CN112369552A - 一种基于蒸汽调质-保温钝酶的麦麸稳定化装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种基于蒸汽调质‑保温钝酶的麦麸稳定化装置与方法，包括从上至下依次设置的第一保温层、第二保温层、第三保温层、烘干层和冷却层，以及转轴、驱动装置和控制器；本发明集成蒸汽调质、保温钝酶、烘干冷却三大关键技术为一体，满足加热均匀、脱水便捷、连续化操作等麦麸工业稳定化生产需求。利用本发明装置对麦麸进行钝酶处理，能够显著降低麦麸脂肪酶活性，有效提升麦麸的贮藏稳定性；同时处理条件温和，能够显著提高麦麸中游离酚含量、保留结合酚含量，从而提升总酚含量，有效保留了麦麸中的营养物质。
Description
技术领域
本发明属于食品加工技术领域，尤其涉及一种基于“蒸汽调质-保温钝酶-可控脱水”三位一体的麦麸稳定化装置与方法。
背景技术
小麦是我国三大粮食作物之一，麸皮是小麦籽粒的外缘结构，约占籽粒的22％～25％。在小麦制粉工艺中，通常将提取胚和胚乳后的残留物统称为麦麸，是小麦制粉的主要副产物，在我国是年产量超过2000万吨的大宗农副产品。麦麸富含膳食纤维，矿物质和植物化学素等营养物质，富集了小麦籽粒中绝大部分的生物活性成分，具有巨大的经济价值和开发前景。
然而高活性的酶类和微生物导致麦麸极易酸败变质，这一缺陷极大限制了麦麸的食品化应用及全麦粉开发。国内外谷物科技工作者采用不同的稳定化方法来处理小麦麸皮，主要包括热风干燥、微波加热、挤压膨化和蒸汽加热等方式，通过钝化其脂肪酶来提高麦麸的贮藏稳定性。其中，热风干燥、微波加热等干热处理钝酶效果不理想，贮藏过程麸皮吸湿后脂肪酶易复性。挤压膨化法灭酶效果较好，但实际生产中存在出料困难，极易堵塞模头，生产过程不稳定，后续处理困难等不足。目前，蒸汽加热对脂肪酶的钝化效果较优，因此主要考虑蒸汽处理对麦麸进行稳定化加工。
目前，国内有一些已授权或公告的有关麦麸蒸汽稳定化加工的专利，主要有：一种全麦粉专用小麦麸皮的稳定化方法公开号：CN102805292A，该专利将麸皮平铺至厘米厚度，使用蒸锅对其进行汽蒸处理温度100-110℃，压力0.101-0.143MPa，时间3-10min，稳定化后麦麸脂肪酶灭活率为93.97％，总酚含量升高5％，说明汽蒸法稳定化效果较好的同时营养品质未受破坏。但该方法基于实验室操作且处理量有限，在大批量生产中，物料堆积导致蒸汽透过性差，上下层物料极易受热不均匀，物料易结块，难以保证麦麸脂肪酶充分钝化。一种小麦麸皮稳定化及品质改善的方法公开号：CN109845958A，该发明采用高压稳定技术联合双酶法对小麦麸皮进行处理，先用高压灭菌锅对麦麸进行稳定化处理料液比为1:10～1:50，压力0.15～0.50MPa，时间60～80min，再置于恒温振荡水浴锅内进行复合酶解反应温度40～60℃，时间2～8h，最后经灭酶处理后干燥粉碎得改良麸皮，在有效灭活脂肪酶的同时降低了麸皮中粗纤维含量。但该方法加水量过高，实际生产中会导致废水量过大，且内部无操作单元，只能批量处理，连续化操作困难，工艺成本较高，无法满足工业化生产要求。
上述麦麸蒸汽稳定化技术中主要存在以下三点不足：第一，基于压力容器只能批量处理，无法连续化操作；大型压力容器工程造价大，工艺要求高且能耗大；第二，内部无操作单元，物料堆积后使蒸汽透过性差，导致传热不均匀，同时物料易结块，无法保证脂肪酶充分钝化；第三，稳定化后麦麸料温高且湿度大，物料流动性差，需与输送机、烘干机联用，设备与空间投入增加。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的是针对上述不足提供一种基于蒸汽调质-保温钝酶的麦麸稳定化装置与方法。本发明装置集成蒸汽调质、保温钝酶、烘干冷却三大关键技术为一体，配置保温、烘干及冷却三个工段，分别由三层保温层、一层烘干层、一层冷却层轴向串联而成，满足加热均匀、脱水便捷、连续化操作等麦麸工业稳定化生产需求。该方法通过以蒸汽调质进行水分与热量的供应，再通过夹套间接蒸汽补充加热，并由搅拌桨叶带动热量均匀传递，使麦麸具有一定的温湿度；通过多段保温层间翻转落料过程，使麸皮由上而下连续推进，均匀传热减少结块；开发烘干层与冷却层，使稳定化后麦麸直接重力落料进行干燥与降温处理。利用本发明装置对麦麸进行钝酶处理，能够显著降低麦麸脂肪酶活性，有效提升麦麸的贮藏稳定性；同时处理条件温和，能够显著提高麦麸中游离酚含量、保留结合酚含量，从而提升总酚含量，有效保留了麦麸中的营养物质。
