一種太陽能、熱泵複合乾燥蘆薈皮方法與流程
2023-05-12 06:44:56 2
本發明涉及農副產品加工領域，具體涉及一種利用太陽能、熱泵複合乾燥蘆薈皮的方法。
背景技術：
蘆薈是一種集醫藥、護膚、保健、化妝美容、食用和觀賞為一體的多功能植物，含有豐富的生物活性維生素和微量元素，具有清肺利咽、排毒養顏的功效，對便秘、口腔炎、食道炎、胃病、高血壓、糖尿病、肝臟病等多種常見疾病具有特殊的療效，由其製得的產品附加值高，在醫療、食品、化工等領域都具有廣泛的市場前景。蘆薈的加工產品的主要利用部分是蘆薈汁液和葉肉，蘆薈皮大部分被丟棄掉，往往忽略了蘆薈皮的開發價值，相對於蘆薈葉肉組織，蘆薈皮同樣具有很高的營養價值，甚至其內所含的某些活性成分比葉肉組織還要高，隨著蘆薈加工業的不斷發展，蘆薈皮的綜合利用也逐漸發展起來。
目前蘆薈皮的加工方法主要是通過將蘆薈皮經過粉碎、乙醇提取、過濾、酶解後，將所得濾液進行冷凍乾燥、超微粉碎製成蘆薈皮凍乾粉，該方法成本高、投資大，不適合大規模生產，除此之外，蘆薈皮的乾燥方法還有電烘箱乾燥、微波乾燥等，但在使用中發現，電烘箱乾燥存在乾燥不均勻、色澤偏黃、營養流失嚴重等不良效果，微波乾燥則存在能耗大、溫度不易控制、乾燥不均勻等缺點，因此急需提供一種便於批量化生產、能耗小、營養成分流失小的乾燥方法。
技術實現要素：
為解決上述技術問題，本發明提供了一種利用太陽能、熱泵複合乾燥蘆薈皮的方法，該方法工藝簡單，且節約能耗，同時可加工出多種蘆薈皮製品。
本發明所採用的技術方案是：
一種利用太陽能、熱泵複合乾燥蘆薈皮的方法，包括以下步驟：
（1）先將蘆薈原料用清洗機清洗乾淨，取蘆薈果肉後，收集剩下的蘆薈皮，蘆薈皮的初始含水率為96~98%；
（2）將步驟（1）中的蘆薈皮破碎成1~2cm的片狀，所得碎蘆薈皮的含水率為92~94%；
（3）將步驟（2）中的碎蘆薈皮用上料機送入螺旋擠壓機，進行一次擠壓，擠壓過程中收集擠出的汁液備用，一次擠壓後蘆薈皮的含水率為88~90%；
（4）將步驟（3）中擠壓後的蘆薈皮送入連續式離心機，在離心力的作用下使蘆薈皮內部組織及相鄰蘆薈皮空隙裡的固液徹底分離，離心機內溫度為40~45℃，轉子的轉速為3500~5000r/min，離心完成後收集所得濾液備用，濾渣進入下一步處理，濾渣的含水率為84~86%；
（5）將步驟（4）中離心後的蘆薈皮濾渣再送入帶式壓濾機，進行二次擠壓，設置帶式壓濾機的壓力為0.3~0.5MPa，在高壓作用下將濾渣中的水分充分壓出，同時將濾渣壓製成濾餅，收集壓出的汁液備用，二次擠壓後所得蘆薈皮濾餅的含水率為76~78%；
（6）將步驟（5）中所得的蘆薈皮濾餅送入玻璃晾曬房，放在網帶上利用太陽能進行乾燥，乾燥過程中啟動網帶上方設置的翻攪機構，使蘆薈皮濾餅的乾燥效果更為均勻，玻璃晾曬房內所使用的網帶層數為2~4層，網帶寬度2~2.5m，鋪設濾餅的厚度為1~2cm，乾燥溫度為60~65℃，脫水效率為195~200kg/h，晾曬處理後蘆薈皮濾餅的含水率為40~42%；
（7）將步驟（6）中晾曬後的蘆薈皮濾餅送入隧道式熱泵烘乾線，放在網帶上進行連續乾燥，所使用網帶的傳動速度為0.5~1m/min，層數為2~4層，網帶寬度2~2.5m，鋪設濾餅的厚度為4~5cm，乾燥溫度為80~85℃，脫水效率為270~275kg/h，乾燥後蘆薈皮濾餅的含水率為20~22%；
