CN114018032A - 一种南极磷虾粉加工专用组合干燥装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于海洋生物资源加工利用装备领域，一种南极磷虾粉加工专用组合干燥装置，包括高水分干燥段、中水分干燥段和低水分干燥段；高水分干燥段采用蒸汽间接干燥，中水分干燥段采用气流直接干燥，低水分干燥段采用气流直接干燥；所述高水分干燥段的干燥室为卧式，干燥室设置有蒸汽夹层；所述干燥室设置有进料系统、出料系统、搅拌装置和排气系统；所述进料系统设置在干燥室一端的顶部，所述进料系统包括螺旋进料器、料斗、关风机和密封区；本发明的有益效果在于：该干燥设备采用了三段组合式干燥方式，针对南极磷虾粉不同阶段的物料特点，可提高干燥效率，减少脂质氧化，提升产品品质，同时也降低能耗和成本。
Description
技术领域
本发明涉及海洋生物资源高效利用领域，具体涉及一种南极磷虾粉加工专用组合干燥装置。
背景技术
南极磷虾(Euphausia superba Dana)是一种生活在南极海域的小型甲壳类动物，生物资源量约为1.25～7.5亿吨，目前尚未得到充分的开发利用。南极磷虾目前主要被在船上直接加工成南极磷虾粉或冷冻南极磷虾。
南极磷虾粉具有较高的蛋白质、脂肪含量，氨基酸组成合理；以南极磷虾粉为原料开发的产品研究也取得了积极的进展。但目前南极磷虾粉的质量普遍较差，研究发现，影响南极磷虾粉营养和品质特性的因素主要包括：捕获的时间、地点和条件，原料的质量及新鲜度、加工技术和装备、贮运技术和条件等。但目前关于南极磷虾虾粉加工与贮藏技术的报道较少。
南极磷虾粉是以南极磷虾为原料，经蒸煮、脱水、干燥、粉碎等工序得到的一种产品，目前主要应用于饲料，磷虾油提取等；由于南极磷虾体内含有大量酶，可以导致南极磷虾自溶。因此，南极磷虾必须在捕获后尽快在船上进行加工处理。高品质的南极磷虾粉应采用捕获后1～2h内的完整南极磷虾在船上加工。
现有的南极磷虾加工技术主要是借鉴了鱼粉的加工技术发展而来。但是鱼粉和虾粉在在原料特性和产品特性方面有着较大的差别。如鱼粉原料鱼的蛋白质组成与磷虾有较大差异；鱼粉加工过程中脂肪要求尽量低，而虾粉加工过程中要求尽量多的保留脂肪；鱼粉加工过程中不存在色素问题，虾粉加工过程中存在易降解的虾青素等色素。总体来说，虾粉加工过程中需要解决的技术问题远多于鱼粉。
目前，南极磷虾粉的生产多数在是船上完成，现有的南极磷虾船的虾粉生产线主要由蒸煮设备、脱水设备和干燥设备构成，南极磷虾经过蒸煮、离心或压榨脱水工序之后进入到干燥机，根据脱水设备不同，进入干燥设备的磷虾物料水分含量在55～65％之间，螺旋压榨设备可将物料的水分含量降低至55％左右，而卧式螺旋离心机可将物料脱水至水分含量65％。虾粉水分含量一般在12％以下更有利于贮藏和运输；因此，干燥设备的主要功能就是在保证虾粉品质的前提下将水分从65％或55％降低至12％以下。目前，用于虾粉生产的船载设备主要是圆盘式干燥机，圆盘式干燥机是一种间接加热的干燥装置，蒸汽通过大量的圆盘和设备腔体夹层进行换热，从而加热虾粉，蒸发水分。该干燥设备被广泛地应用于鱼粉加工生产线。由于鱼粉在加工过程中，其脂肪是在压榨过程中被除去的，最终产品的脂肪含量越低，产品的蛋白质含量越高，鱼粉的等级越高，而蛋白成分在高温长时间加热过程中不会发生品质下降；而虾粉，尤其是用于食品加工的虾粉，主要用于南极磷虾油的提取，其脂肪含量较高，一般在12～22％范围内波动，如此高的脂肪含量，在干燥过程中，经历了高温高湿的作用，极易发生氧化分解，同时南极磷虾粉中的虾青素更是易氧化降解的成分。目前，对于脂质氧化降解，已经有大量的研究表明，高温、高湿的长时间作用会促进脂肪的氧化分解；根据某公司现有的船上生产线测试数据：圆盘式干燥设备在持续运行过程中，磷虾物料从脱水装置中进入干燥设备，到干燥完毕，经历时间长达1.5～2小时，最终物料的温度为95℃，磷虾粉脂质氧化严重，导致游离脂肪酸含量升高，虾青素降解严重，虾粉颜色呈暗褐色。国外也有一些磷虾捕捞加工公司可以生产出品质较高的南极磷虾粉，但是其多采用了真空圆盘式干燥机，采用低温干燥的方式，生产出的虾粉品质较好，但是真空干燥所需的能耗较高，干燥周期长，不仅仅是蒸汽耗能，高的真空度保持也会导致船上能源大量消耗，同时设备较为复杂，其稳定性较差，其经济性较差。