本发明的技术方案是：一种基于蒸汽调质-保温钝酶的麦麸稳定化装置，包括从上至下依次设置的第一保温层、第二保温层、第三保温层、烘干层和冷却层，以及转轴、驱动装置和控制器；所述第一保温层、第二保温层、第三保温层、烘干层和冷却层内均设有搅拌桨叶；所述转轴依次穿过第一保温层、第二保温层、第三保温层、烘干层和冷却层与驱动装置连接；所述搅拌桨叶分别与转轴连接；所述第一保温层和第二保温层之间设有相连接的第一保温层夹套间接加蒸汽管和蒸汽加热组件，所述第二保温层和第三保温层之间设有相连接的第二保温层夹套间接加蒸汽管和蒸汽加热组件，第三保温层和烘干层之间设有相连接的第三保温层夹套间接加蒸汽管和蒸汽加热组件；烘干层和冷却层之间设有烘干层进风管；所述冷却层底部设有冷却层进风管；所述第一保温层设有进料管、排气管、第一保温层直接加蒸汽管、第一保温层温湿度传感器和第一保温层自动料门；所述第一保温层直接加蒸汽管与第一保温层壳体连接并伸入第一保温层内，所述第一保温层的底部通过第一保温层的蒸汽加热组件与第二保温层连通，第一保温层自动料门位于第一保温层的底部与第一保温层的蒸汽加热组件连接，控制第一保温层和第二保温层之间的连通；所述第二保温层设有第二保温层直接加蒸汽管、第二保温层温湿度传感器和第二保温层自动料门；所述第二保温层直接加蒸汽管与第二保温层壳体连接并伸入第二保温层内，所述第二保温层的底部通过第二保温层的蒸汽加热组件与第三保温层连通，第二保温层自动料门位于第二保温层的底部与第二保温层的蒸汽加热组件连接，控制第二保温层和第三保温层之间的连通；所述第三保温层设有第三保温层直接加蒸汽管、第三保温层温湿度传感器和第三保温层旋转阀；所述第三保温层直接加蒸汽管与第三保温层壳体连接并伸入第三保温层内，所述第三保温层的底部通过第三保温层的蒸汽加热组件与烘干层连通，第三保温层旋转阀位于第三保温层的底部与第三保温层的蒸汽加热组件连接，控制第三保温层和烘干层之间的连通；所述烘干层设有烘干层温湿度传感器、烘干层热风腔组件、烘干层排风管和烘干层自动料门，所述烘干层热风腔组件位于烘干层底部，烘干层进风管与烘干层热风腔组件连通；烘干层自动料门连接烘干层热风腔组件，控制烘干层与冷却层的连通；所述冷却层设有冷却层温湿度传感器、冷却层冷风腔组件、冷却层排风管和冷却层旋转阀，所述冷却层进风管位于冷却层内底部，冷却层进风管与冷却层冷风腔组件连通；冷却层旋转阀连接冷却层冷风腔组件，控制冷却层的开闭；所述控制器分别与驱动装置、第一保温层自动料门、第一保温层温湿度传感器、第二保温层自动料门、第二保温层温湿度传感器、第三保温层旋转阀、第三保温层温湿度传感器、烘干层自动料门、烘干层温湿度传感器、冷却层旋转阀和冷却层温湿度传感器连接。
上述方案中，所述蒸汽加热组件包括加热组件上层板、加热组件下层板和中间连接管件；所述加热组件上层板和加热组件下层板上设有位置对应的通槽；所述第一保温层自动料门位于第一保温层的底部与第一保温层的蒸汽加热组件的通槽连接；第二保温层自动料门位于第二保温层的底部与第二保温层的蒸汽加热组件的通槽连接；第三保温层旋转阀位于第三保温层的底部与第三保温层的蒸汽加热组件的通槽连接。
上述方案中，所述烘干层热风腔组件包括热风腔组件上层板、热风腔组件下层板和热风腔组件-拉钉；
所述热风腔组件上层板通过热风腔组件-拉钉与热风腔组件下层板连接，组成内腔中空的结构；热风腔组件上层板板上设有通气孔；热风腔组件上层板和热风腔组件下层板上设有位置对应的通槽；烘干层自动料门连接烘干层热风腔组件的通槽。
上述方案中，所述冷却层冷风腔组件上设有通槽，冷却层旋转阀连接冷却层冷风腔组件的通槽。
上述方案中，所述搅拌桨叶前端有与底板倾斜安装成一定角度的导板。
上述方案中，所述第一保温层还设有第一保温层冷凝水排放管；所述第二保温层还设有第二保温层冷凝水排放管，所述第三保温层还设有第三保温层冷凝水排放管。
上述方案中，所述第一保温层自动料门包括自动料门料位感应板、自动料门转轴一、自动料门耳板一、自动料门连杆、自动料门耳板二、自动料门耳板三、自动料门配重块、自动料门转轴二和自动料门；
所述自动料门耳板一的一端与自动料门料位感应板通过自动料门转轴一固接，自动料门耳板一的另一端与自动料门连杆的一端通过销轴活动联接，自动料门连杆的另一端与自动料门耳板二的一端通过销轴活动联接；自动料门耳板二的另一端与自动料门转轴二的一端固连，自动料门与自动料门转轴二的另一端固连，自动料门耳板三的一端与自动料门转轴二的固连，自动料门耳板三的另一端与自动料门配重块固联；
所述第二保温层自动料门、烘干层自动料门与第一保温层自动料门的结构相同。
所述第三保温层旋转阀与冷却层旋转阀的结构相同。
一种利用所述基于蒸汽调质-保温钝酶的麦麸稳定化装置进行麸皮稳定化的方法，包括以下步骤：
将小麦麸皮输送进所述麦麸稳定化装置，物料从进料管进入第一保温层，第一保温层内的物料在搅拌桨叶推动下，在第一保温层内翻动，当物料高度达设定料位时，控制器控制第一保温层自动料门打开，物料进入第二保温层，同理当料位达到设定料位时，第二保温层自动料门打开物料进入第三保温层，第三保温层内的物料通过第三保温层旋转阀进入烘干层，控制器控制第三保温层旋转阀的转速，当烘干层内物料达到设定料位时烘干层自动料门打开物料进入冷却层，冷却层内物料通过冷却层旋转阀排出，控制器控制冷却层旋转阀的转速；
蒸汽调质：麦麸稳定化装置的第一保温层、第二保温层和第三保温层根据麦麸水分含量以及实际产量大小设定所需直接加蒸汽量，进行水分与热量的供应，再通过夹套间接加蒸汽传递的热量使物料维持设定的目标温度，控制器控制搅拌桨叶带动热量均匀传递，使麦麸达到设定的目标温度和目标水分含量；
保温钝酶：控制器根据温湿度传感器反馈的物料温度及含水量，通过控制搅拌桨叶的转速以及第一保温层自动料门和第二保温层自动料门的卸料速度，进而调整物料推进速度，由此把控充分钝酶所需的保温时间；
烘干冷却：经过设定的保温时间后，稳定化后麦麸经第三保温层旋转阀进入烘干层进行烘干，再通过冷却层旋转阀进入冷却层进行冷却。
