CN104207311B - 一种新型的蔬菜脱水装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及蔬菜脱水技术领域，公开了一种新型的蔬菜脱水装置及其方法。所述蔬菜脱水装置包括填充有吸附剂的吸附装置，该吸附装置用于吸附掉空气中的水分及杂质；以及与吸附装置连通的干燥箱，该干燥箱用于接收从吸附装置干燥后的空气，并通过该干燥空气对干燥箱内的蔬菜进行快速脱水。本发明利用吸附剂的吸水特性，吸附空气中的水分及杂质，使空气达到一定干燥度，再通过动力装置加压、加快干燥空气在整个脱水装置中的流速，实现蔬菜的快速脱水，规避了现有技术中通过低温冷冻或高温烘烤等脱水方式的种种弊端，实现了常温下对蔬菜的快速脱水，可节省投资，具有操作方便、卫生环保、脱水效率高和脱水效果好的优点。

Description

一种新型的蔬菜脱水装置及其方法

技术领域

本发明涉及蔬菜脱水技术领域，更具体的说，特别涉及一种新型的蔬菜脱水装置及其方法。

背景技术

脱水干制方法有自然干制及人工脱水两类。自然干制包括自然晒干和自然风干两类，因受气候条件影响很大，不适合大批量加工，因而脱水蔬菜加工一般指人工脱水。

现有的人工脱水有多种，如：真空冷冻脱水，热泵脱水，热风干制、微波干制、膨化干制、红外线及远红外线脱水等，以及不同脱水方法组合脱水。目前，针对蔬菜脱水干制应用比较多的是冷冻真空干燥脱水、热泵脱水和热风干燥脱水。

冷冻真空干燥脱水一方面因低温冷冻后使蔬菜口感变差；另一方面因加工工艺复杂，设备投资大，能耗高，加工成本居高不下。热泵干燥脱水因为后期脱水效果较差，脱水精度达不到要求，仅适用于加工含水量要求不高的蔬菜。热风干燥脱水因为烘干温度很高，因而其产品品相较差、营养成分损失大。

目前，物理吸附技术被广泛应用于工业领域，包括气体提纯、水质净化等，但是还未有应用于蔬菜脱水干燥领域。下面再具体介绍吸附的原理及物理吸附。

当气体分子运动到固体表面上时，由于固体表面原子剩余引力的作用，气体中的一些分子便会暂时停留在固体表面上，这些分子在固体表面上的浓度增大，这种现象称为气体分子在固体表面上的吸附；吸附物质的固体称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质；按吸附质与吸附剂之间引力场的性质，吸附可分为化学吸附和物理吸附。

物理吸附也称范德华(vander Waais)吸附，它是由吸附质分子和吸附剂表面分子之间的引力所引起的，此力也叫作范德华力。由于固体表面的分子与其内部分子不同，存在剩余的表面自由力场，当气体分子碰到固体表面时，其中一部分就被吸附，并释放出吸附热。在被吸附的分子中，只有当其热运动的动能足以克服吸附剂引力场的位能时才能重新回到气相，所以在与气体接触的固体表面上总是保留着许多被吸附的分子；由于分子间的引力所引起的吸附，其吸附热较低，接近吸附质的汽化热或冷凝热，吸附和解吸速度也都较快，被吸附气体也较容易地从固体表面解吸出来，所以物理吸附是可逆的；物理吸附通常分为变温吸附和变压吸附。其中，变温吸附是指在同一吸附质分压下，吸附质在吸附剂上的吸附量随吸附温度上升而减少；变压吸附是指在同一温度下，吸附质在吸附剂上的吸附量随吸附质的分压上升而增加。因此，降低吸附温度和升高吸附压力有利于气体组分的吸附；反之，提高温度和降低压力则气体的吸附量减少而产生解吸。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使蔬菜在常温状态下能够实现快速干燥脱水的新型的蔬菜脱水装置及其方法。

