CN112934094B - 一种全自动多通道计量粉体分散混合系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及大豆纤维粉生产技术领域，尤其涉及一种全自动多通道计量粉体分散混合系统，包括：入料系统、筛分装置和成品仓，成品仓包括：料仓、螺旋搅拌装置和风仓，风仓安装于出料端位置处，包括壳体和导风板，导风板远离出料端一侧的仓体部分顶部设置有入风口，导风板靠近出料端一侧的仓体部分底部设置有下料口；电机的转速和下料口的开度按照系统要求设置，料仓内设置有高度检测装置，入风口进风压力根据高度检测装置的检测结果进行调节。本发明中设置风仓，为下料口处的纤维粉体提供用于平衡由于高度变化而引起的下料不稳定的问题的技术措施，有效的对因高度变化所带来的问题进行了补偿，从而在控制参数一定的情况下实现了定量的供料。
Description
技术领域
本发明涉及大豆纤维粉生产技术领域，尤其涉及一种全自动多通道计量粉体分散混合系统。
背景技术
膳食纤维是一种天然有机高分子化合物，是由许多失水β-葡萄糖组成的非淀粉多糖，它包括纤维素、半纤维素和果胶等物质。膳食纤维虽不能被人体消化吸收，但其在维持人体健康方面有着不可替代的生理作用。大豆分离蛋白的生产过程中，大豆低温豆粕通过多级碱提及碱提分离后，得到以不可溶性碳水化合物为主要成份的固体物质，也叫湿豆渣，其中大豆纤维含量高达65％以上，是加工大豆纤维非常好的资源。
在现有的大豆纤维生产线中，为了保证最终进入包装的大豆纤维粉具有稳定的质量，会首先对经过脱水、灭菌和干燥的湿豆渣进行粉碎，随后对粉碎后的纤维粉体进行筛分，从而获得不同的粒径范围，最终将不同粒径范围内的纤维粉体进行定量的均匀混合而形成稳定的包装单元。
但是在上述过程中，鉴于生产过程为动态过程，不同粒径范围的纤维粉体的比例是实时变化的，使得不同粒径的纤维粉体的定量供料不可避免的存在波动性。
鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期设计一种全自动多通道计量粉体分散混合系统。
发明内容
本发明提供了一种全自动多通道计量粉体分散混合系统，可有效解决背景技术中问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种全自动多通道计量粉体分散混合系统，包括：
入料系统，供给干燥且经过粉碎后的大豆纤维粉体；
筛分装置，对所述大豆纤维粉体进行筛分，筛分完成后包括不同粒径范围的若干组纤维粉体；
成品仓，与不同粒径范围的所述纤维粉体一一对应设置，用于对所述纤维粉体进行存储，包括：
料仓，对来所述筛分装置的纤维粉体进行存储，底部设置有出料端；
螺旋搅拌装置，包括电机和螺旋搅拌杆，所述电机设置于所述料仓顶部，所述螺旋搅拌杆竖直设置于所述料仓内，在所述电机的带动下转动而为所述纤维粉体提供向下方向的力；
风仓，安装于所述出料端位置处，包括壳体和导风板，所述壳体通过入料口与所述出料端对接，对来自所述出料端的纤维粉体进行承接，所述导风板竖直设置于所述壳体内，且顶部与所述壳体内壁顶部固定连接，底部与所述壳体内壁底部间隔设置，所述导风板远离所述出料端一侧的仓体部分顶部设置有入风口，所述导风板靠近所述出料端一侧的仓体部分底部设置有下料口；
其中，所述电机的转速和所述下料口的开度按照系统要求设置，所述料仓内设置有高度检测装置，对内部纤维粉体的高度进行检测，所述入风口进风压力根据所述高度检测装置的检测结果进行调节。
进一步地，所述壳体入料口的轮廓线在相对于水平面倾斜的第一平面内，所述第一平面与所述水平面之间的夹角α为45°～70°。
进一步地，所述入风口压力的调节模型如下：
a1S1P＝a2·ρ·g·h·(S2-π·R2)
其中，
S1为所述导风板与所述壳体的入风口一侧侧壁之间仓体部分的水平截面面积，单位m2；
P为入风口的入风压力，单位为Pa；
a1为第一调整常数，与所述导风板与壳体内侧底部之间的间距相关；