（8）將步驟（7）中的蘆薈皮濾餅送入熱泵烘乾房，放在多層網帶上進一步乾燥，烘乾房內設置網帶層數較多，上下層之間存在5~10℃的溫差，在乾燥過程中控制網帶支架上的升降機構，使下層網帶每隔10min向上層循環移動，實現蘆薈皮濾餅的均勻乾燥，熱泵烘乾房內所使用的網帶層數為15~17層，網帶寬度2~2.5m，鋪設濾餅的厚度為4~5cm，乾燥溫度為70~75℃，蘆薈皮濾餅的脫水效率為60~65kg/h，乾燥後蘆薈皮濾餅的含水率為4~5%。
作為優選方案，步驟（6）所述的玻璃晾曬房內設四個區，第一、第二區以通風除溼為主，設有多個排溼風機，通過利用太陽能的熱量進行烘乾處理，第三、第四區以加熱脫水為主，輔助設有烘乾除溼機和排溼風機進行烘乾處理。
作為優選方案，步驟（7）所述的隧道式熱泵烘乾線和步驟（8）所述的熱泵烘乾房內設有除溼機。
作為優選方案，將步驟（7）中所得含水率為20~22%的蘆薈皮濾餅進行封裝，可得由蘆薈皮製得的燃料。
作為優選方案，將步驟（8）中所得含水率為4~5%的蘆薈皮濾餅進行封裝，可得由蘆薈皮製得的飼料。
作為優選方案，將步驟（3）~（5）中收集的蘆薈汁液或濾液進行萃取提純，可得化妝品輔料。
本發明的有益效果是：
本發明針對蘆薈剔除果肉後的皮渣進行綜合利用，通過太陽能結合熱泵對皮渣進行乾燥，方法簡單、節能，其有益效果體現在：
（1）預處理步驟除去了大量的水分，減小了後續乾燥過程的壓力：本發明在蘆薈皮乾燥之前先進行破碎、螺旋擠壓、離心和壓濾，將蘆薈皮中的水分降低至76~78%，從經濟實用的角度來說，蘆薈皮不經壓榨直接烘乾會造成設備投資過高、用電負荷過大，直接能源費用也較高，本發明通過使用螺旋擠壓機和壓濾機對蘆薈皮進行壓濾，擠壓出蘆薈皮中的一大部分汁液，為後續乾燥過程節省能源，同時擠壓出的汁液可以用來製備化妝品輔料，不僅節省能耗，而且不浪費原材料；
（2）太陽能的利用節省了乾燥過程中的能耗：本發明採用玻璃晾曬房對蘆薈皮進行初步乾燥將其水分降低至40~42%，按功能將其設計為一、二、三、四區，第一、第二區以通風除溼為主，充分利用太陽能的熱量，不加裝熱源裝置，第三、第四區以加熱脫水為主，設有烘乾除溼機，提高幹燥效率，由於該乾燥過程主要利用的是太陽能，可為整個加工過程節省一大部分電能；
（3）本發明採用熱泵對蘆薈皮進行主烘乾處理，針對陰雨天等不良天氣，無法充分利用太陽能，此時熱泵乾燥成為整個加工過程中的重要環節，熱泵是一種從低溫熱源吸收熱量，並使其在較高溫度下作為有效熱能加以利用的熱能裝置，相對於其他電烘箱乾燥、微波乾燥、冷凍乾燥、真空乾燥等方法來說，具有以下優勢：一、便於連續化生產，處理量大，熱效率高，二、投資成本低，能耗小，三、熱泵乾燥溫度低，不會造成蘆薈中的營養物質流失或變質，且可以較好地保持蘆薈皮原有的顏色；
（4）本發明的烘乾效果更均勻：一、在玻璃晾曬房乾燥過程中在網帶上方設置翻攪機構，通過不斷的攪拌，加快濾餅的脫水速率，同時使濾餅的乾燥效果更為均勻；二、熱泵烘乾採用隧道式熱泵烘乾線和熱泵烘乾房聯合烘乾，隧道式熱泵烘乾線為連續式，通過網帶的緩慢傳動，使蘆薈皮濾餅接收的熱量輻射更為均勻，不同位置上的乾燥速率更加一致，在熱泵烘乾房內由於設置網帶層數較多，上下層之間存在5~10℃的溫差，因此在在網帶支架上設置升降機構，使下層網帶每隔10min向上層循環移動，實現蘆薈皮濾餅的均勻乾燥，得到含水率一致、色澤均勻的成品。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明的實施例對技術方案進行清楚、完整地描述。
