一种串联式大米蛋白滤饼调浆系统

技术领域

本发明涉及食品原料加工装置技术领域，尤其是涉及一种串联式大米蛋白滤饼调浆系统。

背景技术

大米蛋白是一种新型植物蛋白，具有低过敏、高消化率和生物价/氨基酸组成合理等特点，食品级大米蛋白一般是碎米生产淀粉糖的副产物--食用级大米蛋白粕再经精制而成。在淀粉糖生产工艺中，板框过滤是常用工艺手段，可用来实现大米蛋白和糖浆的分离，但是经过分离的大米蛋白为大米蛋白粕，纯度较低，需要经过再次调浆、反应、精制分离等工艺才能达到食品级大米蛋白的品质要求。对于从板框下来的滤饼进行调浆是一个较为重要的工艺，而且在食品级大米蛋白整个加工工艺过程中可能会经历多次调浆，该工艺要求调浆后的大米蛋白浆液具有较好的分散均匀性以及较小的颗粒度。目前的工艺一般采用调浆罐进行调浆，然后经过粉碎机进行粉碎，以满足调浆要求，但是这种工艺存在如下问题：(1)大米蛋白在滤板间压缩成饼状，滤饼的尺寸较大，从板框下来的滤饼，虽然经过螺旋输送机的输送等，但是滤饼块尺寸仍可以从数厘米至数十厘米不等，调浆罐分散时，容易出现分散不均匀、浓度不均一的情况；(2)调浆罐分散时，需要较为剧烈的搅拌，而蛋白类物质具有良好的起泡性，会使液位上部出现较厚的泡沫，进而严重影响泵的输送：当泵输送至尾端时，由于无法精准判断泡沫的厚度，会导致泵空转，影响泵的性能和寿命；(3)粉碎机的功耗相对较大。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种低泡高分散性的串联式大米蛋白滤饼调浆系统。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种串联式大米蛋白滤饼调浆系统，包括调浆罐和匀浆罐，所述的匀浆罐通过阀管与调浆罐连接，所述的调浆罐罐体内部设置旋转方向相反的双搅拌系统，每个搅拌系统均由上下设置的导向搅拌叶轮和撞击破碎结构组成，其中一个搅拌系统上的导向搅拌叶轮设置于搅拌系统的上部以向下搅料、另一个搅拌系统上的导向搅拌叶轮设置于搅拌系统的下部以向上搅料，每个搅拌系统上的撞击破碎结构均设置于导向搅拌叶轮的搅料侧以对通过导向搅拌叶轮导向的物料进行撞击破碎；两个搅拌系统水平高度不同，使两个搅拌系统的导向搅拌叶轮和撞击破碎结构交叉设置；所述的调浆罐上部连接进料装置；所述的匀浆罐连接出料装置。

进一步地，所述的阀管为带有溢流阀的溢流管，所述的溢流管水平连接调浆罐的中部和匀浆罐的上部。

进一步地，所述的进料装置包括滤饼进料装置和进水装置，所述的滤饼进料装置由滤饼暂存破碎仓和由变频电机控制的螺旋进料机组成，所述进水装置由进水调节阀和流量计组成。

进一步地，所述的双搅拌系统由变频控制的上搅拌系统和下搅拌系统组成，所述上搅拌系统由上部的下导向搅拌叶轮和下部的第一撞击破碎结构组成，所述下导向搅拌叶轮在上搅拌系统旋转时向下搅料；所述下搅拌系统由下部的上导向搅拌叶轮和上部的第二撞击破碎结构组成，所述上导向搅拌叶轮在下搅拌系统旋转时向上搅料。

进一步地，所述的下搅拌系统和上搅拌系统水平高度不同，使下导向搅拌叶轮、第二撞击破碎结构、第一撞击破碎结构、上导向搅拌叶轮在纵向呈交叉设置。

进一步地，所述的上导向搅拌叶轮和下导向搅拌叶轮均由设置于第一横向柱两侧的叶轮组成，所述的叶轮均与水平面呈一定角度的倾斜以在搅拌系统旋转时定向搅料，优选地设置方式为，第一横向柱两侧的叶轮焊接于第一横向柱上，所述第一横向柱中心固定于搅拌系统的纵轴上。

