糧食原生態脫水乾燥裝置的製作方法
2023-05-30 19:19:01 2
專利名稱：糧食原生態脫水乾燥裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種糧食的熱力烘乾工藝，特別是一種利用熱溼慣性為動力的糧食原生態脫水乾燥裝置，主要適用於玉米的脫水乾燥，也適用於種子糧、水稻、小麥、油菜籽、高梁和大豆等糧食的脫水乾燥。
背景技術：
隨著我國科學技術的飛速發展，農業系統糧食的產量逐年翻番，糧食新品種不斷湧現，糧食水分也在逐年提高。因此，為使糧食顆粒歸倉，對剛收穫的糧食必須加大乾燥降水力度，才能達到安全儲藏的目的。以東北地區玉米為例，一般含水率為25～28％，有時高達28～35％。由於高水分玉米溼度大，不晾曬無法長期儲存，也不能安全保管，所以容易造成賣糧難、收購難、儲存難的問題。玉米是一種較難乾燥的糧食，玉米的原生態特性是高水分、籽粒體積大，膠質皮層厚、澱粉含量多、果皮結構十分緻密而光滑，因此，能達到保護種子水分的貯藏、防止其水分流失的目的，但是這對於熱力烘乾降水卻起到了阻礙作用。玉米胚芽部位的表皮薄而且較脆弱，在不正確的乾燥條件下，膠質皮層及其緊貼著果皮糊粉層的細胞組織變得十分密集，籽粒內部的水蒸汽幾乎不能透過，產生的水蒸汽會高度聚集，膠質皮層就會鼓脹，甚至爆裂，俗稱爆腰粒，爆裂了的膠質皮層，彈性度完全消失，機體死亡，老化速度極快，導致玉米原生態品質的下降。儲存時如果處理不及時，遇環境溫度升高極易黴變。每年由於處理不當和保管不善造成損失的玉米高達500～1000萬噸。因此，新收穫的玉米必須進行乾燥脫水處理才能達到安全儲藏的標準。
目前，我國的糧食乾燥脫水還是以熱力乾燥降水為主要手段，但仍然有很大一部分高水分糧食還是靠天吃飯進行人工晾曬脫水。人工晾曬佔用人工多，搬倒費用大；採用機械翻曬，破碎率高；遇陰雨天就無法進行，是落後的脫水方法。為解決高含水糧食的乾燥問題，各類中小型糧食乾燥機也就應運而生。然而，此類乾燥設備在烘乾工藝、烘乾質量、設備性能、自動化水平、使用壽命、生產成本等方面都存在很大差異。有的乾燥設備烘後糧食原生態品質下降，致使焦粒、糊粒、烘傷粒、破碎率等項嚴重超標，糧食等級下降，也影響澱粉的出粉率和酒精的生產率。出口的這種糧食甚至會被退貨索賠，造成嚴重的經濟損失。有的乾燥設備雖能實現糧食降水的目的，但乾燥的不均勻，糧食品質較差，能耗較高、熱能沒有充分利用，運行成本極高。
目前，國內、外較通用的熱力塔式糧食乾燥機，種類較多，但按其結構和熱介質(熱風等)與糧食的流向來劃分主要有(a)橫流式；(b)混流式；(c)逆流或順流式；(d)複合式；(e)循環式等等。
現有引進的國外糧食乾燥機存在的影響其推廣應用的缺陷其一都是以熱力「直接烘烤」的方式實現其降水目的的，不同程度的影響糧食烘後品質；其二加熱時間一般都佔總流程時間75％以上，緩蘇的時間卻只佔總流程時間約12％，是純粹的靠熱烘、烤、烙方式實現糧食的乾燥降水；其三具備橫流、逆流和順流工藝的混流式結構，機內至上而下層層疊疊的布滿角狀盒，是鋼材耗量最多的一種機型。由於角狀間距較小、料層較薄，長時間運行過程中糧食對其側壓力，致使角狀盒直邊部位扭曲變型，波浪度嚴重，並經常堵塞，每半月就要停機清理一次，糧食進機後便順著130～150℃高溫高散熱的角狀盒磨擦接觸並緊貼著角狀盒流動下落，經4～7小時的烘烤，膠質皮層的彈性度完全喪失，焦糊粒、烘傷粒嚴重超常。