畢旭：淺談空氣源熱泵烘干工藝的重要性

  1概述

  我國自20世紀(jì)90年代開始獨(dú)立設(shè)計(jì)空氣源熱泵烘干機(jī)組，熱泵烘干技術(shù)最早應(yīng)用在木材干燥行業(yè)。近十年來，逐步推廣應(yīng)用到食品及農(nóng)副產(chǎn)品的干燥作業(yè)之中，并且取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，產(chǎn)品的附加值有很大的提高。隨著我國政府節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)政策的實(shí)施，極大地促進(jìn)了熱泵烘干技術(shù)的發(fā)展。然而做好一個(gè)熱泵烘干項(xiàng)目，并不是一件容易的事情，本人研究過很多失敗的案例，究其原因，往往是因?yàn)轫?xiàng)目負(fù)責(zé)人對(duì)空氣源熱泵烘干機(jī)組性能特點(diǎn)及熱泵烘干工藝不了解、不重視造成的。

  我經(jīng)常在由中國節(jié)能協(xié)會(huì)熱泵專委會(huì)主辦的烘干培訓(xùn)班上跟學(xué)員打一個(gè)比方：熱泵烘干機(jī)組與烘干技師的關(guān)系，就像“鍋”與“廚師”的關(guān)系，熱泵烘干機(jī)組負(fù)責(zé)提供熱量，能否把菜炒得好吃就要看“廚師”的手藝了。要做好一個(gè)熱泵烘干項(xiàng)目，不僅要有一口好“鍋”，更要有一個(gè)好的“廚師”。很多項(xiàng)目出了問題就認(rèn)為熱泵機(jī)組不行，其實(shí)熱泵機(jī)組只要能夠穩(wěn)定地輸出熱量就無責(zé)了，物料干燥效果的關(guān)鍵還是熱泵烘干工藝。

  所謂熱泵烘干工藝就是通過對(duì)烘干房內(nèi)溫度和濕度的精確控制，使物料干燥至要求的含水率。在制定烘干工藝時(shí)，要充分考慮物料形態(tài)、預(yù)處理工藝、物料干燥特性等。同樣的烘干房和烘干機(jī)組用于烘干同一種物料，使用好的烘干工藝可以在較短的時(shí)間內(nèi)烘干出色、香、味俱佳的一級(jí)品，而使用不好的烘干工藝有可能出現(xiàn)物料無法烘干、烘干品相不好、或烘干時(shí)間過長、能耗過高等問題。

  2物料分類及烘干特性

  目前，我國大約有3000多種物料需要烘干，其中常見的物料有700多種。我們將這些物料分為六大類：花葉類、果實(shí)類、根莖類、肉禽類、水產(chǎn)類和工業(yè)類。每種物料都有其不同的干燥特性，烘干工藝也是不同的。六大類物料的烘干要點(diǎn)如下：

  1、花葉類：保持花葉類物料自然的顏色、形狀和香氣，烘干前期的溫度不宜過高，烘干后期逐步提高烘干溫度。

  2、果實(shí)類：需要保持果形和口感，烘干時(shí)不能排濕過快。尤其是一些含糖分較高的物料，如芒果、火龍果等，很容易糖化起殼，將水分包在物料內(nèi)部很難排出。

  3、根莖類：保持物料的顏色和形狀，烘干時(shí)應(yīng)逐步升溫。對(duì)于三七、天麻等中藥材還應(yīng)注意控制烘干溫度，保持藥效。

  4、肉禽類：物料脂肪含量高，整個(gè)烘干過程中應(yīng)保持低溫低濕狀態(tài)，盡量避免物料油化。

  5、水產(chǎn)類：物料蛋白質(zhì)含量高，極易變質(zhì)發(fā)臭。烘干時(shí)應(yīng)注意烘干溫度不能過高，避免變質(zhì)。

  6、工業(yè)類：工業(yè)類物料對(duì)品相要求較低，烘干時(shí)應(yīng)保證送熱量足夠，及時(shí)排濕。

  3認(rèn)識(shí)熱泵烘干工藝的重要性

  做好烘干項(xiàng)目，熱泵烘干工藝是基礎(chǔ)，也是核心。在選擇熱泵主機(jī)時(shí)需要考慮烘干工藝;在設(shè)計(jì)烤房結(jié)構(gòu)時(shí)，需要考慮烘干工藝;在選擇烤盤烤架時(shí)，也需要考慮烘干工藝�？梢钥隙ǖ卣f，如果不了解烘干工藝，是不可能做好熱泵烘干項(xiàng)目的。

