亚麻籽低温磋磨耦合脱胶装置及其使用方法

本发明涉及亚麻籽加工，尤其涉及一种亚麻籽低温磋磨耦合脱胶装置及其使用方法。

背景技术：

1、亚麻籽中富含α-亚麻酸、亚麻胶、蛋白、木酚素等营养成分，具有突出的保健功能。现阶段亚麻籽主要采用传统热榨和全精炼方式制油、饼粕用于饲料的加工工艺，没有结合油料有益成分丰富的特点，存在过度加工、资源浪费等问题，缺乏对亚麻籽多糖胶质、高蛋白饼粕的高值化综合利用和油脂中营养成分高保留的技术研究和工艺、装备开发，导致活性物质的大量损失、风险因子的生成、油脂精炼脱胶成本高损耗大。

2、传统的亚麻籽脱胶大体分为干法与湿法两种，由于亚麻籽胶绝大部分存在于亚麻籽表皮中，采用干法打磨提胶过程不会影响亚麻籽后续压榨亚麻籽油的品质，由于研磨发热导致亚麻籽表面出油影响提取胶粉，并且胶粉容易充满容器中造成粉尘爆炸；湿法采用水等为提取剂，将亚麻籽胶溶于水等溶剂中，然后进行脱水并干燥得到亚麻籽胶，但过程中能量消耗大、亚麻籽胶容易氧化造成品质降低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种亚麻籽低温磋磨耦合脱胶装置及其使用方法，解决干法摩擦亚麻籽存在的粉尘爆炸等安全隐患问题、以及湿法干燥中亚麻籽胶容易氧化的成品品质问题。

2、本发明实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种亚麻籽低温磋磨耦合脱胶装置，包括：用于固定机架(12)并且支撑所述亚麻籽低温磋磨耦合脱胶装置的底板(11)、用于固定和支撑零部件的所述机架(12)、测控机构、送风机构、氮输出机构、水输送机构、物料置放机构、磋磨机构，所述水输送机构包括储水罐(51)、喷雾组件、热交换器；其中：

4、所述测控机构包括工控机(21)，以及与所述工控机(21)之间相连接的工业相机(22)、温度传感器(23)、湿度传感器(24)、氮气浓度检测仪(25)；

5、所述送风机构包括离心风机(31)、用于测量离心风机送风速度的风速仪(32)、与所述离心风机(31)相连接的控制器(33)，所述离心风机(31)的出口、锥形连接套(34)、连管(35)、旋流磋磨横管(71)顺次密闭连接，所述风速仪(32)安装在所述连管(35)侧壁上、探测头位于所述连管(35)腔体内；所述控制器(33)用于对所述离心风机(31)执行调速调压；所述风速仪(32)与所述工控机(21)之间相连接、用于输出送风速度数据至所述工控机(21)，所述控制器(33)与所述工控机(21)之间相连接，用于执行所述工控机(21)的风速调整指令；

6、所述氮输出机构包括制氮机(41)、储气罐(42)、送氮管道组件(43)、以及进气阀(461)~(464)，所述储气罐(42)上安装压力计(44)，所述储气罐(42)与所述制氮机(41)之间的连接管道上安装有单向阀(45)，所述送氮管道组件用于连接所述储气罐(42)的氮输出口、以及所述送风机构、所述磋磨机构、所述物料置放机构，所述进气阀(461)~(464)安装在所述送氮管道组件的各个气路管道末端部位、用于控制气路末端；所述单向阀(45)和所述进气阀(461)~(464)与所述工控机(21)相连接、受所述工控机(21)控制；

