CN111043836A - 一种低温连续真空带式干燥系统及采用该系统对含能材料低温真空带式干燥的方法 - Google Patents
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Abstract
一种低温连续真空带式干燥系统,和利用该系统对含能材料低温真空带式干燥的方法,通过对干燥履带材质的选取,在加热和冷却隔板上涂覆防粘连涂层,设置柔性导电压辊等措施,降低了含能材料在干燥过程中的摩擦和静电,使食品、药品领域广泛应用的带式干燥机成功用于对含能材料的干燥,实现了含能材料低温连续真空干燥,消除了现有技术间歇式真空干燥方法不能实现连续化、自动化,本质化安全程度低的缺陷。也成功解决了带式真空干燥方法在含能材料干燥中使用、推广的问题。
Description
技术领域
本发明属于含能材料干燥技术领域,具体涉及一种低温连续真空带式干燥系统及采用该系统对含能材料干燥的方法。
背景技术
含能材料因其自身的物理化学性质,对制造、干燥设备在防静电、防摩擦、防撞击等方面有特殊的安全要求。为满足安全要求目前含能材料采用的干燥设备为间歇式真空干燥机。干燥机为密闭式结构,内设多层加热冷却隔板,在隔板内通入热水,通过隔板加热托盘内含能材料,干燥后隔板内热水切换为冷却水进行冷却。无论浆料或粉体含能材料湿料均由人工装入托盘,再将托盘放置在隔板上进行加热,水份蒸发后排出干燥机外;布料方式为人工将浆料或粉料含能材料装入铝制托盘,卸料方式为人工将干燥冷却后的含能材料托盘移出干燥机,手工使托盘内的含能材料剥离托盘。现有技术的这种间歇式真空干燥机存在以下缺陷:整个干燥过程为间歇式操作,没有实现连续化、自动化,进出料完全依靠人工操作,而且操作人员较多,本质化安全程度低。加热、冷却过程温度控制为恒定的温度,没有形成温度梯度,能耗较高。
现有技术中应用于食品、药品行业的真空带式干燥机将真空、干燥设备集中在一起,虽然实现了干燥过程的连续化、自动化,但是不能满足含能材料的安全使用要求。结合含能材料的特殊性质和真空带式干燥机的具体功能,我们研究了一种含能材料的低温真空带式干燥方法,能够实现对含能材料的低温真空带式干燥,成功解决了真空带式干燥的方法在含能材料干燥中使用、推广的问题。
发明内容
为了克服现有技术中含能材料干燥采用间歇式真空干燥机,不能实现连续化、自动化操作,且本质化安全程度低、能耗较高,但是食品、药品行业广泛应用的真空带式干燥机因安全性问题,也不能在含能材料领域应用的缺陷,本发明提供一种低温连续真空带式干燥系统及采用该系统对含能材料低温真空带式干燥的方法。
具体技术方案如下:
一种低温连续真空带式干燥系统,包括进料系统,出料系统,干燥系统,真空系统、自控系统、CIP在位清洗系统六个部分;
所述的进料系统又分为粉料进料系统和浆料进料系统;
所述的粉料进料系统由1#、2#、3#三个串联的进料仓组成,3个进料仓之间通过气动程控阀实现启闭,1#进料仓与2#进料仓之间设置1#气动程控阀,2#进料仓与3#进料仓之间设置2#气动程控阀;所述的1#进料仓设置有高、低位料位计,2#进料仓设置有低位料位计;三个串联的进料仓和两个气动程控阀的间歇启闭,可以实现待干燥湿料的连续加料,而不会使加料过程出现断料、等料,或进料不均匀的现象;
所述的浆料进料系统由浆料接收槽、浆料进料泵组成;所述的浆料接收槽设置有高、低位料位计;
所述的出料系统是由1#、2#、3#三个串联的进料仓组成,3个进料仓之间通过气动程控阀实现启闭;1#出料仓设置有高、低位料位计,2#出料仓设置有低位料位计;
所述的干燥系统包括干燥主机、加热系统、冷却系统和传动装置;所述的干燥主机内设置有多个加热系统和一个冷却系统;
