TWI468106B - 穀物發芽控制系統 - Google Patents

Description

穀物發芽控制系統

本發明是有關於一種穀物發芽控制系統，特別是有關於一種具有省電省水功效之穀物發芽控制。

近年來研究亦指出米糠亦含有肌醇、水溶性纖維素等機能性營養成分，具有抗脂防肝，降低膽固醇、預防結腸癌等機能。其中，尤其是γ-氨基丁酸(gamma aminobutyric acid,GABA)，其為一種人體抑制性神經傳導物質，作為一種生理活性成分，主導中樞神經系統64%以上的抑制性神經傳導，亦參與腦迴圈之生理活動。主要生理功能包括：促進腦部血液循環，增加對腦氧的供給，活耀腦的代謝及鎮定作用。γ-氨基丁酸可以抑制抗利尿激素後葉加壓素的分泌，擴張血管，因而達到降血壓之功效。此外，γ-氨基丁酸亦可改善脂質代謝，臨床上可作為改善腦動脈硬化所引起之症狀。

而富含GABA食品的開發則始於1986年。首先發展富含GABA的茶，並製成商品銷售。於1994年，以大宗糧食作物成功 開發富含GABA的米胚食品。此外，同時研究開發成功世界首創的發芽糙米，並於1999年上市。

目前國際上由稻米，如糙米中收集γ-氨基丁酸的方法，主要有充氮無氧發酵法和發芽糙米法兩種方法。充氮無氧發酵法的技術較為落後，而國際上以發芽糙米法為主要發展技術。而發芽糙米法的製程為：稻穀→清理→礱谷→榖糙分離→優質糙米→消毒→清洗→溫水浸泡→糙米發芽→清洗→活性終止→乾燥→成品發芽糙米。而發芽糙米法加工關鍵為糙米發芽及烘乾過程。通常將糙米在溫度適當的溫水中浸泡一定的時間，使其胚芽發芽至0.5~1.0mm，並且在未消耗糙米自身營養之前使其停止發芽，以使糙米的營養特性和風味大大改善。

由於發芽糙米的生產過程中所需考慮的因素，包括種子的活性、發芽的溫度、發芽的時間、生產過程中微生物的控制與指標機能性成分的累積。因此需特別考量自動化微生物控管及安全性。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種穀物發芽控制系統，以解決習知技藝當培育發芽米等穀物時，較耗電耗水的問題。

根據本發明之目的，提出一種穀物發芽控制系統，用以培育一穀物。穀物發芽控制系統包含一溫度控制裝置、一培育裝置、一乾燥裝置、一培養液控制裝置及一監測裝置。溫度控制裝置包 括一熱泵模組、一散熱模組及一管路模組。管路模組係連接熱泵模組及散熱模組及乾燥裝置。培育裝置係與溫度控制裝置進行熱交換，而可調整穀物培養液之溫度。乾燥裝置係與溫度控制裝置進行熱交換對培育完成之穀物進行乾燥處理。

其中，穀物發芽控制系統更包括一培養液控制裝置，其係藉由一添加臭氧或進行紫外線殺菌的方式控制培養液的水質。

其中，穀物發芽控制系統更包含一監測裝置，騎用以監測培養液之水質，而將培養液之總生菌濃度控制於10³cfu/ml。

其中，溫度控制裝置更包含一空調模組，其係調整一廠房之溫度。

其中，熱泵模組具有一第一液體輸出端、第一液體輸入端、第二液體輸出端及第二液體輸入端，第一液體係為一高溫熱交換液體，第二液體係為一低溫熱交換液體。

其中，管路模組包括複數個管路單元及複數個閥門單元。

其中，閘門單元為一第一閘門單元、一第二閘門單元、一第三閘門單元及一第四閘門單元，此閘門單元係用以控制高溫熱交換液體或低溫熱交換液體之流動方向。

其中，培育裝置具有一馬達驅動單元及一熱交換管路單元，馬達驅動單元係驅動流通於熱交換管路單元之製程液體流動，而與高溫熱交換液體進行熱交換。

承上所述，依本發明之穀物發芽控制系統，可藉由控制溫度控制裝置、培育裝置、乾燥裝置、空調模組以控制穀物培養液之 溫度及穀物乾燥溫度。由於溫度控制係利用熱泵提取熱能，且冷卻水可視需求利用地下水，而具有省電省水之功效。

