CN101595951B

CN101595951B - 小麦麸皮在线微波与气流组合干燥装备与方法

Info

Publication number: CN101595951B
Application number: CN2009100334567A
Authority: CN
Inventors: 徐斌; 董英; 张晓勤; 姜松; 任晓锋; 周晓霞
Original assignee: Shanghai Meihao Bio-Technology Co Ltd; Jiangsu University
Current assignee: Shanghai Meihao Bio-Technology Co Ltd; Jiangsu University
Priority date: 2009-06-12
Filing date: 2009-06-12
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2029-06-12
Also published as: CN101595951A

Abstract

本发明涉及一种小麦麸皮在线微波与气流组合干燥装备和方法，该装备由微波干燥和气流干燥两个单元依次连接而成，其中微波干燥单元由微波发生系统8、物料输送系统、控制系统和温控系统组成，气流干燥单元由诱导接料器6、空气加热器12、旋风分离器13、风机14和脉冲除尘器15组成。可以实现对小麦麸皮的微波加热一次干燥和自然风或热空气的气流二次干燥。“微波+气流”组合干燥具有加热均匀、热效率高的突出优点。本发明的麸皮微波与气流组合干燥装备和方法能按照用户要求控制麸皮水分，并能显著提高麸皮稳定性，生产能力为每小时处理麸皮1～5吨，经过微波处理的麸皮，常温下能安全贮存6个月以上，为麸皮深加工创造了条件。

Description

小麦麸皮在线微波与气流组合干燥装备与方法

技术领域

本发明涉及粮食干燥领域，尤其涉及一种小麦麸皮微波与气流组合干燥装备与方法。

背景技术

我国是小麦生产大国，年产量已多年突破1亿吨。麸皮是面粉厂主要副产品，每年可达2000万吨以上。麸皮中含有丰富的碳水化合物、蛋白质、脂肪、维生素和矿物质等，通过深加工可开发成饲料蛋白、食用麸皮、膳食纤维、麦麸蛋白和麦麸多糖，也可用于生产木糖醇、丙酮和丁醇、提取谷氨酸和维生素E等，具有很高的经济效益和社会效益。

然而，麸皮中通常会混杂约1.5％的小麦胚芽，由于麦胚含有丰富的脂肪水解酶和脂肪氧化酶，同时麸皮本身含有较丰富的淀粉酶系和大量的微生物，所以很容易发酵起热、酸败霉变，特别是在每年七、八、九月份的高温季节。为防止麸皮在贮藏、运输过程中的变质，给麸皮深加工创造条件，必须设法降低麸皮水分含量，并进行稳定化处理。

目前，麸皮干燥有电加热绞龙、立式热风炉和电加热流化床等不同干燥装置。张保柱(低成本麸皮烘干系统，粮食加工，2007)报道了一种麸皮烘干系统，该系统的热风源自热风炉，麸皮在诱导三通前与热风混合后，在30多米的输送过程中受热烘干，达到减少水分的目的。然而采用燃煤炉不仅给环境造成污染，而且间接加热方式热效率低。同时，物料在管道中运行速度快，与热空气进行湿热交换的时间短，因而热效率进一步降低。该设备结构庞大、操作繁琐，烘干成本高，质量也不易控制。专利号ZL200520086509.9，名称为“烘干机”的专利文献公开了一种麸皮或面粉以及其它类似物料的烘干装置，它有机架上、中、下部分别倾斜固定的上、中、下三条绞龙，上绞龙低端的出料口位于中绞龙的进料端上方，中绞龙低端的出料口位于下绞龙的进料端上方。各绞龙的外壳由内壁板和外壳板构成，两板之间形成的空腔内安装有电加热管。该烘干机采用导热油加热，仅依靠绞龙内壁与靠近内壁部分的麸皮进行能量交换，热效率低，因而运行成本高。

