一種真空糧食烘干機及烘干方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種真空糧食烘干機及烘干方法，包括烘干倉，其內空間用于烘干糧食；熱風機，其連接在烘干倉一側，用于向烘干倉提供烘干熱風；真空機，其連接在所述烘干倉另一側，用于調節(jié)烘干倉內真空度；其中，當真空機打開時，關閉烘干倉和熱風機直至烘干倉內中空度達到下限值；經過一段時間后，關閉真空機和烘干倉，打開熱風機，當真空度達到上限值時，再打開真空機，完成一個烘干循環(huán)過程。本發(fā)明的真空糧食烘干機能耗基本相同的情況下，烘干速度可以比現(xiàn)有的烘干機平均提高30％。
【專利說明】
一種真空糧食烘干機及烘干方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及糧食烘干領域。更具體地說，本發(fā)明涉及一種真空糧食烘干機及烘干 方法。
【背景技術】
[0002] 糧食收獲后烘干是糧食加工過程中的重要環(huán)節(jié)，現(xiàn)有的烘干設備烘干效率較低， 烘干速度慢。每年都有大量的糧食收獲后因為不能及時快速烘干發(fā)生霉變，特別是我國南 方夏糧收獲后正好是多雨季節(jié)，如果不能及時烘干必將給廣大農民和糧食加工企業(yè)造成很 大經濟損失。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明目的是提供一種糧食烘干機，用熱風機向烘干倉內輸入熱風，并用真空機 對烘干倉抽真空，使烘干倉在真空下進行烘干，提高烘干效率。
[0004] 本發(fā)明還有一個目的是提供一種糧食烘干機，采用控制模塊調節(jié)熱風機和真空機 的風量，提高烘干效率。
[0005] 本發(fā)明還有一個目的是提供一種糧食烘干機的烘干方法，采用循環(huán)干燥方法進行 干燥，避免過度烘干。
[0006] 本發(fā)明還有一個目的是提供一種糧食烘干機的烘干方法，采用模糊控制器對循環(huán) 干燥過程的真空烘干時間、真空度上限值和下限值等工藝系數進行調整，提高烘干控制精 度，避免過度烘干。
[0007] 為了實現(xiàn)根據本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種真空糧食烘干機，包括：
[0008] 烘干倉，其內空間用于烘干糧食；
[0009 ]熱風機，其連接在烘干倉一側，用于向烘干倉提供烘干熱風；
[0010] 真空機，其連接在所述烘干倉另一側，用于調節(jié)烘干倉內真空度；
[0011] 其中，當真空機打開時，關閉烘干倉和熱風機直至烘干倉內中空度達到下限值;經 過一段時間后，關閉真空機和烘干倉，打開熱風機，當真空度達到上限值時，再打開真空機， 完成一個烘干循環(huán)過程。
[0012] 優(yōu)選的是，所述烘干倉還包括：
[0013] 進料口，其連接進糧輸送機，所述進料口用于向烘干倉導入糧食；
[0014] 出料口，其連接排糧輸送機，所述出料口用于排出烘干倉內糧食。
[0015] 優(yōu)選的是，所述烘干倉還包括：
[0016] 真空管道，其一端固定在烘干倉上，另一端連接所述真空機；
[0017] 熱風管道，其一端固定在烘干倉上，另一端連接所述熱風機。
[0018] 優(yōu)選的是，還包括：
[0019] 第一溫濕度傳感器，其安裝在真空管道上，用于檢測烘干倉排出的烘干介質的溫 度和濕度；
[0020]第二溫濕度傳感器，其安裝在熱風管道，用于檢測進入烘干倉的干燥介質的溫度 和濕度；
[0021 ]水分檢測儀，其連接所述烘干倉，用于檢測烘干倉內糧食水分值。
[0022]優(yōu)選的是，還包括：
[0023] 控制模塊，其連接烘干倉、熱風機、真空機、第一溫濕度傳感器、第二溫濕度傳感器 和水分檢測儀，所述控制模塊接收第一溫濕度傳感器、第二溫濕度傳感器和水分檢測儀的 數據并進行處理，并調節(jié)熱風機和真空機的風量。
[0024] 本發(fā)明的目的還通過一種真空糧食烘干機的烘干方法來實現(xiàn)，包括以下步驟：