100‧‧‧穀物發芽控制系統

10‧‧‧穀物

1‧‧‧溫度控制裝置

11‧‧‧熱泵模組

111‧‧‧第一液體輸出端

111a‧‧‧高溫熱交換液體

112‧‧‧第一液體輸入端

113‧‧‧第二液體輸出端

113a‧‧‧低溫熱交換液體

114‧‧‧第二液體輸入端

12‧‧‧培育裝置

121‧‧‧熱交換管路單元

122‧‧‧第一溫度感應器

13‧‧‧乾燥裝置

14‧‧‧空調模組

15‧‧‧散熱模組

16‧‧‧管路模組

161‧‧‧管路單元

162a‧‧‧第一閘門單元

162b‧‧‧第二閘門單元

162c‧‧‧第三閘門單元

162d‧‧‧第四閘門單元

2‧‧‧培養液控制裝置

3‧‧‧監測裝置

113b‧‧‧第二溫度感應器

114b‧‧‧第三溫度感應器

131‧‧‧第四溫度感應器

132‧‧‧第五溫度感應器

151‧‧‧散熱馬達

第1圖 係為本發明之穀物發芽控制系統之方塊圖；第2圖 係為本發明之穀物發芽控制系統之溫度控制裝置控制示意圖；第3圖 係為本發明之穀物發芽控制系統熱風乾燥時冷繞水循環示意圖；及第4圖 係為本發明之穀物發芽控制系統乾燥冷風與空調控制冷繞水循環示意圖。

請參閱第1圖及第2圖，其係分別為本發明之穀物發芽控制系統之方塊圖及溫度控制裝置示意圖。圖中，穀物發芽控制系統100可用於培育穀物10，並包含一溫度控制裝置1、一培養液控制裝置2及一監測裝置3、一培育裝置12及一乾燥裝置13。在此實施例中，穀物可以糙米來實施，但並以此為限，亦可為胚芽米。

溫度控制裝置1包含一熱泵模組11、一空調模組14、一散熱模組15及一管路模組。

請續參閱第3圖及第4圖，其係分別為本發明穀物發芽控制系統熱風乾燥時冷繞水循環示意圖及乾燥冷風與空調控制冷繞水 循環示意圖。熱泵模組11可由蒸發器、熱泵、冷凝器及膨脹閥所組成，其可藉由熱交換的方式不斷完成蒸發、壓縮、冷凝、節流、蒸發的熱力循環過程。其中，熱能的移動可藉由壓縮機(compressor)的循環熱交換原理來產生移動熱能的作用，而可於一端排放熱能，一端吸收熱能。

其中，熱泵模組11更具有第一液體輸出端111、一第一液體輸入端112、一第二液體輸出端113及一第二液體輸入端114。熱泵模組11所吸收的熱能則藉由熱傳遞，而可由第一液體輸出端111輸出高溫熱交換液體111a，其溫度可為攝氏65度左右，但並不以此為限，亦可依製程需求調整輸出溫度。第一液體輸入端111則用以回收使用後之高溫熱交換液體111a，以重新加熱及循環使用。第二液體輸出端113則可藉由熱泵模組11吸收熱量而輸出一低溫熱交換液體113a。第二液體輸入端114則用以回收使用後之低溫熱交換液體113a，以重新冷卻及循環使用。第二製程液體輸出端113及第二製程液體輸入端114分別具有一第二溫度感應器113b及一第三溫度感應器114b，其可用以判斷流通於其中之低溫熱交換液體113a的溫度。其中，熱泵模組11可供應電能或太陽能之輔助，以驅動壓縮機運作。低溫熱交換液體113a可使用溫度較低之地下水，以節水節能。

