一種物料干燥控制設備及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于加熱干燥【技術領域】。解決研究干燥工藝需用多批物料不能采用滿載試驗的問題。物料干燥控制方法是在試驗物料通道（1）和模擬物料通道（2）中擺放質(zhì)量M試驗物料（3）和物料模擬器（4），通入溫度為T和濕度為H干燥氣體，兩通道截面積比例為L，對應測得排出第一氣體溫度T1、濕度H1，第二氣體溫度T2、濕度H2，調(diào)節(jié)物料模擬器（4）供水、供熱量，使第一、二氣體溫度、濕度和流速一致，再匯集變成干燥氣體循環(huán)利用，經(jīng)過時間t，測得試驗物料（3）失水后質(zhì)量m，物料模擬器（4）供水量G，時間t為實際干燥時間，產(chǎn)能為兩數(shù)據(jù)算術平均值，其一，質(zhì)量M+M∕比例L；其二，（供水量G+失水質(zhì)量m）×質(zhì)量M∕失水質(zhì)量m。
【專利說明】一種物料干燥控制設備及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于帶有加熱或通風設備的干燥箱或干燥室以及氣體流于材料或制品上或在周圍進行干燥的方法【技術領域】。
【背景技術】
[0002]干燥加工在國內(nèi)應用非常廣泛，占國家工業(yè)總能耗的12%。熱力干燥技術涉及溫度、濕度、風量、時間等技術參數(shù)的設定，干燥過程涉及物料裝載量、均勻性、環(huán)境狀態(tài)等，成品質(zhì)量評價涉及理化指標、感官指標等，因此干燥是一個復雜而且難以復現(xiàn)的過程。
[0003]常用的干燥試驗采用一系列的設定溫度、濕度和風量進行，但試驗物料量遠少于生產(chǎn)應用的物料量，可能是設備產(chǎn)能的1-10%，與實際應用存在以下幾方面的差異:①當改變干燥設定溫、濕度時，從現(xiàn)有溫、濕度到新設定的溫、濕度所花費的時間不同，物料量越大，花費的時間差別越明顯，甚至可能經(jīng)過很長的時間都無法達到新設定的溫、濕度。②物料的干燥均勻性不同，干燥試驗的均勻性通常比較好。③干燥過程的操作不同，干燥試驗過程不需要太多的操作，而實際應用時需要調(diào)整物料的擺放次序以滿足干燥均勻性等。鑒于以上三個差異，通過試驗仍難以確定實際應用的技術指標有:由開機到第一次設定溫濕度的時間；設備產(chǎn)能；干燥時間。
[0004]對于大宗物料的干燥，由于干燥設備干燥空間大，產(chǎn)能很大。研究干燥工藝需要數(shù)十批甚至過百批物料，不可能采用滿載試驗，而采用少量物料實驗，得到的工藝參數(shù)又不能夠接近實際應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種將干燥通道分為兩條，即試驗物料通道和模擬物料通道，通過測的試驗物料通道和模擬物料通道中的溫、濕度及流速數(shù)據(jù)，確定放置在模擬物料通道中被干燥物料的干燥工藝參數(shù)的物料干燥控制方法。