进一步地，所述的上导向搅拌叶轮和下导向搅拌叶轮上的叶轮与水平面倾斜的角度均为45°。

进一步地，所述的第一撞击破碎结构和第二撞击破碎结构均由设置于第二横向柱上的多个竖向撞击钢板组成，优选地设置方式为，多个竖向撞击钢板均匀地焊接于第二横向柱上，所述第二横向柱中心固定于搅拌系统的纵轴上。

进一步地，所述的调浆罐罐体的内壁设置有纵向设置的阻尼板，以使搅拌系统运行时进一步地增加料液在罐体内的扰动。

进一步地，两个所述的搅拌系统均由变频电机控制搅拌，所述的搅拌电机设置于调浆罐罐体的顶部、搅拌系统的正上方。

进一步地，所述的调浆罐底部设置有浆料循环出料装置，所述浆料循环出料装置包括通过管道连接的第一底阀、循环阀、出料阀、离心泵和第二循环阀，所述的第一底阀设置于调浆罐的底部，通过调浆罐底部、第一底阀、循环阀、离心泵、第二循环阀、调浆罐顶部依次连接形成料液循环结构，以及通过调浆罐底部、第一底阀、出料阀依次连接形成料液导出结构，以上所述的第一底阀、循环阀、出料阀和第二循环阀均为单向阀，且所述的出料阀的出料端与匀浆罐底部的第二底阀的出料端连接。

进一步地，所述的匀浆罐内设置有由变频电机控制的盾式搅料机构，匀浆罐底部设置出料结构，所述的出料结构包括设置于匀浆罐底部的第二底阀、出料泵和第二出料阀，第二底阀、出料泵和第二出料阀依次连接形成出料结构。

进一步地，所述的调浆罐的罐体中部设置有料液浓度计，调浆罐和匀浆罐罐体内部设置有液位计，所述的串联式大米蛋白滤饼调浆系统还包括设置于调浆罐罐体上的PLC控制器，所述的PLC控制器与料液浓度计、液位计、流量计连接以获取这些感知器件的感测信息，同时与变频电机、泵和阀体连接以控制这些装置的启闭。

与现有技术相比，本发明具备的有益效果为：

本发明的串联式大米蛋白滤饼调浆系统中的调浆罐采用了上下交叉设置的双搅拌系统的结构设计，可以大幅度提高搅拌强度，减少了导入罐体内的物料中未经搅碎而直接沉降的大块物料；采用导向搅拌叶轮和撞击破碎结构结合的特殊结构设计，兼具导向分散和破碎两种功能，而且两个搅拌系统逆向旋转，大幅度增加液料扰动，增强了罐内的搅拌强度，实现了大米蛋白滤饼的均匀调浆；同时本发明通过阀管串联调浆罐与匀浆罐并以溢流的方式将调浆罐内的调浆浆液导出至匀浆罐中，可以保证从匀浆罐中导出的浆液的颗粒均匀度、避免了导出浆液浓度的大幅度波动、避免了由于调浆产生的浆液泡沫对后续导出及生产工艺的影响。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明上搅拌系统结构示意图；

图3为图2的侧视结构图；

图4为本发明下搅拌系统结构示意图；

图5为图4的侧视结构图。

图中，1-滤饼暂存破碎仓、2-螺旋进料机、3-进水调节阀、4-流量计、5-调浆罐、6-阻尼板、7-上搅拌系统、71-下导向搅拌叶轮，72-第一撞击破碎结构、8-下搅拌系统、81-上导向搅拌叶轮，82-第二撞击破碎结构、9-液位计、10-料液浓度计、11-第一底阀、12-溢流管、13-溢流阀、14-出料阀、15-循环阀、16-离心泵、17-第二循环阀、18-匀浆罐、19-盾式搅料机构、20-第二阻尼板、22-第二底阀、23-出料泵、24-第二出料阀、25-PLC控制器、26-第一横向柱、27-叶轮、28-第二横向柱、29-竖向撞击钢板、30-纵轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步地说明。

