專利名稱：干燥多毛細孔大量材料的方法和工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多毛細孔大量材料(主要是谷物)的真空干燥，其可以應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、食品工業(yè)、木材加工業(yè)、化學(xué)和其它工業(yè)。
背景技術(shù)：
已知的用于干燥多毛細孔大量材料(包括谷物)的方法通常在流態(tài)化條件下使用預(yù)熱后的干燥空氣來與需要干燥的物料接觸以達到除去濕霧的目的(申請RF N93028584,MPK，分類號F26B17/10)。這種方法的缺點是由于干燥介質(zhì)高消耗的低工藝經(jīng)濟性、難以對既影響材料干燥時間又影響被干燥的材料數(shù)量的位于反應(yīng)區(qū)的材料分離顆粒的材料加熱溫度以及暴露時間進行有組織的控制。 已知的多毛細孔大量材料(主要是谷物)的真空干燥方法包括使用真空室用于容納要干燥的材料，并包括使用真空泵將該真空室的壓力減少到10-30毫米汞柱。用于干燥需干燥谷物的熱量來自外界大氣和太陽輻射(專利RF N2163993，MPK，分類號F26B5/00，5/04，7/00 ；A01Cl/00 ；B02Bl/00)。用于該谷物真空干燥方法的裝置包括由兩個相互同軸且豎直地安裝于開放空氣中管制成的并與真空泵連接的真空室以及具有冷凝器和制冷器的制冷裝置。該方法和使用該方法的單元的主要缺點是該方法是低效的，其原因是對材料進行加熱依賴于環(huán)境條件并且整個真空干燥工藝也變得依賴于這些條件，從而將該方法和單元的使用時間限制在特定的季節(jié)。最接近他們技術(shù)精髓并選擇作為原型的方法和裝置是谷物的真空蒸發(fā)干燥法和用于該方法的裝置(專利RF N2124294，MPK分類號A23B9/00，9/08)。將谷物裝入具有加熱元件并在其中產(chǎn)生真空的真空干燥室。需要干燥的材料在熱介質(zhì)的幫助下進行額外加熱，所述熱介質(zhì)使用從干燥室的真空部分蒸發(fā)和來自室內(nèi)其它部分的濕氣的冷凝熱量。通過去除從該干燥室出來的熱介質(zhì)的熱量來冷卻谷物，所述熱量反過來用于在谷物裝入干燥室前預(yù)熱這些谷物。此方法在用于真空干燥谷物的裝置中起作用，該裝置包括通過百葉面板分成蒸汽部分和谷物部分的真空干燥室、安裝在谷物部分內(nèi)的加熱器、進口和出口旋轉(zhuǎn)鎖、真空泵和熱交換制冷裝置，所述熱交換制冷裝置具有通過一閉環(huán)系統(tǒng)管線來預(yù)熱谷物的熱交換加熱裝置和熱介質(zhì)循環(huán)管路以及釋放冷凝器。所述加熱器具有在每個管上都具有入口環(huán)形噴嘴和出口分配器的管的面板，其中所述管束的面板位于與干燥室的蒸汽部分連接的殼中，所述管的入口與加熱器的出口連接并且所述管的出口通過泵與其入口連接。將包括表面活性介質(zhì)的水作為熱介質(zhì)。這種方法的缺點是干燥工藝在平衡條件下進行，所述平衡條件處于低壓并且既使對材料的熱能共給復(fù)雜化又增加了干燥時間。此外，實現(xiàn)所述方法的裝置設(shè)計復(fù)雜并需要相當多用于非標準裝置(包括控制系統(tǒng))的材料費用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的其中一個目的是減少干燥多毛細孔大量材料(主要是谷物)的干燥所需的時間，同時由于在隨后的對流干燥工藝更強烈的加熱和在脈沖真空工藝中的非平衡條件下的劇烈濕氣移除而確保其高質(zhì)量，從而使得在所主張的具有更簡單設(shè)計的裝置使用所述方法成為可能，進而減少投資成本和實際能量消耗。上述任務(wù)通過在多毛細孔大量材料(主要是谷物)干燥方法中使用濕氣移除來實現(xiàn)，所述方法包括預(yù)熱材料，將材料裝入具有加熱元件的真空干燥室，使用熱介質(zhì)加熱材料，在干燥室內(nèi)創(chuàng)造真空，冷卻并釋放材料，其特征在于所述使用熱介質(zhì)加熱材料和創(chuàng)造真空是循環(huán)執(zhí)行的，包括使用溫度高達300°c的熱介質(zhì)以噴床方式加熱到材料溫度，所述材料溫度低于其破壞溫度；以及在快速真空脈沖作用模式下在0. IMPa至0. OOOlMPa的范圍中以一次或多次分階段地減小壓力的方式創(chuàng)建真空，并隨后將其曝露于真空直至材料溫度穩(wěn)定，其中重復(fù)所述循環(huán)直至獲得所需的材料濕度和在同一干燥室內(nèi)交替進行以噴床方式冷卻和真空脈沖作用來進一步冷卻材料。