CN103554280A - 一种生产变性淀粉的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生产变性淀粉的设备及方法，属于变性淀粉生产技术领域，包括配料单元、预干燥单元、反应单元和加湿单元；配料单元包括依次连接的混合机、湿料槽和定量给料螺旋，预干燥单元包括依次连接的气流干燥器、预干燥旋风和暂存仓，气流干燥器与定量给料螺旋之间设置有破碎器；反应单元包括依次连接的流态化反应器、循环风机和空气加热/冷却器；加湿单元包括加湿料仓、加湿器、加湿旋风、分级筛、第二引风机、加湿剂槽和加湿泵；生产变性淀粉包括以下步骤：配料及预干燥阶段、反应阶段和加湿阶段；本发明具有解决了设备内部存在死角、传热传质不均匀等缺陷造成的反应参数无法精确控制的难题，以及带机械结构的反应器难以大型化的缺点。

Description

一种生产变性淀粉的设备及方法

技术领域

本发明涉及一种变性淀粉生产技术领域，尤其是一种生产变性淀粉的设备及方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展，变性淀粉需求量越来越大，品种越来越多，但其生产方法主要有湿法、溶剂法、干法、半干法等少数几种。其中湿法反应物料适应性强，几乎任何品种的变性淀粉都可以用湿法生产，具有反应条件温和、安全性高、反应均匀性好、产品纯度高等优点，是我国变性淀粉生产厂家普遍采用的生产方法。但湿法生产也存在不少弊端，如:反应时间长、生产流程长、收率低、耗水量大且废水会造成环境污染。干法生产工艺简单、反应时间短、转化率高、收率高、能耗低、生产成本低、污染小，符合绿色变性淀粉发展方向，是一种很有发展前途的生产方法。在国外，干法生产工艺已逐渐成为变性淀粉的主要方法，目前我国干法变性淀粉的生产存在着品种单一、规模小、产品质量波动大、机械故障多、产品推广应用面窄等缺点。而溶剂法由于生产成本高、安全性差、对设备要求比较苛刻，很难用于大规模生产。

针对国内干法变性淀粉生产设备的现状，袁超、马永强在《变性淀粉干法制备工艺研究进展》（粮食与油脂，2010年第9期）中指出如何保证混合均匀性，以及如何对预干燥后进入反应器的淀粉含水量进行精确控制，是提高产品质量稳定性的主要方向。

和干法变性淀粉的制备工艺研究相比, 我国干法变性淀粉的专用设备研究进行的较为缓慢, 公开发表的研究报告几乎没有，而反应装置也基本延续传统的流程。从公开发表的文献来看，近十年来专用反应设备的发展方向主要集中在如何改进机械搅拌与翻动的结构和参数，来增强反应物料反应温度和反应过程中水分的均匀性，各种专用设备主要是由各种立式或卧式的带机械搅拌结构的混合机和干燥机改造而成，以及由利用反应器自身的运动来翻动或输运物料的各种形式的真空干燥机和网带干燥机改造而成。

在专利文献中，专利201010125730.6《变形淀粉微波加热干法反应系统》中所用的微波反应器，其物料的输送是通过网带的水平运动产生；又如专利200420098120.1《一种干法变形淀粉的生产装置》中的反应器是一个带水平搅拌和径向搅拌的真空容器；又如专利200420017722.X《用于干法生产变性淀粉真空高温专用反应器》，是利用传统的双锥真空干燥机改进而成，其原理是利用反应器自身的回转运动来翻动物料；又如专利200620065479.8《变性淀粉干法生产装置》，其反应器是一个经过改进的带双螺杆搅拌结构的立式混合机。

在其他文献中，陈月锋等在《实现淀粉干法变性的涡流反应器的研究》（粮油加工，2007年第5期）中提到了一种带有高速搅拌结构的涡流反应器；石海信在《变性淀粉制备及应用的绿色化学与工艺》（广西轻工业，2008年第1期）中提到了类似的高效湍流式真空干法变性淀粉反应装置。

上述公开文献提到的干法生产装置存在的不足之处是：反应器均采用机械方法对物料进行翻动，因此均存在传热传质不均匀，反应均匀度偏差，局部存在死角等缺点，导致生产的产品存在白度差、斑点高、转化率低等缺点，由于带机械搅拌或机械传动结构的反应器不容易放大，因此上述装置又普遍存在单机规模小、产品推广应用面窄的缺点。

发明内容

本发明的技术任务是针对上述现有技术中的不足提供一种生产变性淀粉的设备及方法，该一种生产变性淀粉的设备及方法具有解决了我国长期以来在干法变性淀粉生产中采用机械搅拌或翻动的反应装置存在的设备内部存在死角、传热传质不均匀等缺陷造成的反应参数无法精确控制的难题，以及带机械结构的反应器难以大型化的缺点，提供一种基于流态化原理的反应器以及相应的工艺方法。

