本发明涉及气流干燥系统技术领域，具体涉及一种蛋白粉干燥系统及干燥方法。
背景技术
目前国内无论是实验室还是工厂，蛋白粉的干燥多采用喷雾干燥的方法，该干燥方法是将蛋白粉溶液以离心或者高压的方式雾化，喷淋在进风温度很高的干燥塔内，让高温气流带走溶液中的水分，从而得到干燥的蛋白粉。蛋白粉是一类易受潮腐败的物料，对水分含量要求严格，蛋白粉喷雾干燥过程中为保障含水率足够低，通常排风温度要高于80℃，能耗极大，适合于实验室制取样品，不利用工厂实际生产，且排风温度过高时，尾气中含有较多的蛋白粉粉尘，物料损失大。
气流干燥器是淀粉工业中常用的干燥设备，它是利用高速流动的高温气流使物料形成流化态并在流动过程中实现物料干燥的一种设备。由于传热面积大，干燥速度快而广泛应用于食品、化工领域。但也存在一些缺陷，气流干燥器主要用于颗粒状及块状物料的干燥，对于有一定粘度的物料，干燥管前段容易粘连且干燥过程中不易分散，产品后期需要增加粉碎工序，这一类物料要想达到理想的干燥强度，需要较长的干燥管路，干燥管太长，热量损失大，热效率偏低，在进风温度200℃时，热效率只有30％-50％左右。闪蒸干燥器是集干燥、粉碎、筛分为一体的新型干燥设备，其工作原理是：热空气在进风口以切线方向进入闪蒸仓，螺旋上升，同时物料加入闪蒸仓内与热空气进行充分的热交换，较大较湿的物料留在仓底由粉碎机进行破碎，较小较干的物料则随气流一起上升，由出料口输出。闪蒸干燥器应用于蛋白粉干燥时，排风温度设置较高时，能耗大，物料损失多，设置较低时，蛋白粉含水率高，不符合产品要求。
中国专利cn201510743452.3公开了一种大米蛋白粉干燥设备，其包括依次连接的鼓风机、空气加热器、脉冲干燥器、旋风分离器、布袋除尘器和排风装置，旋风分离器与布袋除尘器的底部设置有物料收集器，空气加热器与脉冲干燥器的连接管道上设置有物料进料口，物料进料口上设置有螺旋加料器，空气加热器设置有至少3个热空气出口，热空气出口均与脉冲干燥器的干燥空气入口联通，热空气出口均设置有电磁调节阀，物料进料口上设置有用于检测物料进料量以及控制上述电磁调节阀开闭的传感器，鼓风机的进风口还设置有空气过滤器，虽然它具备干燥风能根据进料量自动调节的功能，但整个系统热尾风直接排放，能量利用率较低。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种蛋白粉干燥系统，与现有技术相比，该干燥系统干燥速度快，能量利用率高。
本发明的另一目的在于提供利用上述蛋白粉干燥系统干燥蛋白粉的方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种蛋白粉干燥系统，包括依次连通的闪蒸仓、一级旋风分离器、物料干燥管以及至少一个二级旋风分离器；闪蒸仓内设有粉碎机，闪蒸仓的侧壁上分别设有物料进口和第一热风进口；一级旋风分离器的顶部连接有引风机以排出一级旋风分离器内的湿热尾气；物料干燥管与一级旋风分离器之间的连接管道上设有第二热风进口；一级旋风分离器和二级旋风分离器的底部均固定连接有闭风器，二级旋风分离器的底部设置有物料收集桶以收集干物料。
根据本发明的一种实施方式，所述物料进口处连接有螺旋进料器和进料仓。