7、所述水输送机构中，所述储水罐(51)的第一进水口与供水管路之间相连接、并通过水阀(54)控制储水罐进水量，所述储水罐(51)的出水口连接第一送水管(55)，所述第一送水管(55)上安装水泵(56)；所述喷雾组件包括第二送水管(57)，还包括安装在所述第二送水管(57)上的流量控制阀(510)、以及一组所述喷头(53)，所述流量控制阀(510)与所述工控机(21)相连接，执行所述工控机(21)的指令调节所述喷头(53)的喷雾速度；所述热交换器包括按照水流方向依次连接的第三送水管(58)、降温管(52)、第四送水管(59)，所述降温管(52)的两个水管接口分别与所述第三送水管(58)、所述第四送水管(59)相连接；所述第一送水管(55)的末端通过三通连接件连接所述第二送水管(57)和所述第三送水管(58)，所述储水罐(51)的第二进水口连接所述第四送水管(59)；所述储水罐(51)、所述第一送水管(55)、所述第三送水管(58)、所述降温管(52)、所述第四送水管(59)依次连接组成一个降温水流回路；

8、所述物料置放机构包括投料仓(61)、第一分隔仓(62)、第二分隔仓(63)、胶粉收集仓(64)、第三分隔仓(65)；

9、所述磋磨机构包括依次连接的所述旋流磋磨横管(71)、倾斜连接管(72)、沸腾磋磨竖管组件(73)、90°弯管(74)、旋风分离器(75)；

10、所述旋流磋磨横管(71)包括水平顺次同轴连接的圆筒(711)、中部管(712)和侧部圆管(713)，所述圆筒(711)桶底封闭、侧壁连接所述连管(35)，所述连管(35)的中轴线与所述圆筒(711)的中轴线相交但不垂直；所述中部管(712)的直径小于所述圆筒(711)和所述侧部圆管(713)，所述中部管(712)的侧壁在垂直方向连接第二控制阀(602)；所述倾斜连接管(72)的中轴线不垂直于地面，所述倾斜连接管(72)的下端连接所述侧部圆管(713)、上端连接第二直筒(736)的筒壁；

11、沸腾磋磨竖管组件(73)包括自上而下顺次同轴连接的第一锥形管(731)、第一直筒(732)、第二锥形管(733)、透明圆管(734)、第三锥形管(735)、所述第二直筒(736)、第四锥形管(737)，其中，所述第一锥形管(731)和所述第二锥形管(733)的大口向下设置，所述第一锥形管(731)的小口连接所述90°弯管(74)的垂直方向的开口，所述第三锥形管(735)和所述第四锥形管(737)的大口向上设置，所述第一锥形管(731)、所述第一直筒(732)、所述第二锥形管(733)、所述第三锥形管(735)、所述第二直筒(736)、所述第四锥形管(737)均为不透光材质；所述透明圆管(734)内部固定安装镂空支架(7341)，所述镂空支架上固定安装一组研磨棒(738)；所述透明圆管(734)外壁顶部贴合固定安装环形支架(7342)，所述环形支架(7342)外缘连接一个l型支架(7343)，所述l型支架(7343)上固定安装所述工业相机(22)和补光灯(9)，所述工业相机(22)的镜头面向所述透明圆管(734)的中心轴线、拍摄范围为所述透明圆管(734)整体，所述补光灯(9)位于所述工业相机(22)上方、光照方向面向所述透明圆管(734)的中心轴线；所述环形支架(7342)上表面固定安装一个遮光罩(739)，所述透明圆管(734)整体、所述工业相机(22)以及所述补光灯(9)均位于所述遮光罩(739)内部，使外部光照无法进入所述透明圆管(734)内部；所述补光灯(9)与所述工控机(21)相连接，受所述工控机(21)控制工作状态；所述第四锥形管(737)的小口密闭连接第五控制阀(605)；

12、所述旋风分离器(75)的进气口侧壁上安装所述湿度传感器(24)，所述湿度传感器(24)的探头部位位于所述进气口腔体内，所述旋风分离器(75)的进气口连接所述90°弯管(74)、圆筒顶部排气口与所述输送管(8)相连接、锥形筒底的出粉口连接所述第二分隔仓(63)的进口；所述输送管(8)的一端插入所述旋风分离器(75)的圆筒顶部排气口、另一端连接所述离心风机(31)的进气口；

13、所述喷头(53)穿过所述90°弯管(74)的横管部侧壁、喷嘴头部均位于所述90°弯管(74)腔体内，所述喷头(53)的出雾速度由所述流量控制阀(510)控制；

