鄭銀萍， 王春濤， 鄭國(guó)紅

（1. 浙江海洋學(xué)院船舶與海洋工程學(xué)院， 浙江舟山 316022；2. 浙江龍?jiān)此姆綑C(jī)械設(shè)備制造有限公司， 浙江舟山 316014）

連續(xù)式真空干燥機(jī)在魚(yú)粉加工中應(yīng)用研究

鄭銀萍1， 王春濤1， 鄭國(guó)紅2

（1. 浙江海洋學(xué)院船舶與海洋工程學(xué)院， 浙江舟山 316022；2. 浙江龍?jiān)此姆綑C(jī)械設(shè)備制造有限公司， 浙江舟山 316014）

研究了連續(xù)式真空干燥機(jī)在魚(yú)粉加工中的工藝過(guò)程、工藝結(jié)構(gòu)和工作原理。魚(yú)粉加工中采用連續(xù)真空干燥機(jī)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可出減少高溫對(duì)魚(yú)粉蛋白質(zhì)的氧化，提高魚(yú)粉蛋白質(zhì)的含量，提升魚(yú)粉品質(zhì)，使其在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有優(yōu)勢(shì)。

連續(xù) 真空干燥機(jī) 魚(yú)粉加工

魚(yú)粉是用一種或多種經(jīng)濟(jì)價(jià)值較低或質(zhì)量較差的魚(yú)類(lèi)及水產(chǎn)品加工時(shí)產(chǎn)生的下腳料為原料，加工而成的一種有機(jī)飼料，是一種優(yōu)質(zhì)的動(dòng)物性蛋白質(zhì)原料，廣泛應(yīng)用于畜禽及水產(chǎn)養(yǎng)殖中［1-2］。目前魚(yú)粉生產(chǎn)主要有干法生產(chǎn)和濕法生產(chǎn)兩種方法。濕法魚(yú)粉加工的主要流程包括蒸煮、壓榨、干燥出及固液油水分離等工藝過(guò)程。干燥是通過(guò)加熱魚(yú)粉到一定的溫度而實(shí)現(xiàn)的。提高溫度可出加快干燥速度，但是高溫會(huì)加劇魚(yú)粉中蛋白質(zhì)的氧化，并且隨著水分的不斷蒸發(fā)，蛋白質(zhì)氧化程度會(huì)愈來(lái)愈嚴(yán)重。為了避免魚(yú)粉蛋白質(zhì)含量的降低，提高魚(yú)粉產(chǎn)品的品質(zhì)，必須遵循一定的臨界限制條件進(jìn)行加工。根據(jù)目前企業(yè)使用的設(shè)備及條件，物料的干燥溫度最低保持在85℃左右，未能充分提高蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的利用率。隨著魚(yú)粉規(guī)?；a(chǎn)的需要，研究連續(xù)式真空干燥設(shè)備及其配套裝置，生產(chǎn)出大型化、自動(dòng)化的設(shè)備勢(shì)在必行。本文設(shè)計(jì)的連續(xù)式真空干燥機(jī)應(yīng)用在魚(yú)粉加工設(shè)備中可將原料魚(yú)從蒸煮、壓榨、干燥及固液油水分離等工藝過(guò)程基本上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化流水線控制，實(shí)現(xiàn)魚(yú)粉的連續(xù)高效生產(chǎn)。

1 連續(xù)式真空干燥機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 真空干燥工藝流程

根據(jù)濕法魚(yú)粉生產(chǎn)工藝流程，可將整個(gè)生產(chǎn)分為魚(yú)粉生產(chǎn)、魚(yú)油生產(chǎn)、除臭系統(tǒng)三大部分。其中魚(yú)粉生產(chǎn)部分的真空干燥工藝流程見(jiàn)圖1。經(jīng)蒸煮壓榨后的魚(yú)料由絞龍送入連續(xù)式真空干燥機(jī)，在干燥機(jī)筒體內(nèi)完成干燥工序，再由絞龍輸送到下一道工序。在生產(chǎn)過(guò)程中，整個(gè)干燥機(jī)與引風(fēng)管都處于密封狀態(tài)，在抽真空泵的抽吸作用下，魚(yú)料烘干蒸發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣經(jīng)引風(fēng)管道進(jìn)入列管式冷凝器中，與列管式冷凝器的熱交換管內(nèi)的冷卻循環(huán)水進(jìn)行熱交換，大量的廢氣釋放熱量后轉(zhuǎn)化為廢氣冷凝水，由冷凝水泵抽至機(jī)外，進(jìn)入污水池集中處理。而熱交換管外的冷卻循環(huán)水因吸收熱量后溫度上升，在冷卻水泵的作用下，進(jìn)入冷卻塔進(jìn)行降溫處理，從而實(shí)現(xiàn)冷卻水循環(huán)使用的目的。

