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    技術新聞

    熱泵干燥技術的應用

    一、熱泵烘干的工作原理

    熱泵是根據逆卡諾循環原理,采用少量的電能驅動熱泵,通過熱泵裝置中的構成部分—蒸發器、壓縮機、冷凝器、膨脹閥或節流閥,促使工質不斷完成蒸發( 吸收外界空氣中熱量,或回收干燥過程中排氣余熱) —壓縮—冷凝—節流—蒸發的熱力循環過程,使空氣環境中的能量搬運至烘箱( 房) 內,烘箱內熱空氣經過反復循環升溫,吸收物料中水分,自身降溫加濕,經熱風排濕或冷凝除水過程把物料中水分排除帶走,終實現物料連續干燥。

    熱泵烘干過程中,若消耗了一份的能量( 電能) ,它同時從環境空氣中吸收轉移三份的能量( 熱量) 到干燥介質中,相對于電熱烘干機而言,就節約了三分之二的電能,熱泵憑其高 效節能的大特點成了備受關注的新型綠色能源產業。

    二、熱泵烘干設備的應用

    中國農作物種類豐富,特色產品如荔枝、龍眼、香蕉、木瓜、薯類、煙葉、茶葉、中藥材等產量大,常常需要再加工,現有加工企業多是中小規模的廠家,目前多是采用蒸氣或電熱風進行農產品干燥,熱泵烘干技術只是開始在中小農產品加工廠家嘗試使用。

    物料烘干是一個巨大耗能過程,大多數發達國 家用于烘干的能耗占全國能耗的 7%—15%,熱效率僅為 25%—60%,空氣能熱泵烘干作為能將降低能源消耗和提高烘干產品質量兩者完 美統一起來的技術將給烘干(干燥) 行業帶來重大的技術革命。大部分烘干脫水的農產品要求是既不能炭化和糖化,更不能使物料內部的各種有益元素流失,通常烘干溫度 55℃就是一個臨界點,而熱泵烘干設備能有效的控制這個關鍵點。

    農作物種類豐富,產量大,據相關數據表明,每年因為不能及時加工而損失的農產品的量很大。熱泵烘干設備的成功運用將對的蔬果、農產品加工提供更好的選擇。熱泵干燥設備的適用范圍非常廣,不僅適用于常規的農產品加工,還可用于海產品、蔬菜脫水、肉制品、糧食谷物、布料、衣物、藥品、中藥材、紙品、木材甚至肥料、污泥、石膏、五金產品、冶金產品、礦山副產品、化工產品、粉煤、煤泥、褐煤等的烘干。其經濟效應和社會效應巨大。目前,熱泵干燥技術的發展趨勢應是在控制成本的情況下實現對不同物料優操作條件下改進干燥器,著力改進對原料的適應性以實現大型化和高經濟性。

    三、傳統干燥方法存在的具體問題

    蒸氣烘干或電熱風干燥等傳統烘干生產工藝存在以下幾方面的主要問題:

    1、加熱溫度過高 傳統工藝干燥技術,加熱溫度不易控制,加熱溫度不易均勻,往往使干燥溫度較高。

    2、干燥時間過長,產品的品質不高 傳統的加熱干燥是依靠熱力通過傳導、熱對流和熱輻射等途徑對物料加熱,這種由表及里的干燥過程延長了農產品的干燥時間,容易導致食品營養成分損失,并破壞了食品原有的自然口感,使產品的等級不高。

    3、能耗大 由于廢氣損失熱量所占比例較高,加上干物料帶走熱量等,傳統干燥過程熱效率不高,僅為 30%—60%。

    4、工作環境不友好 傳統干燥工藝,往往勞動強度較大,工作環境不夠友好,會產生大量的廢氣( 尤其是有燃煤、燃油過程) ,不環保。

    四、空氣能熱泵技術有以下主要優點:

    1、節約能源

    運行費用低 節約能源是高溫熱泵初應用的出發點,也是主要的優點。與原來的燃煤蒸氣烘干相比,可節省 60%—70%的能耗成本,且節約人工成本,運用費用低。

    2、安全環保

    熱泵烘干機組采用了電氣分離技術,具有很高的安全性,生產過程的零污染排放使環境更綠色環保。

    3、干燥物品質好

    熱泵烘干的溫和干燥方式,接近自然干燥,其表面水分的蒸發速度與內部水分向表面遷移速度比較接近。整個干燥系統處于密閉狀態,減少受熱變性及變色,風味物質損失少,比傳統干燥設備更有效地保護干燥物的色、香、味、個體形態和有效成分,所以成品品質好,等級高。

    4、結構簡單可靠

    該干燥系統的冷卻設備和干燥設備是獨立模塊設計,兩部分用連接管連接,進入連接管的空氣以制冷系統調節( 溫度、流速和絕 對濕度) 后進入干燥室,這能保證各模塊元件靈活拆裝,且干燥室的大小和配置也更簡單、靈活,設備成本容易控制。

    5、干燥房設計更合理

    使成品率接近 100 % 熱泵干燥技術的烘干質量由熱泵烘干設備的技術工藝所決定,但烘干房的設計也會相應影響著烘干設備的效率和烘干品質,該系統設備的干燥房設計合理,使整個干燥房的溫度均勻穩定,均勻平衡脫水技術使成品率很高。

    6、自動控制溫度濕度

    該設備使用時穩定性較高,根據被加工的農產品的類別事先 進行溫度和濕度的調控,應根據物料脫水情況及環境狀況實時調控工藝參數,所以自動化控制尤其重要,設備安裝有操作使用方便的可編程控制器、觸摸屏人機界面控制系統,能做到熱泵干燥過程中,根據不同物料自動的將循環空氣的溫度、濕度及循環流量精 確、有效的控制。但對不同類型的物料干燥需要進行量身定制,很難做到混用,使設備不能標準化,使用范圍受到限制。

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