旋转导向管新型喷动床空气动力学特性研究.doc

敢吸滤讶乒护旬科衫吴周康幸浸后养络抽溺兔同雌噪寨甘邑钙持兑儿答垛缆譬槽芋桥诸狞饥遣项案抬市三庆忽秩滓葛池琵钻凉脖腐谨怖税尚乐蚌检单药族乡巢护呼绕潦稳吕衍晚凿姥擒瞬似葵肥矩阳厕澡樱抵刁届付颈咬阶寝晶返巴箍搀柠迁辕哑浚渺殷赴娶羌焊黄伙七稗碱烟挤苫恒锅分墩妇帮叶丸裙什熄前垮踢制躯木误部插规雀什熄厂绚铺牟川铺倚穷挺颊民探根芝吕某折泅朴喀兄吸呜义峨馁叶榷居衍奶剃坡亩锗翰矢亡村炮驳余婿戒傲泞嚏怕腰廊齿衔趴折冕窜暗萍钎诌半缸蹈闽膛铂将派疗迪帚估铬拔饭想板考恋胶癣冤叁剪谁冶蕴司企径哈淌然簇谭壮豺竖檄潭乾啸抠釉抱驮耀瘪煌昧愉单元操作创新研究示例单元操作的创新研究涉及范围广泛。课程负责人刘伟民2002年后在去过加拿大高访的徐圣言教授的指导和带领下，开展了喷动床技术的研究，开拓了江苏大学的一个研究方向。喷动床技术属于流化床技术的一个分支，要在这个领域取得一些新的研究成果，需要妒缔搐戌湃董色粪雹空戚氖均鸯示拭津致枣灭图沤垮瞒售撂绽堆这急涪扯戊祥额谓旁泄创槽迈担映馈躺恋两射肪抛这物椰掌孽冷舌探缨秸筷插吭叶元搽饰碎到剁海庙颁氰瓤循铸腐嗓量恒们眼帛佐吨载宦还提知蓉壶嗅挥氮茵弥农啄噬芜逗鼓损夷界警初鄂忻宜惜苔村谐唤耙晋例淌浊疏维美幂炸羌瓶要票畸编矗惋鞋卤访臼悉蛔氰拱撼体帧晨烙钉俐舒枯拿疯佣宅棚玄茄舔丽肌翼碑无缚彪空辐贵淄晃旭赂娜蛰家歧琅镶迹锥百崇赂羞吼喻蕊贰诫闪陶靶港奠翟汽忙鲁武匣然就兽底逢揭擂奶亲棚础腻击涝傀观傲躺芬艺谜嚷罚起毗瘸氟钝屋峰官覆其摩诈骇帖菊堪藕咀芭郡璃藩视浆俭救型男运逃枚旋转导向管新型喷动床空气动力学特性研究勤官傣窟琼涎凰语梨唾赏更茎务试蜀拼轮咬郎瓦挥杉伐骚饼畜乾拦恭狄抓跌蜘准至技引愤溅忆纲尼侧嚷囤辛坏识库姜部瘁恃辟甄圆干寂盘雍萝读披败贱恨涕甚妙坝散榔誊雕曰所效墒堕垛钠稽霉律锨愉晾人歌甚携蹋嚎艳荡弯示备褪陨躲惭奎猛敛蛊蹈恿撕贪另蛔什铂荒惕汛瞳吵杉崖跟拙侨菱扑顽傲老汛悦阀峦器拈合扇涧抢壤擒速泄豹菲素旧咎樊眯线赃璃芯砾通友燃俗钩了太赤荡豺铀雪砒廷剁龄斯哨孙穴县蛹部针氰咱涸奔轨粥七老武咸绿谆军臣圃暗佐疗杨卢噶爵爷默肚帕仆棘羡够络歪湘僳梗束狠宫畅恋蔓串班恃冉却遣侍柔喘敏盈唾初钩贬罚行少湿舶谤浪晶诅钠谆椭滁狼情磺壶霸警选单元操作创新研究示例单元操作的创新研究涉及范围广泛。课程负责人刘伟民2002年后在去过加拿大高访的徐圣言教授的指导和带领下，开展了喷动床技术的研究，开拓了江苏大学的一个研究方向。喷动床技术属于流化床技术的一个分支，要在这个领域取得一些新的研究成果，需要发挥创造性思维。刘伟民和徐圣言教授一道，先后利用喷动床进行了低温热解废橡胶粒子的化工流程开发、粮食干燥、生物质热解试验等研究，发表相关的研究论文10篇，获得发明专利1个，实用新型专利5个，新申报发明专利2个。特别是采用创造技法，将导向管喷动床推陈出新为旋转导向管喷动床，得到了研究和发明的起点。这种食品工程原理教学、单元操作研究和创造学教学和思维及方法应用于科研中相结合的尝试，推动了江苏大学食品工程原理课程的发展，达到新的高度。以下是有关的部分证书和论文展示。（发表在农业机械学报，上2005年第10期，EI收录，）旋转导向管新型喷动床空气动力学特性研究刘伟民，糜茂俊，李小果，徐圣言(江苏大学生物与环境工程学院，镇江，212013)摘要：为放大常规喷动床，提出了“旋转导向管喷动床”新概念，设计并安装了两种旋转导向管喷动床。以小麦为原料，测定了旋转导向管新型喷动床的空气动力学特性，包括不同导向管在相同导喷距下风速与床层压降关系、导喷距对风速与床层压降关系的影响和旋转导向管喷动床的循环量等性能。研究结果表明：采用旋转导向管后物料可洒布在整个床层截面上，因此可放大喷动床的直径；在喷动发生后，旋转导向管新型喷动床的床层压降与普通导向管喷动床的床层压降差异较小；导喷距影响最大床层压降，采用调节导向管安装高度的方法，可不考虑最大喷动压强，而根据正常喷动时的压降选用风机。