为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：

一种新型的蔬菜脱水装置，所述蔬菜脱水装置包括填充有吸附剂的吸附装置，该吸附装置用于吸附掉空气中的水分及杂质；以及与吸附装置连通的干燥箱，该干燥箱用于接收从吸附装置干燥后的空气，并通过该干燥空气对干燥箱内的蔬菜进行快速脱水。

根据本发明的一优选实施例：还包括与所述吸附装置连接的动力装置，所述动力装置用于对吸附装置进行加压以增加干燥后的空气在吸附装置内的流速。

根据本发明的一优选实施例：所述吸附装置包括相互并联的第一吸附罐和第二吸附罐，安装在第一吸附罐和第二吸附罐输入端的第一程序控制阀组，并联安装在第一吸附罐和第二吸附罐输出端的第二程序控制阀组，所述干燥箱与吸附装置输出端连通；所述第一吸附罐和第二吸附罐均填充有吸附剂。

根据本发明的一优选实施例：所述第一程序控制阀组包括第一至第四控制阀，所述第一控制阀和第二控制阀相互串联后分别连接在第一吸附罐和第二吸附罐的进口端，且所述第三控制阀和第四控制阀相互串联后分别连接在第一吸附罐和第二吸附罐的进口端，所述动力装置连接在第一控制阀和第二控制阀之间，所述第三控制阀和第四控制阀之间连接有降压装置；所述第二程序控制阀组包括第五和第六控制阀，所述第五控制阀和第六控制阀相互串联后分别连接在第一吸附罐和第二吸附罐的出口端。

根据本发明的一优选实施例：所述干燥箱通过管道连接在第五控制阀和第六控制阀之间。

根据本发明的一优选实施例：所述吸附剂为硅胶、活性炭、分子筛、活性氧化铝中的任意一种。

根据本发明的一优选实施例：所述动力装置为安装在第一控制阀和第二控制阀之间的加压器。

本发明还提供一种根据上述的新型的蔬菜脱水装置的脱水方法，包括以下步骤，

第一步、空气干燥的过程，利用吸附装置中的吸附剂吸附掉空气中的水份及杂质；

第二步、蔬菜脱水的过程，利用动力装置加压并加快干燥后的空气的流速，以实现干燥箱内的蔬菜的快速脱水。

根据本发明的一优选实施例：还包括对饱和后的吸附剂进行解吸的过程。

根据本发明的一优选实施例：所述解吸的过程具体通过对吸附剂进行升温或降低吸附剂的压强或对吸附剂进行反吹的形式。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明利用吸附剂的吸水特性，吸附空气中的水分及杂质，使空气达到一定干燥度，再通过动力装置加压、加快干燥空气在整个脱水装置中的流速，实现蔬菜的快速脱水，规避了现有技术中通过低温冷冻或高温烘烤等脱水方式的种种弊端，实现了常温下对蔬菜的快速脱水，投资节省，具有操作方便、卫生环保、脱水效率高和脱水效果好的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1.为本发明的新型的蔬菜脱水装置的结构示意图。

图2.为本发明的新型的蔬菜脱水方法的流程图。

图3.为本发明的新型的蔬菜脱水方法中第一吸附罐和第二吸附罐的控制流程图。

附图标记说明：1、吸附装置，2、干燥箱，3、动力装置，4、第一吸附罐，5、第二吸附罐，6、吸附剂，7、降压装置，8、辅热区，9、干燥区。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例

参阅图1所示，本发明提供的一种新型的蔬菜脱水装置，所述的蔬菜脱水装置包括填充有吸附剂的吸附装置1，该吸附装置1用于吸附掉空气中的水分及杂质；以及与吸附装置1连通的干燥箱2，该干燥箱2用于接收从吸附装置1干燥后的空气，并通过该干燥空气对干燥箱2内的蔬菜进行快速脱水。