圖1 真空干燥工藝流程Fig. 1 Vacuum drying process

1.2 連續(xù)式真空干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)

連續(xù)式真空干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。其中主軸結(jié)合件的具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。主軸由無(wú)縫鋼管制成，其上等間距分布加熱盤(pán)管。為使加熱均勻，獲得高質(zhì)量的魚(yú)粉，相鄰兩加熱盤(pán)管之間相差180°。主軸與軸頭連接盤(pán)焊接，軸頭與軸頭連接盤(pán)用螺栓連接，主軸內(nèi)部有兩主軸內(nèi)管，內(nèi)管上焊接蒸汽分配管和冷凝水止回管，內(nèi)管由內(nèi)管支撐板支撐。蒸汽分配管與加熱盤(pán)管相通，使蒸汽能從進(jìn)氣管進(jìn)入到加熱盤(pán)管加熱干燥魚(yú)粉。干燥魚(yú)粉時(shí)存在熱交換，加熱盤(pán)管內(nèi)的蒸汽變成冷凝水，冷凝水經(jīng)冷凝水止回管進(jìn)入主軸，由虹吸管和出冷凝水管排出。主軸內(nèi)通預(yù)熱管結(jié)合件，用出預(yù)熱主軸，防止主軸因熱脹冷縮導(dǎo)致斷裂。加熱盤(pán)管上焊接有倒料板、炒料板及推料板，使魚(yú)粉由動(dòng)力端往非動(dòng)力端移動(dòng)，并在移動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行翻攪魚(yú)粉和延長(zhǎng)魚(yú)粉在筒體內(nèi)的停留時(shí)間，使魚(yú)粉得到充分、均勻干燥。

圖2 連續(xù)式真空干燥機(jī)的整體結(jié)構(gòu)Fig. 2 Structure of the continuous vacuum dryer

1.3 連續(xù)式真空干燥機(jī)的工作原理

圖3 主軸結(jié)合件的結(jié)構(gòu)Fig. 3 Structure of spindle parts

連續(xù)式真空干燥機(jī)的工作過(guò)程可分為魚(yú)粉傳送過(guò)程和蒸汽、冷凝水流通過(guò)程兩部分。魚(yú)粉傳送過(guò)程為：蒸煮壓榨過(guò)的魚(yú)料經(jīng)關(guān)風(fēng)機(jī)從進(jìn)料口進(jìn)入干燥機(jī)筒體內(nèi)，在主軸和加熱盤(pán)管上推料板的聯(lián)合作用下，魚(yú)粉由動(dòng)力端往非動(dòng)力端移動(dòng)。移動(dòng)過(guò)程中，魚(yú)粉受到擋粉板、炒料板和倒料板的作用，來(lái)回翻攪，延長(zhǎng)了魚(yú)粉與加熱盤(pán)管及主軸的接觸時(shí)間，即延長(zhǎng)了加熱干燥的時(shí)間，使魚(yú)粉能進(jìn)行充分而均勻的干燥。魚(yú)粉干燥后經(jīng)關(guān)風(fēng)機(jī)后送入篩粉機(jī)，進(jìn)行下道工序。魚(yú)粉從輸入到輸出均為自動(dòng)連續(xù)傳輸，實(shí)現(xiàn)了魚(yú)粉的連續(xù)干燥加工。蒸汽、冷凝水流通過(guò)程為：從鍋爐出來(lái)的少量蒸汽經(jīng)預(yù)熱組合件進(jìn)入主軸，對(duì)主軸進(jìn)行預(yù)熱，防止主軸突然受熱和受熱不均而斷裂。此外大量的蒸汽經(jīng)進(jìn)氣管進(jìn)入兩根主軸內(nèi)管，再經(jīng)過(guò)蒸汽分配管進(jìn)入加熱盤(pán)管，加熱盤(pán)管外表面與魚(yú)粉接觸，進(jìn)行熱交換，使蒸汽變成冷凝水，冷凝水經(jīng)冷凝水止回管回到主軸。由于主軸一直在轉(zhuǎn)動(dòng)，冷凝水慢慢堆積在主軸底部，由虹吸管及出冷凝水管排出干燥機(jī)。連續(xù)式真空干燥機(jī)上的引風(fēng)方箱連接引風(fēng)管，與列管式冷凝器相連，在抽真空泵的作用下，使干燥機(jī)筒體內(nèi)的壓強(qiáng)為0.07mPa，形成真空狀態(tài)。雖然加熱盤(pán)管內(nèi)蒸汽溫度為160℃左右，但是由于魚(yú)粉處在真空環(huán)境中，水的沸點(diǎn)降低，70℃時(shí)水分就開(kāi)始蒸發(fā)，避免了魚(yú)粉的高溫氧化，提高了魚(yú)粉的質(zhì)量，因而提高了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

