CN112696915A - 油料热泵微波耦合调质方法及系统 - Google Patents

油料热泵微波耦合调质方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种油料热泵微波耦合调质方法及系统，属于调质设备技术领域。该调质方法包括待调质预处理油料I在热泵调质箱内获得一定温度并去除一定量水分，然后继续送入微波调质系统内加热处理得到需要的调质油料II；其中热泵调质箱内热量来自热泵主机从周围环境中吸取的热能，且热泵调质箱内多余热量可沿位于热泵调质箱与热泵主机之间的第一能量循环系统循环回至热泵主机内；微波调质系统内多余热量可沿位于微波调质系统与热泵主机之间的第二能量循环系统循环回至热泵主机内。该调质方法结合高能效的热泵技术与微波技术，在对预处理油料高效调质的前提下，有效利用了微波调质排放的能量，降低了微波调质的能耗。

Description

油料热泵微波耦合调质方法及系统
技术领域
本发明涉及一种油料的调质方法，属于调质设备技术领域，具体地涉及一种油料热泵微波耦合调质方法及系统。
背景技术
微波是指平均波长在0.1～1m之间的电磁波，其能够产生高频电磁场，微波加热广泛应用于食品工业，食品工业所使用的微波频率多为2450MHz。微波加热技术与传统加热方式不同，它是通过被加热体内部偶极分子在电磁场的作用下高频往复运动，产生“内摩擦热”而使被加热油料温度升高，不须任何热传导过程，就能使油料内外部同时加热、同时升温，加热速度快且均匀。
国内外研究表明，微波处理油料，如：菜籽、花生、芝麻、胡麻、油茶籽等升温到一定温度后，可以促进美拉德反应而产生良好的浓香风味，有利于扩增细胞油路通道，促进油料中微量营养成分，如：维生素E、甾醇等成分溶出，可提高后续压榨生产的油脂中微量营养成分的含量，还可高效钝化内源性脂肪氧化酶和芥子酶等，防止脂质氧化、水解和硫甙的酶促降解，提高油脂的保质期。对于油菜籽来讲，微波处理还能促使抗营养因子芥子碱(酸)高效转化为高功能活性的菜籽多酚。
如中国发明专利申请(申请公布号：CN101911983A，申请公布日：2010-07-13)公开了一种微波预处理油料作物种子的方法，它包括如下步骤：(1)将油料作物种子的质量含水量调节到7～30％，搅拌均匀；(2)然后将调节含水量后的油料作物种子均匀平铺在容器内，调节微波功率和微波时间，对油料作物种子进行微波处理，使最终温度达到80～150℃；(3)将微波处理后的油料作物种子摊晾冷却，然后冷榨制油或者脱皮冷榨制油。采用该方法处理油料作物种子后有利于提高冷榨油得率并改善冷榨油品质。然而该方法只是单一的将微波技术用于油料种子的预处理，现有微波设备在排放油料蒸发水分的同时也带走了大量高温空气，这一部分能量完全浪费了，致使微波调质技术的能量利用率较低。
热泵技术是将环境中的热量吸收转化成热风来干燥油料，具有耗能少、能效高的特点，但其调质温度太低，无法达到油料调质的工艺要求。如果能把热泵技术和微波技术结合起来，这样既能保证调质效率也能尽量降低能耗。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明公开了一种油料热泵微波耦合调质方法及系统，该调质系统将高能效的热泵技术与微波技术结合在一起，并在中间设置能量循环系统，在对预处理油料充分调质的前提下，有效利用了微波调质排放的能量，降低了油料调质工艺的能耗。
为实现上述目的，本发明公开了一种油料热泵-微波耦合调质方法，它包括待调质预处理油料I在热泵调质箱内获得一定温度并去除一定量水分，然后继续送入微波调质系统内加热处理得到需要的调质油料II；
所述热泵调质箱内热量来自热泵主机从周围环境中吸取的热能，且所述热泵调质箱内多余热量可沿位于热泵调质箱与热泵主机之间的第一能量循环系统循环回至所述热泵主机内；
