背景技术
随着社会进步,人民生活水平不断提高,人们对干制果蔬的要求越来越高,高端产品市场前景广阔。但是,对于果蔬加工企业而言,其面临的问题是难以购买到烘制出高质量的干果烘干机。
现有的果蔬烘干主要包括自然晾晒、土窑式烘干和烘干机烘干等方式。自然晾晒、土窑式烘干虽投资成本小,但是其卫生状况差,内部温度不均一,劳动强度大,烘干产品的均匀性差,容易出现过干或过湿的现象,无法达到食品卫生要求且难以实现自动化生产。同时,难以根据不同物料特性制定不同的烘干方法,导致烘干制品质量普遍较差,难以进入高端市场。
在果蔬烘干过程中,带有果皮的物料如红枣、枸杞等,存在两种情况:
一是物料含水量大,如红枣在烘干前期,处于恒速干燥阶段,当烘干至一定水分时,红枣失水转向降速干燥段,此时失水速率取决于内部水分向外蒸发的速度,在降速失水阶段,如果烘干环境湿度很低,温度很高,易造成红枣收缩,直至最后成品褶皱多,品尝时会出现皮肉分离的现象;
二是物料含水量低(过干且低于安全水分含量),如新疆红枣,气候干燥,在加工周期的后期,由于红枣在储存过程中自然失水,导致红枣在加工时水分低于国标要求的25%,甚至低于20%,此时再烘干加工需要复水。目前的复水手段是将红枣浸泡12h以上,然而,浸泡后的红枣水分大,再烘干能耗高,并且烘干后的产品口感差,外形皱缩。
两种情况均导致了烘干后红枣品相差、口感不佳,最终影响了市场前景。
因此烘干不是简单的去水,在某些阶段需要一定的湿度;然而,加湿也不是简单的喷水,需要考虑加湿时温度变化对物料的影响,如果加湿造成温度骤降,极易出现品相受损。
随着科技的进步和发展,智能化烘干机的出现,如国家知识产权局于2012.01.04公告的公告号为CN202095491U,名称为“红枣智能烘干设备”,其在烤箱的内上部固定着导风平台,导风平台上面装有石英加热棒、循环风机组,导风平台下部装有多层红枣烤盘,烤箱内顶部后左侧位置装有温湿度传感器和电动补水器,外顶部后左侧位置装有温湿度送变器,烤箱顶面左侧装有电动天窗,中间位置装有微处理控制器。该案具有的优点为:一是结构合理,操作便捷;二是全自动智能控温排湿,省时省工;三是生产出的产品质量高,色泽、营养成份保持不变;四是生产成本低,产能利用率大;五是烘箱耐用性强,有效工作面大。
然而,在实际烘干过程中,加湿容易出现温度突变,烤箱外顶面装有的电动天窗开与关,来控制烤箱内的湿度,带果皮的烘干制品如红枣,其对温度变化比较敏感,温度突变则容易导致表皮收缩,甚至破裂,品相受损;
最终导致烘干产品的均匀性差,极易产生起皱的现象(如红枣、枸杞等),严重影响了农产品的外观,直接影响了经济效益。
发明内容
本发明针对以上问题,提供了一种果蔬在烘干过程中,既能充分加湿,又能保证烘干区的温度均匀,使得烘干效果更好,避免了加湿时出现的温度突变,提高了产品质量的果蔬烘干机及其加工方法。
本发明的技术方案是:包括厢体、多层果蔬动静承托装置、加热系统和控制柜,所述厢体内的中部为烘干区,使得所述烘干区与厢体内壁之间具有间隙,所述多层果蔬动静承托装置设在所述烘干区内;
在所述间隙内设有温度均衡性湿度调节系统,所述温度均衡性湿度调节系统包括加湿管、蒸汽管、温湿度传感器、湿度控制仪、电磁阀一和电磁阀二;
所述加湿管具有若干出汽口,所述蒸汽管具有若干蒸汽口,若干所述出汽口与若干所述蒸汽口相对设置;
所述电磁阀一连接所述加湿管,所述电磁阀二连接所述蒸汽管;
所述温湿度传感器设在所述多层果蔬动静承托装置内,所述湿度控制仪设在所述控制柜内,所述温湿度传感器连接所述湿度控制仪,所述湿度控制仪分别连接所述电磁阀一和电磁阀二;