一种生产变性淀粉的设备，包括配料单元、预干燥单元、反应单元和加湿单元；所述的配料单元包括依次连接的混合机、湿料槽和定量给料螺旋，所述的预干燥单元包括依次连接的气流干燥器、预干燥旋风和暂存仓，所述的气流干燥器与定量给料螺旋之间设置有破碎器，破碎器设置在气流干燥器的前部，破碎器的进风口与空气加热器连接，预干燥旋风的出风口与第一引风机相连；所述的反应单元包括依次由气送管道连接的流态化反应器、循环风机和空气加热/冷却器，气送管道上设置有用于调整气体流程的阀门；所述的加湿单元包括加湿料仓、加湿器、加湿旋风、分级筛、第二引风机、加湿剂槽和加湿泵，所述的加湿料仓的出风口与第二引风机相连，出料口与加湿器连接，所述的加湿器的出料口通过气送管道与加湿料仓的进料口连接，气送管道上设三通阀，三通阀的右侧包括出口a和出口b，其出口a通过气送管道与加湿料仓的进料口相连，其出口b通过气送管道与加湿旋风相连；加湿旋风的出风口与加湿料仓的进风口相连，出料口与分级筛相连；加湿器上设多个加湿喷嘴，其进料管路分别与加湿泵、加湿剂槽相连；预干燥单元的暂存仓的出料口通过气送管道与反应单元的流态化反应器的进料口连接，反应单元的流态化反应器的出料口通过气送管道与加湿单元的加湿料仓的进料口连接。

所述的流态化反应器包括反应器壳体、布风板、出料口、反应器进风口、布袋除尘器、出风箱和换热装置，所述的布风板设置在反应器壳体内，为水平布置或者倾斜设置的多孔板，将反应器壳体内腔分为反应室和布风室，所述的出料口设置在布风板的中心或者边缘，出料口上设置有出料阀，反应器进风口设置在反应器壳体的底部，反应器进料口设置在反应器壳体的侧壁，并与反应室相连通，所述的布袋除尘器设置在反应器壳体内腔的上部，出风箱设置在布袋除尘器的上部，出风箱的左侧设置有出风口，换热装置设置在反应器壳体外壁。

所述的换热装置为换热管或换热夹套。

所述的破碎器包括破碎器壳体、破碎轴、破碎齿、破碎器进风口、进料室、破碎室、分级环和出风出料口，所述的破碎器壳体内的中部设置有分级环，分级环的上部为进料室，下部为破碎室，破碎室内设置有一垂直布置的破碎轴，破碎轴上均匀设置有多个破碎齿，沿破碎室切线方向上的壳体上设置有破碎器进风口，进料室的一侧破碎器壳体上设置有破碎器进料口，顶部设置有出风出料口。

所述的气送管道上设置的用于调整气体流程的阀门包括第一阀门、出料阀、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门，所述的第一阀门设置在暂存仓与流态化反应器之间的气送管道上，所述的出料阀设置在流态化反应器的出料口上，所述的第三阀门设置在与循环风机进风口相连的气送管道上，所述的第四阀门设置在与循环风机和空气加热/冷却器连接的气送管道相连接的外接管道上，所述的第六阀门设置在循环风机与流态化反应器出风口连接的气送管道上，所述的第五阀门设置在与循环风机和流态化反应器出风口连接的气送管道相连接的外接管道上。

一种生产变性淀粉的方法，包括以下步骤：（1）配料及预干燥阶段：将原淀粉或原淀粉与粉状化学药品计量后加入混合机，将液态形式的药品计量后加入混合机，经充分混合后卸入湿料槽，然后经过定量给料螺旋以一定的给料速度连续加入气流干燥器；空气经过空气加热器加热后进入破碎器；进入气流干燥器的物料被从破碎器出来的热风分散，其中大部分细颗粒被夹带到气流干燥器中干燥，粗颗粒及团块落入破碎器中被快速转动的破碎齿打碎，并随旋转气流上升到气流干燥器内继续干燥，粉碎过程中较粗或湿重的颗粒沿破碎器壁面上升后被分级环挡下后重新粉碎，直到达到一定的细度后被气流带出到气流干燥器；经过气流干燥器干燥到要求的水分，被预干燥旋风收集下来后卸入暂存仓，干燥尾气通过第一引风机排出； 