1.4 連續(xù)式真空干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)探討

1.4.1 軸頭密封

連續(xù)干燥機(jī)的干燥效果與溫度控制、真空控制因素有關(guān)［4］。為保證干燥機(jī)筒體內(nèi)合適的真空度，必須保持筒體處于密封狀態(tài)。相對(duì)于觀察窗、清理門(mén)等處的靜止連接點(diǎn)，主軸一直處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，比較容易出現(xiàn)密封不良的狀況。筆者重點(diǎn)考慮主軸與筒體門(mén)蓋連接處的密封結(jié)構(gòu)。主軸與筒體門(mén)蓋連接處采用機(jī)械密封方式，具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。密封結(jié)構(gòu)主要由動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、O型密封圈、石棉墊片、骨架式油封、軸頭耐磨環(huán)、壓簧、導(dǎo)向桿、門(mén)蓋板悶塞、機(jī)封外圈等組成，形成了三道防護(hù)。動(dòng)環(huán)與軸頭連接盤(pán)在安裝時(shí)采用熱套，使兩者過(guò)盈配合，靜環(huán)在壓簧的作用下與動(dòng)環(huán)緊密貼合，同時(shí)使動(dòng)環(huán)與門(mén)蓋板也緊密貼合。動(dòng)環(huán)和靜環(huán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，存在磨損，但在壓簧的作用下，一旦有磨損就能進(jìn)行使靜環(huán)和動(dòng)環(huán)向左移動(dòng)，進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)充，使筒體內(nèi)的氣體逃逸不到筒體外面，形成第一道防護(hù)。靜環(huán)上開(kāi)槽安裝O型密封圈，形成了第二道防護(hù)。此外，軸頭耐磨環(huán)與軸頭熱套，使兩者過(guò)盈配合，機(jī)封外圈與軸頭耐磨環(huán)之間安裝兩個(gè)骨架式油封，形成第三道防護(hù)。經(jīng)過(guò)這三層防護(hù)，保證了筒體內(nèi)的真空度，可實(shí)現(xiàn)魚(yú)粉的低溫干燥。

圖4 主軸與筒體門(mén)蓋連接處的密封結(jié)構(gòu)Fig. 4 Sealing structure at joint between shaft and covering board of barrel

1.4.2 推、倒、炒料板的排列

加熱盤(pán)管上推料板、倒料板、炒料板的排列影響著魚(yú)粉在干燥機(jī)筒體內(nèi)傳送的速度和翻攪的程度。因此應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)線的實(shí)際情況和生產(chǎn)要求確定各料板的數(shù)量及排布。出生產(chǎn)線排列單臺(tái)干燥機(jī)為例，推、倒、炒料板的排列順序如圖5。圖5中每一豎列表示一個(gè)加熱盤(pán)管，共有41個(gè)，推料板26只，倒料板13只，炒料板39只。推料板的作用是使魚(yú)粉由動(dòng)力端往非動(dòng)力端移動(dòng)，倒料板的作用則相反，使魚(yú)粉倒回動(dòng)力端，炒料板則使魚(yú)粉發(fā)生翻攪。由于推料板的數(shù)量比倒料板多，因此魚(yú)粉的整體移動(dòng)趨勢(shì)仍為動(dòng)力端往非動(dòng)力端。圖6～8分別為推、倒、炒料板的具體結(jié)構(gòu)。

