一种节能型大豆调质塔的调制系统的制作方法

本实用新型处于食品处理设备领域，具体涉及一种节能型大豆调质塔的调制系统。

背景技术：

近些年大豆脱皮工艺应用比较普遍，该工艺以生产高蛋白质含量的豆粕和提高大豆油质量为目标，并可以得到富含纤维的大豆种皮，是提高油脂工厂经济效益的重要途径，大豆调质塔是大豆脱皮工艺中的关键设备，大豆经清理后进入大豆调质塔进行处理，既能对大豆进行加热调质软化，也能在较短时间内降低大豆水份，使大豆满足脱皮、轧胚所需的适宜的温度、湿度和物理特性，是软化锅和烘干机的功能的组合体。现在的中大型油脂工厂新建的大豆为原料的生产线基本上都采用大豆脱皮工艺，因此大豆调质塔成了中大型大豆油脂工厂的“标配”。

大豆调质塔的工作原理是利用蒸汽间接加热和热风直接烘干脱水。间接蒸汽加热，既提高大豆温度，使大豆得到充分的软化，又对大豆起到干燥脱水作用，而热风以对流形式直接接触大豆，脱除大豆湿度，带走水汽，也对大豆起到加热升温的作用。

大豆调质塔是积木式结构，同一系列按模块化设计、制造，根据不同的产量使用不同的模块数量，产品以模块运输，在现场组装。大豆调质塔主要结构由多层组成，包括进料段1′、加热层2′、热风层3′、出料段4′及控制系统，其中加热层2′、热风层3′间隔排布（参见图1）；加热层2′采用椭圆管错位排列，由低压蒸汽加热（参加图2）；热风层3′采用角状通风盒（参加图3）；出料段由几组旋转阀组成。

控制系统为自动化控制，以出料段来控制进料段料位，并跟进料输送设备连锁，以出料段大豆的温度来控制蒸汽层的进蒸汽量，以出料段大豆的湿度含量来控制热风层的热风温度或热风量。

大豆调质塔的主要优点：利于大豆热脱皮工艺，脱皮效果好，去浸出前不需要再加热及去水，节省胚片干燥设备，相比较软化锅可节省动力消耗。

而上述大豆调质塔存在的主要问题：

（1）、蒸汽消耗量大。现有大豆调质塔在加热层使用间接蒸汽加热对大豆进行调质、软化，在热风层鼓入热空气对大豆进行烘干，热空气由空气加热器加热，空气加热器由蒸汽间接加热。自动化控制系统以出料段大豆的温度来控制蒸汽层的进蒸汽量，而以出料段大豆的湿度含量来控制热风层的热风温度，即控制空气加热器的进蒸汽量，相当于蒸汽加热层只考虑蒸汽加热，热风烘干层只考虑湿度去除。从前述的大豆调质塔的工作原理来看，加热层椭圆管间接加热，即提高大豆温度，也对大豆起到干燥脱水作用，而热风以对流直接接触大豆，脱除大豆湿度，带走水气，也对大豆起到加热升温的作用。因此自动化控制系统设定的蒸汽需求计算量比实际需求量更大，导致生产时蒸汽量往往输入过大，造成蒸汽一定的浪费，使蒸汽消耗量大。

（2）、设备造价高，材料多，体积大。大豆调质塔主要结构由多层组成，包括进料段、加热层、热风层、出料段等结构，其中加热层和热风层组成一个调质段，对大豆加热调质软化，再对大豆进行烘干去除湿度，一个大豆调质塔中由多个这样的调质段组合而成，重复的进行调质软化-烘干的操作，使设备高度较高，高径比较大，为了达到所需要的调质烘干要求所需的调质段也比较多。高度过高对车间厂房提出更高的要求，对相应配套的设备如进料提升机的高度也有更高的要求，这增加了厂房和设备的投入。