[0006]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，所述的物料干燥控制方法，包括有一個試驗物料通道和一個模擬物料通道，所述的試驗物料通道和模擬物料通道的截面積比例為L，在所述的試驗物料通道中擺放質(zhì)量為M待干的試驗物料，在所述的模擬物料通道中擺放物料模擬器，向所述的試驗物料通道和模擬物料通道通入干燥氣體，所述干燥氣體的溫度為T和濕度為H，并開始計時，測得試驗物料通道排出的第一氣體溫度為Tl、濕度為H1，流速為VI，測得模擬物料通道排出的第二氣體溫度為T2、濕度為H2，流速為V2，調(diào)節(jié)所述的物料模擬器的供水量和供熱量，使試驗物料通道排出的第一氣體溫度Tl和濕度Hl與模擬物料通道排出的第二氣體溫度T2和濕度H2 —致，使試驗物料通道排出的第一氣體流速Vl與模擬物料通道排出的第二氣體流速V2 —致，再將第一氣體和第二氣體匯集，并經(jīng)過干燥、加溫處理變成干燥氣體循環(huán)利用，經(jīng)過一定的時間t，測得所述的試驗物料失水后的質(zhì)量m，物料模擬器的供水量G，則時間t為實際干燥的時間，在所述的時間t內(nèi)，設備產(chǎn)能為兩個數(shù)據(jù)的算術平均值，其一，試驗物料的質(zhì)量M+M /比例L，其二，(物料模擬器的供水量G+試驗物料的失水質(zhì)量m) X試驗物料的質(zhì)量M /試驗物料的失水質(zhì)量m。
[0007]為實現(xiàn)本發(fā)明的另一個目的，所述的物料干燥控制設備，包括箱體，設置在箱體中的風機和設置在箱體首尾端的回風風道，在所述的箱體中設有試驗物料通道和模擬物料通道，在試驗物料通道的尾氣出口設置有第一組傳感器，在模擬物料通道的尾氣出口設置有第二組傳感器，在試驗物料通道和模擬物料通道的入口設置有第三組傳感器，數(shù)據(jù)采集模塊把采集第三組傳感器采集的溫、濕度數(shù)據(jù)傳送至中央控制器，中央控制器向執(zhí)行模塊發(fā)出指令調(diào)節(jié)物料模擬器的供水量和供熱量，使第一組傳感器和第二組傳感器感應返回的溫、濕度數(shù)據(jù)基本趨向一致。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明物料干燥控制設備結構示意圖。
【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖，對本發(fā)明料干燥控制設備及其控制方法作具體詳述。
[0010]本設備和方法可以用于干燥雞、鴨、魚豬、牛等各種肉類食物，也可以是青菜、蘿卜等各種蔬菜水果。
[0011]首先介紹物料干燥控制方法，下面以羅非魚采用不同的干燥的過程來進行說明。
[0012]該方法是在一個箱體中設置一個試驗物料通道I和一個模擬物料通道2，試驗物料通道I和模擬物料通道2的截面積比例為L，該截面積比例L不大于1:4，比例過大不但實驗物料用量過大，而且誤差過大得到的工藝參數(shù)不準確。試驗物料通道I和模擬物料通道2長度一致，以保證試驗物料通道I和模擬物料通道2中氣體流動的溫度、濕度變化的一致性。
[0013]本實施例中截面積比例L等于1:25。在試驗物料通道I中擺放質(zhì)量M=IOkg的羅非魚作為試驗物料3。
[0014]在模擬物料通道2中擺放物料模擬器4，該物料模擬器4中具有電控加溫裝置和加
濕裝置。
[0015]向試驗物料通道I和模擬物料通道2通入干燥氣體，該干燥氣體的溫度T=28°C，濕度H=70%的干燥氣體，并開始計時。
[0016]測得試驗物料通道I排出的第一氣體溫度Tl=26.8 °C，濕度Hl=75%，流速Vl=L 5m / S。而模擬物料通道2排出的第二氣體溫度T2=27°C，濕度H2=74%，流速V2=l.3m / s。
[0017]以試驗物料通道I排出的第一氣體溫度Tl、濕度Hl為基準，調(diào)節(jié)物料模擬器4自身的供水量和供熱量等參數(shù)，讓物料模擬器4增加供水量，減少供熱量。由于設備空間大，各個位置的溫度、濕度和流速并不均勻，存在著一定的離散性，因此，使模擬物料通道2排出的第二氣體溫T2、濕度H2與試驗物料通道I排出的第一氣體溫度Tl、濕度Hl基本一致即可。