烘干层通入热风穿过物料实现烘干。烘干层底部设有夹套，热风由夹套侧面进入，通过夹套上面均风板将热风送到烘干室穿过物料后，在烘干层顶部排风口排出。
冷却层通入冷风穿过物料实现冷却。冷却层底部设有夹套，冷风由夹套侧面进入，通过夹套上面均风板将冷送到冷却室，穿过物料后，在冷却层顶部排风口排出。
上述方案中，所述蒸汽调质中，麦麸原始水分含量为13％，目标水分含量为20％-40％。蒸汽调质过程使水分与热量传递均匀，物料水分含量的增加能有效降低脂肪酶对温度的依赖性，从而显著提高钝酶效率。
上述方案中，所述保温钝酶中，保温温度为70-90℃，加热时间为1-4h。保温钝酶过程处理条件温和，能够有效保留麦麸中的营养物质。通过延长保温时间以保证常压条件下充分钝酶，基于中空夹层的隔热作用维持热量，无能耗增加，降低加工成本。
上述方案中，所述烘干冷却中，根据稳定化后麦麸的出料水分，在45-50℃热风干燥0.5-3h，确保水分含量降至12％以下，再由自然风冷却0.5h降至室温。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明集成蒸汽调质、保温钝酶、烘干冷却三大关键技术，设计出三位一体的麸皮稳定化加工成套系统，满足加热均匀、脱水便捷、连续化操作等麦麸工业稳定化生产需求。本发明基于工业稳定化装备对麦麸进行钝酶处理，能够显著降低麦麸脂肪酶活性，有效提升麦麸的贮藏稳定性；同时处理条件温和，能够显著提高麦麸中游离酚含量、保留结合酚含量，从而提升总酚含量，有效保留了麦麸中的营养物质。本装置整个系统处于常压状态，便于连续化操作；可以蒸制调质罐为载体，进行改进，设备投入低，易于面粉厂改造，能够满足连续化工业生产条件。水蒸气作为良好的热载体，能保证水分与热量传递均匀，调质增加物料水分含量可显著提高钝酶效率。内部设有搅拌桨叶以及上下逐层排料，使物料充分翻转不结块，保证麦麸均匀受热的同时使物料连续推进。通过中空夹层的隔热作用维持热量，给予充足时间来传递热量，此过程无能耗增加，节约能源，加工成本低。开发烘干层与冷却层，稳定化后麦麸直接重力落料进行烘干与冷却处理，节约设备与空间投入。本发明采用智能化控制模块，全程自动控制，集中突破麦麸生产环节的技术难点、产能匹配以及装备联动运行问题。
附图说明
图1是本发明装置的整体结构示意图。
图2是本发明装置进料管结构示意图。
图3是本发明装置烘干层与冷却层的热风与冷风路径示意图。
图4是本发明装置A-A剖面示意图。
图5是本发明装置保温层冷凝水排放管结构示意图。
图6是本发明装置保温层蒸汽加热组件结构示意图，其中(a)为蒸汽加热组件上层板示意图，(b)为(a)中的C-C的剖面图，(c)为蒸汽加热组件下层板和中间连接管件示意图。
图7是本发明装置烘干层热风腔组件结构示意图，其中(a)为热风腔组件上层板示意图，(b)为(a)中的B-B的剖面图，(c)为热风腔组件下层板和热风腔组件拉钉示意图。
图8是本发明装置自动料门结构示意图。
图9是本发明装置搅拌桨叶结构示意图。
图10是本发明所述实施例1-8中所述方法处理后麦麸脂肪酶灭活率对比图。
图11是本发明所述实施例1-8中所述方法处理后麦麸游离酚、总酚含量对比图。
图中：1、第一保温层；2、第二保温层；3、第三保温层；4、第一保温层自动料门；5、第二保温层自动料门；6、烘干层；7、第三保温层旋转阀；8、烘干层自动料门；9、冷却层；10、冷却层旋转阀；11、排气管；12、第一保温层直接加蒸汽管；13、第一保温层温湿度传感器；14、第一保温层夹套间接加蒸汽管；15、第二保温层直接加蒸汽管；16、第二保温层温湿度传感器；17、第二保温层夹套间接加蒸汽管；18、第三保温层直接加蒸汽管；19、第三保温层温湿度传感器；20、第三保温层夹套间接加蒸汽管；21、烘干层温湿度传感器；22、冷却层温湿度传感器；23、电机及减速机；24、进料管；25、烘干层进风管；26、冷却层进风管；27、支腿；28、烘干层排风管；29、烘干层热风路径；30、冷却层冷风路径；31、冷却层排风管；32、上主轴；33、联轴器；34、下主轴；35、搅拌桨叶；36、物料热气蒸发路径；37、保温层蒸汽加热组件；38、烘干层热风腔组件；39、冷却层冷风腔组件；40、第一保温层冷凝水排放管；41、第二保温层冷凝水排放管；42、第三保温层冷凝水排放管；37-1、蒸汽加热组件上层板；37-2、蒸汽加热组件下层板；37-3、中间连接管件；38-1、热风腔组件上层板；38-2、热风腔组件下层板；38-3、热风腔组件拉钉；4-1、自动料门料位感应板；4-2、自动料门转轴一；4-3、自动料门耳板一；4-4、自动料门连杆；4-5、自动料门耳板二；4-6、自动料门耳板三；4-7、自动料门配重块；4-8、自动料门转轴二；4-9、自动料门。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1所示为本发明所述基于蒸汽调质-保温钝酶的麦麸稳定化装置的一种较佳实施方式，所述基于蒸汽调质-保温钝酶的麦麸稳定化装置包括第一保温层1、第二保温层2、第三保温层3、第一保温层自动料门4、第二保温层自动料门5、烘干层6、第三保温层旋转阀7、烘干层自动料门8、冷却层9、冷却层旋转阀10、排气管11、第一保温层直接加蒸汽管12、第一保温层温湿度传感器13、第一保温层夹套间接加蒸汽管14、第二保温层直接加蒸汽管15、第二保温层温湿度传感器16、第二保温层夹套间接加蒸汽管17、第三保温层直接加蒸汽管18、第三保温层温湿度传感器19、第三保温层夹套间接加蒸汽管20、烘干层温湿度传感器21、冷却层温湿度传感器22、以及转轴驱动装置和控制器，所述转轴包括上主轴(32)和下主轴(35)。