將材料通過使用真空脈沖作用的固態(tài)層真空傳送裝入干燥室以在同時實現(xiàn)預(yù)熱?；诓牧咸匦裕梢允褂弥钡?00%濕度的氣態(tài)介質(zhì)來做熱介質(zhì)。如果需要，使用相對于材料具有化學(xué)惰性的熱介質(zhì)來加熱多毛細孔大量材料。真空脈沖作用的階段的數(shù)量基于以下公式計算n = Ig[ (Pi-Pr) / (Pf-Pr) ]/lg (k+1) 其中Pi-真空室的初始壓力，Pa (工藝初始壓力)Pr-容器產(chǎn)生的壓力，PaPf-真空室最終壓力，Pa (工藝末端壓力)K-等于真空干燥室和容器容積比率的因數(shù)本方法在用于干燥毛細多孔狀大量材料的裝置中應(yīng)用，所述裝置包括真空干燥室、安裝于真空干燥室的加熱器、材料裝/卸系統(tǒng)、真空泵、熱交換器制冷裝置和用于熱介質(zhì)循環(huán)和冷凝釋放的管線系統(tǒng)，其中所述裝置具有一個或多個與真空管線平行連接的容器，并且所述真空泵通過具有快動閥門的真空管線與干燥室入口連接，并且所述裝置還附加有與第一干燥室平行連接的第二干燥室，并且其中，每個真空干燥室的底部均為錐狀，所述第二干燥室與既用于噴床加熱又用于材料冷卻的熱介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)連接并具有加熱夾套，所述熱介質(zhì)真空處理和循環(huán)管線具有加熱的旋流過濾器和具有冷凝箱的熱交換冷凝器(制冷器)?？梢允褂谜婵彰}沖作用的真空傳送固體層材料給料系統(tǒng)安裝在干燥室的入口。當大量材料需要干燥時，所述裝置還包括一對或多對底部為錐體的干燥室，以用于加熱或冷卻噴床中的材料并裝備有加熱夾套且與第一干燥室平行安裝。在所述裝置中使用并且與泵(真空干燥管線)平行連接的接收容器由于逐步真空 給料(即先從第一容器然后從更為真空的第二容器給料)而使得減少干燥時間成為可能。所述谷物的以噴床方式的加熱(對流干燥)提供了除了停滯區(qū)域外的全體積均勻加熱的優(yōu)點，使得加熱工藝的時間和體積變得可控。在噴床中，從熱介質(zhì)到材料的傳熱系數(shù)由于多毛細孔大量材料的循環(huán)運動而增大2-3倍，同樣還由于在非平衡條件下劇烈的濕氣移除而使得加熱時間比通常的方法短。所述用于干燥不同多毛細孔大量材料(包括谷物)的干燥方法在以下情形減少了干燥時間并提高了干燥后材料的質(zhì)量當預(yù)熱材料時，并且特別地，當將其通過固體層真空傳送裝置送料到干燥器中和在噴床中劇烈加熱其到不會導(dǎo)致所述材料破壞(變性)的溫度(37-480C )時，以及當通過在非平衡熱動力條件使用脈沖真空作用和在噴床內(nèi)的換熱條件下利用目的為既蒸發(fā)濕氣又冷卻產(chǎn)品的內(nèi)部熱量使用脈沖真空來冷卻材料以確保強烈的濕氣去除


本發(fā)明由于附圖(參見圖I)而變得清晰，該附圖給出了用于干燥多毛細孔大量材料(主要是谷物)的圖示。
具體實施例方式所述裝置包括一對或多對裝備有加熱夾套17的真空室以及在真空室內(nèi)的加熱器18，其中圖I給出了其中一對(兩個加熱真空室3. I和3. 2)，所述真空室具有上部蓋15和下部蓋16的開/關(guān)操作驅(qū)動器14 ;固體層真空傳送器I ;用于將需要干燥的材料分配到真空室的接收箱2 ;氣態(tài)熱介質(zhì)加熱器10 ;風(fēng)機11 ;用于清潔熱介質(zhì)的兩個加熱旋流分離器4. I和4. 2 ;熱交換冷凝器5. 1,5. 2和5. 3 ;用于干燥熱介質(zhì)和在干燥工藝中收集從材料中移除的不同的有價值的組分的冷凝液箱6. 1、6. 2和6. 3 ;由兩種真空泵8和9構(gòu)成的產(chǎn)生不同壓力的真空制造系統(tǒng)；以及一個或多個容器7. I和7. 2和具有快動閥12. 3、13. 1、13. 2和13. 3的用于真空系統(tǒng)的熱介質(zhì)循環(huán)20的管線系統(tǒng)19。