a2为第二调整常数，与所述电机的转速和所述出料端的流通面积相关；
ρ为所述成品仓所盛放的纤维粉体的平均密度估值，单位为kg/m3；
g为重力加速度，单位为m/s2；
h为所述高度检测装置所检测的纤维粉体的高度，单位为m；
S2为所述料仓内部的水平截面面积，单位为m2；
π为圆周率，R为所述螺旋搅拌装置水平搅拌范围的半径，单位为m。
进一步地，所述风仓的底部平面与所述入料口的底部轮廓线通过坡面连接。
进一步地，所述坡面的顶部边缘高度低于所述导风板的底部边缘。
进一步地，所述入料系统包括：
调质罐，内部盛放湿豆渣，且与酸罐、碱罐和热水罐连接，包括搅拌装置和加热装置；
脱水设备，对来自所述调质罐的纤维粉体进行脱水；
灭菌器，对来自所述脱水设备的纤维粉体进行灭菌操作；
干燥机，对灭菌后的所述纤维粉体进行干燥；
粉碎装置，与所述筛分装置连接，对来自所述干燥机的纤维粉体进行粉碎且传送至所述筛分装置。
进一步地，所述干燥机和粉碎装置均与除尘设备连接。
进一步地，所述除尘设备包括布袋除尘器、引风机和至少一级旋风分离器；
待除尘气体经所述旋风分离器进入所述布袋除尘器；所述引风机与所述布袋除尘器连接，为待除尘气体提供流通动力，所述旋风分离器的物料出口与所述筛分装置连接。
进一步地，所述灭菌器通过螺旋输送机进料和出料。
进一步地，所述入风口设置有单向阀体。
通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：
本发明中通过设置风仓，为下料口处的纤维粉体提供用于平衡由于高度变化而引起的下料不稳定的问题的技术措施，在实施过程中，纤维粉体会通过导风板底部的间隙进入入风口所在一侧的仓体部分，当料仓内纤维粉体较高时，通过入风口提供压力相对较大的压力，进风区域，在此区域内气压的增高会使得此处仓体部分底部的纤维粉体密度增高，形成挤压区域，此部分纤维粉体存在向另一侧仓体部分移动的趋势，从而会对来自料仓的下料区域内的纤维粉体进行阻碍，通过气体压力调节阻碍的程度，从而有效的对因高度变化所带来的问题进行了补偿，从而在控制参数一定的情况下实现了定量的供料。
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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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为全自动多通道计量粉体分散混合系统的结构示意图；
图2为成品仓的结构示意图；
图3为风仓处的局部放大图；
图4为纤维粉料在料仓和风仓内的分布示意图；
图5为入风口进风后纤维粉料形成的不同区域的分布示意图；
图6为释放区域的分布示意图；
图7为除尘设备的结构及分布示意图；
附图标记：
A、进风区域；B、挤压区域；C、下料区域；D、释放区域；
1、入料系统；2、筛分装置；3、成品仓；31、料仓；32、螺旋搅拌装置；32a、电机；32b、螺旋搅拌杆；33、风仓；33a、壳体；33b、导风板；33c、入风口；33d、入料口；33e、下料口；34、高度检测装置；4、第一平面；5、坡面；6、调质罐；61、酸罐；62、碱罐；63、热水罐；7、脱水设备；8、灭菌器；9、干燥机；10、粉碎装置；11、除尘设备；111、布袋除尘器；112、引风机；113、旋风分离器；12、螺旋输送机。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1～7所示，一种全自动多通道计量粉体分散混合系统，包括：入料系统1，供给干燥且经过粉碎后的大豆纤维粉体；筛分装置2，对大豆纤维粉体进行筛分，筛分完成后包括不同粒径范围的若干组纤维粉体；成品仓3，与不同粒径范围的纤维粉体一一对应设置，用于对纤维粉体进行存储，包括：料仓31，对来筛分装置2的纤维粉体进行存储，底部设置有出料端；螺旋搅拌装置32，包括电机32a和螺旋搅拌杆32b，电机32a设置于料仓31顶部，螺旋搅拌杆32b