一种过热蒸汽烫漂与组合干燥一体化加工方法与设备与流程

本发明属于农产品加工技术领域，特别涉及一种过热蒸汽烫漂与组合干燥一体化加工方法与设备。

背景技术：

干燥是农产品加工的重要环节。热风真空组合干燥技术是在不同的干燥阶段分别采用热风干燥和真空干燥的一种新型干燥技术，研究表明，热风真空组合干燥加工的产品品质优于热风干燥，部分物料的组合干燥产品品质可与真空干燥相媲美，但能耗大幅降低效率明显提高。近年来该技术在研究与应用方面得到了较快的发展。

由于果蔬等农产物料中多酚氧化酶和过氧化物酶的存在，该类物料干燥时中极易发生酶促褐变，导致果蔬色泽和品质的劣变，并在热风干燥中尤为明显，严重影响了干制产品的商品价值。热风真空组合干燥的热风干燥阶段也存在上述问题，为了保证干制品品质，现行组合干燥前需配置化学灭酶护色液，物料干燥前需将其放入护色液中浸泡以进行化学灭酶。但方法不但工序复杂，而且不可避免的存在化学残留，有食品安全隐患，制约了热风真空组合干燥技术的进一步发展和应用。

采用物理烫漂灭酶护色技术可消除化学灭酶护色技术存在的化学残留问题。物理烫漂灭酶护色技术可分为热水烫漂、微波烫漂、高温高湿气体射流过热蒸汽烫漂、真空脉动过热蒸汽烫漂等。但若在热风真空组合干燥生产中增加独立的物理烫漂环节与设备则会显著增加设备投资。

在上述物理烫漂灭酶护色技术中，真空脉动过热蒸汽烫漂是最新型的加工技术，其是指物料在进行过热蒸汽烫漂前预先对加工室抽真空，然后通入过热蒸汽一段时间，然后再次抽真空一段时间……如此不断脉动循环数次，完成物料烫漂过程。该技术可消除常压过热蒸汽漂烫时蒸汽和物料之间存在空气间层热阻，蒸汽不能迅速向物料传递热量而导致的漂烫不均匀、装载量小等问题，并具有烫漂灭酶效果好，热加工时间短，对物料的有益成分损伤小，可有效杀灭物料表面细菌，节水等优点。但目前真空脉动过热蒸汽烫漂技术存在的问题在于，相关装置均为独立单元，物料烫漂完成后需由人工取出，并在另外的干燥设备中重新布料进行后续干燥环节。存在增加系统成本，物料烫漂灭酶杀菌后重新布料易导致物料二次污染，劳动强大，物料损耗较大等问题。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种过热蒸汽烫漂与组合干燥一体化加工方法与设备，不但采用物理烫漂灭酶护色技术解决了目前热风真空组合干燥前处理采用化学灭酶法存在化学残留的问题，而且所采用最新型的高效真空脉动过热蒸汽烫漂技术，更解决了若热风真空组合干燥加工设备中增加独立的物理烫漂灭酶环节与设备将显著增加加工生产线的成本、烫漂后在其他的干燥设备中重新布料存在物料二次污染等问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种过热蒸汽烫漂与组合干燥一体化加工方法，其特征在于，在热风真空组合干燥技术的基础上，结合真空脉动过热蒸汽烫漂技术，即：物料在进行干燥前，首先进行真空脉动过热蒸汽烫漂，然后进行热风干燥或真空干燥，最后进行真空干燥或热风干燥。

所述一种真空脉动过热蒸汽烫漂与热风真空组合干燥一体化加工方法的设备，其特征在于，包括一体化组合加工机体、压力脉动发生系统、过热蒸汽烫漂系统、热风干燥系统、真空干燥加热系统和自动控制系统，其中：

所述一体化组合加工机体提供加工空间；

所述压力脉动发生系统与所述一体化组合加工机体连接为其提供压力脉动加工环境；

所述过热蒸汽烫漂系统与所述一体化组合加工机体连接为其提供过热蒸汽实现烫漂；

所述热风干燥系统与所述一体化组合加工机体连接为其提供热风实现热风干燥；

所述真空干燥加热系统与所述一体化组合加工机体连接为其提供热量实现真空干燥；

所述自动控制系统控制各系统的工作状态，实现工序控制。

所述一体化组合加工机体包括箱体11，箱体11中设置有多层结构的料层支架12；

所述压力脉动发生系统包括真空泵36，真空泵36的抽气口通过真空管路29接热风回风管路7，真空泵36的出水口通过管路通入真空泵冷却水箱32内；

所述过热蒸汽烫漂系统包括过热蒸汽发生器37，过热蒸汽发生器37通过过热蒸汽输送管道40连接蒸汽分层分配管路34，蒸汽分层分配管路34的各分支管分别位于料层支架12各层上方，且各分支管上均开有向下小孔35；