所述上主轴(32)依次穿过第一保温层(1)、第二保温层(2)、第三保温层(3)通过联轴器与下主轴(35)的一端连接；所述下主轴(35)的另一端依次穿过烘干层(6)和冷却层(9)与驱动装置连接；所述第一保温层(1)、第二保温层(2)、第三保温层(3)的搅拌桨叶(35)分别与上主轴(32)连接；所述烘干层(6)和冷却层(9)的搅拌桨叶(35)分别与下主轴(35)连接；所述第一保温层直接加蒸汽管12与第一保温层1壳体相连并且蒸汽管道伸入第一保温层1内部，第一保温层温湿度传感器13与第一保温层1壳体相连并伸入第一保温层1内部。第一保温层1底部与第一保温层蒸汽加热组件37可以通过螺栓或焊接的方式固连。第一保温层夹套间接加蒸汽管14可以通过焊接固连到第一保温层蒸汽加热组件37，第一保温层冷凝水排放管40可以通过焊接固连到第一保温层蒸汽加热组件37。第一保温层蒸汽加热组件37可以通过加热组件中间连接管件37-3、加热组件下层板37-2、加热组件上层板37-1焊接固连而成。与第一保温层1底部相连接的保温层蒸汽加热组件37缺口的底部连接有第一保温层自动料门4。
所述第二保温层2顶部与第一保温层蒸汽加热组件37底部固连。第二保温层直接加蒸汽管15与第二保温层2壳体相连并且蒸汽管道伸入第二保温层2内部，第二保温层温湿度传感器16与第二保温层2壳体相连并伸入第二保温层2内部。第二保温层2底部与第二保温层蒸汽加热组件37通过螺栓或焊接的方式固连。第二保温层夹套间接加蒸汽管17通过焊接固连到第二保温层蒸汽加热组件37，第二保温层冷凝水排放管41通过焊接固连到第二保温层蒸汽加热组件37。与第二保温层2底部相连接的第二保温层蒸汽加热组件37缺口的底部连接有第二保温层自动料门5。
所述第三保温层3顶部与第二保温层蒸汽加热组件37底部固连。第三保温层直接加蒸汽管18与第三保温层3壳体相连并且蒸汽管道伸入第三保温层3内部，第三保温层温湿度传感器19与第三保温层3壳体相连并伸入第三保温层3内部。第三保温层3底部与第二保温层蒸汽加热组件37通过螺栓或焊接的方式固连。第三保温层夹套间接加蒸汽管20通过焊接固连到第二保温层蒸汽加热组件37，第三保温层冷凝水排放管42通过焊接固连到第二保温层蒸汽加热组件37。与第三保温层3底部相连接的第二保温层蒸汽加热组件37缺口的底部连接有第三保温层旋转阀7。
所述烘干层6顶部与第二保温层蒸汽加热组件37底部固连。烘干层温湿度传感器21与烘干层6壳体相连，烘干层温湿度传感器21伸入到烘干层6内部。烘干层6底部与烘干层热风腔组件38顶部连接。与烘干层6底部相连接的烘干层热风腔组件38缺口的底部连接有烘干层自动料门8。
所述冷却层9顶部与烘干层热风腔组件38底部连接。冷却层温湿度传感器22与冷却层9壳体相连，冷却层温湿度传感器22伸入到冷却层9内部。冷却层9底部与冷却层冷风腔组件39顶部连接。与冷却层9底部相连接的冷却层冷风腔组件39缺口的底部连接有冷却层旋转阀10。
图2所示为本发明所述基于蒸汽调质-保温钝酶的麦麸稳定化装置进料管结构示意图，第一保温层1顶部设有排气管11、进料管24，排气管11、进料管24与第一保温层1顶板通过法兰相连接。
图3所示为本发明所述基于蒸汽调质-保温钝酶的麦麸稳定化装置烘干层的热风路径与冷却层的冷风路径示意图，包括烘干层进风管25、冷却层进风管26、支腿27、烘干层排风管28、烘干层热风路径29、冷却层冷风路径30、冷却层排风管31。所述烘干层热风腔组件38包括热风腔组件上层板38-1、热风腔组件下层板38-2及热风腔组件拉钉38-3等主要部件构成。热风腔组件上层板38-1通过热风腔组件拉钉38-3与热风腔组件下层板38-2相固连，组成内腔中空的结构。热风通过烘干层进风管25进入空腔内，通过热风腔组件上层板38-1板上的小径通气孔均布进入烘干层6，包裹烘干层内部物料。冷却层冷风腔组件39结构与原理同烘干层热风腔组件，内部流经气流将热风改为冷风。
图4所示为本发明所述基于蒸汽调质-保温钝酶的麦麸稳定化装置A-A剖面示意图，包括上主轴32、联轴器33、下主轴34、搅拌桨叶35、物料热气蒸发路径36、保温层蒸汽加热组件37、烘干层热风腔组件38、冷却层冷风腔组件39。所述上主轴32上端通过轴套或轴承支承转动，轴套或轴承固定在顶盖部件上，下主轴34下端与减速机相连接，上主轴32与下主轴34通过联轴器33连接。搅拌桨叶35与上下主轴32、34通过键连接，通过上下主轴的转动带动搅拌桨叶35在内运转。搅拌桨叶前端有与底板成一定角度的导板如图9所示，在运动过程中通过前面导板将前面物料向上推起后面物料先落下，达到混合作用。一方面使保温层蒸汽加热组件的蒸汽加热组件上层板传递过来的热量传递到物料，另一方面可以使直接加入的蒸汽充分与物料混合吸收。
图5是本发明所述基于蒸汽调质-保温钝酶的麦麸稳定化装置保温层冷凝水排放管示意图，包括第一保温层冷凝水排放管40、第二保温层冷凝水排放管41、第三保温层冷凝水排放管42。所述第一保温层1还设有第一保温层冷凝水排放管40；所述第二保温层2还设有第二保温层冷凝水排放管41，所述第三保温层3还设有第三保温层冷凝水排放管42。
