CN100346120C - 利用综合能量整合干燥的原生态保鲜装置 - Google Patents

Abstract

一种利用综合能量整合干燥的原生态保鲜装置，包括机体和组装其内的干燥机及其控制器，其技术要点是：机体由机头箱体、干燥箱体和机尾箱体联接而成，干燥机采用上、中、下三层折返式网带物料输送机，机头箱体和机尾箱体的内腔隔离封闭为缓苏部，其内封装有至少一台水分子激活能发生器，组装在干燥箱体上方的集湿罩内腔为排湿部，排湿部的排湿出口通过真空导流管与离心泵连通，干燥箱体下方设置布风部，布风部的热风入口通过换热器与鼓风机连通，干燥箱体内还设有预热部、蒸发部、干燥部。它综合利用多种能量，实现大幅度降水，缩短干燥时间，显著提高热效率，节约能源，降低运行成本，并确保使用安全和烘后物料的质量。

Description

利用综合能量整合干燥的原生态保鲜装置

技术领域

本发明涉及一种物料干燥设备，特别是一种集多种能量于同一机体内对物料低温脱水干燥、仍保持原有营养成份的利用综合能量整合干燥的原生态保鲜装置，它主要用于海产品、水产品、果蔬类产品、中草药类产品及农副产品等干燥保鲜，也适用于轻工、化工高含水物料的干燥降水。

背景技术

近年来，我国国民经济的迅猛发展，推动了水产业、海产业、中草药种植业、果蔬种植业和农、牧、副业的迅速发展，经济类作物专业化、细分化、地域化的种植，使产量不断创历史新高。由于消费市场体系、流通市场体系、运输和物流市场体系尚不完善，远不能适应其高速发展的需要，造成农产品积压或某种程度上的低价抛售，使很多应季时令果蔬未能及时售出霉变烂掉，农民没有实现真正意义的丰收。据不完全统计，我国每年都有数千万吨的高附加值的农副产品霉变成垃圾，约占总产量的30-40％，既污染了环境，又极大地挫伤了农民的积极性。由此造成了十分突出的销售难、储存难、保管难的问题。

目前，国内的经济作物储藏、保管，大多是以自然晾晒和热力烘干降水为主要手段，也有的采用准低温储藏和真空冷冻干燥。准低温储藏采用空调设备来调节温度，空调设备数量多，一次投资大、占地面积大、运行成本高。因此，准低温储藏有一定局限性，只适于一些市场急需的时令果蔬。真空冻干技术一次性投资大、设备造价高、产量小、能耗大、运行成本高。这只能适应高附加值的人参、鹿茸和药品的干燥。自然晾晒是靠天吃饭，如遇连雨天就会霉变烂掉。热力烘干降水是经济作物的唯一途径，各类中小型干燥机械应运而生。例如“隧道和烘箱托盘式干燥法”，采用较大型箱体，内置托架、托盘，物料放在托盘里，要一盘盘的装料，一盘盘的装架上车，又一车车的装卸，工人劳动强度大。在靠近热源的物料容易烘干过火，即水分过小；远离热源的物料容易烘干不足，即水分过大。小车装卸要启闭箱门，热能损失较大。设备占地面积大，烘干时间长，一般要10余个小时，耗能多，运行成本高，热效率低，干燥质量不理想。

普通的热能干燥，用热空气对物料进行加热，是通过内、外的温度梯度传递热量的。水分逐步由内向外转移扩散，是靠内、外温度梯度差、内、外水分的梯度差、内、外压力的梯度差来实现的，因此，速度慢。一般物料在干燥接近尾声，即结合水、结构水的排出阶段时，耗费的时间最大，效率也最低，有2/3的时间是花费在干燥最后的1/3的水分上，普通的热能干燥作用主要体现在对表面游离水的蒸发速度上。