如图1-5所示，一种串联式大米蛋白滤饼调浆系统，包括调浆罐5和匀浆罐18，所述的匀浆罐18通过阀管与调浆罐5连接，所述的调浆罐5罐体内部设置旋转方向相反的双搅拌系统，每个搅拌系统均由上下设置的导向搅拌叶轮和撞击破碎结构组成，其中一个搅拌系统上的导向搅拌叶轮设置于搅拌系统的上部以向下搅料、另一个搅拌系统上的导向搅拌叶轮设置于搅拌系统的下部以向上搅料，每个搅拌系统上的撞击破碎结构均设置于导向搅拌叶轮的搅料侧以对通过导向搅拌叶轮导向的物料进行撞击破碎；两个搅拌系统水平高度不同，使两个搅拌系统的导向搅拌叶轮和撞击破碎结构交叉设置；所述的调浆罐5上部连接进料装置；所述的匀浆罐18连接出料装置。

进一步地，所述的阀管为带有溢流阀13的溢流管12，所述的溢流管12水平连接调浆罐5的中部和匀浆罐18的上部。

进一步地，所述的进料装置包括滤饼进料装置和进水装置，所述的滤饼进料装置由滤饼暂存破碎仓1和由变频电机控制的螺旋进料机2组成，所述进水装置由进水调节阀3和流量计4组成；大米蛋白的滤饼首先进入一个具有破碎功能的暂存料仓即滤饼暂存破碎仓1，经过初步破碎的滤饼再经过螺旋进料机2输送进入调浆罐5，进料螺旋由变频电机控制，可以联动进水装置的进水量对调浆浓度进行控制，水通过进水调节阀3进入，进水流量通过流量计4监测。该系统中，预先设定调浆浓度，螺旋进料机2进料频率与进水流量联动，进水流量通过进水调节阀3控制，可以实现进料频率、进水量、进料阀门的联动以保证进入调浆罐5的物料量和水量，进而控制浓度。

进一步地，所述的双搅拌系统由变频控制的上搅拌系统7和下搅拌系统8组成，所述上搅拌系统7由上部的下导向搅拌叶轮71和下部的第一撞击破碎结构72组成，所述下导向搅拌叶轮71在上搅拌系统7旋转时向下搅料；所述下搅拌系统8由下部的上导向搅拌叶轮81和上部的第二撞击破碎结构82组成，所述上导向搅拌叶轮81在下搅拌系统8旋转时向上搅料。

进一步地，所述的下搅拌系统8和上搅拌系统7水平高度不同，使下导向搅拌叶轮71、第二撞击破碎结构82、第一撞击破碎结构72、上导向搅拌叶轮81在纵向呈交叉设置。

进一步地，所述的上导向搅拌叶轮81和下导向搅拌叶轮71均由设置于第一横向柱26两侧的叶轮组成，所述的叶轮均与水平面呈一定角度的倾斜以在搅拌系统旋转时定向搅料，优选地设置方式为，第一横向柱26两侧的叶轮焊接于第一横向柱26上，所述第一横向柱26中心固定于搅拌系统的纵轴30上。

进一步地，所述的上导向搅拌叶轮81和下导向搅拌叶轮71上的叶轮27与水平面倾斜的角度均为45°。下导向搅拌叶轮71具体结构见图2、3，下导向搅拌叶轮71上的叶轮27呈45°角度倾斜，旋转时向下搅拌物料，侧重分散功能，叶轮27下部焊接有竖向撞击钢板29，侧重撞击破碎功能，下导向搅拌叶轮71上叶轮27向下搅拌的设计即强化了搅拌均匀度，同时可以使物料向下搅动到下叶轮的撞击破碎区。上导向搅拌叶轮81具体结构见图4、5，其上的叶轮27设置于搅拌系统的下部，叶轮27呈45°角度，旋转时向上搅拌物料，侧重分散功能，叶轮27上部焊接有竖向撞击钢板29，侧重撞击破碎功能，上导向搅拌叶轮81上的叶轮27向上搅拌可以把大块物料向上搅动，即避免下沉，又可以到达撞击破碎区。