14、按照含胶亚麻籽加工成胶粉的流水线方向依次连接有所述投料仓(61)、第一控制阀(601)、所述第一分隔仓(62)、所述第二控制阀(602)、所述旋流磋磨横管(71)、所述倾斜连接管(72)、所述沸腾磋磨竖管组件(73)、所述旋风分离器(75)、所述第二分隔仓(63)、所述第三控制阀(603)、所述胶粉收集仓(64)、第四控制阀(604)，所述第四控制阀(604)的末端作为胶粉出料口；

15、按照脱胶亚麻籽回收流水线方向依次密闭连接有所述沸腾磋磨竖管组件(73)、所述第五控制阀(605)、所述第三分隔仓(65)、第六控制阀(606)，所述第六控制阀(606)的末端作为脱胶亚麻籽出口；

16、所述送氮管道组件(43)具有四个带有进气阀的管道末端，其中，第一管道末端密闭连接并伸入所述输送管(8)的氮气进口，第一进气阀(461)安装在所述第一管道末端上、且位于所述输送管(8)外部；第二管道末端密闭连接并伸入所述第一分隔仓(62)的氮气进口，第二进气阀(462)安装在所述第二管道末端上、且位于所述第一分隔仓(62)外部；第三管道末端密闭连接并伸入所述胶粉收集仓(64)的氮气进口，第三进气阀(463)安装在所述第三管道末端上、且位于所述胶粉收集仓(64)外部；第四管道末端密闭连接并伸入所述第三分隔仓(65)的氮气进口，第四进气阀(464)安装在所述第四管道末端上、且位于所述第三分隔仓(65)外部；所述送氮管道组件(43)的第五管道末端密闭连接所述储气罐(42)的氮输出口；

17、出气阀(81)、所述氮气浓度检测仪(25)均安装在所述输送管(8)的管壁上，所述出气阀(81)的连接位置位于所述输送管(8)的最高处，所述氮气浓度检测仪(25)的连接位置位于所述出气阀(81)连接位置与所述旋风分离器(75)之间；

18、所述亚麻籽低温磋磨耦合脱胶装置中，所述离心风机(31)、所述磋磨机构、所述输送管(8)共同构成一个氮气循环回路；

19、控制阀(601)~(606)均与所述工控机(21)相连接并且受所述工控机(21)控制。

20、较优地，所述第二送水管(57)的末端环绕在所述90°弯管(74)的横管部外侧，所述第二送水管(57)的末端上安装第一喷头(531)和第二喷头(532)，所述第一喷头(531)和所述第二喷头(532)以所述横管部的中轴线作为对称轴相对设置；

21、所述降温管(52)具有夹层结构，所述夹层结构上的两个所述水管接口与所述第三送水管(58)、所述第四送水管(59)相连通，使所述夹层结构内部充满水；所述夹层结构的里层外壁与所述输送管(8)外壁之间固定贴合设置，用于与所述输送管(8)的管体之间进行热交换；所述第三送水管(58)输入冷却水至所述夹层结构内，所述第四送水管(59)输出热交换后的热水；

22、所述第一分隔仓(62)、所述第二分隔仓(63)、所述胶粉收集仓(64)、所述第三分隔仓(65)的氮气进口均位于仓底部。

23、较优地，一组所述研磨棒(738)呈中心对称排列、间距均匀，所述研磨棒(738)的上下端面、侧壁表面均为粗糙的凸曲面结构；

24、所述遮光罩(739)为内壁表面安装吸光布的黑色空心圆柱体结构；

25、所述机架(12)、所述制氮机(41)、所述储气罐(42)固定安装在所述底板(11)上，所述机架(12)用于为所述亚麻籽低温磋磨耦合脱胶装置中所有部件提供固定安装位置以及提供支撑作用。

26、较优地，所述工控机(21)与各个器件的连接方式为电连接或者无线信号连接；所述亚麻籽低温磋磨耦合脱胶装置还包括接地装置(13)，所述接地装置(13)安装在所述机架(12)底部、并且接地。

27、较优地，所述工控机程序中设定湿度保持区间，用于通过控制所述流量控制阀(510)使所述亚麻籽低温磋磨耦合脱胶装置内部保持合适湿度，避免湿度过高导致胶粉表面凝结；