（2）反应阶段：在进料之前调整相应阀门使反应单元处于开路状态，将从暂存仓排出的物料气送到流态化反应器内；然后调整相应阀门使反应单元处于半开路状态，同时开启空气加热/冷却器将空气加热到要求的干燥进风温度后进入流态化反应器，与物料共同形成流态化反应器床层同时进行物料的深度干燥；随着干燥深度的增加，流态化反应器床层温度逐渐增加，当床层温度达到要求的温度时，深度干燥过程完成；然后调整相应阀门使反应单元处于闭路状态，调整进风温度到反应温度，继续加热物料直到物料达到反应温度后进行反应，此时精确控制流态化反应器内的反应温度直到达到反应要求；在反应结束后，调整相应阀门使反应单元处于开路状态，同时向空气加热/冷却器通冷却水，迅速降低进风温度，进而迅速将物料冷却到接近常温，通过流态化反应器的出料口排出；流态化反应器外壁的换热管或换热夹套在深度干燥阶段和反应阶段通蒸汽或热水用于干燥物料或保持流态化反应器内部温度场均匀一致；在冷却阶段通入冷却水冷却物料；

（3）加湿阶段：通过调整相应阀门，即开启第七阀门，关闭第八阀门，将从流态化反应器连续排出的物料气送到加湿料仓；然后调整相应阀门，即关闭第七阀门，开启第八阀门，同时将三通阀打到a出口，将物料以一定速度连续卸入到加湿器；加湿剂或水从加湿剂槽泵送到加湿器，通过喷嘴雾化后喷洒在物料上，对物料进行连续在线酸碱度调节和加湿；加湿后的物料通过气送管路重新回到加湿料仓，然后进行下一个加湿循环，直至达到酸碱度和湿度要求；然后调节气送管路阀门，即将三通阀打到b出口，将物料连续排出到加湿旋风，再经分级筛筛分后包装成成品。

通过关闭出料阀、第三阀门和第五阀门，开启第一阀门、第四阀门和第六阀门，实现反应单元处于开路状态，即气体从气送管道进气，同时将物料吸送到流态化反应器内，实现自动上料；通过关闭第一阀门、出料阀和第四阀门，开启第三阀门和第五阀门，开启第六阀门到一定的开度，实现反应单元处于半开路状态，即部分外部环境的气体从第三阀门进入到反应单元，经过空气加热/冷却器加热到一定温度，然后进入流态化反应器内干燥物料，部分尾气通过第五阀门排出到外部环境，同时有一部分气体通过第六阀门始终在系统内循环；通过关闭第一阀门、出料阀、第三阀门、第四阀门和第五阀门，全开第六阀门，实现反应单元处于闭路状态，即气体在系统内部循环，形成稳定的气体环境；同时通过空气加热/冷却器和流态化反应器外壁的换热管或换热夹套对系统内温度进行调节，控制流态化反应器中各处温度保持在反应温度±1～1.5℃范围内，完成物料的反应；在反应结束后，通过关闭第一阀门、出料阀和第六阀门，开启第三阀门、第四阀门和第五阀门，使反应单元处于开路状态，即外部环境气体从第三阀门进入反应系统，经过空气加热/冷却器冷却后，进入流态化反应器将物料快速冷却，迅速终止反应；此时空气加热/冷却器和流态化反应器外壁的换热管或换热夹套停止通蒸汽或热水并切换到冷却水，用于冷却工艺气体和流态化反应器内物料。

本发明的一种生产变性淀粉的设备及方法和现有技术相比，具有以下突出的有益效果：（1）本发明摒弃了利用机械搅拌或翻动物料的方式来分散物料，进而控制反应程度和均匀度的传统思路，而是创造性的利用流态化原理来实现这一目标；本装置流态化反应器内部没有任何机械部件搅拌或翻动物料，而是通过气体均匀布风后与物料形成的稳定的流态化层，利用床层内物料剧烈返混、床层温度分布均匀一致、传热传质剧烈的特点，来实现对每个颗粒的反应行为的精确控制；因此本装置完全避免了搅拌或翻动物料的反应器所存在的物料分散不均匀、局部存在死角、传热传质不均匀的缺点，可以精确控制反应参数、获得高转化率、高反应均匀度的产品，彻底消除产品颜色重、斑点多、产品中存在未反应完全颗粒的缺点，是变形淀粉半干法、干法生产工艺的重大突破，完全满足需要精确控制产品质量的高档产品的生产；

(2)本装置将常规工艺的破碎工序，从反应工序之后改为预干燥工序的初期，针对影响干燥和反应的大颗粒和团块物料进行破碎，从而在预干燥阶段就获得干燥均匀度和颗粒均匀度更好的物料，为更好的发挥流态化反应器的优点提供了可靠的保证，从而提高了产品的收率，提高了干燥和反应的效率；

（3）本装置的反应单元，根据变性淀粉的反应特点，分别采用半开路、闭路、开路三种工艺流程，来完成深度干燥、反应、快速冷却三种操作，精确控制反应前的物料终水分、反应的温度场、反应时间等反应参数，因此比常规工艺更能提高产品的反应程度和反应均匀度；半开路和闭路操作能够将尾气排放的余热充分回收利用，从而获得更高的热效率；

（4）本装置的加湿单元，能够做到对物料进行缓慢而均匀的加湿，可以根据产品的特点和要求调整加湿操作速度、保证加湿剂和物料充分浸润，从而获得均匀一致的酸碱度和水分均匀度，避免成品包装后出现团聚、板结现象；