所述的加热系统由换热器、温度控制器、热水循环泵、加热隔板组成;所述的加热系统工作时,每块加热板的温度由单独的温度控制器控制,形成梯度加热,消除了现有技术在干燥过程中恒定为一个温度加热的缺陷,提高了对于热敏性含能材料或对温度敏感的物料干燥过程的安全性;
所述的冷却系统由外接冷却水、冷却水循环泵、温度控制器、冷却隔板组成;
所述的加热隔板和冷却隔板表面涂有防粘连涂层,能够减小隔板与履带之间的摩擦,各加热隔板和冷却隔板在同一水平线上与履带更好贴合并保持适宜间隙,从而保证热量传导一致、温度均匀;
所述的传动装置由干燥履带、传动辊、履带涨紧装置、履带纠偏装置、传动电机组成;干燥履带通过履带涨紧装置绷紧在传动辊上,传动辊与设置在干燥主机外部的传动电机连接,由传动电机驱动传动辊,带动干燥履带以设定的速度沿干燥主机方向循环运动;所述的干燥履带为碳纤维编织的导电履带,可有效消除静电的产生和积累;所述的传动装置可设置为多套;
所述的真空系统包括进、出料真空系统和干燥真空系统;所述的进、出料真空系统与干燥真空系统设置有彼此独立的真空装置,分别提供不同的真空指标,通过真空装置的工作,可使系统真空度达到10~12KPa;进、出料真空系统与干燥真空系统真空装置的独立设置,避免了进出料操作时对干燥系统真空度的影响,使干燥系统在整个干燥过程中始终保持恒定的真空度,从而保证干燥物料的质量稳定;
所述的自控系统通过自动控制元器件将进料系统、出料系统、干燥系统、真空系统、CIP在位清洗系统连接,实现联锁自动控制,完成整个系统的所有操作;
所述的CIP在位清洗系统,包括清洗罐、清洗管路、清洗水泵、喷淋装置;
一种含能材料低温真空带式干燥的方法,该方法通过一种低温连续真空带式干燥系统实现对含能材料的干燥。具体包括如下步骤:
(1)准备工作:
通过自控系统关闭低温连续真空带式干燥系统与外界环境连通的各阀门,及进、出料系统的各气动程控阀;
开启加热系统,使各加热板温度达到预设温度;
开启真空系统:使干燥系统和进出料系统达到预设的真空度;
开启进料系统:干燥粉料时,开启粉料来料阀,使待干燥湿料进入1#进料仓,当设置在1#进料仓顶部的高料位计检测到自控系统给出的高料位信号时,自控系统给出信号切断粉料来料阀,1#进料仓满料待用;干燥浆料时,开启浆料来料阀,使待干燥浆料进入浆料接受槽,当设置在浆料接受槽顶部的高料位计检测到自控系统给出的高料位信号时,自控系统给出信号切断浆料来料阀,浆料接收槽满料待用;
开启传动装置,使干燥履带开始运转;
(2)进料;干燥粉料时:打开1#气动程控阀,待干燥湿料由1#进料仓开始进入2#进料仓;当设置在1#进料仓底部的低料位计检测到自控系统给出的低料位信号时,自控系统给出信号顺次将1#气动程控阀关闭,将2#气动程控阀打开,物料由2#进料仓开始进入3#进料仓,当设置在2#进料仓底部的低料位计检测到自控系统给出的低料位信号时,自控系统给出信号,顺次将2#气动程控阀关闭,将前端的来料阀开启,此时上端1#进料仓再次开始进料,下端3#进料仓的物料进入干燥系统;开启粉料布料器,将待干燥湿料均匀分布在干燥履带上开始干燥;所述的粉料布料器连接有柔性导电压辊,控制粉体物料布料厚度,并将物料摩擦产生的静电积存消除;这样顺序开启关闭气动程控阀的操作,保证了待干燥湿料进料时干燥系统的真空不被破坏,保证了湿料干燥过程在恒定的真空条件下进行,解决了现有技术中真空状态下含能材料连续进料的技术难题;
干燥浆料时:开启浆料进料泵,浆料经由浆料进料泵进入干燥系统,开启浆料布料器,将浆料均匀分布在干燥履带上开始干燥;所述的浆料接收槽带有搅拌装置;生产工序来的待干燥浆料先进入浆料接收槽,避免浆料进料的波动或不连续导致布料不均匀及对干燥系统的影响;