[0025] 步驟1、關閉烘干倉和熱風機，打開真空機抽真空直至烘干倉內真空度達到下限值 ，其中，第一溫濕度傳感器檢測烘干倉排出的烘干介質的溫度T/和濕度H/ ;
[0026] 步驟2、經過t時間的真空烘干后，關閉真空機和烘干倉，打開熱風機使烘干倉內 真空度達到上限值P1max，其中，在真空烘干過程中，第二溫濕度傳感器檢測進入烘干倉的干 燥介質的溫度T 1和濕度H1、水分檢測儀檢測烘干倉內糧食水分值W1，此時完成一個烘干循環(huán) 過程；
[0027] 步驟3、當第i個烘干過程中水分檢測儀檢測的水分值1等于目標水分值，停止烘 干。
[0028] 優(yōu)選的是，還包括：
[0029] 控制模塊中模糊控制器采集第i個烘干過程的糧食水分值Wi、理想糧食水分值
[0030] 輸入理想糧食水分值if和糧食水分值Wi的偏差e和偏差變化率ec，所述模糊控制 器中偏差和偏差變化率分為7個等級；
[0031] 輸出第i+Ι個烘干過程的真空度的附加上限值AP=、附加下限值ΔΡ=和附加真空 度恒定時間A ti+1，輸出分為7個等級；
[0032] 輸入和輸出的模糊集為{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}。
[0033]優(yōu)選的是，模糊控制規(guī)則為：
[0034] 當理想糧食水分值g和糧食水分值Wtl的偏差e小于零，附加真空度恒定時間Δ t1+1為不大于零，真空度附加上限值C1為負、附加下限值ΔΡ=為正；
[0035] 當理想糧食水分值巧和糧食水分值Wtl的偏差e大于零，附加真空度恒定時間Δ t1+1不小于零，真空度附加上限值Δ/= 1為正、附加下限值Δ/?；=為負。
[0036] 優(yōu)選的是，所述偏差e和偏差變化率ec的模糊論域為[-4，4]，為[-9，9]，輸出的真 空度的附加上限值的論域為[-20,20]、附加下限值^=的論域為[-20,20]和附加真 空度恒定時間A ^+1的論域為[-3,3]。
[0037] 優(yōu)選的是，所述模糊控制器中輸入偏差e和偏差變化率ec、輸出的真空度的附加上 限值ΔΡ=、附加下限值Δ/^：和附加真空度恒定時間Δ tl+1均采用三角形隸屬度函數。
[0038] 本發(fā)明至少包括以下有益效果：1、本發(fā)明的真空糧食烘干機在能耗基本相同的情 況下，烘干速度可以比現(xiàn)有的烘干機平均提高30% ; 2、本發(fā)明的烘干方法采用模糊控制，提 高烘干控制的精度，防止過快烘干造成的糧食糊化度大、過慢烘干造成的耗能問題。
[0039] 本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本 發(fā)明的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。
【附圖說明】
[0040]圖1是本發(fā)明的真空糧食烘干機的結構示意圖。
[0041 ]圖2是本發(fā)明的真空糧食烘干機的控制模塊連接示意圖。
[0042] 圖3是理想糧食水分值R和糧食水分值Wi的偏差e的三角形隸屬函數圖。
[0043] 圖4是理想糧食水分值$和糧食水分值Wi的偏差變化率ec的三角形隸屬函數圖。
[0044] 圖5是真空度的附加上限值的三角形隸屬函數圖。
[0045] 圖6是真空度的附加下限值Δ/以的三角形隸屬函數圖。
[0046] 圖7是附加真空度恒定時間Δ ^+1的三角形隸屬函數圖。
【具體實施方式】
[0047] 下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文 字能夠據以實施。
[0048]應當理解，本文所使用的諸如"具有"、"包含"以及"包括"術語并不配出一個或多 個其它元件或其組合的存在或添加。