根据本发明的一种实施方式，所述第一热风进口依次连接第一热风管道和第一换热器，第一换热器上设有进风口；所述第二热风进口依次连接第二热风管道、第二换热器和送风机。当引风机启动时，闪蒸仓内呈现负压，从而使得空气从所述进风口进入到第一换热器中，经第一换热器加热后成为热空气，再进入到闪蒸仓内。而物料干燥管与一级旋风分离器之间的连接管道中呈现正压，因此需要设置送风机将空气送入到该连接管道中。本发明中，所述换热器可采用本领域常规已知的任何对空气进行换热的换热器，比如可以举出蒸汽加热器、流体换热器等。
进一步的，所述第一换热器和第二换热器均为蒸汽加热器，所述蒸汽加热器与蒸汽发生器连通，且蒸汽加热器与蒸汽发生器之间的连接管道上设有调节阀。通过所述调节阀调节蒸汽的流量，即可实现对进入到闪蒸仓和物料干燥管中热空气温度的调控。
根据本发明的一种实施方式，所述引风机后设置有除尘器，以减少粉尘的排放，从而减少对环境的污染。所述除尘器可采用本领域常规已知的任何除尘器，比如可以举出布袋除尘器、静电除尘器或脉冲除尘器。
根据本发明的一种实施方式，所述物料干燥管为涡旋式气流干燥管。采用涡旋式气流干燥管，物料在热空气涡流的搅动下均匀分散，物料的比表面积大为增加同时，其给热系数也提高，使传热更为有利，因此干燥效率显著提高。
根据本发明的一种实施方式，位于干燥系统最末端的二级旋风分离器，其顶部通过物料回收管与闪蒸仓连通。二级旋风分离器的尾风的温度很高，且含有一定量的蛋白粉粉尘，通过物料回收管返回闪蒸仓，与湿物料混合重新循环，既降低了能耗，也回收了尾风带走的部分蛋白粉粉尘，进一步提高了产品回收率。
根据本发明的一种实施方式，干燥系统还包括plc控制柜，通过plc控制柜可统一设定和控制整个干燥过程工艺参数，如粉碎机转速、螺旋进料器频率、闪蒸仓的温度、旋风分离器的排风温度等。
本发明还公开了采用上述蛋白粉干燥系统干燥蛋白粉的方法，包括：
(1)加料通风：开启引风机，向闪蒸仓通入热风，使得闪蒸仓内温度为160～220℃；接着开启粉碎机，将预脱水的蛋白粉湿物料缓慢加入闪蒸仓；
(2)闪蒸干燥：湿物料与热空气在闪蒸仓内充分混合，初步干燥；然后初步干燥的物料随着热空气进入到一级旋风分离器内气固分离，物料进入到物料干燥管中，而湿热尾气由引风机排出；
(3)气流干燥：物料干燥管中初步干燥的物料，与来自第二热风进口的高温气流全面接触，彻底干燥；
(4)气固分离：干燥后的物料进入到二级旋风分离器进行气固分离，得到的干物料收集于物料收集桶中。
根据本发明的一种实施方式，整个干燥过程工艺参数设定和控制通过plc控制柜控制，例如，在步骤(2)中，将一级旋风分离器的排风温度为50～70℃。
根据本发明的一种实施方式，在步骤(4)中，二级旋风分离器的尾风经物料回收管返回至闪蒸仓内。
本发明的有益效果在于：
1、湿物料经过闪蒸仓的闪蒸干燥后，热空气中携带大量的水分，如不及时从系统中排出，会影响后续的干燥过程。本发明中，在闪蒸仓后设置一级旋风分离器对初步干燥的物料进行气固分离，通过引风机将携带水分的热空气从系统中排出，可有效提高物料后续的干燥速度，降低干燥的能耗。
2、本发明的蛋白粉干燥系统，通过调节湿物料的进料量，即可控制一级旋风分离器内的热空气的温度，从而实现了低温排风。本发明中，一级旋风分离器的排风温度可控制为50～70℃，显著低于现有干燥系统的排风温度(80℃以上)，从而有效的降低了排放能耗。并且，此时物料并未完全干燥，旋风分离的分离效果好，排风中粉尘含量低，既不污染环境，也提高了产品回收率。
3、本发明的蛋白粉干燥系统，经过闪蒸干燥，物料的水分含量低，因此当物料进入到物料干燥管后，不会粘连于物料干燥管上；在物料干燥管中，物料进行进一步的分散干燥，可快速达到生产工艺要求的低含水率。