进一步地，所述的第一撞击破碎结构72和第二撞击破碎结构82均由设置于第二横向柱28上的多个竖向撞击钢板29组成，优选地设置方式为，多个竖向撞击钢板29均匀地焊接于第二横向柱28上，所述第二横向柱28中心固定于搅拌系统的纵轴30上。

进一步地，所述的调浆罐5罐体的内壁设置有纵向设置的阻尼板6，以使搅拌系统运行时进一步地增加料液在罐体内的扰动。

进一步地，两个所述的搅拌系统均由变频电机控制搅拌，所述的搅拌电机设置于调浆罐5罐体的顶部、搅拌系统的正上方。

进一步地，所述的调浆罐5底部设置有浆料循环出料装置，所述浆料循环出料装置包括通过管道连接的第一底阀11、循环阀15、出料阀14、离心泵16和第二循环阀17，所述的第一底阀11设置于调浆罐5的底部，通过调浆罐5底部、第一底阀11、循环阀15、离心泵16、第二循环阀17、调浆罐5顶部依次连接形成料液循环结构，以及通过调浆罐5底部、第一底阀11、出料阀14依次连接形成料液导出结构，以上所述的第一底阀11、循环阀15、出料阀14和第二循环阀17均为单向阀，且所述的出料阀14的出料端与匀浆罐18底部的第二底阀22的出料端连接，调节罐设有离心泵16对浆液进行再循环以保证调浆均匀度。调浆罐5配置的离心泵16所进行的再循环使罐底部的物料可以循环至罐顶部，离心泵16叶轮的撞击效果可以进一步分散物料，可以使浆液变得更加均匀。经过生产验证，该设计可以保证调浆罐5内物料和浓度均一。

进一步地，所述的匀浆罐18内设置有由变频电机控制的盾式搅料机构19，匀浆罐18的侧壁设置有第二阻尼板20，匀浆罐18底部设置出料结构，所述的出料结构包括设置于匀浆罐18底部的第二底阀22、出料泵23和第二出料阀24，第二底阀22、出料泵23和第二出料阀24依次连接形成出料结构。

进一步地，所述的调浆罐5的罐体中部设置有料液浓度计10，调浆罐5和匀浆罐18罐体内部设置有液位计9，所述的串联式大米蛋白滤饼调浆系统还包括设置于调浆罐5罐体上的PLC控制器25，所述的PLC控制器25与料液浓度计10、液位计9、流量计4连接以获取这些感知器件的感测信息，同时与变频电机、泵和阀体连接以控制这些装置的启闭，以联动进料量和进水量实时调整料液浓度。调浆罐5设有液位计9，当液位高度达到70％时，溢流阀13自动开启，物料进入匀浆罐18(该罐安装高度低于调浆罐5)，为保证溢流顺利，溢流管12高度设置为调浆罐5高度的40％位置、匀浆罐18高度的70％。操作时，可实时控制溢流阀13开启度，使调浆罐5液位始终保持在罐高的70％左右，动态连续溢流至匀浆罐18。设置70％液位是为了规避泡沫溢出罐子，同时取液位的中上层匀浆。

匀浆罐18设有液位计9，液位计9与出料泵23联动，出料泵23采用容积泵，泵的转速与匀浆罐18液位计9联动，控制液位高度10-70％之间，即可保证溢流顺利，同时避免泵空转。匀浆罐18采用盾式搅拌，搅拌速度最高40转/分钟，搅拌接触面大，搅拌速度慢，只需保证物料不发生沉降即可，同时较慢的搅拌速度可以减少泡沫产生。盾式搅料机构19的搅拌叶轮通过变频电机控制，可以根据浓度实时调整转速，高浓度高转速、低浓度低转速，保证效果同时降低功耗。PLC控制器25可实时显示系统内电机开启状态、变频电机转速、罐液位高度、自控调节阀状态等，并可按照设定程序实现实时控制。该系统经过生产验证，当蛋白调浆浓度设定为8-16％时，可以得到较为均匀的大米蛋白浆液，工艺误差处于合理范围内，可精确地满足不同产品生产时的工艺要求。