[0049] 圖1-2示出了根據本發(fā)明的一種實現(xiàn)形式，一種真空糧食烘干機包括烘干倉110、 熱風機120和真空機130，如圖1所示，烘干倉110為塔式烘干倉，其下端離地并通過支架固定 在地面上；其中，所述烘干倉110也可設計成矩形、尖頂型等烘干倉形式。所述烘干倉110內 部中空，其內容置空間用于放置糧食并進行烘干作業(yè)。烘干倉110包括:進料口 111、出料口 112、真空管道113和熱風管道114,其中，進料口 111設置在烘干倉110的頂端，其連接進糧輸 送機，用于向烘干倉110內輸入待干燥糧食。出料口 112設置在烘干倉110的底端，其連接排 糧輸送機，用于排出烘干倉110內烘干完糧食。真空管道113設置在烘干倉110的一側并靠近 進料口 111，所述真空管道113的另一端連接所述真空機130;熱風管道114設置在烘干倉110 的另一側并靠近出料口 112,所述熱風管道114的另一端連接所述熱風機120。熱風機120內 部具有加熱絲，烘干介質從熱風機120的進風口進入，在其內部進行預熱至烘干溫度，用其 內氣體栗經過熱風管道114栗入烘干倉110,所述熱風機120用于向烘干倉110提供烘干熱 風。真空機130為真空栗，其連接所述烘干倉110的真空管道113,通過其抽真空作業(yè)使烘干 倉110內真空度達到設定值。其中，當真空機130打開時，關閉烘干倉110和熱風機120,真空 機130將熱風從烘干倉110上端抽出，直至烘干倉110內中空度達到下限值;進行真空烘干作 業(yè)，使糧食與熱風進行充分接觸并進行傳質和傳熱，使糧食內水分進入熱風并提高糧溫利 于水分擴散至外部，經過一段時間的真空烘干作業(yè)后，關閉真空機130和烘干倉110,打開熱 風機120使熱風從底部進入烘干倉110內，使真空度達到上限值，再打開真空機，此時完成一 個烘干循環(huán)過程。
[0050] 在另一實施例中，如圖2所示所述烘干裝置還包括傳感器組，傳感器組包括第一溫 濕度傳感器、第二溫濕度傳感器和水分檢測儀。第一溫濕度傳感器安裝在真空管道113內， 用于檢測烘干倉110排出的烘干介質的溫度和濕度，所述第一溫濕度傳感器為高精度測量 模塊，具有體積小、測量準確等優(yōu)點。第二溫濕度傳感器安裝在熱風管道114內，用于檢測進 入烘干倉110的干燥介質的溫度和濕度;水分檢測儀連接所述烘干倉110，烘干倉110將糧食 間隔一定時間排入水分檢測儀，水分檢測儀利用其內的電容傳感探頭檢測糧食水分信號， 并通過放大電路處理后轉換成水分含量，之后將檢測完的糧食返回至烘干倉110。
[0051]在另一實施例中，如圖2所示，烘干機還包括:控制模塊，其連接烘干倉110、熱風機 120、真空機130和傳感器組，所述控制模塊接收第一溫濕度傳感器、第二溫濕度傳感器和水 分檢測儀的數據并進行處理，并調節(jié)熱風機和真空機的風量。
[0052]如圖1和2所示的烘干機采用糧食上進下出、熱風下進上出的烘干模式，工作流程 為：用進糧輸送機將帶烘干糧食從進料口 111輸入烘干倉110，打開真空機130、關閉烘干倉 110和熱風機120,真空機130將熱風從烘干倉110上端抽出，直至烘干倉110內中空度達到下 限值；進行真空烘干作業(yè)，使糧食與熱風進行充分接觸并進行傳質和傳熱，經過一段時間 后，關閉真空機130和烘干倉110,打開熱風機120使熱風從底部進入烘干倉110內，使真空度 達到上限值，再打開真空機，此時完成一個烘干循環(huán)過程，在烘干過程中，用第一溫濕度傳 感器檢測烘干倉110排出的烘干介質的溫度和濕度，第二溫濕度傳感器檢測進入烘干倉110 的干燥介質的溫度和濕度，水分檢測儀檢測烘干倉110內的糧食的水分含量，并將數據傳輸 至控制模塊，控制模塊調整熱風機和真空機的風量，加快烘干過程，當進行至第i個烘干過 程，檢測到烘干倉110內糧食的水分含量等于設定的目標水分含量，控制模塊控制烘干機停 止烘干作業(yè)。
[0053] -種真空糧食烘干機的烘干方法，包括：
[0054] 烘干機中輸入質量為M、水分值為Ho的糧食，并向控制模塊輸入烘干的目標水分 值。
[0055] 步驟1、關閉烘干倉和熱風機，打開真空機抽真空直至烘干倉內真空度達到下限值 ，其中，第一溫濕度傳感器檢測烘干倉排出的烘干介質的溫度T/和濕度H/，將真空度 恒定在下限值Pjlk經過h時間的真空烘干后，關閉真空機和烘干倉，打開熱風機使烘干倉內 真空度達到上限值P1max，其中，在真空烘干過程中，第二溫濕度傳感器檢測進入烘干倉的干 燥介質的溫度T 1和濕度H1、水分檢測儀檢測烘干倉內糧食水分值W1，此時完成第一個烘干過 程;此時將第一個烘干過程的理想糧食水分值^和水分檢測儀檢測的糧食水分值W 1進行比 較，相等則以現(xiàn)在的工藝進行下一次烘干，如不等，則調整下一次烘干的工藝；
