本發(fā)明屬于冷凍濃縮，具體為一種冷凍濃縮裝置。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的冷凍濃縮方法中，主要存在兩種不同物理原理的兩大種類的冷凍濃縮方法。第一種：利用物質(zhì)在結(jié)晶點（如利用水溶液在冰點）以下時的固液相關(guān)系來實現(xiàn)的一種濃縮技術(shù)；如，溶劑為水時，通過把水冷凍成冰晶并通過固液分離（冰晶與濃溶液分離）的方式把溶劑（水）以固體方式排除出去，實現(xiàn)濃縮的冷凍濃縮方法。第二種：利用熔點與溶質(zhì)含量（濃度）的負相關(guān)關(guān)系來實現(xiàn)冷凍濃縮的技術(shù)方法；即，對冷凍材料進行加熱溶解，收集不同濃度的溶解溶液的方法，來實現(xiàn)濃縮的冷凍濃縮方法。

2、第一種冷凍濃縮方法：利用稀溶液與冰在冰點以下時的固液相關(guān)系來實現(xiàn)的一種濃縮技術(shù)。又主要有兩種方式：懸浮結(jié)晶冷凍濃縮法和漸進冷凍濃縮法。懸浮結(jié)晶冷凍濃縮法的原理是：在對稀溶液進行冷凍時，不斷排除在液體中懸浮的自由小冰晶，使液體濃度增加的方法。漸進冷凍濃縮法的原理是：在對稀溶液進行冷凍時，隨著冰層在冷卻面的生成和成長，固、液界面附近的溶質(zhì)被排除到液相側(cè)，導致液相中溶質(zhì)質(zhì)量濃度逐漸升高的濃縮方法?，F(xiàn)有的冷凍濃縮方法的設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備成本和生產(chǎn)成本高、且效率不高。

3、第二種冷凍濃縮方法：利用熔點與溶質(zhì)含量（濃度）的負相關(guān)關(guān)系，通過對冷凍材料的加熱溶解分離來實現(xiàn)濃縮。如，冰體自然溶解時，會首先溶解出濃度相對高的溶液。利用這一個現(xiàn)象，通過把溶液多次冷凍成固體、再溶解可以實現(xiàn)稀溶液濃度的提高，這就是一種通過冰體自然溶解的冷凍濃縮方法。另外，冰體的自然溶解是一種受熱溶解的方式，與此類似對冰體采用其他方式的加熱溶解也會得到濃溶液，實現(xiàn)冷凍濃縮。目前，該方法下的濃縮效果和效率很低。

4、上述兩種不同物理原理下的冷凍濃縮方法，都存在一個重大的問題：冷凍濃縮的效果和效率低。尤其是現(xiàn)有的加熱溶解的冷凍濃縮方法（傳統(tǒng)常規(guī)加熱方法），其冷凍濃縮的濃縮效果和效率，比現(xiàn)有利用物質(zhì)在結(jié)晶點（如利用水溶液在冰點）以下時的固液相關(guān)系實現(xiàn)濃縮的效果和效率更低。

5、影響第一種冷凍濃縮方法的濃縮效果和效率的原因是：其采用的物理原理導致固液分離時不可避免地出現(xiàn)溶質(zhì)夾帶問題。冰晶的分離效果和控制所結(jié)冰晶夾帶引起的溶質(zhì)損失，對該物理原理下的冷凍濃縮的應(yīng)用是否成功極為重要，也是導致現(xiàn)有冷凍濃縮設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備成本高，操作復(fù)雜等問題的原因之一。

6、第二種冷凍濃縮方法可解決第一種方法的溶質(zhì)夾帶問題，但是，又存在影響第二種冷凍濃縮方法的濃縮效果和效率的因素：冷凍材料的冷卻面的溶質(zhì)含量低的密實冰層和冷凍材料內(nèi)部固體結(jié)構(gòu)等因素，會對其受熱溶解時的熱量傳遞，以及冷凍材料溶解溶液的分離流出形成阻礙，這兩方面的阻礙因素嚴重影響了該方法下的冷凍濃縮的濃縮效果和效率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出了一種冷凍濃縮裝置，采用干燥氣體為能量介質(zhì)，并使其穿透破碎的冷凍材料來進行熱量傳遞的方法，解決了破碎的冷凍材料存在的破碎的冷凍材料無規(guī)則排列（堆放）以及破碎的冷凍材料間存在空隙（包括空隙中的空氣）等現(xiàn)象形成的對熱量傳導或輻射的不利影響，影響冷凍濃縮效果和效率的進一步提高的問題，并利用離心力提高了溶液的分離效率，提高了冷凍濃縮的效果和效率。

2、為解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

3、一種冷凍濃縮裝置，包括：溶解組件、氣體處理組件；

4、溶解組件包括旋轉(zhuǎn)組件和固定組件；旋轉(zhuǎn)組件是圓柱形的夾套箱體，箱體內(nèi)側(cè)壁由氣孔板（即均勻分布有供氣體通過的孔的板）構(gòu)成，外壁是過濾機構(gòu)；固定組件包括固定軸、溶液接收裝置；旋轉(zhuǎn)組件設(shè)置在固定軸上，溶液接收裝置固定在固定軸上并包圍旋轉(zhuǎn)組件，固定組件設(shè)置有氣體入口，溶液接收裝置設(shè)置有氣體出口，旋轉(zhuǎn)組件的過濾機構(gòu)與溶液接收裝置的內(nèi)側(cè)壁間形成通道（該通道既是氣體通道又是溶液通道）；

5、氣體處理組件處理后的干燥氣體經(jīng)過固定軸進入旋轉(zhuǎn)組件并穿過破碎的冷凍材料，之后通過氣體出口排出，溶解后的溶液通過通道流出，分段留取溶液，得到不同濃度的溶液，實現(xiàn)冷凍濃縮。