所述微波调质系统内多余热量可沿位于微波调质系统与热泵主机之间的第二能量循环系统循环回至所述热泵主机内。
进一步地，所述第一能量循环系统上设有风量传感器一、温度传感器一和第一控制阀；
所述第二能量循环系统上设有风量传感器二、温度传感器二和第二控制阀；
且各能量循环系统上的各风量传感器、温度传感器和控制阀均由计算机控制系统控制。
进一步地，所述计算机控制系统接收并比较温度传感器一和温度传感器二感应的温度，打开温度显示高的传感器所在管路上的控制阀，然后所述计算机控制系统继续比较对应管路上风量传感器显示的风量并与所述计算机控制系统内设定风量进行比较；
当设定风量高于显示风量时，增大所述温度显示高的传感器所在管路上的控制阀的开合角度且打开显示温度低的传感器所在管路上的控制阀；
当设定风量低于显示风量时，减小所述显示温度高的传感器所在管路上的控制阀的开合角度。
为更好实现本发明目的，本发明还公开了上述调质方法使用的系统，它包括热泵主机、热泵调质箱、微波调质系统、位于所述热泵主机与热泵调质箱之间的第一能量循环系统，和设于所述热泵主机与微波调质系统之间的第二能量循环系统，以及计算机控制系统；
所述热泵调质箱内设有用于控制油料流速、竖直方向布置且具备一个以上折流方向的折流板；
所述微波调质系统内设有水平方向布置的传送带；
所述第一能量循环系统上设有风量传感器一、温度传感器一和第一控制阀；
所述第二能量循环系统上设有风量传感器二、温度传感器二和第二控制阀；
所述折流板上各折流方向、所述传送带的传送速度、及各所述能量循环系统上的各风量传感器、温度传感器和控制阀均由所述计算机控制系统控制。
进一步地，所述计算机控制系统接收并比较温度传感器一和温度传感器二感应的温度，打开温度显示高的传感器所在管路上的控制阀，然后所述计算机控制系统继续比较对应管路上风量传感器显示的风量并与所述计算机控制系统内设定风量进行比较；
当设定风量高于显示风量时，增大所述温度显示高的传感器所在管路上的控制阀的开合角度且打开显示温度低的传感器所在管路上的控制阀；
当设定风量低于显示风量时，减小所述显示温度高的传感器所在管路上的控制阀的开合角度。
进一步地，所述计算机控制系统接收自所述热泵调质箱内流出油料的温度、水分信息并与所述计算机控制系统内设定信息进行比对从而调整所述折流板的各折流方向。
进一步地，所述计算机控制系统接收自微波调质系统内流出油料的温度、水分信息并与所述计算机控制系统内设定信息进行比对从而调整所述传送带的传送速度。
进一步地，所述热泵主机底端设有第一出风口，顶端设有循环进气口。
进一步地，所述热泵调质箱底端设有进风口，顶端设有进料口和第二出风口。
进一步地，所述热泵调质箱、微波调质系统均固定设置在所述支撑架上，且所述热泵调质箱与支撑架之间还设有弹性件。
有益效果：
1、本发明设计的控制方法能根据调质油料出料的温度、水分等情况自行调整热泵主机、微波调质系统的温度设定，以及油料在热泵调质箱内、微波调质系统内流速，从而实现油料的充分有效调质。
2、本发明设计的控制方法对于热泵调质箱内、微波调质系统内不能被充分利用的热量，还可以循环回收至热泵主机内，从而降低能耗。
3、本发明设计的控制方法用于油料加工企业的实际高效生产，利润增加了几百万至千万。
附图说明
图1为本发明实施例设计的调质系统的结构示意图；
图2为图1系统的控制过程结构示意图；
其中，上述附图中各部件编号如下：
热泵主机1(第一出风口1.1、循环进气口1.2)、热泵调质箱2(折流板2.1、进风口2.2、进料口2.3、第二出风口2.4、出料口2.5、第一水分传感器2.6、温度传感器三2.7)、微波调质系统3(传送带3.1、第二水分传感器3.2、温度传感器四3.3、第三出风口3.4)、第一能量循环系统4(风量传感器一4.1、温度传感器一4.2、第一控制阀4.3)、第二能量循环系统5(风量传感器二5.1、温度传感器二5.2、第二控制阀5.3)、计算机控制系统6、支撑架7、弹性件8。
