CN115265144A - 动态干燥果蔬方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及动态干燥果蔬方法，包括以下步骤：步骤一：将鲜蔬进行预处理；步骤二：预处理后的蔬菜分层装进载菜小车上，将载菜小车推入预热隧道内除去蔬菜表面的沾附水；步骤三：将载菜小车从预热隧道推入干燥隧道，送风设备通过水平喷射送风和地下垂直向上喷射送风两种送风方式向干燥隧道送热风，物料含水率达到工艺要求后干燥结束。本发明还涉及动态干燥果蔬设备，包括设备间、干燥间和预热间，设备间内设置两组送风设备和气窗，一组送风设备与干燥间连通；干燥间底面开设有地下气室，地下气室与另一组送风设备连通。本发明在不同干燥阶段提供不同的干燥工艺温度，可有效提高热能利用率及干燥效率，同时能够均匀传热、较好的保证脱水产品质量。

Description

动态干燥果蔬方法及设备
技术领域
本发明涉及果蔬干燥技术领域，尤其涉及动态干燥果蔬方法及设备。
背景技术
新鲜多水固体食料的脱水一般采用热力干燥技术，大多都采用一定干燥条件和恒定干燥工艺温度，在恒速干燥阶段能解决物料表面水分汽化控制，但在降速干燥阶段供应的热能供大于求，物料内部水分减少、所需干燥热能降低，物料表面不能保持湿润，很容易将物料烤焦致使物料边角处硬化、结壳或焦化，降低物料干品的复水性能。
恒定干燥工艺温度在降速干燥阶段使细胞内水分迅速加热、其膨胀力冲破细胞壁造成细胞壁破裂、内容物流出，一方面降低物料干品复水率，另一方面增加流失的内容物中的酶氧与底物接触引起酶促褐变，使物料变色变质。
授权公告号CN1195764A即公开了申请人申请的隧道快速干燥的设备及方法，在恒速干燥阶段汽化排除的水分主要是游离水，需要的汽化热多，当游离水接近排完，剩下的结合水、化合水结合力强，汽化热所需也少，仍按照恒定的工艺温度继续干燥果蔬容易造成果蔬硬化和边沿焦化，严重降低果蔬速溶性和复水率，降低脱水果蔬产品质量。
同时采用一端正面送热风直吹载料车形成热空气层流流动，致使热空气不能充分与载料车上下每层果蔬充分接触，造成每层果蔬不能同步进行热质交换，干燥程度不一。载料车从设备一端推入、干燥后从另一端推出，由于设备长度长，造成劳动时间长，工人效率低。
发明内容
本发明为了解决恒温干燥难以保证产品质量、干燥程度不均的问题，提供动态干燥果蔬方法及设备，在不同的干燥阶段提供不同的干燥工艺温度，不但较好保证产品质量，又可节约热能。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
动态干燥果蔬方法，包括以下步骤：
步骤一：将鲜蔬清洗、除去不可食用部分，按技术要求规格进行切分，再进行二次清洗，同时进行护色和灭菌预处理；
步骤二：预处理后的蔬菜按工艺重量均匀分摊在菜盘内、分层装进载菜小车上，将载菜小车推入预热隧道内，利用废热除去蔬菜清洗时残留的沾附水；
步骤三：预热结束后，将载菜小车从预热隧道推入干燥隧道，送风设备采用燃气锅炉供热，送风设备通过水平喷射送风和地下垂直向上喷射送风两种送风方式向干燥隧道内送热风，设定初始干燥温度为70°，临近蔬菜临界含水量时，逐步降低工艺温度、直至干燥温度达到40°，物料含水率达到工艺要求后干燥结束；
蔬菜中含水量大于临界含水量时，即为恒速干燥阶段，蔬菜中含水量小于临界含水量时，即为降速干燥阶段；
干燥过程中，干燥隧道内废热量始终传递至预热隧道，预热隧道内的热量始终排出，一旦干燥隧道内的空气湿度高于85％启动排湿，加强排湿作业，加快干燥，以设定值85%为界，排水自动启停；