本发明还包括与所述吸附装置1连接的动力装置3，所述的动力装置3用于对吸附装置1进行加压以增加干燥后的空气在吸附装置1内的流速。

本发明还包括与所述吸附装置1连接的降压装置7，所述的降压装置7用于对吸附装置1进行降压以加速吸附装置1中吸附剂6解吸。

本发明中所述的吸附装置1包括相互并联的第一吸附罐4和第二吸附罐5，安装在第一吸附罐4和第二吸附罐5输入端的第一程序控制阀组，并联安装在第一吸附罐4和第二吸附罐5输出端的第二程序控制阀组，所述的干燥箱2与吸附装置输出端连通；所述的第一吸附罐4和第二吸附罐5均填充有吸附剂6。

所述的第一程序控制阀组包括第一至第四控制阀(KV1-KV4)，所述的第一控制阀KV1和第二控制阀KV2相互串联后分别连接在第一吸附罐4和第二吸附罐5的进口端，且所述的第三控制阀KV3和第四控制阀KV4相互串联后分别连接在第一吸附罐4和第二吸附罐5的进口端，所述的动力装置3连接在第一控制阀KV1和第二控制阀KV2之间，所述的第三控制阀KV3和第四控制阀KV4之间连接有降压装置7；所述的第二程序控制阀组包括第五和第六控制阀(KV5、KV6)，所述第五控制阀KV5和第六控制阀KV6相互串联后分别连接在第一吸附罐4和第二吸附罐5的出口端。

所述的干燥箱2通过管道连接在第五控制阀KV5和第六控制阀KV6之间。

在本发明中，所述的吸附剂为硅胶、活性炭、分子筛、活性氧化铝等中的任意一种。

作为优选，作为动力装置3的加压器安装在第一控制阀KV1和第二控制阀KV2之间。

本发明中的干燥箱2为蔬菜产品加工区，由辅热区8和干燥区9组成，辅热区8内置加热装置，可根据烘干物性质不同适当提高干燥区温度，加速烘干；而干燥区9为蔬菜产品加工区，内置多道隔层，使干燥气流在物料层往返通过，从而带走水分，尾气进入动力装置3入口，实现循环干燥。

参阅图3所示，本发明还提供一种根据上述的新型的蔬菜脱水装置的脱水方法，包括以下步骤：

第一步、空气干燥的过程，利用吸附装置中的吸附剂吸附掉空气中的水份及杂质；

第二步、蔬菜脱水的过程，利用动力装置加压并加快干燥后的空气的流速，以实现干燥箱内的蔬菜的快速脱水。

而在吸附装置1中的吸附剂达到饱和时，该方法还包括对饱和后的吸附剂进行解吸的过程。该解吸的过程具体通过对吸附剂进行升温或降低吸附剂的压强或对吸附剂进行反吹的形式达到。

下面分别介绍第一吸附罐4和第二吸附罐5在具体工作时的控制流程。

步骤S1：第一吸附罐4吸附过程，此时，第一控制阀KV1和第五控制阀KV5、第四控制阀KV4打开，第二控制阀KV2、第三控制阀KV3和第六控制阀KV6关闭，加压空气进入第一吸附罐4，第一吸附罐4内压力增高，加压气流中水分被第一吸附罐4内吸附剂吸收成为干燥空气，至出口经第五控制阀KV5，输送至干燥箱2。

第二吸附罐5的解吸过程，由于第四控制阀KV4打开，第三控制阀KV3关闭，降压装置7抽空，第二吸附罐5内压力迅速降低，使第二吸附罐5内吸附剂解吸，含水分的气流经第四控制阀KV4排出。

步骤S2：第一吸附罐4的吸附过程，该过程与步骤S1相同。

第二吸附罐5的充压过程，由于在步骤S1阶段，第二吸附罐5已实现解吸，但因为低压时解吸，要实现吸附必须使第二吸附罐5的压力升高，所以关闭第四控制阀KV4，打开第六控制阀KV6，第二吸附罐5的顶部有干燥气体充入，实现充压过程。

步骤S3：第二吸附罐5的吸附过程：在步骤S2阶段，第二吸附罐5已实现充压，此时打开第二控制阀KV2，关闭第一控制阀KV1及第五控制阀KV5，加压空气进入第二吸附罐5，加压气流中水分被第二吸附罐5内吸附剂6吸收成为干燥空气，至出口经第六控制阀KV6，输送至干燥箱2。