目前，关于麸皮稳定化处理的技术与装备未见文献报道。然而，现有技术已认识到微波稳定化优于传统的加热方式，微波具有热穿透力强、加热速度快、时间短、营养物质损失少的优点，微波加热可以达到干燥、灭酶和杀菌的功效。专利申请号为200710130943.6的专利文献公开了一种小麦胚芽的微波在线灭酶的方法和装置，该发明在干燥麦胚的同时，显著提高了麦胚贮藏稳定性。然而其生产能力仅为每小时处理麦胚5～50kg，此装备无法满足麸皮每小时3～5吨的在线配套要求。

发明内容

为克服现有技术中热风干燥热效率低、运行成本高、降水程度有限、不能随气候控制麸皮水分以及微波装备产量低等缺陷，本发明提供一种热效率高、耗电省、操作方便且易于在线配套的小麦麸皮微波与气流组合干燥装备以及干燥方法。

本发明采用的技术方案是：

小麦麸皮在线微波与气流组合干燥装备：由微波干燥和气流干燥两个单元依次连接而成。其中微波干燥单元由微波发生系统、物料输送系统、控制系统和温控系统组成，其控制系统采用PLC程序控制，位于加热腔的左下方；微波发生系统安装在加热腔的正下方，控制系统与微波发生系统电连接；物料输送系统由三条绞龙上下连接组成，位于微波加热腔内，并连接上方进料口和下方出料口；温控系统安装在中绞龙的末端，与控制系统电连接。气流干燥单元由诱导接料器、空气加热器、变径风管、旋风分离器、风机和脉冲除尘器等部分组成，其诱导接料器连接微波加热单元下方出料口，热麸皮与冷/热(干)空气充分混合后，在提升过程中进行湿热交换，麸皮经位于顶楼的旋风分离器卸料，余风经布筒除尘器处理后排出系统外。

微波加热单元结构：微波干燥单元由微波发生系统、物料输送系统、控制系统和温控系统组成。微波发生系统8安装在微波加热腔1的下部，由50套微波发生器组成，微波频率为2450±50MHz，每套微波发生器输出功率为1kW，微波输出总功率在0～50kW范围，且连续线性可调。物料输送系统位于微波加热腔1中，由上绞龙3，中绞龙4，下绞龙5三条绞龙组成，绞龙直径200～550mm、长度1000～4000mm，绞龙外壳采用不吸收微波的专门材料制成，如玻璃、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟或陶瓷材料，绞龙叶片和轴采用不锈钢或碳钢材料。上绞龙3左端的进料口与关风器2相连，上绞龙3右端的出料口位于中绞龙4右端的进料口上方，中绞龙4左端的出料口位于下绞龙5左端的进料口上方，下绞龙5右端的出料口与诱导式接料器6相连。绞龙传动装置7位于加热腔左侧，采用齿轮传动，无级变速。各绞龙上的绞龙轴分别与安装在机架上的链轮轴连接在一起，各链轮轴上的链轮分别经链条与减速机输出轴上的链轮连接在一起，安装在机架上的电动机与减速机连接在一起。绞龙转速10～100转/min，可调。控制系统9与微波发生系统8电连接，采用PLC程序控制，其输入电源是三相380V±10％，50Hz±1％，使用环境温度0～40℃，湿度≤80％。温控系统10安装在下绞龙5右端的出料口附近，采用红外感应测定出料口物料温度，根据设定的微波加热温度自动调节微波功率，实现控温功能，温控范围为0～150℃，连续可调。

气流干燥单元结构：气流干燥单元由诱导接料器、空气加热器、变径风管、旋风分离器、风机和脉冲除尘器等部分组成。诱导式接料器6与微波加热单元的下绞龙5右端的出料口连接，来自微波加热单元的热麸皮经诱导式接料器6，与自然风或与来自空气加热器12的热空气混合；旋风分离器13与诱导式接料器6之间采用变径风管19连接，风管直径在150～400mm范围内变化；旋风分离器13、风机14和脉冲除尘器15之间均采用风管连接，风机14位于旋风分离器13之后、脉冲除尘器15之前。关风器16和17出来的麸皮分别通过溜管20和21，接入麸皮绞龙18。