具備順逆流式工藝的乾燥設備，機內設有三層加熱段，若干個八角狀漏鬥的通風節，製做時焊接量大，維修換件難，並且使用的熱風溫度過高，糊糧的事時有發生，不安全因素多，是極待提高型的產品。美國進口的貝克烘乾機和美國Z默爾曼橫流式烘乾機，其橫槽型立柱自上而下貫通，沿橫槽型立柱的折邊部分，正是熱介質不能穿透的工作死區，混流塔靠兩端偶壁的半個角狀盒，多是不能通氣的死區，糧食在其內S型下落，會產生水分不均、不合格的「夾生」糧。其四，檢測控制只是設備啟、停的連鎖，或超高溫度的報警及熱風爐的停、啟控制，隨機在線水分檢測儀也只能是對烘後糧水分的大滯後檢測，既使發現了水分不合格，再去調整工藝，也已經很晚了，至少要影響2個小時的不合格品，因此現有檢測系統不能解決烘乾過程中大滯後提前預處理控制的問題。
國內的乾燥設備及過程控制上同樣也存在上述問題。據中國專利文獻報導，專利號為98248825.4的「一種順逆流糧食乾燥機」，就是比較典型的批次循環乾燥設備。它採用多級烘乾箱交錯進風加熱，使潮糧通過乾燥箱時被順流乾燥、逆流冷卻，一批糧要周而復始的在機內乾燥，達到安全水分才從機內排出。其運行成本不經濟，會增加破碎率機率，降低糧品等級。由於結構設計不合理，各乾燥段中的熱風流量、流速、阻力係數都不一樣，所以乾燥效果也各異，影響其推廣應用。本發明者曾在專利號為《92235725.0》、《93228397.7》、《94228446.1》、《95231223.9》的專利中公開了在糧食乾燥處理過程中，所用設備採用預熱段與冷卻段及其循環設置的加熱段、緩蘇段等工藝，收到了較好的效果，經實際應用表明是可行的。專利號為00209049.X的「穀物複合工藝乾燥機」，採用了風室中套用風室的結構，交錯排列的乾燥室既有順流乾燥段、緩蘇換向交換段，又有混流乾燥段、緩蘇段。但乾燥所用的熱風進風管為角狀管，並且至上而下是直列層疊式，即各層的角狀管在同一列上，糧食沿一條直通道向下流動，緩蘇換向段形同虛設，因此一次降水幅度較小，僅為4～5％，並且降水不均勻。35％以上的高水分糧，需要乾燥4次才能降到安全水分，這不但費用高，烘後糧也仍然存在「夾生」糧。又如乾糧參兌溼糧烘乾工藝法，雖然可以一次降水幅度達20％，但乾糧再烘乾是無實際意義的，只會使糧食品質下降、費用的增大，它作為科學研究是可行的，在實際應用中並無推廣價值。
據國內資料統計表明上述進口設備和國產設備在應用中的一次降水幅度僅為10～12％，一般原糧含水率高達35％以上的，要一次就降到13.5～14.5％的安全水分線內，都顯得很困難。有的需要兩次烘乾，要支付兩次作業費用，兩次能源消耗，再加上人員工資、設備折舊等管理費用，處理1噸溼糧一般至少要支付43～57元人民幣/T。並且兩次烘乾對糧食質量影響極大，存在著降等的問題，降等的糧食是賣不到好價錢的，一般降低一個等級每噸糧食要減少10元的經濟收入。假如一臺年產3萬噸糧的烘乾設備，一年就要增加30萬元的經濟損失，數目是驚人的。
發明內容
本發明的目的是提供一種糧食原生態脫水乾燥裝置，它有效的克服現有技術存在的降水幅度小、能耗高、運行成本高、烘後糧品質差，烘傷粒、燋糊粒和夾生粒超標，糊糧和著火等問題，具有脫水工藝流程合理，操作容易，控制精度高，投資省，節能，運行成本低，一次降水幅度大，脫水均勻，保持烘後糧的原生態品質，色澤鮮豔如同自然晾曬一樣，產量高等優點。