竖直设置于料仓31内，在电机32a的带动下转动而为纤维粉体提供向下方向的力；风仓33，安装于出料端位置处，包括壳体33a和导风板33b，壳体33a通过入料口33d与出料端对接，对来自出料端的纤维粉体进行承接，导风板33b竖直设置于壳体33a内，且顶部与壳体33a内壁顶部固定连接，底部与壳体33a内壁底部间隔设置，导风板33b远离出料端一侧的仓体部分顶部设置有入风口33c，导风板33b靠近出料端一侧的仓体部分底部设置有下料口33e；其中，电机32a的转速和下料口33e的开度按照系统要求设置，料仓31内设置有高度检测装置34，对内部纤维粉体的高度进行检测，入风口33c进风压力根据高度检测装置34的检测结果进行调节。入风口33c设置有单向阀体，从而避免纤维粉体回流而对气源造成影响。
在工作的过程中，入料系统1供给干燥且经过粉碎后的大豆纤维粉体，在实际情况中，上述大豆纤维粉体是非均匀的，因此在持续的筛分过程中，进入成品仓3内的不同粒径范围的纤维粉体之间的比例是实时变化的，因此各个成品仓3内的纤维粉体的量难以保证稳定性。
本实施例中，通过螺旋搅拌装置32的搅动带动存储在料仓31内的纤维粉体进行运动，同时通过螺旋叶片的作用而获得向下运动趋势，此趋势可使得纤维粉体顺利的自成适当开度的下料口33e而下落至包装袋内，其中，按照系统设定的不同粒径的纤维粉体的比例设定不同成品仓3内螺旋搅拌装置32的搅拌速度和下料口33e的开度，此种设定能够实现确定的效果是以达到下料口33e的纤维粉体所受到的向下的力是一致为前提的，但是在实际的生产过程中，鉴于不同料仓31内的纤维粉体的高度实时变化，下料口33e处的纤维粉体所受到的向下的力的大小一定是变化的。
为了解决上述技术问题，在本实施例中设置风仓33，为下料口33e处的纤维粉体提供用于平衡由于高度变化而引起的下料不稳定的问题的技术措施。在实施过程中，纤维粉体会通过导风板33b底部的间隙进入入风口33c所在一侧的仓体部分，当料仓31内纤维粉体较高时，通过入风口33c提供压力相对较大的压力，从而形成如图5中所示的进风区域A，在此区域内，会存在飞旋的粉体，但粉体的密度相对较低，气压的增高会使得此处仓体部分底部的纤维粉体密度增高，形成图5中所示的挤压区域B，此部分纤维粉体存在向图中右侧即另一侧仓体部分移动的趋势，从而会对来自料仓31的下料区域C内的纤维粉体进行阻碍，通过气体压力调节阻碍的程度，从而有效的对因高度变化所带来的问题进行了补偿。
为了提高上述调节的灵敏性，保证阻力供给过程中下料的流畅性，作为上述实施例的优选，壳体33a敞口端的轮廓线在相对于水平面倾斜的第一平面4内，第一平面4与水平面之间的夹角α为45°～70°。
通过对第一平面4角度的控制，使得自出料端下落的纤维粉体通过相对于纵向方向倾斜的方向下落，而来自挤压区域B的纤维粉体成水平方向，与倾斜的下落纤维粉体通过方向的综合后，使得下落的纤维粉体获得恢复纵向方向下落的趋势，从而保证下落粉体在获得阻力的同时仍可保证下料的流畅性。
在具体实施时，入风口33c压力的调节模型如下：
a1S1P＝a2·ρ·g·h·(S2-π·R2)
其中，
S1为导风板33b与壳体33a的入风口33c一侧侧壁之间仓体部分的水平截面面积，单位m2；
P为入风口33c的入风压力，单位为Pa；
a1为第一调整常数，与导风板33b与壳体33a内侧底部之间的间距相关；
a2为第二调整常数，与电机32a的转速和出料端的流通面积相关；
ρ为成品仓3所盛放的纤维粉体的平均密度估值，单位为kg/m3；
g为重力加速度，单位为m/s2；
h为高度检测装置34所检测的纤维粉体的高度，单位为m；
S2为料仓31内部的水平截面面积，单位为m2；
π为圆周率，R为螺旋搅拌装置32水平搅拌范围的半径，单位为m。
在实施的过程中第一调整常数a1和第二调整常数a2为较为关键的，在实施的过程中，第一调整常数a1和第二调整常数a2根据系统设定，通过不同的设备情况进行调节，其中设备情况主要包括设备各部分尺寸和电机32a转速，当上述两调整常数确定后，入风压力P和纤维粉体的高度h正相关，可实现准确且稳定的调节。
