热器器身固定设置有一个中空的双管换热筒,筒内设置有一对相互啮合的齿轮,所述齿轮齿部外侧面与双管换热筒内侧面形状吻合并形成动配合状态。双管换热筒两端分别固定设置有端盖,所述齿轮齿部两端分别与端盖内侧面相吻合且呈动配合状态,所述齿轮两端轴肩分别支撑在所述端盖孔中并呈动配合状态；所述齿轮由驱动装置驱动产生对滚旋转；所述双管换热筒内设置有中空的通道a、通道b和接管,其接管内孔分别与中空的通道a、通道b相通。所述人造奶油生产系统装置急冷机采用了所述一种刮面式换热器。本发明涉及油脂及人造奶油生产技术装备制造领域。(The invention discloses a scraped surface heat exchanger and a margarine production system device. The scraping surface type heat exchanger is characterized in that a hollow double-tube heat exchange cylinder is fixedly arranged on the body of the scraping surface type heat exchanger, a pair of gears which are meshed with each other is arranged in the cylinder, and the outer side surface of the gear tooth part is matched with the inner side surface of the double-tube heat exchange cylinder in shape and forms a movable fit state. End covers are fixedly arranged at two ends of the double-tube heat exchange cylinder respectively, two ends of the gear tooth part are matched with the inner side surfaces of the end covers respectively and are in a movable fit state, and shaft shoulders at two ends of the gear are supported in the end cover holes respectively and are in a movable fit state; the gear is driven by a driving device to generate rolling rotation; the double-tube heat exchange tube is internally provided with a hollow channel a, a hollow channel b and a connecting tube, and the inner hole of the connecting tube is respectively communicated with the hollow channel a and the hollow channel b. The quick cooling machine of the margarine production system device adopts the scraped surface heat exchanger. The invention relates to the field of manufacturing of technical equipment for producing grease and margarine.)

一种刮面式换热器和一种人造奶油生产系统装置

技术领域 本发明涉及一种换热器和一种人造奶油生产系统装置，尤其涉及一种刮面式换热器和一种有刮面式换热器的人造奶油生产系统装置，属于油脂、人造奶油生产技术装备制造领域。

背景技术 人造奶油以植物油脂为主要原料，经过配料、加热溶化、混合、乳化、冷却降温形成具有一定塑性固态或半固态乳化食品加工配料。人造奶油的生产过程是个连续的过程，生产工艺一般都包括乳化、急冷(速冻)和捏合(机械增塑)三个阶段，其中速冻过程是乳化液在速冻机内利用制冷剂或低温介质快速进行热交换并经过速冻机内快速冷却，使之形成含有细小晶粒的过冷液体；将速冻的人造奶油通入有搅打棍的搅拌器内，利用快速的机械揉捏使结晶分散更均匀，防止过早的固化，完成捏合过程。

人造奶油是现代食品工业中重要的食用油脂制品，随着人们对食品要求不断多样化，高端化，使现有人造奶油品质方面无法完全满足日益增长的市场要求。品种多样化、食品细腻化要求人造奶油加工装备向高压方向发展，要求人造奶油生产系统所能承受越来越高的工作压力，以实现向更优质的产品迈进。人们在对工作压力越来越高的同时，也向加工设备的效率、效果、节能等方面提出更高要求。目前，人们普遍选用的都是以刮板式换热器为核心的生产系统装置。刮板式换热器存在的最大问题有五点，造成现有人造奶油生产系统装置存在响应的缺点和不足：

一、刮板(刮刀)在高速工作运转过程中始终要贴紧换热壁以清除黏附在换热壁上的附着物，以提高换热效率。其中因为摩擦产生的阻力大，生成摩擦热也大，反而降低了换热器的效率；

二、因为凝冻物料与换热筒内壁附着力大，刮刀转速越高，剪切物料时生成的摩擦热越多，能耗就越高。许多生产物料凝冻后，黏度和硬度都变得很高。刮板式换热器在高速工作运转过程中整个换热筒内的生产物料被刮刀转轴带动一起旋转，冷凝物料与换热筒内壁的摩擦力也很大，产生的摩擦热很大，制冷负荷大，能耗高；

三、刮板(刮刀)在高速工作运转过程中，刀背后面的换热内壁面会形成严重的大空穴，生产物料不能及时补充进去，没有生产物料存在，因而其中部分也就没有换热作用。空穴面积大小依刮板旋转速度不断变化。在一般情况下，可以达到整个换热筒面积的60％以上，所以，这也刮板式换热器效率低的一个重要因素。

四、刮板式换热器中的旋转刮刀没有排料功能，就是说，在旋转刮料过程中，刮刀是搅动物料，没有将生产物料向排料的方向上推进。这样，刮板式换热器中已经被冷却好的物料必然与尚未被冷却的物料进行热交换，既不能达到急速冷却的作用，又将已经被急冷的物料重新被加热，效率和效果都不好。