[0056] 步驟2、烘干循環(huán)過程用模糊控制器調控烘干工藝，模糊控制器分別將理想糧食水 分值巧和糧食水分值Wi的偏差e和偏差變化率ec輸入模糊控制器，輸出第i+Ι個烘干過程的 真空度的附加上限值Δ/丨=、附加下限值附加真空度恒定時間Δ ti+1，對下一次烘干 的工藝進行調整。
[0057]模糊控制器采用分層控制結構，包括信號處理層和決策控制層，具體為：
[0058]信號處理層：
[0059] 在第i個烘干過程中，模糊控制器采集水分檢測儀檢測的糧食水分值W1，并根據物 料平衡計算的理想糧食水分值斤：
[0060]
[0061 ]其中，G為進入烘干倉內的糧食的絕干重量，即除去全部水分后的糧食重量，KG; Qi 為第i個烘干過程進入烘干倉的熱風量，kg/s; W^1為第i-1個烘干過程后糧食的水分含 量，％ K1為第i個烘干過程的真空烘干時間，S5HZ1為第i個烘干過程中真空機排出的干燥 介質的濕度，％ ;Htl為第i個烘干過程中熱風機進入烘干倉的干燥介質的濕度，％。
[0062]決策控制層：
[0063 ]模糊控制器輸入第i個烘干過程的理想糧食水分值胃和糧食水分值Wi的偏差e、偏 差變化率ec，輸出第i+Ι個烘干過程的真空度的附加上限值、附加下限值和附加 真空度恒定時間A ti+1;在無控制時，理想糧食水分值^和糧食水分值Wi的偏差e的變化范 圍是[_4,4]，偏差變化率況為[-9,9]，設定量化因子為1，因此其模糊論域為[-4,4]、[-9， 9]，輸出的真空度的附加上限值Ag=的論域為[-20,20]、附加下限值^: 111的論域為[-20， 20]和附加真空度恒定時間△ 1+1的論域為[-3，3]。為了保證控制的精度，使其在各種工況 下都能很好地跟蹤控制，根據反復試驗，最終將輸入和輸出分為7個等級，模糊集均為{ΝΒ， NM，NS，0，PS，PM，PB};隸屬函數均選用三角形隸屬函數，如圖3-7所示。
[0064]模糊控制規(guī)則選取經驗為：
[0065] 當理想糧食水分值^和糧食水分值Wtl的偏差e小于零，附加真空度恒定時間Δ t1+1為不大于零，真空度附加上限值AF=為負、附加下限值 為正；
[0066] 當理想糧食水分值:?和糧食水分值Wtl的偏差e大于零，附加真空度恒定時間Δ t1+1不小于零，真空度附加上限值Δ/= 1為正、附加下限值ΔΡ=為負；
[0067] 附加真空度恒定時間Δ ti+1的模糊控制規(guī)則如表1所示，真空度附加上限值ΔΡ=；的 模糊控制規(guī)則如表2所示、真空度附加下限值的模糊控制規(guī)則如表3所示。
[0068] 表一附加真空度恒定時間Δ tl+1的模糊控制規(guī)則
[0070]表二真空度附加上限值ΔΡ=的模糊控制規(guī)則
[0074]步驟3、模糊控制器根據輸出附加真空度恒定時間Δ tl+1，真空度附加上限值么^1、 附加下限值AF=，控制模塊控制第i+Ι個烘干過程的工藝參數為：
[0075] 真空度恒定時間ti+1 = ti+A ti+1;
[0076] 真空度上限值
[0077]真空度下限值
[0078] 使第i+Ι個烘干的理想糧食水分值％；和糧食水分值Wi+1的偏差e縮小，使烘干過程 控制的更加精準，防止過快烘干造成的糧食糊化度大、過慢烘干造成的耗能問題。
[0079] 步驟4、當檢測到糧食水分值與設定的糧食水分值相等時，控制模塊停止烘干作 業(yè)。
[0080] 盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列 運用。它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領域。對于熟悉本領域的人員而言，可容易地 實現(xiàn)另外的修改。因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限 于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【主權項】