實施例1
一種利用太陽能、熱泵複合乾燥蘆薈皮的方法，包括以下步驟：
（1）現有蘆薈原料10t，先將蘆薈原料用清洗機清洗乾淨，取蘆薈果肉後，收集剩下的蘆薈皮，其重量為5.5t，初始含水率為96%；
（2）將步驟（1）中的蘆薈皮放入破碎機中，破碎成1cm的片狀，破碎後蘆薈皮的重量為5.28t，所得碎蘆薈皮的含水率為92%；
（3）將步驟（2）中的碎蘆薈皮用上料機送入螺旋擠壓機，進行一次擠壓，擠壓過程中收集擠出的汁液備用，一次擠壓後蘆薈皮的重量為5.06t，含水率為88%；
（4）將步驟（3）中擠壓後的蘆薈皮送入連續式離心機，經過螺旋擠壓後蘆薈皮顆粒團聚在一起，相鄰顆粒之間仍蓄有大量水分及汁液，在離心力的高速旋轉作用下可使蘆薈皮內部組織及相鄰蘆薈皮空隙裡的固液徹底分離，離心機內溫度為45℃，轉子的轉速為4000r/min，離心時間為30min，離心完成後濾液進入排液槽，濾渣進入排渣槽內，然後將濾液收集起來備用，濾渣進入下一步處理，所得濾渣的重量為4.84t，含水率為84%；
（5）將步驟（4）中離心後的蘆薈皮濾渣再送入帶式壓濾機，進行二次擠壓，由於在螺旋擠壓機中擠壓後，雖然有一定量的水分擠出，但未能完全破壞細胞壁，不能徹底擠壓出蘆薈皮的細胞液及水分，通過高壓作用將濾渣中的水分充分壓出，同時將濾渣壓製成濾餅，設置帶式壓濾機的壓力為0.3MPa，壓濾完成後收集壓出的汁液備用，二次擠壓後所得蘆薈皮濾餅的重量為4.4t，含水率為76%；
（6）將步驟（5）中所得的蘆薈皮濾餅送入玻璃晾曬房，放在網帶上利用太陽能進行乾燥，所述的玻璃晾曬房內設四個區，第一、第二區以通風除溼為主，設有多個排溼風機，通過利用太陽能的熱量進行烘乾處理，第三、第四區以加熱脫水為主，輔助設有烘乾除溼機和排溼風機進行烘乾處理，乾燥過程中啟動網帶上方設置的翻攪機構，通過不斷的攪拌，加快濾餅的脫水速率，使蘆薈皮濾餅的乾燥效果更為均勻，玻璃晾曬房內所使用的網帶層數為2層，網帶寬度2m，鋪設濾餅的厚度為1cm，乾燥溫度為60℃，乾燥時間為10h，脫水效率為195kg/h，晾曬處理後蘆薈皮濾餅的重量為2.42t，含水率為40%；
（7）將步驟（6）中晾曬後的蘆薈皮濾餅送入隧道式熱泵烘乾線，放在網帶上進行連續乾燥，網帶的傳動速度較慢，可使蘆薈皮濾餅接收的熱量輻射更為均勻，不同位置上的乾燥速率更加一致，隧道式熱泵烘乾線設有除溼機，所使用網帶的傳動速度為0.5m/min，層數為2層，網帶寬度2m，鋪設濾餅的厚度為4cm，乾燥溫度為80℃，乾燥時間為4h，脫水效率為270kg/h，乾燥後蘆薈皮濾餅的重量為1.32t，含水率為20%；
（8）將步驟（7）中所得含水率為20%的蘆薈皮濾餅進行封裝，可得由蘆薈皮製得的燃料。
實施例2
一種利用太陽能、熱泵複合乾燥蘆薈皮的方法，包括以下步驟：
（1）現有蘆薈原料10t，先將蘆薈原料用清洗機清洗乾淨，取蘆薈果肉後，收集剩下的蘆薈皮，其重量為5.5t，蘆薈皮的初始含水率為97%；
（2）將步驟（1）中的蘆薈皮放入破碎機中，破碎成1.5cm的片狀，破碎後蘆薈皮的重量為5.28t，所得碎蘆薈皮的含水率為93%；