五、换热面上的物料层厚，远离换热面的物料换热慢，不能实现急速冷却凝冻的目的。目前现有刮板式换热器中的物料层厚度一般在8～25毫米，根本就无法真正实现急速冷却凝冻。真正能实现急速冷却凝冻的厚度是在2毫米以下。目前现有刮板式换热器根本无法做到了。

速冻急冷机是人造奶油生产系统装置中最为关键的设备，速冻急冷机的性能直接决定了装置水平的高低。目前的刮板式换热器极大地限制了人造奶油生产系统装备技术进一步发展。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种效率高、无接触摩擦、节能的刮面式换热器和一种具有节能高效的刮面式换热器的人造奶油生产系统装置。

为了解决上述存在的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种刮面式换热器。所述换热器器身固定设置有一个中空的双管换热筒3；所述双管换热筒3内设置有一对相互啮合的齿轮a 8和齿轮b 2；所述齿轮a 8和齿轮b 2齿部的外侧面与所述双管换热筒3内侧面的形状相吻合并且形成动配合状态；在所述双管换热筒3两端分别固定设置有端盖a14和端盖b15；所述齿轮a 8和齿轮b 2齿部两端分别与所述端盖a 14和端盖b 15内侧面相吻合且呈动配合状态；所述齿轮a 8的轴肩a 13轴肩b 12和齿轮b 2的轴肩c 18轴肩d 19分别支撑在所述端盖a 14和端盖b 15孔中呈动配合状态；所述齿轮a 8和齿轮b 2由驱动装置17驱动产生对滚旋转；所述双管换热筒3内设置有中空的通道a 6和通道b 10，所述双管换热筒3上设置有接管a 7和接管b 11且其管内孔分别与中空的通道a 6和通道b 10相通。

一种实施所述刮面式换热器的人造奶油生产系统装置。所述人造奶油生产系统装置包括油相投料罐20、水相投料罐21、混合乳化罐22、高压泵23、制冷机组24、急冷机25、捏合机26、冷媒管a 28、冷媒管b 29和灌装机27，所述急冷机25采用了所述一种刮面式换热器，所述急冷机25的进料口通过管道连接与所述高压泵23的出料口相通，所述急冷机25的出料口通过管道连接与所述捏合机26的进料口相通，所述急冷机25的冷媒介质通过冷媒管a 28和冷媒管b 29分别与所述制冷机组24相连接。

本发明还可以通过以下技术方案实现：所述双管换热筒3外侧设置有夹套5；在所述双管换热筒3与所述夹套5之间形成一密闭的夹层4；所述夹套5上设置有接管c 1和接管d9且其管内孔分别与夹层4相通；所述接管a 7和接管b 11的数量分别为1个或大于1个；在靠近驱动装置17一端的轴肩处设置有密封装置16；所述双管换热筒3的管内壁均为圆柱形面；所述双管换热筒3的管内壁为圆锥形面；所述齿轮a 8和齿轮b 2由一个所述驱动装置17驱动；所述齿轮a 8和齿轮b 2分别由两个所述驱动装置17驱动；所述接管c 1和接管d 9的数量分别为1个或大于1个；所述密封装置16为O形密封圈或为Y形密封圈或为骨架油封或为机械密封组件或为填料函密封装置。在所述一种人造奶油生产系统装置中，所述刮面式换热器数量为一个；所述刮面式换热器数量为大于一个；所述急冷机25生产物料的进出口连接方式为串联或并联。

与现有技术相比，本发明显著的有益效果是：

1、无接触摩擦热生成，功率损耗小。本发明中，所述刮面式换热器相互对滚转动的齿轮外侧与相吻合的换热内壁保持微小的间隙(例如：0.1毫米)，足以保证对滚齿轮自由转动，又不影响热交换正常传递，因而无接触摩擦热生成。

2、搅动物料时产生的剪切热小，能耗低，只有刮板式换热器的0.16％。众所周知，生产物料凝冻后，黏度和硬度都变得很高。凝冻物料与换热筒内壁附着力大，主轴转速越高，剪切物料时生成的摩擦热越多，能耗越高。150～300转/分钟之间一般工作转速在150～300转/分钟之间，本发明刮面式换热器中对滚齿轮转速在0.25～0.5转/分钟之间，只有刮板式换热器的0.16％。可见，本发明中对滚齿轮转动搅动物料产生的热量非常小。

3、本发明刮面式换热器中对滚齿轮转速非常低，不是在高速运转过程工作，齿背面不会形成空穴，生产物料可以及时充实到每个齿缝中。所有换热面完全参与工作，利用率达到100％。