  1、烘干工藝是選擇空氣源熱泵烘干機(jī)組的基礎(chǔ)

  舉個(gè)例子，設(shè)計(jì)一個(gè)每次可以烘干1000公斤鮮品的烘干系統(tǒng)，如果烘干物料是菊花的話，配一臺(tái)12匹的主機(jī)就夠了;如果烘干物料是土豆片的話，就需要配一臺(tái)24匹的主機(jī)才行。為什么會(huì)有這么大的區(qū)別呢，因?yàn)槲锪系暮娓蓵r(shí)間大不相同。雖然脫水量相差不多，但菊花烘干需要50小時(shí)左右，而土豆片烘干只需要10幾小時(shí)就可以了，烘干工藝不同，對(duì)熱泵烘干機(jī)組的要求自然也不一樣。

  所以，在選擇熱泵機(jī)組的時(shí)候就需要先考慮這種物料的烘干工藝，充分了解物料特性和客戶需求，才能正確地選擇熱泵烘干機(jī)組的類型及供熱功率。

  2、烘干工藝對(duì)設(shè)計(jì)烘干房結(jié)構(gòu)的指導(dǎo)作用

  烘干房結(jié)構(gòu)形式有多種多樣，按送風(fēng)方式可分為“平行送風(fēng)”和“垂直送風(fēng)”兩種。“平行送風(fēng)”就是在物料倉內(nèi)熱風(fēng)流動(dòng)方向與地面平行，熱風(fēng)均勻地流過物料，提升物料溫度并帶走物料釋放出的水份;“垂直送風(fēng)”就是在物料倉內(nèi)熱風(fēng)流動(dòng)方向與地面垂直，熱風(fēng)均勻地流過物料，提升物料溫度并帶走物料釋放出的水份，“垂直送風(fēng)”又分為“上送風(fēng)”和“下送風(fēng)”方式。

  設(shè)計(jì)烘干房時(shí)需要根據(jù)物料的形態(tài)和烘干工藝，選擇適合的送風(fēng)方式。在常見的700多種物料中，大多數(shù)物料都適合“平行送風(fēng)”方式，如玫瑰花、山楂片等;部分長條狀的物料適合“垂直送風(fēng)”方式，如煙葉、面條、香腸、臘肉等。一些粉狀、漿狀的物料只能采用“平行送風(fēng)”方式;而一些透風(fēng)性較好的物料，如核桃、帶枝花椒等既可以采用“平行送風(fēng)”方式也可以采用“垂直送風(fēng)”方式。

  采用適合的送風(fēng)方式，設(shè)計(jì)合理的烘干房結(jié)構(gòu)才能順利烘干出產(chǎn)品，否則即使熱泵機(jī)組能力再強(qiáng)，也有可能出現(xiàn)物料干燥不均勻，或部分物料無法干燥的情況。

  4熱泵烘干工藝研究方向

  經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)熱泵烘干機(jī)組的設(shè)計(jì)可謂百花齊放，百家爭(zhēng)鳴，產(chǎn)品呈現(xiàn)出多種多樣的款式，在供熱效率和產(chǎn)品質(zhì)量方面也取得了長足的進(jìn)步。目前，各個(gè)廠家生產(chǎn)的熱泵烘干機(jī)組都具有智能控制系統(tǒng)，可以方便的設(shè)置溫度、濕度、烘干時(shí)間等參數(shù)，甚至可以完成排濕和補(bǔ)風(fēng)的自動(dòng)控制，可以存儲(chǔ)多種物料的烘干工藝參數(shù)。

  但是由于每種物料本身的獨(dú)特性，以及物料干燥過程中極易受到環(huán)境因素的影響，所有的烘干工藝對(duì)于某個(gè)具體的烘干項(xiàng)目來說，都只能作為參考。就像按照同一個(gè)的菜譜，不同的廚師炒出的菜口味仍然千差萬別。作為烘干工藝研究機(jī)構(gòu)，我們今后需加強(qiáng)數(shù)據(jù)采集，通過大數(shù)據(jù)分析、研究物料干燥的本質(zhì)，找出每種物料的干燥規(guī)律，并且將研究成果應(yīng)用于空氣源熱泵烘干機(jī)組的智能控制系統(tǒng)，使熱泵烘干變得簡單輕松。

作者：畢旭