所述加热系统设在所述间隙内,且位于所述加湿管和蒸汽管的内侧、所述烘干区的外侧。
还包括循环风网系统,所述循环风网系统通过所述加热系统向所述烘干区内供应热风以加热物料。
所述出汽口与蒸汽口分别朝向所述厢体的内壁倾斜。
所述加湿管、蒸汽管和所述厢体的内壁之间设有储热板。
所述储热板上分别设有与所述出汽口朝向一致的通槽一、与所述蒸汽口朝向一致的通槽二;
所述出汽口朝向所述通槽一,所述蒸汽口朝向所述通槽二。
所述间隙设在所述烘干区的两侧。
所述循环风网系统包括循环风机和循环风管,所述循环风机设在所述厢体的顶面;
所述循环风管包括吸风管、出风管一和出风管二,所述烘干区的顶面设有气孔,所述吸风管通过所述气孔连接在所述烘干区的顶面,所述吸风管分别连通所述出风管一和出风管二,所述出风管一和出风管二分别连通所述烘干区两侧的间隙;所述出风管一和出风管二分别位于所述烘干区两侧间隙中的加热系统的外侧。
还包括匀风板一和匀风板二,所述匀风板一和匀风板二上均设有若干通气孔,所述匀风板一和匀风板二分别设在所述烘干区两侧的间隙内,所述匀风板一设在所述加热系统和出风管一之间,所述匀风板二设在所述加热系统和出风管二之间;所述通气孔的数量从上往下依次递增。
还包括自循环提升装置,所述自循环提升装置包括提升机,所述提升机设在所述多层果蔬动静承托装置的一侧,用于将最下层果蔬动静承托装置上的物料输送至最上层果蔬动静承托装置。
所述多层果蔬动静承托装置包括若干输送机,若干所述输送机沿高度方向间隔设在所述烘干区内;所述输送机为翻板式结构,所述翻板结构为所述输送机上的传输带设有若干翻板。
本发明按以下方法加工:
A)、针对含水量25-45%的果蔬,设定烘干时间为6-14h,烘干温度为40-70℃;
A1)、果蔬进入烘干区后,开启加热系统和循环风机;
A2)、果蔬进入升温段,温度控制在40-50℃,保持0.5-2h;
A3)、然后进入高温烘干段,温度控制在60-70℃,保持1.5-6h,当湿度高于设定值时自动排湿;
A4)、接着,再进入低温烘干段,温度控制在50-60℃,保持2-8h,此阶段果蔬处于膨胀期,启动温度均衡性湿度调节系统,维持烘干区温度不变,将烘干区相对湿度调节至60%以上,并维持0.5-5h;
A5)、最后进入冷却段,关闭加热系统,使果蔬温度自然冷却至30℃以下出料;
或
B)、针对含水量15-20%的果蔬,设定烘干时间为3-8h,烘干温度为40-70℃;
B1)、果蔬进入烘干区后,开启加热系统和循环风机;在烘干过程中同时启动温度均衡性湿度调节系统,维持烘干区温度不变,将烘干区相对湿度调节至80%以上,时间1-6h;
B2)、进入冷却段,关闭加热系统,使果蔬温度自然冷却至30℃以下出料。
本发明中的温度均衡性湿度调节系统在保证烘干区内温度均匀的前提下,起到给烘干区加湿效果,进而将湿气“蒸”入物料体内,最终达到物料烘干过程中补水的效果,避免了加湿过程中导致的烘干区内温度突变的现象。
温度均衡性湿度调节系统包括蒸汽管、加湿管、温湿度传感器、湿度控制仪和电磁阀,通过温湿度传感器将信号传递给湿度控制仪,湿度控制仪再将信号传递给电磁阀,控制蒸汽管和加湿管的开、关动作。在实际工作中,烘干区内的正常工作温度一般为40-80℃(不同物料的烘干温度不同),由于高温蒸汽温度过高、低温冷水喷雾温度过低均不宜直接通入烘干区内,将两者结合形成对冲,得到均衡性的温度,此时,进入烘干区内,避免了烘干区内温度的变化,起到补水的效果,保证了物料的品相,提高了产品的质量。
本发明可以满足不同特性的物料,根据物料的特性设定温度、湿度和时间等,适用范围广;烘干质量高,能够实现自动化生产。
具体实施方式