目前，网带式干燥机作为一种干燥设备已经投放市场，逐步被人们所接受，使用较好的是美国和丹麦的网带干燥机。该设备存在一定的不足：其一是采用一层网带传送装置，占地面积大，运行路线长，驱动动力大，结构复杂，维修难度也较大；其二是采用双侧面多台风机，多段次折返式循环通风干燥物料，循环利用废气，但是，当废气达到露点温度时，不但不会降水，反而还会给物料增加水分；其三是仅采用了一种普通的热能干燥方法，当物料干燥到最后阶段含1/3水分时，要用去近2/3的时间来烘干最后的1/3的水分，因此，干燥效率低。

国内生产的同类网带式干燥机，大多都存在上述问题。例如公告号为CN2572317Y公开了一种“三层带式穿流干燥机”，该机的烘箱内装有上、中、下三层网带层，热风机与中层布风器相连；循环风机通过循环风管与底层布风器相连；循环风管两端分别连于分布在烘箱盖上的回风口和循环风机。该专利技术应用的仍然是一种普通的热能干燥方式，此类干燥设备一般排除的废气温度低于30-40℃或废气湿度在露点温度下的热焓没有利用价值，再循环利用的难度很大。除非经除湿机净化水蒸汽后才能利用，但这要增加设备，提高运行成本，为设备维修带来一定的麻烦。在公告号为CN2413245Y的“多层带式干燥机”中，所公开的干燥床具有五层，其传动系统结构过于复杂，不便于控制管理，在运行中如果在以下几层出现问题就会酿成事故，影响生产。况且，上、下五层物料由于受烘时间不同，受热效果不同，其物料层密度、孔隙度、松散度都会发生变化，调整比较麻烦。公告号为CN2201634Y的一种真空冷冻干燥机中，公开了将物料的预冷、干燥、水蒸气冷凝在一个工作仓内，虽然可以减化整机结构，但其存在设备造价高、运行成本大、耗用动力多、干燥时间长、降水速度慢等问题。公告号为CN2539947Y的“真空热流低温脱水干燥保鲜装置”中，公开了由多个物料干燥机、远红外气体加热器、水柱塞式真空泵和压缩机、热风机、电器控制箱等组成的设备。该装置采用多个高耗能设备进行热风封闭循环，以真空泵和压缩机抽除水蒸气获得真空能量，来达到真空低温脱水干燥物料的目的，不仅工艺复杂、故障率高、不便维护管理，而且干燥时间长、降水速度慢，耗电量非常大，运行成本极高。现有真空冷冻干燥技术，要事先将被干燥的物料放进速冻室，待物料温度达到-40℃，然后再将冰冻的物料装进真空冻干机内，真空泵吸入式的抽气，即一边抽冻干室内的空气，还要一边给物料加热，温度要小于45℃，使物料维持在即将解冻的状态中，这样物料中冰态的水在真空条件下，由固态的冰直接升华为水蒸汽。真空泵抽出来的水蒸汽要经捕水器、冷凝器的净化后排出，一般冻干一批物料要10-20小时(不包括冻结时间)。上述国内、外设备受结构的限制，只是普通热能的循环应用，而采用废气循环干燥高水分物料，就必须要多台设备串联使用才行。上述国内、外干燥设备的结构较复杂，耗电量大，效率较低，干燥质量难以保证，因此，急待改进提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用综合能量整合干燥的原生态保鲜装置，它有效地克服了现有技术存在的使用设备多、运行成本高、耗电量大、干燥时间长、降水速度慢的缺陷，综合利用多种能量，实现大幅度降水，缩短干燥时间，显著提高热效率，节约能源，降低运行成本，并确保使用安全和烘后物料的质量。

本发明的目的是这样实现的：该装置包括机体和组装其内的干燥机及其控制器，其技术要点是：机体由机头箱体、干燥箱体和机尾箱体联接而成，所述干燥机采用上、中、下三层折返式网带物料输送机，机头箱体和机尾箱体的内腔分别与干燥箱体的内腔利用密封隔板和分布在干燥机网带上的物料层隔离封闭为缓苏部，机头箱体和机尾箱体的缓苏部内封装有至少一台水分子激活能发生器，组装在干燥箱体上方的集湿罩内腔为排湿部，排湿部的排湿出口通过真空导流管与离心泵连通，干燥箱体下方设置布风部，布风部的热风入口通过换热器与鼓风机连通，干燥箱体顶部与所述干燥机上层网带上表面之间为预热部，上层网带下表面与中层网带上表面之间为蒸发部，中层网带下表面与下层网带上表面之间为干燥部。

