本发明涉及烘干领域，具体涉及一种适用于固态发酵饲料原料的低温烘干方法，更具体涉及一种保留饲料原料生物活性的工业化低温烘干方法。
背景技术：
固态发酵饲料富含生物活性物质，发酵后的饲料原料在烘干时为了保留其生物活性，通常要求采用低温烘干方式，以生物活性物质60℃时变性失活为限，要求烘干时物料温度不超过60℃。常规烘干设备显著特点是在整个烘干空间内只有单一温度的热风，即物料在其烘干停留时间区间段各点所受的风温相同，其弊端在于热敏性或有生物活性要求的物料在出料端含水率较低的情况下仍受高温热风作用而极易被破坏。常规的烘干设备很难保证发酵原料工业化烘干时料温低于60℃的要求，也有通过负压操作降低水的沸点以达到低温烘干的目的，但烘干产能低、能耗高、产品品质不稳定难以工业化低温烘干。
技术实现要素：
为了解决上述不足的缺陷，本发明提供了一种适用于固态发酵饲料原料的低温烘干方法，本发明可以实现物料沿着其烘干曲线脱水升温，确保了烘干过程中物料温度不超过60℃，较好地保留了烘干物料中的热敏性生物活性物质(有益菌、各种酶等)，该方法既适于有活性要求的饲料原料工业化批次烘干，也适于工业化连续烘干，能耗低、产量高。
本发明提供了一种适用于固态发酵饲料原料的低温烘干方法，包括以下步骤：
按照烘干过程原料含水率的变化情况进行烘干分区；
基于上述含水率的烘干分区得到相应烘干阶段的温度分区；
基于上述温度分区得到相应含水率区间对应的烘干时间段；
基于上述的烘干时间段、温度分区和烘干分区进行进风温度分区；
基于上述的烘干时间段、温度分区、烘干分区和进风温度分区对固态发酵饲料原料进行烘干。
上述的方法，其中，所述按照烘干过程原料含水率的变化情况进行烘干分区的步骤中，根据初始含水率x1，以及烘干结束的含水率x2，得到按照烘干过程原料含水率的变化情况的分区，即x1——xc、xc——xp、xp——x2，其中x1、xc、xc——xp、xp、x2均为含水率。
上述的方法，其中，所述基于上述含水率的烘干分区得到相应烘干阶段的温度分区的步骤中，若含水率在x1——xc区间：依据原料投料量、原料初始物性参数、热空气物性参数进行物料及能量衡算，确定含水率在x1——xc区间，平均进风温度为t1c，实际进风温度区间t1c±10℃。
上述的方法，其中，若含水率在xc——xp区间：依据原料投料量、原料在本区间边界物性参数、热空气边界物性参数进行物料及能量衡算，确定含水率xc——xp区间，平均进风温度为tcp，实际热风温度区间tcp±10℃。
上述的方法，其中，若含水率在xp——x2区间：依据原料投料量、原料在本区间边界物性参数、热空气边界物性参数进行物料及能量衡算，确定含水率xp——x2区间，平均进风温度为tp2，实际热风温度区间tp2±5℃。
上述的方法，其中，所述基于上述温度分区得到相应含水率区间对应的烘干时间段的步骤中，若初始含水率x1到临界含水率xc烘干时间时间为τc，总烘干时间为τ2，则初始含水率到临界含水率烘干时间段相对于总烘干时间的比例为τc/τ2。
上述的方法，其中，所述基于上述的烘干时间段、温度分区和烘干分区进行进风温度分区的步骤中，若含水率在x1——xc区间：依据原料投料量、原料初始物性参数、热空气物性参数进行物料及能量衡算，确定含水率x1——xc区间，平均进风温度为t1c；含水率在xc——xp区间：依据原料投料量、原料在本区间边界物性参数、热空气边界物性参数进行物料及能量衡算，确定含水率xc——xp区间，平均进风温度为tcp；含水率xp——x2：依据原料投料量、原料在本区间边界物性参数、热空气边界物性参数进行物料及能量衡算，确定含水率xp——x2区间，平均进风温度为tp2，则进风温度分区由t1c、tcp、tp2从高到低进行分区。
本发明具有以下优点：1、可以实现物料沿着其烘干曲线脱水升温，确保了烘干过程中物料温度不超过60℃，较好地保留了烘干物料中的热敏性生物活性物质(有益菌、各种酶等)，该方法既适于有活性要求的饲料原料工业化批次烘干，也适于工业化连续烘干，能耗低、产量高。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
本发明提供的一种适用于固态发酵饲料原料的低温烘干方法，包括以下步骤：