步骤四：干燥完成的脱水蔬菜从干燥隧道内推出，装入密封容器内进行均湿处理，再挑拣、包装和入库。
进一步地，步骤三中，水平送风的风流为湍流形态，提高干燥均匀性，水平送风由干燥隧道首端吹向末端，干燥隧道末端废热始终水平传递至预热隧道，预热隧道热量水平传递至外界；
垂直向上送风的风速垂直于菜盘，垂直向上送风由干燥隧道底部上吹，干燥隧道内湿度达到一定值后，干燥隧道废热量垂直传递至外界。
进一步地，步骤三中，在恒速干燥阶段干燥工艺温度设定70°，恒定干燥是指干燥介质即空气的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，在整个干燥过程中均保持恒定。在恒定干燥条件下，蔬菜内部的游离水分能及时扩散到表面，使得蔬菜表面始终保持湿润状态，热空气流传给蔬菜的热量等于蔬菜表面水分汽化所需的热量，蔬菜表面的温度始终保持为空气的温度，热空气与蔬菜的温差为定值，进而恒速干燥阶段的干燥速率取决于热空气的状态，与蔬菜中含水量多少无关；
在降速干燥阶段干燥工艺温度逐步降低至40°，降速干燥阶段的干燥速率取决于蔬菜内部水分外扩散速率。
动态干燥果蔬设备，包括依次布设的设备间、干燥间和预热间，所述设备间内设置两组送风设备和气窗，一组送风设备与所述干燥间连通，干燥间为隧道式结构，干燥间外墙铺设保温层；
所述干燥间底面开设有地下气室，所述地下气室与另一组送风设备连通，地下气室上方铺设有通风板以连通干燥间，进而形成两种风送方式；
所述干燥间末端顶部开设有排湿机一，干燥间末端和预热间首端设置有排湿机二，所述预热间末端设置有排湿机三，预热间为隧道式结构，预热间外墙也铺设保温层，预热间和干燥间侧壁上分别开设有多个平移门，极大方便各个空间的启闭，同时便于物料的转进转出。
进一步地，所述设备间高于干燥间，设备间顶部四周侧布设所述气窗，用于进气，气窗上设置有滤板，对空气进行过滤，气窗位置高于干燥间、且距离地面5-8m。
进一步地，两组送风设备分别为正面送风设备和底面送风设备，所述正面送风设备包括依次排布的风机、换热器和被动湍流器，所述底面送风设备包括依次排布的风机和换热器。
进一步地，所述换热器外接燃气锅炉，从而提供热源，所述被动湍流器覆盖干燥间横截面以分隔设备间和干燥间，被动湍流器分别与排湿机二、排湿机三横向对应布设；所述底面送风设备连通有地下风管，所述地下风管与地下气室连通，为地下气室供风。
进一步地，所述干燥间和预热间内均设置有载菜车，所述载菜车包括移动式车架和可拆卸连接在车架上的若干层物料盘，物料盘用于盛放预处理后的蔬菜。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明在不同干燥阶段提供不同的干燥工艺温度，不但较好保证产品质量，又可节约热能，在恒速干燥阶段干燥工艺温度为70°，在降速干燥阶段干燥工艺温度逐步降低为40°，即果蔬含水量接近临界含水量时逐步降低干燥工艺温度从70°降低至40°，能有效保存物料的有效成分物质。
本发明采用正面湍流喷射送风和底面垂直向上喷射送风两种方式向干燥间内输送热空气，热空气不仅从正面喷向物料，也从底面向上喷向物料，改善物料受热不均匀的现象，使得热空气充分接触每层果蔬，达到载菜车上的各层物料同时均匀受热、同步干燥的效果。
本发明的正面送风设备的被动湍流器改善热空气流体层流现象，提高物料干燥效率和均匀性。排湿机一根据设定的85％湿度自动调节排湿，保持合理的干燥温度。多个平移门便于物料的移进移出，极大方便人工操作，降低劳动强度；预热间利用干燥间末端的废热，将预处理后、干燥前的物料进行预热，达到热能再利用的目的。