本发明的串联式大米蛋白滤饼调浆系统保持精准浓度的调浆工艺为：

设定所需导出浆液浓度为C±a％、螺旋进料机2转速为N1、进水调节阀3进水流量为F、调浆罐5搅拌系统的转速为N2、调浆罐5的液位为L1、盾式搅料机构19的转速为N3、匀浆罐18液位为L2、匀浆罐18中的浆液浓度为C1，调浆罐5中浆液浓度为C2；

(1)启动本系统的程序，滤饼暂存仓破碎刀片电机和螺旋进料机2开始启动，同时前段系统对滤饼暂存破碎仓1进滤饼，液位仪、浓度计开始工作；

(2)滞后一定时间后(该时间为物料充满螺杆输送机2的时间，不同转速时间不同)，进水调节阀3开启，双搅拌系统同步启动，料和水进入调浆罐5，调浆开始；

(3)N2由调浆浓度C决定，N1和F初始值由C决定，料液浓度计9和料液浓度计10实时检测浓度值，通过料液浓度计9和料液浓度计10实时测得的浓度值C1和C2，结合进水流量和溢流的控制，使导出浆液浓度的精准控制在设定值C±a％；

(4)随着调浆进行，当调浆罐5的液位L1升至10％时，第一底阀11、循环阀15、离心泵16、第二循环阀17开启，开始物料循环；当液位L1升至70％时，溢流阀13开启，物料进入匀浆罐18，盾式搅料机构19，转速N3由调浆浓度C决定；溢流阀13开启度与液位L1联动，保持液位L1维持在70±10％；

(5)匀浆罐18上液位L2在30％时，第二底阀22、出料泵23和第二出料阀24开启，出料泵23的转速与液位L2联动，保持L2的液位在10-70％之间。

所述的浆液浓度的精准控制方法为：

(a)C1处于C+a％～C-a％之间，当C2高于C+a％时，调整提高进水流量F，使C2的值降至C+a％～C-a％之间，同时在步骤(4)、步骤(5)所述的条件下控制溢流阀13流量、离心泵23流量(即控制溢流阀13流量、离心泵23流量)通过溢流以保持C1处于C+a％～C-a％之间；当C2也处于C+a％～C-a％之间时，继续控制原有的溢流阀13流量、离心泵23流量；当C2低于C-a％时，调整降低进水流量F，使C2的值升至C+a％～C-a％之间，同时控制溢流阀13流量、离心泵23流量通过溢流以保持C1处于C+a％～C-a％之间；

(b)C1高于C+a％，当C2高于C+a％时，调整提高进水流量F，使C2的值降低，同时控制溢流阀13流量、离心泵23流量通过溢流调整C1降至C+a％以下；当C2处于C+a％～C-a％之间时，保持进水流量F不变，同时控制溢流阀13流量、离心泵23流量通过溢流使C1调整至C+a％～C-a％之间；当C2低于C-a％时，首先通过保持进水流量F不变，同时控制溢流阀13流量、离心泵23流量的情况下通过溢流使C1调整至C+a％～C-a％之间，此时如C2依旧低于C-a％，则调整降低进水流量F，使C2的值升至C+a％～C-a％之间，同时控制溢流阀13和离心泵23流量的情况下通过溢流使C1处于C+a％～C-a％之间；

(c)C1低于C-a％，当C2高于C+a％时，首先通过保持进水流量F不变，同时控制溢流阀13、离心泵23流量的情况下通过溢流使C1调整至C+a％～C-a％之间，此时如C2依旧高于C+a％，则调整升高进水流量F，使C2的值降至C+a％～C-a％之间，同时控制溢流阀13、离心泵23流量通过溢流使C1处于C+a％～C-a％之间；当C2处于C+a％～C-a％之间时，保持进水流量F不变，同时控制溢流阀13、离心泵23流量通过溢流使C1调整至C+a％～C-a％之间；当C2低于C-a％时，调整降低进水流量F，使C2的值升高至C+a％～C-a％之间，同时控制溢流阀13、离心泵23流量通过溢流使C1调整至C+a％～C-a％之间。

应当说明的是，以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何本技术领域人员在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容作出的局部改动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围。