本装备的工作过程如下：首先打开微波加热单元的传动系统7至适当转速，然后开启关风器2，同时开启气流干燥单元的风机14，脉冲除尘器15和关风器16、17。进入到关风器2的麸皮依次进入微波加热腔1。开启传动系统7，待诱导式接料器6有物料时，打开微波发生系统8。微波加热腔1内的三条绞龙往返输送麸皮，达到延长麸皮微波加热时间的目的，通过调节绞龙转速，使进出物料达到平衡；在控制系统9中设定微波加热温度，然后打开温控系统10，测定绞龙5右端出料口的料温，由控制系统9自动调节微波加热功率。经微波加热的热麸皮，通过诱导式接料器6与自然风或与来自空气加热器12的热空气混合，调节风门11，使进风量和风温达到合适范围；麸皮由变径风管19(直径150～400mm)提升到车间顶层，经旋风分离器13分离卸料，余风经脉冲除尘器15处理后排出系统外。关风器16和17出来的麸皮分别通过溜管20和21，接入麸皮绞龙18，输送至麸皮打包间。

小麦麸皮在线微波与气流组合干燥方法：将本发明的微波与气流组合干燥装备安装在粉间，并与面粉生产线相连接。从高方平筛上分离出的麸皮通过溜管输送，进入微波与气流组合干燥装备。根据麸皮产量选择相应的设备型号。本发明首先采用微波能将麸皮加热到水分蒸发温度，经加热的麸皮再与冷/热(干)空气混合，通过气力输送至车间顶楼，此过程与空气进行湿热交换，麸皮表面水分逸出。通过微波与气流干燥的有机结合，实现小麦麸皮的在线干燥和稳定化。本发明的气流干燥单元不仅可以采用热风、也可以采用冷(干)风。该装备启动后无需专人值守，设备可根据物料流量和含水量变化自动调整参数，使成品水分达到设定值，实现在线烘干，不影响计量和包装。

如说明书附图1所示，高方平筛下来的麸皮通过溜管输送，首先进入微波加热单元上方的关风器2，再进入微波加热腔1，物料在腔内经上绞龙3，中绞龙4，下绞龙5往返输送过程中吸收微波能，实现微波加热和一次干燥。然后，通过诱导式接料器6进入气流干燥单元，物料在气力输送的过程中，进行自然风或来自空气加热器12的热空气的二次干燥。进行二次干燥。

本发明的微波和气流组合干燥装备生产能力为每小时处理麸皮0.5～5吨。通常情况下，小麦麸皮原始水分含量在20％以下，成品小麦麸皮的水分要求在11～14％，根据小麦麸皮的初始含水量、产量和终水分要求，选择12～50kw的微波加热功率。微波加热时间控制在2～10min，最佳时间为5～8min；微波加热温度控制在50～100℃，最佳温度为60～80℃。

上述工艺条件是通过下面的控制手段来实现的。

(1)根据麸皮产量大小和含水量的高低设定相应的微波加热功率。

(2)根据麸皮产量大小和含水量的高低设定相应的微波加热时间，通过调节绞龙转速达到控制微波加热时间的目的。

(2)根据麸皮产量大小和含水量的高低选择微波与热风(或冷风)组合干燥，通过调整风门11，实现微波与气流干燥的最佳组合。当采用热风时，其风温不大于80℃。

(4)采用红外感应，测定出料口的麸皮温度。

(5)系统能根据设定的微波加热温度，通过PLC自动调节微波加热功率，实现高效节能的目标。

“微波+气流”组合干燥具有加热均匀、热效率高的突出优点。微波干燥是从内部加热，温度梯度与水分转移的方向相同，而气流干燥对物料来说是从表面向内干燥，温度梯度与水分转移的方向相反，二者结合，可以达到既缩短干燥时间又降低成本的目的。采用本发明的麸皮微波与气流组合干燥装备和方法能按照用户要求控制麸皮水分，并能显著提高麸皮稳定性，生产能力为每小时处理麸皮1～5吨，经过微波处理的麸皮，常温下能安全贮存6个月以上，为麸皮深加工创造了条件。本发明的微波和气流组合干燥方法与装备不仅用于小麦麸皮的干燥，同样适用于面粉、米糠、玉米胚芽、小麦胚芽、菜籽、小麦、稻谷、玉米和大豆等其它产品的干燥。尤其适用于的去除1～5％水分含量。