（3）將步驟（2）中的碎蘆薈皮用上料機送入螺旋擠壓機，進行一次擠壓，擠壓過程中收集擠出的汁液備用，一次擠壓後蘆薈皮的重量為5.06t，含水率為89%；
（4）將步驟（3）中擠壓後的蘆薈皮送入連續式離心機，經過螺旋擠壓後蘆薈皮顆粒團聚在一起，相鄰顆粒之間仍蓄有大量水分及汁液，在離心力的高速旋轉作用下可使蘆薈皮內部組織及相鄰蘆薈皮空隙裡的固液徹底分離，離心機內溫度為42℃，轉子的轉速為3750r/min，離心時間為25min，離心完成後濾液進入排液槽，濾渣進入排渣槽內，然後將濾液收集起來備用，濾渣進入下一步處理，濾渣的重量為4.84t，含水率為85%；
（5）將步驟（4）中離心後的蘆薈皮濾渣再送入帶式壓濾機，進行二次擠壓，由於在螺旋擠壓機中擠壓後，雖然有一定量的水分擠出，但未能完全破壞細胞壁，不能徹底擠壓出蘆薈皮的細胞液及水分，通過高壓作用將濾渣中的水分充分壓出，同時將濾渣壓製成濾餅，設置帶式壓濾機的壓力為0.4MPa，壓濾完成後收集壓出的汁液備用，二次擠壓後所得蘆薈皮濾餅的重量為4.4t，含水率為77%；
（6）將步驟（5）中所得的蘆薈皮濾餅送入玻璃晾曬房，放在網帶上利用太陽能進行乾燥，所述的玻璃晾曬房內設四個區，第一、第二區以通風除溼為主，設有多個排溼風機，通過利用太陽能的熱量進行烘乾處理，第三、第四區以加熱脫水為主，輔助設有烘乾除溼機和排溼風機進行烘乾處理，乾燥過程中啟動網帶上方設置的翻攪機構，通過不斷的攪拌，加快濾餅的脫水速率，使蘆薈皮濾餅的乾燥效果更為均勻，玻璃晾曬房內所使用的網帶層數為3層，網帶寬度2.2m，鋪設濾餅的厚度為1.5cm，乾燥溫度為63℃，乾燥時間為10h，脫水效率為197kg/h，晾曬處理後蘆薈皮濾餅的重量為2.42t，含水率為41%；
（7）將步驟（6）中晾曬後的蘆薈皮濾餅送入隧道式熱泵烘乾線，放在網帶上進行連續乾燥，網帶的傳動速度較慢，可使蘆薈皮濾餅接收的熱量輻射更為均勻，不同位置上的乾燥速率更加一致，隧道式熱泵烘乾線設有除溼機，所使用網帶的傳動速度為0.75m/min，層數為3層，網帶寬度2.25m，鋪設濾餅的厚度為4.5cm，乾燥溫度為83℃，乾燥時間為4h，脫水效率為273kg/h，乾燥後蘆薈皮濾餅的重量為1.32t，含水率為21%；
（8）將步驟（7）中的蘆薈皮濾餅送入熱泵烘乾房，放在多層網帶上進一步乾燥，烘乾房內設置網帶層數較多，上下層之間存在5~10℃的溫差，在乾燥過程中控制網帶支架上的升降機構，使下層網帶每隔10min向上層循環移動，實現蘆薈皮濾餅的均勻乾燥，熱泵烘乾房內所使用的網帶層數為16層，網帶寬度2.3m，鋪設濾餅的厚度為5cm，乾燥溫度為73℃，乾燥時間為14h，蘆薈皮濾餅的脫水效率為63kg/h，乾燥後蘆薈皮濾餅的重量為0.44t，含水率為5%；
（9）將步驟（8）中所得含水率為5%的蘆薈皮濾餅進行封裝，可得由蘆薈皮製得的飼料。
實施例3
一種利用太陽能、熱泵複合乾燥蘆薈皮的方法，包括以下步驟：
（1）現有蘆薈原料10t，先將蘆薈原料用清洗機清洗乾淨，取蘆薈果肉後，收集剩下的蘆薈皮，其重量為5.5t，蘆薈皮的初始含水率為98%；
（2）將步驟（1）中的蘆薈皮放入破碎機中，破碎成2cm的片狀，所得碎蘆薈皮的重量為5.28t，含水率為94%；
（3）將步驟（2）中的碎蘆薈皮用上料機送入螺旋擠壓機，進行一次擠壓，擠壓過程中收集擠出的汁液備用，一次擠壓後蘆薈皮的重量為5.06t，含水率為90%；
