一种可移动式小型连续生产天然烟熏风味液体的装置

1.本发明涉及一种可移动式小型连续生产天然烟熏风味液体的装置，属于食品工程技术领域。


背景技术：

2.利用木炭或者木材烧烤食物的过程中，燃烧时产生的烟雾会渗透到食物中，给食物带来独特的味道和香气，这是其他烹饪方式无法媲美的。然而，传统烧烤也存在一些缺点。首先，与其他烹饪方式相比，它的过程需要更多的时间和技巧。其次，木炭烧烤会产生烟雾和有害气体，木炭燃烧时释放出一氧化碳和多环芳烃等有害物质，对环境和健康有一定的影响。烟熏液是一种水溶性的棕色液体，可作为传统烧烤的替代品，同时保留相似的风味。
3.目前烟熏液的制备方法主要分为两种。一种是通过化学方法合成的，根据烟熏液中风味物质的种类和含量进行合成，例如专利cn102293438a与cn102813222a。然而，这种方法制备的烟熏液并不属于天然的食品添加剂，在风味和色泽方面往往不如预期。另一种方法是通过选用合适的木材进行干馏工艺精制而成的烟熏液，与传统的气体烟熏的成分基本相同。例如，cn102342389a公开了一种制备无致癌物食品烟熏液的方法，其中使用桉树粒作为原料，与一定比例的蔗糖一起进行干馏，并经过两次大孔吸附树脂的静态吸附，最终得到所需的产品。cn104222980a公开了一种以苹果木为原料，经预处理后在300-500℃条件下干馏所得的烟气经冷凝收集、静置、分层，取上层清液，再将其通过非极性大孔树脂动态吸附净化，从而获取烟熏液。
4.上述干馏制备方法是一种分批处理的生产或加工过程。其中一批材料按照一定的步骤和顺序依次进行。分批处理缺点有：1)处理速度相对较慢，无法实现连续生产；2)需要存储每个处理步骤之间的材料或产品；3)难以适应变化，当调整生产规模、产品种类或生产流程时需要重新调整和重新配置；4)需要更多的人力资源来进行装载、卸载和清洁，以及管理批处理过程；5)每个批次之间可能存在微小差异，难以实现完全一致的质量控制。鉴于上述原因，发明一种可以连续生产烟熏液的工艺，对于现代烟熏加工业来说具有十分重要意义。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种通过快速热解木屑与选择性冷凝烟气的工艺，可以实现连续生产天然烟熏液。该装置具有一定通用性，可以按照使用者需求选择合适的木材原料或者混合物进行烟熏液生产。所得烟熏液呈透明的琥珀色，烟熏风味成分浓度高。经加水稀释后，可通过喷洒或者浸泡的方式处理食品。相比较与传统熏制方法，利用烟熏液处理食物的过程加工时间短，可以用于大规模生产，同时保留了原有的风味特征。
6.本发明的第一个目的在于提供一种连续生产天然烟熏风味液体的装置，所述装置包括进料装置、螺旋热解及电加热器、氮气瓶、生物质碳收集及电加热器、生物质炭收集器、
一级冷凝器、重焦油收集器、二级冷凝器、烟熏液收集器、烟气过滤器、轻焦油收集器，进料装置与螺旋热解及电加热器的进料端相连，螺旋热解及电加热器另一端的出料端连接与生物质碳收集及电加热器相连，生物质碳收集及电加热器上端连接一级冷凝器的进气口，生物质碳收集及电加热器下端连接生物质炭收集器，一级冷凝器出气口与二级冷凝器进气口相连，一级冷凝器下端连接重焦油收集器，二级冷凝器出气口与烟气过滤器进气口相连，二级冷凝器下端连接烟熏液收集器，烟气过滤器下端连接轻焦油收集器；
7.所述生物质炭收集器、重焦油收集器、烟熏液收集器、轻焦油收集器的底部安装在带有轮子的底板上，在底板上设有支架横穿生物质炭收集器、重焦油收集器、烟熏液收集器、轻焦油收集器以保持稳定；所述螺旋热解及电加热器、电动马达通过支架固定在底板上；在支架上设置扶手，便于移动。
