CN109405450A - 有效提高农产品品质的干燥装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有效提高农产品品质的干燥装置，其特征在于：干燥箱上设置有放空阀及压力表，储水管通过输水管连接至超声雾化式过热蒸汽发生器，超声雾化式过热蒸汽发生器的蒸汽出口通过第一蒸汽管连接至所述干燥箱的过热蒸汽分布器，干燥箱的蒸汽出口通过第二蒸汽管连接至冷凝器，冷凝器的出液口连接有集液瓶，真空泵通过真空管路连接至冷凝器。本发明涉及一种有效提高农产品品质的干燥方法，步骤包括：1)预热；2)投料；3)抽真空；4)通蒸汽；5)物料干燥；6)实验结束。本发明涉及科学合理，过热蒸汽的产生快速高效，减少能量消耗，且干燥温度低，可以提高农产品的干燥品质，特别适用于食品、农产品等热敏性物料的干燥。

Description

有效提高农产品品质的干燥装置及方法

技术领域

本发明属于干燥技术领域，涉及农产品干燥装置，特别涉及一种有效提高农产品品质的干燥装置及干燥方法，尤其适用于农产品及食品等热敏性物料的干燥。

背景技术

过热蒸汽干燥过程具有传热传质效率高，而且物料的品质在干燥过程可以得到较好地保护，整个干燥过程无废气的排放，对环境无污染等优点，近年来越来越受到研究者的青睐。常压过热蒸汽干燥温度较高，在干燥过程中通常会对农产品、食品等热敏性物料的品质造成严重影响。若降低干燥过程的压力，可有效解决过热蒸汽温度过高对物料品质破坏的难题。

通过对公开专利文献的检索，发现三篇与本专利申请相似的公开专利文献：

1、专利CN 105004150 A提出了一种超声强化式低压过热蒸汽干燥装置，该装置主要由蒸汽储罐、超声发生器、沸腾器、超声辐射板和超声换能器组成，该发明是通过真空调节阀实现将常压过热蒸汽通入到负压干燥箱中，从而实现蒸汽的过热。在这个过程中需要利用锅炉将水加热到100℃后产生蒸汽，此过程需要消耗较高的能量。

2、专利CN 106123515 A提出了一种果蔬低压过热蒸汽干燥乏汽余热两级热泵回收装置及方法，该系统主要由热水箱、闪蒸器、干燥箱、第一级热泵蒸发器、第一级压缩机、第一级热泵冷凝器、第一级热泵膨胀阀、第二级热泵蒸发器、第二级压缩机、第二级热泵冷凝器、第二级热泵膨胀阀、循环水泵、过滤器、管道泵、缓冲罐、排水阀和真空泵等组成。该装置是利用闪蒸罐将高温高压的液态水转变为过热蒸汽后通入到干燥箱中，此过程需要对液态水进行加压处理，设备强度要求较高且需要加压装置，设备生产成本较高。

3、专利CN 101738068 A提出了一种多功能过热蒸汽干燥装置，主要由干燥箱、过热蒸汽产生装置和真空压力控制系统等组成。该发明同样是利用蒸汽发生器将水加热到100℃后产生常压蒸汽，此过程不仅需要消耗较高的能量，而且该发明未说明是如何将过热蒸汽通入干燥箱中并实现干燥箱内压力稳定，而且该装置无法实现低压条件下物料的在线称重。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种有效提高农产品品质的干燥装置。该装置的超声雾化式过热蒸汽发生器中的压力与干燥箱内压力相同，且只需要在真空条件下利用加热器将雾化后的小液滴加热为过热蒸汽即可，无需对液态的水进行加热，可显著减少能量的消耗并节约预热时间；同时干燥过程中所用的过热蒸汽直接在低压条件下产生，过热蒸汽器可直接通入到干燥箱中，无需减压阀、闪蒸器等设备，可显著降低设备的生产成本。

本发明还提供一种有效提高农产品品质的干燥方法。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种有效提高农产品品质的干燥装置，其特征在于：包括储水箱、超声雾化式过热蒸汽发生器、干燥箱、冷凝器及真空泵，所述干燥箱包括箱体及箱体内的物料托盘及过热蒸汽分布器，所述干燥箱上设置有放空阀及压力表，所述储水管通过输水管连接至所述超声雾化式过热蒸汽发生器，所述超声雾化式过热蒸汽发生器的蒸汽出口通过第一蒸汽管连接至所述干燥箱的过热蒸汽分布器，所述干燥箱的蒸汽出口通过第二蒸汽管连接至所述冷凝器，所述冷凝器的出液口连接有集液瓶，所述真空泵通过真空管路连接至所述冷凝器。