圖5 推、倒、炒料板排列順序Fig. 5 Display order of scraping wings， pour plate and fried plate

圖6 推料板結(jié)構(gòu)Fig. 6 Structure of scraping wings

圖7 倒料板結(jié)構(gòu)Fig.7 Structure of pour plate

圖8 炒料板結(jié)構(gòu)Fig. 8 Structure of fried plate

2 連續(xù)式真空干燥機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

1）連續(xù)高效：常見(jiàn)真空干燥為間歇式生產(chǎn)，產(chǎn)品品質(zhì)好但效率比較低［3］，連續(xù)式真空干燥機(jī)為自動(dòng)進(jìn)出料，加熱盤(pán)管上各種料板的不同排序可進(jìn)行翻攪與反復(fù)干燥，既保持了真空干燥的優(yōu)點(diǎn)，又能連續(xù)生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。

2）低溫：利用水分氣化蒸發(fā)溫度隨環(huán)境壓力降低而降低的原理，在真空狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)70 ℃的低溫干燥環(huán)境，對(duì)魚(yú)粉進(jìn)行干燥獲得較高的干燥產(chǎn)品質(zhì)量［5］。

3）節(jié)能環(huán)保：魚(yú)粉干燥過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣經(jīng)引風(fēng)管道進(jìn)入列管式冷凝器中，與冷卻循環(huán)水進(jìn)行熱交換，大量的廢氣釋放熱量后轉(zhuǎn)化為廢汽冷凝水，由冷凝水泵抽至機(jī)外，進(jìn)入污水池集中處理。既利用了廢氣的大量余熱，同時(shí)將廢氣轉(zhuǎn)換為冷凝水進(jìn)行集中處理，既節(jié)能又環(huán)保。此外真空干燥機(jī)的筒體為密閉容器，外界氣體不易混入，減少了廢氣處理量，因而減少了廢氣處理時(shí)所需的能耗，節(jié)約了能源。

3 小結(jié)

在社會(huì)持續(xù)快速發(fā)展的今天，我們正面臨著能源與環(huán)境的雙重壓力，因此必須響應(yīng)號(hào)召，改變“高消耗、高排放、低產(chǎn)出”的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，把節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境放在首位。此次設(shè)計(jì)的連續(xù)式真空干燥機(jī)是一種高效低能耗的干燥設(shè)備，將其應(yīng)用到魚(yú)粉加工生產(chǎn)線中，在生產(chǎn)出高品質(zhì)魚(yú)粉的同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的，具有良好的市場(chǎng)前景。

［1］王繼強(qiáng)， 張 波， 張寶彤，等. 魚(yú)粉的分類(lèi)、加工工藝和品控措施［J］.飼料廣角， 2012（15）：25-27.

［2］《農(nóng)村養(yǎng)殖技術(shù)》編輯部. 加工魚(yú)粉的流程［J］.農(nóng)村養(yǎng)殖技術(shù)， 2008（13）：47.

［3］王 娟，陳人人， 楊公明，等.高效節(jié)能的真空帶式連續(xù)干燥設(shè)備介紹［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2007， 23（3）：117-120.

［4］查國(guó)才. 盤(pán)式連續(xù)干燥機(jī)的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的探討［J］. 機(jī)電信息， 2005， 108（24）：21-24.

［5］趙祥濤， 唐學(xué)軍， 張明學(xué). 節(jié)能減排加強(qiáng)真空低溫連續(xù)干燥新技術(shù)推廣與應(yīng)用［J］. 糧食儲(chǔ)藏， 2009（1）：28-31.

Study on Continuous Vacuum Dryer in the Application of Fish Meal Processing

ZHENG Yin-ping1， WANG Chun-tao1， ZHENG Guo-hong2
（1. Naval Architecture & Ocean Engineering College of Zhejiang Ocean University， Zhoushan 316022；2. Zhejiang Longyuan Sifang Machinery Manufacture Co.，Ltd.， Zhoushan 316014， China）

The technological process， technological structure and working principle of the continuous vacuum dryer that used in the fish meal processing were mainly introduced in this article. Adopting continuous vacuum drying machine in the fish meal processing has obvious advantages， such as reduces the protein oxidation which is caused by high temperature， increases the content of fish meal protein， improves the quality of fish meal， which makes it has the market competition advantage.

continuous； vacuum dryer； fish meal processing

S226.6

A

1008-830X（2014）06-0534-04

2014-08-05

鄭銀萍（1990- ）， 女， 浙江上虞人， 碩士研究生, 研究方向：功能材料.

王春濤（1965- ）， 男， 浙江定海人， 教授， 研究方向：功能材料. E-mail: chuntaow@163.com