中国发明CN201710289102.3一种船载的南极磷虾粉快速干燥装置，公开了一种船载的南极磷虾粉快速干燥装置，包括余热采集系统、进料系统、速干系统、穿流系统、引风系统、冷却系统、出料口和控制系统；所述余热采集系统包括换热器、废气入口、废气出口、空气入口和空气出口；所述进料系统包括料斗、螺旋式喂料器和搅拌器；所述速干系统包括进风口A、卧式筒体、搅拌桨叶、立式筒体、粉碎机和出风口A；所述穿流系统包括进风口B、搅拌桨叶、卧式圆筒、立式圆筒、出风口B；所述引风系统包括旋风分离器、风机和风道；该发明的有益效果在于：可快速干燥磷虾物料，快速调整磷虾粉水分含量，提高了虾粉的品质降低了干燥能耗，回收了废气余热，环境友好，减少对环境的影响。
发明内容
本发明解决的技术问题是，南极磷虾经过蒸煮、离心分离后的物料如何进行高品质快速干燥的问题，在干燥的同时也要考虑到降低能耗。
为实现上述需求,本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种南极磷虾粉加工专用组合干燥装置，包括高水分干燥段、中水分干燥段和低水分干燥段；高水分干燥段采用蒸汽间接干燥，中水分干燥段采用气流直接干燥，低水分干燥段采用气流直接干燥；
所述高水分干燥段的干燥室为卧式，干燥室设置有第一蒸汽夹层；所述干燥室设置有进料系统、出料系统、搅拌装置和排气系统；所述进料系统设置在干燥室一端的顶部，所述进料系统包括螺旋进料器、料斗、第一关风机和密封区；所述出料系统设置在干燥室的另一端底部，所述出料系统包括第二关风机和出料斗；所述搅拌装置位于干燥室的轴线上，包括干燥室外部的电动机、减速器和干燥室内的搅拌器；所述排气系统包括排气罩、排气管道、旋风分离器和风机，所述排气系统的排气罩设置在干燥室的中部顶端，所述排气罩、旋风分离器和风机依次用排气管道相连接；所述关风机设置有两个；
所述中水分干燥段的干燥室为卧式和立式结合，包括卧式干燥室和立式干燥室，所述卧式干燥室一端顶部设置有进料口和进风口，所述卧式干燥室内设置有搅拌装置和第二蒸汽夹层，所述搅拌部件包括驱动电机和搅拌桨叶，所述进料口通过螺旋输送绞龙与高水分干燥段的干燥室的出料斗相连接；所述进风口通过管道与加热器相连接；所述立式部分为沸腾干燥段，设置在卧式干燥室另一端的顶部；所述立式部分主体为圆筒形腔体；
所述低水分干燥段的干燥室的包括立式进料段、卧式穿流段和立式出料段，该立式进料段通过管道与中水分干燥段的立式部分相连通，立式进料段设置在卧式穿流段的一端，立式出料端设置在卧式穿流段的另一端，立式出料段还连接有气流冷却装置；
所述高水分干燥段的南极磷虾待干燥物料的水分含量为55-75％；所述中水分干燥段的南极磷虾待干燥物料的水分含量为30-55％；所述低水分干燥段的南极磷虾带干燥物料的水分含量为5-30％。
更具体地，所述高水分干燥段的干燥室内设置有蒸汽圆盘。
更具体地，所述高水分干燥段的干燥室内设置有搅拌桨叶。
更具体地，所述中水分干燥段的立式部分圆筒腔体中部设置有管道粉碎机。
更具体地，所述气流冷却装置为旋风分离器，所述旋风分离器底端设置有星形卸料器。
更具体地，所述中水分干燥段的加热器为空气换热器，空气换热器连接有热风炉。
更具体地，所述关风机设置为异步状态，始终有一个处于关闭状态。
更具体地，所述中水分干燥段的立式干燥室设置有保温层。
更具体地，所述高水分干燥段的排风罩处、中水分干燥段的立式进风管道处、中水分干燥段和低水分干燥段连接处、低水分干燥段立式出料段设置有温、湿度传感器。