附图说明
图1是本发明的蛋白粉干燥系统一种实施方式的示意性结构图；
其中：1、进料仓；2、螺旋进料器；3、电机；4、粉碎机；5、闪蒸仓；6、一级旋风分离器；7、闭风器；8、物料收集桶；9、引风机；10、除尘器；11、物料回收管；12、物料干燥管；13、物料输送管；14、第一热风管道；15、第二热风管道；16、二级旋风分离器；17、蒸汽加热器；18、蒸汽发生器；19、送风机；20、自动调节阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本说明书提到的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献全都引于此供参考。除非另有定义，本说明书所用的所有技术和科学术语都具有本领域技术人员常规理解的含义。在有冲突的情况下，以本说明书的定义为准。
当本说明书以词头“本领域技术人员公知”、“现有技术”或其类似用语来导出材料、物质、方法、步骤、装置或部件等时，该词头导出的对象涵盖本申请提出时本领域常规使用的那些，但也包括目前还不常用，却将变成本领域公认为适用于类似目的的那些。
在本说明书的上下文中，除了明确说明的内容之外，未提到的任何事宜或事项均直接适用本领域已知的那些而无需进行任何改变。而且，本文描述的任何实施方式均可以与本文描述的一种或多种其他实施方式自由结合，由此而形成的技术方案或技术思想均视为本发明原始公开或原始记载的一部分，而不应被视为是本文未曾披露或预期过的新内容，除非本领域技术人员认为该结合是明显不合理的。
如图1所示，本实施例公开了一种蛋白粉干燥系统，包括依次连接的进料仓1、螺旋进料器2、闪蒸仓5、一级旋风分离器6、物料干燥管12、串联的两个二级旋风分离器16。其中，进料仓1连接于螺旋进料器2上，螺旋进料器2与闪蒸仓5连接，闪蒸仓5内安装有粉碎机4，其通过电机3驱动。闪蒸仓5的侧边设有第一热风进口(图未示)，第一热风进口依次连接第一热风管道14和蒸汽加热器17，蒸汽加热器17上设有进风口(图未示)。闪蒸仓5上端通过物料输送管13与一级旋风分离器6连接。一级旋风分离器6上端与引风机9相连，引风机9再连接除尘器10，湿热尾气由引风机9引出经过除尘后排放。一级旋风分离器6下端与闭风器7连接，闭风器7出口处通过连接管道连接物料干燥管12。该连接管道上设有第二热风进口(图未示)，第二热风进口依次连接第二热风管道15、蒸汽加热器17和送风机19。蒸汽加热器17通过连接管道与蒸汽发生器18连通，且连接管道上设有自动调节阀20以调节蒸汽流量。
本实施例中，物料干燥管12为涡旋式气流干燥管。物料干燥管12与串联在一起的两个二级旋风分离器16连接，二级旋风分离器16下端连接闭风器7及物料收集桶8。位于干燥系统最末端的二级旋风分离器16，其顶部连接物料回收管11，物料回收管11连接闪蒸仓5，从而使得二级旋风分离器16上端流出的热风气流通过物料回收管11回用。
本实施例中，干燥系统还包括plc控制柜(图未示)，通过plc控制柜可统一设定和控制整个干燥过程工艺参数，如粉碎机转速、螺旋进料器频率、闪蒸仓的温度、一级旋风分离器的排风温度等。
本实施例还公开了采用上述干燥系统干燥蛋白粉的方法，包括：
(1)加料通风：开启引风机与送风机，调节自动调节阀，使闪蒸仓内温度为160-200℃；将经过预脱水后的蛋白粉投入进料仓内，开启粉碎机，同时开启螺旋进料器，使物料缓慢进入闪蒸仓内；