第一吸附罐4的解吸过程，由于第三控制阀KV3打开，第四控制阀KV4关闭，降压装置7抽空，第一吸附罐4内压力迅速降低，使第一吸附罐4内吸附剂解吸，含水分的气流经第三控制阀KV3排出。

步骤S4，第二吸附罐5的吸附过程，该过程与步骤S3相同。

第一吸附罐4的充压过程，由于在步骤S3阶段，第一吸附罐4已实现解吸，但因为低压时解吸，要实现吸附必须使第一吸附罐4的压力升高，所以关闭第三控制阀KV3，打开第五控制阀KV5，第一吸附罐4的顶部有干燥气体充入，实现充压过程。

通过上述的步骤，第一吸附罐4内已实现充压，重新具备吸附条件，第二吸附罐5已吸附完毕，需要解吸，因此再回到步骤S1重新开始下个循环。

本发明利用吸附装置1快速吸除空气中的水分及杂质，通过加大空气的流速及干燥度，达到常温状态下快速对蔬菜进行干燥脱水的目的；相比如今市场上的热风或真空冷冻脱水，该装置在近乎自然条件温度下实现了烘干，使蔬菜中一些对温度敏感的物质，如叶绿素、维生素、活性酶等最大程度的保存下来，从而在品相、口感、营养成分等方面具有很大优势；同时，用于干燥的气体滤除了杂质及水分，使脱水过程干净、无污染；另外，因吸附装置可实现再生解吸，无毒无污染，可循环使用，实现了节能环保。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新型的蔬菜脱水装置，其特征在于：所述蔬菜脱水装置包括填充有吸附剂的吸附装置(1)，该吸附装置(1)用于吸附掉空气中的水分及杂质；以及与吸附装置(1)连通的干燥箱(2)，该干燥箱(2)用于接收从吸附装置(1)干燥后的空气，并通过该干燥的空气对干燥箱(2)内的蔬菜进行快速脱水；

还包括与所述吸附装置(1)连接的动力装置(3)，所述动力装置(3)用于对吸附装置(1)进行加压以增加干燥后的空气在吸附装置(1)内的流速；

所述吸附装置(1)包括相互并联的第一吸附罐(4)和第二吸附罐(5)，安装在第一吸附罐(4)和第二吸附罐(5)输入端的第一程序控制阀组，并联安装在第一吸附罐(4)和第二吸附罐(5)输出端的第二程序控制阀组，所述干燥箱(2)与吸附装置(1)输出端连通；所述第一吸附罐(4)和第二吸附罐(5)均填充有吸附剂(6)；

所述第一程序控制阀组包括第一控制阀(KV1)、第二控制阀(KV2)、第三控制阀(KV3)和第四控制阀(KV4)，所述第一控制阀(KV1)和第二控制阀(KV2)相互串联后分别连接在第一吸附罐(4)和第二吸附罐(5)的进口端，且所述第三控制阀(KV3)和第四控制阀(KV4)相互串联后分别连接在第一吸附罐(4)和第二吸附罐(5)的进口端，所述动力装置(3)连接在第一控制阀(KV1)和第二控制阀(KV2)之间，所述第三控制阀(KV3)和第四控制阀(KV4)之间连接有降压装置(7)；所述第二程序控制阀组包括第五控制阀(KV5)和第六控制阀(KV6)，所述第五控制阀(KV5)和第六控制阀(KV6)相互串联后分别连接在第一吸附罐(4)和第二吸附罐(5)的出口端。

2.根据权利要求1所述的新型的蔬菜脱水装置，其特征在于：所述干燥箱(2)通过管道连接在第五控制阀(KV5)和第六控制阀(KV6)之间。

3.根据权利要求1所述的新型的蔬菜脱水装置，其特征在于：所述吸附剂为硅胶、活性炭、分子筛、活性氧化铝中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的新型的蔬菜脱水装置，其特征在于：所述动力装置(3)为安装在第一控制阀(KV1)和第二控制阀(KV2)之间的加压器。