本發明的目的是這樣實現的該裝置包括上部儲糧倉、下部排糧倉和組裝其間的帶有多角盒的各節機體及其控制裝置，其技術要點是所述每節機體由外壁板、內壁板和鋪設其間的保溫材料構成，所述多角盒採用隔熱夾壁結構的隔熱長脊多角無底盒或散熱單壁結構的散熱長脊多角無底盒，機體內有上、下十字交錯排列的隔熱長脊多角無底盒或散熱長脊多角無底盒及與人孔相通的緩蘇脫水腔，並通過至少一節所述機體組裝成逐級控熱烘乾緩蘇脫水部及冷卻緩蘇脫水部，在各控熱烘乾緩蘇脫水部的機體內上排採用隔熱長脊多角無底盒，盒兩端導風口分別利用通風道與控溫熱風入口相通，下排採用散熱長脊多角無底盒，盒兩端導風口分別與伸出機體外的排溼罩相通，冷卻緩蘇脫水部上、下排均採用散熱長脊多角無底盒，盒兩端導風口分別與機體外的冷風分風器相通，每節機體內上排的長脊多角無底盒和與其相鄰的機體內上排的長脊多角無底盒錯列分布，下排的長脊多角無底盒和與其相鄰的機體內下排的長脊多角無底盒錯列分布。
所述長脊多角無底盒的橫截面為上部呈三角形，下部呈長方形或方形結構的空腔體。
所述下部排糧倉固定在支架上，倉底排糧口處設置調幅式排糧機。
所述與控溫熱風入口相通的通風道採用環抱式雙通風道或中分式雙通風道。
由於本發明採用帶有上、下十字交錯排列的導風用隔熱或散熱長脊多角無底盒及緩蘇脫水腔的機體，分別組成逐級控熱烘乾緩蘇脫水部及冷卻緩蘇脫水部，所以整體結構匹配合理，投資省，操作容易，控制精度高，能夠根據糧食在不同脫水乾燥階段所需要的溫度條件，通過不同風道輸送相應的控溫熱風，合理地配置熱風，可以實現利用熱溼慣性為動力的科學脫水乾燥工藝流程。糧食乾燥的熱耗隨熱風溫度的提高而降低，但盲目追求高熱風溫來降低熱耗又會帶來糧食品質的破壞，因此，本發明既可以按照所儲糧食(如玉米)降水的特性規律，設置與其降水規律相適應的特定環境，使其在最佳工藝條件下，通過合理分布的特型長脊多角無底盒，在糧食不斷自然而然地變換方位、均衡的向下流動過程中，讓熱風適時、適度地進入機體內，穿透糧層，與高水分糧食進行較強烈的熱、溼交換，從排溼罩排出廢汽，並帶走大量的表面游離水。與此同時，溫度升高的糧食自然、均衡的向下流動進入機體的緩蘇脫水腔，進行緩蘇脫水。其原因就在於糧食外表層與內深層存在著很大的溫度梯度、水分梯度的差異，故流經機體的非加熱區的緩蘇脫水腔內時，以糧食內外溫度梯度差、水分梯度差，相互的熱、溼慣性為動力，進行深入的熱、溼平衡運動。水是最為活躍的極性物質，只要有熱的現象存在，就會有水分子的運動現象存在，受熱後的糧食在其潛在的動力勢能的激發下，內層深處的水分蒸發運動仍然異常活躍，不斷的以分子的形式沿毛細管緩慢的向體外轉移，並在表層積聚，形成新的表面游離水，出現一種特殊的「桑拿」排溼效果。經逐級控熱烘乾緩蘇脫水部及冷卻緩蘇脫水部處理後，經多次烘乾、排溼—緩蘇脫水—再烘乾、排溼—再緩蘇脫水，多次循環往復的烘乾、排溼、脫水過程，便可達到所要求的標準水分線內，有效的保證了糧食的烘後品質，表皮的彈性度不減弱，更不會有烘傷粒、糊粒、爆花粒及夾生糧和糊糧的現象存在。由於本發明是利用熱慣力激發糧食內水為表面游離水，利用熱和水的兩種梯度差的潛在勢能為動力，激發內水外移，水分是均勻緩慢的脫出表面，所以耗熱少、節省能源、運行成本低。因此，該裝置具有一次降水幅度大，脫水均勻，保持烘後糧的原生態品質，色澤鮮豔如同自然晾曬一樣，產量高等優點。實際檢測表明，它與同類混流乾燥設備相比，可以節省鋼材耗量33％以上，節省能源30％以上，提高澱粉出粉率6～8％以上，提高降水幅度8％以上。與現有順逆流式乾燥設備相比，可以節省鋼材15％以上，節省能源8％以上，節約工時20％以上，提高一次降水幅度6～8％以上，澱粉出粉率顯著提高6～8％以上。