管路模組則包括複數個管路單元161及複數個閥門單元。管路單元161流通高溫熱交換液體111a或低溫熱交換液體113a，並連接熱泵模組11、乾燥裝置13、空調模組14及培育裝置12及散熱 模組15，以將高溫熱交換液體111a或低溫熱交換液體113a傳輸至乾燥裝置13、空調模組14、培育裝置12，以調整上述模組的溫度。其中，高溫熱交換液體111a或低溫熱交換液體113a可為水或其他熱交換液體。

閘門單元可由一第一閘門單元162a、一第二閘門單元162b、一第三閘門單元162c及一第四閘門單元162d所組成。第一閘門單元162a可關閉或開啟關路單元，以控制高溫熱交換液體111a或低溫熱交換液體113a流通於各管路單元161之流動方向，以調整高溫熱交換液體111a或低溫熱交換液體113a流通於乾燥裝置13，進而調整乾燥裝置13之溫度。

培育裝置12可容置穀物及培養液，而用於培育穀物100如糙米類，使其發芽而成為一發芽米，並可與溫度控制裝置1進行熱交換，以調整穀物之培養液，即發芽用水之溫度之功能，其具有一馬達驅動單元(圖未示)、一熱交換管路單元121及一第一溫度感應器122。馬達驅動單元可驅動流通熱交換管路單元121內之製程液體流動，而與流經熱交換管路單元121之高溫熱交換液體111a進行熱交換，以加熱培育裝置12。第一溫度感應器122則可用於判斷培育裝置12之溫度。

乾燥裝置13可為一乾燥箱，其可與溫度裝控制裝置1進行熱交換，以對培育完成之穀物10進行乾燥處理，使其成為成品發芽糙米，且乾燥裝置13具有一第四溫度感應器131、一第五溫度感應器132及一轉換單元(圖未示)。第四溫度感應器131可用以判斷流 經乾燥裝置13之高溫熱交換液體111a之溫度。第五溫度感應器132可用以判斷流經乾燥裝置13之低溫熱交換液體113a的溫度。轉換單元可用以將輸入至乾燥裝置13之高溫熱交換液體111a所儲存的熱能轉換成乾燥氣體，如乾燥熱風，而可提供乾式發芽米之乾燥工程。其中，乾燥熱風之溫度可藉由第四溫度感應器131控制於攝氏45度左右，藉以穩定乾燥穀物10。

散熱模組15則可用以調整溫度控制裝置1的溫度，且散熱模組15可具有一散熱馬達151及散熱片。當培育裝置12及乾燥裝置13達到一預設溫度(約42~48度)時，則啟動散熱馬達151，將熱能傳遞至戶外以冷卻培育裝置12及乾燥裝置13。

培養液控制裝置2可藉由一添加臭氧或進行紫外線殺菌之方式控制培養液的水質，且臭氧之濃度可控制於0.3ppm左右。

監測裝置3則用以監測培養液的水質，而可配合培養液控制裝置將培養液的水質總生菌濃度控制於10³cfu/ml。

由於第一液體輸出端111所輸出之高溫熱交換液體111a之溫度可達攝氏65度，當此高溫熱交換液體111a流經熱交換管路單元121內時，則可將熱能傳遞至培育裝置12，使培育裝置12的溫度逐漸向上提升。當培育裝置12的溫度上升至一定程度，而使第一溫度感應器122所量測的溫度超過一預設溫度時，則第一溫度感應器122控制馬達驅動單元停止運轉，使熱交換管路單元121內之製程液體停止流動，使溫度逐漸下降。當培育裝置12的溫度下降至一定程度，而使第一溫度感應器122所量測溫度低於預設溫度時， 則第一溫度感應器122可控制馬達驅動單元運轉，使熱交換管路單元121之熱交換液體繼續流動而使溫度逐漸上升。其中，預設溫度可為攝氏34度至攝氏40度。藉由上述控制方式，可使培育裝置12控制於一溫度範圍內，如攝氏34度至攝氏40度之間，以保持溫度恆定。