[0018]以模擬物料通道2排出的第二氣體流速為基準，調(diào)節(jié)試驗物料通道I的送風量，使試驗物料通道I排出的第一氣體流速Vl與模擬物料通道2排出的第二氣體流速V2 —致。由于試驗物料通道I的截面積比模擬物料通道2的小很多倍，因此試驗物料通道I排出的第一氣體流速Vl變化波動大，而模擬物料通道2排出的第二氣體流速V2變化相對很小。本實施例由于截面積比例L等于1:25，模擬物料通道2排出的第二氣體流速V2基本上不變，以至調(diào)節(jié)趨向穩(wěn)定快捷。
[0019]本實施例是在試驗物料通道I入口處設置一個功率、體積相對都較小的補償風機19，通過調(diào)整補償風機19的轉速來改變試驗物料通道I的送風量，使試驗物料通道I排出的第一氣體流速Vl=L 3m / s,與模擬物料通道2排出的第二氣體流速=1.3m / s—致,形成一個干燥時間段。然后，將第一氣體和第二氣體匯集至回風風道12，并經(jīng)過干燥加溫處理變成干燥氣體，循環(huán)利用。
[0020]在接下來一個干燥時間段，繼續(xù)向試驗物料通道I和模擬物料通道2通入干燥氣體，該干燥氣體的溫度T=28°C，濕度H=70%的干燥氣體，并開始計時。
[0021 ] 測得試驗物料通道I排出的第一氣體溫度Tl=26.8 °C，濕度Hl=75%，流速Vl=L 3m / S。而模擬物料通道2排出的第二氣體溫度T2=26.8°C，濕度H2=75.5%，流速V2=l.1m / S。所以物料模擬器應當降低水分供應和蒸發(fā)量，使其通道尾氣溫濕度同樣為26.8°C、75%。并調(diào)整補償風機19的轉速，使試驗物料通道第一氣體流速Vl=L Im / S。
[0022]如此通過在不同的干燥時間段改變參數(shù)不斷追逐調(diào)整控制干燥過程即可獲得對實驗物料的干燥工藝。
[0023]經(jīng)過23小時，測得試驗物料3羅非魚干燥后的質(zhì)量為4.5kg，羅非魚失水后的質(zhì)量m =10 kg-4.5 kg =5.5kg，物料模擬器4的供水量G=132kg，則23小時為實際干燥的時間t。
[0024]在23小時內(nèi)，其一數(shù)據(jù)，試驗物料的質(zhì)量M+M /比例L=10kg+10kg / l:25=260kg。其二數(shù)據(jù)，(物料模擬器的供水量G+試驗物料的失水質(zhì)量m) X試驗物料的質(zhì)量M /試驗物料的失水質(zhì)量m= (132kg+5.5kg) *10kg / 5.5kg=250kg,因此,兩個數(shù)據(jù)的算術平均值為255kg。因此該設備產(chǎn)能為255kg，即可在23小時將255kg的羅非魚干燥成255kg*(4.5kg/10kg) =114.75kg 魚干。
[0025]本發(fā)明干燥控制過程是所述的干燥氣體的溫度T和濕度H被設定后，第一氣體溫度Tl、濕度Hl、第二氣體溫度T2、濕度H2以及第一氣體流速Vl和第二氣體流V2在一個干燥時間段不斷追逐一致的過程。不同溫度T和濕度H的干燥氣體，對應不同的干燥時間段。在干燥過程中可以設定若干個不同溫度T和濕度H的干燥氣體，則相應有若干個不同的干燥時間段，若干個不同的干燥時間段之和即為干燥時間。
[0026]本發(fā)明采用IOkg (4%的負載)可完成干燥試驗。本發(fā)明的試驗工藝即可確定能否干燥試驗物料、也能估算產(chǎn)能及能耗。