具体实施方式
本发明为解决油料调质过程中能量不能有效利用而出现浪费的技术问题，提供了一种油料热泵微波耦合调质方法及系统。
为更好的解释本发明，以下结合说明书附图进行详细说明。
如图1所示，本发明公开了一种油料热泵微波耦合调质系统，它包括热泵主机1、热泵调质箱2、微波调质系统3、位于所述热泵主机1与热泵调质箱2之间的第一能量循环系统4，和设于所述热泵主机1与微波调质系统3之间的第二能量循环系统5，以及计算机控制系统6；其中，所述热泵调质箱2内设有用于控制油料流速、竖直方向布置且具备一个以上折流方向的折流板2.1；结合图1可知，所述折流板2.1包括若干个相邻设置的折弯板，每个折弯板的夹角均为5～30°，且所述折流板2.1连接所述计算机控制系统6，所述计算机控制系统6可以控制各折弯板的具体角度。为实现该功能，本发明选择在所述热泵调质箱2的出料口2.5处设有第一水分传感器2.6和温度传感器三2.7，且所述第一水分传感器2.6和温度传感器三2.7也通过电路通讯信号连接所述计算机控制系统6，所述计算机控制系统6内还设有关于从热泵调质箱2内流出油料的水分、温度与折弯板夹角之间关系的程序，当油料的水分、温度低于设定目标参数时，所述计算机控制系统6调整并减小折弯板夹角，高于设定目标参数时，所述计算机控制系统6调整并增大折弯板夹角。与此同时，所述热泵主机1底端设有第一出风口1.1，所述热泵调质箱2底端设有进风口2.2，顶端设有进料口2.3，油料从热泵调质箱2顶端落入折流板2.1上，由于自重不断沿折流板2.1自上而下运动，在这个过程中受到自下而上的高温热风，油料温度得到升高，水分得到减少，还可以通过计算机控制系统6内部程序设定实现对热泵调质箱2内油料流速的控制。
此外，结合图2可知，本发明还可以设计将计算机控制系统6与热泵主机1的程序连接在一起，当自热泵调质箱2内流出油料的水分、温度低于设定目标参数时，所述计算机控制系统6还可以控制所述热泵主机1使之提供的热风温度提高，反之，当高于设定目标参数时，所述计算机控制系统6还可以控制所述热泵主机1使之提供的热风温度降低。
结合图1还可知，所述微波调质系统3内设有水平方向布置的传送带3.1；该传送带3.1用于实现油料在微波调质系统3内传输；为更好的实现油料在微波调质系统3内受热传质，本发明优选在微波调质系统3的出料口端设置第二水分传感器3.2和温度传感器四3.3，所述第二水分传感器3.2和温度传感器四3.3也通过电路通讯信号连接所述计算机控制系统6，所述计算机控制系统6内还设有关于从微波调质系统3内流出油料的水分、温度与传送带3.1之间关系的程序，当油料的水分、温度低于设定目标参数时，所述计算机控制系统6调整并降低所述传送带3.1传送速度，高于设定目标参数时，所述计算机控制系统6调整并提高所述传送带3.1传送速度，与此同时，本发明还可以设计将计算机控制系统6与微波调质系统3的程序连接在一起，当自微波调质系统3内流出油料的水分、温度低于设定目标参数时，所述计算机控制系统6还可以控制所述微波调质系统3使之调质温度提高，反之，当高于设定目标参数时，所述计算机控制系统6还可以控制所述微波调质系统3使之调质温度降低。
由于热泵调质箱2、微波调质系统3内能量不能完全被油料吸收，可能造成能量浪费，本发明还选择在热泵调质箱2顶端设置第二出风口2.4，在微波调质系统3顶端设置第三出风口3.4，所述第一能量循环系统4一端连接第二出风口2.4，另一端连接热泵主机1顶端的循环进气口1.2，所述第二能量循环系统5一端连接第三出风口3.4，另一端也连接循环进气口1.2，并且所述第一能量循环系统4上设有风量传感器一4.1、温度传感器一4.2和第一控制阀4.3；所述第二能量循环系统5上设有风量传感器二5.1、温度传感器二5.2和第二控制阀5.3；且各所述能量循环系统上的各风量传感器、温度传感器和控制阀均由所述计算机控制系统控制。