以下結合附圖對本發明作進一步描述。
圖1是本發明的一種具體結構示意圖。
圖2是本發明的環抱式側通風道單節機體的一種結構示意圖。
圖3是圖2沿A-A線的剖視圖。
圖4是排糧倉的一種結構示意圖。
圖5是排糧板的一種結構示意圖。
圖6是本發明的雙分式中通風道單節機體的一種結構示意圖。
圖7是圖6沿B-B線的剖視圖。
圖中各序號說明1高熱烘乾緩蘇脫水部、2中熱烘乾緩蘇脫水部、3低熱烘乾緩蘇脫水部、4冷卻緩蘇脫水部、5排糧倉、6高溫熱風入口、7中溫熱風入口、8低溫熱風入口、9支架、10出糧口、11調幅式排糧機、12冷風分風器、13隨機在線水分檢測儀、14溼度傳感器、15人孔、、16排溼罩、17散熱長脊多角無底盒、18隔熱長脊多角無底盒、19儲糧倉、20入糧口、21熱風側通風道、22導風腔、23盒架、24、加強筋、25進風口、26法蘭盤、27機體、28內壁板、29角盒端封壁、30驅動輪、31擺臂、32滾輪、33排糧板、34排糧口、35拉杆、36出口、37熱風中通風道。
具體實施例方式
根據圖1-7詳細說明本發明的具體結構和工作過程。該裝置採用組合式結構，包括上部儲糧倉19、下部排糧倉5和組裝其間的帶有多角盒的各節機體27及其由常規供熱裝置、檢測裝置和控制線路等組成的控制裝置。其中常規供熱裝置包括熱風管路、換熱器、熱風爐等通用設備，空氣經熱風爐、換熱器將其加熱到設定的溫度，在熱風機的作用下經控溫熱風入口的高、中、低溫熱風入口6、7、8進入機體27，以提供高溫熱風、中溫熱風和低溫熱風，完成對糧食的乾燥。檢測裝置包括一般糧食乾燥機常用的設置在上部儲糧倉19的自動控制上料的高、低兩料位器，通過位開關發出信號，自動控制上料設備的運行，使儲糧倉19內始終保持有足夠的糧食。設置在進風口25進行風溫檢測的溫控器、設置在機體27內的隨機在線水分檢測儀13、溼度傳感器14、水分子攝取器等，通過其可以進行提前預處理，解決或減少糧食乾燥過程大滯後等問題，自動平衡熱風爐的溫度，從而使熱風溫度均衡穩定。
在上部儲糧倉19和下部排糧倉5之間，利用法蘭盤26組裝的多節機體27，採用乾燥設備常用的外壁板、內壁板和鋪設其間的保溫材料構成。機體27內的多角盒採用隔熱夾壁(內、外壁之間填充保溫材料)結構的隔熱長脊多角無底盒18或散熱單壁結構的散熱長脊多角無底盒17，每節機體27內設置上、下十字交錯排列的隔熱長脊多角無底盒18或散熱長脊多角無底盒17及與人孔15相通的緩蘇脫水腔。
該裝置採用分段式供熱烘乾、脫水作業。通過至少一節上述機體27組裝成的逐級控熱烘乾緩蘇脫水部及冷卻緩蘇脫水部，應根據糧食在不同脫水乾燥階段所需要的溫度條件，輸送相應的單級或多級控溫熱風。本實施例為合理地配置熱風，分別採用兩節機體27組裝成三級分別控溫的高熱烘乾緩蘇脫水部1、中熱烘乾緩蘇脫水部2、低熱烘乾緩蘇脫水部3及兩級冷卻緩蘇脫水部4。為讓熱風適時、適度地進入機體27，在各高、中、低控熱烘乾緩蘇脫水部的機體27內，上排採用隔熱長脊多角無底盒18，作為隔熱導風烘乾器，盡最大限度的消除受熱不均的現象，保證烘後糧品質。