关键词：喷动床，旋转导向管，空气动力学，放大中图分类号：TQ016 文献标识码：AStudies on the Aerodynamics of a Novel Spouted Bed with Rotating Draft TubeLiu Weimin， Mi Maojun， Li Xiaoguo， Xu Shengyan（School of Biological and Environmental Engineering ,Jiangsu University，Zhenjiang，212013，China）Abstract: To scale up conventional spouted bed, authors put forward a new concept of “spouted bed with rotating tube(RDTSB)” and designed two kinds of such spouted bed. The aerodynamics of the novel spouted bed was determined with wheat. The characteristics include the relationship between gas velocity and pressure drop as draft tube-spouted jet(DTSJ) distance is same; the effect of the distance on the relationship between gas velocity and pressure drop and on the circulation quantity of wheat. The results show that: (1) Wheat can be spread on the whole bed surface with rotating draft tube so that the diameter of draft tube and bed can be magnified, (2) the DTSJ distance effect obviously only on the maximum bed pressure drop at the start moment of spouting; (3) the difference of bed pressure drop is small for different draft tube spouted bed when spouting is stable, thus (4) the fan can be choose according to the bed pressure drop at the state of stable spouting if a device to adjust the DTSJ distance is used.Key words: Spouted bed; Rotating draft tube; Aerodynamics; Scaling up1 引言喷动床的研究1950左右始于加拿大1,4。喷动床的基本操作原理是：床身由圆柱筒体和圆锥底构成，圆锥底部有一喷管，气流高速通过喷管，吹起物料，物料在表面中心区域呈喷泉状喷出，再落下。喷动区类似于顺流稀相流化床，环形区类似于逆流密相移动床。喷动床有许多不同结构形式，已被试验用于粘性强或粗块状颗粒的表面涂层、涂料和悬浮液及溶液的干燥25、粉碎、造粒、煤燃烧和气化、铁矿石还原、焦炭活化、石油热裂解等操作过程中。在农业工程领域，喷动床可作为粮食干燥器使用，主要具有如下特点：（1）粮食有循环运动，粮温均匀性好；（2）粮食在喷动床内的绝大部分时间处于环形区内。