图6是本发明所述基于蒸汽调质-保温钝酶的麦麸稳定化装置保温层蒸汽加热组件结构示意图，包括蒸汽加热组件上层板37-1、蒸汽加热组件下层板37-2、中间连接管件37-3。所述蒸汽加热组件37由上下两层板37-1、37-2及中间连接管件37-3，中间连接管件37-3与下层板37-2相连处为开放式，与上层板37-1相连处设有小孔径通气孔。蒸汽进入夹套加热上层板37-1通过热传导将热量传递到物料，同时部分热气向上一层保温或大气中扩散。图7是本发明麦麸稳定化装置烘干层热风腔组件结构示意图，包括热风腔组件上层板38-1、热风腔组件下层板38-2、热风腔组件拉钉38-3。
图8是本发明基于蒸汽调质-保温钝酶的麦麸稳定化装置自动料门结构示意图，包括自动料门料位感应板4-1、自动料门转轴一4-2、自动料门耳板一4-3、自动料门连杆4-4、自动料门耳板二4-5、自动料门耳板三4-6、自动料门配重块4-7、自动料门转轴二4-8、自动料门4-9。自动料门耳板一4-3与自动料门料位感应板4-1通过自动料门转轴一4-2固连，自动料门耳板一4-3与自动料门连杆4-4通过销轴活动联接，自动料门连杆4-4与自动料门耳板二4-5通过销轴活动联接。自动料门耳板二4-5与自动料门转轴二4-8固连，自动料门4-9与自动料门转轴二4-8固连，自动料门耳板三4-6与自动料门转轴二4-8固连，自动料门耳板三4-6与自动料门配重块4-7固联。
物料自进料管24进入，从上而下逐层通过，从冷却层旋转阀10排出。保温层1、2、3与烘干层6内部通过搅拌桨叶35搅动物料时，上层物料不断落入，料层厚度逐渐增加。当料层达到设定料位，会推动自动门料位感应板4-1绕自动料门转轴一4-2轴心转动，从而带动自动料门耳板一4-3向上运动，由自动料门耳板一4-3通过销轴带动自动料门连杆4-4向上运动，由自动料门连杆4-4能过销轴带动自动料门耳二4-5向上运动，再由自动料门耳板二4-5驱动自动料门绕自动料门4-9转轴转动。当自动料门4-9转动一定角度后，物料即由打开的通道进入下一层。当物料排掉一部分，自动料门料位感应板4-1回落，自动料门4-9在自动料门配重块4-7重力作用下自动复位，重新关闭料门。自动料门转轴一4-2、自动料门转轴二4-8通过壳体上固定的轴套或轴承支撑转动。第三保温层3与烘干层6之间、烘干层6与冷却层9之间通过旋转阀6、9进行排料，旋转阀通过控制器控制其转动速度，从而控制其排料速度。
一种利用所述基于蒸汽调质-保温钝酶的麦麸稳定化装置进行麸皮稳定化的方法，包括以下步骤：
将小麦麸皮输送进所述麦麸稳定化装置，物料从进料管24进入第一保温层1，第一保温层1内的物料在搅拌桨叶35推动下，在第一保温层1内翻动，当物料高度达设定料位时，控制器控制第一保温层自动料门4打开，物料进入第二保温层2，同理当料位达到设定料位时，第二保温层自动料门5打开物料进入第三保温层3，第三保温层3内的物料通过第三保温层旋转阀7进入烘干层6，控制器控制第三保温层旋转阀7的转速，当烘干层内物料达到设定料位时烘干层自动料门8打开物料进入冷却层9，冷却层9内物料通过冷却层旋转阀10排出，控制器控制冷却层旋转阀10的转速；
蒸汽调质：麦麸稳定化装置的第一保温层1、第二保温层2和第三保温层3根据麦麸水分含量以及实际产量大小设定所需直接加蒸汽量，进行水分与热量的供应，再通过夹套间接加蒸汽使物料维持设定目标温度，控制器控制搅拌桨叶35带动热量均匀传递，使麦麸达到设定的目标温度和目标水分含量；
保温钝酶：控制器根据温湿度传感器反馈的物料温度及含水量，通过控制搅拌桨叶35的转速以及第一保温层自动料门4和第二保温层自动料门5的卸料速度，进而调整物料推进速度，由此把控充分钝酶所需的保温时间；
烘干冷却：经过设定的保温时间后，稳定化后麦麸经第三保温层旋转阀7进入烘干层6进行烘干，再通过冷却层旋转阀10进入冷却层9进行冷却。
所述蒸汽调质中，麦麸原始水分含量为13％左右，目标水分含量为20％-40％。
所述保温钝酶中，保温温度为70-90℃，加热时间为1-4h。
所述烘干冷却中，根据稳定化后麦麸的出料水分，在45-50℃热风干燥0.5-3h，确保水分含量降至12％以下，再由自然风冷却0.5h降至室温。
实施例1
面粉加工车间分离得到的小麦麸皮流量为2t/h，水分含量为13.5％，由斗式提升机送入稳定化装备上方进料口，物料随搅拌桨叶均匀分布于保温层内，调节转速为10转/min。设定所需蒸汽量后打开蒸汽阀，根据各层料位、温度、湿度等传感器，控制调质至30％的水分条件后加热至90℃进行保温，保温1h后通过旋转阀将稳定化后的麦麸送入烘干冷却层，50℃热风干燥2h后将麦麸水分降至12％，再由自然风冷却0.5h降至室温得稳定化麦麸。粉碎至80目后测定麸皮脂肪酶活力，由4.286U/g降至0.624U/g，相对灭活率为85.4％。此条件下游离酚含量下降8.98％，总酚含量提高9.71％，如图10和11所示。
实施例2