其中，當僅需加熱培育裝置12時，則關閉第三閥門單元162c及第四閥門單元162d，而使流動於管路模組16之高溫熱交換液體111a形成小循環，而僅進出於培育裝置12之熱交換管路單元121。當第一溫度感應器122所量測之溫度高於37度時，則可藉由第一溫度感應器122控制散熱馬達151啟動，以將多餘熱能散逸至戶外。

當僅需加熱乾燥裝置13時，則藉由第一溫度感應器122可傳送控制訊號來控制馬達驅動單元不需作動，而使培育裝置12不受加熱。當第一溫度感應器122設定於45度至48度時則可控制第三閥門單元162c及第四閥門單元162d開啟。當培育裝置12及乾燥裝置13之溫度均達到預設溫度時，則啟動散熱馬達151，以將多餘熱量散逸至戶外。

空調模組14可使低溫熱交換液體流通於其中，而可用以調整廠房之溫度。其中，空調模組14更可依據需求設置一儲冰冰桶，而更可進一步降低廠房之溫度。

若穀物10是使用糙米時，由於糙米之乾燥模式十分獨特，若長時間維持攝氏45度溫風乾燥時，無法使米粒內層水分乾燥， 無法具有水平衡，且容易造成表面水分散失過快而造成胴裂現象加劇，而造成糙米外觀品質不良的現象。因此，乾燥過程中可分別於一預設時段中，改以冷風乾燥。在此實施例中，預設時段可設定至第6、第10或第16小時，冷風溫度可設定至15度左右，但不以此為限，亦可依特定需求而對應設置至另一特定溫度。當於上述預設時段時，第五溫度感應器132可傳送控制訊號以控制第一閘門單元162a、第二閘門單元162b、第三閘門單元162c及第四閘門單元162d關閉，使低溫熱交換液體113a可循環流動於乾燥裝置13，以降低乾燥裝置13的溫度。

綜上所述，本發明之穀物發芽控制系統，可藉由熱泵之工作特性，以加溫培養糙米、熱烘保存發芽米、冷卻乾燥發芽米及冷卻廠房，並藉由管路模組將製程液體重新利用，不但可使生產過程中可自動以自動化精確控制，並可達到節能節水之效果。

本發明之穀物發芽控制系統，其另一功效在於可藉由培養液控制裝置及監測裝置以控制培養液的水質，以確保產品安全性。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

100‧‧‧穀物發芽控制系統

10‧‧‧穀物

1‧‧‧溫度控制裝置

12‧‧‧培育裝置

13‧‧‧培養液控制裝置

2‧‧‧培養液控制裝置

3‧‧‧監測裝置

Claims (22)