（5）目前国内的变形淀粉反应设备，由于机械运动结构的限制，容积最大不超过10m³，单批装填量不超过5t；而本装置的流态化反应器，由于没有运动部件，可以很容易的放大十倍以上，获得与湿法反应相同的规模，在糊精、酸解淀粉、氧化淀粉、阳离子淀粉、磷酸酯等大规模生产的领域，代替湿法反应设备，提高产品转化率和收率，降低能耗、减少环境污染；

 (6)本装置投资少，生产工艺简单，转化率高，产品均匀性好，能耗低，生产能力可调性大，产品质量稳定，品种更换方便，可有效的避免利用机械搅拌或翻动物料原理的反应器存在的产品颜色重、斑点多、出料不彻底、反应不均匀的缺点，可替代多种现有的干法生产设备，实现干法变性淀粉大规模生产。

附图说明

附图1是一种生产变性淀粉的设备的原理图；

附图2是流态化反应器的结构示意图;

附图3破碎器的结构示意图;

附图4是图3所示的A-A视图;

附图标记说明：1.混合机，2.湿料槽，3.定量给料螺旋，4.空气加热器，5.破碎器，6.气流干燥器，7.预干燥旋风，8.暂存仓，9.第一引风机，10.流态化反应器，11.循环风机，12.空气加热/冷却器，13.加湿料仓，14.第二引风机，15.加湿器，16.加湿剂槽，17.加湿泵，18.加湿旋风，19.分级筛，20.第一阀门，21.出料阀，22.第三阀门，23.第四阀门，24.第五阀门，25.第六阀门，26.三通阀，27.第七阀门，28.第八阀门，29.出料口，30.布风室，31.反应室，32.反应器进料口，33.出风口，34.出风箱，35.布袋除尘器，36.换热单元，37.布风板，38.反应器进风口，39.反应器壳体，40.破碎器壳体，41.破碎轴，42.破碎器进风口，43.破碎齿，44.破碎室，45.分级环，46.进料室，47.破碎器进料口，48.出风出料口。

具体实施方式

参照说明书附图1至附图4对本发明的一种生产变性淀粉的设备及方法作以下详细地说明。

一种生产变性淀粉的设备，包括配料单元、预干燥单元、反应单元和加湿单元；所述的配料单元包括依次连接的混合机1、湿料槽2和定量给料螺旋3，所述的预干燥单元包括依次连接的气流干燥器6、预干燥旋风7和暂存仓8，所述的气流干燥器6与定量给料螺旋3之间设置有破碎器5，破碎器5设置在气流干燥器6的前部，破碎器5的进风口与空气加热器4连接，预干燥旋风7的出风口与第一引风机9相连；所述的反应单元包括依次由气送管道连接的流态化反应器10、循环风机11和空气加热/冷却器12，气送管道上设置有用于调整气体流程的阀门；所述的加湿单元包括加湿料仓13、加湿器15、加湿旋风18、分级筛19、第二引风机14、加湿剂槽16和加湿泵17，所述的加湿料仓13的出风口与第二引风机14相连，出料口与加湿器15连接，所述的加湿器15的出料口通过气送管道与加湿料仓13的进料口连接，气送管道上设三通阀26，三通阀26的右侧包括出口a和出口b，其出口a通过气送管道与加湿料仓13的进料口相连，其出口b通过气送管道与加湿旋风18相连；加湿旋风18的出风口与加湿料仓13的进风口相连，出料口与分级筛19相连；加湿器15上设多个加湿喷嘴，其进料管路分别与加湿泵17、加湿剂槽16相连；预干燥单元的暂存仓8的出料口通过气送管道与反应单元的流态化反应器10的进料口连接，反应单元的流态化反应器10的出料口通过气送管道与加湿单元的加湿料仓13的进料口连接。通过操作单元的有机组合，实现原淀粉和药剂的混合、破碎及预干燥、深度干燥、反应、快速冷却、加湿及调酸碱度、筛分全过程。

所述的流态化反应器10包括反应器壳体39、布风板37、出料口29、反应器进风口38、布袋除尘器35、出风箱34和换热装置36，所述的布风板37设置在反应器壳体39内，为水平布置或者倾斜设置的多孔板，将反应器壳体39内腔分为反应室31和布风室30，所述的出料口29设置在布风板37的中心或者边缘，出料口29上设置有出料阀21，反应器进风口38设置在反应器壳体39的底部，反应器进料口32设置在反应器壳体39的侧壁，并与反应室31相连通，所述的布袋除尘器35设置在反应器壳体39内腔的上部，将气体里的物料粉尘收集在流态化反应器10的内部；出风箱34设置在布袋除尘器35的上部，出风箱34的左侧设置有出风口33，换热装置36设置在反应器壳体39外壁。