所述机头箱体、干燥箱体和机尾箱体的箱壁由内壁板、外壁板及铺设其间的保温层构成。

所述换热器的热源可以是燃煤炉、热风炉、蒸汽炉、燃气炉、燃油炉、高频炉或电炉。

所述水分子激活能发生器采用微波能发生器、电磁波能发生器、声波能发生器或振荡波能发生器。

由于本发明将多种能量干燥技术组合应用，以折返式网带物料输送机增加物料在折返过程中的位置变换，针对烘干物料的特性、物料的降水规律实施整合干燥，所以能有效地克服现有技术存在的使用设备多、运行成本高、耗电量大、干燥时间长、降水速度慢的缺陷。众所周知，物料含水的一部分是表水(游离水)，一部分是内水(结合水或结构水)。水分子是具有一定活性的，在一定的温度、压力和时间条件下，就会被激发活化，外力条件越大，激活的速度越快。当外界条件超过其承受力的极限点时，就会对物料的有机质造成破坏，只有在干燥过程中适应水分子释放规律，才能保证物料在激活过程中维持原生态的营养成分及其色、香、味等特性不受破坏。本发明首先通过布风部与鼓风机连通的换热器的热风入口，吹入带有一定温度的热压流体动力能(干燥热空气)，并依次穿过干燥部、蒸发部和预热部的干燥机网带上的物料层，利用热压流体动力能迅速蒸发物料表水；再配合设置水分子激活能发生器的缓苏部，利用水分子激活能激发物料深层水分子活性，加速内水向外转移速度，强化内水雾化，将深层水分子激活瞬间逼出体外，再变成表水蒸发；通过以真空导流管与离心泵连通的排湿部，利用真空负压动力能加大物料内外的温度梯度差、水分子梯度差和压力梯度差，有效地提高物料水分子的汽化速度，进一步加快水分子由内向外的转移速度，减少烘干时间。上述多种能量的综合利用，互为促进，再巧用折返式网带干燥机完成长流程的烘干工艺，即用较小的空间条件，制造出大环境氛围，促进表水快速蒸发，内水迅速外移汽化，实现大幅度降水，使物料含水从85％以上一次降低到13％左右的标准安全水分。综上所述，这种综合利用多种能量进行整合脱水干燥的原生态保鲜方法，不仅能显著缩短干燥时间，提高热效率，节约能源，降低运行成本，而且可以确保使用安全和烘后料品的质量，有效地解决了现有干燥设备的热源仅采用一种普通热能，所用设备多、一次投资大，不便于维修，能源利用率低，烘后料品质量稳定性差等问题。经实验检测表明，一般热能干燥机烘后物料营养成份可保留到40-52％，本发明利用多种能量对物料实施整合干燥，烘后料品质量优于真空冷冻干燥，使干燥保鲜后的有机质营养成份及色、香、味等性能保留到85-97％以上，有机质营养成份不受破坏，基本完整保留原生态，并且杂菌和农药残留比原料指标还明显降低。本发明采用多种能量的综合利用，其耗能仅是现有真空冷冻干燥设备的30％；干燥时间仅是现有单一干燥设备的1/5-2/5；效率比现有干燥提高3-5倍。因此，本发明容易推广应用。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步描述。