並使盒兩端導風口分別利用通風道與高溫熱風入口6、中溫熱風入口7、低溫熱風入口8相通，以適應糧食在乾燥各階段的不同要求，輸送不同溫度的熱風。與高、中、低溫熱風入口6、7、8相通的通風道可以採用環抱式雙通風道(如圖2、3所示)，熱風從進風口25進入，沿熱風側通風道21的導風腔22分別由隔熱長脊多角無底盒18兩端導風口進入盒的空腔內。中分式雙通風道(如圖6、7所示)，熱風從進風口25進入，沿熱風中通風道37分別由隔熱長脊多角無底盒18兩端導風口進入盒的空腔內。這樣可使熱風壓力均等，流速均等，糧食下落速度均等，有效的控制了脫水不均的問題。熱風通過在順著糧食向下流動過程中所產生的孔隙中穿透糧層，並進行較強烈的熱、溼交換，升高糧溫並在緩蘇脫水腔排除高溼廢氣於機體27外。上述高溫、中溫、低溫三個溫度區域的溫度大致分為高溫區165～185℃；中溫區135～165℃；低溫區85～135℃。其中控熱烘乾緩蘇脫水部及冷卻緩蘇脫水部的規格、設置的數量多少及各節機體27的規格、數量，可根據用戶的實際需要、烘乾量的大小和降水幅度的多少來適當增加或減少。
在各控熱烘乾緩蘇脫水部的機體27內，下排採用散熱長脊多角無底盒17作為散熱導風排溼器，並使盒兩端導風口分別與伸出機體27外的排溼罩16相通。冷卻緩蘇脫水部4機體27內均採用上、下十字交錯排列的散熱長脊多角無底盒17，盒兩端導風口分別與機體27外的冷風分風器12相通。冷卻緩蘇脫水是升溫糧恢復到常溫狀態的一種降溫運動，並排除最後部分的剩餘水分。為確保糧食自然而然地不斷變換方位、均衡的向下流動，將每節機體27內上排的隔熱長脊多角無底盒18和與其相鄰的機體27內上排的隔熱長脊多角無底盒18採用在該排兩端分別插入半盒式(如圖1、圖2所示)錯列分布的結構，每節機體27內下排的散熱長脊多角無底盒17和與其相鄰的機體27內下排的隔熱長脊多角無底盒17也採用在該排兩端分別插入半盒式錯列分布的結構。使盒的間距均等，無過疏和過密現象，雙邊垂直，因此無死角，不會造成局部糧食顆粒堆積，也不會產生局部糧食流速下落，因此減少了水分不均的現象。上述各長脊多角無底盒的橫截面均為上部呈三角形，下部呈長方形或方形結構的空腔體，在盒側壁底端設置防止變形的加強筋24。半盒式長脊多角盒與機體27的內壁板28固接，整盒式長脊多角盒採用拆卸式連接，兩端分別通過固定在機體27上的盒架23或角盒端封壁29組裝固定。盒外表面具有規範糧食下行方向、緩解衝擊速度、分解重力載荷的功能和作用；其內空腔具有熱(冷)介質消動變靜、蓄壓、分配、輸送等功能和作用，是規範冷、熱介質流動方向、蓄壓和導流的通道。
為更好地控制排糧效果，將下部排糧倉5固定在支架上9，在倉底出糧口10處設置調幅式排糧機11。該機由驅動輪30、組裝在偏心輪上的擺臂31、拉杆35、帶滾輪32的排糧板33及張緊裝置等組成。它主要是控制糧食在該裝置內的停留時間，控制排糧速度。其排糧板33設有多個出口36，是供糧食溢流的出口。停止時，排糧板33正對準一個排糧口34，機內的糧食就不會外流。當排糧板33作水平往復運動時，排糧板33與排糧口34相互錯位，糧食就從排糧板33出口36的間隙中流出。排糧板33的運行幅度通過偏心輪調整，排糧板33與排糧口34的間隙通過張緊裝置調整。驅動裝置採用變頻調速電機，也可以採用六葉輪排糧。