（3）、只应用于大豆脱皮工艺，不能应用于其他原料和其他油料预处理工艺，应用范围小。大豆调质塔是专用在大豆脱皮工艺中，对大豆进行软化和烘干，使大豆的皮和仁能够分开，以利于后续的脱皮，不能对玉米、小麦、水稻等粮食进行烘干，因为加热层的温度对于粮食来说太高，会使所处理的粮食表层快速干燥，而内部湿度还没有降下来，使表面过度干燥、碎化，而内部湿润，对粮食造成损坏，不利于储存，而如果单纯只使烘干层来烘干，则烘干能力又不足，内部体积浪费严重，效果不好。对其他油料的软化烘干处理，也存在很大的缺陷，如对菜籽预处理工艺，则只需要软化，不需要烘干，如需要烘干菜籽，则烘干能力也不足，效果不好。其他油料预处理工艺或烘干工艺的情况跟菜籽相类似。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的节能型大豆调质塔的调制系统，其一方面能够节约蒸汽的使用量，并利用蒸汽管道之间形成热风加热通道和排风通道实现烘干，完成节能；另一方面，能够控制每个调质层内部的温度、湿度及压力，使得其还能够用于其他油料的预处理，增强实用性。

为解决上述技术问题，本实用新型采取如下技术方案：

一种节能型大豆调质塔的调制系统，其包括位于大豆调质塔的进料段和出料段之间的多个叠加的调质层，其中进料段和出料段分别位于大豆调质塔的顶部和底部，特别是，位于每个调质层内的结构均相同，且均包括层本体、位于层本体内的能够对经过的大豆进行干燥脱水的蒸汽调节组件、位于层本体内能够将大豆进行烘干的热风调节组件、用于监控层本体内温度和湿度的温湿度传感器、以及能够接收温湿度传感器所反馈的信息调节该层本体内蒸汽和热风供入参数值的处理器，其中热风调节组件位于蒸汽调节组件的上方，且能够吸收蒸汽调节组件的热量对大豆进行烘干。

优选地，蒸汽调节组件包括横设在层本体内的多根调质管、与调质管连通且能够使得蒸汽流动的供蒸汽单元。

根据本实用新型的一个具体实施和优选方面，多根调质管沿着层本体高度方向形成多排，其中每排调质管均匀间隔设置，且每相邻两排之间相错位设置。由调质管的错位分布，从而使得大豆能够自间隙处漏过，从而达到加热至脱水的效果。

优选地，调质管的截面呈腰型孔状，且腰型孔的长度方向与层本体高度方向一致。

进一步的，调质管包括两根平行且上下间隔设置的蒸汽通道管，其中上下两根蒸汽通道管之间形成热风通道，且热风通道的上设有透气口，气体进入后，蒸汽通道管内的蒸汽对热风通道内气流进行加热并自透气口散出对大豆进行烘干。热风烘干中通过排出的气体将湿气带出层本体外，进而提高烘干效果。

具体的，热风通道的进风口端部敞开、与进风口的相对端部闭合，透气口有多个，且沿着热风通道长度方向均匀分布在热风通道的两侧。使得气流均匀散开，便于烘干。

根据本实用新型的又一个具体实施和优选方面，热风调节组件包括位于调质管上方且并排设置的多个角状通风盒、与热风通道相连通的供风单元、以及对供入热风通道的气体进行加热的加热单元，其中热风通道散出的气流自角状通风盒内部流出将层本体内的湿气带出层本体外，且该气流还能够对角状通风盒进行加热。一方面由加热单元对加入的气体先预热，然后在蒸汽气流进行间接加热下形成热风，将大豆的烘干，同时可降低蒸汽的用量；另一方面通过排出气流对角状通风盒进行加热，进而将热量传递给大豆，使得大豆软化、升温、干燥，从而达到调质的目的。

优选地，角状通风盒包括位于上部形成顶角为锐角的第一成型部、自第一成型部两侧向下竖直延伸的第二成型部，其中第一成型部和第二成型部之间形成底部敞开的排风通道，相邻的两个角状通风盒、及位于每排相邻两个调质管之间形成供大豆经过的物料通道。