（4）將步驟（3）中擠壓後的蘆薈皮送入連續式離心機，經過螺旋擠壓後蘆薈皮顆粒團聚在一起，相鄰顆粒之間仍蓄有大量水分及汁液，在離心力的高速旋轉作用下可使蘆薈皮內部組織及相鄰蘆薈皮空隙裡的固液徹底分離，離心機內溫度為45℃，轉子的轉速為5000r/min，離心時間為20min，離心完成後濾液進入排液槽，濾渣進入排渣槽內，然後將濾液收集起來備用，濾渣進入下一步處理，濾渣的重量為4.84t，含水率為86%；
（5）將步驟（4）中離心後的蘆薈皮濾渣再送入帶式壓濾機，進行二次擠壓，由於在螺旋擠壓機中擠壓後，雖然有一定量的水分擠出，但未能完全破壞細胞壁，不能徹底擠壓出蘆薈皮的細胞液及水分，通過高壓作用將濾渣中的水分充分壓出，同時將濾渣壓製成濾餅，設置帶式壓濾機的壓力為0.5MPa，壓濾完成後收集壓出的汁液備用，二次擠壓後所得蘆薈皮濾餅的重量為4.4t，含水率為78%；
（6）將步驟（5）中所得的蘆薈皮濾餅送入玻璃晾曬房，放在網帶上利用太陽能進行乾燥，所述的玻璃晾曬房內設四個區，第一、第二區以通風除溼為主，設有多個排溼風機，通過利用太陽能的熱量進行烘乾處理，第三、第四區以加熱脫水為主，輔助設有烘乾除溼機和排溼風機進行烘乾處理，乾燥過程中啟動網帶上方設置的翻攪機構，通過不斷的攪拌，加快濾餅的脫水速率，使蘆薈皮濾餅的乾燥效果更為均勻，玻璃晾曬房內所使用的網帶層數為4層，網帶寬度2.5m，鋪設濾餅的厚度為2cm，乾燥溫度為65℃，乾燥時間為10h，脫水效率為200kg/h，晾曬處理後蘆薈皮濾餅的重量為2.42t，含水率為42%；
（7）將步驟（6）中晾曬後的蘆薈皮濾餅送入隧道式熱泵烘乾線，放在網帶上進行連續乾燥，網帶的傳動速度較慢，可使蘆薈皮濾餅接收的熱量輻射更為均勻，不同位置上的乾燥速率更加一致，所使用網帶的傳動速度為1m/min，層數為4層，網帶寬度2.5m，鋪設濾餅的厚度為5cm，乾燥溫度為85℃，乾燥時間為4h，脫水效率為275kg/h，乾燥後蘆薈皮濾餅的重量為1.32t，含水率為22%；
（8）將步驟（7）中的蘆薈皮濾餅送入熱泵烘乾房，放在多層網帶上進一步乾燥，烘乾房內設置網帶層數較多，上下層之間存在10℃的溫差，在乾燥過程中控制網帶支架上的升降機構，使下層網帶每隔10min向上層循環移動，實現蘆薈皮濾餅的均勻乾燥，熱泵烘乾房內所使用的網帶層數為17層，網帶寬度2.5m，鋪設濾餅的厚度為5cm，乾燥溫度為75℃，乾燥時間為14h，蘆薈皮濾餅的脫水效率為65kg/h，乾燥後蘆薈皮濾餅的重量為0.44t，含水率為5%；
（9）將步驟（7）中所得含水率為22%的蘆薈皮濾餅進行封裝，可得由蘆薈皮製得的燃料；
（10）將步驟（8）中所得含水率為5%的蘆薈皮濾餅進行封裝，可得由蘆薈皮製得的飼料；
（11）將步驟（3）~（5）中收集的蘆薈汁液或濾液進行萃取提純，可得化妝品輔料。
本發明採用的乾燥方法與其他乾燥方法加工1t蘆薈皮，製成飼料所使用的能耗及獲得的產品性質對比表：
表1 不同乾燥方法的耗電及產品性質對比表
從上表可以看出，雖然冷凍乾燥對蘆薈皮的色澤和營養物質保持較好，但是其能耗較高，且不適合批量生產，投資成本高，電烘箱乾燥和微波乾燥所得製品的色澤偏黃，且營養流失較高，相對來說，本發明的加工方法不僅具有較低的能耗，同時較好地保留了蘆薈皮所具有的色澤和營養價值。