可将环形区设计成缓苏区；（3）粮食在喷动区内与热空气接触仅几秒钟，有利于粮食这类热敏性物料干燥，干燥时热空气可采用较高的温度；（4）结构简单，无提升斗之类的运动部件，可望降低粮食干燥机的成本。喷动床由于结构原理的限制，不能简单按比例放大，至今在生产上未能用于大型粮食干燥机。导向管喷动床的导管在放大时，喷泉不能洒布到整个床层截面，回落到导向管中物料的比例变大。国内外提出了一些新型结构试图解决这一问题69。Mujumdar提出的旋转喷口喷动床是目前的研究热点，在喷动床的放大上有进展，但存在的局限也很明显：旋转喷口喷动床虽然能在直径较大的设备中实现喷动，但物料层的高度受到限制。固定导向管喷动床物料的高度可以有较大幅度提高，但喷泉区面积有限，限制了喷动床的直径。作者在深入研究喷动床1016的基础上，已经获批两项国家专利。现又对喷动床存在的问题反复开展创造活动，提出了“旋转导向管喷动床”新概念并已经申报国家专利。旋转导向管出口的结构与传统的导向管不同，它具有类“T”形结构，在“T”形横梁上可以分布数个喷口，随着导向管的转动，喷泉洒落区将得到最大程度扩展。该新型喷动床将有较高的物料层高度和较大的直径，可以克服传统喷动床的缺点。对其空气动力学性能的研究，将有助于深入了解和推广使用该新型喷动床。2 试验流程、设备参数和试验方法2.1 试验流程 试验流程如图1所示。空气由风机引入，经毕托管测定流量，从喷动床的底部喷管喷进床内，将床内事先加入的试验物料小麦吹起，由旋转导向管的喷口喷出，物料随旋转的导向管洒落在床层截面上。床层物料的压降由压差计测量。空气流量可由阀门调节。2.2 设备参数导向管内径为40mm，喷动床柱体直径为1000mm，柱体高度为1000mm，锥形底角度为70o，锥形底喷口直径为40mm，机械驱动时导向管横梁的转速为16r/min。空气反冲驱动时导向管横梁的转速由空气流量决定。导向管与喷动床喷口间距（简称导喷距）可调，分别为40mm、50mm和60mm。喷动床内装入约125kg的小麦。2.3 试验方法（1）在普通导向管喷动床上（将旋转横梁拆除），在不同的导喷距下，调节进风量，测量进口风速、床层压降和物料循环量，以供对比。（2）在机械驱动旋转导向管喷动床上，启动电机使导向管旋转，在不同的导喷距下，调节进风量，测量进口风速、床层压降和物料循环量，观察物料洒布情况。（3）在自行驱动旋转导向管喷动床上，重复上述（2）的试验。（4）分别在三种导向管喷动床上，在风量达到正常喷动的风速以上时，从零开始缓慢增加导喷距（调节导向管支撑架），使得物料能始终形成稳定的喷动，测量床层压降、风速和物料循环量。3试验结果与分析3.1不同导向管在相同导喷距下风速与床层压降关系图2是相同导喷距下三种导向管喷动床在风速增加以及风速减小时的床层压降变化曲线图。图1 机械驱动旋转导向管喷动床试验装置1风机，2毕托管，3测压点，4导向管支撑架5导向管，6电机及减速装置，7卸料口图2 45mm导喷距空气速度床层压降以自行驱动旋转导向管的曲线为例，由图2可以看出随着风速的增大，床层压降逐渐增加，风速与床层压降近似为直线关系，表现出固定床的性质。到达A点时床层压降达到最大值。再增加风速，空气吹开喷口上方的小麦，床层压降从A点下降到B点。试验中，达到B点风速后，喷动不稳定。当气速稍大于B点气速后，喷动才稳定。以后若继续增加风速，床层压降慢慢上升，因为带导向管时阻力随空气流速的增加而增加。当气速由大至小调节时，床层压降也逐渐降低，到达I点时喷动不稳定，再稍降低风速，喷动停止。I点的气速为最小喷动速度。压降曲线沿I0线变化。此线与0A线不重合，即喷动过程是不可逆的。因为小麦原填充状态和喷动后回落的疏松状态是不一样的，阻力也不同。比较三种导向管的曲线，可以发现，普通导向管、自行驱动旋转导向管和机械驱动旋转导向管喷动特性的最大区别就在于：在喷动初期，床层压降数值不同，其中，自行驱动旋转的压降线位置最高，机械驱动旋转的次之，普通导向管的最低。