一種糧食變溫真空乾燥設備的製作方法

2023-05-12 11:44:46

本實用新型涉及食品乾燥設備技術領域，具體涉及一種糧食變溫真空乾燥設備。

背景技術：
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糧食在收儲之前的乾燥過程，有著非常重要的作用。以玉米為例，它是世界上最重要的種植作物之一，其種植面積和產量僅次於水稻、小麥，居第三位，2007年中國玉米種植面積為2805萬公頃，產量約為1.48億噸。我國東北(黑龍江、吉林、遼寧和內蒙古)地區是玉米主產區，2005年東北地區播種面積已達800萬公頃，玉米產量4000多萬噸，約佔當年全國產量的30％以上。東北玉米收穫時已近冬季，其水分一般為20％～30％左右。而最近幾年，由於玉米品種的問題以及播種時的旱情、收穫時的早霜，使東北地區的玉米在生長期間有效積溫不夠，再加上越區種植等農業技術因素，造成玉米收穫時水分通常在35％左右，甚至高達40％以上。如此高的玉米水分，需經乾燥脫水後才能進行糧食安全儲藏保管。目前種植的玉米，其柱軸較大，含水量也多，導致玉米收穫後自然脫水速度緩慢，玉米的機械烘乾顯得更為重要。據統計，我國糧食由於不能及時乾燥到安全水分而造成的黴變和發芽損失相當嚴重，一般年景的糧食損失為500多萬噸，嚴重的年景損失更多。每年國家收購入庫的高水分糧食約2500萬噸，而現有的糧食烘乾機的處理能力最多只有1000萬噸。其餘一半多是依靠通風、晾曬等自然辦法進行乾燥，花費的物力和財力比機械烘乾還多。如何解決我國的糧食乾燥問題，特別是玉米乾燥已經成為關係到國民經濟發展的一項重要課題。

目前，玉米乾燥主要採用常壓下的熱風快速乾燥，其特點是烘乾季節的環境溫度一般在-10℃以下，高溫熱風(100℃～160℃左右)直接對-7℃～-10℃冷玉米加熱，熱風與玉米籽粒之間的溫差可達到110℃～170℃，以此實現快速乾燥(日產量100t/臺～500t/臺)。這種乾燥方法存在以下幾個問題：

(1)乾燥後的玉米品質較差，裂紋率較高。由於玉米籽粒內部的水分向表面的轉移比較緩慢，而此時在高溫熱風的作用下，籽粒邊界層表面的蒸發速度過快，因此當水分的轉移速度趕不上邊界層表面的蒸發速度時，邊界層就會破裂。在較高的溫差熱應力下，玉米籽粒表面就會出現局部的乾裂、硬化和驚紋現象，造成品質嚴重下降，不僅降低了使用價值，而且還失去了工業用糧價值，更為嚴重的是在後序的入倉、儲存、運輸等流通過程中，破碎粒增多、損耗加大。目前玉米運到港口後，破碎率高達10％～25％，嚴重降低了東北玉米的市場競爭力。

(2)玉米熱風乾燥的熱效率低。熱風利用後的尾氣仍然具有一定溫度(50℃左右)。目前的乾燥設備，很少對該尾氣回收利用，由此造成的能源浪費有時可達到40％以上。據統計 我國東北地區玉米乾燥平均單位能耗熱量高達7630kJ/(kg水)，乾燥熱效率低，能耗高已經成為制約我國糧食乾燥機應用的一個重要因素。

(3)玉米熱風乾燥過程中，還會產生粉塵汙染。熱風乾燥中，熱風會夾帶著玉米乾燥過程中產生的粉塵，這些粉塵沒有經過處理和回收，對空氣和環境會造成很大的汙染。這種極細顆粒被人體吸入後很難清除，危害極大，需要從乾燥工藝和除塵設備兩方面進行綜合治理。由於經濟上的原因，目前我國的玉米乾燥機很少配備現場的粉塵收集系統，因此玉米乾燥現場的環境汙染現象普遍存在。