(3)干燥;湿料经过各加热隔板进行梯度加热干燥后,再经过冷却隔板冷却到设定温度后脱带,进入出料系统,完成整个干燥过程。由于物料在高真空度下经过梯度加热和冷却,干燥温度控制在50℃~75℃,即可达到预设的干燥指标,实现了低温连续真空干燥,解决了对高粘度、高热敏性含能材料和活性物料干燥的难题。
(4)出料;出料系统出料时,由自控系统控制出料仓之间的气动程控阀的启闭,具体过程同进料过程,干燥后的的物料经由1#、2#、3#出料仓,去往包装工序;这样顺序开启关闭出料气动程控阀的操作,保证了干燥后的物料出料时干燥系统的真空不被破坏,保证了湿料的干燥过程在恒定的真空条件下进行。解决了现有技术中真空状态下含能材料连续出料的技术难题;
(5)清洗;
当完成物料干燥,需对所述的低温带式真空干燥系统进行清洗时,先将系统各阀门关闭后,通过自控系统给CIP在位清洗系统信号,清洗水泵将清洗罐中的洗涤水通过清洗管路输送到系统各部分,通过喷淋装置,以自上而下的顺序对进料系统、干燥系统、出料系统进行分区自动在位清洗。
本发明的低温连续真空带式干燥系统带有粉料和浆料两种进料系统,可根据使用需求自由切换。采用该系统对含能材料低温真空带式干燥的方法,通过对干燥履带材质的选取,在加热和冷却隔板上涂覆防粘连涂层,设置柔性导电压辊等措施,降低了含能材料在干燥过程中的摩擦和静电,使食品、药品领域广泛应用的带式干燥机成功用于对含能材料的干燥,实现了含能材料低温连续真空干燥,消除了现有技术间歇式真空干燥方法不能实现连续化、自动化,本质化安全程度低的缺陷,也成功解决了带式真空干燥方法在含能材料干燥中使用、推广的问题。该方法突破了真空状态下含能材料连续进出料的技术难题,由于物料全程在50℃~75℃的条件下进行低温真空干燥,因此可以满足其它干燥设备难以解决的高粘度、高热敏性物料和活性物料的干燥要求。而且该方法实现了梯度控温,大大缩短了干燥周期,提高了干燥制品产量,同时又使得能耗大幅下降。
附图说明
图1为本发明的低温带式真空干燥系统的主视图;
图2为图1中Ⅰ部位的局部放大图;
1.1#进料仓;2.2#进料仓;3.3#进料仓;4.1#气动程控阀;5.2#气动程控阀;6.粉料布料器;7.柔性导电压辊;8.浆料接收槽;9.浆料进料泵;10.浆料布料器;11.1#出料仓;12.2#出料仓;13.3#出料仓;14.出料气动程控阀;15.干燥主机;16.换热器;17.热水循环泵;18.加热隔板;19.冷却水循环泵;20.冷却隔板;21.干燥履带;22.传动辊;23.清洗罐;24.清洗管路;25.清洗水泵;26.喷淋装置
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1:
一种低温连续真空带式干燥系统,包括进料系统,出料系统,干燥系统,真空系统、自控系统、CIP在位清洗系统六个部分;
所述的进料系统又分为粉料进料系统和浆料进料系统;
所述的粉料进料系统由1#、2#、3#三个串联的进料仓组成,3个进料仓之间通过气动程控阀实现启闭,1#进料仓与2#进料仓之间设置1#气动程控阀,2#进料仓与3#进料仓之间设置2#气动程控阀;所述的1#进料仓设置有高、低位料位计,2#进料仓设置有低位料位计;三个串联的进料仓和两个气动程控阀的间歇启闭,可以实现待干燥湿料的连续加料,而不会使加料过程出现断料、等料,或进料不均匀的现象;
所述的浆料进料系统由浆料接收槽、浆料进料泵组成;所述的浆料接收槽设置有高、低位料位计;
所述的出料系统是由1#、2#、3#三个串联的进料仓组成,3个进料仓之间通过气动程控阀实现启闭;1#出料仓设置有高、低位料位计,2#出料仓设置有低位料位计;