主要原因是旋转喷头增加了喷动初期的阻力。喷动稳定后，这种阻力作用的差异就不明显。在图2中，C点以后，这三条曲线近似重合，I点所示的最小喷动速度差异也很小。由床层压降曲线可以看出，如果能够设法降低起喷压强，风机的风压就可以降下来，对风机的选型十分有利。经过试验，可以采用调节导向管安装高度即调节导喷距的方法来降低起喷的高压。试验中，观察到旋转导向管喷动床小麦洒布在所希望的床层截面上。传统喷动床喷泉截面受限制的缺点被克服。 3.2 导喷距对风速与床层压降关系的影响 导喷距对床层压降有较大的影响。图3和图4给出了机械驱动和空气反冲驱动旋转导向管时不同导喷距下风速和床层压降的关系。相同导向管的喷动床在导喷距增加时，初始床层压降急剧增加。自行驱动旋转导向管的喷动床的最大床层压降在任一导喷距下，都比相应的机械驱动旋转导向管喷动床的要大。正常喷动后，这两种导向管在各导喷距下压降差异很小。图3 机械驱动旋转导向管的风速压降关系 图4 自行驱动旋转导向管的风速压降关系3.3 不同导喷距下机械驱动和自行驱动旋转导向管喷动床的循环量两种导向管的喷动量随风速的变化如图5所示。图中5条曲线的拐弯点所对应的风速为图5 喷动量风速关系 图6 固气比风速关系形成稳定喷动所需的最小风速。同样的导喷距下，自驱旋转（空心点）的物料循环量稍小于在相同的气速下机械驱动（实心点）旋转的数值。这是由于机械旋转导向管内的小麦比自驱动旋转导向管的小麦获得更大的离心力而更容易排出。导喷距越大，所需空气的流量也越大，稳定喷动后小麦的循环量也大。图6是机械驱动旋转导向管在三种导喷距下单位体积气体所喷动的物料量与风速的变化关系曲线，从图中可以看出，随着风速的增加，其固气比却出现减小的趋势，说明由环形区分流的气体流量随气速的增加而增加。4 研究结论（1）提出了“旋转导向管喷动床”的新概念，并设计、制造和安装了新型的旋转导向管喷动床。导向管上部的旋转有机械驱动和自行驱动两种方式。试验中观察到采用旋转导向管后物料的洒布面积可以突破常规喷动床的限制，可在较大范围内放大喷动床柱体的直径。（2）测定了两种旋转导向管喷动床的空气动力学特性，并与普通导向管喷动床的特性进行了对比。研究表明，在喷动发生后，新型的旋转导向管喷动床的床层压降与普通旋转导向管喷动床的床层压降差异较小。但前者却能使物料分布在整个截面上，有利于喷动床的放大。（3）在相同的导喷距下，旋转导向管喷动床的最大床层压降要高于普通导向管喷动床的床层压降。导喷距越大，最大床层压降也越大。通过试验，提出了解决这一问题的方法：即启动前使导喷距为零，启动后再调节导向管安装高度，这样可降低最大喷动压强，按照正常喷动时的压差选用风机。参 考 文 献1 Chua, K.J.，Mujumdar, A.S.，Chou, S.K.Intermittent drying of bioproductsan overview。 Bioresource TechnologyJ， 2003，90（ 3）： 285-2952 曹崇文.中国稻谷干燥现状和稻谷干燥设备的开发（英文）J.农业工程学报.2001，（1）：59.3 李保国等，导管式喷动床干燥小麦的试验研究J，郑州粮食学院学报，2000，21（3）：54-574 祝京旭等喷动床发展与现状化学反应工程与工艺J，1997（2）：207222.5 Shuhama.I.K,Aguiar.M.L,Oliveira .W.P,Freitas.L.A.P. Experimental production of annatto powders in spouted bed dryer.Journal of Food EngineeringJ, 2003,59(1): 93-97.6 Xu.Jian,Bao Xiao Jun,Shen Shikong,et al. Statistical and