基于机械式蒸汽再压缩的湿粕干燥系统及干燥工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于机械式蒸汽再压缩的湿粕干燥系统，包括浸提器，浸提器出料口与压滤机进料口连通，压滤机出料口与过热蒸汽回转干燥机连通，过热蒸汽回转干燥机二次蒸汽排出口与机械蒸汽压缩机吸气口相通，机械蒸汽压缩机出气口与过热蒸汽回转干燥机内部加热管束连通，过热蒸汽回转干燥机上设有蒸汽入口，过热蒸汽回转干燥机上还设有与第一储罐相通的冷凝水出口，过热蒸汽回转干燥机出料口连通至热风流化床干燥机，第一储罐与热风流化床干燥机内的加热管相通，热风流化床干燥机出液口连通至第二储罐，第二储罐出液口连通至浸提器进液口。本发明还公开了利用该系统的工艺。本发明干燥能耗低、设备无死角、酒精溶液回收无需大量冷却水冷却。
【专利说明】基于机械式蒸汽再压缩的湿粕干燥系统及干燥工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种湿柏脱溶干燥系统及工艺，属于蛋白粉的干燥技术，尤其是一种基于机械式蒸汽再压缩的湿柏干燥系统及干燥工艺。
【背景技术】
[0002]大豆浓缩蛋白是优质的天然食品添加剂，它以低温豆柏为原料，主要工段有浸提、脱溶、超微粉碎、功能性转化等。从浸出器出来的经挤压后的湿柏，一般都含有25%?35%的溶剂和一定量的水分，含有溶剂和水分的柏统称为湿柏。湿柏脱去溶剂和水分的常用方法是借助于加热，使湿柏中的溶剂和水分获得热能而汽化，从而与柏分离，这种借热能从固体物料中除去湿分(溶剂和水分)的操作在化工中称为固体的干燥，湿分是从湿柏内部扩散到表面，然后再汽化而转移到气相中。然而，湿柏的干燥尾汽必须全部冷凝，重复使用，才能在经济上合理，并维持正常生产。
[0003]现有的浓缩蛋白生产工艺，广泛使用的湿柏脱溶机:一是原德国鲁奇公司开发的高料层蒸烘机，主要用于入浸水分较低的固体原料；一是在舒马赫专利基础上研制出的DT(脱溶-烤柏)、DTDC(脱溶-烤柏-干燥-冷却)等。其基本的工作原理相似，从挤压机来的湿柏直接输送至卧式干燥机，然后通过输送机构送入盘式(或称为立式)干燥机进行深度干燥，其中卧式干燥机内采用过热蒸汽间接干燥，立式干燥机采用过热蒸汽间接干燥和热风直接干燥2种方式。卧式干燥机的干燥尾气和立式干燥机内过热蒸汽间接干燥的尾气被收集至冷凝器进行冷凝，得到酒精和水的混合液，供工艺循环重复使用。
[0004]可见，湿柏脱除湿分的过程是经历了气化-冷凝两个环节，常规的浓缩蛋白生产工艺中，干燥过程需要新鲜蒸汽提供大量的气化潜热，冷凝过程同样需要大量的冷却水提供相应的冷凝潜热。干燥工序是浓缩蛋白生产过程中耗能最大的环节，约占65%左右。并且在立式干燥机的热风干燥部分，在立轴及物料盘的下底面极易粘积物料，引起霉变，造成大肠杆菌超标，产品质量不达标。
[0005]若能改进湿柏的干燥工艺，一方面减少热能及动力消耗，另一方面减少物料堆积，可显著降低浓缩蛋白的生产成本，并提高蛋白粉的质量，提高产品竞争水平。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为克服现有浓缩蛋白生产过程中湿柏干燥的高能耗和低品质的技术不足，提供一种基于机械式蒸汽再压缩的湿柏干燥系统及干燥工艺，其干燥能耗低、设备无死角、物料不易堆积变性、酒精溶液的回收无需大量冷却水冷却。
[0007]为实现上述目的，本发明采用下述技术方案:
[0008]一种基于机械式蒸汽再压缩的湿柏干燥系统，包括浸提器，浸提器的出料口与压滤机进料口连通，压滤机的出料口与过热蒸汽回转干燥机连通，过热蒸汽回转干燥机的二次蒸汽排出口与机械蒸汽压缩机的吸气口相通，机械蒸汽压缩机的出气口与过热蒸汽回转干燥机内部的加热管束连通，过热蒸汽回转干燥机上设有与其内部相通的蒸汽入口，过热蒸汽回转干燥机上还设有与第一储罐相通的冷凝水出口，过热蒸汽回转干燥机的出料口连通至热风流化床干燥机，第一储罐与热风流化床干燥机内的加热管相通，热风流化床干燥机的出液口连通至第二储罐，第二储罐出液口连通至浸提器的进液口。
[0009]所述浸提器的进液口通过并联的管路分别与第二储罐和新鲜的酒精溶液源相连，在与第二储罐和新鲜的酒精溶液源相连的并联管道上分别设有第一阀门和第二阀门。
[0010]所述过热蒸汽回转干燥机上的蒸汽入口处设有第三阀门；所述机械蒸汽压缩机的出气口与过热蒸汽回转干燥机内部的加热管束相连通的管道上设有第四阀门。
[0011 ] 所述第二储罐出液口通过泵和管道连通至浸提器的进液口。
[0012]所述过热蒸汽回转干燥机内设有第一温度和压力采集装置。
[0013]所述过热蒸汽回转干燥机的蒸汽入口处设有第四温度和压力采集装置。
[0014]所述机械蒸汽压缩机的吸气口和出气口处分别设有第三温服和压力采集装置。
[0015]所述热风流化床干燥机内设有第五温度和压力采集装置。
[0016]一种利用基于机械式蒸汽再压缩的湿柏干燥系统的干燥工艺，步骤如下:
[0017]I)将新鲜的酒精溶液和豆柏原料一并输送至浸提器内浸泡萃取；
[0018]2)将萃取后的湿豆柏输送至压滤机内进行机械挤压脱湿；
[0019]3)脱湿后的湿柏经由绞龙输送至过热蒸汽回转干燥机内；
[0020]4)系统开机时，外部蒸汽源的一部分新蒸汽进入过热蒸汽回转干燥机中的加热管束内作为所述干燥开机启动热源；
[0021]5)干燥过程中湿柏脱除湿分产生大量二次蒸汽即酒精和水混合蒸汽，二次蒸汽接至机械蒸汽压缩机的吸气口，二次蒸汽被所述压缩机深度压缩后，蒸汽压力和温度均得到显著提高变为过热蒸汽，将这部分过热蒸汽输送至过热蒸汽回转干燥机内加热管束，同时停止供给新蒸汽进入热蒸汽回转干燥机，即被压缩后的二次蒸汽取代新蒸汽作为干燥热源，完成干燥的开机过程；
[0022]6)在干燥过程中，仅在过热蒸汽回转干燥机的前端入口，补入传统湿柏干燥工艺需用蒸汽量(按体积比)的10%的新蒸汽，这部分新蒸汽起携湿和优化干燥机内气流场、温度场和湿分浓度场的作用；
[0023]7)被压缩后的二次蒸汽，在过热蒸汽回转干燥机的加热管束内完成加热作用后得到冷却变为酒精和水混合冷凝液回流至第一储罐备用；
[0024]8)在过热蒸汽回转干燥机内完成干燥的湿柏经输送装置进入热风流化床干燥机，流化床干燥机内置加热管，第一储罐内的酒精和水混合冷凝液由泵输送至流化床干燥机的加热管加热湿柏，完成加热作用的酒精和水混合冷凝液回流至第二储罐；
[0025]9)在热风流化床干燥机完成深度干燥的湿柏即浓缩蛋白经过旋风分离器收集、装袋即完成浓缩蛋白加工的湿柏干燥过程。
[0026]所述步骤8)的第二储罐中的酒精和水混合冷凝液在进一步调整达到使用酒精浓度后由泵输送至浸提器内，从而完成酒精和水混合冷凝液的回收重复利用。
[0027]每一个单元的物料进出口、介质进出口均设有防止物料和介质泄露的密封装置。