具体的，角状通风盒与位于顶部的调质管之间相错位分布，其中排风通道的底部正对该排的相邻两个调质管之间的空隙；物料通道正对调质管。

此外，处理器还与云平台系统相连通，进而控制进入每层调质层内的蒸汽和热风的流量。因此，实现智能化控制，增加适当的电气原件，并把设备控制系统和处理器联通互联网，接入本公司的油脂设备云平台系统。现有设备的自动化控制是闭环反馈方式，即以出料大豆的温度和湿度来控制加热时的蒸汽输入量和烘干时的热风量，当出料大豆温度低了，则加热层的蒸汽输入量就提高，出料大豆的湿度高了，则烘干层的热风温度就提高，造成蒸汽消耗的一些浪费，也形成出料大豆温度和湿度状态参数的波动。而本申请中，接入油脂设备云平台后，就给设备增加了一个“大脑”，云服务器以大数据为基础，对大豆调质塔内的大豆的温度和湿度状况进行检测和分析，通过计算确定调质管的蒸汽量和热风温度或热风量，云服务器会得出一个“最佳值”，既能使大豆得到调质软化，又能烘干湿度，使大豆调质效果最佳，也使蒸汽的使用量最少。同时对于不便使用较高温度加热的玉米等原料，云服务器会降低或关闭间接加热的蒸汽，增加热风量，降低热风温度。总之，云服务器会不停收集生产参数形成大数据，又会根据实时检测的参数对操作不断地发出指令，实现智能化控制。本公司建立了油脂设备云平台，把客户的生产线接入，以大数据为基础，全面介入生产线的生产管理，实际的设备端非常简单，使设备成本基本上不增长。因此，本申请技术方案中新型调质管的设计，可以使智能化控制更方便可靠的实施。

同时，本申请中，每一根调质管有三个通道，中间一个通道是热风通道，通入热风，热风就从两侧透气口中吹出来，吹入原料中，上下两端的两个通道是蒸汽通道，通往蒸汽，对原料进行加热。因此布满调质管的调质层，能够同时对原料进行加热和热风烘干，也便于云服务器根据原料的温度和水分随时对操作进行控制和调节，而且还能够使得加热和热风烘干合二为一，减小了设备高度。

最后，本申请中，从上到下的调质层，其中某些调质层只需要通入蒸汽，不需要通入热风；或某些调质层只需要入热风，而不要通入蒸汽；或者某些调质层蒸汽和热风都需要通入，这些都是由智能控制系统来处理。再由通过最上一层的角状通风盒设置，本例中调质管和角状通风盒相间的空间充满原料（大豆），调质管中间通道用于通入热风，上下两端通道是用于通入蒸汽，热风通入后，从调质管的长度方向上分布的多个透气口吹出来，与原料相接触，带走水分，并把热量传递给原料，然后从角状通风盒排出，上下两端的通道通入蒸汽，用于给原料加热，使原料升温软化，并挥发水分，使原料软化升温干燥，达到调质的目的。

由于以上技术方案的实施，本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

本实用新型一方面能够节约蒸汽的使用量，并利用蒸汽管道之间形成热风加热通道和排风通道实现烘干，完成节能；另一方面，能够控制每个调质层内部的温度、湿度及压力，使其还能够用于其他油料的预处理，增强实用性。

附图说明

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为现有技术中大豆调质塔的结构示意图；

图2为图1中加热层的纵向截面放大示意图；

图3为图1中热风层的纵向截面放大示意图；

图4为本实用新型的大豆调质塔的结构示意图；

图5为图1中调质层的主视示意图（箭头代表气流方向）；

图6为图5中A-A向剖视示意图（箭头代表气流方向）；

图7为图4中调质管的主视示意图；

图8为图7的侧视示意图（箭头代表气流方向）。

其中：1，1′、进料段；2，4′、出料段；3、调质层；30、层本体；31、蒸汽调节组件；310、调质管；a、蒸汽通道管；b、热风通道；b1、透气口；32、热风调节组件；320、角状通风盒；3201、第一成型部；3202、第二成型部；33、温湿度传感器；c、排风通道；d、物料通道；2′、加热层；3′、热风层。

具体实施方式

参见图4至图8，按照本实施例的节能型大豆调质塔的调制系统，其包括位于大豆调质塔的进料段1和出料段2之间的多个叠加的调质层3，其中进料段1和出料段2分别位于大豆调质塔的顶部和底部，特别是，位于每个调质层3内的结构均相同，且均包括层本体30、位于层本体30内的能够对经过的大豆进行干燥脱水的蒸汽调节组件31、位于层本体30内能够将大豆进行烘干的热风调节组件32、用于监控层本体30内温度和湿度的温湿度传感器33、以及能够接收温湿度传感器33所反馈的信息调节该层本体30内蒸汽和热风流量的处理器（图中未显示），其中热风调节组件32位于蒸汽调节组件31的上方，且能够吸收蒸汽调节组件31的热量对大豆进行烘干。也就是说，大豆先经过热风调节组件32风干预热，然后再由蒸汽调节组件31对其加热，从而便于脱水。