(2)闪蒸干燥：湿物料与热空气在闪蒸仓内充分混合，初步干燥；然后初步干燥的物料随着热空气进入到一级旋风分离器内气固分离，物料进入到涡旋式气流干燥管中，而湿热尾气由引风机排出；
(3)气流干燥：涡旋式气流干燥管中初步干燥的物料，与来自第二热风进口的高温气流全面接触，彻底干燥；
(4)气固分离：干燥后的物料进入到二级旋风分离器进行气固分离，得到的干物料收集于物料收集桶中；尾风经物料回收管回到闪蒸仓。
本实施例中，整个干燥过程工艺参数设定和控制通过plc控制柜控制。一级旋风分离器的排风温度控制在50-70℃。
本实施例的蛋白粉干燥系统，采用低温排风、尾风回用的处理技术，干燥速度快，物料不粘连物料干燥管，细度小，分散均匀性高。排风粉尘含量低，不污染环境。采用尾风回用技术，相对于传统的喷雾干燥，能量利用率提高了5～6倍。
本实施例中，所指的蛋白粉主要为大米蛋白粉，也可为绿豆蛋白粉、豌豆蛋白粉等其它植物蛋白粉。
本实施例的干燥系统的工作原理为：经过粗过滤的新鲜空气在蒸汽加热器中被加热，一部分经引风机引入闪蒸仓，另一部分经送风机流入涡旋式气流干燥管中并通过物料回收管回到闪蒸仓。同时，经过板框或者转鼓预脱水的块状蛋白粉物料通过进料仓与螺旋进料器缓慢加入闪蒸仓，被粉碎机破碎分散。物料颗粒与热风在闪蒸仓内充分混合，气固混合物随热风气流进入一级旋风分离器进行气固分离，湿热尾气经过除尘后排放；蛋白粉物料经过一级旋风分离器下端的闭风器进入涡旋式气流干燥管中。进行进一步干燥，干燥后的蛋白粉物料依次经过串联的两个二级旋风分离器进行气固分离，经闭风器落入下端物料收集桶，获得干燥的蛋白粉物料成品，如此连续稳定操作。
实施例1
通过干燥系统的plc控制柜设定闪蒸仓温度170℃，排风温度55℃，回风温度80℃，粉碎机转速960r/min，螺旋进料器频率30hz，温度控制模式为自动。依次开启引风机、送风机、闭风器、粉碎机。当系统温度达到设定温度后，开启粉碎机和螺旋进料器，向进料仓内加入大米蛋白粉湿物料。整个干燥工艺参数控制通过plc控制柜实现自动控制，大米蛋白粉湿物料经过整个干燥流程后落入物料收集桶，成为大米蛋白粉干燥成品，经测定，水分含量为7％。
实施例2
通过干燥系统的plc控制柜设定闪蒸仓温度180℃，排风温度60℃，回风温度75℃，粉碎机转速900r/min，螺旋进料器频率25hz，温度控制模式为自动。依次开启引风机、送风机、闭风器、粉碎机。当系统温度达到设定温度后，开启粉碎机和螺旋进料器，向进料仓内加入绿豆蛋白粉湿物料。整个干燥工艺参数控制通过plc控制柜实现自动控制，绿豆蛋白粉湿物料经过整个干燥流程后落入物料收集桶，成为绿豆蛋白粉干燥成品，经测定，水分含量为8％。
实施例3
通过干燥系统的plc控制柜设定闪蒸仓温度190℃，排风温度65℃，回风温度70℃，粉碎机转速800r/min，螺旋进料器频率25hz，温度控制模式为自动。依次开启引风机、送风机、闭风器、粉碎机。当系统温度达到设定温度后，开启粉碎机和螺旋进料器，向进料仓内加入豌豆蛋白粉湿物料。整个干燥工艺参数控制通过plc控制柜实现自动控制，豌豆蛋白粉湿物料经过整个干燥流程后落入物料收集桶，成为豌豆蛋白粉干燥成品，经测定，水分含量为10％。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。