1. 一種穀物發芽控制系統，係用以培育一穀物，包含：一溫度控制裝置，該溫度控制裝置包括：一管路模組；一熱泵模組，係連接該管路模組，其中該熱泵模組具有一第一液體輸出端、一第一液體輸入端、一第二液體輸出端及一第二液體輸入端，該第一液體輸出端係輸出一高溫熱交換液體，該第一液體輸入端係用以回收使用後且流過該管路模組之該高溫熱交換液體，該第二液體輸出端係輸出一低溫熱交換液體，該第二液體輸入端係用以回收使用後且流過該管路模組之該低溫熱交換液體；及一培育裝置，用以容置該穀物及一培養液，使該穀物於該培育裝置中發芽，該培育裝置係與該溫度控制裝置之該管路模組連接而進行熱交換，以調整該培育裝置之溫度；及一乾燥裝置，該乾燥裝置係與該溫度控制裝置之該管路模組連接而進行熱交換，並產生乾燥氣體對培育在該培育裝置的發芽之該穀物進行乾燥處理。
2. 如申請專利範圍第1項所述之穀物發芽控制系統，其該溫度控制裝置更包含一空調模組，該空調模組係調整一廠房之溫度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之穀物發芽控制系統，更包括一培養液控制裝置，該培養液控制裝置係藉由一添加臭氧或進行紫外線殺菌之方式控制該培養液的水質。
4. 如申請專利範圍第3項所述之穀物發芽控制系統，其中該培養液控制裝置之臭氧濃度係為約0.3ppm。
5. 如申請專利範圍第3項所述之穀物發芽控制系統，更包括一監測裝置，該監測裝置係監測該培養液之水質，而藉以控制總生菌濃度控制於約10³cfu/ml。
6. 如申請專利範圍第1項所述之穀物發芽控制系統，其中該第二液體輸出端具有一第二溫度感應器。
7. 如申請專利範圍第1項所述之穀物發芽控制系統，其中該第二液體輸入端具有一第三溫度感應器。
8. 如申請專利範圍第1項所述之穀物發芽控制系統，其中該第一液體輸出端所輸出之高溫熱交換液體之溫度係為攝氏65度。
9. 如申請專利範圍第1項所述之穀物發芽控制系統，其中該第二液體輸出端之該低溫熱交換液體溫度係為攝氏0度至攝氏15度。
10. 如申請專利範圍第1項所述之穀物發芽控制系統，其中該乾燥裝置具有一轉換單元，該轉換單元係將由輸入至該乾燥裝置之該高溫熱交換液體所儲存之熱能轉換成乾燥熱風。
11. 如申請專利範圍第1項所述之穀物發芽控制系統，其中該乾燥裝置更具有一第四溫度感應器，該第四溫度感測器用以判斷流經該乾燥裝置之該高溫熱交換液體的溫度。
12. 如申請專利範圍第1項所述之穀物發芽控制系統，其中該管路模組包括複數個管路單元及複數個閥門單元，該複數個閘門單元係用以開啟或封閉該複數個管路單元。
13. 如申請專利範圍第12項所述之穀物發芽控制系統，其中該複數個閘門單元係由一第一閘門單元、一第二閘門單元、一第三閘門單元及一第四閘門單元所組成，該第一閘門單元，該第二閘門單元、該第三閘門單元及該第四閘門單元係用以控制該 高溫熱交換液體或該低溫熱交換液體流通於該複數個管路單元之流動方向。
14. 如申請專利範圍第13項所述之穀物發芽控制系統，其中該乾燥裝置更具有一第五溫度感應器，該第五溫度感測器係用以判斷由該低溫熱交換液體輸出端流經該乾燥裝置之該低溫熱交換液體的溫度。
15. 如申請專利範圍第14項所述之穀物發芽控制系統，其該第五溫度感應器係用以控制該第一閘門單元、該第二閘門、該第三閘門單元及該第四閘門單元關閉，使該低溫熱交換液體流入該乾燥裝置。
16. 如申請專利範圍第1項所述之穀物發芽控制系統，更包含一散熱模組，該散熱模組係散逸流通於該管路模組之該高溫熱交換液體之熱量。
17. 如申請專利範圍第16項所述之穀物發芽控制系統，其中該培育裝置具有一第一溫度感應器。
18. 如申請專利範圍第17項所述之穀物發芽控制系統，其中該散熱模組具有一散熱馬達，當該培育裝置及該乾燥裝置達到一預設溫度時，則藉由該第一溫度感應器啟動該散熱馬達，藉以冷卻該乾燥裝置。
19. 如申請專利範圍第18項所述之穀物發芽控制系統，其中該預設溫度係為攝氏42度至攝氏48度。
20. 如申請專利範圍第17項所述之穀物發芽控制系統，其中該培育裝置具有一馬達驅動單元及一熱交換管路單元，該馬達驅 動單元係驅動流通於該熱交換管路單元內之熱交換液體流動，而與該高溫熱交換液體進行熱交換。
21. 如申請專利範圍第20項所述之穀物發芽控制系統，當該第一溫度感應器係判斷該培育裝置之溫度是否介於一預設溫度，若該培育裝置之溫度高於該預設溫度，則該第一溫度感應器則控制該馬達驅動單元停止運轉，使該熱交換管路單元內之熱交換液體停止流動，藉以降低該培育裝置之溫度，若該培育裝置之溫度低於該預設溫度，則該第一溫度感應器用以驅動該馬達單元運轉，使該熱交換管路單元內之熱交換液體繼續流動，而提升該培育裝置之溫度。
22. 如申請專利範圍第21項所述之穀物發芽控制系統，其中該預設溫度係為攝氏34度至攝氏37度。