图1是本发明的一种工艺流程的原理示意图。

图2是图1中机体的一种具体结构示意图。

图3是图2中网带式物料输送机的一种横截面视图。

图4是图3中网带的一种结构示意图。

图5是图2中水分子激活能发生器的一种工作原理图。

具体实施方式

根据图1-5详细说明本发明的具体结构。该装置包括带有进料口15、出料口的机体12和组装其内的干燥机32及其组装有触摸屏、中枢总控系统的控制器1。其中机体12由机头箱体29、干燥箱体23和机尾箱体21等联接而成，其规格、形状应根据所干燥的物品和所实际使用的干燥机的规格要求选用。机头箱体29、干燥箱体23和机尾箱体21的箱壁由内壁板24、外壁板28及铺设其间的保温层27构成。本实施例组装在机体12内的干燥机32采用上、中、下三层折返式水平设置的网带物料输送机。运用折返式网带物料输送机，可以增加物料在折返过程中的位置变换，提供物料自然翻转表面的机会，增大物料堆积的孔隙度，提高物料堆积的松散度，利用热压流体动力能迅速除去物料表面游离水。上、中、下三层折返式网带物料输送机分别由电机31驱动的主动辊、调整装置带动的从动辊及张紧在两辊之间的网带35组成。网带35底面由若干托辊34支撑，组成网带35的网面37固定在由平衡杆38支撑的两条传动链36上。机头箱体29和机尾箱体21的内腔分别与干燥箱体23的内腔利用密封隔板26和分布在干燥机网带35上的物料层隔离封闭为缓苏部。缓苏部的作用是使其内的物料，经过前段干燥过程紧张的正、负压力交替动作，造成的“疲劳程度”进行缓解，调整物料内外温度差、水分差、压力差，以消除物料在高强度快速度脱水干燥过程中出现的不适应，保证其质量均衡。机头箱体29和机尾箱体21的缓苏部内封装有至少一台水分子激活能发生器3。水分子激活能发生器可以根据所要干燥物料的特性，采用微波能发生器、电磁波能发生器、声波能发生器和振荡波能发生器，本实施例采用电转换频率为300-300000MHz的微波能发生器，其主要包括微波入口39、水蒸气出口40、抑制波能泄漏的抑制器41、作为波能工作导向器的波导42、物料激活场所的激活腔43、与抑制器41对应设置的吸收器44等件。所用微波发生器是专业厂家制造的，其安装在密闭的钢制箱体中，进、出料口、检修门、观察窗等处都经过必要的防护处理，无泄漏，完全符合或优于国家规定标准。物料45是利用干燥机网带35运动式激活的。微波是一种超高频电磁波，以交变的电场和磁场相互感应的形式来传输波能，即随着电能和磁能的相互转换而传输，运用波导定位。在干燥过程中，物料内部深层水分是具有积极活性的，是波能的激活体，在电磁场的作用下，这些积极活性的水分子依据每秒数十亿次的波能频率，进行取向排列，造成水分子的剧烈运动、振荡、碰撞与摩擦，转化为热能，形成驱动内部水分向表面转移扩散的蒸汽压力差，加速了内部水分子排除速度，加快了干燥终端1/3水分的蒸发速度。微波能干燥作用，主要体现在对物料深层水分的激活外转移的速度上。由于机头箱体29和机尾箱体21的内腔被密封隔板26和分布在干燥机网带35上的物料层隔离成封闭单元，所以不会发生正压和负压干扰，可避免微波起弧放电和波长运行短路的问题。机体12组装在干燥箱体23上方的集湿罩20内腔为排湿部19，排湿部19的两处负压排湿出口7、8分别通过真空导流管与负压排湿离心泵2连通，获得真空负压动力能，本实施例采用离心泵2的负压做功获得动力能量。真空负压动力能是指在给定的空间内低于一个标准大气压力的气体状态，也就是该装置空间内，气体分子密度低于该地区的大气压下的气体分子密度。在物料干燥过程中，利用真空负压动力能加大物料水分的内外压力差，加速物料内水分外转移、表面水快速汽化的进程，就会大大地缩短干燥时间，加快干燥速度，即利用较低的温度，较少的能耗，实现其高效率。真空负压动力能干燥，作用主要体现在物料内、外水分的压力差上。采用离心泵2负压运行抽吸真空时，可省去冷凝器、捕水器、压缩机和汽水分离器等若干环节和设备，同时，离心泵2的吸出量大、吸力足，当其达到额定值时，不会继续加大负压。另外，本实施例采取了过流保护，当电流达到某一值时，便与供热环节同时切换新的工作点，也不会因此而烧毁电机。干燥箱体23下方设置布风部25，布风部25的两处正压热风入口10、11分别通过换热器13与正压供热鼓风机14连通，利用该折返式热能发生器提供热压流体动力能。换热器13的热源可以是燃煤炉、热风炉、蒸汽炉、燃气炉、燃油炉、高频炉和电炉。本实施例采用燃煤炉，通过鼓风机14正压对换热器13送入干净的外界空气转换为热空气，通过热风入口10、11进入布风部25。首先，最干燥的热空气与即将完成脱水的干燥部18的物料接触，进行热、湿质的交换，将部分湿气体带走，再穿透蒸发部17的物料层，再进行较平和的热、湿质的交换，把更大部分的热留给物料，把大量湿气体带走，然后穿过预热部16，完成最后一次热、湿质的交换，由排湿出口7、8排出的废汽湿度可高达85-100％；排出的废汽温度低于露点温度，因此节能。干燥过程中，两处正压热风进口10、11和两处负压排湿出口7、8交替动作，即开启左侧正压进风口11供热，关闭右侧正压进风口10；同时关闭左侧负压排湿口8。当热压力或时间达到预期值时，启动左侧电动关风器9，关闭该处热源，停止该处供热；开启左侧的排湿口8，关闭右侧排湿口7，启动右侧正压供热风口10。当压力或时间达到预期值时，停止该处电动关风器9，以此往复循环交替动作。干燥箱体23顶部与所述干燥机32上层网带上表面之间为预热部16，上层网带下表面与中层网带上表面之间为蒸发部17，中层网带下表面与下层网带上表面之间为干燥部18。在负压排湿离心泵2的作用下，经真空导流管、集湿罩20产生真空负压动力能，将湿度大于85％、废热低于露点温度的高湿废汽排出。按常规控制技术设计的中枢总控系统的检测装置的温度传感器6、湿度传感器5、压力传感器4分别设置在干燥箱体的相应部位。其中采用的热能供热温度根据设定指令、指标，其量值始终围绕一个安全的目标值±5℃波动运行，因此，无温度过高和过低现象。上述折返式网带干燥机32的调整是随着干燥过程进行的，其运行速度自上而下的依次递减，物料层厚度则自上而下的依次递增。其厚度指标依据检测装置自动运算结果自行修正。