8.在一种实施方式中，所述进料装置包括一级进料斗、二级进料斗，一级进料斗与二级进料斗通过阀门相连，二级进料斗远离一级进料斗的另一端与螺旋热解及电加热器的进料端相连。
9.在一种实施方式中，所述螺旋热解及电加热器通过电动马达控制转速。
10.在一种实施方式中，所述生物质碳收集及电加热器与生物质炭收集器连接管道上设有生物质炭收集器阀门；所述一级冷凝器与重焦油收集器连接管道上设有重焦油收集器阀门；所述二级冷凝器与烟熏液收集器连接管道上设有烟熏液收集器阀门；所述烟气过滤器与轻焦油收集器连接管道上设有轻焦油收集器阀门。
11.在一种实施方式中，烟气过滤器出气口的尾气经过清洁后排出。
12.本发明的第二个目的在于，提供一种上述装置连续生产天然烟熏风味液体的方法，具体步骤如下：
13.步骤1、将螺旋热解器预热至450℃，生物质炭收集预热至350℃，第一级冷凝器预热至120℃，第二级冷凝器降温并控制温度于5℃；
14.步骤2、开通氮气保持3-4l/min的流速，打开进料装置进行生产；
15.步骤3、原料通过热解区域，在450℃温度下实现快速热解，生产烟气和生物质炭；
16.步骤4、热解生成的生物质炭依靠重力，落入生物质炭存储斗；
17.步骤5、高温烟气在第一级冷凝器中生成重焦油；第二级冷凝器中生成烟熏液粗液；剩余烟气成分主要为轻焦油，被后续的烟气过滤器收集；最后的洁净尾气可直排室外；
18.步骤6、将烟熏液粗液置于室温、干燥、无光的环境中静置1-2月，取其上清液获得烟熏液成品。
19.在一种实施方式中，作为原料的木材破碎至粒径5mm以下置放于二级进料斗中等待生产。
20.在一种实施方式中，生产过程中，需添加原料时候，先关闭料斗阀门，从一级进料斗添加。
21.在一种实施方式中，生物质炭存储斗存满后，关闭生物质炭收集器阀门进行清空，清空后开启生物质炭收集器阀门；重焦油收集器存满后，关闭重焦油收集器阀门进行清空，清空后开启重焦油收集器阀门；烟熏液收集器存满后，关闭烟熏液收集器阀门进行清空，清空后开启烟熏液收集器阀门；轻焦油收集器存满后，关闭轻焦油收集器阀门进行清空，清空后开启轻焦油收集器阀门；保证连续生产。
22.在一种实施方式中，通过调整螺旋热解器的电动马达的转速，控制进料速度大约1kg/h。
23.有益效果：
24.1.本发明所描述的方法和设备，可以实现连续生产天然烟熏液，小型化可移动，便于工业化和自动化的生产；
25.2.本发明使用的螺旋热解方式结构紧凑、造价低廉，适合于小型生产设备。因此有别于热解流化床和热解炉等方式；
26.3.本发明使用了快速热解过程，可以将烟熏液产率提高到40％以上。热解温度控制在450℃左右可以将液体产率最大化，于此同时在低于500℃的温度条件下避免多环芳烃等有害物质的生成；
27.4.本发明中使用的分级冷凝技术，可以直接获取烟熏液，并获取有价值的副产物，生物质炭和焦油，可用作低碳燃料。其中生物质炭收集阶段温度保持350℃或以上，可以避免生成结焦堵塞管道；第一级冷凝器温度控制在120℃左右，可以在收集重焦油的同时避免烟熏成分的凝结；第二级冷凝器控制温度于5℃左右，可以有效收集烟熏液产物。
附图说明
28.图1连续生产天然烟熏风味液体的装置结构示意图。
29.图中：进料装置1、螺旋热解及电加热器2、氮气瓶3、生物质碳收集及电加热器4、生物质炭收集器5、一级冷凝器6、重焦油收集器7、二级冷凝器8、烟熏液收集器9、烟气过滤器10、轻焦油收集器11、一级进料斗1-1、二级进料斗1-2、电动马达12