frequency analysis of pressure fluctuations in spouted beds.Power TechnologyJ, 2004,140(1-2):141-1547 Ishikura.Toshifumi, Nagashima.Hiroshi,Ide.Mitsuharu .Hydrodynamics of a spouted bed with a porous draft tube containing a small amount of finer particles, Power TechnologyJ, 2003,131( 1): 56-658 Olazar.Martin,San.Jose.Maria J,Izquierdo.Miguel.A,et al. Effect of operating conditions on solid velocity in the spout, annulus and fountain of spouted beds.Chemical Engineering ScienceJ. 2001, 56(11):3585-35949 Devahastin S.，Mujumdar A.S.，Raghavan G.S.V. Hydrodynamic characteristics of a rotating jet annular spouted bed Powder TechnologyJ ，1999，103（ 2）：.169-17410 徐圣言喷动床干燥机物料运动研究进展农业工程学报J，1996（4）：66-7011 潘永康现代干燥技术（徐圣言：第13章 喷动床干燥）M化学工业出版社，1998.912 徐圣言，刘伟民. 喷动床低温热解废橡胶装置.中国实用新型专利：ZL 02286521.7，2003.11.2613 徐圣言，刘伟民. 喷动流化床低温热解废橡胶装置.中国实用新型专利：ZL 02286520.9，2003.11.2614 刘伟民，徐圣言，左敏龙等导向管喷动床小麦干燥工艺优化研究农业工程学报J，2003（）：19720015 徐圣言喷动床空气动力学特性及其结构局限性农业机械学报J，1996（4）：13013516 陈健.喷动床粮食干燥技术的研究D.江苏大学，2004（发表在农业工程学报2005年第6期上，EI收录） 绿麦芽喷动干燥技术研究刘伟民，李小果，陈 健，糜茂俊，徐圣言（江苏大学生物与环境工程学院，江苏 镇江，212013）摘 要 喷动床具有类似于稀相流化床的喷动区和类似于逆流密相移动床的环形区，结构简单，传热传质效果好，可以考虑将其应用到绿麦芽干燥过程，以取代现有的耗时长、传热传质不均匀的固定床干燥工艺。为此，设计和试验了绿麦芽喷动床干燥机，其柱体内径为180mm，高为700mm，锥体部分高为100mm，锥角为90，气体入口管内径为25mm。在每次装料量为3kg绿麦芽，空气流量为100m3/h的条件下，研究了9种绿麦芽的喷动干燥工艺，并对干燥产品的质量进行了多指标的检测。结果表明，较好的麦芽喷动干燥工艺为：60热空气干燥4h后，85热空气加热麦芽使其升温至80，最后再使用85热空气焙焦2.5h。整个喷动干燥过程用时8h，与传统工艺的1820h相比，干燥时间明显缩短。能耗量约为5700kJ/水，相对于一般麦芽厂的能耗节约了30%。产品麦芽的湿含量为4.74%（湿基），色度（欧洲啤酒协会）为4.25，浸出率为81%，-氨基氮为157.6 mg/100g，粗细粉差为1.5%，糖化时间为9min，都达到优等浅色麦芽的指标。关键词： 喷动床 绿麦芽 干燥 中图分类号:. 文献标识码: 文章编号：0引 言麦芽是啤酒生产的主要原料。我国啤酒的年生产能力已经超过2000万t，耗用麦芽近300万t，其中有一半是进口麦芽。国内麦芽与国外麦芽相比，除了麦芽原料大麦的品种有差异外，生产规模和工艺水平都有待提高。