步骤(1)按照烘干过程原料含水率的变化情况进行烘干分区，其中包括，根据初始含水率x1，以及烘干结束的含水率x2，得到按照烘干过程原料含水率的变化情况的分区，即x1——xc、xc——xp、xp——x2，其中x1、xc、xc——xp、xp、x2均为含水率，该方法是先用实验方法测出恒定干燥条件下固态生物发酵饲料原料的烘干曲线图，获得该饲料原料物料表面温度随时间变化的关系图，由原料烘干时含水率对时间、原料表面温度对时间的曲线图可知，原料烘干过程中的含水率高于其临界含水率时，原料失去表面的结合水，原料表面温度趋近其烘干气氛的湿球温度tw，不会随烘干热风温度的升高而升高；原料含水率低于临界含水率后，原料开始失去非结合水，原料表面温度开始上升，原料含水率趋近成品含水率，原料表面温度升至60℃前仍可以通入经计算的高温热风以降低原料含水率；原料表面温度逼近60℃时则通入的热风以降低原料表面温度为主，依此原理，对饲料原料的烘干过程进行分区，具体方法是：先用实验方法测出恒定干燥条件下固态生物发酵饲料原料的烘干曲线图，获得饲料成品含水率x2对应的时间τ2、获得临界含水率xc及对应的时间τc、物料表面温度达60℃时对应的含水率xp及时间τp；再按照烘干过程原料含水率变化情况将烘干过程按(其中初始含水率x1)x1——xc、xc——xp、xp——x2进行分区。
步骤(2)基于上述含水率的烘干分区得到相应烘干阶段的温度分区，具体包括:若含水率在x1——xc区间：依据原料投料量、原料初始物性参数、热空气物性参数进行物料及能量衡算，确定含水率在x1——xc区间，平均进风温度为t1c，实际进风温度区间t1c±10℃，若含水率在xc——xp区间：依据原料投料量、原料在本区间边界物性参数、热空气边界物性参数进行物料及能量衡算，确定含水率xc——xp区间，平均进风温度为tcp，实际热风温度区间tcp±10℃，若含水率在xp——x2区间：依据原料投料量、原料在本区间边界物性参数、热空气边界物性参数进行物料及能量衡算，确定含水率xp——x2区间，平均进风温度为tp2，实际热风温度区间tp2±5℃；
步骤(3)基于上述温度分区得到相应含水率区间对应的烘干时间段，若初始含水率x1到临界含水率xc烘干时间时间为τc，总烘干时间为τ2，则初始含水率到临界含水率烘干时间段相对于总烘干时间的比例为τc/τ2；
步骤(4)基于上述的烘干时间段、温度分区和烘干分区进行进风温度分区，具体包括，若含水率在x1——xc区间：依据原料投料量、原料初始物性参数、热空气物性参数进行物料及能量衡算，确定含水率x1——xc区间，平均进风温度为t1c；含水率在xc——xp区间：依据原料投料量、原料在本区间边界物性参数、热空气边界物性参数进行物料及能量衡算，确定含水率xc——xp区间，平均进风温度为tcp；含水率xp——x2：依据原料投料量、原料在本区间边界物性参数、热空气边界物性参数进行物料及能量衡算，确定含水率xp——x2区间，平均进风温度为tp2，则进风温度分区由t1c、tcp、tp2从高到低进行分区，基于上述的烘干时间段、温度分区、烘干分区和进风温度分区对固态发酵饲料原料进行烘干。
本发明一优选的实施例中，含水率xp——x2区间中，按实际需要还可以细分多个温度分区，使饲料烘干成品温度满足安全储存要求，若连续烘干时，按各含水率区间对应的烘干时间段相对于总烘干时间的所占比例，按此比例对烘干器床板长度方向(即停留时间)进行进风温度分区。例如，初始含水率到临界含水率(x1——xc)烘干时间段相对于总烘干时间的比例为τc/τ2，某烘干器床板长度为l，则自烘干器进料端开始，长度为l·τc/τ2为其中的一段烘干热风分区。
以下举出本发明的一具体的应用实施例来进一步阐述本发明。
以酱香型白酒糟制备发酵饲料为例，原料接种后，发酵菌种经有氧增殖，厌氧代谢，自溶三阶段工艺处理后，作为饲料原料，为保留原料中的各种消化酶及有益菌的生物活性，需对其进行低温烘干。
按照上文所述方法，现将有关白酒糟原料烘干的要求、设施、参数说明如下：
物料：处理量8吨/小时、含水率50％。
环境：海拔1200米，相对湿度75％，环境平均温度20℃。
烘干设备：连续式沸腾流化床。
烘干方法：已知原料的初始含水率为x1(50％)，烘干后饲料成品的含水率x2(12％)，通过实验获得白酒糟烘干阶段，xc(25％)，xp(15％)，将烘干阶段分为5个温度区，具体见表1。
表1白酒糟制发酵饲料低温烘干分区及各区段温度
经过本发明的方法进行烘干的物料：起始：含水率50％，有益菌的含量6-7亿cfu/g，烘干结束之后：成品含水率12％，有益菌的含量＞3亿cfu/g，较好地保留了烘干物料中的热敏性生物活性物质(有益菌、各种酶等)。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。