附图说明
图1是本发明动态干燥果蔬设备的主视图。
图2是本发明动态干燥果蔬设备的剖视图。
图3是本发明动态干燥果蔬设备的空气流向示意图。
附图中标号为：1为设备间，2为干燥间，3为预热间，4为气窗，5为正面送风设备，51为风机，52为换热器，53为被动湍流器，6为底面送风设备，7为地下气室，8为地下风管，9为通风板，10为排湿机一，11为排湿机二，12为排湿机三，13为平移门，14为载菜车。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细描述：
动态干燥果蔬方法，以蔬菜干燥为例，包括以下步骤：
步骤一： 将鲜蔬清洗、除去不可食用部分，按技术要求规格进行切分，再进行二次清洗和切分，同时进行护色和灭菌预处理。
步骤二：预处理后的蔬菜按工艺重量均匀分摊在菜盘内、并分层装在载菜小车上，将载菜小车推入预热隧道内，利用废热除去蔬菜清洗时残留的沾附水10-12％，实现物料的预热。
步骤三：预热结束后，将载菜小车从预热隧道推入干燥隧道，送风设备采用燃气锅炉供热，送风设备通过水平喷射送风和地下垂直向上喷射送风两种送风方式向干燥隧道内输送热风。
其中，水平送风的风流为湍流形态，水平送风由干燥隧道首端吹向末端，风流横向喷射到物料表面；垂直向上送风由干燥隧道底部向上喷射，风流竖向喷射到物料表面。
蔬菜在干燥初始阶段，设定初始干燥温度为70°、并持续供热，蔬菜表面湿分和沾附的清洗水受热后产生汽化扩散，同时蔬菜内部的水分向蔬菜表面迁移游动，致使蔬菜表面湿分增加，湿分被热空气加热汽化，进而此时需加强排湿，进而来提高干燥效率。
蔬菜在恒速干燥阶段，主要除去蔬菜内的游离水，恒速干燥阶段干燥工艺温度设定70°，仍要持续排湿。
当游离水分被除去，蔬菜含水量降到临界含水量时，蔬菜内部水分向表面扩散速率小于表面水分汽化速率，由于蔬菜结合水和化合水结合力强、不容易被迁移、汽化，进而蔬菜干燥速率下降，恒速干燥阶段结束，开始进入降速干燥阶段，此时蔬菜中水分降低，所需热量相应减少，为保证蔬菜脱水质量，需要减少热量供应，以适应蔬菜干燥之需。
蔬菜在降速干燥阶段，主要除去结合水和化合水，结合水、化合水水分活度值低，除去较为困难，因此蔬菜在降速干燥阶段所需时间较长。同时现有的恒定干燥工艺在降速阶段，干燥传递给蔬菜的热量远大于蔬菜结合水汽化所需的热量，热量不仅被浪费，而且还使得蔬菜温度升高，降低蔬菜产品质量，因此逐步降低工艺温度、直至干燥温度达到40°，即在降速干燥阶段干燥工艺温度逐步降低至40°，物料含水率达到工艺要求后干燥结束。
整个干燥过程中，干燥隧道内废热量始终传递至预热隧道，即干燥隧道末端废热始终水平传递至预热隧道，实现热量再利用；预热隧道内的热量利用后始终排出，即预热隧道热量水平传递至外界；一旦干燥隧道内的空气湿度高于85％启动排湿，干燥隧道废热量垂直传递至外界。
步骤四：干燥完成的脱水蔬菜从干燥隧道内推出，装入密封容器内进行均湿处理，保证脱水蔬菜产品有统一的的含水量，而后再挑拣、包装和入库和销售。
需要说明的是：干燥隧道内水蒸汽分压大于物料内水蒸汽分压时干燥停止，特别在恒速干燥阶段前半期干燥隧道内湿含量居高不下，应及时增加排湿操作，保持物料内的湿度与干燥隧道内空间形成一定湿度梯度。
如图1~图3所示，动态干燥果蔬设备，包括依次布设的设备间1、干燥间2和预热间3，设备间1的高度高于干燥间2。
在设备间1内设置气窗4和两组送风设备，设备间1顶部四周侧布设气窗4，气窗4用于进气，即外界空气可通过气窗4通入设备间1内，气窗4高于地面5-8m。气窗4数量为四个，保证充足的进气量，在气窗4上设置有滤板，用于通入空气的过滤。