本装备与现有的面粉、麸皮烘干设备相比，干燥成本可节约50％以上，在干燥麸皮的同时还起到稳定化麸皮的作用；融合微波、机电一体化和传感自动控制等多项技术，设备技术含量高；可编程控制器PLC控制、连续自动操作，控制及时，操作简单；对成品水分进行全自动控制，随季节控制降水，确保成品水分达到指标，最大限度地节约能源；整个系统处于负压下操作，有利于水分蒸发，同时避免粉尘产生；系统体积小，安装方便，易于在线配套。

附图说明

图1是本发明小麦麸皮微波与气流组合干燥装备的结构示意图，其中1为微波加热腔，2为关风器，3为上绞龙，4为中绞龙，5为下绞龙，6为诱导式接料器，7为绞龙传动装置，8为微波发生系统，9为控制系统，10为温控系统，11为调节风门，12为空气加热器，13为旋风分离器，14为风机，15为脉冲除尘器，16和17为关风器，18为麸皮绞龙，19为变径风管，20和21为溜管。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细说明，但实施例仅用于解释本发明，而不限制本发明。

实施例1

高方平筛分离得到的小麦麸皮流量为2100kg/h，水分含量为15.5％。

首先打开微波加热单元的传动系统7，调节绞龙转速为35转/min，然后开启关风器2，同时开启气流干燥单元的风机14，除尘器15和关风器16、17。麸皮由溜管送入关风器2，然后依次进入物料输送绞龙上绞龙3，中绞龙4，下绞龙5，绞龙直径均为400mm，长度均为3000mm。待诱导式接料器6有物料时，打开微波发生系统，调节微波加热功率为12kw，并通过调节绞龙转速为22转/min，使进出物料达到平衡；控制系统9设定微波加热温度为50℃，然后打开温控系统8，测定下绞龙5右端出料口的料温，由控制系统9自动调节微波加热功率。

热麸皮经诱导式接料器6与自然风混合，调节风门11，使自然风进风量为1200m³/min。然后由变径风管19(直径400变150mm)提升到车间顶层，经旋风分离器13分离卸料，余风经脉冲除尘器15处理后排出系统外。

经检测，麸皮终水分含量为13.6％。

实施例2

小麦麸皮流量为2100kg/h，水分含量为15.5％。

首先打开微波加热单元的传动系统7，调节绞龙转速为35转/min，然后开启关风器2，同时开启气流干燥单元的风机14，除尘器15和关风器16、17。麸皮由溜管送入关风器2，然后依次进入物料输送绞龙上绞龙3，中绞龙4，下绞龙5，绞龙直径均为200mm，长度均为1000mm。待诱导式接料器6有物料时，打开微波发生系统，调节微波加热功率为50kw，并通过调节绞龙转速为18转/min，使进出物料达到平衡；在控制系统9设定微波加热温度为100℃，然后打开温控系统8，测定下绞龙5右端出料口的料温，由控制系统9自动调节微波加热功率。

热麸皮经诱导式接料器6与热风混合，设定热风风温为60℃，调节风门11，使热风风量为1200m³/min。然后由变径风管19(直径500变250mm)提升到车间顶层，经旋风分离器13分离卸料，余风经脉冲除尘器15处理后排出系统外。

经检测，麸皮终水分含量为12.9％。

实施例3

小麦麸皮流量为4900kg/h，水分含量为15.8％。

首先打开微波加热单元的传动系统7，调节绞龙转速为40转/min，然后开启关风器2，同时开启气流干燥单元的风机14，除尘器15和关风器16、17。麸皮由溜管送入关风器2，然后依次进入物料输送绞龙上绞龙3，中绞龙4，下绞龙5，绞龙直径均为550mm，长度均为4000mm。待诱导式接料器6有物料时，打开微波发生系统，调节微波加热功率为45kw，并通过调节绞龙转速为20转/min，使进出物料达到平衡；控制系统9设定微波加热温度为60℃，然后打开温控系统8，测定下绞龙5右端出料口的料温，由控制系统9自动调节微波加热功率。