所述热风干燥系统包括离心风机22，离心风机22通过热风进风管路18接箱体11，热风进风管路18上设置有空气电加热装置23；

所述真空干燥加热系统包括保温水箱2，保温水箱2中设置有热水电加热器3，保温水箱2通过热水进水管路30和热水回水管路5与箱体11内部的加热盘管13连通，其中加热盘管13位于料层支架12各层上，用于放置物料的物料盘27放置在加热盘管13上；

所述控制系统包括工控触摸一体机17，工控触摸一体机17与其它各系统中的压力、温度、液位检测及执行部件连接，实现真空脉动控制、过热蒸汽烫漂控制、热风干燥控制以及真空干燥控制。

所述箱体11侧面有箱门43，底部设有箱体支座28和箱体排水阀26，箱体11采用双层结构，内层需采用厚度4～10mm的304不锈钢制造，外层为1～2mm的304不锈钢蒙皮，内外层之间填充保温材料10，料层支架12各层上有采用金属太空铝制成的物料盘27。

所述真空管路29上设置有单向止回阀6，所述箱体11顶部安装与其内腔连通的加工室压力传感器15与泄压电磁阀14，所述真空泵冷却水箱32中设置有冷却水箱液位计33和冷却水箱排水阀38，所述真空泵36、加工室压力传感器15、泄压电磁阀14、冷却水箱液位计33和冷却水箱排水阀38均与控制系统中的压力检测与脉动控制部分连接。

所述过热蒸汽发生器37上安装有过热蒸汽温度与压力传感器46，过热蒸汽输送管道40上设置有蒸汽截止控制阀39，所述过热蒸汽发生器37、过热蒸汽温度与压力传感器46、蒸汽截止控制阀39均与控制系统中的过热蒸汽烫漂控制部分相连。

所述蒸汽分层分配管路34的各分支管上均设置有过热蒸汽聚拢板25，过热蒸汽聚拢板25向下倾斜，将过热蒸汽聚拢于料层支架12各层上方。

沿离心风机22的出风方向，所述热风进风管路18上设置有热风温湿度传感器16和进风管路电磁阀44，热风进风管路18在机箱11中形成热风进风口47，热风进风口47处安装有一次气流分配板24，在机箱11内壁两侧分别安装有二次气流分配板42，分别与机箱11的内侧壁之间形成进风气流分配室48和回风气流分配室9，回风气流分配室9通过热风回风管路7与离心风机22的回风口连接，热风回风管路7上设置有回风管路电磁阀8，热风回风管路7上靠近离心风机22处与余热回收器20的预热后出气口连接且在连接管路上设置有排湿补气电磁阀21，所述余热回收器20的进风口与热风进风管路18连接且连接管路上设置有热风排湿电磁阀19，热风排湿电磁阀19位于空气电加热装置23与离心风机22出风口之间，所述离心风机22、空气电加热装置23、进风管路电磁阀44、回风管路电磁阀8、热风温湿度传感器16、热风排湿电磁阀19、排湿补气电磁阀21均与控制系统中的热风干燥检测与控制部分相连。

所述保温水箱2的右侧壁上安装有加热水箱温度传感器1，保温水箱2的左侧壁上安装有加热水箱液位计45，热水回水管路5连接在保温水箱2的上部，热水进水管路30连接在保温水箱2的下部，保温水箱2上位于热水进水管路30下方设置有加热水箱排水阀4，所述热水进水管路30上设置有热水循环泵31，所述热水电加热器3、加热水箱温度传感器1、热水循环泵31均与控制系统中的真空加热检测与控制部分相连。