所述用于多毛細孔大量材料干燥方法和所述裝置的操作方法開始于依次將材料進給至真空干燥室內(nèi)。讓我們依據(jù)一個干燥室的例子來考慮這個。將預(yù)熱后的材料(圖I未示)加載入分配箱2。來自接收箱2的材料通過上蓋15成劑量地供給到真空室3. I并且隨后蓋子15緊密地閉合。將加熱到300°C的氣態(tài)熱介質(zhì)通過閥門12. I供應(yīng)到真空室內(nèi)下部分并通過閥門12. 2從真空室內(nèi)上部分排放出來。同時將熱流體熱介質(zhì)供應(yīng)到真空室內(nèi)的干燥器18和干燥室夾套17。由于流經(jīng)材料的氣態(tài)熱介質(zhì)形成噴床，使得在真空室的中心形成將材料向上攜帶的密集區(qū)域，然后材料通過周邊區(qū)域下降。在中央和周邊區(qū)域均產(chǎn)生劇烈的熱交換，包括將材料加熱到所需的溫度，該溫度不會導(dǎo)致材料的破壞，而由于同時混合并且沒有停滯區(qū)域，材料與氣態(tài)熱傳遞介質(zhì)在特別指定的時間內(nèi)接觸。從通過冷凝器5. I的氣態(tài)熱介質(zhì)溶解的蒸汽被冷凝并收集在冷凝箱6. I中。為了防止氣態(tài)熱介質(zhì)系統(tǒng)的污染，其在旋流分離器中清洗掉外部物質(zhì)，對所述旋流分離器4. I進行加熱以避免蒸汽在旋流分離器中過早冷凝。在冷凝器5. I后，該熱介質(zhì)進入加熱器10以允許氣態(tài)熱介質(zhì)循環(huán)運動。在達到需要的材料加熱溫度后，熱介質(zhì)不再供應(yīng)到真空室3. 1，閥門12. I和12. 2關(guān)閉，并且快動閥門12. 3和13. I開啟?？靹娱y門12. 3和13. I通過旋流分離器4. 2將真空室3. I與熱交換冷凝器5. 2和5. 3連接，真空管線系統(tǒng)與容器7. I和7. 2連接，在所述容器中，預(yù)先創(chuàng)建所需的具有壓力Pr的稀薄化(真空)。在真空室內(nèi)的材料承受快速(脈沖)真空作用導(dǎo)致在不平衡條件下強烈的濕氣移除，并且從而導(dǎo)致降低的材料溫度。通過冷凝器5. 2和5. 3的蒸汽-氣體混合物從蒸氣中釋放并且它們的冷凝物收集到相應(yīng)的冷凝箱6. 2和6. 3中。在真空處理管線中使用兩個或者更多的熱交換冷凝器使得通過它們不同的沸騰溫度來將蒸汽分離成不同的組分成為可能。所主張的用于容器7. 1、7. 2和真空泵8和9的連接關(guān)系圖使得能應(yīng)用逐步真空處理和在減少干燥時間的同時確保最有利干燥材料的條件。在完成真空脈動且真空室3. I暴露于真空的5-10分鐘后，閥門12. 3和13. I關(guān)閉-從而第一干燥循環(huán)結(jié)束?；诔惺芨稍锏牟牧咸匦院托枰母稍锍潭龋赡苄枰鄠€干燥循環(huán)。在干燥工藝結(jié)束后，干燥后的材料在干燥室3. I中使用在噴床中的氣態(tài)介質(zhì)冷卻，其中加熱器10關(guān)閉并且執(zhí)行多個真空脈 沖作用。在這種條件下，材料很快被冷卻并準備好進行進一步的工藝。使用第二干燥室以及多對干燥室使得有效利用工藝時間成為可能。所主張的干燥裝置的設(shè)計是基本上新的并且完全遵循該開發(fā)的干燥方法的定位。
權(quán)利要求
1.一種使用濕氣去除用于多毛細孔大量材料的干燥方法，所述多毛細孔大量材料主要為谷物，所述方法包括預(yù)熱材料，將材料裝入具有加熱元件的真空干燥室，使用熱介質(zhì)加熱材料，在干燥室內(nèi)創(chuàng)造真空，冷卻并釋放材料，其特征在于所述使用熱介質(zhì)加熱材料和創(chuàng)造真空是循環(huán)執(zhí)行的，包括使用溫度高達300°C的熱介質(zhì)以噴床方式加熱到材料溫度，所述材料溫度低于其破壞溫度；以及在快速真空脈沖作用模式下在O. IMPa至O. OOOlMPa的范圍中以一次或多次分階段地減小壓力的方式創(chuàng)建真空，并隨后將其曝露于真空直至材料溫度穩(wěn)定，其中，重復(fù)所述循環(huán)直至獲得所需的材料濕度，并且在同一干燥室內(nèi)交替進行以噴床方式冷卻和真空脈沖作用來進一步冷卻材料。
2.如權(quán)利要求I所述的多毛細孔大量材料的干燥方法，其特征在于在使用真空脈沖作用通過固體層真空傳輸裝置將所述材料裝載到干燥室內(nèi)的同時預(yù)干燥所述材料。