两组送风设备用于向干燥间2内输送热风，两组送风设备分别为正面送风设备5和底面送风设备6， 正面送风设备5包括依次排布的风机51、换热器52和被动湍流器53，底面送风设备6包括依次排布的风机51和换热器52。
送风设备的热源采用燃气锅炉，即换热器52外接燃气锅炉，燃气锅炉产生热源并供应给换热器52，通过风机51将换热器52热能风送至干燥间2内。
一组送风设备与干燥间2连通，具体的，正面送风设备5与干燥间2连通。正面送风设备5的被动湍流器53覆盖干燥间2横截面以分隔设备间1和干燥间2， 通过正面送风设备5可向干燥间2内横向喷射送风。
干燥间2为隧道式结构，干燥间2底面开设有地下气室7，地下气室7长度与干燥间2等长，地下气室7与另一组送风设备连通，即地下气室7与地面送风设备连通，具体的，底面送风设备6末端连通有地下风管8，地下风管8倾斜布设，地下风管8与地下气室7连通，进而热空气通向地下气室7。
在地下气室7上方铺设有通风板9，通风板9作为干燥间2的底面，地下气室7通过通风板9可连通干燥间2，通风板9采用钢板制成，在钢板上打孔形成气孔，进而构成通风板9构造，在通风板9作用下，地下气室7内的热空气可垂直喷射至干燥间2内。
在干燥间2末端顶部开设有排湿机一10，干燥间2和外界空间通过排湿机一10连通，当干燥间2内湿度高于设定值，排湿机一10自动启动，干燥间2内湿度低于设定值，排湿机一10自动停止，本实施例中，湿度设定值为85％。
在干燥间2末端和预热间3首端设置有排湿机二11，进而干燥间2和预热间3通过排湿机二11连通，排湿机二11处于持续运转状态，将干燥间2末端的废热供给预热间3，实现热能的循环利用。
在预热间3末端设置有排湿机三12，被动湍流器53分别与排湿机二11、排湿机三12横向对应布设。预热间3和外界空间通过排湿机三12连通，排湿机三12处于持续运转状态，将预热间3末端的废热排出。
预热间3也为隧道式结构，为了便于物料进出干燥间2和预热间3，在预热间3和干燥间2侧壁上分别开设有多个平移门13，每个平移门13位置即为干燥间2和预热间3的进出口，方便人工将物料移进移出。
为了大批量干燥果蔬，在干燥间2和预热间3内均设置有载菜车14，载菜车14数量为若干，载菜车14沿干燥间2或预热间3长度方向放置，载菜车14包括移动式车架和可拆卸连接在车架上的若干层物料盘，物料盘为网板状，物料盘用于盛放预处理后的物料。
本果蔬设备原理如下：气窗4采集高于地面5-8m的外界新鲜空气、汇集至设备间1内，空气经两组送风设备的换热器52分别加热送入干燥间2内，其中被动湍流器53将热空气流体流动层流形式处理为湍流流动喷射至干燥间2内，地下风管8将热空气通入地下气室7、并通过通风板9向上喷射热空气至干燥间2内。
干燥间2内载菜车14上的鲜蔬菜在热能作用下、鲜蔬菜温度上升，鲜蔬菜内部水分以气态和液态形式向蔬菜表面扩散移动，使蔬菜表面保持湿润，以克分子迁移动力在蔬菜与热能接触面的水分汽化，汽化的湿分向干燥间2内扩散，干燥间2内湿度上升，排湿机二11将饱和的湿空气排出，降低干燥间2内湿度，增大湿度梯度，保证干燥正常进行。
干燥过程中，排湿机二11如若不能有效及时将干燥间2内饱和湿空气排出，一旦湿度达到85％通过排湿机一10启动增加排湿量。干燥间2内工作同时，预热间3内也在进行预热工作，即预处理后的蔬菜通过载菜车14置于预热间3内，干燥间2内废热供应给预热间3，从而对水洗后的蔬菜进行预热，实现热量的循环利用，利用后的热量通过排湿机三12排出。