具体的，蒸汽调节组件31包括横设在层本体30内的多根调质管310、与调质管310连通且能够使得蒸汽流动的供蒸汽单元（图中未显示）。

多根调质管310沿着层本体30高度方向形成多排，其中每排调质管310均匀间隔设置，且每相邻两排之间相错位设置。由调质管310的错位分布，从而使得大豆能够自间隙处漏过，从而达到加热至脱水的效果。

本例中，调质管310的截面呈腰型孔状，且腰型孔的长度方向与层本体30高度方向一致。

进一步的，调质管310包括两根平行且上下间隔设置的蒸汽通道管a，其中上下两根蒸汽通道管a之间形成热风通道b，且热风通道b的上设有透气口b1，气体进入后，蒸汽通道管a内的蒸汽对热风通道b内气流进行加热并自透气口b1散出对大豆进行烘干。热风烘干中通过排出的气体将湿气带出层本体30外，进而提高烘干效果。

具体的，热风通道b的进风口端部敞开、与进风口的相对端部闭合，透气口b1有多个，且沿着热风通道b长度方向均匀分布在热风通道b的两侧。使得气流均匀散开，便于烘干。

热风调节组件32包括位于调质管310上方且并排设置的多个角状通风盒320、与热风通道b相连通的供风单元、以及对供入热风通道b的气体进行加热的加热单元，其中热风通道b散出的气流自角状通风盒320内部流出将层本体30内的湿气带出层本体30外，且该气流还能够对角状通风盒320进行加热。一方面由蒸汽气流进行加热形成热风，便于大豆的烘干；另一方面通过排出气流对角状通风盒进行加热，进而将热量传递给大豆，使得大豆软化、升温、干燥，从而达到调质的目的。

角状通风盒320包括位于上部形成顶角为锐角的第一成型部3201、自第一成型部3201两侧向下竖直延伸的第二成型部3202，其中第一成型部3201和第二成型部3202之间形成底部敞开的排风通道c，相邻的两个角状通风盒320、及位于每排相邻两个调质管310之间形成供大豆经过的物料通道d。

本例中，角状通风盒320与位于顶部的调质管310之间相错位分布，其中排风通道c的底部正对该排的相邻两个调质管310之间的空隙；物料通道d正对调质管310。

温湿度传感器33位于层本体30内。

此外，处理器还与云平台系统相连通，进而控制进入每层调质层内的蒸汽和热风的供入参数值，其中参数值主要体现：如蒸汽（压力、温度、以及流量，其中压力越大，它温度越高）；热风（风压、温度、以及流量）。

因此，实现智能化控制，增加适当的电气原件，并把设备控制系统和处理器联通互联网，接入本公司的油脂设备云平台系统。现有设备的自动化控制是闭环反馈方式，即以出料大豆的温度和湿度来控制加热时的蒸汽输入量和烘干时的热风量，当出料大豆温度低了，则加热层的蒸汽输入量就提高，出料大豆的湿度高了，则烘干层的热风温度就提高，造成蒸汽消耗的一些浪费，也形成出料大豆温度和湿度状态参数的波动。而本申请中，接入油脂设备云平台后，就给设备增加了一个“大脑”，云服务器以大数据为基础，对大豆调质塔内的大豆的温度和湿度状况进行检测和分析，通过计算确定调质管的蒸汽量和热风温度或热风量，云服务器会得出一个“最佳值”，既能使大豆得到调质软化，又能烘干湿度，使大豆调质效果最佳，也使蒸汽的使用量最少。同时对于不便使用较高温度加热的玉米等原料，云服务器会降低或关闭间接加热的蒸汽，增加热风量，降低热风温度。总之，云服务器会不停收集生产参数形成大数据，又会根据实时检测的参数对操作不断地发出指令，实现智能化控制。本公司建立了油脂设备云平台，把客户的生产线接入，以大数据为基础，全面介入生产线的生产管理，实际的设备端非常简单，使设备成本基本上不增长。因此，本申请技术方案中新型调质管的设计，可以使智能化控制更方便可靠的实施。

同时，本申请中，每一根调质管有三个通道，中间一个通道是热风通道，通入热风，热风就从两侧透气口中吹出来，吹入原料中，上下两端的两个通道是蒸汽通道，通往蒸汽，对原料进行加热。因此布满调质管的调质层，能够同时对原料进行加热和热风烘干，也便于云服务器根据原料的温度和水分随时对操作进行控制和调节，而且还能够使得加热和热风烘干合二为一，减小了设备高度。