所述的干燥系统包括干燥主机、加热系统、冷却系统和传动装置;所述的干燥主机内设置有多个加热系统和一个冷却系统;本实施例中加热系统为3个;
所述的加热系统由换热器、温度控制器、热水循环泵、加热隔板组成;所述的加热系统工作时,每块加热板的温度由单独的温度控制器控制,形成梯度加热,消除了现有技术在干燥过程中恒定为一个温度加热的缺陷,提高了对于热敏性含能材料或对温度敏感的物料干燥过程的安全性;
所述的冷却系统由外接冷却水、冷却水循环泵、温度控制器、冷却隔板组成;
所述的加热隔板和冷却隔板表面涂有防粘连涂层,能够减小隔板与履带之间的摩擦,各加热隔板和冷却隔板在同一水平线上与履带更好贴合并保持适宜间隙,从而保证热量传导一致、温度均匀;
所述的传动装置由干燥履带、传动辊、履带涨紧装置、履带纠偏装置、传动电机组成;干燥履带通过履带涨紧装置绷紧在传动辊上,传动辊与设置在干燥主机外部的传动电机连接,由传动电机驱动传动辊,带动干燥履带以设定的速度沿干燥主机方向循环运动;所述的干燥履带为碳纤维编织的导电履带,可有效消除静电的产生和积累;所述的传动装置可设置为多套;
所述的真空系统包括进、出料真空系统和干燥真空系统;所述的进、出料真空系统与干燥真空系统设置有彼此独立的真空装置,分别提供不同的真空指标,通过真空装置的工作,可使系统真空度达到10KPa~12KPa;进、出料真空系统与干燥真空系统真空装置的独立设置,避免了进出料操作时对干燥系统真空度的影响,使干燥系统在整个干燥过程中始终保持恒定的真空度,从而保证干燥物料的质量稳定;
所述的自控系统通过自动控制元器件将进料系统、出料系统、干燥系统、真空系统、CIP在位清洗系统连接,实现联锁自动控制,完成整个系统的所有操作;
所述的CIP在位清洗系统,包括清洗罐、清洗管路、清洗水泵、喷淋装置;
一种含能材料低温真空带式干燥的方法,该方法通过一种低温连续真空带式干燥系统实现对含能材料的干燥。具体包括如下步骤:
(1)准备工作:
通过自控系统关闭低温连续真空带式干燥系统与外界环境连通的各阀门,及进、出料系统的各气动程控阀;
开启加热系统,使各加热板温度达到预设温度;
开启真空系统:使干燥系统和进出料系统达到预设的真空度;
开启进料系统:干燥粉料时,开启粉料来料阀,使待干燥湿料进入1#进料仓,当设置在1#进料仓顶部的高料位计检测到自控系统给出的高料位信号时,自控系统给出信号切断粉料来料阀,1#进料仓满料待用;干燥浆料时,开启浆料来料阀,使待干燥浆料进入浆料接受槽,当设置在浆料接受槽顶部的高料位计检测到自控系统给出的高料位信号时,自控系统给出信号切断浆料来料阀,浆料接收槽满料待用;
开启传动装置,使干燥履带开始运转;
(2)进料;干燥粉料时:打开1#气动程控阀,待干燥湿料由1#进料仓开始进入2#进料仓;当设置在1#进料仓底部的低料位计检测到自控系统给出的低料位信号时,自控系统给出信号顺次将1#气动程控阀关闭,将2#气动程控阀打开,物料由2#进料仓开始进入3#进料仓,当设置在2#进料仓底部的低料位计检测到自控系统给出的低料位信号时,自控系统给出信号,顺次将2#气动程控阀关闭,将前端的来料阀开启,此时上端1#进料仓再次开始进料,下端3#进料仓的物料进入干燥系统;开启粉料布料器,将待干燥湿料均匀分布在干燥履带上开始干燥;所述的粉料布料器连接有柔性导电压辊,控制粉体物料布料厚度,并将物料摩擦产生的静电积存消除;这样顺序开启关闭气动程控阀的操作,保证了待干燥湿料进料时干燥系统的真空不被破坏,保证了湿料干燥过程在恒定的真空条件下进行,解决了现有技术中真空状态下含能材料连续进料的技术难题;
干燥浆料时:开启浆料进料泵,浆料经由浆料进料泵进入干燥系统,开启浆料布料器,将浆料均匀分布在干燥履带上开始干燥;所述的浆料接收槽带有搅拌装置;生产工序来的待干燥浆料先进入浆料接收槽,避免浆料进料的波动或不连续导致布料不均匀及对干燥系统的影响;