而且，所述超声雾化式过热蒸汽发生器包括箱体及箱体内从下向上依次设置的盛水槽、超声雾化器、超声雾化室及加热器，所述储水管连接至所述盛水槽，所述超声雾化器的雾化喷头伸入超声雾化室内。

而且，所述干燥箱顶端设置有电风扇。

而且，所述超声雾化式过热蒸汽发生器及干燥箱内均设置有测温电阻，所述测温电阻分别连接至对应的PID温度控制器。

而且，所述盛水槽内设置有液位计，所述液位计连接至液位控制器。

而且，所述干燥箱内的物料托盘通过称重杆连接有称重传感器，所述称重传感器通过支架机构悬挂安装于干燥箱顶部，所述称重传感器连接至质量采集器。

而且，所述干燥箱顶端设置有测温电阻，所述测温电阻连接至温度采集器。

而且，所述输水管上设置有电磁阀，所述第一蒸汽管上设置有阀门。

一种有效提高农产品品质的干燥方法，其特征在于：该方法的步骤为：

1)预热：打开超声雾化式过热蒸汽发生器，设定电加热器的温度为60℃～90℃；打开干燥箱的开关，对干燥箱进行预热；

2)投料：当温度达到实验要求后，快速打开干燥箱将物料放置于物料托盘中，然后迅速关闭干燥箱；

3)抽真空：关闭干燥箱上的放空阀，启动真空泵对干燥箱进行抽真空处理；

4)通蒸汽：当干燥箱内的干燥压力达到设定压力后，打开超声雾化器的开关，经雾化被加热的过热蒸汽进入干燥箱内，干燥实验开始；

5)物料干燥：实时记录在线称重传感器的数据，当物料湿基含水率低于8％(w.b.)时停止干燥；

6)实验结束：物料含水率达到实验要求后停止干燥，首先关闭超声雾化式过热蒸汽发生器，然后关闭阀门、真空泵及干燥箱，打开放空阀，当干燥箱内的压力变为常压时打开干燥箱并取出物料，实验结束。

本发明的优点和有益效果为：

1、本发明的有效提高农产品品质的干燥装置，超声雾化式过热蒸汽发生器是在低压条件下产生过热蒸汽，不需要产生100℃以上的过热蒸汽，可显著降低能量的消耗。

2、本发明的有效提高农产品品质的干燥装置，超声雾化式过热蒸汽发生器内压力与干燥箱内的压力相同，产生的过热蒸汽可直接通入到干燥箱内，无需减压阀与闪蒸罐等设备的使用，可显著降低装置的生产成本。

3、本发明的有效提高农产品品质的干燥装置，超声雾化式过热蒸汽发生器只需要在低压条件下将雾化的小液滴加热为过热蒸汽即可，不需要对液态水进行加热，不仅可以降低能量的消耗而且还可以减少预热时间。

4、本发明的有效提高农产品品质的干燥装置，干燥箱内装有电风扇，可以对干燥箱内的过热蒸汽进行二次分布，从而提高干燥箱内过热蒸汽的分布均匀性，进而提高物料的干燥均匀性。