最后，本申请中，从上到下的调质层，其中某些调质层只需要通入蒸汽，不需要通入热风；或某些调质层只需要入热风，而不要通入蒸汽；或者某些调质层蒸汽和热风都需要通入，这些都是由智能控制系统来处理，再由通过最上一层的角状通风盒设置，本例中调质管和角状通风盒相间的空间充满原料（大豆），调质管中间通道用于通入热风，上下两端通道是用于通入蒸汽，热风通入后，从调质管的长度方向上分布的多个透气口吹出来，与原料相接触，带走水分，并把热量传递给原料，然后从角状通风盒排出，上下两端的通道通入蒸汽，用于给原料加热，使原料升温软化，并挥发水分，使原料软化升温干燥，达到调质的目的。

综上，本实施例的创新点主要体现在：

（1）、集合蒸汽间接加热和直接热风烘干功能于一体的调质层和调质管结构。现有大豆调质塔设置单独的间接蒸汽加热层和直接热风烘干层，是为了使大豆得到比较好的调质效果，便于皮仁分离，但也因此使设备更复杂，体积大，设备高，操作比较复杂，蒸汽消耗大，浪费严重。而新型的调质层和调质管，同样可以实现这一目的，而且也便于控制系统对任何位置的原料进行操作参数的调整，而这种调整是所有操作项目参数都可以调整。

（2）、新型调质塔的调质层，全新的工作方式，调质层把现有设备的加热层和烘干层的功能集合于一体，降低了设备高度，减少了制造成本，生产时可以随时根据原料状态对操作参数进行调整，无论在哪一层都能够对所有的参数进行调整，因此，各层的蒸汽和热风的输入是随时都在变化当中的。

（3）、智能化控制，被处理原料在调质塔内移动过程中，设备会不断检测原料的状态参数，设备的“大脑”会以大数据为基础分析计算，得出既能达到最好处理效果，又能使输入的蒸汽量最少的“最佳方案”，不断对设备发出操作指令。为了降低客户购买设备的成本，本公司建成了油脂设备云平台，这样形成了“瘦客户端、胖服务器”的形式，设备端的控制系统在以往自动化控制系统的基础上，增加一些必要的检测、传输元件，联通互联网，连接到本公司的油脂设备云平台后，就能够实现智能化控制。而新型调质塔的结构和工作方式，也是实现智能化控制必要的前提，使控制系统能够任意调整操作参数，执行间接加热或烘干操作，甚至把间接加热和热风烘干都关闭，让原料在上层处理的基础上“静置”一段时间，使原料内部水分和温度转移，状态渐渐趋于一致。

因此，本实施例具有以下优势：

（1）、降低蒸汽消耗量。得益于智能化控制，本机能够严格控制蒸汽和热风量的输入，本机的一个特点是每一层调质层都会根据原料的温度和水分参数来分析，并采取相对应的操作参数，控制系统会综合考虑间接蒸汽和直接热风的共同作用的结果，在每一层调质层都力求采取“最佳”的蒸汽和热风量的输入参数，在取得好的效果的同时，把蒸汽的消耗量降到最低，尽可能避免蒸汽的浪费。

（2）、减少设备材料，降低设备高度。调质层的特点融合了间接加热和热风烘干，即把原来的间接加热层和热风烘干层设计成一层，因此显著降低了设计高度，也减少了设备制造材料和成本。

（3）、扩大设备的应用范围。智能大豆调质塔除了应用于大豆脱皮工艺，对大豆进行软化烘干外，也可以应用于菜籽等其他油料的预处理工艺，对油料进行软化或者烘干，另外也可以应用于玉米、小麦等粮食物料的烘干。因为可以适时控制间接蒸汽和热风，综合考虑间接蒸汽和热风共同作用的结果，当对油料软化操作时，只通入间接蒸汽，关闭热风通道，当进行烘干操作时，可以关闭间接蒸汽通道，只通入热风，针对不同的原料、不同的操作要求，云服务器会在大数据的基础上适时发出最佳的操作参数。另外，大豆脱皮工艺生产线，也因此可以加工其他种类的油料，扩大了生产线的处理效率。

以上对本实用新型做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，且本实用新型不限于上述的实施例，凡根据本实用新型的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围。