該裝置也可以採用自動控制的程序軟體設計，即依據高水分糧食在乾燥過程中的溫度、溼度、水分和時間的量變關係，採用通用的PLC可編程控制器，運用梯型語言建立的數學模型，通過對信號的採集、處理、讀取、放大並自動編程運算、自動調節整個裝置的工藝流程。
該裝置使用時，空氣經熱風爐、換熱器加熱到設定的溫度，在熱風機的作用下分別進入機體27相應控溫熱風入口。溼糧自入糧口20進入儲糧倉19，靠重力在調幅式排糧機11的有效控制下，糧食在各節機體27內進行自然變換方位、角度、無定向落點的自換位緩慢、均勻的向下流動，完成順流乾燥工藝流程，糧食由上向下流動，其流速越快，形成的孔隙度越大，熱風阻力越小，排出的廢氣溼度越大。經多級控熱烘乾、緩蘇脫水、冷卻緩蘇脫水，最後排出排糧倉5，完成對糧食的乾燥。另外，機體27、熱風管路、散熱器、熱風爐等與大氣接觸的易出現熱流失的部位都進行了保溫處理，因此能最大限度的減少熱損失。
權利要求
1.一種糧食原生態脫水乾燥裝置，包括上部儲糧倉、下部排糧倉和組裝其間的帶有導風用多角盒的各節機體及其控制裝置，其特徵在於所述每節機體由外壁板、內壁板和鋪設其間的保溫材料構成，所述多角盒採用隔熱夾壁結構的隔熱長脊多角無底盒或散熱單壁結構的散熱長脊多角無底盒，機體內上、下十字交錯排列有隔熱長脊多角無底盒或散熱長脊多角無底盒及與人孔相通的緩蘇脫水腔，並通過至少一節所述機體組裝成逐級控熱烘乾緩蘇脫水部及冷卻緩蘇脫水部，在各控熱烘乾緩蘇脫水部的機體內上排採用隔熱長脊多角無底盒，盒兩端導風口分別利用通風道與控溫熱風入口相通，下排採用散熱長脊多角無底盒，盒兩端導風口分別與伸出機體外的排溼罩相通，冷卻緩蘇脫水部上、下排均採用散熱長脊多角無底盒，盒兩端導風口分別與機體外的冷風分風器相通，每節機體內上排的長脊多角無底盒和與其相鄰的機體內上排的長脊多角無底盒錯列分布，下排的長脊多角無底盒和與其相鄰的機體內下排的長脊多角無底盒錯列分布。
2.根據權利要求1所述的糧食原生態脫水乾燥裝置，其特徵在於所述長脊多角無底盒的橫截面為上部呈三角形，下部呈長方形或正方形結構的空腔體。
3.根據權利要求1所述的糧食原生態脫水乾燥裝置，其特徵在於所述下部排糧倉固定在支架上，倉底排糧口處設置調幅式排糧板。
4.根據權利要求1所述的糧食原生態脫水乾燥裝置，其特徵在於所述與控溫熱風入口相通的通風道採用環抱式雙通風道或中分式雙通風道。
全文摘要
一種糧食原生態脫水乾燥裝置，包括儲糧倉、排糧倉和組裝其間的各節機體及其控制裝置，其中機體內上、下十字交錯排列有導風用長脊多角無底盒及緩蘇脫水腔，並通過至少一節所述機體組成逐級控熱烘乾緩蘇脫水部及冷卻緩蘇脫水部，機體內的無底盒採用隔熱夾壁結構或散熱單壁結構，盒兩端導風口分別與熱風口、排溼罩、冷風分風器相通，每節機體內上排或下排的無底盒和與其相鄰的機體內上排或下排的無底盒錯列分布。它有效的克服現有技術存在的烘後糧品質差，烘傷粒超標等問題，具有脫水工藝流程合理，操作容易，控制精度高，投資省，節能，運行成本低，一次降水幅度大，脫水均勻，保持烘後糧的原生態品質，色澤鮮豔如同自然晾曬一樣，產量高等優點。
文檔編號F26B3/06GK1811310SQ20061004592
公開日2006年8月2日 申請日期2006年2月28日 優先權日2006年2月28日
發明者洪武貴, 苗迪, 洪巍 申請人:遼寧中田乾燥設備製造有限公司