所述工控触摸一体机17完成一体化加工过程的参数设置，包括烫漂温度、过热蒸汽压力、烫漂时间、烫漂后真空保持时间、真空脉动烫漂循环次数、热风干燥温度、热风干燥湿度、热风干燥时间、真空干燥温度、真空干燥时间、真空保持时间与常压保持时间；工控触摸一体机17按照上述设置参数，完成一体化加工的真空脉动过热蒸汽烫漂过程、热风干燥过程、真空干燥过程的控制和加工模式切换；工控触摸一体机17完成一体化加工过程的各关键参数的实时显示；所述压力检测与脉动控制部分完成加工室压力传感器15的信号采集，真空泵36、泄压电磁阀14控制，并在该部分程序的控制下实现真空脉动过热蒸汽烫漂与真空干燥过程中压力脉动过程；所述过热蒸汽烫漂控制部分采集过热蒸汽温度与压力传感器46的信号，控制蒸汽截止控制阀39，并在该部分程序的控制下实现真空脉动过热蒸汽烫漂中的蒸汽发生和输送过程；所述热风干燥检测与控制部分采集热风温湿度传感器16的信号，控制离心风机22、空气电加热装置23、回风管路电磁阀8、进风管路电磁阀44、热风排湿电磁阀19、热风排湿补气电磁阀21，并在该部分程序的控制下实现对热风干燥过程的加热温度的数字pid温度控制，热风排湿控制；所述真空加热检测与控制部分采集加热水箱温度传感器1信号，控制热水电加热器3、热水循环泵31、加热水箱排水阀4，并在该部分程序的控制下实现对真空干燥过程的加热温度的数字pid温度控制。

所述过热蒸汽输送管道40、蒸汽截止控制阀39、热风进风管路18、热风回风管路7、离心风机22、空气电加热装置23、进风管路电磁阀44、回风管路电磁阀8、热风排湿电磁阀19、排湿补气电磁阀21的管路外壁均包裹保温材料41。

所述控制系统的温度监控范围为0～160℃，控温精度±2℃，湿度监控范围为0～100％rh，误差±5％rh，压力监测范围为0～200kpa。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明将真空脉动过热蒸汽烫漂技术应用于热风真空组合干燥加工当中，解决了热风真空组合干燥前处理采用化学灭酶法存在化学残留的问题，并在加工过程中可以有效地杀灭加工过程中的细菌，提高制品的卫生等级。

2、本发明设计了真空脉动过热蒸汽烫漂与热风真空组合一体化加工方法与设备，将真空脉动过热蒸汽烫漂过程、热风干燥过程、真空干燥加工过程一体化，实现了一个设备多种功能，极大降低了生产线的设备采购成本，并在进行加工方式转换时(如烫漂到干燥，热风干燥与真空干燥之间)时不需要对物料重新取出搬运与布料，节省了人力和物力成本，减少了物料损耗，极大的降低了物料烫漂杀菌后被二次污染的风险；并具有自动化程度高等特点。

3、本发明的一体化加工过程：制品色泽好；制品中因酶促生化反应或热加工导致的有益成分降解损失小；并由于烫漂过程可使物料的细胞原生质变性，增加细胞膜的通透性，从而可显著减少后续干燥环节的时间，降低干燥能耗；热风真空组合干燥过程也可在保证产品品质的前提下，大幅的降低干燥能耗，提高干燥效率。

附图说明

图1为本发明的一种过热蒸汽烫漂与热风真空组合干燥加工设备的主视结构示意图。

图2为本发明的一种过热蒸汽烫漂与热风真空组合干燥加工设备的左视结构示意图。

附图标记含义如下：

1、加热水箱温度传感器2、保温水箱3、热水电加热器4、加热水箱排水阀5、热水回水管路6、单向止回阀7、热风回风管路8、回风管路电磁阀9、回风气流分配室10、保温材料11、箱体12、料层支架13、加热盘管14、泄压电磁阀15、加工室压力传感器16、热风温湿度传感器17、工控触摸一体机18、热风进风管路19、热风排湿电磁阀20、余热回收器21、排湿补气电磁阀22、离心风机23、空气电加热装置24、一次气流分配板25、过热蒸汽聚拢板26、箱体排水阀27、物料盘28、箱体支座29、真空管路30、热水进水管路31、热水循环泵32、真空泵冷却水箱33、冷却水箱液位计34、蒸汽分层分配管路35、蒸汽分配孔36、真空泵37、过热蒸汽发生器38、冷却水箱排水阀39、蒸汽截止控制阀40、过热蒸汽输送管道41、管道保温材料42、二次气流分配板43、箱门44、进风管路电磁阀45、加热水箱液位计46、过热蒸汽温度与压力传感器47、机箱热风进风口48、进风气流分配室