6、作為本發(fā)明所述的一種冷凍濃縮裝置的優(yōu)選方案，其中：氣體處理組件包括依次連接的氣體干燥設(shè)備、氣體溫度調(diào)節(jié)設(shè)備、風機。

7、作為本發(fā)明所述的一種冷凍濃縮裝置的優(yōu)選方案，其中：固定組件還包括套裝設(shè)置在固定軸上的氣孔管（即均勻分布有供氣體通過的孔的管），干燥氣體經(jīng)過固定軸上的氣孔管進入旋轉(zhuǎn)組件。

8、作為本發(fā)明所述的一種冷凍濃縮裝置的優(yōu)選方案，其中：過濾機構(gòu)為過濾網(wǎng)或過濾膜。

9、作為本發(fā)明所述的一種冷凍濃縮裝置的優(yōu)選方案，其中：作為本發(fā)明所述的一種冷凍濃縮裝置的優(yōu)選方案，其中：氣孔板的軸向長度等于或略小于旋轉(zhuǎn)組件的內(nèi)部空間的軸向長度。

10、作為本發(fā)明所述的一種冷凍濃縮裝置的優(yōu)選方案，其中：稀溶液在其他制冷設(shè)備中冷凍成固體冷凍材料；冷凍材料在其他設(shè)備中破碎。

11、作為本發(fā)明所述的一種冷凍濃縮裝置的優(yōu)選方案，其中：干燥氣體為空氣或氮氣。

12、作為本發(fā)明所述的一種冷凍濃縮裝置的優(yōu)選方案，其中：氣體入口與風機連接，氣體出口與氣體干燥設(shè)備連接，以使干燥氣體處理后循環(huán)使用。

13、作為本發(fā)明所述的一種冷凍濃縮裝置的優(yōu)選方案，其中：所述裝置還包括支架，固定組件通過固定軸固定在支架上。

14、作為本發(fā)明所述的一種冷凍濃縮裝置的優(yōu)選方案，其中：電機通過動力傳輸帶與旋轉(zhuǎn)組件相連，用于向旋轉(zhuǎn)組件提供旋轉(zhuǎn)動力。

15、作為本發(fā)明所述的一種冷凍濃縮裝置的優(yōu)選方案，其中：電機安裝在支架上。

16、作為本發(fā)明所述的一種冷凍濃縮裝置的優(yōu)選方案，其中：溶液接收裝置設(shè)置有溶液出口，溶液出口設(shè)置有溶液出口閥。

17、作為本發(fā)明所述的一種冷凍濃縮裝置的優(yōu)選方案，其中：所述裝置還包括控制組件，用于實現(xiàn)裝置動作以及熱源開關(guān)、溫度的控制。

18、作為本發(fā)明所述的一種冷凍濃縮裝置的優(yōu)選方案，其中：固定軸沿水平方向設(shè)置或沿豎直方向設(shè)置。

19、為解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

20、一種上述的冷凍濃縮裝置在食品、化妝品、生物醫(yī)藥、石油化工、環(huán)保處理等領(lǐng)域的應(yīng)用。

21、一種上述的冷凍濃縮裝置在牛奶、醋（含醋食品、飲料、調(diào)味品等）、酒類、飲料（如果汁、咖啡、茶、豆奶、豆?jié){等）、化學藥液、中草藥液、植物提取物、石油提純、化工提純、海水提純、廢水處理等領(lǐng)域的應(yīng)用。

22、一種上述的冷凍濃縮裝置在熱敏性原料的冷凍濃縮和分離提純領(lǐng)域的應(yīng)用。

23、一種上述的冷凍濃縮裝置在牛奶、醋（含醋食品、飲料、調(diào)味品等）、酒類、飲料（如果汁、咖啡、茶、豆奶、豆?jié){等）、化學藥液、中草藥液、植物提取物、海水提純、石油提純、化工提純、廢水處理等的冷凍濃縮和分離提純領(lǐng)域的應(yīng)用。

24、本發(fā)明的有益效果如下：

25、本發(fā)明提出一種冷凍濃縮裝置，包括溶解組件、氣體處理組件；溶解組件包括旋轉(zhuǎn)組件和固定組件；旋轉(zhuǎn)組件是圓柱形的夾套箱體，箱體內(nèi)側(cè)壁由氣孔板構(gòu)成，外壁是過濾機構(gòu)；固定組件包括固定軸、溶液接收裝置；旋轉(zhuǎn)組件設(shè)置在固定軸上，溶液接收裝置固定在固定軸上并包圍旋轉(zhuǎn)組件，固定組件設(shè)置有氣體入口，溶液接收裝置設(shè)置有氣體出口，旋轉(zhuǎn)組件的過濾機構(gòu)與溶液接收裝置的內(nèi)側(cè)壁間形成通道；氣體處理組件處理后的干燥氣體經(jīng)過固定軸進入旋轉(zhuǎn)組件并穿過破碎的冷凍材料，之后通過氣體出口排出，溶解后的溶液通過通道流出，分段留取溶液，得到不同濃度的溶液，實現(xiàn)冷凍濃縮。本發(fā)明通過采用干燥氣體為能量介質(zhì)，并使其穿透破碎的冷凍材料來進行熱量傳遞的方法，解決了破碎的冷凍材料存在著冷凍材料無規(guī)則排列（堆放）以及冷凍材料間存在空隙（包括空隙中的空氣）等現(xiàn)象形成的對熱量傳導或輻射的不利影響，影響冷凍濃縮效果和效率的進一步提高的問題，本發(fā)明同時利用離心力提高了溶液的分離效率，提高了冷凍濃縮的效果和效率。