5、本发明的有效提高农产品品质的干燥装置，干燥箱内装有称重传感器，可实现低压条件下物料质量的在线测量。

6、本发明涉及科学合理，过热蒸汽的产生快速高效，减少能量消耗，且干燥温度低，可以提高农产品的干燥品质，特别适用于食品、农产品等热敏性物料的干燥。

附图说明

图1为白萝卜片的干燥曲线图，其中：a)为白萝卜片低压过热蒸汽干燥曲线，图1b)为真空干燥曲线；

图2为白萝卜片在不同干燥温度下低压过热蒸汽干燥与真空干燥的复水比；

图3为本发明的结构示意图。

附图标记说明

1-PID温度控制器、2-储水箱、3-电磁阀、4-测温电阻、5-雾化喷头、6-超声雾化器、7-阀门、8-加热器、9-超声雾化室、10-电阻丝加热层、11-液位计、12-放空阀、 13-压力表、14-过热蒸汽分布器、15-物料托盘、16-称重传感器、17-测温电阻、18- 测温电阻、19-电风扇、20-质量采集器、21-温度采集器、22-干燥箱、23-PID温度控制器、24-冷凝器、25-集液瓶、26-真空泵、27-盛水槽、28-输水管、29-第一蒸汽管、 30-第二蒸汽管。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种有效提高农产品品质的干燥装置，其创新之处在于：包括储水箱2、超声雾化式过热蒸汽发生器、干燥箱22、冷凝器24及真空泵26，干燥箱包括箱体及箱体内的物料托盘15及过热蒸汽分布器14，干燥箱上设置有放空阀12及压力表13，储水管通过输水管28连接至超声雾化式过热蒸汽发生器，超声雾化式过热蒸汽发生器的蒸汽出口通过第一蒸汽管29连接至干燥箱的过热蒸汽分布器，第一蒸汽管上设置有阀门7，干燥箱的蒸汽出口通过第二蒸汽管30连接至冷凝器，冷凝器的出液口连接有集液瓶25，真空泵通过真空管路连接至冷凝器。

干燥箱的箱体外部设置有电阻丝加热层10，电阻丝加热层外部采用保温材料包裹，由于过热蒸汽非常敏感，为防止过热蒸汽在干燥向内冷凝影响干燥速率。

干燥箱中的物料托盘采用陶瓷纤维复合绝热材料，该材料为耐高温绝热材料，可有效避免物料托盘局部温度过高对物料品质的破坏；同时该材料为非金属材料，可有效避免金属离子对农产品及食品物料中维生素类物质的降解作用。

超声雾化式过热蒸汽发生器包括箱体及箱体内从下向上依次设置的盛水槽27、超声雾化器6、超声雾化室9及加热器8，储水管连接至盛水槽，超声雾化器的雾化喷头5伸入超声雾化室内，盛水槽内的液态水在超声雾化器作用下通过超声雾化喷头在雾化室内雾化为小液滴，雾化后的小液滴在加热器的加热作用下完成相变，由小液滴转变为过热蒸汽，不仅可以降低能量的消耗而且还可以减少预热时间。

干燥箱顶端设置有电风扇19，可以对干燥箱内的过热蒸汽进行二次分布，从而提高干燥箱内过热蒸汽的分布均匀性，进而提高物料的干燥均匀性。

超声雾化式过热蒸汽发生器内设置有测温电阻4，该测温电阻连接至PID温度控制器1，干燥箱内设置有测温电阻18，该测温电阻连接至PID温度控制器23，PID 温度控制器可以通过测温电阻来调节加热功率，从而保证干燥箱及超声雾化式过热蒸汽发生器内的温度满足要求。

盛水槽内设置有液位计11，可以实时监测盛水槽内的水位，当盛液槽内液位低于设定值时，输水管上的电磁阀3开启，由于超声雾化式过热蒸汽发生器内为负压，储水箱内的水会在负压作用下进入到盛水槽内，液位达到要求后，电磁阀闭合，完成补水。

干燥箱内的物料托盘通过称重杆连接有称重传感器16，称重传感器通过支架机构悬挂安装于干燥箱顶部，称重传感器连接至质量采集器20，可实现低压条件下物料质量的在线测量。

干燥箱顶端设置有测温电阻17，测温电阻连接至温度采集器21，可以实时监测干燥箱内的干燥温度，便于调节。

一种有效提高农产品品质的干燥方法，以白萝卜为实验材料，干燥温度为75℃～90℃，干燥压力为100Pa，蒸汽流量为300g·h^-1为例，其创新之处在于：该方法的步骤为：

1)预热：打开超声雾化式过热蒸汽发生器，设定电加热器的温度为60℃～90℃；打开干燥箱的开关，对干燥箱进行预热，干燥箱与超声雾化式过热蒸汽发生器内温度达到实验要求后完成预热；

2)投料：当温度达到实验要求后，将称重传感器清零，快速打开干燥箱将物料放置于物料托盘中，然后迅速关闭干燥箱；

3)抽真空：关闭干燥箱上的放空阀，启动真空泵对干燥箱进行抽真空处理；

4)通蒸汽：当干燥箱内的干燥压力达到设定压力后，打开超声雾化器的开关，经雾化被加热的过热蒸汽进入干燥箱内，干燥实验开始；

5)物料干燥：实时记录在线称重传感器的数据，当物料湿基含水率低于8％(w.b.)时停止干燥；

6)实验结束：物料含水率达到实验要求后停止干燥，首先关闭超声雾化式过热蒸汽发生器，然后关闭阀门、真空泵及干燥箱，打开放空阀，当干燥箱内的压力变为常压时打开干燥箱并取出物料，实验结束。