28、所述工控机程序中设定温度阈值，用于在所述亚麻籽低温磋磨耦合脱胶装置腔体内部超出温度阈值时，通过驱动所述水泵(56)加大所述降温水流回路的流速来增强热交换效果，达到装置降温目的。

29、较优地，所述工控机(21)对所述工业相机(22)传输的图片通过视觉技术进行胶粉浓度分析、亚麻籽翻腾高度范围分析、亚麻籽运动状态分析，亚麻籽籽粒间隙分析、亚麻籽翻转角速度分析、籽粒运动速度分析，根据分析出的所述胶粉浓度数据以及预设阈值判断是否亚麻籽表面已充分研磨，根据分析出的高度范围数据、通过控制所述控制器(33)进行调速调压，以调节含胶亚麻籽与所述研磨棒(738)之间的摩擦状态；

30、较优地，所述亚麻籽低温磋磨耦合脱胶装置处于磋磨工作状态时，风速为3-5m/s，出籽气速在7-10m/s。

31、本发明还提供一种亚麻籽低温磋磨耦合脱胶装置的使用方法，实施主体为前述的亚麻籽低温磋磨耦合脱胶装置，步骤包括：

32、步骤s1，通过工控机(21)启动制氮机(41)、离心风机(31)，控制装置的各个阀门，利用氮气将装置内部空气排除；空气排除完毕后，进气阀(462)~(464)、控制阀(601)~控制阀(606)均为关闭状态，单向阀(45)、进气阀(461)、出气阀(81)为打开状态；

33、步骤s2，向投料仓(61)投入定量的含胶亚麻籽后，通过工控机(21)控制，打开第一控制阀(601)和进气阀(462)，使含胶亚麻籽落入第一分隔仓(62)，持续t11时长后关闭第一控制阀(601)和进气阀(462)；

34、步骤s3，通过工控机(21)控制，打开第二控制阀(602)，使含胶亚麻籽掉落入旋流磋磨横管(71)，经过t12时长后关闭第二控制阀(602)；含胶亚麻籽掉落入旋流磋磨横管(71)后受离心风机(31)气流作用下作旋转前进运动、最终被吹入沸腾磋磨竖管组件(73)进行磋磨；

35、步骤s4，含胶亚麻籽磋磨过程中，补光灯(9)为工业相机(22)提供光照，工业相机(22)拍摄含胶亚麻籽磋磨过程中的图像并传输给工控机(21)，工控机(21)根据工业相机(22)的图像分析含胶亚麻籽翻腾高度数据，并向控制器(33)发送用于调整离心风机(31)送风速度的控制信号，使含胶亚麻籽在研磨棒(738)所在位置上下翻腾磋磨；

36、步骤s5，工控机(21)根据温度传感器(23)的温度数据判断腔体内部温度是否超出温度阈值，在腔体内部温度超出温度阈值时，通过驱动所述水泵(56)加大所述降温水流回路的流速来增强热交换效果，降低腔体内部温度；

37、步骤s6，工控机(21)根据湿度传感器(24)的湿度数值判断腔体内部湿度是否超出湿度保持区间，通过控制流量控制阀(510)控制使腔体内部湿度处于所述湿度保持区间；

38、步骤s7，含胶亚麻籽磋磨t13时长后，工控机(21)控制所述控制器(33)提高离心风机(31)的出风速度，使含胶亚麻籽磋磨所得的混合物吹至旋风分离器(75)中进行粉籽分离，其中，所述的混合物包含胶粉和脱胶亚麻籽，所述胶粉进入旋风分离器(75)经出粉口进入第二分隔仓(63)；同时，沸腾磋磨竖管组件(73)中由于磋磨产热的形成的热氮气进入旋风分离器(75)后通过输送管(8)排出、经降温管热交换降温后再次在气路中循环流动；