為了解決玉米乾燥的這些問題，國內外學者作了大量的工作，提出了玉米真空乾燥技術。真空乾燥具有以下幾個優點：

(1)在真空乾燥過程中，乾燥室內的壓力始終低於大氣壓力，氣體分子數少，密度低，含氧量低。因而能幹燥容易氧化變質的物料；易燃易爆的危險品；對藥品、食品和生物製品能起到一定的消毒滅菌作用，可以控制減少物料染菌或者抑制某些細菌的生長。

(2)因為水在汽化過程中需要的溫度與壓力成正比，所以真空乾燥時物料中的水分在低溫下就能汽化，可以實現低溫乾燥。這對於某些藥品、食品和某些農副產品中的熱敏性物料的乾燥有利。例如，糖液超過70℃，部分成分就會變成褐色，降低產品的商品價值；維生素C超過40℃就分解，改變了原有的性能；蛋白質在高溫下變性，改變了物料的營養成分等。真空乾燥可消除常壓乾燥情況下容易產生的表面硬化現象。真空乾燥時物料內和表面之間的壓力差較大，在壓力梯度作用下，水分會很快向表面移動，不會出現表面硬化，同時又能提高幹燥速率，縮短乾燥時間，降低設備運轉費用。

(3)真空乾燥能克服熱風乾燥所產生的溶質失散現象。熱風乾燥使被乾燥物料內部和表面形成很大的溫度梯度，促使被乾燥物料中某些成分散發出去。尤其是食品，會散失香氣，影響其美味。真空乾燥時內外溫度梯度小，由逆滲透作用使得作為溶劑的水獨自移動，克服了溶質散失的現象。有些被乾燥物料內含有貴重的或有用途的物質成分，乾燥後需要回收利用；還有些物料內含有危害人類健康的，有毒有害的物質成分，乾燥後不允許排放到空間環境中去，需要集中處理。真空乾燥可以方便地回收這些有用和有害的物質，而且能做到密封性良好。因此，從環境保護的意義上講，有人稱真空乾燥為「綠色乾燥」。

(4)真空乾燥可以採用熱水供熱，乾燥介質可以循環利用，因此沒有尾氣排放所帶來的熱量損失，熱效率高，乾燥成本低。

目前，玉米真空乾燥技術取得了一定的成果，但是在目前現有的糧食塔式真空乾燥設備，存在著眾多不足，難以實現玉米塔式真空乾燥設備的商業化運行。在專利CN201310335206.5、CN201410000227.6、CN201020186917.2、CN20061001701.0、CN200420010300.X、 CN200720091062.3中，乾燥倉的每個乾燥段下部沒有專用的排糧器，糧食在乾燥過程的不到充分的混合；上述專利中的每個乾燥段不能獨立供熱，也無法採用不同的供熱溫度；也沒有採用鍋爐直接供水與每個乾燥段回水混合的方式進行調溫；沒有料位計，也沒有取樣口；沒有視頻監控系統，不能觀察乾燥倉內的情況；沒有採用空氣冷凝器，乾燥過程中冷凝的玉米水也不能回收利用。

因此，有必要設計一種更好的更適用的糧食變溫真空乾燥設備及方法，以解決上述問題。

技術實現要素：
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本實用新型的目的是解決現有的糧食真空乾燥設備的不足，提供一種能進行分段乾燥的糧食變溫真空乾燥設備。

為實現上述目的，本實用新型採用以下技術方案：

本實用新型提供的一種糧食變溫真空乾燥設備，包括乾燥倉，所述乾燥倉的頂部設置有進料口，乾燥倉的底部設置有排料口，在乾燥倉上由上至下設置有多層排糧器，在每兩層排糧器之間的乾燥倉內部設置有乾燥段，所述乾燥段中插設有加熱管，所述加熱管一端為進水端，另一端為回水端，所述進水端通過進水管與熱水鍋爐連通，回水端設置有三通閥，且三通閥的進水口與回水端連通，三通閥的一個出水口與回水管一端連通，其另一個出水口通過管道與進水管連通，所述回水管的另一端與回水罐連通，所述進水管上設置有熱水泵。