流态化反应器10的反应器壳体39横截面为圆柱形、方形或长方形。

所述的换热装置36为换热管或换热夹套。在反应阶段用于加热物料，在冷却阶段用于冷却物料。

所述的布风板37上设置有可使气体沿水平方向导向分布的流道。导向分布的结果可使布风板上表面一定高度的物料从四周向出料口流动，因此在深度干燥和反应阶段可使物料形成从四周向中心流动的环流，或者从远离反应器进料口端到反应器进料口流动的环流，提高物料的返混程度，在放料阶段可将物料迅速排出。

所述的流态化反应器10，是一个利用流态化原理设计的容器，内部没有任何机械部件用来翻动或带动物料运动，而是利用气体经过气体分布板均匀布风后，以一定速度穿过物料层，形成稳定的流态化床层，利用流态化床层内物料剧烈返混、床层温度分布均匀、传热传质剧烈的特点，来实现对每个物料颗粒的反应行为的精确控制。

所述的破碎器5包括破碎器壳体40、破碎轴41、破碎齿43、破碎器进风口42、进料室46、破碎室44、分级环45和出风出料口48，所述的破碎器壳体10内的中部设置有分级环45，分级环45的上部为进料室46，下部为破碎室44，破碎室44内设置有一垂直布置的破碎轴41，破碎轴41上均匀设置有多个破碎齿43，沿破碎室44切线方向上的破碎器壳体40上设置有破碎器进风口42，进料室46的一侧破碎器壳体40上设置有破碎器进料口42，顶部设置有出风出料口48。

在气流干燥器6的前部设有对粗颗粒进行破碎的破碎器5，其破碎轴41垂直布置；热风从破碎器壁面切向进入，用于干燥和破碎粗颗粒；定量进料螺旋3从破碎器5的上部加料，通过合理设计加料部位的气流流道和气流风速，使较粗的颗粒和团块落入破碎器5中破碎成细颗粒后被热风带入气流干燥器6进一步干燥；在破碎器5的上部设有分级环45，比较粗或潮湿的颗粒由于离心力的作用沿壁面上升，然后被分级环45阻挡后落入破碎器5重新干燥，如此循环直至破碎成小颗粒后被气体带入气流干燥器6。此结构使物料在预干燥阶段获得均匀一致的颗粒，从而进一步提高流态化反应器10的反应均匀度。

在加湿单元的加湿料仓13内置布袋除尘器；在进料阶段，通过关闭第八阀门28，开启第七阀门27，将物料从流态化反应器10出口吸入加湿料仓13。在加湿阶段，通过关闭第七阀门27，开启第八阀门28，同时将三通阀26打到a出口，物料从加湿料仓13出料口进入加湿器15，加湿剂从加湿剂槽16抽出，被加湿泵17加压后通过喷嘴雾化后喷洒到物料上，经过一遍加湿后的物料从加湿器15的出口排出，通过气送管道重新送回到加湿料仓13进行下次加湿，如此循环直到达到要求；加湿完成后，将三通阀26打到b出口，物料被气送到加湿旋风18，被旋风收集下来后进入分级筛19，将少量较大颗粒筛分后包装。此加湿工艺可根据物料特性灵活调整加湿速度，加湿速度可通过加湿料仓13的卸料速度和加湿剂的喷液速度进行调节，气流输送的过程又是湿颗粒破碎的过程，因此可以良好的控制加湿后产的酸碱度和湿度的均匀度。

所述的气送管道上设置的用于调整气体流程的阀门包括第一阀门20、出料阀21、第三阀门22、第四阀门23、第五阀门24和第六阀门25，所述的第一阀门20设置在暂存仓8与流态化反应器10之间的气送管道上，所述的出料阀21设置在流态化反应器10的出料口29上，所述的第三阀门22设置在与循环风机11进风口相连的气送管道上，所述的第四阀门23设置在与循环风机11和空气加热/冷却器12连接的气送管道相连接的外接管道上，所述的第六阀门25设置在循环风机11与流态化反应器10出风口连接的气送管道上，所述的第五阀门24设置在与循环风机11和流态化反应器10出风口连接的气送管道相连接的外接管道上。

一种生产变性淀粉的方法，包括以下步骤：（1）配料及预干燥阶段：将原淀粉或原淀粉与粉状化学药品计量后加入混合机1，将液态形式的药品计量后加入混合机1，经充分混合后卸入湿料槽2，然后经过定量给料螺旋3以一定的给料速度连续加入气流干燥器6；空气经过空气加热器4加热后进入破碎器5；进入气流干燥器6的物料被从破碎器5出来的热风分散，其中大部分细颗粒被夹带到气流干燥6器中干燥，粗颗粒及团块落入破碎器5中被快速转动的破碎齿43打碎，并随旋转气流上升到气流干燥器10内继续干燥，粉碎过程中较粗或湿重的颗粒沿破碎器5壁面上升后被分级环45挡下后重新粉碎，直到达到一定的细度后被气流带出到气流干燥器6；经过气流干燥器6干燥到要求的水分，被预干燥旋风7收集下来后卸入暂存仓8，干燥尾气通过第一引风机9排出； 