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对发明做进一步的描述，以下实施例是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

图1为一种过热蒸汽烫漂与热风真空组合干燥加工设备的结构示意图，图2为该设备的左视结构示意图(拆去零件1、2、3、4、5、6、7、8及45)。

如图1所示，一种过热蒸汽烫漂与热风真空组合干燥加工设备包括：一体化组合加工机体、压力脉动发生系统、过热蒸汽烫漂系统、热风干燥系统、真空干燥加热系统和自动控制系统。

其中：所述一体化组合加工机体包括箱体11、回风气流分配室9、进风气流分配室48、多层结构的料层支架12、箱门43；所述箱体11为内外双层结构，内层需采用厚度4～10mm的304不锈钢制造，可承受加工过程的脉动压力变化，外层为1～2mm的304不锈钢蒙皮，箱体11内部填充保温材料10；所述料层支架12固定在箱体11内部；所述箱体11底部设有箱体支座28和箱体排水阀26。

如图1所示和图2所示，所述压力脉动发生系统包括真空泵36、真空泵冷却水箱32、单向止回阀6、加工室压力传感器15、泄压电磁阀14；所述真空泵36的抽气口与单向止回阀6之间通过真空管路29连接，单向止回阀6的另一端由真空管路29延伸与热风回风管路7的三通相连；真空泵36出水口通过管路通入真空泵冷却水箱32内，所述真空泵冷却水箱32设置有冷却水箱液位计33、冷却水箱排水阀38；所述加工室压力传感器15与泄压电磁阀14分别安装在所述箱体11的顶部，并与箱体11的内腔连通；所述真空泵36、加工室压力传感器15、泄压电磁阀14、冷却水箱排水阀34均与控制系统中的压力检测与脉动控制部分连接。

如图2和图1所示，所述过热蒸汽烫漂系统包括过热蒸汽发生器37、蒸汽截止控制阀39、蒸汽分层分配管路34、过热蒸汽温度与压力传感器46；所述过热蒸汽温度与压力传感器48安装在过热蒸汽发生器37上，过热蒸汽发生器37与蒸汽截止控制阀39之间通过过热蒸汽输送管道40相连，过热蒸汽输送管道40穿过机箱11并与蒸汽分层分配管路34相连；所述蒸汽分层分配管路34的分支管上均开有向下小孔35，所述蒸汽分层分配管路34的分支管上均设置有过热蒸汽聚拢板25；所述过热蒸汽输送管道40、蒸汽截止控制阀39的管路外壁均包裹保温材料41；所述过热蒸汽发生器37、过热蒸汽温度与压力传感器46、蒸汽截止控制阀39均与控制系统中的过热蒸汽烫漂控制部分相连。

如图1所示，所述热风干燥系统由离心风机22、空气电加热装置23、进风管路电磁阀44、回风管路电磁阀8、热风温湿度传感器16、回风气流分配室9、进风气流分配室48、一次气流分配板24、二次气流分配板42、热风排湿电磁阀19、排湿补气电磁阀21、余热回收器20组成；所述离心风机22的出风口与空气电加热装置23及进风管路电磁阀44之间由热风进风管路18相连，热风排湿电磁阀19安装在热风进风管路18上离心风机22与空气电加热装置23之间的部分，热风温湿度传感器16安装在热风进风管路18上空气电加热装置23与热风排湿电磁阀19之间的部分；热风进风管路18的另一端穿过机箱11的侧壁，形成机箱热风进风口47，在机箱热风进风口47安装一次气流分配板24，在机箱11的内部两侧分别安装有二次气流分配板42，分别与机箱11的内腔侧壁之间形成回风气流分配室9、进风气流分配室48；所述回风管路电磁阀8与回风气流分配室9之间通过穿过机箱的热风回风管路7相连，回风管路电磁阀8的另一端与离心风机22的回风口通过热风回风管路7相连；热风干燥时，气流首先被离心风机22加速后被空气电加热装置23加热，具有一定温度和压力的热气流在热风进风管路18出口处被一次气流分配板24分流后进入进风气流分配室48，并经二次气流分配板42的可调节出风栅格，将气流向各干燥料层均匀分配后进入干燥室，与各层物料进行湿热交换后，进入回风部分的回风气流分配室9，并经热风回风管路7回到离心风机22的进风口，再次进行热气流循环，在干燥过程中基于热风温湿度传感器16实时采集的热风温度，由控制系统完成对热风温度的精确控制；所述排湿补气电磁阀21安装在热风回风管路7上靠近离心风机22的部分，所述余热回收器20的进风口与热风排湿电磁阀19相连，所述余热回收器20的预热后出气口与排湿补气电磁阀21相连，所述余热回收器20内部安装有高效换热装置，用于利用排湿废气的热量预热进气；所述热风进风管路18、热风回风管路7、离心风机22、空气电加热装置23、进风管路电磁阀44、回风管路电磁阀8、热风排湿电磁阀19、排湿补气电磁阀21的管路外壁均包裹保温材料41；所述离心风机22、空气电加热装置23、进风管路电磁阀44、回风管路电磁阀8、热风温湿度传感器16、热风排湿电磁阀19、排湿补气电磁阀21均与控制系统中的热风干燥检测与控制部分相连。