面粉加工车间分离得到的小麦麸皮流量为2t/h，水分含量为13.5％，由斗式提升机送入稳定化装备上方进料口，物料随搅拌桨叶均匀分布于保温层内，调节转速为10转/min。设定所需蒸汽量后打开蒸汽阀，根据各层料位、温度、湿度等传感器，控制调质至30％的水分条件后加热至90℃进行保温，保温2h后通过旋转阀将稳定化后的麦麸送入烘干冷却层，50℃热风干燥2h后将麦麸水分降至12％，再由自然风冷却0.5h降至室温得稳定化麦麸。粉碎至80目后测定麸皮脂肪酶活力，由4.286U/g降至0.464U/g，相对灭活率为89.2％。此条件下游离酚含量提高20.53％，总酚含量提高17.56％，如图10和11所示。
实施例3
面粉加工车间分离得到的小麦麸皮流量为2t/h，水分含量为13.5％，由斗式提升机送入稳定化装备上方进料口，物料随搅拌桨叶均匀分布于保温层内，调节转速为10转/min。设定所需蒸汽量后打开蒸汽阀，根据各层料位、温度、湿度等传感器，控制调质至30％的水分条件后加热至90℃进行保温，保温3h后通过旋转阀将稳定化后的麦麸送入烘干冷却层，50℃热风干燥2h后将麦麸水分降至12％，再由自然风冷却0.5h降至室温得稳定化麦麸。粉碎至80目后测定麸皮脂肪酶活力，由4.286U/g降至0.363U/g，相对灭活率为91.5％。此条件下游离酚含量提高26.40％，总酚含量提高18.31％，如图10和11所示。
实施例4
面粉加工车间分离得到的小麦麸皮流量为2t/h，水分含量为13.5％，由斗式提升机送入稳定化装备上方进料口，物料随搅拌桨叶均匀分布于保温层内，调节转速为10转/min。设定所需蒸汽量后打开蒸汽阀，根据各层料位、温度、湿度等传感器，控制调质至30％的水分条件后加热至90℃进行保温，保温4h后通过旋转阀将稳定化后的麦麸送入烘干冷却层，50℃热风干燥2h后将麦麸水分降至12％，再由自然风冷却0.5h降至室温得稳定化麦麸。粉碎至80目后测定麸皮脂肪酶活力，由4.286U/g降至0.264U/g，相对灭活率为93.8％。此条件下游离酚含量提高46.25％，总酚含量提高9.29％，如图10和11所示。
实施例5
面粉加工车间分离得到的小麦麸皮流量为2t/h，水分含量为13.5％，由斗式提升机送入稳定化装备上方进料口，物料随搅拌桨叶均匀分布于保温层内，调节转速为10转/min。设定所需蒸汽量后打开蒸汽阀，根据各层料位、温度、湿度等传感器，控制调质至30％的水分条件后加热至70℃进行保温，保温4h后通过旋转阀将稳定化后的麦麸送入烘干冷却层，50℃热风干燥2h后将麦麸水分降至12％，再由自然风冷却0.5h降至室温得稳定化麦麸。粉碎至80目后测定麸皮脂肪酶活力，由4.286U/g降至2.172U/g，相对灭活率为49.3％。此条件下游离酚含量提高6.66％，总酚含量下降2.31％，如图10和11所示。
实施例6
面粉加工车间分离得到的小麦麸皮流量为2t/h，水分含量为13.5％，由斗式提升机送入稳定化装备上方进料口，物料随搅拌桨叶均匀分布于保温层内，调节转速为10转/min。设定所需蒸汽量后打开蒸汽阀，根据各层料位、温度、湿度等传感器，控制调质至30％的水分条件后加热至80℃进行保温，保温4h后通过旋转阀将稳定化后的麦麸送入烘干冷却层，50℃热风干燥2h后将麦麸水分降至12％，再由自然风冷却0.5h降至室温得稳定化麦麸。粉碎至80目后测定麸皮脂肪酶活力，由4.286U/g降至0.599U/g，相对灭活率为86.0％。此条件下游离酚含量提高16.70％，总酚含量提高1.23％，如图10和11所示。
实施例7
面粉加工车间分离得到的小麦麸皮流量为2t/h，水分含量为13.5％，由斗式提升机送入稳定化装备上方进料口，物料随搅拌桨叶均匀分布于保温层内，调节转速为10转/min。设定所需蒸汽量后打开蒸汽阀，根据各层料位、温度、湿度等传感器，控制调质至20％的水分条件后加热至90℃进行保温，保温4h后通过旋转阀将稳定化后的麦麸送入烘干冷却层，50℃热风干燥1h后将麦麸水分降至12％，再由自然风冷却0.5h降至室温得稳定化麦麸。粉碎至80目后测定麸皮脂肪酶活力，由4.286U/g降至0.952U/g，相对灭活率为77.8％。此条件下游离酚含量提高39.80％，总酚含量提高12.05％，如图10和11所示。
实施例8
面粉加工车间分离得到的小麦麸皮流量为2t/h，水分含量为13.5％，由斗式提升机送入稳定化装备上方进料口，物料随搅拌桨叶均匀分布于保温层内，调节转速为10转/min。设定所需蒸汽量后打开蒸汽阀，根据各层料位、温度、湿度等传感器，控制调质至40％的水分条件后加热至90℃进行保温，保温4h后通过旋转阀将稳定化后的麦麸送入烘干冷却层，50℃热风干燥3h后将麦麸水分降至12％，再由自然风冷却0.5h降至室温得稳定化麦麸。粉碎至80目后测定麸皮脂肪酶活力，由4.286U/g降至0.204U/g，相对灭活率为96.7％。此条件下游离酚含量提高47.22％，总酚含量提高14.41％，如图10和11所示。
图10是本发明所述实施例1-8中麦麸脂肪酶灭活率对比图。
其中实施例1-4为麦麸水分含量达到30％，在90℃温度下保温1-4h后，测定其残余脂肪酶活力，对比不同保温时间对麦麸残余脂肪酶活力的影响。随着保温时间的延长，麦麸残余脂肪酶活力显著降低。实施例4的90℃条件下保温4h残留酶活力由原麸的4.286U/g降至0.264U/g，相对灭活率达93.8％，已能满足麦麸及回添全麦面粉的贮藏要求。