其中，风仓33的底部平面与入料口的底部轮廓线通过坡面5连接。坡面5的设置使得下落的纤维粉体可进一步被导向，而进一步提高下料的流畅性，同时也可对来自挤压区域B的纤维粉体进行一定程度的阻挡，从而使得增阻范围更加集中，提高控制的灵敏度。
作为上述实施例的优选，如图6所示，坡面5的顶部边缘高度低于导风板33b的底部边缘。在增阻的过程中，为了避免上下的纤维粉体间上下密度差异过大，而在局部形成压实区域而结块，本优选方案中通过上述高度的限制而形成了高差H，从而形成释放区域D，在增阻的同时尽可能的保持纤维粉体的松散度，从而保证产品的稳定性，即在增阻的过程中并对纤维粉体进行过大程度的压实。
入料系统1包括：调质罐6，内部盛放湿豆渣，且与酸罐61、碱罐62和热水罐63连接，包括搅拌装置和加热装置；脱水设备7，对来自调质罐6的纤维粉体进行脱水；灭菌器8，对来自脱水设备7的纤维粉体进行灭菌操作；干燥机9，对灭菌后的纤维粉体进行干燥；粉碎装置10，与筛分装置2连接，对来自干燥机9的纤维粉体进行粉碎且传送至筛分装置2。
利用本实施例中的全自动多通道计量粉体分散混合系统生产大豆纤维粉可具体采用以下实施方式：
调质：在15～20m3的调质罐6中调配大豆渣和来自热水罐63的水，固形物控制在8～10％，搅拌均匀，加热到55～95℃，保持30～60分钟，进行热处理，然后可用来自碱罐62的NaOH溶液调PH至7.0～10.0，或用来自酸罐61的HCL溶液调PH至5.0～7.0，继续保持5～15min；PH值的高低的变化一方面可有效控制生产系统内微生物的繁殖，另一方面也对根据产品的用途等质量特性要求进行相应的PH调整。
过滤和压榨：调质后的料液，通过管路进入脱水设备7，管路上利用大流量开式叶轮离心泵作为输送动力，用脱水设备7进行脱水过滤，其中，脱水设备7可采用隔膜式压滤机，最终控制滤饼含水量通常在60-65％。
灭菌：从脱水设备7下来的滤饼进入灭菌器8，通过蒸汽杀菌，杀菌蒸汽压力在0.8～1.0MPa，杀菌温度在121～135℃，杀菌时间为20～30min。
干燥：采用常规的干燥机9即可，调整其进风机及引风机112的频率，调干燥机9内至微负压0.05～0.1mpa，控制进风温度150℃～170℃，对纤维粉体进行干燥，观察出料情况，调整进料速率，控制产品的水分含量为8％～11％。
粉碎：干燥后的粗粉连接风力输送管路进入粉碎装置10，通过调整喂料电机32a的频率来调整进料量，最终磨成80～200目的纤维粉体。
筛分：粉碎后的纤维粉体进入后续的粉碎装置10中进行组合式筛分，在本实施例中，可以筛分出目数为40～80目，80～120目，120～250目三种不同规格的产品，并按照比例进入不同的三个成品仓3。
包装：成品仓3内的纤维粉体分别经过不锈钢除铁器进入包装机计量包装，包装完成的纤维粉体经过金属探测器无异常反应后进入成品仓3库即可。
在干燥和粉碎的过程中，包含在纤维粉体内的细小粉尘会分散在空气中，为了避免对空气的污染，作为上述实施例的优选，干燥机9和粉碎装置10均与除尘设备11连接。通过除尘设备11的设置，少量细小粉尘的含尘气体被净化，尾气除尘后通过尾气管路排空，防止污染环境。
为了进一步提高大豆纤维的利用率，除尘设备11包括布袋除尘器111、引风机112和至少一级旋风分离器113；待除尘气体经旋风分离器113进入布袋除尘器111；引风机112与布袋除尘器111连接，为待除尘气体提供流通动力，旋风分离器113的物料出口与筛分装置2连接。
通过旋风分离器113的设置使得较大粒径的纤维粉体可重新参与到传送过程中，其余带少量细小粉尘的含尘气体进入布袋除尘器111中进行净化，尾气除尘后通过尾气管路排空，防止污染环境；旋风分离器113排出纤维粉体进入后续的筛分装置2。