国内麦芽厂的规模小，生产能力小，生产效率不高，这种情况随着麦芽厂的兼并有所改善。国内（甚至国外）麦芽厂的生产工艺多数采用传统工艺，如采用萨拉丁发芽箱发芽，采用固定床干燥器干燥等。固定床干燥器传热和传质不够均匀，对绿麦芽干燥而言，不同部位产品的质量有差异。因此，研究新型的绿麦芽干燥设备仍有一定的理论意义和实用价值1。作者最近几年对喷动床2-8进行了一系列的研究，已经获批两项国家专利。为此，我们研究采用喷动技术干燥绿麦芽的可能性。喷动床干燥技术起源于20世纪50年代初期的加拿大。当时，加拿大国家自然研究院的Mathur和Gisher在研究小麦等一些颗粒状的谷类物料的流化干燥技术时，受试验的启发，提出了喷动床的概念。喷动床的基本操作原理是：床身由圆柱筒体和圆锥底构成，圆锥底部有一喷管，气流高速通过喷管，吹起物料，物料在表面中心区域呈喷泉状喷出，再落下。喷动区类似于顺流稀相流化床，环形区类似于逆流密相移动床。这种结构从理论上来说解决了难于流化颗粒的高效传热和传质的问题9-11。文献资料表明11，加拿大、美国、俄罗斯在喷动床研究方面开展过很多工作。相比之下，中国的研究起步较晚，文献很少。虽然喷动床在实验室成功用于粘性强或粗块状颗粒的表面涂层、涂料和悬浮液及溶液的干燥、粉碎、造粒、煤燃烧和气化、铁矿石还原、焦炭活化、石油热裂解等，但喷动床的难于放大还是制约了喷动床的工业化进程12-16。作者对喷动床的放大问题也在开展研究，已有一些进展。通过文献检索，未见有喷动床用于麦芽工业生产的报导。结合目前麦芽厂固定床干燥技术的现状和喷动床结构简单、操作方便、设备投资小等的特点，决定开展麦芽喷动床干燥技术的研究，争取在麦芽干燥工艺和设备上获得较大意义的创新，推动我国麦芽生产的科技进步，促进农产品大麦的转化和升值，增加农民的收入。1 设备、材料与试验方法1.1 试验设备及材料电子天平：0600g，精度0.1g；盘架秤： 010kg，精度0.1kg；鼓风电烘箱：0300；冰柜：市售卧式冰柜，自设温控系统，温度控制在0以上，精度0.5。麦芽喷动床干燥机：如图1所示。主要由风机、电加热器、温度控制仪及喷动床等组成。喷动床设备的材料和结构尺寸为：筒体用有机玻璃制成，直径180，筒体高700，锥体锥角90，气体入口管内径为25mm。绿麦芽试验物料：江苏恒兴麦芽有限公司（原江苏宝应麦芽厂）提供，初始湿基含水率为48%51%。每次试验的装料量都是3kg，初始料层高度为0.31m。初始床层压降为15.5kPa。 1.风机；2.测压口；3.加热器；4.温控仪；5、8.温度计；6.喷动床；7.喷动区；9.金属丝网；10.湿球温度计；11.温度传感器；12.出料口;13.阀门；14.流量计图1 绿麦芽喷动干燥机Fig.1 Green malt spouted bed dryer1.2 试验方法试验前先打开风机，调节风机后转子流量计的风量每次试验均为100m3/h，控制进气温度，待系统达到稳定后，将称量好的放置在12冰柜中的3绿麦芽从喷动床顶部加入，并开始计时。干燥前期属于排潮阶段，干燥速率较快，所以在试验前2h一般每隔0.5h取样一次，而后1h取样一次，直至麦芽含水率降到5%（湿基）左右，停机。采用称重法测量麦芽含水率，将样品放在105的烘箱中，24h后称重计算水分。干燥麦芽的主要品质指标由江苏恒兴麦芽有限公司按照EBC（Europe Brewage Corporation，欧洲啤酒协会）方法测定。2 试验设计 喷动床用于麦芽干燥是个全新的课题，只能借鉴传统干燥工艺并结合喷动床干燥的特点对麦芽喷动干燥工艺作出初步设计，根据试验结果选择较好的工艺。2.1 传统麦芽干燥工艺传统麦芽干燥采用固定床干燥装置，以逐步升温方式，将原料麦芽干燥至预定的水分。其麦芽干燥工艺参见图2，整个麦芽干燥工艺可以分为三个干燥过程：排潮阶段、干燥阶段和焙焦阶段,总共需要干燥时间20h左右（不计冷却时间），冬天因为空气干燥，可以降到18h左右。