具体实施方式
30.以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的保护范围。
31.若未特别指明，实施例中未提到的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。本发明所用的物料均可以从市场上购得。
32.实施例1
33.结合附图对本发明详细说明如下：如图1所示，本发明所提供的连续生产天然烟熏风味液体的装置包括进料装置1、螺旋热解及电加热器2、氮气瓶3、生物质碳收集及电加热器4、生物质炭收集器5、一级冷凝器6、重焦油收集器7、二级冷凝器8、烟熏液收集器9、烟气过滤器10、轻焦油收集器11，进料装置1与螺旋热解及电加热器2的进料端相连，螺旋热解及电加热器2的出料端与生物质碳收集及电加热器4相连，生物质碳收集及电加热器4的上端连接一级冷凝器6的进气口，生物质碳收集及电加热器4的下端连接生物质炭收集器5，一级冷凝器6的出气口与二级冷凝器8的进气口相连，一级冷凝器6的下端连接重焦油收集器7，二级冷凝器8的出气口与烟气过滤器10的进气口相连，二级冷凝器8的下端连接烟熏液收集器9，烟气过滤器10的下端连接轻焦油收集器11。
34.详细而言，进料装置包括一级进料斗1-1、二级进料斗1-2，一级进料斗1-1与二级进料斗1-2通过阀门相连，二级进料斗1-2远离一级进料斗1-1的一端与螺旋热解及电加热器2的进料端相连。螺旋热解及电加热器2通过电动马达12控制转速。生物质碳收集及电加
热器4与生物质炭收集器5连接管道上设有生物质炭收集器阀门；所述一级冷凝器6与重焦油收集器7连接管道上设有重焦油收集器阀门；所述二级冷凝器8与烟熏液收集器9连接管道上设有烟熏液收集器阀门；所述烟气过滤器10与轻焦油收集器11连接管道上设有轻焦油收集器阀门。烟气过滤器出气口的尾气经过清洁后排出。
35.在本技术实施例中，生物质炭收集器5、重焦油收集器7、烟熏液收集器9、轻焦油收集器11的底部安装在带有轮子的底板上，在底板上设有支架横穿生物质炭收集器5、重焦油收集器7、烟熏液收集器9、轻焦油收集器11以保持稳定；所述螺旋热解及电加热器2、电动马达12通过支架固定在底板上；在支架上设置扶手，便于移动。
36.需要说明的是，生物质炭存储斗存满后，关闭生物质炭收集器阀门进行清空，清空后开启生物质炭收集器阀门；重焦油收集器存满后，关闭重焦油收集器阀门进行清空，清空后开启重焦油收集器阀门；烟熏液收集器存满后，关闭烟熏液收集器阀门进行清空，清空后开启烟熏液收集器阀门；轻焦油收集器存满后，关闭轻焦油收集器阀门进行清空，清空后开启轻焦油收集器阀门；保证连续生产。
37.实施例2
38.利用实施例1中所述的装置实现连续生产天然烟熏风味液体：
39.山胡桃木作为一种中外消费者都青睐的烟熏木材，取粒径小于5mm的木屑作为此实施例生产烟熏液的原料。结合参阅附图1，将破碎的木屑置于装置的二级进料斗1-2中。生产过程中，添加原料时候，先关闭料斗阀门，从一级进料斗1-1添加。将螺旋热解及电加热器2预热至450℃，生物质炭收集器5预热至350℃，一级冷凝器6预热至120℃，二级冷凝器8降温并控制温度于5℃。开通氮气瓶3保持3-4l/min的流速，并开启装置进行生产。通过电动马达12来控制螺旋热解及电加热器2的转速，从而实现进料速度大约1kg/h，总处理量为8kg。