小麥麩皮在線微波與氣流組合乾燥裝備與方法
2023-06-02 02:23:11 2
專利名稱：小麥麩皮在線微波與氣流組合乾燥裝備與方法
技術領域：
本發明涉及糧食乾燥領域，尤其涉及一種小麥麩皮微波與氣流組合乾燥裝備與方法。
背景技術：
我國是小麥生產大國，年產量已多年突破l億噸。麩皮是麵粉廠主要副產品，每年可 達2000萬噸以上。麩皮中含有豐富的碳水化合物、蛋白質、脂肪、維生素和礦物質等，通 過深加工可開發成飼料蛋白、食用麩皮、膳食纖維、麥麩蛋白和麥麩多糖，也可用於生產 木糖醇、丙酮和丁醇、提取穀氨酸和維生素E等，具有很高的經濟效益和社會效益。
然而，麩皮中通常會混雜約1.5%的小麥胚芽，由於麥胚含有豐富的脂肪水解酶和脂肪 氧化酶，同時麩皮本身含有較豐富的澱粉酶系和大量的微生物，所以很容易發酵起熱、酸 敗黴變，特別是在每年七、八、九月份的高溫季節。為防止麩皮在貯藏、運輸過程中的變 質，給麩皮深加工創造條件，必須設法降低麩皮水分含量，並進行穩定化處理。
目前，麩皮乾燥有電加熱絞龍、立式熱風爐和電加熱流化床等不同乾燥裝置。張保柱 (低成本麩皮烘乾系統，糧食加工，2007)報導了一種麩皮烘乾系統，該系統的熱風源自 熱風爐，麩皮在誘導三通前與熱風混合後，在30多米的輸送過程中受熱烘乾，達到減少水 分的目的。然而採用燃煤爐不僅給環境造成汙染，而且間接加熱方式熱效率低。同時，物 料在管道中運行速度快，與熱空氣進行溼熱交換的時間短，因而熱效率進一步降低。該設 備結構龐大、操作繁瑣，烘乾成本高，質量也不易控制。專利號ZL200520086509.9，名稱 為"烘乾機"的專利文獻公開了一種麩皮或麵粉以及其它類似物料的烘乾裝置，它有機架 上、中、下部分別傾斜固定的上、中、下三條絞龍，上絞龍低端的出料口位於中絞龍的進 料端上方，中絞龍低端的出料口位於下絞龍的進料端上方。各絞龍的外殼由內壁板和外殼 板構成，兩板之間形成的空腔內安裝有電加熱管。該烘千機採用導熱油加熱，僅依靠絞龍 內壁與靠近內壁部分的麩皮進行能量交換，熱效率低，因而運行成本高。
目前，關於麩皮穩定化處理的技術與裝備未見文獻報導。然而，現有技術已認識到微 波穩定化優於傳統的加熱方式，微波具有熱穿透力強、加熱速度快、時間短、營養物質損 失少的優點，微波加熱可以達到乾燥、滅酶和殺菌的功效。專利申請號為200710130943.6 的專利文獻公開了一種小麥胚芽的微波在線滅酶的方法和裝置，該發明在乾燥麥胚的同 時，顯著提高了麥胚貯藏穩定性。然而其生產能力僅為每小時處理麥胚5 50kg，此裝備 無法滿足麩皮每小時3 5噸的在線配套要求。
發明內容
為克服現有技術中熱風乾燥熱效率低、運行成本高、降水程度有限、不能隨氣候控制 麩皮水分以及微波裝備產量低等缺陷，本發明提供一種熱效率高、耗電省、操作方便且易 於在線配套的小麥麩皮微波與氣流組合乾燥裝備以及乾燥方法。
本發明採用的技術方案是
小麥麩皮在線微波與氣流組合乾燥裝備由微波乾燥和氣流乾燥兩個單元依次連接而 成。其中微波乾燥單元由微波發生系統、物料輸送系統、控制系統和溫控系統組成，其控 制系統採用PLC程序控制，位於加熱腔的左下方；微波發生系統安裝在加熱腔的正下方, 控制系統與微波發生系統電連接；物料輸送系統由三條絞龍上下連接組成，位於微波加熱 腔內，並連接上方進料口和下方出料口；溫控系統安裝在中絞龍的末端，與控制系統電連 接。氣流乾燥單元由誘導接料器、空氣加熱器、變徑風管、旋風分離器、風機和脈衝除塵 器等部分組成，其誘導接料器連接微波加熱單元下方出料口，熱麩皮與冷/熱(幹)空氣 充分混合後，在提升過程中進行溼熱交換，麩皮經位於頂樓的旋風分離器卸料，餘風經布 筒除塵器處理後排出系統外。