实施例5、6、4中麦麸水分含量为30％，在70、80、90℃温度下保温4h后，测定其残余脂肪酶活力，对比不同保温温度对麦麸残余脂肪酶活力的影响。在同一调质水分及作用时间内，温度升高对脂肪酶的钝化效果作用明显。
实施例7、4、8中麦麸水分含量分别为20％、30％、40％，在90℃温度下保温4h后，测定其残余脂肪酶活力，对比不同调质水分对麦麸残余脂肪酶活力的影响。同一保温时间内，水分含量由20％升至30％时，脂肪酶灭活率增幅较大，20％水分条件下保温4h仍旧低于30％水分条件下保温1h的脂肪酶活，由此可见低水分条件下钝酶效果较差。
图11是本发明所述实施例1-8中麦麸游离酚、总酚含量对比图。
其中实施例1-4为30％水分和90℃温度条件下，测定1-4h内麦麸游离酚和结合酚含量，以未作处理的麦麸原始酚含量作对照，对比不同保温时间内麦麸酚含量变化。实施例4中的4h时游离酚达到最大值为1.65mg/g，比未处理麦麸增加了46.25％，总酚含量则提高了9.29％。
实施例5、6、4为30％水分和保温4h的钝酶样品，测定70、80、90℃温度条件下麦麸游离酚和结合酚含量，以未作处理的麦麸原始酚含量作对照，对比不同保温温度下麦麸酚含量的变化。随着温度的增加，麦麸游离酚含量显著上升，均高于未处理样品。而总酚含量随温度的增加而显著增加。
实施例7、4、8为90℃条件下保温4h的钝酶样品，测定20％、30％、40％不同水分条件下麦麸游离酚和结合酚含量，以未作处理的麦麸原始酚含量作对照，对比不同调质水分下麦麸酚含量的变化。不同调质水分的游离酚含量无显著性差异，均显著高于未处理麦麸。当调质水分为40％时，游离酚含量达到最大值，相比于未处理麦麸含量增加了47.22％，总酚含量提高14.41％。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于蒸汽调质-保温钝酶的麦麸稳定化装置，其特征在于，包括从上至下依次设置的第一保温层(1)、第二保温层(2)、第三保温层(3)、烘干层(6)和冷却层(9)，以及转轴、驱动装置和控制器；
所述第一保温层(1)、第二保温层(2)、第三保温层(3)、烘干层(6)和冷却层(9)内均设有搅拌桨叶(35)；所述转轴依次穿过第一保温层(1)、第二保温层(2)、第三保温层(3)、烘干层(6)和冷却层(9)与驱动装置连接；所述搅拌桨叶(35)分别与转轴连接；
所述第一保温层(1)和第二保温层(2)之间设有相连接的第一保温层夹套间接加蒸汽管(14)和蒸汽加热组件(37)，所述第二保温层(2)和第三保温层(3)之间设有相连接的第二保温层夹套间接加蒸汽管(17)和蒸汽加热组件(37)，第三保温层(3)和烘干层(6)之间设有相连接的第三保温层夹套间接加蒸汽管(20)和蒸汽加热组件(37)；烘干层(6)和冷却层(9)之间设有烘干层进风管(25)；所述冷却层(9)底部设有冷却层进风管(26)；
所述第一保温层(1)设有排气管(11)、进料管(24)、第一保温层自动料门(4)、第一保温层直接加蒸汽管(12)和第一保温层温湿度传感器(13)；所述第一保温层直接加蒸汽管(12)与第一保温层(1)壳体连接并伸入第一保温层(1)内，，所述第一保温层(1)的底部通过第一保温层的蒸汽加热组件(37)与第二保温层(2)连通，第一保温层自动料门(4)位于第一保温层(1)的底部与第一保温层的蒸汽加热组件(37)连接，控制第一保温层(1)和第二保温层(2)之间的连通；
所述第二保温层(2)设有第二保温层自动料门(5)、第二保温层直接加蒸汽管(15)和第二保温层温湿度传感器(16)；所述第二保温层直接加蒸汽管(15)与第二保温层(2)壳体连接并伸入第二保温层(2)内，所述第二保温层(2)的底部通过第二保温层的蒸汽加热组件(37)与第三保温层(3)连通，第二保温层自动料门(5)位于第二保温层(2)的底部与第二保温层的蒸汽加热组件(37)连接，控制第二保温层(2)和第三保温层(3)之间的连通；
所述第三保温层(3)设有第三保温层旋转阀(7)、第三保温层直接加蒸汽管(18)和第三保温层温湿度传感器(19)；所述第三保温层直接加蒸汽管(18)与第三保温层(3)壳体连接并伸入第三保温层(3)内，所述第三保温层(3)的底部通过第三保温层的蒸汽加热组件(37)与烘干层(6)连通，第三保温层旋转阀(7)位于第三保温层(3)的底部与第三保温层的蒸汽加热组件(37)连接，控制第三保温层(3)和烘干层(6)之间的连通；
所述烘干层(6)设有烘干层自动料门(8)、烘干层温湿度传感器(21)、烘干层热风腔组件(38)和烘干层排风管(28)，所述烘干层热风腔组件(38)位于烘干层(6)内底部，烘干层进风管(25)与烘干层热风腔组件(38)连通；烘干层自动料门(8)连接烘干层热风腔组件(38)，控制烘干层(6)与冷却层(9)的连通；
所述冷却层(9)设有冷却层旋转阀(10)、冷却层温湿度传感器(22)、冷却层冷风腔组件(39)和冷却层排风管(31)，所述冷却层进风管(26)位于冷却层(9)内底部，冷却层进风管(26)与冷却层冷风腔组件(39)连通；冷却层旋转阀(10)连接冷却层冷风腔组件(39)，控制冷却层(9)的开闭；
所述控制器分别与驱动装置、第一保温层自动料门(4)、第一保温层温湿度传感器(13)、第二保温层自动料门(5)、第二保温层温湿度传感器(16)、第三保温层旋转阀(7)、第三保温层温湿度传感器(19)、烘干层自动料门(8)、烘干层温湿度传感器(21)、冷却层旋转阀(10)和冷却层温湿度传感器(22)连接。