4、本发明刮面式换热器中对滚齿轮有排料功能，被冷却的生产物料直接向出料方向行进，不会走回头路，不会与未热交换的物料混合，换热效率高。如同齿轮泵一样，对滚齿轮付中进入相互啮合部位时所处空间容积会越转越小，有挤压作用，物料在啮合部位会停止不前；而对滚齿轮上的齿离开啮合部位时所处空间容积会越转越大，有吸料作用；吸满料后，继续转动可以带着物料一起经过冷却面进入排料区域，起到了积极的排料作用。

5、本发明刮面式换热器中对滚齿轮的齿高可以小到2毫米以下。就是说，换热面上物料层厚度可以达到2毫米以下。现有技术中刮板式换热器的物料层厚度一般在8～25毫米，达到2毫米以下是望尘莫及了。

附图说明

图1为本发明所述刮面式换热器结构图。

图2为本发明中配置一个驱动装置的所述刮面式换热器结构图。

图3为本发明中配置两个驱动装置的所述刮面式换热器结构图。

图4为本发明中配置一个所述刮面式换热器的人造奶油生产装置系统图。

图5为本发明中配置两个所述刮面式换热器的人造奶油生产装置系统图。

其中，1为接管c，2为齿轮b，3为双管换热筒，4为夹层，5为夹套，6为通道a，7为接管a，8为齿轮a，9为接管d，10为通道b，11为接管b，12为轴肩b，13为轴肩a，14为端盖a，15为端盖b，16为密封装置，17为驱动装置，18为轴肩c，19为轴肩d，20为油相投料罐，21为水相投料罐，22为混合乳化罐，23为高压泵，24为制冷机组，25为急冷机，26为捏合机，27为灌装机，28为冷媒管a，29为冷媒管b。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1、图2、图3所示，一种刮面式换热器。所述换热器器身固定设置有一个中空的双管换热筒3；所述中空的双管换热筒3内设置有一对相互啮合的齿轮a 8和齿轮b 2；所述齿轮a 8和齿轮b 2齿部的外侧面与所述双管换热筒3内侧面的形状相吻合、保持有一微小间隙(如0.1毫米)形成动配合状态；在所述双管换热筒3两端分别固定设置有端盖a14和端盖b15；所述齿轮a 8和齿轮b 2齿部两端分别与所述端盖a 14和端盖b 15内侧面相吻合、保持有一微小间隙(如0.1毫米)呈动配合状态；所述齿轮a 8的轴肩a 13轴肩b 12和齿轮b 2的轴肩c 18轴肩d 19分别支撑在所述端盖a 14和端盖b 15孔中呈动配合状态；所述齿轮a8和齿轮b 2由驱动装置17驱动产生对滚旋转；所述齿轮a 8和齿轮b 2可以由一个所述驱动装置17驱动；也可以分别由两个所述驱动装置17驱动；所述驱动装置17选用电动驱动装置为宜。所述双管换热筒3内设置有中空的通道a 6和通道b 10，所述双管换热筒3上设置有接管a 7和接管b 11且其管内孔分别与中空的通道a 6和通道b 10相通；所述接管a 7和接管b11的数量分别为1个或大于1个，可以分别为一个或两个或更多，合适的数量应视双管换热筒3长度而定。

本发明还可以通过以下技术方案实现：所述双管换热筒3外侧设置有夹套5；在所述双管换热筒3与所述夹套5之间形成一密闭的夹层4；所述夹套5上设置有接管c 1和接管d9且其管内孔分别与夹层4相通；在靠近驱动装置17一端的轴肩处设置有密封装置16；所述双管换热筒3的管内壁均为圆柱形面或圆锥形面，选圆柱形面为宜；所述接管c 1和接管d 9的数量分别为1个或大于1个，以分别为一个为宜；所述密封装置16为0形密封圈或为Y形密封圈或为骨架油封或为机械密封组件或为填料函密封装置。

本发明所述双管换热筒3可以选用导热系数高的材料加工而成，对食品行业要求高的场合，应选用导热性好耐腐蚀性好316不锈钢材料。所述齿轮a 8和齿轮b 2可以选用各种不锈钢材料或工程塑料，具体应视实际要求而定。

如图4、图5所示，一种实施所述刮面式换热器的人造奶油生产系统装置。所述人造奶油生产系统装置包括油相投料罐20、水相投料罐21、混合乳化罐22、高压泵23、制冷机组24、急冷机25、捏合机26、冷媒管a 28、冷媒管b 29和灌装机27，所述急冷机25采用了所述一种刮面式换热器，所述急冷机25的进料口通过管道连接与所述高压泵23的出料口相通，所述急冷机25的出料口通过管道连接与所述捏合机26的进料口相通，所述急冷机25的冷媒介质通过冷媒管a 28和冷媒管b 29分别与所述制冷机组24相连接。

本发明还可以通过以下技术方案实现：在所述一种人造奶油生产系统装置中，所述刮面式换热器数量为一个或大于一个，具体应视实际工艺要求而定。所述急冷机25生产物料的进出口连接方式为串联或并联，具体应视实际工艺要求而定。