所述排糧器的側壁上開設有真空抽氣口，所述真空抽氣口通過真空管道連接冷凝器，所述冷凝器通過管道連接冷凝集液罐，且在真空抽氣口和冷凝器之間的真空管道上還設置有過濾器，所述冷凝器和冷凝器集液罐還外接有主真空抽氣機組。

所述排糧器的側壁上還設置有觀察窗、溫度傳感器和取樣口，所述觀察窗用以觀測乾燥倉內的情況，所述溫度傳感器用以測量乾燥倉內糧食的溫度，所述取樣口用以獲取糧食樣品。

所述進料口上端設置有上關風器，上關風器上端設置有料鬥，料鬥上設置有料位計，主提升機通過管道與料鬥連通。

所述排料口下端設置有下關風器，下關風器通過真空管道外接輔助真空抽氣機組，用以抽走從下關風器中洩露進來的空氣，在下關風器和輔助真空抽氣機組之間設置有過濾器，所述下關風器下部還對應設置有輔助提升機，輔助提升機通過管道與糧倉連通，輔助提升機內設置有冷卻裝置。

所述加熱管在乾燥倉內部波形設置。

所述乾燥倉上下端均為錐形。

本實用新型一種糧食變溫真空乾燥設備的有益效果：可在乾燥倉上設置多層排糧器，使糧食在乾燥倉內有均勻混合的機會，且糧食乾燥後的水分也更加均勻；在排糧器上設置有視 頻監控系統，在乾燥過程中可以觀測乾燥倉內的情況；可以對每個乾燥段進行單獨控制，調整每個乾燥段的溫度，採用不同的供熱溫度，進而實現糧食的分段變溫乾燥，更加節能；且糧食乾燥後的水蒸氣經過冷凝器冷凝後，可作為一種高級飲品進行再利用，增加了經濟效益。

附圖說明：

圖1為本實用新型一種糧食變溫真空乾燥設備的結構示意圖；

1-乾燥倉，2-進料口，3-上關風器，4-料鬥，5-料位計，6-主提升機，7-排糧器，8-乾燥段，9-排料口，10-下關風器，11-輔助真空抽氣機組，12-輔助提升機，13-冷卻裝置，14-加熱管，15-進水管，16-三通閥，17-回水管，18-回水罐，19-熱水泵，20-真空管道，21-冷凝器，22-過濾器，23-冷凝集液罐，24-主真空抽氣機組，25-壓縮機。

具體實施方式：

下面結合實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。

根據圖1所示，一種糧食變溫真空乾燥設備，包括乾燥倉1，乾燥倉1上下端均為錐形，在乾燥倉1的頂部設置有進料口2，進料口2上端設置有上關風器3，且在上關風器3上端設置有料鬥4，料鬥4上設置有料位計5，主提升機6通過管道與料鬥4連通，將待乾燥糧食送入料鬥4，進而通過進料口進入到乾燥倉1中，在乾燥倉1上由上至下設置有多層排糧器7，在本實施例中，是設置有5層排糧器，在每兩層排糧器7之間的乾燥倉1內部設置有乾燥段8，使得乾燥倉內設置有多段乾燥段8，對糧食進行多段乾燥，在本實施例中，對應設置有4個乾燥段，在乾燥倉1的底部設置有排料口9，排料口9下端設置有下關風器10，下關風器10通過真空管道20外接輔助真空抽氣機組11，用以抽走從下關風器10中洩露進來的空氣，在下關風器10和輔助真空抽氣機組11之間設置有過濾器22，所述下關風器10下部還對應設置有輔助提升機12，輔助提升機12通過管道與糧倉連通，輔助提升機12內設置有冷卻裝置13，用以對糧食進行冷卻處理。