如图1所示，图1a)为白萝卜片低压过热蒸汽干燥曲线，图1b)为真空干燥曲线。从图中可以看出当干燥温度低于85℃时，低压过热蒸汽的干燥时间要长于真空干燥时间，当干燥温度高于85℃时低压过热蒸汽干燥时间低于真空干燥时间，可见低压过热蒸汽干燥的干燥时间短，节约能耗。

如图2所示，为白萝卜片在不同干燥温度下低压过热蒸汽干燥(LPSSD)与真空干燥(VD)后的复水比。从图中可以看出在不同温度下低压过热蒸汽干燥的白萝卜片的复水比都要优于真空干燥的白萝卜片复水比，获得的白萝卜的品质更高。

物料干燥后的颜色是评价干制品品质的重要指标之一。表1所示为白萝卜片干燥后ΔL，Δa，Δb以及总色差ΔE的变化。从表中可以看出，真空干燥后的白萝卜片总色差值要显著大于低压过热蒸汽干燥，这说明过热蒸汽干燥可以更好的保护干燥物料的色泽。

表1白萝卜片干燥前后表面颜色变化

尽管为说明目的公开的本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解，在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (9)

1.一种有效提高农产品品质的干燥装置，其特征在于：包括储水箱、超声雾化式过热蒸汽发生器、干燥箱、冷凝器及真空泵，所述干燥箱包括箱体及箱体内的物料托盘及过热蒸汽分布器，所述干燥箱上设置有放空阀及压力表，所述储水管通过输水管连接至所述超声雾化式过热蒸汽发生器，所述超声雾化式过热蒸汽发生器的蒸汽出口通过第一蒸汽管连接至所述干燥箱的过热蒸汽分布器，所述干燥箱的蒸汽出口通过第二蒸汽管连接至所述冷凝器，所述冷凝器的出液口连接有集液瓶，所述真空泵通过真空管路连接至所述冷凝器。

2.根据权利要求1所述的有效提高农产品品质的干燥装置，其特征在于：所述超声雾化式过热蒸汽发生器包括箱体及箱体内从下向上依次设置的盛水槽、超声雾化器、超声雾化室及加热器，所述储水管连接至所述盛水槽，所述超声雾化器的雾化喷头伸入超声雾化室内。

3.根据权利要求1所述的有效提高农产品品质的干燥装置，其特征在于：所述干燥箱顶端设置有电风扇。

4.根据权利要求1所述的有效提高农产品品质的干燥装置，其特征在于：所述超声雾化式过热蒸汽发生器及干燥箱内均设置有测温电阻，所述测温电阻分别连接至对应的PID温度控制器。

5.根据权利要求2所述的有效提高农产品品质的干燥装置，其特征在于：所述盛水槽内设置有液位计，所述液位计连接至液位控制器。

6.根据权利要求1所述的有效提高农产品品质的干燥装置，其特征在于：所述干燥箱内的物料托盘通过称重杆连接有称重传感器，所述称重传感器通过支架机构悬挂安装于干燥箱顶部，所述称重传感器连接至质量采集器。

7.根据权利要求1所述的有效提高农产品品质的干燥装置，其特征在于：所述干燥箱顶端设置有测温电阻，所述测温电阻连接至温度采集器。

8.根据权利要求1所述的有效提高农产品品质的干燥装置，其特征在于：所述输水管上设置有电磁阀，所述第一蒸汽管上设置有阀门。

9.一种有效提高农产品品质的干燥方法，其特征在于：该方法的步骤为：

1)预热：打开超声雾化式过热蒸汽发生器，设定电加热器的温度为60℃～90℃；打开干燥箱的开关，对干燥箱进行预热；

2)投料：当温度达到实验要求后，快速打开干燥箱将物料放置于物料托盘中，然后迅速关闭干燥箱；

3)抽真空：关闭干燥箱上的放空阀，启动真空泵对干燥箱进行抽真空处理；

4)通蒸汽：当干燥箱内的干燥压力达到设定压力后，打开超声雾化器的开关，经雾化被加热的过热蒸汽进入干燥箱内，干燥实验开始；

5)物料干燥：实时记录在线称重传感器的数据，当物料湿基含水率低于8％(w.b.)时停止干燥；

6)实验结束：物料含水率达到实验要求后停止干燥，首先关闭超声雾化式过热蒸汽发生器，然后关闭阀门、真空泵及干燥箱，打开放空阀，当干燥箱内的压力变为常压时打开干燥箱并取出物料，实验结束。