1. 一種真空糧食烘干機，其特征在于，包括： 烘干倉，其內空間用于烘干糧食； 熱風機，其連接在烘干倉一側，用于向烘干倉提供烘干熱風； 真空機，其連接在所述烘干倉另一側，用于調節(jié)烘干倉內真空度； 其中，當真空機打開時，關閉烘干倉和熱風機直至烘干倉內中空度達到下限值;經過一 段時間后，關閉真空機和烘干倉，打開熱風機，當真空度達到上限值時，再打開真空機，完成 一個烘干循環(huán)過程。2. 如權利要求1所述的真空糧食烘干機，其特征在于，所述烘干倉還包括： 進料口，其連接進糧輸送機，所述進料口用于向烘干倉導入糧食； 出料口，其連接排糧輸送機，所述出料口用于排出烘干倉內糧食。3. 如權利要求1或2所述的真空糧食烘干機，其特征在于，所述烘干倉還包括： 真空管道，其一端固定在烘干倉上，另一端連接所述真空機； 熱風管道，其一端固定在烘干倉上，另一端連接所述熱風機。4. 如權利要求3所述的真空糧食烘干機，其特征在于，還包括： 第一溫濕度傳感器，其安裝在真空管道上，用于檢測烘干倉排出的烘干介質的溫度和 濕度； 第二溫濕度傳感器，其安裝在熱風管道，用于檢測進入烘干倉的干燥介質的溫度和濕 度； 水分檢測儀，其連接所述烘干倉，用于檢測烘干倉內糧食水分值。5. 如權利要求3所述的真空糧食烘干機，其特征在于，還包括： 控制模塊，其連接烘干倉、熱風機、真空機、第一溫濕度傳感器、第二溫濕度傳感器和水 分檢測儀，所述控制模塊接收第一溫濕度傳感器、第二溫濕度傳感器和水分檢測儀的數據 并進行處理，并調節(jié)熱風機和真空機的風量。6. -種真空糧食烘干機的烘干方法，其特征在于，包括： 步驟1、關閉烘干倉和熱風機，打開真空機抽真空直至烘干倉內真空度達到下限值巧n， 其中，第一溫濕度傳感器檢測烘干倉排出的烘干介質的溫度IV和濕度把1; 步驟2、經過t時間的真空烘干后，關閉真空機和烘干倉，打開熱風機使烘干倉內真空度 達到上限值，其中，在真空烘干過程中，第二溫濕度傳感器檢測進入烘干倉的干燥介質 的溫度Ti和濕度出、水分檢測儀檢測烘干倉內糧食水分值I，此時完成一個烘干循環(huán)過程； 步驟3、當第i個烘干過程中水分檢測儀檢測的水分值1等于目標水分值，停止烘干。7. 如權利要求6所述的真空糧食烘干機的烘干方法，其特征在于，還包括： 控制模塊中模糊控制器采集第i個烘干過程的糧食水分值I、理想糧食水分值 輸入理想糧食水分值^和糧食水分值Wi的偏差e和偏差變化率ec，所述模糊控制器中偏 差和偏差變化率分為7個等級； 輸出第i+Ι個烘干過程的真空度的附加上限值附加下限值<和附加真空度恒 定時間Δ ti+1，輸出分為7個等級； 輸入和輸出的模糊集為{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}。8. 如權利要求7所述的真空糧食烘干機的烘干方法，其特征在于，模糊控制規(guī)則為： 當理想糧食水分值:巧和糧食水分值wtl的偏差e小于零，附加真空度恒定時間△ ti+1為不 大于零，真空度附加上限值為負、附加下限值為正； 當理想糧食水分值和糧食水分值Wti的偏差e大于零，附加真空度恒定時間△ ti+i不小 于零，真空度附加上限值為正、附加下限值為負。9. 如權利要求8所述的真空糧食烘干機的烘干方法，其特征在于，所述偏差e和偏差變 化率ec的模糊論域為[-4,4]，為[-9,9]，輸出的真空度的附加上限值^=的論域為[-20， 20]、附加下限值的論域為[-20,20]和附加真空度恒定時間A tl+1的論域為[_3,3]。10. 如權利要求9所述的真空糧食烘干機的烘干方法，其特征在于，所述模糊控制器中 輸入偏差e和偏差變化率ec、輸出的真空度的附加上限值、附加下限值ΔΡ: 1和附加真 空度恒定時間△ ti+l均采用三角形隸屬度函數。
【文檔編號】A23B9/08GK105941616SQ201610555819
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月14日
【發(fā)明人】薛飛, 孟祥盟, 王立春, 邊少鋒, 孫寧, 盧景忠, 薛爭, 趙洪祥, 方向前, 閆偉平, 武巍, 譚國波, 張麗華
【申請人】吉林省農業(yè)科學院