本发明如图1-9所示,包括厢体1、多层果蔬动静承托装置6(即将果蔬放置在多层板式托架上,输至烘干区进行烘干)、加热系统4和控制柜2,所述厢体1内的中部为烘干区11,使得所述烘干区11与厢体内壁之间具有间隙12,所述多层果蔬动静承托装置6设在所述烘干区11内;
在所述间隙12内设有温度均衡性湿度调节系统,所述温度均衡性湿度调节系统包括加湿管72(喷出常温10-30℃的水汽)、蒸汽管71(如果加热系统4为蒸汽散热器,可利用加热系统4的蒸汽)、温湿度传感器、湿度控制仪、电磁阀一和电磁阀二;本发明中“温度均衡性”为如红枣的烘干温度为40-70℃,烘干过程中,在规定的时间内,温度保持先上升、后下降比较稳定的温度,不是温度呈波浪形忽升忽降稳定性较差的温度。
所述加湿管72具有若干出汽口720,所述蒸汽管71具有若干蒸汽口710,若干所述出汽口720与若干所述蒸汽口710相对设置(且保持10-50cm的距离,根据间隙12的空间要求,使得两者结合效果最佳);
所述电磁阀一连接所述加湿管72,所述电磁阀二连接所述蒸汽管71;
所述温湿度传感器设在所述多层果蔬动静承托装置6内,所述湿度控制仪设在所述控制柜2内,所述温湿度传感器连接所述湿度控制仪,所述湿度控制仪分别连接所述电磁阀一和电磁阀二;
所述加热系统4设在所述间隙12内,且位于所述加湿管75和蒸汽管71的内侧、所述烘干区11的外侧。本发明中的加热系统为散热器:如蒸汽散热器、导热油散热器等。
本发明中的温度均衡性湿度调节系统在保证烘干区内温度均匀的前提下,起到给烘干区加湿效果,进而将湿气“蒸入”物料体内,最终达到物料烘干过程中补水的效果,避免了加湿过程中导致的烘干区内温度突变的现象。温度突变会导致物料品相骤变,“突变”如在30s内烘干区内的温度下降5℃以上,时间短、温差大,其对要求恒温物料的影响非常大。
工作中,通过温湿度传感器将信号传递给湿度控制仪,湿度控制仪再将信号传递给电磁阀,控制蒸汽管和加湿管的开、关动作。在实际工作中,烘干区内的正常工作温度一般为40-80℃(不同物料的烘干温度不同),由于高温蒸汽温度过高、低温冷水喷雾温度过低均不宜直接通入烘干区内,将两者结合形成对冲,得到均衡性的温度,此时,进入烘干区内,避免了烘干区内温度的变化,起到补水的效果,保证了物料的品相,提高了产品的质量。
还包括循环风网系统3,所述循环风网系统3通过所述加热系统4向所述烘干区11内供应热风以加热物料。
本发明中设置循环风网系统3,热风在烘干区11内循环,提高了烘干效率。
所述出汽口720与蒸汽口710分别朝向所述厢体1的内壁倾斜。
工作中,将出汽口720和蒸汽口710分别朝向厢体的内壁倾斜,增加了高温蒸汽和低温喷雾之间的反应时间,使得两者充分接触,得到均衡性的温度,再进入到烘干区11内,进行加湿操作;具体操作时,出汽口720和蒸汽口710可间隙性出汽,防止同时出汽冷凝水过多的问题,间歇时间可设定。
如图6所示,所述加湿管72、蒸汽管71和所述厢体1的内壁之间设有储热板8。
在间隙12内设置储热板8,储热板8设在加湿管72和蒸汽管71的同侧,将储热板8作为温变载体,储热板8由良性储热材料如铜、铝等制成,使得高温蒸汽和低温喷雾在储热板8上更加充分地接触反应,得到均衡性的温度。
如图7所示,所述储热板8上分别设有与所述出汽口720朝向一致的通槽一81、与所述蒸汽口710朝向一致的通槽二82;
所述出汽口720朝向所述通槽一81,所述蒸汽口710朝向所述通槽二82。
在储热板8上分别开设通槽一81和通槽二82,使得低温喷雾穿过通槽一81、高温蒸汽穿过通槽二82,通过储热板8内部的导热性,使得两者温度充分混合、均匀,充分混合得到均衡性的温度;使得在不影响烘干区11内温度的前提下,进行加湿操作。