[0028]本发明中，豆柏经过浸提后首先进入挤压机，在挤压机内湿柏的湿分(酒精和水)由最初的65%降至55%左右,然后通过输料绞龙输送至蒸汽回转干燥机,干燥开机过程由过热蒸汽提供热量，待湿分脱除后产生二次蒸汽，二次蒸汽经由收集、输送装置进入机械式蒸汽压缩机，经过压缩机压缩后，蒸汽压力、温度均显著提高变成过热蒸汽，这部分过热蒸汽被送入蒸汽回转干燥机内的加热管中替代新鲜蒸汽，完成开机过程后回转干燥机和机械式蒸汽再压缩装置联合运行，干燥过程仅需极少量的新鲜蒸汽补入回转干燥机内，用于补充热损失和补充进出料热焓，大幅度降低干燥对外来新鲜蒸汽的消耗，一次蒸汽耗气量仅为现有干燥工艺的5-10%，同时可以起到携湿和优化干燥机内的温度场、湿分浓度场的作用。来自蒸汽压缩机的二次蒸汽在加热干燥物料的同时，得以冷却变为液态酒精水溶液，酒精溶液回流至储罐内备用。
[0029]在蒸汽回转干燥干燥机内完成干燥的物料采用刮板装置输送至热风干燥机，热风干燥机采用内置加热管的流化床干燥模式，配置风机完成物料的流化，储罐内的酒精溶液用循环泵输送至热风干燥机的内加热管中完成内加热过程。降温后的酒精溶液被输送至浓缩蛋白生产的前端工艺一浸提过程，完成酒精的重复循环使用。
[0030]从全流程分析看来，湿柏干燥所需的热量仅仅为湿物料的温升显热耗热量，相较于现有干燥工艺，基于机械蒸汽再压缩装置(MVR)的湿柏干燥工艺能耗极少，理论上该干燥工艺的能耗仅为现有常规干燥工艺能耗的15%左右。酒精回收过程不再需要冷却水，减少热能及动力消耗，无需冷凝设备，初投资和运行费用大大降低。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是本发明的系统流程图；
[0032]1-浸提器，2-压滤机，3-回转干燥机，4-第三阀门，5-第四阀门，6_机械蒸汽压缩机(MVR)，7-第一储罐，8-泵，9-流化床干燥机，10-第二储罐，11-泵，12-第一阀门，13-第
二阀门。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0034]图1中，湿柏干燥系统包括一个过热蒸汽回转干燥机3、一个机械蒸汽压缩机6、一个内加热流化床干燥机9和输送、储存装置。
[0035]浸提器I的出料口与压滤机2进料口连通，压滤机2的出料口与过热蒸汽回转干燥机3连通，过热蒸汽回转干燥机3的二次蒸汽排出口与机械蒸汽压缩机6的吸气口相通，机械蒸汽压缩机6的出气口与过热蒸汽回转干燥机3内部的加热管束连通，过热蒸汽回转干燥机3上设有与其内部相通的蒸汽入口，过热蒸汽回转干燥机3上还设有与第一储罐7相通的冷凝水出口，过热蒸汽回转干燥机3的出料口连通至热风流化床干燥机9，第一储罐7与过热风流化床干燥机9内的加热管相通，热风流化床干燥机9的出液口连通至第二储罐10，第二储罐10出液口连通至浸提器I的进液口。
[0036]浸提器I的进液口通过并联的管路分别与第二储罐10和新鲜的酒精溶液源相连，在与第二储罐10和新鲜的酒精溶液源相连的并联管道上分别设有第一阀门12和第二阀门13。
[0037]过热蒸汽回转干燥机3上的蒸汽入口处设有第三阀门4 ;机械蒸汽压缩机的出气口与热蒸汽回转干燥机内部的加热管束相连通的管道上设有第四阀门5。
[0038]第二储罐10出液口通过泵11和管道连通至浸提器I的进液口。过热蒸汽回转干燥机3内设有第一温度和压力采集装置。过热蒸汽回转干燥机3的蒸汽入口处设有第四温度和压力采集装置。机械蒸汽压缩机6的吸气口和出气口处分别设有第三温服和压力采集装置。热风流化床干燥机9内设有第五温度和压力采集装置。