3.如權(quán)利要求I所述的多毛細孔大量材料的干燥方法，其特征在于使用具有濕度高達100%的氣態(tài)介質(zhì)作為所述熱介質(zhì)。
4.如權(quán)利要求I所述的多毛細孔大量材料的干燥方法，其特征在于使用相對于所述材料具有化學(xué)惰性的熱介質(zhì)加熱所述材料。
5.如權(quán)利要求I所述的多毛細孔大量材料的干燥方法，其特征在于真空脈沖作用的階段的次數(shù)通過以下公式計算n = Ig[(Pi-Pr)/ (Pf-Pr) ]/lg (k+1),其中 Pi-真空室的初始壓力，Pa (工藝初始壓力) Pr-容器產(chǎn)生的壓力，Pa Pf-真空室最終壓力，Pa (工藝末端壓力) K-等于真空干燥室和容器容積比率的因數(shù)。
6.一種用于干燥多毛細孔大量材料的裝置，所述多毛細孔大量材料主要為谷物，所述裝置包括真空干燥室、安裝在真空干燥室內(nèi)的加熱器、谷物裝載/卸載系統(tǒng)、真空泵、熱交換冷卻器、用于熱介質(zhì)循環(huán)和冷凝釋放的管線系統(tǒng)，其特征在于所述裝置設(shè)有一個或多個與泵平行連接的容器，且所述泵通過具有快動閥門的真空管線連接到干燥室入口，并且所述裝置額外設(shè)有與第一干燥室平行安裝的第二干燥室，并且其中，每個真空干燥室的底部是錐狀并連接到用于以噴床方式加熱和冷卻材料的熱介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)并具有加熱夾套，并且所述熱介質(zhì)真空處理和循環(huán)管線具有熱的旋流過濾器和具有冷凝箱的熱交換冷凝器。
7.如權(quán)利要求6所述的干燥多毛細孔大量材料的裝置，其特征在于允許使用真空脈沖作用的真空傳輸固體層材料給料系統(tǒng)安裝在干燥室的入口。
8.如權(quán)利要求6所述的干燥多毛細孔大量材料的裝置，其特征在于所述裝置還具有一對或多對底部為錐狀并具有與第一干燥室平行安裝的加熱夾套的真空干燥室。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多毛細孔大量材料(主要是谷物)的真空干燥，其可以應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、食品工業(yè)、木材加工業(yè)、化學(xué)和其它工業(yè)。所主張的方法包括預(yù)熱材料，隨后將其裝入具有加熱元件的真空干燥室并隨后循環(huán)進行加熱材料和創(chuàng)建真空使用溫度高達300℃的熱介質(zhì)加熱噴床中的材料至材料溫度，所述材料溫度低于破壞溫度；在快速真空脈沖作用模式下在0.1MPa至0.0001MPa的范圍中以一次或多次分階段地減小壓力的方式創(chuàng)建真空，并隨后將其曝露于真空直至材料溫度穩(wěn)定。所述循環(huán)重復(fù)直至獲得所需的材料濕度。在同一干燥室內(nèi)交替進行以噴床方式冷卻和真空脈沖作用來執(zhí)行材料冷卻。本干燥方法在以下裝置中實施，所述裝置包括兩個內(nèi)裝有加熱元件的真空室，材料裝載/卸載系統(tǒng)，一個或多個與泵平行連接的容器并且通過具有快動閥門的真空管線系統(tǒng)連接到干燥室入口。所述真空干燥室底部呈錐狀，連接到用于噴床加熱和冷卻材料的熱介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)并具有加熱夾套。所述熱介質(zhì)真空處理和循環(huán)管線安裝有熱的旋流過濾器和具有冷凝箱的熱交換冷凝器。本發(fā)明既有助于減少材料(谷物)所需的干燥時間又能提高干燥產(chǎn)品的品質(zhì)。
文檔編號F26B5/04GK102625899SQ201080037335
公開日2012年8月1日 申請日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月21日
發(fā)明者A·F·哈寧, S·N·哈帕瓦, V·D·葉夫多基莫夫, V·G·塔穆卡, V·M·扎列夫斯基, V·M·韋塞洛夫, V·S·沃洛金, Y·K·阿布拉莫夫 申請人:雙子貿(mào)易開放式股份公司