具体的，所述计算机控制系统6接收并比较温度传感器一4.2和温度传感器二5.2感应的温度，打开温度显示高的传感器所在管路上的控制阀，然后所述计算机控制系统6继续比较对应管路上风量传感器显示的风量并与所述计算机控制系统6内设定风量进行比较；当设定风量高于显示风量时，增大所述温度显示高的传感器所在管路上的控制阀的开合角度且打开显示温度低的传感器所在管路上的控制阀；当设定风量低于显示风量时，减小所述显示温度高的传感器所在管路上的控制阀的开合角度。
本发明还优选热泵调质箱2、微波调质系统3位于支撑架7上方，同时在热泵调质箱2与支撑架7之间设置弹性件8。
本发明还优选所述热泵主机1采用数码变频压缩机，温控精度为±0.5℃。同时，在所述热泵主机1的第一出风口1.1处设置电加热装置，其可以控制最高出风温度达到90℃。
由上述描述可知，本发明设计的系统和控制方法能根据调质油料出料的温度、水分等情况自行调整热泵主机1、微波调质系统3的温度设定，以及油料在热泵调质箱2内、微波调质系统3内流速，从而实现油料的充分有效调质。与此同时，对于热泵调质箱2内、微波调质系统3内不能被充分利用的热量，还可以循环回收至热泵主机1内，从而降低能耗。
为更好的解释本发明，以下结合具体油料的调质过程进行详细说明。
实施例1
本实施例选择上述系统对油菜籽进行耦合调质，其中，油菜籽适宜的调质温度约为140℃，所述油菜籽选自江汉平原种植的‘中油杂19’品种油菜籽。
计算机控制系统6设定热泵主机1输出的调质温度为80℃，热泵调质箱2出料口温度为50℃，微波调质系统3出料口温度为140℃。
采用本发明设计的调质系统处理后，总能耗减少了30％以上。
实施例2
本实施例选择上述系统对白芝麻进行耦合调质，其中，白芝麻适宜的调质温度约为150℃，所述白芝麻选自河南地区种植的‘豫芝8号’品种白芝麻。
计算机控制系统6设定热泵主机1输出的调质温度为90℃，热泵调质箱2出料口温度为55℃，微波调质系统3出料口温度为150℃。
采用本发明设计的调质系统处理后，总能耗减少了25％以上。
本发明设计的调质方法及系统应用于陕西金福海油脂工业有限公司的油料加工，在2018年新增利润1018万元，2019年新增利润1551万元，累计增加利润2569万元；应用于四川省壤巴拉惠科生态农业有限公司的油料加工，2018年新增利润57.7万元，2019年新增利润311.9万元，累计增加利润369.6万元；应用于温州嘉友生物科技有限公司的油料加工，2018年新增利润795.7万元，2019年新增利润1001.8万元，累计增加利润1795.9万元。
由此可知，采用本发明设计的调质系统对油料进行调质处理后，在有效降低能耗的基础上大大提高了收益。
以上实施例仅为最佳举例，而并非是对发明的实施方式的限定。除上述实施例外，本发明还有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种油料热泵微波耦合调质方法，其特征在于，它包括待调质预处理油料I在热泵调质箱(2)内获得一定温度并去除一定量水分，然后继续送入微波调质系统(3)内加热处理得到需要的调质油料II；
所述热泵调质箱(2)内热量来自热泵主机(1)从周围环境中吸取的热能，且所述热泵调质箱(2)内多余热量可沿位于热泵调质箱(2)与热泵主机(1)之间的第一能量循环系统(4)循环回至所述热泵主机(1)内；
所述微波调质系统(3)内多余热量可沿位于微波调质系统(3)与热泵主机(1)之间的第二能量循环系统(5)循环回至所述热泵主机(1)内。
2.根据权利要求1所述油料热泵微波耦合调质方法，其特征在于，所述第一能量循环系统(4)上设有风量传感器一(4.1)、温度传感器一(4.2)和第一控制阀(4.3)；