[0027]而采用一臺現(xiàn)有技術的干燥機來干燥羅非魚，其產(chǎn)能至少為250kg物料/批，物料價值近萬元，在干燥工藝沒有確定前，不可能采用250kg物料進行試驗，但要接近實際生產(chǎn)，一般需要150kg (60%的負載)來實驗，一旦達不到預期的指標要求，則導致巨大的物料損耗和能源的浪費。
[0028]接著介紹物料干燥控制設備，如圖1所示，物料干燥控制設備包括箱體10，設置在箱體10中的風機11和設置在箱體10首尾端的回風風道12。風機轉動使氣體在箱體10和回風風道12中循環(huán)，箱體10的端部設有氣體加熱和除濕裝置，使循環(huán)氣體在進入箱體10被干燥和加熱。根據(jù)箱體10截面積的不同，風機11設置的數(shù)量不同，所需風機11的數(shù)量及其設置使箱體10截面風量分布盡量均勻為宜。
[0029]在箱體10中設有試驗物料通道I和模擬物料通道2，箱體10與回風風道12出風口結合部設有加溫除濕裝置5，該加溫除濕裝置5可對回風風道12中的氣體進行加溫和干燥，使之變成干燥氣體。
[0030]在試驗物料通道I的尾氣出口 C處設置有第一組溫、濕度和流速傳感器13，用于檢測試驗物料通道I排出氣體的溫度、濕度和流速。
[0031]在模擬物料通道2的尾氣出口 B處設置有第二組溫、濕度和流速傳感器14，用于檢測模擬物料通道2排出氣體的溫度、濕度和流速。
[0032]在試驗物料通道I和模擬物料通道2的入口 A處設置有第三組溫、濕度和流速傳感器15，用于試驗物料通道I和模擬物料通道2進入氣體的溫度、濕度和流速。
[0033]數(shù)據(jù)采集模塊16把采集第三組溫、濕度和流速傳感器15的數(shù)據(jù)傳送至中央控制器17，中央控制器17向執(zhí)行模塊18發(fā)出指令調(diào)節(jié)物料模擬器4的供水量和供熱量，使第一組溫、濕度和流速傳感器13和第二組溫、濕度和流速傳感器14返回的溫、濕度和流速數(shù)據(jù)基本趨向一致。
[0034]供水量、供熱量以及流速的變化均會導致排出氣體溫度、濕度的變化。供熱量越大，排出氣體溫度越高；流速越大，排出氣體溫度越低，濕度越低。
[0035]在試驗物料通道I的入口處設置有用于調(diào)節(jié)進風量的補償風機19，補償風機19可以改變試驗物料通道I中氣體流速，如帶變頻器的風機等，以便使試驗物料通道I的流速與模擬物料通道8的流速一致。
[0036]本發(fā)明物料干燥控制設備參數(shù)調(diào)整范圍如下:
A.干燥機實際應用參數(shù) Cl)除濕量:15kg水/h
(2)風速:0.r3m/s可調(diào)
(3)溫度:18?35°C可調(diào)
(4)濕度:30?90%
B.羅非魚應用干燥工藝
(1)干燥溫度:28°C
(2)干燥濕度:75?40%，干燥過程每小時下降1?3%
(3)風速:1?2m/ s
(4)物料的投放量約為250kg
整個干燥過程需要23小時左右，干燥過程中，干燥倉內(nèi)的溫度范圍為28土TC，隨著干燥時間的推移，干燥倉內(nèi)濕度由85%漸漸下降至45%,此時250kg的羅非魚原料干燥至112.5kg的羅非魚干,完成了干燥加工。
[0037]C.常規(guī)試驗工藝及步驟
(1)把IOkg的物料放在干燥機內(nèi)
(2)設定溫度28°C、風速I?2m/ s
(3)開機
(4)至試驗工藝完成為止