所述真空干燥加热系统包括保温水箱2、热水电加热器3、加热盘管13、加热水箱温度传感器1、热水循环泵31、加热水箱液位计33；所述热水电加热器3安装在保温水箱2的内部，加热水箱温度传感器1安装在保温水箱2的右侧壁上，加热水箱液位计33安装在保温水箱2的左侧壁上，保温水箱2自上向下依次与热水回水管路5、热水进水管路30、加热水箱排水阀4相连；所述加热盘管13安装于料层支架12上，干燥时放置了物料的物料盘27放置在加热盘管13上，所述物料盘27采用金属太空铝制成，具有良好的导热和抗锈性能；加热盘管13的进水口穿机箱11的下部伸出，并与热水进水管路30相连，所述热水循环泵31安装在热水进水管路30上，加热盘管13的回水口穿过机箱11的上部侧壁伸出，并与热水回水管路5相连；所述热水电加热器3、加热水箱温度传感器1、热水循环泵31均与控制系统中的真空加热检测与控制部分相连。

所述控制系统包括工控触摸一体机17、压力检测与脉动控制部分、过热蒸汽烫漂控制部分、热风干燥检测与控制部分、真空加热检测与控制部分相连；其中，工控触摸一体机17完成一体化加工过程的参数设置，包括烫漂温度、过热蒸汽压力、真空时间、烫漂时间、真空脉动烫漂循环次数、热风干燥温度、热风干燥湿度、热风干燥时间、真空干燥温度、真空干燥时间、真空保持时间与常压保持时间；工控触摸一体机17按照上述设置参数，完成一体化加工的真空脉动过热蒸汽烫漂过程、热风干燥过程、真空干燥过程的控制和加工模式自动转换；工控触摸一体机17完成一体化加工过程的各关键参数的实时显示；所述压力检测与脉动控制部分完成加工室压力传感器15信号采集、真空泵36、泄压电磁阀14控制，并在该部分程序的控制下实现真空脉动过热蒸汽烫漂与真空干燥过程中压力脉动过程；所述过热蒸汽烫漂控制部分采集过热蒸汽温度与压力传感器46的信号，控制蒸汽截止控制阀39，并在该部分程序的控制下实现真空脉动过热蒸汽烫漂中的蒸汽发生和输送过程；所述热风干燥检测与控制部分采集热风温湿度传感器16的信号，控制离心风机22、空气电加热装置23、回风管路电磁阀8、进风管路电磁阀44、热风排湿电磁阀19、热风排湿补气电磁阀21，并在该部分程序的控制下实现对热风干燥过程的加热温度的数字pid温度控制，热风排湿控制；所述真空加热检测与控制部分采集加热水箱温度传感器1信号，控制热水电加热器3、热水循环泵31、加热水箱排水阀4，并在该部分程序的控制下实现对真空干燥过程的加热温度的数字pid温度控制。

本发明的一种过热蒸汽烫漂与热风真空组合干燥一体化方法与设备可适用于大多数果蔬、中草药类农产物料的烫漂和干燥一体化加工。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。