热麸皮经诱导式接料器6与自然风混合，调节风门11，使自然风进风量为2500m³/min。然后由变径风管19(直径500变250mm)提升到车间顶层，经旋风分离器13分离卸料，余风经脉冲除尘器15处理后排出系统外。

经检测，麸皮终水分含量为13.3％。

Claims

1.小麦麸皮在线微波与气流组合干燥装备，由微波干燥和气流干燥两个单元依次连接而成，其中微波干燥单元由微波发生系统(8)、物料输送系统、控制系统和温控系统组成，气流干燥单元由诱导式接料器(6)、空气加热器(12)、旋风分离器(13)、风机(14)和脉冲除尘器(15)组成，其特征在于微波干燥单元中微波发生系统(8)安装在微波加热腔(1)的下部，物料输送系统位于微波加热腔(1)中，由上绞龙(3)，中绞龙(4)，下绞龙(5)三条绞龙组成，上绞龙(3)左端的进料口与关风器(2)相连，上绞龙(3)右端的出料口位于中绞龙(4)右端的进料口上方，中绞龙(4)左端的出料口位于下绞龙(5)左端的进料口上方，下绞龙(5)的出料口与诱导式接料器(6)相连，绞龙传动装置(7)位于微波加热腔(1)的左侧，控制系统(9)与微波发生系统(8)电连接，采用PLC程序控制，温控系统(10)安装在下绞龙(5)右端的出料口附近，采用红外感应测定出料口物料温度；气流干燥单元中诱导式接料器(6)与微波加热单元的下绞龙(5)的出料口连接，来自微波加热单元的热麸皮经诱导式接料器(6)，与自然风或与来自空气加热器(12)的热空气混合；旋风分离器(13)与诱导式接料器(6)之间采用变径风管(19)连接，旋风分离器(13)、风机(14)和脉冲除尘器(15)之间均采用风管连接，风机(14)位于旋风分离器(13)之后、脉冲除尘器(15)之前，第一关风器(16)和第二关风器(17)出来的麸皮分别通过第一溜管(20)和第二溜管(21)，接入麸皮绞龙(18)。

2.根据权利要求1所述的小麦麸皮在线微波与气流组合干燥装备，其特征在于微波发生系统(8)由50套微波发生器组成，微波频率为2450±50MHz，每套微波发生器输出功率为1kW，微波输出总功率在0～50kW范围，且连续可调。

3.根据权利要求1所述的小麦麸皮在线微波与气流组合干燥装备，其特征在于所述物料输送系统绞龙直径200～550mm、长度1000～4000mm，绞龙外壳采用不吸收微波的专门材料制成，所述不吸收微波的专门材料为玻璃、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟或陶瓷材料，绞龙叶片和轴采用不锈钢或碳钢材料制成，绞龙转速10～100转/min，可调；所述温控系统(10)温控范围为0～150℃，连续可调。

4.根据权利要求1所述的小麦麸皮在线微波与气流组合干燥装备的干燥方法，其特征在于：麸皮通过溜管输送，首先进入微波加热单元上方的关风器(2)，再进入微波加热腔(1)，物料在腔内经上绞龙(3)，中绞龙(4)，下绞龙(5)往返输送过程中吸收微波能，实现微波加热和一次干燥，然后，通过诱导式接料器(6)进入气流干燥单元，物料在气力输送的过程中，进行自然风或来自空气加热器(12)的热空气的二次干燥。

5.根据权利要求1所述的小麦麸皮在线微波与气流组合干燥装备或根据权利要求4所述的小麦麸皮在线微波与气流组合干燥装备的干燥方法，其特征在于：将小麦麸皮替换为面粉、玉米胚芽、小麦胚芽、油菜籽、小麦、稻谷、玉米和大豆。