微波加熱單元結構微波乾燥單元由微波發生系統、物料輸送系統、控制系統和溫控 系統組成。微波發生系統8安裝在微波加熱腔1的下部，由50套微波發生器組成，微波 頻率為2450±50 MHz，每套微波發生器輸出功率為lkW，微波輸出總功率在0 50kW範 圍，且連續線性可調。物料輸送系統位於微波加熱腔1中，由上絞龍3，中絞龍4，下絞 龍5三條絞龍組成，絞龍直徑200 550mm、長度1000 4000mm,絞龍外殼採用不吸收 微波的專門材料製成，如玻璃、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟或陶瓷材料，絞龍葉片和軸採用 不鏽鋼或碳鋼材料。上絞龍3左端的進料口與關風器2相連，上絞龍3右端的出料口位於 中絞龍4右端的進料口上方，中絞龍4左端的出料口位於下絞龍5左端的進料口上方，下 絞龍5右端的出料口與誘導式接料器6相連。絞龍傳動裝置7位於加熱腔左側，採用齒輪 傳動，無級變速。各絞龍上的絞龍軸分別與安裝在機架上的鏈輪軸連接在一起，各鏈輪軸 上的鏈輪分別經鏈條與減速機輸出軸上的鏈輪連接在一起，安裝在機架上的電動機與減速 機連接在一起。絞龍轉速10 100轉/min，可調。控制系統9與微波發生系統8電連接， 採用PLC程序控制，其輸入電源是三相380V士10X， 50Hz±l%，使用環境溫度0 40°C ， 溼度^80%。溫控系統10安裝在下絞龍5右端的出料口附近，採用紅外感應測定出料口物 料溫度，根據設定的微波加熱溫度自動調節微波功率，實現控溫功能，溫控範圍為0 150°C，連續可調。
氣流乾燥單元結構氣流乾燥單元由誘導接料器、空氣加熱器、變徑風管、旋風分離器、風機和脈衝除塵器等部分組成。誘導式接料器6與微波加熱單元的下絞龍5右端的出
料口連接，來自微波加熱單元的熱麩皮經誘導式接料器6，與自然風或與來自空氣加熱器 12的熱空氣混合；旋風分離器13與誘導式接料器6之間採用變徑風管19連接，風管直 徑在150 400mm範圍內變化；旋風分離器13、風機14和脈衝除塵器15之間均採用風 管連接，風機14位於旋風分離器13之後、脈衝除塵器15之前。關風器16和17出來的 麩皮分別通過溜管20和21,接入麩皮絞龍18。
本裝備的工作過程如下首先打開微波加熱單元的傳動系統7至適當轉速，然後開啟 關風器2，同時開啟氣流乾燥單元的風機14，脈衝除塵器15和關風器16、 17。進入到關 風器2的麩皮依次進入微波加熱腔1。開啟傳動系統7，待誘導式接料器6有物料時，打 開微波發生系統8。微波加熱腔1內的三條絞龍往返輸送麩皮，達到延長麩皮微波加熱時 間的目的，通過調節絞龍轉速，使進出物料達到平衡；在控制系統9中設定微波加熱溫度， 然後打開溫控系統10 ，測定絞龍5右端出料口的料溫，由控制系統9自動調節微波加 熱功率。經微波加熱的熱麩皮，通過誘導式接料器6與自然風或與來自空氣加熱器12的 熱空氣混合，調節風門11，使進風量和風溫達到合適範圍；麩皮由變徑風管19(直徑150 400mm)提升到車間頂層，經旋風分離器13分離卸料，餘風經脈衝除塵器15處理後排 出系統外。關風器16和17出來的麩皮分別通過溜管20和21，接入麩皮絞龍18，輸送 至麩皮打包間。