（2）反应阶段：在进料之前调整相应阀门使反应单元处于开路状态，将从暂存仓8排出的物料气送到流态化反应器10内；然后调整相应阀门使反应单元处于半开路状态，同时开启空气加热/冷却器12将空气加热到要求的干燥进风温度后进入流态化反应器10，与物料共同形成流态化反应器床层同时进行物料的深度干燥；随着干燥深度的增加，流态化反应器10床层温度逐渐增加，当床层温度达到要求的温度时，深度干燥过程完成；然后调整相应阀门使反应单元处于闭路状态，调整进风温度到反应温度，继续加热物料直到物料达到反应温度后进行反应，此时精确控制流态化反应器10内的反应温度直到达到反应要求；在反应结束后，调整相应阀门使反应单元处于开路状态，同时向空气加热/冷却器12通冷却水，迅速降低进风温度，进而迅速将物料冷却到接近常温，通过流态化反应器10的出料口29排出；流态化反应器10外壁的换热管或换热夹套在深度干燥阶段和反应阶段通蒸汽或热水用于干燥物料或保持流态化反应器内部温度场均匀一致；在冷却阶段通入冷却水冷却物料；

（3）加湿阶段：通过调整相应阀门，即开启第七阀门27，关闭第八阀门28，将从流态化反应器10连续排出的物料气送到加湿料仓13；然后调整相应阀门，即关闭第七阀门27，开启第八阀门28，同时将三通阀26打到a出口，将物料以一定速度连续卸入到加湿器15；加湿剂或水从加湿剂槽16泵送到加湿器15，通过喷嘴雾化后喷洒在物料上，对物料进行连续在线酸碱度调节和加湿；加湿后的物料通过气送管路重新回到加湿料仓13，然后进行下一个加湿循环，直至达到酸碱度和湿度要求；然后调节气送管路阀门，即将三通阀26打到b出口，将物料连续排出到加湿旋风18，再经分级筛19筛分后包装成成品。

通过关闭出料阀21、第三阀门22和第五阀门24，开启第一阀门20、第四阀门23和第六阀门25，实现反应单元处于开路状态，即气体从气送管道进气，同时将物料吸送到流态化反应器10内，实现自动上料；通过关闭第一阀门20、出料阀21和第四阀门23，开启第三阀门22和第五阀门24，开启第六阀门25到一定的开度，实现反应单元处于半开路状态，即部分外部环境的气体从第三阀门22进入到反应单元，经过空气加热/冷却器12加热到一定温度，然后进入流态化反应器10内干燥物料，部分尾气通过第五阀门24排出到外部环境，同时有一部分气体通过第六阀门25始终在系统内循环；通过关闭第一阀门20、出料阀21、第三阀门22、第四阀门23和第五阀门24，全开第六阀门25，实现反应单元处于闭路状态，即气体在系统内部循环，形成稳定的气体环境；同时通过空气加热/冷却器12和流态化反应器10外壁的换热管或换热夹套对系统内温度进行调节，控制流态化反应器10中各处温度保持在反应温度±1～1.5℃范围内，完成物料的反应；在反应结束后，通过关闭第一阀门20、出料阀21和第六阀门25，开启第三阀门22、第四阀门23和第五阀门24，使反应单元处于开路状态，即外部环境气体从第三阀门22进入反应系统，经过空气加热/冷却器12冷却后，进入流态化反应器10将物料快速冷却，迅速终止反应；此时空气加热/冷却器12和流态化反应器10外壁的换热管或换热夹套停止通蒸汽或热水并切换到冷却水，用于冷却工艺气体和流态化反应器10内物料。

以干法淀粉磷酸酯的生产为例：

配制浓度为10～15%的三聚磷酸钠溶液；向混合机1内加入一定量的玉米淀粉原料，然后喷入占淀粉5%的三聚磷酸钠溶液，混合45～60min，混合均匀的原料卸入湿料槽2；开启第一引风机9、空气加热器4和破碎器5，当空气加热到150℃时开启定量给料螺旋3，从一定的速度将原料连续稳定加入气流干燥器6；大部分原料被气流夹带到气流干燥器6中干燥，少部分团块落入破碎器5后被破碎成细粉，重新进入气流干燥器6干燥；干燥好的原料被预干燥旋风7收集后卸入暂存仓8。调节定量给料螺旋3的加料速度，使排风温度在85～95℃左右，此时预干燥后的原料含水量在6～8%之间。