使用时，首先按干燥物料的性能要求，在控制器1的触摸屏上设定原始物料水分(％)、终端含水率(％)、允许温度(℃)，中枢总控系统的各控制元件便自动寻找其规定的动作及其相关参数。物料从进料口15入机，由挡料板33规定物料的行动范围，均匀地布满预热部16网带35，经蒸发部17、干燥部18，由出料口22流出，完成干燥任务。

Claims (4)

1、一种利用综合能量整合干燥的原生态保鲜装置，包括机体和组装其内的干燥机及其控制器，其特征在于：机体由机头箱体、干燥箱体和机尾箱体联接而成，所述干燥机采用上、中、下三层折返式网带物料输送机，机头箱体和机尾箱体的内腔分别与干燥箱体的内腔利用密封隔板和分布在干燥机网带上的物料层隔离封闭为缓苏部，机头箱体和机尾箱体的缓苏部内封装有至少一台水分子激活能发生器，组装在干燥箱体上方的集湿罩内腔为排湿部，排湿部的排湿出口通过真空导流管与离心泵连通，干燥箱体下方设置布风部，布风部的热风入口通过换热器与鼓风机连通，干燥箱体顶部与所述干燥机上层网带上表面之间为预热部，上层网带下表面与中层网带上表面之间为蒸发部，中层网带下表面与下层网带上表面之间为干燥部。

2、根据权利要求1所述的利用综合能量整合干燥的原生态保鲜装置，其特征在于：所述机头箱体、干燥箱体和机尾箱体的箱壁由内壁板、外壁板及铺设其间的保温层构成。

3、根据权利要求1所述的利用综合能量整合干燥的原生态保鲜装置，其特征在于：所述换热器的热源是燃煤炉、热风炉、蒸汽炉、燃气炉、燃油炉、高频炉或电炉。

4、根据权利要求1所述的利用综合能量整合干燥的原生态保鲜装置，其特征在于：所述水分子激活能发生器采用微波能发生器、电磁波能发生器、声波能发生器或振荡波能发生器。

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