更具体地，所有电动机械和传感器均通过PLC可编程控制器连接和控制。
本发明提供的南极磷虾粉加工专用组合干燥装置在实际生产中，将南极磷虾待干燥物料的干燥根据其不同干燥阶段的特点分成了三段，分别为高水分、中水分和低水分，根据每个阶段物料的不同性质，提供了不同的干燥解决方案，这区别于以往解决方法中一种干燥方式一次性干燥带来的品质下降、干燥时间长的问题。
经过本团队的研究发现，南极磷虾在经过蒸煮和离心/压榨分离后，物料的整个干燥过程均为降速干燥过程，干燥过程中水分含量较高(≥55％)时，其脂肪的氧化受温度和时间影响较小，可承受高温和高湿环境，而干燥过程中水分含量较低(≤30％)时，脂肪氧化受加热时间影响较为明显。南极磷虾待干燥物料水分含量在蒸煮离心分离后在65％左右，此时物料水分较高，呈粘弹的糊状物料，包含了磷虾肌肉的颗粒和水溶蛋白脂质凝集的混合物，该过程物料体积较大，宜采用高负压的间接干燥方式，该方式提供了蒸汽间接加热，温度保持在150℃以下。磷虾物料通过两个关风机进入干燥室，两个关风机交替开启闭合，使干燥室中进料过程中减少空气进入，使干燥室内通过风机的引风形成负压，加速水分的蒸发；在高水分干燥段完成干燥后，水分含量降低到55％以下，此时磷虾物料的颗粒感增强，流动性提高，此时通过密封的螺旋绞龙输送到中水分干燥段，中水分干燥段进料口处设置有热风入口，热风进入后直接穿过卧式干燥室腔体，然后通过立式干燥段，干燥过程中搅拌桨叶不断搅动磷虾物料，在立式干燥段形成沸腾干燥床，虾粉在此进行进一步干燥，沸腾过程中，磷虾颗粒被立式管道中设置的管道粉碎机进行不断破碎，粒度和水分含量降低到一定程度的虾粉则被气流带到低水分干燥段继续干燥。此时虾粉颗粒水分含量降低到30％以下，此时进入到立式进料段在重力和热风的双重作用下来到卧式穿流段，在卧式穿流段的搅拌和热风的推动下在卧式干燥段进行进一步干燥，最后到达卧式干燥段末端，然后在热风的带动下进入立式出料段，通过旋风分离装置进行分离，分离后通过星形卸料器完成卸料，得到水分含量低于12％的南极磷虾虾粉。
本发明的有益效果在于：该干燥设备采用了三段组合式干燥方式，针对南极磷虾粉不同阶段的物料特点，可提高干燥效率，减少脂质氧化，提升产品品质，同时也降低能耗和成本。
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，下面描述中的附图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是本发明的结构示意图；
图中，高水分干燥段1、中水分干燥段2、低水分干燥段3、干燥室11、蒸汽夹层12、进料系统111、出料系统112、搅拌装置113、排气系统114、螺旋进料器115、料斗116、关风机117、密封区118、关风机119、出料斗120、电动机121、减速器122、搅拌器123、排气罩124、排气管道125、旋风分离器126、风机127、卧式干燥室21、立式干燥室22、进料口211、进风口212、旋输送绞龙213、搅拌部件221、蒸汽夹层222、驱动电机223、搅拌桨叶224、管道225、加热器226、立式进料段31、卧式穿流段32、立式出料段33、管道34、冷却装置35、旋风分离器36、星形卸料器37。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1:
一种南极磷虾粉加工专用组合干燥装置，包括高水分干燥段1、中水分干燥段2和低水分干燥段3；高水分干燥段1采用蒸汽间接干燥，中水分干燥段2采用气流直接干燥，低水分干燥段3采用气流直接干燥；