开启反应单元的循环风机11并调整相应的阀门，将暂存仓8出料吸送到流态化反应器10中；调整相应阀门使系统处于半开路状态，开启空气加热/冷却器12中的加热器的蒸气阀门，将进风温度加热到150℃，对流态化反应器10中的淀粉进行深度干燥，同时开启流态化反应器10壁面的换热管的蒸汽阀门；在深度干燥过程中注意观察流化料层的温度，当此温度上升到105～110℃时，调整相应的阀门使系统处于闭路状态，同时关小空气加热/冷却器12中的加热器和流态化反应器10壁面的换热管的蒸汽阀门，将风温降低到130℃，观察流态化反应器10各个控制点的温度并随时调整相应的蒸汽阀门，将温度控制在130℃±1～1.5℃进行反应，反应时间1h左右时每5min取样分析一次；当达到要求的指标后迅速将蒸汽切换到冷却水，同时调整阀门将系统调整到开路状态对物料进行快速降温，当反应器床层温度下降到60℃以下后开始出料。

开启加湿单元的第二引风机14，将流态化反应器10出料吸送到加湿料仓13。然后开启加湿料仓13的卸料阀，以一定的速度向加湿器15卸料；加湿剂通过加湿泵17加压后喷洒到物料上，经过一遍加湿后的物料被重新气送到加湿料仓13进行下一遍加湿；直到水分和酸碱度达到要求时，调整相应阀门将产品气送到加湿旋风18收集，然后进行筛分包装得到产品。加湿料仓13的卸料速度和加湿剂的喷液速度可以调节，以保证加湿剂与产品颗粒充分浸润，最后得到PH值6～6.5，含水量8～10%的颗粒均匀、不板结的产品。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (7)

1.一种生产变性淀粉的设备，其特征是：包括配料单元、预干燥单元、反应单元和加湿单元；所述的配料单元包括依次连接的混合机、湿料槽和定量给料螺旋，所述的预干燥单元包括依次连接的气流干燥器、预干燥旋风和暂存仓，所述的气流干燥器与定量给料螺旋之间设置有破碎器，破碎器设置在气流干燥器的前部，破碎器的进风口与空气加热器连接，预干燥旋风的出风口与第一引风机相连；所述的反应单元包括依次由气送管道连接的流态化反应器、循环风机和空气加热/冷却器，气送管道上设置有用于调整气体流程的阀门；所述的加湿单元包括加湿料仓、加湿器、加湿旋风、分级筛、第二引风机、加湿剂槽和加湿泵，所述的加湿料仓的出风口与第二引风机相连，出料口与加湿器连接，所述的加湿器的出料口通过气送管道与加湿料仓的进料口连接，气送管道上设三通阀，三通阀的右侧包括出口a和出口b，其出口a通过气送管道与加湿料仓的进料口相连，其出口b通过气送管道与加湿旋风相连；加湿旋风的出风口与加湿料仓的进风口相连，出料口与分级筛相连；加湿器上设多个加湿喷嘴，其进料管路分别与加湿泵、加湿剂槽相连；预干燥单元的暂存仓的出料口通过气送管道与反应单元的流态化反应器的进料口连接，反应单元的流态化反应器的出料口通过气送管道与加湿单元的加湿料仓的进料口连接。

2.根据权利要求1所述的一种生产变性淀粉的设备，其特征是：所述的流态化反应器包括反应器壳体、布风板、出料口、反应器进风口、布袋除尘器、出风箱和换热装置，所述的布风板设置在反应器壳体内，为水平布置或者倾斜设置的多孔板，将反应器壳体内腔分为反应室和布风室，所述的出料口设置在布风板的中心或者边缘，出料口上设置有出料阀，反应器进风口设置在反应器壳体的底部，反应器进料口设置在反应器壳体的侧壁，并与反应室相连通，所述的布袋除尘器设置在反应器壳体内腔的上部，出风箱设置在布袋除尘器的上部，出风箱的左侧设置有出风口，换热装置设置在反应器壳体外壁。

3.根据权利要求2所述的一种生产变性淀粉的设备，其特征是：所述的换热装置为换热管或换热夹套。

4.根据权利要求1所述的一种生产变性淀粉的设备，其特征是：所述的破碎器包括破碎器壳体、破碎轴、破碎齿、破碎器进风口、进料室、破碎室、分级环和出风出料口，所述的破碎器壳体内的中部设置有分级环，分级环的上部为进料室，下部为破碎室，破碎室内设置有一垂直布置的破碎轴，破碎轴上均匀设置有多个破碎齿，沿破碎室切线方向上的壳体上设置有破碎器进风口，进料室的一侧破碎器壳体上设置有破碎器进料口，顶部设置有出风出料口。