[0039]系统开机时，第二阀门13开启，第一阀门12关闭，新鲜的酒精溶液和豆柏原料一并输送至浸提器I内，豆柏经一定浓度的酒精-水溶液在浸出器I内浸泡萃取后，湿豆柏输送至压滤机2内进行机械挤压脱湿，脱除一部分表面水的湿柏经由绞龙输送至过热蒸汽回转干燥机3内，系统开机时，回转干燥机3需要一定量的新蒸汽提供开机启动热源，此时第三阀门4开启，第四阀门5关闭，新蒸汽经由第三阀门4进入干燥机3中的加热管束D内作为干燥开机启动热源，干燥过程中湿柏脱除湿分产生大量二次蒸汽(酒精和水混合蒸汽)，二次蒸汽经由金属软管接至机械蒸汽压缩机6的吸入口 A，二次蒸汽被压缩机6深度压缩后，蒸汽压力和温度均得到显著提高变为过热蒸汽，将这部分过热蒸汽输送至回转干燥机3的内加热管束D，同时关闭第三阀门4，停止供给大量的新蒸汽，即被压缩后的二次蒸汽取代新蒸汽作为干燥热源，完成干燥的开机过程。
[0040]仅在回转干燥机3的前端入口处C，补入少量新蒸汽，这部分少量蒸汽起携湿和优化干燥机内气流场、温度场和湿分浓度场的作用。
[0041]被压缩后的二次蒸汽在干燥机3的加热管束D内完成加热作用后得到冷却变为冷凝液回流至第一储罐7备用。在回转干燥机3内完成干燥第一阶段干燥的湿柏经刮板等输送装置进入热风流化床干燥机9，流化床干燥机内置加热管E，储罐内的酒精-水溶液由泵8输送至流化床干燥机9的加热管E加热物料，完成加热作用的酒精-水溶液回流至第二储罐10。在流化床内干燥机9完成深度干燥的湿柏即浓缩蛋白经过旋风分离器收集、装袋即完成浓缩蛋白加工的湿柏干燥过程。
[0042]整个系统正常运行后，关闭第二阀门13，开启第一阀门12，第二储罐内10的酒精-水溶液在进一步调整酒精浓度后由泵11输送至浸提器I内，从而完成酒精-水溶液的回收重复利用。
[0043]整个系统中，需要对以下几处的温度和压力进行采集与控制:回转干燥机3内部的压力Pl和温度Tl，干燥机3排出的二次蒸汽在机械蒸汽压缩机6吸入口处的压力P2和温度T2，机械蒸汽压缩机6出口处的压力P3和温度T3，回转干燥机3蒸汽入口处的压力P4和温度T4，流化床干燥机9内部的压力P5和温度T5。控制压力P1、P4和P5目的是确保回转干燥机3和流化床干燥机9内的压力处于安全操作范围，检测和控制温度T1、T4和Τ5可以满足干燥工艺要求，以保证干燥速率和干燥效果；检测压力Ρ2、Ρ3、Τ2和Τ3可以确定机械蒸汽压缩机是否处于正常工作状态，以确保机械蒸汽压缩机6正常工作并提供所设定参数的压缩蒸汽，通过对Ρ3、Τ3与Ρ4、Τ4数值的比较，控制进入回转干燥机3加热管两路蒸汽管道阀门的开度。
[0044]整个干燥过程中，脱除的酒精-水在本工艺中得到冷凝释放出潜热，且没有利用大量的冷却水进行冷凝，减少的热能消耗，没有循环水的循环功耗，没有了凉水塔的动力消耗，没有凉水塔的水飘逸等损失，对浓缩蛋白生产的湿柏脱湿过程来讲，能耗节省量极为可观，可极大降低产品的生产成本，提高产品的竞争力。
[0045]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【权利要求】