所述每個乾燥段8中均插設有波形設置的加熱管14，用以增大加熱管與乾燥倉內糧食的接觸面積，所述加熱管一端為進水端，另一端為回水端，所述進水端通過進水管15與熱水鍋爐連通，回水端設置有三通閥16，且三通閥16的進水口與回水端連通，三通閥16的一個出水口與回水管17一端連通，其另一個出水口通過管道與進水管15連通，回水管17的另一端與回水罐18連通，進水管15上設置有熱水泵19，用以將回水端流出的水和熱水鍋爐的水引入到進水管15的進水端中，將鍋爐的直接供水和每個乾燥段的回水分別進行混合，調節進水端的水的溫度，得到不同的熱水供水溫度，使得每個乾燥段可以獨立使用熱水供熱，且在每個乾燥段進行獨立供熱時，可以採用不同的供熱溫度，從而使得糧食在不同的乾燥段內的乾燥溫度不同，實現糧食的變溫乾燥，也達到了降低熱水泵19功耗的目的。

在每層排糧器7的側壁上開設有真空抽氣口，真空抽氣口之間通過真空管道20連通，所述真空管道20連接冷凝器21，在真空抽氣口的入口端設有粉塵過濾網，防止排糧器中的灰塵進入真空抽氣管道，同時在真空抽氣口和冷凝器21之間的真空管道20上還設置有過濾器22，用於淨化乾燥倉1產生的水蒸氣，冷凝器21通過管道連接冷凝集液罐23，將淨化後的淨化後的水蒸氣經過冷凝器21冷凝回收後儲存至冷凝集液罐23，得到的糧食乾燥冷凝水可以作為高級的飲品使用，也可以作為乾燥副產品以其他方式利用，節能環保，進一步地，在冷凝器21和冷凝器21集液罐還外接有主真空抽氣機組24，用以抽走少量殘留的水蒸氣和洩露進來的空氣，另外，為保證裝備整體的可靠性和運行的經濟性，還可以在與真空抽氣口連接真空管道20上並聯設置一組冷凝器21、過濾器22及主真空抽氣機組24。

還可以在每層排糧器7的側壁上還設置有觀察窗、溫度傳感器和取樣口，所述觀察窗用以觀測乾燥倉內的情況，所述溫度傳感器用以測量乾燥倉內糧食的溫度，所述取樣口用以獲取糧食樣品，還可以在排糧器7的下部或者側壁設置視頻監控系統，對乾燥倉1內糧食的乾燥情況進行實時監控，並可以將視頻信號遠程運輸，最大限度滿足人們的使用需要。

另外，在乾燥倉1外部還設置有壓縮機25，所述壓縮機25通過管道與真空管道20和加熱管14連通，提供系統操作所需要的動力和吹掃所需要的乾燥空氣。

結合附圖說明本實用新型的一次使用過程：

打開熱水泵19，熱水由熱水鍋爐供入進水管15，並通過與進水管15相連通的進水端進入加熱管14，從回水端出來的水一部分通過與三通閥16連通的回水管17回流至回水罐18中，另一部分則通過與三通閥16連通的管道流入進水管15中，與進水管15中熱水混合，對熱水管進水端的熱水進行調溫；

將待乾燥糧食送入料鬥4，然後糧食由進料口2投入至乾燥倉1中，糧食在排糧器7作用下攪拌並在自身重力作用下向乾燥倉1下部運動，在運動過程中，糧食與加熱管14充分接觸，進行熱交換，實現糧食的真空乾燥；

乾燥後糧食由排料口9排放至乾燥倉1外，然後根據糧食的乾燥程度，調節每個加熱管14出水端的三通閥16，進而調節通過三通閥16流入進水管15中的水的流量，對熱水管進水端的熱水進行調溫，調整每個乾燥段中加熱管14內熱水的溫度，使得每個乾燥段可以採用不同的供熱溫度，用以使糧食在不同乾燥段內的能有不同的乾燥溫度，得到滿足乾燥度的糧食；

最後應該說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制，儘管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本實用新型的具體實施方式進行修改或者等同替換，而未脫離本實用新型精神和範圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本權利要求範圍當中。