5.根据权利要求2所述的一种生产变性淀粉的设备，其特征是：所述的气送管道上设置的用于调整气体流程的阀门包括第一阀门、出料阀、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门，所述的第一阀门设置在暂存仓与流态化反应器之间的气送管道上，所述的出料阀设置在流态化反应器的出料口上，所述的第三阀门设置在与循环风机进风口相连的气送管道上，所述的第四阀门设置在与循环风机和空气加热/冷却器连接的气送管道相连接的外接管道上，所述的第六阀门设置在循环风机与流态化反应器出风口连接的气送管道上，所述的第五阀门设置在与循环风机和流态化反应器出风口连接的气送管道相连接的外接管道上。

6.一种生产变性淀粉的方法，其特征是：包括以下步骤：（1）配料及预干燥阶段：将原淀粉或原淀粉与粉状化学药品计量后加入混合机，将液态形式的药品计量后加入混合机，经充分混合后卸入湿料槽，然后经过定量给料螺旋以一定的给料速度连续加入气流干燥器；空气经过空气加热器加热后进入破碎器；进入气流干燥器的物料被从破碎器出来的热风分散，其中大部分细颗粒被夹带到气流干燥器中干燥，粗颗粒及团块落入破碎器中被快速转动的破碎齿打碎，并随旋转气流上升到气流干燥器内继续干燥，粉碎过程中较粗或湿重的颗粒沿破碎器壁面上升后被分级环挡下后重新粉碎，直到达到一定的细度后被气流带出到气流干燥器；经过气流干燥器干燥到要求的水分，被预干燥旋风收集下来后卸入暂存仓，干燥尾气通过第一引风机排出； 

（2）反应阶段：在进料之前调整相应阀门使反应单元处于开路状态，将从暂存仓排出的物料气送到流态化反应器内；然后调整相应阀门使反应单元处于半开路状态，同时开启空气加热/冷却器将空气加热到要求的干燥进风温度后进入流态化反应器，与物料共同形成流态化反应器床层同时进行物料的深度干燥；随着干燥深度的增加，流态化反应器床层温度逐渐增加，当床层温度达到要求的温度时，深度干燥过程完成；然后调整相应阀门使反应单元处于闭路状态，调整进风温度到反应温度，继续加热物料直到物料达到反应温度后进行反应，此时精确控制流态化反应器内的反应温度直到达到反应要求；在反应结束后，调整相应阀门使反应单元处于开路状态，同时向空气加热/冷却器通冷却水，迅速降低进风温度，进而迅速将物料冷却到接近常温，通过流态化反应器的出料口排出；流态化反应器外壁的换热管或换热夹套在深度干燥阶段和反应阶段通蒸汽或热水用于干燥物料或保持流态化反应器内部温度场均匀一致；在冷却阶段通入冷却水冷却物料；

（3）加湿阶段：通过调整相应阀门，即开启第七阀门，关闭第八阀门，将从流态化反应器连续排出的物料气送到加湿料仓；然后调整相应阀门，即关闭第七阀门，开启第八阀门，同时将三通阀打到a出口，将物料以一定速度连续卸入到加湿器；加湿剂或水从加湿剂槽泵送到加湿器，通过喷嘴雾化后喷洒在物料上，对物料进行连续在线酸碱度调节和加湿；加湿后的物料通过气送管路重新回到加湿料仓，然后进行下一个加湿循环，直至达到酸碱度和湿度要求；然后调节气送管路阀门，即将三通阀打到b出口，将物料连续排出到加湿旋风，再经分级筛筛分后包装成成品。

7.根据权利要求6所述的一种生产变性淀粉的方法，其特征是：通过关闭出料阀、第三阀门和第五阀门，开启第一阀门、第四阀门和第六阀门，实现反应单元处于开路状态，即气体从气送管道进气，同时将物料吸送到流态化反应器内，实现自动上料；通过关闭第一阀门、出料阀和第四阀门，开启第三阀门和第五阀门，开启第六阀门到一定的开度，实现反应单元处于半开路状态，即部分外部环境的气体从第三阀门进入到反应单元，经过空气加热/冷却器加热到一定温度，然后进入流态化反应器内干燥物料，部分尾气通过第五阀门排出到外部环境，同时有一部分气体通过第六阀门始终在系统内循环；通过关闭第一阀门、出料阀、第三阀门、第四阀门和第五阀门，全开第六阀门，实现反应单元处于闭路状态，即气体在系统内部循环，形成稳定的气体环境；同时通过空气加热/冷却器和流态化反应器外壁的换热管或换热夹套对系统内温度进行调节，控制流态化反应器中各处温度保持在反应温度±1～1.5℃范围内，完成物料的反应；在反应结束后，通过关闭第一阀门、出料阀和第六阀门，开启第三阀门、第四阀门和第五阀门，使反应单元处于开路状态，即外部环境气体从第三阀门进入反应系统，经过空气加热/冷却器冷却后，进入流态化反应器将物料快速冷却，迅速终止反应；此时空气加热/冷却器和流态化反应器外壁的换热管或换热夹套停止通蒸汽或热水并切换到冷却水，用于冷却工艺气体和流态化反应器内物料。

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