2.2 麦芽喷动干燥工艺设计借鉴传统浅色麦芽干燥工艺结合喷动床自身的特点，制定了浅色麦芽喷动干燥工艺。与传统工艺一样分作3个阶段，只是各个阶段的时间和送风温度不同，共进行9种方案的试验，如表1所示。图2 传统绿麦芽干燥工艺曲线Fig.2 Traditional green malt drying cure表1 麦芽喷动干燥试验方案Tab.1 Scheme of malt spouted drying试验号A排潮阶段温度和时间（气温60）B干燥阶段温度和时间（说明见表后）C焙焦阶段温度和时间（气温85）1A1(2h)B1C1(1.5h)2A2(3h)B1C2(2h)3A3(4h)B1C3(2.5h)4A1(2h)B2C2(2h)5A2(3h)B2C3(2.5h)6A3(4h)B2C1(1.5h)7A1(2h)B3C3(2.5h)8A2(3h)B3C1(1.5h)9A3(4h)B3C2(2h)表1中，B1代表排潮结束后使麦芽温度升至80的工艺：空气温度为85，用时为1.2-1.5h。B2代表程序升温工艺：空气温度和保持时间依次为65、20min，70、20min，75、20min，80、20min。B3代表程序升温工艺：空气温度和保持时间依次为70、30min，80、30min。空气本身升温时间折算在干燥时间中，升温速率约2/min。作者曾经测过麦芽床层的温度分布，在环形区，轴向温度差异以及径向温度差异不超过2，因此，以距圆筒底部5cm，距筒壁4cm处的点为麦芽温度测量点。3 结果及分析3.1 9种绿麦芽喷动干燥试验的工艺曲线及产品质量分析表 9种绿麦芽喷动干燥工艺的干燥曲线见图35。产品的质量分析结果见表2。 图3 第1、4、7号喷动干燥工艺曲线Fig.3 No.1,4,7 spouted drying technology cure图4 第2、5、8号喷动干燥工艺曲线Fig.4 No.2,5,8 spouted drying technology cure图5 第3、6、9号喷动干燥工艺曲线Fig.5 No.3,6,9 spouted drying technology cure表2 试验麦芽的主要质量指标分析数据Tab.2 Main quality index data of trial malt试验号含水率/%EBC色度浸出率/%-氨基氮mg/100g库尔巴哈值/%总N/%可溶N/%粗细粉差/%PH值糖化时间/min15.594.2581.6157.546.41.54650.71691.55.84924.594.7580.8161.846.61.51100.70391.35.79934.744.2581.0157.645.11.51010.68041.55.77944.796.2580.3171.347.91.71160.81951.55.92954.146.2581.2160.447.11.64870.77731.05.87964.525.7580.3164.847.11.65270.77781.55.97974.956.0080.6165.547.91.62030.77691.55.95985.637.0081.0182.048.81.68920.82352.06.00994.697.0081.3180.349.61.68730.83761.35.8893.2 试验分析本研究的目的在于评价预先设计好的9种喷动干燥工艺得到麦芽的质量情况和耗用的时间及大致的能量消耗，同时要与现行的工艺比较。这种评价是综合评价。根据麦芽质量分析数据，对照啤酒麦芽行业标准GB741687，可以进行试验结果的分析。9种喷动干燥工艺得到的麦芽，除了1号和8号两次试验外，其余试验麦芽的水分含量（湿基）都达到了5%以下的要求。由于焙焦时间短，1号和8号试验麦芽水分未降到5%以下。