原料通过热解区域，在450℃温度下实现快速热解，生产烟气和生物质炭。热解生成的生物质炭依靠重力，落入生物质炭收集器5，待生物质炭收集器5满后，关闭生物质炭收集器阀门进行清空。高温烟气在一级冷凝器6中生成重焦油；二级冷凝器8中生成烟熏液粗液；剩余烟气成分主要为轻焦油，可以被后续的轻焦油收集器11收集；最后的尾气经洁净可直排室外。各级收集器满后，可关闭阀门，清空后开启阀门，从而保证连续生产。将烟熏液粗液置于室温、干燥、无光的环境中静置1-2月，取其上清液获得烟熏液成品。进行8小时不间断生产。烟熏液粗液产率约50％，从装置上收集大约4kg粗液。取其上清液获得烟熏液成品，约3.6kg。将烟熏液成品稀释5倍，获取18kg烟熏液稀释液，可直接应用于食品加工。
40.实施例3
41.利用实施例1中所述的装置实现连续生产天然烟熏风味液体：
42.松木在我国常用作烟熏腊肉的木材，取粒径小于5mm的木屑作为此实施例生产烟熏液的原料。结合参阅附图1，将破碎的木屑置于装置的二级进料斗1-2中。生产过程中，添加原料时候，先关闭料斗阀门，从一级进料斗1-1添加。将螺旋热解及电加热器2预热至450℃，生物质炭收集器5预热至350℃，一级冷凝器6预热至120℃，二级冷凝器8降温并控制温度于5℃。开通氮气瓶3保持3-4l/min的流速，并开启装置进行生产。通过电动马达12来控制螺旋热解及电加热器2的转速，从而实现进料速度大约1kg/h，总处理量为8kg。原料通过热解区域，在450℃温度下实现快速热解，生产烟气和生物质炭。热解生成的生物质炭依靠重力，落入生物质炭收集器5，待生物质炭收集器5满后，关闭生物质炭收集器阀门进行清空。
高温烟气在一级冷凝器6中生成重焦油；二级冷凝器8中生成烟熏液粗液；剩余烟气成分主要为轻焦油，可以被后续的轻焦油收集器11收集；最后的尾气经洁净可直排室外。各级收集器满后，可关闭阀门，清空后开启阀门，从而保证连续生产。将烟熏液粗液置于室温、干燥、无光的环境中静置1-2月，取其上清液获得烟熏液成品。进行8小时不间断生产。烟熏液粗液产率约60％，从装置上收集大约4.8kg粗液。取其上清液获得烟熏液成品，约4.3kg。将烟熏液成品稀释5倍，获取21.5kg烟熏液稀释液，可直接应用于食品加工。

技术特征：
1.一种可移动小型连续生产天然烟熏风味液体的装置，其特征在于，所述装置包括进料装置、螺旋热解及电加热器、氮气瓶、生物质碳收集及电加热器、生物质炭收集器、一级冷凝器、重焦油收集器、二级冷凝器、烟熏液收集器、烟气过滤器、轻焦油收集器，进料装置与螺旋热解及电加热器的进料端相连，螺旋热解及电加热器的出料端与生物质碳收集及电加热器相连，生物质碳收集及电加热器上端连接一级冷凝器的进气口，生物质碳收集及电加热器下端连接生物质炭收集器，一级冷凝器出气口与二级冷凝器进气口相连，一级冷凝器下端连接重焦油收集器，二级冷凝器出气口与烟气过滤器进气口相连，二级冷凝器下端连接烟熏液收集器，烟气过滤器下端连接轻焦油收集器；所述生物质炭收集器、重焦油收集器、烟熏液收集器、轻焦油收集器的底部安装在带有轮子的底板上，在底板上设有支架横穿生物质炭收集器、重焦油收集器、烟熏液收集器、轻焦油收集器以保持稳定；所述螺旋热解及电加热器、电动马达通过支架固定在底板上；在支架上设置扶手，便于移动。2.根据权利要求1所述的一种可移动小型连续生产天然烟熏风味液体的装置，其特征在于，所述进料装置包括一级进料斗、二级进料斗，一级进料斗与二级进料斗通过阀门相连，二级进料斗远离一级进料斗的一端与螺旋热解及电加热器的进料端相连。