整個干燥過程需要28小時左右，干燥過程中，干燥倉內(nèi)的溫度范圍為28±1°C，隨著干燥時間的推移，干燥倉內(nèi)濕度由40%漸漸下降至30%,此時IOkg的羅非魚原料干燥至4.5kg的羅非魚干，完成了干燥試驗。
[0038]試驗工藝C與應用干燥工藝B存在差別:①干燥機除濕能力15kg / h，遠超投料量10kg，屬大牛拉小車，物料表面快速干燥、硬化，內(nèi)部水分難以往外遷移及蒸發(fā)，并不是物料越少干燥速率越高。②干燥溫度一樣，但濕度不一樣，IOkg物料蒸發(fā)出來的水分不可能與250kg 一樣，干燥倉內(nèi)部濕度只達到40%，無法達到實際應用的濕度條件。
[0039]因此，試驗工藝C只能得出“設備能干燥羅非魚”的結論，但不能得出應用的“干燥時間、干燥濕度與產(chǎn)能”。
[0040]D.本發(fā)明的試驗工藝
(I)把干燥倉分成兩個通道:截面積比例為10kg:250kg=l:25，即試驗物料通道和模擬物料通道。
[0041](2)兩通道采用同樣的風速，利用變頻風機控制試驗物料通道風速，使其與模擬物料通道的風速。
[0042](3)兩通道采用同樣的送風狀態(tài)和尾氣狀態(tài)，送風由干燥機主機統(tǒng)一提供，尾氣狀態(tài)不同時，利用物料模擬器控制模擬物料通道的水分供應和蒸發(fā)量，使其與試驗物料通道的尾氣狀態(tài)一致。
[0043](4)干燥結束后，通過數(shù)據(jù)記錄及計算“(物料模擬器的供水量/試驗物料的失水量+1) *試驗物料量”可以得出設備的實際產(chǎn)能、干燥時間及能耗等相關數(shù)據(jù)。
[0044]采用本發(fā)明的試驗工藝可以利用熱泵的加熱或制冷功能控制干燥溫度；利用物料模擬器的水分供應和蒸發(fā)量控制干燥倉內(nèi)的濕度，解決了試驗工藝C中因物料不足而導致濕度偏低的問題；利用變頻風機控制試驗物料通道風速，使干燥三要素溫度、濕度和風速完全可控，實現(xiàn)了試驗工藝可完全模擬生產(chǎn)應用工藝。
【權利要求】
1.一種物料干燥控制方法，其特征是包括有: 一個試驗物料通道(I)和一個模擬物料通道(2)，所述的試驗物料通道(I)和模擬物料通道(2)的截面積比例為L ; 在所述的試驗物料通道(I)中擺放質(zhì)量為M待干的試驗物料(3)； 在所述的模擬物料通道(2)中擺放物料模擬器(4)； 向所述的試驗物料通道(I)和模擬物料通道(2)通入干燥氣體，所述干燥氣體的溫度為T和濕度為H，并開始計時； 測得試驗物料通道(I)排出的第一氣體溫度為Tl、濕度為Hl，流速為Vl ； 測得模擬物料通道(2)排出的第二氣體溫度為T2、濕度為H2，流速為V2 ； 調(diào)節(jié)所述的物料模擬器(4)的供水量和供熱量，使試驗物料通道(I)排出的第一氣體溫度Tl和濕度Hl與模擬物料通道(2)排出的第二氣體溫度T2和濕度H2 —致； 使試驗物料通道(I)排出的第一氣體流速Vl與模擬物料通道(2)排出的第二氣體流速V2 —致，再將第一氣體和第二氣體匯集至回風風道(12)，并經(jīng)過干燥、加溫處理變成干燥氣體，循環(huán)利用； 經(jīng)過一定的時間t，測得所述的試驗物料(3)失水后的質(zhì)量m，物料模擬器(4)的供水量G，則時間t為實際干燥的時間； 在所述的時間t內(nèi)，設備產(chǎn)能為兩個數(shù)據(jù)的算術平均值，其一，試驗物料的質(zhì)量M+M /比例L ;其二，(物料模擬器的供水量G+試驗物料的失水質(zhì)量m) X試驗物料的質(zhì)量M /試驗物料的失水質(zhì)量m。