1.一种基于机械式蒸汽再压缩的湿柏干燥系统，包括浸提器，浸提器的出料口与压滤机进料口连通，压滤机的出料口与过热蒸汽回转干燥机连通，其特征是，过热蒸汽回转干燥机的二次蒸汽排出口与机械蒸汽压缩机的吸气口相通，机械蒸汽压缩机的出气口与过热蒸汽回转干燥机内部的加热管束连通，过热蒸汽回转干燥机上设有与其内部相通的蒸汽入口，过热蒸汽回转干燥机上还设有与第一储罐相通的冷凝水出口，过热蒸汽回转干燥机的出料口连通至热风流化床干燥机，第一储罐与热风流化床干燥机内的加热管相通，热风流化床干燥机的出液口连通至第二储罐，第二储罐出液口连通至浸提器的进液口。
2.如权利要求1所述的系统，其特征是，所述浸提器的进液口通过并联的管路分别与第二储罐和新鲜的酒精溶液源相连，在与第二储罐和新鲜的酒精溶液源相连的并联管道上分别设有第一阀门和第二阀门。
3.如权利要求1所述的系统，其特征是，所述过热蒸汽回转干燥机上的蒸汽入口处设有第三阀门；所述机械蒸汽压缩机的出气口与过热蒸汽回转干燥机内部的加热管束相连通的管道上设有第四阀门。
4.如权利要求1所述的系统，其特征是，所述第二储罐出液口通过泵和管道连通至浸提器的进液口。
5.如权利要求1所述的系统，其特征是，所述过热蒸汽回转干燥机内设有第一温度和压力采集装置。
6.如权利要求1所述的系统，其特征是，所述过热蒸汽回转干燥机的蒸汽入口处设有第四温度和压力采集装置。
7.如权利要求1所述的系统，其特征是，所述机械蒸汽压缩机的吸气口和出气口处分别设有第三温服和压力采集装置。
8.如权利要求1所述的系统，其特征是，所述热风流化床干燥机内设有第五温度和压力采集装置。
9.一种利用基于机械式蒸汽再压缩的湿柏干燥系统的干燥工艺，其特征是，步骤如下: 1)将新鲜的酒精溶液和豆柏原料一并输送至浸提器内浸泡萃取； 2)将萃取后的湿豆柏输送至压滤机内进行机械挤压脱湿； 3)脱湿后的湿柏经由绞龙输送至过热蒸汽回转干燥机内； 4)系统开机时，外部蒸汽源的一部分新蒸汽进入过热蒸汽回转干燥机中的加热管束内作为所述干燥开机启动热源； 5)干燥过程中湿柏脱除湿分产生大量二次蒸汽即酒精和水混合蒸汽，二次蒸汽接至机械蒸汽压缩机的吸气口，二次蒸汽被所述压缩机深度压缩后，蒸汽压力和温度均得到显著提高变为过热蒸汽，将这部分过热蒸汽输送至过热蒸汽回转干燥机内加热管束，同时停止供给新蒸汽进入热蒸汽回转干燥机，即被压缩后的二次蒸汽取代新蒸汽作为干燥热源，完成干燥的开机过程； 6)在干燥过程中，仅在过热蒸汽回转干燥机的前端入口，补入传统湿柏干燥工艺需用蒸汽量的10%的新蒸汽，这部分新蒸汽起携湿和优化干燥机内气流场、温度场和湿分浓度场的作用； 7)被压缩后的二次蒸汽，在过热蒸汽回转干燥机的加热管束内完成加热作用后得到冷却变为酒精和水混合冷凝液回流至第一储罐备用； 8)在过热蒸汽回转干燥机内完成干燥的湿柏经输送装置进入热风流化床干燥机，流化床干燥机内置加热管，第一储罐内的酒精和水混合冷凝液由泵输送至流化床干燥机的加热管加热湿柏，完成加热作用的酒精和水混合冷凝液回流至第二储罐； 9)在热风流化床干燥机完成深度干燥的湿柏即浓缩蛋白经过旋风分离器收集、装袋即完成浓缩蛋白加工的湿柏干燥过程。
10.如权利要求9所述的工艺，其特征是，所述步骤8)的第二储罐中的酒精和水混合冷凝液在进一步调整达到使用酒精浓度后由泵输送至浸提器内，从而完成酒精和水混合冷凝液的回收重复利用。
【文档编号】A23J1/14GK103822454SQ201410074418
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月3日 优先权日:2014年3月3日
【发明者】耿文广, 高玲, 李选友, 马秀力, 汪双凤, 员冬玲, 蔡中盼 申请人:山东科院天力节能工程有限公司