所述间隙12设在所述烘干区11的两侧,(即加热系统4设在烘干区11的两侧),此时,间隙12的底部可设置集水槽。间隙12也可设在烘干区11的顶、底部。
本发明中的间隙12根据不同的生产加工需求,可设置在厢体1的不同位置。
本发明改进了现有技术中加热系统4的布置方式,将加热系统4置于烘干区11的两侧,通过循环风网系统3用于向烘干区11内供应热风以加热物料,增加了热效率,使得置于烘干区内多层果蔬动静承托装置6上的物料能够均匀受热,保证了温度的均匀性。
同时,加热系统均匀铺设在烘干区两侧,物料可以接受到辐射热量进行烘干,即使在循环风机不开的状态下(即循环风网系统3在短时间不工作),也能实现物料烘干,并且保持烘干温度,解决了特殊物料在特定烘干阶段烘干不需要风吹,同时又要维持烘干温度的难题。
所述循环风网系统3包括循环风机和循环风管,所述循环风机设在所述厢体1的顶面;
所述循环风管包括吸风管31、出风管一32和出风管二33,所述烘干区11的顶面设有气孔,所述吸风管31通过所述气孔连接在所述烘干区11的顶面,所述吸风管31分别连通所述出风管一32和出风管二33,所述出风管一32和出风管二33分别连通所述烘干区11两侧的间隙;所述出风管一32和出风管二33分别位于所述烘干区11两侧间隙中的加热系统的外侧。
本发明将加热系统4置于烘干区11的两侧(即待加工物料的两侧),通过循环风管(即吸风管通过气孔向烘干区内部吸风,再经两侧的出风管一和出风管二出风)实现自循环的风路控制,提高了烘干的效果和热效率;
同时,物料在自循环过程中起到翻料的作用,保证物料受热均匀。
还包括匀风板一51和匀风板二52,所述匀风板一51和匀风板二52上均设有若干通气孔500,所述匀风板一51和匀风板二52分别设在所述烘干区11两侧的间隙内,所述匀风板一51设在所述加热系统(即散热器一41)和出风管一32之间,所述匀风板二52设在所述加热系统(即散热器二42)和出风管二33之间;所述通气孔500的数量从上往下依次递增。
在出风管和加热系统4之间设置匀风板,通过配风,提高了烘干效率;通气孔数量的递增调节了进风的面积,使得烘干区上、下部进风量一致,达到最佳的进风效果,烘干得更加均匀,提高了烘干的效果。
如图9所示,还包括自循环提升装置9,所述自循环提升装置9包括提升机,所述提升机设在所述多层果蔬动静承托装置6的一侧(即烘干机进出料的对面),用于将最下层果蔬动静承托装置上的物料输送至最上层果蔬动静承托装置。
自循环提升装置9为一个U型提升装置,提升机的进料斗在下面接物料,提升至上面出料,从而实现物料在烘干机内循环烘干。
本发明中自循环提升装置9保证了不同批次物料如红枣烘干的产品含水量达到相对统一的标准,比如,两炉红枣原料水分不同,一炉35%,一炉50%,如果用普通网带式烘干机可能出料时35%含水量的红枣烘干后的产品是15%含水量(烘过火),50%含水量的红枣烘干后的产品是30%含水量(欠火候)。自循环形式克服了普通网链式烘干机到头之后必须出料的难题,可以在内部不断循环烘干,直至要求的产品水分再出料,满足不同批次的加工要求。
所述多层果蔬动静承托装置6包括若干输送机,若干所述输送机沿高度方向间隔设在所述烘干区内;所述输送机为翻板式结构,所述翻板结构为所述输送机上的传输带设有若干翻板。
本发明利用输送机的上下两层铺料,使得烘干设备产量与普通带式烘干机设备相比提高了一倍,充分利用空间。