(3)干燥;湿料经过各加热隔板进行梯度加热干燥后,再经过冷却隔板冷却到设定温度后脱带,进入出料系统,完成整个干燥过程。由于物料在高真空度下经过梯度加热和冷却,干燥温度控制在50℃~75℃,即可达到预设的干燥指标,实现了低温连续真空干燥,解决了对高粘度、高热敏性含能材料和活性物料干燥的难题。
(4)出料;出料系统出料时,由自控系统控制出料仓之间的气动程控阀的启闭,具体过程同进料过程,干燥后的的物料经由1#、2#、3#出料仓,去往包装工序;这样顺序开启关闭出料气动程控阀的操作,保证了干燥后的物料出料时干燥系统的真空不被破坏,保证了湿料的干燥过程在恒定的真空条件下进行。解决了现有技术中真空状态下含能材料连续出料的技术难题;
(5)清洗;
当完成物料干燥,需对所述的低温带式真空干燥系统进行清洗时,先将系统各阀门关闭后,通过自控系统给CIP在位清洗系统信号,清洗水泵将清洗罐中的洗涤水通过清洗管路输送到系统各部分,通过喷淋装置,以自上而下的顺序对进料系统、干燥系统、出料系统进行分区自动在位清洗。
Claims (4)
1.一种低温连续真空带式干燥系统,其特征在于,包括进料系统,出料系统,干燥系统,真空系统、自控系统、CIP在位清洗系统六个部分;所述的进料系统又分为粉料进料系统和浆料进料系统。
2.一种如权利要求1所述低温连续真空带式干燥系统,其特征在于,所述的粉料进料系统由1#、2#、3#三个串联的进料仓组成,3个进料仓之间通过气动程控阀实现启闭,1#进料仓与2#进料仓之间设置1#气动程控阀,2#进料仓与3#进料仓之间设置2#气动程控阀;所述的1#进料仓设置有高、低位料位计,2#进料仓设置有低位料位计;三个串联的进料仓和两个气动程控阀的间歇启闭,可以实现待干燥湿料的连续加料,而不会使加料过程出现断料、等料,或进料不均匀的现象;
所述的浆料进料系统由浆料接收槽、浆料进料泵组成;所述的浆料接收槽设置有高、低位料位计。
3.一种如权利要求1或2所述低温连续真空带式干燥系统,其特征在于,
所述的出料系统是由1#、2#、3#三个串联的出料仓组成,3个出料仓之间通过气动程控阀实现启闭;1#出料仓设置有高、低位料位计,2#出料仓设置有低位料位计;所述的干燥系统包括干燥主机、加热系统、冷却系统和传动装置;所述的干燥主机内设置有多个加热系统和一个冷却系统;
所述的加热系统由换热器、温度控制器、热水循环泵、加热隔板组成;所述的加热系统工作时,每块加热板的温度由单独的温度控制器控制,形成梯度加热,消除了现有技术在干燥过程中恒定为一个温度加热的缺陷,提高了对于热敏性含能材料或对温度敏感的物料干燥过程的安全性;
所述的冷却系统由外接冷却水、冷却水循环泵、温度控制器、冷却隔板组成;
所述的加热隔板和冷却隔板表面涂有防粘连涂层,能够减小隔板与履带之间的摩擦,各加热隔板和冷却隔板在同一水平线上与履带更好贴合并保持适宜间隙,从而保证热量传导一致、温度均匀;
所述的传动装置由干燥履带、传动辊、履带涨紧装置、履带纠偏装置、传动电机组成;干燥履带通过履带涨紧装置绷紧在传动辊上,传动辊与设置在干燥主机外部的传动电机连接,由传动电机驱动传动辊,带动干燥履带以设定的速度沿干燥主机方向循环运动;所述的干燥履带为碳纤维编织的导电履带,可有效消除静电的产生和积累;所述的传动装置根据干燥物料量的不同可设置为多套;
所述的真空系统包括进、出料真空系统和干燥真空系统;所述的进、出料真空系统与干燥真空系统设置有彼此独立的真空装置,分别提供不同的真空指标,通过真空装置的工作,可使系统真空度达到10KPa~12KPa;进、出料真空系统与干燥真空系统真空装置的独立设置,避免了进、出料操作时对干燥系统真空度的影响,使干燥系统在整个干燥过程中始终保持恒定的真空度,从而保证干燥物料的质量稳定;所述的自控系统通过自动控制元器件将进料系统、出料系统、干燥系统、真空系统、CIP在位清洗系统连接,实现联锁自动控制,完成整个系统的所有操作;