2.根據(jù)權利要求1所述的物料干燥控制方法，其特征是所述的截面積比例L不大于1:4。
3.根據(jù)權利要求1所述的物料干燥控制方法，其特征是以模擬物料通道(2)排出的第二氣體流速為基準，調(diào)節(jié)試驗物料通道(I)的送風量，使試驗物料通道(I)排出的第一氣體流速Vl與模擬物料通道(2)排出的第二氣體流速V2 —致。
4.根據(jù)權利要求2所述的物料干燥控制方法，其特征是以模擬物料通道(2)排出的第二氣體流速為基準，調(diào)節(jié)試驗物料通道(I)的送風量，使試驗物料通道(I)排出的第一氣體流速Vl與模擬物料通道(2)排出的第二氣體流速V2 —致。
5.根據(jù)權利要求3所述的物料干燥控制方法，其特征是在調(diào)節(jié)試驗物料通道(I)中設置補償風機(19)，調(diào)整補償風機(19)的轉速。
6.根據(jù)權利要求4所述的物料干燥控制方法，其特征是在調(diào)節(jié)試驗物料通道(I)中設置補償風機(19)，調(diào)整補償風機(19)的轉速。
7.根據(jù)權利要求1至6所述的物料干燥控制方法，其特征是以試驗物料通道(I)排出的第一氣體溫度Tl、濕度Hl為基準，調(diào)節(jié)物料模擬器(4)的供水量、供熱量，使模擬物料通道(2)排出的第二氣體溫T2、濕度H2與試驗物料通道(I)排出的第一氣體溫度Tl、濕度Hl—致。
8.根據(jù)權利要求1至6所述的物料干燥控制方法，其特征是所述的試驗物料通道(I)和模擬物料通道(2)長度一致。
9.一種物料干燥控制設備，包括箱體(10 )，設置在箱體(10 )中的風機(11)和設置在箱體(10)首尾端的回風風道(12)，其特征是在所述的箱體(10)中設有試驗物料通道(I)和模擬物料通道(2 )，在試驗物料通道(I)的尾氣出口設置有第一組傳感器(13)，在模擬物料通道(2 )的尾氣出口設置有第二組傳感器(14)，在試驗物料通道(I)和模擬物料通道(2 )的入口設置有第三組傳感器(15)，數(shù)據(jù)采集模塊(16)把采集第三組傳感器(15)采集的溫、濕度數(shù)據(jù)傳送至中央控制器(17)，中央控制器(17)向執(zhí)行模塊(18)發(fā)出指令調(diào)節(jié)物料模擬器(4)的供水量和供熱量，使第一組傳感器(13)和第二組傳感器(14)感應返回的溫、濕度數(shù)據(jù)基本趨向一致。
10.根據(jù)權利要求9所述的物料干燥控制設備，其特征是在試驗物料通道(I)的入口處設置有用于調(diào)節(jié)進風量的補償風機(19)，數(shù)據(jù)采集模塊(16)以第二組傳感器(14)采集的流速數(shù)據(jù)傳送至中央控制器(17)，中央控制器(17)以所述的流速數(shù)據(jù)為基準，向執(zhí)行模塊(18)發(fā)出指令調(diào)節(jié)補償風機(19)的轉速，使第一組傳感器(13)和第二組傳感器(14)感應返回的流速數(shù)據(jù)基本趨向一致`。
【文檔編號】F26B21/06GK103604291SQ201310559495
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權日:2013年11月12日
【發(fā)明者】劉清化, 吳耀森, 張進韁, 李浩權, 趙錫和, 陳永春 申請人:廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備研究所, 廣東弘科農(nóng)業(yè)機械研究開發(fā)有限公司