其工作过程为:物料通过多层果蔬动静承托装置在烘干区内从上到下进行输送并通过循环风网系统进行烘干,物料从最下层翻板式输送机落入提升机,并通过提升机提升并输送到最上层翻板式输送机上,从而使得物料在烘干区内循环输送并通过循环风网系统进行烘干,同时通过温度均衡性湿度调节系统调节湿度,补充水分,使得物料饱满,色泽亮丽。
本发明按以下方法加工:
A)、针对含水量25-45%的果蔬,设定烘干时间为6-14h,烘干温度为40-70℃;
A1)、果蔬进入烘干区后,开启加热系统和循环风机;
A2)、果蔬进入升温段,温度控制在40-50℃,保持0.5-2h;
A3)、然后进入高温烘干段,温度控制在60-70℃,保持1.5-6h(不同品种产品的含水量不同,时间不同),当湿度高于设定值时自动排湿;
A4)、接着,再进入低温烘干段,温度控制在50-60℃,保持2-8h(不同品种产品的含水量不同,时间不同),此阶段果蔬处于膨胀期,启动温度均衡性湿度调节系统,维持烘干区温度不变,将烘干区相对湿度调节至60%以上,并维持0.5-5h(不同品种产品的含水量不同,时间不同);
A5)、最后进入冷却段,关闭加热系统,使果蔬温度自然冷却至30℃以下即可开启出料装置出料;
多层果蔬动静承托装置和自循环提升装置慢速转动,在烘干过程中连续或间歇性转动,翻动物料,保证烘干产品的均匀性。
或
B)、针对含水量15-20%的果蔬,设定烘干时间为3-8h,烘干温度为40-70℃;
B1)、果蔬进入烘干区后,开启加热系统和循环风机;在烘干过程中同时启动温度均衡性湿度调节系统,维持烘干区温度不变,将烘干区相对湿度调节至80%以上,时间1-6h(不同品种产品的含水量不同,时间不同);烘干至要求的产品状态。
B2)、进入冷却段,关闭加热系统,使果蔬温度自然冷却至30℃以下即可开启出料装置出料。
多层果蔬动静承托装置和自循环提升装置慢速转动,在烘干过程中连续或间歇性转动,翻动物料,保证烘干产品的均匀性。
在生产加工中,本领域的技术人员根据烘干果蔬的特性、烘干区体积的大小等,完全可以控制烘干区的相对湿度达到果蔬的生产加工要求。
本发明既适用于物料含水量较高的烘干加工,又适用于物料含水量较低的烘干加工。
物料含水量高,如同一批次含水量为40%的红枣,需要烘干的时间为12h,在烘至5-6h时,由于红枣外部比内部的水分迁移速度大,外部脱水严重,内部出现膨胀期;此时,需要外部烘干区内具有高湿度,才能避免表皮收缩,即通过温度均衡性湿度调节系统向烘干区内加湿(将烘干区相对湿度调节至60%以上,并维持0.5-5h),满足红枣的湿度要求,同时避免了烘干区温度的突变。最终,制得的干制品皮避免了果皮和果肉的分离,口感好。
物料含水量低,如同一批次含水量为15-20%的红枣,不使用常规的复水手段,即可制得品相好,丰满、色彩亮丽的干制品。将红枣放入烘干区内,其最理想的加湿方式是在烘干过程中将水分“蒸”入红枣体内,加温使得水分较快蒸入红枣内部,浸润周期短,效率高。这种方法节能、烘干的红枣形态好,皱纹相对较少。
本发明采用保湿烘干对果蔬制品进行烘干加工,适用于红枣、枸杞等等。对红枣而言,烘出了焦香味、干燥去水,使得烘干后的红枣色彩亮丽、品相好、丰满。
在保湿烘干过程中需要注意:
一是温度控制,如对红枣进行烘干时,要特别注意物料温度的控制,不能片面追求速率和水分蒸发效率。
二是含水率,物料含水率是一个很重要的质量指标,它直接关系到物料的口感是否适宜、物料色泽是否鲜艳,以及储存时间的长短。考虑到保质期和储存难度,一般认为干枣的含水率越低越好。但研究发现,含水率在21-24%左右的干制红枣,口感最佳,效果最好。
本发明采用高温蒸汽和低温喷雾相结合的工作方式,操作便利、简单可靠,加湿效果好;如果采用等温的水进行加湿,由于温水无法汽化,导致加湿效果差。