所述第二能量循环系统(5)上设有风量传感器二(5.1)、温度传感器二(5.2)和第二控制阀(5.3)；
且各能量循环系统上的各风量传感器、温度传感器和控制阀均由计算机控制系统(6)控制。
3.根据权利要求2所述油料热泵微波耦合调质方法，其特征在于，所述计算机控制系统(6)接收并比较温度传感器一(4.2)和温度传感器二(5.2)感应的温度，打开显示温度高的传感器所在管路上的控制阀，然后所述计算机控制系统(6)继续比较对应管路上风量传感器显示的风量并与所述计算机控制系统(6)内设定风量进行比较；
当设定风量高于显示风量时，增大所述温度显示高的传感器所在管路上的控制阀的开合角度且打开显示温度低的传感器所在管路上的控制阀；
当设定风量低于显示风量时，减小所述显示温度高的传感器所在管路上的控制阀的开合角度。
4.一种权利要求1所述调质方法使用的系统，其特征在于，它包括热泵主机(1)、热泵调质箱(2)、微波调质系统(3)、位于所述热泵主机(1)与热泵调质箱(2)之间的第一能量循环系统(4)，和设于所述热泵主机(1)与微波调质系统(3)之间的第二能量循环系统(5)，以及计算机控制系统(6)；
所述热泵调质箱(2)内设有用于控制油料流速、竖直方向布置且具备一个以上折流方向的折流板(2.1)；
所述微波调质系统(3)内设有水平方向布置的传送带(3.1)；
所述第一能量循环系统(4)上设有风量传感器一(4.1)、温度传感器一(4.2)和第一控制阀(4.3)；
所述第二能量循环系统(5)上设有风量传感器二(5.1)、温度传感器二(5.2)和第二控制阀(5.3)；
所述折流板(2.1)上各折流方向、所述传送带(3.1)的传送速度、及各所述能量循环系统上的各风量传感器、温度传感器和控制阀均由所述计算机控制系统(6)控制。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述计算机控制系统(6)接收并比较温度传感器一(4.2)和温度传感器二(5.2)感应的温度，打开温度显示高的传感器所在管路上的控制阀，然后所述计算机控制系统(6)继续比较对应管路上风量传感器显示的风量并与所述计算机控制系统(6)内设定风量进行比较；
当设定风量高于显示风量时，增大所述显示温度高的传感器所在管路上的控制阀的开合角度且打开显示温度低的传感器所在管路上的控制阀；
当设定风量低于显示风量时，减小所述显示温度高的传感器所在管路上的控制阀的开合角度。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述计算机控制系统(6)接收来自所述热泵调质箱(2)内流出油料的温度、水分信息并与所述计算机控制系统(6)内设定信息进行比对从而调整所述折流板(2.1)的各折流方向。
7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述计算机控制系统(6)接收来自微波调质系统(3)内流出油料的温度、水分信息并与所述计算机控制系统(6)内设定信息进行比对从而调整所述传送带(3.1)的传送速度。
8.根据权利要求4～7中任意一项所述的系统，其特征在于，所述热泵主机(1)底端设有第一出风口(1.1)，顶端设有循环进气口(1.2)。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述热泵调质箱(2)底端设有进风口(2.2)，顶端设有进料口(2.3)和第二出风口(2.4)。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述热泵调质箱(2)、微波调质系统(3)均固定设置在所述支撑架(7)上，且所述热泵调质箱(2)与支撑架(7)之间还设有弹性件(8)。
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