小麥麩皮在線微波與氣流組合乾燥方法將本發明的微波與氣流組合乾燥裝備安裝在 粉間，並與麵粉生產線相連接。從高方平篩上分離出的麩皮通過溜管輸送，進入微波與氣 流組合乾燥裝備。根據麩皮產量選擇相應的設備型號。本發明首先採用微波能將麩皮加熱 到水分蒸發溫度，經加熱的麩皮再與冷/熱(幹)空氣混合，通過氣力輸送至車間頂樓， 此過程與空氣進行溼熱交換，麩皮表面水分逸出。通過微波與氣流乾燥的有機結合，實現 小麥麩皮的在線乾燥和穩定化。本發明的氣流乾燥單元不僅可以採用熱風、也可以採用冷 (幹)風。該裝備啟動後無需專人值守，設備可根據物料流量和含水量變化自動調整參數， 使成品水分達到設定值，實現在線烘乾，不影響計量和包裝。
如說明書附圖1所示，高方平篩下來的麩皮通過溜管輸送，首先進入微波加熱單元上 方的關風器2，再進入微波加熱腔1，物料在腔內經上絞龍3，中絞龍4，下絞龍5往返輸 送過程中吸收微波能，實現微波加熱和一次乾燥。然後，通過誘導式接料器6進入氣流幹 燥單元，物料在氣力輸送的過程中，進行自然風或來自空氣加熱器12的熱空氣的二次幹 燥。進行二次乾燥。
本發明的微波和氣流組合乾燥裝備生產能力為每小時處理麩皮0.5 5噸。通常情況
5下，小麥麩皮原始水分含量在20%以下，成品小麥麩皮的水分要求在11 14%，根據小 麥麩皮的初始含水量、產量和終水分要求，選擇12 50kw的微波加熱功率。微波加熱時 間控制在2 10min，最佳時間為5 8min;微波加熱溫度控制在50 100'C，最佳溫度為 60 80°C。
上述工藝條件是通過下面的控制手段來實現的。
(1) 根據麩皮產量大小和含水量的高低設定相應的微波加熱功率。
(2) 根據麩皮產量大小和含水量的高低設定相應的微波加熱時間，通過調節絞龍轉 速達到控制微波加熱時間的目的。
(2)根據麩皮產量大小和含水量的高低選擇微波與熱風(或冷風)組合乾燥，通過 調整風門ll，實現微波與氣流乾燥的最佳組合。當採用熱風時，其風溫不大於80'C。
(4) 採用紅外感應，測定出料口的麩皮溫度。
(5) 系統能根據設定的微波加熱溫度，通過PLC自動調節微波加熱功率，實現高效 節能的目標。
"微波+氣流"組合乾燥具有加熱均勻、熱效率高的突出優點。微波乾燥是從內部加 熱，溫度梯度與水分轉移的方向相同，而氣流乾燥對物料來說是從表面向內乾燥，溫度梯 度與水分轉移的方向相反，二者結合，可以達到既縮短乾燥時間又降低成本的目的。採用 本發明的麩皮微波與氣流組合乾燥裝備和方法能按照用戶要求控制麩皮水分，並能顯著提 高麩皮穩定性，生產能力為每小時處理麩皮1 5噸，經過微波處理的麩皮，常溫下能安 全貯存6個月以上，為麩皮深加工創造了條件。本發明的微波和氣流組合乾燥方法與裝備 不僅用於小麥麩皮的乾燥，同樣適用於麵粉、米糠、玉米胚芽、小麥胚芽、菜籽、小麥、 稻穀、玉米和大豆等其它產品的乾燥。尤其適用於的去除1 5%水分含量。
本裝備與現有的麵粉、麩皮烘乾設備相比，乾燥成本可節約50%以上，在乾燥麩皮的 同時還起到穩定化麩皮的作用；融合微波、機電一體化和傳感自動控制等多項技術，設備 技術含量高；可編程控制器PLC控制、連續自動操作，控制及時，操作簡單；對成品水分 進行全自動控制，隨季節控制降水，確保成品水分達到指標，最大限度地節約能源；整個 系統處於負壓下操作，有利於水分蒸發，同時避免粉塵產生；系統體積小，安裝方便，易 於在線配套。
圖1是本發明小麥麩皮微波與氣流組合乾燥裝備的結構示意圖,其中1為微波加熱腔， 2為關風器，3為上絞龍，4為中絞龍，5為下絞龍，6為誘導式接料器，7為絞龍傳動裝 置，8為微波發生系統，9為控制系統，IO為溫控系統，11為調節風門，12為空氣加熱器，13為旋風分離器，14為風機，15為脈衝除塵器，16和17為關風器，18為麩皮絞龍，