所述的CIP在位清洗系统,包括清洗罐、清洗管路、清洗水泵、喷淋装置。
4.一种采用权利要求3所述的低温连续真空带式干燥系统对含能材料进行低温真空带式干燥的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)准备工作:
通过自控系统关闭低温连续真空带式干燥系统与外界环境连通的各阀门,及进、出料系统的各气动程控阀;
开启加热系统,使各加热板温度达到预设温度;
开启真空系统:使干燥系统和进出料系统达到预设的真空度;
开启进料系统:干燥粉料时,开启粉料来料阀,使待干燥湿料进入1#进料仓,当设置在1#进料仓顶部的高料位计检测到自控系统给出的高料位信号时,自控系统给出信号切断粉料来料阀,1#进料仓满料待用;干燥浆料时,开启浆料来料阀,使待干燥浆料进入浆料接受槽,当设置在浆料接受槽顶部的高料位计检测到自控系统给出的高料位信号时,自控系统给出信号切断浆料来料阀,浆料接收槽满料待用;
开启传动装置,使干燥履带开始运转;
(2)进料;干燥粉料时:打开1#气动程控阀,待干燥湿料由1#进料仓开始进入2#进料仓;当设置在1#进料仓底部的低料位计检测到自控系统给出的低料位信号时,自控系统给出信号顺次将1#气动程控阀关闭,将2#气动程控阀打开,物料由2#进料仓开始进入3#进料仓,当设置在2#进料仓底部的低料位计检测到自控系统给出的低料位信号时,自控系统给出信号,顺次将2#气动程控阀关闭,将前端的来料阀开启,此时上端1#进料仓再次开始进料,下端3#进料仓的物料进入干燥系统;开启粉料布料器,将待干燥湿料均匀分布在干燥履带上开始干燥;所述的粉料布料器连接有柔性导电压辊,控制粉体物料布料厚度,并将物料摩擦产生的静电积存消除;这样顺序开启关闭气动程控阀的操作,保证了待干燥湿料进料时干燥系统的真空不被破坏,保证了湿料干燥过程在恒定的真空条件下进行,解决了现有技术中真空状态下含能材料连续进料的技术难题;
干燥浆料时:开启浆料进料泵,浆料经由浆料进料泵进入干燥系统,开启浆料布料器,将浆料均匀分布在干燥履带上开始干燥;所述的浆料接收槽带有搅拌装置;生产工序来的待干燥浆料先进入浆料接收槽,避免浆料进料的波动或不连续导致布料不均匀及对干燥系统的影响;
(3)干燥;湿料经过各加热隔板进行梯度加热干燥后,再经过冷却隔板冷却到设定温度后脱带,进入出料系统,完成整个干燥过程;由于物料在高真空度下经过梯度加热和冷却,干燥过程温度可控制在50℃~75℃,即可达到预设的干燥指标,实现了低温连续真空干燥,解决了对高粘度、高热敏性含能材料和活性物料干燥的难题了;
(4)出料;出料系统出料时,由自控系统控制出料仓之间的气动程控阀的启闭,具体过程同进料过程,干燥后的的物料经由1#、2#、3#出料仓,去往包装工序;这样顺序开启关闭出料气动程控阀的操作,保证了干燥后的物料出料时干燥系统的真空不被破坏,保证了湿料的干燥过程在恒定的真空条件下进行,解决了现有技术中真空状态下含能材料连续出料的技术难题;
(5)清洗;
当完成物料干燥,需对所述的低温带式真空干燥系统进行清洗时,先将系统各阀门关闭后,通过自控系统给CIP在位清洗系统信号,清洗水泵将清洗罐中的洗涤水通过清洗管路输送到系统各部分,通过喷淋装置,以自上而下的顺序对进料系统、干燥系统、出料系统进行分区自动在位清洗。
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