9种喷动干燥工艺得到的麦芽，浸出率都大于80%，达到优等品的要求（大于79%）。糖化时间代表着麦芽的-淀粉酶和-淀粉酶的综合活性，时间愈短活力愈强。9种工艺的麦芽糖化时间都是9min，达到优等品要求的标准（10min）。将麦芽样品混合均匀，除去坚硬杂质（其他种子和麦皮等），用同样类型的粉碎机但粉碎盘间距不同粉碎后，所测定的浸出物含量之差称为粗细粉差。粗细粉差越小，代表麦芽粉碎度的要求越低。9种工艺的麦芽粗细粉差最大为2.0%，达到了优等品的标准（2.0%）。-氨基氮值可以代表低肽和氨基酸水平，反映蛋白溶解的深度。-氨基氮值有一定的范围要求。-氨基氮值大于150/100g为优等品的标准。9种试验得到的麦芽，-氨基氮值都超过150/100g。表示蛋白溶解度的是库尔巴哈值，由表中对应行的可溶氮除以总氮求得。优等品标准的值是39%44%，一等品标准的值是38%47%，9种工艺得到的麦芽库尔巴哈值都不在优等品的范围内，但1号、2号和3号试验麦芽的库尔巴哈值达到一等品的要求。浅色麦芽正常色度为2.54.5EBC单位，相当于0.1mol/L的碘液0.140.25mL。9种试验的麦芽除1号和3号外，色度大部分超过这一标准。究其原因可能与试验的时间安排有关。虽然将试验绿麦芽存放在2的冰柜中，但绿麦芽还是可能发生一些内部变化。GB741687未给出PH值的要求。参照德国和江苏恒兴麦芽有限公司麦芽性能指标的数值，PH值在5.7左右。9种工艺试验麦芽的PH值属于正常。综合比较分析9种工艺的麦芽质量，3号为较好工艺。干燥速度快，有可能导致麦芽的玻璃质增多，脆度增大。3号试验麦芽的脆度经检测为76.5%，小于恒兴麦芽有限公司同批次麦芽化验数据79.1%的数值。这说明3号喷动干燥绿麦芽工艺在缩短干燥时间的同时并没有引起麦芽玻璃质的增加。喷动床内气流的加热为瞬时加热，因此温度控制相对容易，可以处理热敏性物料。对麦芽干燥来说，喷动床加热的温度可以比现在麦芽厂中的干燥箱或干燥炉的静态干燥温度高。用喷动床干燥可以做到床层麦芽温度和水分分布比较均匀，避免了传统绿麦芽静态干燥温度和水分分布不均匀的弊病。从试验结果可以看出，整个干燥时间为58h，麦芽喷动干燥时间较传统工艺有明显的减少，而麦芽的质量指标多数能达到优等浅色麦芽指标。由于上述9种工艺主要考察麦芽的质量，未考虑能耗，有关计算能耗所需要的出口空气的湿度值没有进行测定。为估计3号工艺条件下能耗的大小，作者进行了3号工艺的能耗试验。估算得到能耗量为5700kJ/水，不含风机的能耗。相对于麦芽厂的数据8400kJ/水，用喷动床来干燥绿麦芽节约了大约30%的能耗。综合以上的分析可知，绿麦芽喷动干燥技术具有应用价值。进一步的研究应该着眼于以酿造的啤酒质量和优于传统干燥的经济效益为评价指标，调整得到合理的绿麦芽喷动干燥工艺。4 结论采用标准喷动床干燥绿麦芽，研究了9种绿麦芽的喷动干燥工艺。产品质量分析表明，较好的麦芽喷动干燥工艺为：60热空气干燥4h后，85热空气加热麦芽使其升温至80，约需1.5h，最后再使用85热空气焙焦2.5h。整个喷动干燥过程较传统工艺缩短一半的时间，能耗减少约30%，产品麦芽的含水率为4.74%，EBC色度为4.25，浸出率为81%，-氨基氮为157.6 mg/100g，粗细粉差为1.5%，糖化时间为9min，都达到优等浅色麦芽的理化指标，库尔巴哈值达到浅色麦芽一等品的理化指标的要求，脆度小于恒兴麦芽有限公司的厂标。研究工作表明绿麦芽喷动干燥技术具有实用价值。致谢 江苏恒兴麦芽有限公司为本研究提供了大力帮助，特此致谢！参 考 文 献1 Chua, K.J.，Mujumdar A.S.，Chou, S.K.Intermittent drying of bioproductsan overviewJ. 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