19為變徑風管，20和21為溜管。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作詳細說明，但實施例僅用於解釋本發明，而不限制本發明。 實施例l
高方平篩分離得到的小麥麩皮流量為2100kg/h，水分含量為15. 5%。 首先打開微波加熱單元的傳動系統7，調節絞龍轉速為35轉/min,然後開啟關風器2， 同時開啟氣流乾燥單元的風機14,除塵器15和關風器16、 17。麩皮由溜管送入關風器2， 然後依次進入物料輸送絞龍上絞龍3，中絞龍4，下絞龍5，絞龍直徑均為400mm，長度均 為3000mm。待誘導式接料器6有物料時，打開微波發生系統，調節微波加熱功率為12kw, 並通過調節絞龍轉速為22轉/min，使進出物料達到平衡；控制系統9設定微波加熱溫度 為50'C，然後打開溫控系統8，測定下絞龍5右端出料口的料溫，由控制系統9自動調節 微波加熱功率。
熱麩皮經誘導式接料器6與自然風混合,調節風門11 ，使自然風進風量為1200m3/min 。 然後由變徑風管19 (直徑400變150mm)提升到車間頂層，經旋風分離器13分離卸料， 餘風經脈衝除塵器15處理後排出系統外。
經檢測，麩皮終水分含量為13.6%。 實施例2
小麥麩皮流量為2100kg/h，水分含量為15. 5%。
首先打開微波加熱單元的傳動系統7，調節絞龍轉速為35轉/min，然後開啟關風器2， 同時開啟氣流乾燥單元的風機14，除塵器15和關風器16、 17。麩皮由溜管送入關風器2， 然後依次進入物料輸送絞龍上絞龍3，中絞龍4，下絞龍5，絞龍直徑均為200mm，長度均 為1000ram。待誘導式接料器6有物料時，打開微波發生系統，調節微波加熱功率為50kw, 並通過調節絞龍轉速為18轉/min，使進出物料達到平衡；在控制系統9設定微波加熱溫 度為10(TC，然後打開溫控系統8，測定下絞龍5右端出料口的料溫，由控制系統9自動 調節微波加熱功率。
熱麩皮經誘導式接料器6與熱風混合，設定熱風風溫為6(TC，調節風門11，使熱風 風量為1200m3/min。然後由變徑風管19 (直徑500變250mm)提升到車間頂層，經旋 風分離器13分離卸料，餘風經脈衝除塵器15處理後排出系統外。
經檢測，麩皮終水分含量為12.9%。 實施例3小麥麩皮流量為4900kg/h，水分含量為15.8%。
首先打開微波加熱單元的傳動系統7,調節絞龍轉速為40轉/min，然後開啟關風器2， 同時開啟氣流乾燥單元的風機14，除塵器15和關風器16、 17。麩皮由溜管送入關風器2, 然後依次進入物料輸送絞龍上絞龍3，中絞龍4，下絞龍5，絞龍直徑均為550mm，長度均 為4000mm。待誘導式接料器6有物料時，打開微波發生系統，調節微波加熱功率為45kw， 並通過調節絞龍轉速為20轉/min，使進出物料達到平衡；控制系統9設定微波加熱溫度 為6(TC，然後打開溫控系統8，測定下絞龍5右端出料口的料溫，由控制系統9自動調節 微波加熱功率。
熱麩皮經誘導式接料器6與自然風混合，調節風門11 ，使自然風進風量為2500m3/min 。 然後由變徑風管19 (直徑500變250mm)提升到車間頂層，經旋風分離器13分離卸料， 餘風經脈衝除塵器15處理後排出系統外。
經檢測，麩皮終水分含量為13.3%。
權利要求