39、步骤s8，旋风分离器(75)粉籽分离结束后，静置t14时长，使飘在仓内的胶粉完全静止在第二分隔仓(63)底部；

40、步骤s9，工控机(21)打开第三控制阀(603)使胶粉进入胶粉收集仓(64)，静置t15时长，使胶粉静止在胶粉收集仓(64)仓底部，关闭第三控制阀(603)；第四控制阀(604)用于支持胶粉物料从胶粉收集仓(64)转移；

41、步骤s10，工控机(21)打开第五控制阀(605)使脱胶亚麻籽进入第三分隔仓(65)，静置t16时长，使脱胶亚麻籽静止在第三分隔仓(65)仓底部，关闭第五控制阀(605)；第四控制阀(604)用于支持脱胶亚麻籽物料从第三分隔仓(65)转移；

42、步骤s11，工控机(21)控制控制器(33)关闭离心风机(31)，以及关闭制氮机(41)、水泵(56)。

43、较优地，步骤s11之后，还包括：

44、步骤s17，基于n个不同的预设风速执行n次步骤s1-步骤s11，得出风速和胶粉产量的曲线，并进一步得出亚麻籽低温磋磨耦合脱胶装置的最佳风速值；

45、较优地，所述步骤s1的实施步骤包括：

46、步骤s101，通过工控机(21)控制，打开出气阀(81)；关闭进气阀(461)-(464)；关闭控制阀(601)~(606)；打开单向阀(45)，启动制氮机(41)，使制氮机(41)将氮气充入储气罐(42)，至储气罐(42)的压力值达到阈值；

47、步骤s102，通过工控机(21)控制，打开进气阀(461)，启动离心风机(31)，由储气罐(42)向送氮管道组件输出氮气，输出时间为t21时长，其中一部分氮气在离心风机(31)作用下依次沿旋流磋磨横管(71)、倾斜连接管(72)、沸腾磋磨竖管组件(73)、90°弯管(74)、旋风分离器(75)流动最后到达输送管(8)顶部，另一部分氮气直接从输送管(8)的底部进入、流动至输送管(8)顶部；

48、步骤s103，工控机(21)检测到t21时长结束后，关闭出气阀(81)、进气阀(461)；打开进气阀(462)和控制阀(601)，由储气罐(42)向送氮管道组件输出氮气，输出时间为t22时长；

49、步骤s104，工控机(21)检测到t22时长结束后，关闭进气阀(462)和控制阀(601)，打开进气阀(463)、出气阀(81)和控制阀(603)，由储气罐(42)向送氮管道组件输出氮气，输出时间为t23时长；

50、步骤s105，工控机(21)检测到t23时长结束后，关闭进气阀(463)、出气阀(81)和控制阀(603)，打开进气阀(464)和控制阀(606)，由储气罐(42)向送氮管道组件输出氮气，输出时间为t24时长；

51、步骤s106，工控机(21)检测到t24时长结束后，打开进气阀(461)~(464)、控制阀(602)、控制阀(603)、控制阀(605)、出气阀(81)，由储气罐(42)向送氮管道组件持续输出氮气；

52、步骤s107，工控机(21)根据氮气浓度检测仪(25)的数值确定氮气浓度符合预定值时，关闭进气阀(462)~(464)、控制阀(602)、控制阀(603)、控制阀(605)，排空空气步骤结束。

53、由上述技术方案可知，本发明实施例提供的亚麻籽低温磋磨耦合脱胶装置，由底板、机架、测控机构、送风机构、氮输出机构、水输送机构、物料置放机构、磋磨机构组成，水输送机构包括喷雾组件和热交换器，按照原料加工流水方向依次密闭连接有投料仓、第一分隔仓、旋流磋磨横管、倾斜连接管、沸腾磋磨竖管、旋风分离器、第二分隔仓、胶粉收集仓；按照原料回收流水方向依次密闭连接有沸腾磋竖管、第三分隔仓；测控机构用于在装置工作中监测湿度温度并进行装置控制，水输送机构用于装置降温和提供湿度，氮输送机构用于提供非氧工作环境。通过本发明的装置，可解决干法摩擦亚麻籽存在的粉尘爆炸等安全隐患问题、以及湿法干燥中亚麻籽胶容易氧化的成品品质问题。