2.根据权利要求1所述的基于蒸汽调质-保温钝酶的麦麸稳定化装置，其特征在于，所述蒸汽加热组件(37)包括加热组件上层板(37-1)、加热组件下层板(37-2)和中间连接管件(37-3)；所述加热组件上层板(37-1)和加热组件下层板(37-2)上设有位置对应的通槽；所述第一保温层自动料门(4)位于第一保温层(1)的底部与第一保温层的蒸汽加热组件(37)的通槽连接；第二保温层自动料门(5)位于第二保温层(2)的底部与第二保温层的蒸汽加热组件(37)的通槽连接；第三保温层旋转阀(7)位于第三保温层(3)的底部与第三保温层的蒸汽加热组件(37)的通槽连接。
3.根据权利要求1所述的基于蒸汽调质-保温钝酶的麦麸稳定化装置，其特征在于，所述烘干层热风腔组件(38)包括热风腔组件上层板(38-1)、热风腔组件下层板(38-2)和热风腔组件-拉钉(38-3)；
所述热风腔组件上层板(38-1)通过热风腔组件-拉钉(38-3)与热风腔组件下层板(38-2)连接，组成内腔中空的结构；热风腔组件上层板(38-1)板上设有通气孔；热风腔组件上层板(38-1)和热风腔组件下层板(38-2)上设有位置对应的通槽；烘干层自动料门(8)连接烘干层热风腔组件(38)的通槽。
4.根据权利要求1所述的基于蒸汽调质-保温钝酶的麦麸稳定化装置，其特征在于，所述冷却层冷风腔组件(39)上设有通槽，冷却层旋转阀(10)连接冷却层冷风腔组件(39)的通槽。
5.根据权利要求1所述的基于蒸汽调质-保温钝酶的麦麸稳定化装置，其特征在于，所述搅拌桨叶(35)前端有与底板倾斜安装的导板。
6.根据权利要求1所述的基于蒸汽调质-保温钝酶的麦麸稳定化装置，其特征在于，所述第一保温层自动料门(4)包括自动料门料位感应板(4-1)、自动料门转轴一(4-2)、自动料门耳板一(4-3)、自动料门连杆(4-4)、自动料门耳板二(4-5)、自动料门耳板三(4-6)、自动料门配重块(4-7)、自动料门转轴二(4-8)和自动料门(4-9)；
所述自动料门耳板一(4-3)的一端与自动料门料位感应板(4-1)通过自动料门转轴一(4-2)固接，自动料门耳板一(4-3)的另一端与自动料门连杆(4-4)的一端通过销轴活动联接，自动料门连杆(4-4)的另一端与自动料门耳板二(4-5)的一端通过销轴活动联接；自动料门耳板二(4-5)的另一端与自动料门转轴二(4-8)的一端固连，自动料门(4-9)与自动料门转轴二(4-8)的另一端固连，自动料门耳板三(4-6)的一端与自动料门转轴二(4-8)的固连，自动料门耳板三(4-6)的另一端与自动料门配重块(4-7)固联；
所述第二保温层自动料门(5)、烘干层自动料门(8)与第一保温层自动料门(4)的结构相同。
7.一种利用权利要求1-6任意一项所述基于蒸汽调质-保温钝酶的麦麸稳定化装置进行麸皮稳定化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将小麦麸皮输送进所述麦麸稳定化装置，物料从进料管(24)进入第一保温层(1)，第一保温层(1)内的物料在搅拌桨叶(35)推动下，在第一保温层(1)内翻动，当物料高度达设定料位时，控制器控制第一保温层自动料门(4)打开，物料进入第二保温层(2)，同理当料位达到设定料位时，第二保温层自动料门(5)打开物料进入第三保温层(3)，第三保温层(3)内的物料通过第三保温层旋转阀(7)进入烘干层(6)，控制器控制第三保温层旋转阀(7)的转速，当烘干层内物料达到设定料位时烘干层自动料门(8)打开物料进入冷却层(9)，冷却层(9)内物料通过冷却层旋转阀(10)排出，控制器控制冷却层旋转阀(10)的转速；
蒸汽调质：麦麸稳定化装置的第一保温层(1)、第一保温层(2)和第一保温层(3)根据麦麸水分含量以及实际产量大小设定所需蒸汽量，进行水分与热量的供应，再通过夹套间接加蒸汽使物料维持设定目标温度，控制器控制搅拌桨叶(35)带动热量均匀传递，使麦麸达到设定的目标温度和目标水分含量；
保温钝酶：控制器根据温湿度传感器反馈的物料温度及含水量，通过控制搅拌桨叶(35)的转速以及第一保温层自动料门(4)和第二保温层自动料门(5)的卸料速度，进而调整物料推进速度，由此把控充分钝酶所需的保温时间；
烘干冷却：经过设定的保温时间后，稳定化后麦麸经第三保温层旋转阀(7)进入烘干层进行烘干，再通过冷却层旋转阀(10)进入冷却层进行冷却。
8.根据权利要求7所述的基于蒸汽调质-保温钝酶的麦麸稳定化装置进行麸皮稳定化的方法，其特征在于，所述蒸汽调质中，麦麸原始水分含量为13％，目标水分含量为20％-40％。
9.根据权利要求7所述的基于蒸汽调质-保温钝酶的麦麸稳定化装置进行麸皮稳定化的方法，其特征在于，所述保温钝酶中，保温温度为70-90℃，加热时间为1-4h。
10.根据权利要求7所述的基于蒸汽调质-保温钝酶的麦麸稳定化装置进行麸皮稳定化的方法，其特征在于，所述烘干冷却中，根据稳定化后麦麸的出料水分，在45-50℃热风干燥0.5-3h，确保水分含量降至12％以下，再由自然风冷却0.5h降至室温。
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