3.根据权利要求1或2所述的一种可移动小型连续生产天然烟熏风味液体的装置，其特征在于，所述螺旋热解及电加热器通过电动马达控制转速。4.根据权利要求1所述的一种可移动小型连续生产天然烟熏风味液体的装置，其特征在于，所述生物质碳收集及电加热器与生物质炭收集器连接管道上设有生物质炭收集器阀门；所述一级冷凝器与重焦油收集器连接管道上设有重焦油收集器阀门；所述二级冷凝器与烟熏液收集器连接管道上设有烟熏液收集器阀门；所述烟气过滤器与轻焦油收集器连接管道上设有轻焦油收集器阀门。5.根据权利要求1所述的一种可移动小型连续生产天然烟熏风味液体的装置，其特征在于，烟气过滤器出气口的尾气经过清洁后排出。6.一种利用权利要求1-5所述装置连续生产天然烟熏风味液体的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1、将螺旋热解器预热至400-450℃，生物质炭收集预热至300-350℃，第一级冷凝器预热至100-120℃，第二级冷凝器降温并控制温度于5-25℃；步骤2、开通氮气保持3-4l/min的流速，打开进料装置进行生产；步骤3、原料通过热解区域，在450℃温度下实现快速热解，生产烟气和生物质炭；步骤4、热解生成的生物质炭依靠重力，落入生物质炭存储斗；步骤5、高温烟气在第一级冷凝器中生成重焦油；第二级冷凝器中生成烟熏液粗液；剩余烟气成分主要为轻焦油，被后续的烟气过滤器收集；最后的洁净尾气可直排室外；步骤6、将烟熏液粗液置于室温、干燥、无光的环境中静置1-2月，取其上清液获得烟熏液成品。7.根据权利要求6所述的一种连续生产天然烟熏风味液体的方法，其特征在于，作为原料的木材破碎至粒径5mm以下置放于二级进料斗中等待生产。8.根据权利要求6所述的一种连续生产天然烟熏风味液体的方法，其特征在于，生产过程中，需添加原料时候，先关闭料斗阀门，从一级进料斗添加。
9.根据权利要求6所述的一种连续生产天然烟熏风味液体的方法，其特征在于，生物质炭存储斗存满后，关闭生物质炭收集器阀门进行清空，清空后开启生物质炭收集器阀门；重焦油收集器存满后，关闭重焦油收集器阀门进行清空，清空后开启重焦油收集器阀门；烟熏液收集器存满后，关闭烟熏液收集器阀门进行清空，清空后开启烟熏液收集器阀门；轻焦油收集器存满后，关闭轻焦油收集器阀门进行清空，清空后开启轻焦油收集器阀门；保证连续生产。10.根据权利要求6所述的一种连续生产天然烟熏风味液体的方法，其特征在于，通过调整螺旋热解器的电动马达的转速，控制进料速度大约1-10kg/h。

技术总结
本发明涉及一种可移动小型连续生产天然烟熏风味液体的装置，属于食品工程技术领域。本发明提供了一种通过快速热解木屑与选择性冷凝烟气的工艺，可以实现连续生产天然烟熏液。所述装置包括进料装置、螺旋热解及电加热器、氮气瓶、生物质碳收集及电加热器、生物质炭收集器、一级冷凝器、重焦油收集器、二级冷凝器、烟熏液收集器、烟气过滤器、轻焦油收集器，可以按照使用者需求选择合适的木材原料或者混合物进行烟熏液生产。所得烟熏液呈透明的琥珀色，烟熏风味成分浓度高。经加水稀释后，可通过喷洒或者浸泡的方式处理食品。相比较与传统熏制方法，利用烟熏液处理食物的过程加工时间短，可以用于食品加工，同时保留了原有的风味特征。特征。特征。


技术研发人员：辛星 丁浩晗 崔晓晖
受保护的技术使用者：江南大学
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/9/16