高水分干燥段1的干燥室11为卧式，干燥室11设置有第一蒸汽夹层12；干燥室11设置有进料系统111、出料系统112、搅拌装置113和排气系统114；进料系统111设置在干燥室11一端的顶部，进料系统111包括螺旋进料器115、料斗116、第一关风机117和密封区118；出料系统112设置在干燥室11的另一端底部，出料系统112包括第二关风机119和出料斗120；搅拌装置113位于干燥室的轴线上，包括干燥室外部的电动机121、减速器122和干燥室内的搅拌器123；排气系统114包括排气罩124、排气管道125、旋风分离器126和风机127，排气系统114的排气罩124设置在干燥室11的中部顶端，排气罩124、旋风分离器126和风机127依次用排气管道125相连接；
中水分干燥段2的干燥室为卧式和立式结合，包括卧式干燥室21和立式干燥室22，卧式干燥室21一端顶部设置有进料口211和进风口212，卧式干燥室22内设置有搅拌部件221和第二蒸汽夹层222，搅拌部件221包括驱动电机223和搅拌桨叶224，进料口211通过螺旋输送绞龙213与高水分干燥段1的干燥室11的出料斗120相连接；进风口211通过管道225与加热器226相连接；立式部分为沸腾干燥段，设置在卧式干燥室21另一端的顶部；立式部分主体为圆筒形腔体；
低水分干燥段3的干燥室的包括立式进料段31、卧式穿流段32和立式出料段33，该立式进料段33通过管道34与中水分干燥段2的立式部分相连通，立式进料段31设置在卧式穿流段32的一端，立式出料端33设置在卧式穿流段32的另一端，立式出料段33还连接有气流冷却装置35；
高水分干燥段1的南极磷虾待干燥物料的水分含量为55-75％；中水分干燥段2的南极磷虾待干燥物料的水分含量为30-55％；低水分干燥段3的南极磷虾带干燥物料的水分含量为5-30％。
高水分干燥段1的干燥室11内设置有蒸汽圆盘。
中水分干燥段2的立式部分圆筒腔体中部设置有管道粉碎机23。
气流冷却装置35为旋风分离器36，旋风分离器36底端设置有星形卸料器37。
中水分干燥段2的加热器226为空气换热器，空气换热器连接有热风炉。
高水分干燥段1的进料系统111的关风机117设置有两个，关风机117设置为异步状态，始终有一个处于关闭状态。
中水分干燥段2的立式干燥室22设置有保温层。
高水分干燥段1的排风罩处、中水分干燥段2的立式进风管道处、中水分干燥段2和低水分干燥段3连接处、低水分干燥段3立式出料段设置有温、湿度传感器。
所有电动机械和传感器均通过PLC可编程控制器连接和控制。
本发明提供的南极磷虾粉加工专用组合干燥装置在实际生产中，将南极磷虾待干燥物料的干燥根据其不同干燥阶段的特点分成了三段，分别为高水分、中水分和低水分，根据每个阶段物料的不同性质，提供了不同的干燥解决方案，这区别于以往解决方法中一种干燥方式一次性干燥带来的品质下降、干燥时间长的问题。
经过本团队的研究发现，南极磷虾在经过蒸煮和离心/压榨分离后，物料的整个干燥过程均为降速干燥过程，干燥过程中水分含量较高(≥55％)时，其脂肪的氧化受温度和时间影响较小，可承受高温和高湿环境，而干燥过程中水分含量较低(≤30％)时，脂肪氧化受加热时间影响较为明显。南极磷虾待干燥物料水分含量在蒸煮离心分离后在65％左右，此时物料水分较高，呈粘弹的糊状物料，包含了磷虾肌肉的颗粒和水溶蛋白脂质凝集的混合物，该过程物料体积较大，宜采用高负压的间接干燥方式，该方式提供了蒸汽间接加热，温度保持在150℃以下。磷虾物料通过两个关风机进入干燥室，两个关风机交替开启闭合，使干燥室中进料过程中减少空气进入，使干燥室内通过风机的引风形成负压，加速水分的蒸发；在高水分干燥段完成干燥后，水分含量降低到55％以下，此时磷虾物料的颗粒感增强，流动性提高，此时通过密封的螺旋绞龙输送到中水分干燥段，中水分干燥段进料口处设置有热风入口，热风进入后直接穿过卧式干燥室腔体，然后通过立式干燥段，干燥过程中搅拌桨叶不断搅动磷虾物料，在立式干燥段形成沸腾干燥床，虾粉在此进行进一步干燥，沸腾过程中，磷虾颗粒被立式管道中设置的管道粉碎机进行不断破碎，粒度和水分含量降低到一定程度的虾粉则被气流带到低水分干燥段继续干燥。此时虾粉颗粒水分含量降低到30％以下，此时进入到立式进料段在重力和热风的双重作用下来到卧式穿流段，在卧式穿流段的搅拌和热风的推动下在卧式干燥段进行进一步干燥，最后到达卧式干燥段末端，然后在热风的带动下进入立式出料段，通过旋风分离装置进行分离，分离后通过星形卸料器完成卸料，得到水分含量低于12％的南极磷虾虾粉。