1、小麥麩皮在線微波與氣流組合乾燥裝備，由微波乾燥和氣流乾燥兩個單元依次連接而成，其中微波乾燥單元由微波發生系統8、物料輸送系統、控制系統和溫控系統組成，氣流乾燥單元由誘導接料器6、空氣加熱器12、旋風分離器13、風機14和脈衝除塵器15組成，其特徵在於微波乾燥單元中微波發生系統8安裝在微波加熱腔1的下部，物料輸送系統位於微波加熱腔1中，由上絞龍3，中絞龍4，下絞龍5三條絞龍組成，上絞龍3左端的進料口與關風器2相連，上絞龍3右端的出料口位於中絞龍4右端的進料口上方，中絞龍4左端的出料口位於下絞龍5左端的進料口上方，下絞龍5的出料口與誘導式接料器6相連，絞龍傳動裝置7位於微波加熱腔1的左側，控制系統9與微波發生系統8電連接，採用PLC程序控制，溫控系統10安裝在下絞龍5右端的出料口附近，採用紅外感應測定出料口物料溫度；氣流乾燥單元中誘導式接料器6與微波加熱單元的下絞龍5的出料口連接，來自微波加熱單元熱麩皮經誘導式接料器6，與自然風或與來自空氣加熱器12的熱空氣混合；旋風分離器13與誘導式接料器6之間採用變徑風管19連接，旋風分離器13、風機14和脈衝除塵器15之間均採用風管連接，風機14位於旋風分離器13之後、脈衝除塵器15之前，關風器16和17出來的麩皮分別通過溜管20和21，接入麩皮絞龍18。
2、 根據權利要求1所述的小麥麩皮在線微波與氣流組合乾燥裝備，其特徵在於微波發 生系統8由50套微波發生器組成，微波頻率為2450±50 MHz，每套微波發生器輸出功率 為lkW，微波輸出總功率在0 50kW範圍，且連續可調。
3、 根據權利要求1所述的小麥麩皮在線微波與氣流組合乾燥裝備，其特徵在於所述物 料輸送系統絞龍直徑200 550mm、長度1000 4000mm，絞龍外殼採用不吸收微波的專 門材料製成，如玻璃、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟或陶瓷材料，絞龍葉片和軸採用不鏽鋼或 碳鋼材料製成，絞龍轉速10 100轉/min，可調；所述溫控系統10溫控範圍為0 150'C， 連續可調。
4、 根據權利要求1所述的小麥麩皮在線微波與氣流組合乾燥裝備的乾燥方法，其特徵在 於麩皮通過溜管輸送，首先進入微波加熱單元上方的關風器2，再進入微波加熱腔1， 物料在腔內經上絞龍3，中絞龍4，下絞龍5往返輸送過程中吸收微波能，實現微波加熱 和一次乾燥，然後，通過誘導式接料器6進入氣流乾燥單元，物料在氣力輸送的過程中， 進行自然風或來自空氣加熱器12的熱空氣的二次乾燥。
5、 根據權利要求1和4所述的小麥麩皮在線微波與氣流組合乾燥裝備和方法，其特徵在 於該裝備和方法同樣適用於麵粉、玉米胚芽、小麥胚芽、油菜籽、小麥、稻穀、玉米和大 豆的乾燥，尤其適用於的去除1 5%水分含量。
全文摘要
本發明涉及一種小麥麩皮在線微波與氣流組合乾燥裝備和方法，該裝備由微波乾燥和氣流乾燥兩個單元依次連接而成，其中微波乾燥單元由微波發生系統8、物料輸送系統、控制系統和溫控系統組成，氣流乾燥單元由誘導接料器6、空氣加熱器12、旋風分離器13、風機14和脈衝除塵器15組成。可以實現對小麥麩皮的微波加熱一次乾燥和自然風或熱空氣的氣流二次乾燥。「微波+氣流」組合乾燥具有加熱均勻、熱效率高的突出優點。本發明的麩皮微波與氣流組合乾燥裝備和方法能按照用戶要求控制麩皮水分，並能顯著提高麩皮穩定性，生產能力為每小時處理麩皮1～5噸，經過微波處理的麩皮，常溫下能安全貯存6個月以上，為麩皮深加工創造了條件。
文檔編號A23K3/00GK101595951SQ20091003345
公開日2009年12月9日 申請日期2009年6月12日 優先權日2009年6月12日
發明者任曉鋒, 周曉霞, 松 姜, 張曉勤, 斌 徐, 英 董 申請人:江蘇大學;上海美好生物技術有限公司