以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (8)

1.动态干燥果蔬方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一： 将鲜蔬清洗、除去不可食用部分，按技术要求规格进行切分，再进行二次清洗，同时进行护色和灭菌预处理；
步骤二：预处理后的蔬菜按工艺重量均匀分摊在菜盘内、分层装进载菜小车上，将载菜小车推入预热隧道内，利用废热除去蔬菜清洗时残留的沾附水；
步骤三：预热结束后，将载菜小车从预热隧道推入干燥隧道，送风设备采用燃气锅炉供热，送风设备通过水平喷射送风和地下垂直向上喷射送风两种送风方式向干燥隧道内送热风，设定初始干燥温度为70°，临近蔬菜临界含水量时，逐步降低工艺温度、直至干燥温度达到40°，物料含水率达到工艺要求后干燥结束；
干燥过程中，干燥隧道内废热量始终传递至预热隧道，预热隧道内的热量始终排出，一旦干燥隧道内的空气湿度高于85％启动排湿；
步骤四：干燥完成的脱水蔬菜从干燥隧道内推出，装入密封容器内进行均湿处理，再挑拣、包装和入库。
2.根据权利要求1所述的动态干燥果蔬方法，其特征在于，步骤三中，水平送风的风流为湍流形态，水平送风由干燥隧道首端吹向末端，干燥隧道末端废热始终水平传递至预热隧道，预热隧道热量水平传递至外界；
垂直向上送风的流速垂直于菜盘，垂直向上送风由干燥隧道底部向上喷射，干燥隧道废热量垂直传递至外界。
3.根据权利要求1所述的动态干燥果蔬方法，其特征在于，步骤三中，在恒速干燥阶段干燥工艺温度设定70°，在降速干燥阶段干燥工艺温度逐步降低至40°。
4.动态干燥果蔬设备，其特征在于，包括依次布设的设备间（1）、干燥间（2）和预热间（3），所述设备间（1）内设置两组送风设备和气窗（4），一组送风设备与所述干燥间（2）连通，干燥间（2）为隧道式结构；
所述干燥间（2）底面开设有地下气室（7），所述地下气室（7）与另一组送风设备连通，地下气室（7）上方铺设有通风板（9）以连通干燥间（2）；
所述干燥间（2）末端顶部开设有排湿机一（10），干燥间（2）末端和预热间（3）首端设置有排湿机二（11），所述预热间（3）末端设置有排湿机三（12），预热间（3）为隧道式结构，预热间（3）和干燥间（2）侧壁上分别开设有多个平移门（13）。
5.根据权利要求4所述的动态干燥果蔬设备，其特征在于，所述设备间（1）高于干燥间（2），设备间（1）顶部四周侧布设所述气窗（4），用于进气，气窗（4）上设置有滤板。
6.根据权利要求4所述的动态干燥果蔬设备，其特征在于，两组送风设备分别为正面送风设备（5）和底面送风设备（6），所述正面送风设备（5）包括依次排布的风机（51）、换热器（52）和被动湍流器（53），所述底面送风设备（6）包括依次排布的风机（51）和换热器（52）。
7.根据权利要求6所述的动态干燥果蔬设备，其特征在于，所述换热器（52）外接燃气锅炉，所述被动湍流器（53）覆盖干燥间（2）横截面以分隔设备间（1）和干燥间（2），被动湍流器（53）分别与排湿机二（11）、排湿机三（12）横向对应布设；
所述底面送风设备（6）连通有地下风管（8），所述地下风管（8）与地下气室（7）连通。
8.根据权利要求4所述的动态干燥果蔬设备，其特征在于，所述干燥间（2）和预热间（3）内均设置有载菜车（14），所述载菜车（14）包括移动式车架和可拆卸连接在车架上的若干层物料盘。
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