选用解冻南极磷虾作为原料，进行干燥实验，分别在三段干燥出料出取料进行，水分含量、脂质含量及组分的变化分析，得到以下结果：
在干燥过程的三个阶段中，干燥后段时物料水分含量较低，脂质整体的氧化降解速率高于前中段。三段干燥的方式比直接一次性干燥的方法游离脂肪酸含量低23.37％，虾青素含量提高了35.4％，可显著提高虾粉的品质。
本实施例的有益效果在于：该干燥设备采用了三段组合式干燥方式，针对南极磷虾粉不同阶段的物料特点，可提高干燥效率，减少脂质氧化，提升产品品质，同时也降低能耗和成本。
Claims (10)
1.一种南极磷虾粉加工专用组合干燥装置，其特征在于：包括高水分干燥段、中水分干燥段和低水分干燥段；高水分干燥段采用蒸汽间接干燥，中水分干燥段采用气流直接干燥，低水分干燥段采用气流直接干燥；
所述高水分干燥段的干燥室为卧式，干燥室设置有第一蒸汽夹层；所述干燥室设置有进料系统、出料系统、搅拌装置和排气系统；所述进料系统设置在干燥室一端的顶部，所述进料系统包括螺旋进料器、料斗、第一关风机和密封区；所述出料系统设置在干燥室的另一端底部，所述出料系统包括第二关风机和出料斗；所述搅拌装置位于干燥室的轴线上，包括干燥室外部的电动机、减速器和干燥室内的搅拌器；所述排气系统包括排气罩、排气管道、旋风分离器和风机，所述排气系统的排气罩设置在干燥室的中部顶端，所述排气罩、旋风分离器和风机依次用排气管道相连接；
所述中水分干燥段的干燥室为卧式和立式结合，包括卧式干燥室和立式干燥室，所述卧式干燥室一端顶部设置有进料口和进风口，所述卧式干燥室内设置有搅拌装置和第二蒸汽夹层，所述搅拌部件包括驱动电机和搅拌桨叶，所述进料口通过螺旋输送绞龙与高水分干燥段的干燥室的出料斗相连接；所述进风口通过管道与加热器相连接；所述立式部分为沸腾干燥段，设置在卧式干燥室另一端的顶部；所述立式部分主体为圆筒形腔体；
所述低水分干燥段的干燥室的包括立式进料段、卧式穿流段和立式出料段，该立式进料段通过管道与中水分干燥段的立式部分相连通，立式进料段设置在卧式穿流段的一端，立式出料端设置在卧式穿流段的另一端，立式出料段还连接有气流冷却装置。
2.如权利要求1所述的南极磷虾粉加工专用组合干燥装置，其特征在于：所述高水分干燥段的干燥室内设置有蒸汽圆盘。
3.如权利要求1所述的南极磷虾粉加工专用组合干燥装置，其特征在于：所述高水分干燥段的干燥室内设置有搅拌桨叶。
4.如权利要求1所述的南极磷虾粉加工专用组合干燥装置，其特征在于：所述中水分干燥段的立式部分圆筒腔体中部设置有管道粉碎机。
5.如权利要求1所述的南极磷虾粉加工专用组合干燥装置，其特征在于：所述气流冷却装置为旋风分离器，所述旋风分离器底端设置有星形卸料器。
6.如权利要求1所述的南极磷虾粉加工专用组合干燥装置，其特征在于：所述中水分干燥段的加热器为空气换热器，空气换热器连接有热风炉。
7.如权利要求1所述的南极磷虾粉加工专用组合干燥装置，其特征在于：所述关风机设置为异步状态，始终有一个处于关闭状态。
8.如权利要求1所述的南极磷虾粉加工专用组合干燥装置，其特征在于：所述中水分干燥段的立式干燥室设置有保温层。
9.如权利要求1所述的南极磷虾粉加工专用组合干燥装置，其特征在于：所述高水分干燥段的排风罩处、中水分干燥段的立式进风管道处、中水分干燥段和低水分干燥段连接处、低水分干燥段立式出料段设置有温、湿度传感器。
10.如权利要求1-9所述的南极磷虾粉加工专用组合干燥装置，其特征在于：所有电动机械和传感器均通过PLC可编程控制器连接和控制。
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