为了应对系统工作波动问题，灭菌器8通过螺旋输送机12进料和出料。采用螺旋输送机12进出料，当脱水设备7、灭菌器8和干燥机9的工作发生一定范围内的波动时，可通过对螺旋输送机12进出料的工作频率和转速进行调整而实现三者工作的平衡，其中，安装在灭菌器8进料绞龙内的温度传感器达到121℃～135℃时进行杀菌。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种全自动多通道计量粉体分散混合系统，其特征在于，包括：
入料系统，供给干燥且经过粉碎后的大豆纤维粉体；
筛分装置，对所述大豆纤维粉体进行筛分，筛分完成后包括不同粒径范围的若干组纤维粉体；
成品仓，与不同粒径范围的所述纤维粉体一一对应设置，用于对所述纤维粉体进行存储，包括：
料仓，对来所述筛分装置的纤维粉体进行存储，底部设置有出料端；
螺旋搅拌装置，包括电机和螺旋搅拌杆，所述电机设置于所述料仓顶部，所述螺旋搅拌杆竖直设置于所述料仓内，在所述电机的带动下转动而为所述纤维粉体提供向下方向的力；
风仓，安装于所述出料端位置处，包括壳体和导风板，所述壳体通过入料口与所述出料端对接，对来自所述出料端的纤维粉体进行承接，所述导风板竖直设置于所述壳体内，且顶部与所述壳体内壁顶部固定连接，底部与所述壳体内壁底部间隔设置，所述导风板远离所述出料端一侧的仓体部分顶部设置有入风口，所述导风板靠近所述出料端一侧的仓体部分底部设置有下料口；
其中，所述电机的转速和所述下料口的开度按照系统要求设置，所述料仓内设置有高度检测装置，对内部纤维粉体的高度进行检测，所述入风口进风压力根据所述高度检测装置的检测结果进行调节；
所述入风口压力的调节模型如下：
a1·S1·P=a2·ρ·g·h·(S2-π·R2)
其中，
S1为所述导风板与所述壳体的入风口一侧侧壁之间仓体部分的水平截面面积，单位m2；
P为入风口的入风压力，单位为Pa；
a1为第一调整常数，与所述导风板与壳体内侧底部之间的间距相关；
a2为第二调整常数，与所述电机的转速和所述出料端的流通面积相关；
ρ为所述成品仓所盛放的纤维粉体的平均密度估值，单位为kg/m³；
g为重力加速度，单位为m/s2；
h为所述高度检测装置所检测的纤维粉体的高度，单位为m；
S2为所述料仓内部的水平截面面积，单位为m2；
π为圆周率；
R为所述螺旋搅拌装置水平搅拌范围的半径，单位为m。
2.根据权利要求1所述的全自动多通道计量粉体分散混合系统，其特征在于，所述壳体入料口的轮廓线在相对于水平面倾斜的第一平面内，所述第一平面与所述水平面之间的夹角α为45°~70°。
3.根据权利要求2所述的全自动多通道计量粉体分散混合系统，其特征在于，所述风仓的底部平面与所述入料口的底部轮廓线通过坡面连接。
4.根据权利要求3所述的全自动多通道计量粉体分散混合系统，其特征在于，所述坡面的顶部边缘高度低于所述导风板的底部边缘。
5.根据权利要求1~4任一项所述的全自动多通道计量粉体分散混合系统，其特征在于，所述入料系统包括：
调质罐，内部盛放湿豆渣，且与酸罐、碱罐和热水罐连接，包括搅拌装置和加热装置；
脱水设备，对来自所述调质罐的纤维粉体进行脱水；
灭菌器，对来自所述脱水设备的纤维粉体进行灭菌操作；
干燥机，对灭菌后的所述纤维粉体进行干燥；
粉碎装置，与所述筛分装置连接，对来自所述干燥机的纤维粉体进行粉碎且传送至所述筛分装置。
6.根据权利要求5所述的全自动多通道计量粉体分散混合系统，其特征在于，所述干燥机和粉碎装置均与除尘设备连接。
7.根据权利要求6所述的全自动多通道计量粉体分散混合系统，其特征在于，所述除尘设备包括布袋除尘器、引风机和至少一级旋风分离器；
待除尘气体经所述旋风分离器进入所述布袋除尘器；所述引风机与所述布袋除尘器连接，为待除尘气体提供流通动力，所述旋风分离器的物料出口与所述筛分装置连接。
8.根据权利要求7所述的全自动多通道计量粉体分散混合系统，其特征在于，所述灭菌器通过螺旋输送机进料和出料。
9.根据权利要求1所述的全自动多通道计量粉体分散混合系统，其特征在于，所述入风口设置有单向阀体。
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