摘要:农产品是人类赖以生存的基本物质之一，也是维持社会发展和国民经济发展的重要保证。 农产品通常在收获后需要重新加工，而干燥是主要过程。 农产品的干法加工是高能耗的过程，其直接或间接污染环境。 因此，农产品加工业需要高效节能的技术和干燥设备。 当前，农产品干燥方法包括热泵干燥，太阳能干燥，微波干燥，冷冻干燥和组合干燥技术，其中，热泵干燥技术具有节约能源和环境友好的优点。 本文讨论了热泵技术在农产品干燥中的应用。
关键词：热泵；农产品干燥；环保
1 热泵干燥工作原理
开路，半开路和封闭系统是三种常见的热泵干燥系统。区别在于干燥介质的循环。封闭系统也称为封闭电路系统。目前，更多的应用是封闭式热泵系统。封闭式热泵干燥系统是热泵干燥系统中常用的结构形式。该系统的特点是，干燥后的干燥介质不会立即排放到环境中，而是会被减薄并重新加热，然后再次进入干燥循环。通常，空气源热泵系统主要根据反向卡诺循环的原理工作。系统中的冷却介质在蒸发器，冷凝器和其他组件中具有两阶段的蒸汽-液体热循环过程。这是电能，可以将环境中的热能从低水平转换为高水平，并使用高水平的能量。在干燥室中，干燥介质加热物料，物料温度升高，并且内部热量由于吸收的热量而蒸发，从而实现了连续的干燥过程。
2热泵干燥技术及农产品干燥应用现状
1854年，开尔文勋爵（Lord Kelvin）首先描述了一种热泵的概念，其原理类似于冰箱（热泵是一种利用高能将热量从低热源传递到高热源的设备）。直到1960年代世界能源危机爆发，这项技术才受到了广泛关注。从那以后，世界各国加大了研发力度，并迅速推动了热泵技术的发展，使热泵技术目前得到了广泛的应用。目前，热泵的市场需求每年都在成倍增长，发展势头很快。在欧美最发达的国家（如澳大利亚，英国，法国，北欧和南欧等），晶体热泵已进入家庭生活领域。中国的邻近国家，例如新加坡和马来西亚，也是热泵热水器使用率更高的国家。热泵干燥技术的历史最早始于1970年。美国，日本，法国，德国等国家对热泵干燥技术进行了大量研究。国际能源中心（IEA）也收集了许多研究结果。
3 农产品热泵干燥技术应用
3.1稻谷干燥
水稻是我国主要的粮食品种之一，也是种植面积最大，产量最高，总产量最大的粮食品种。在北部，稻米收获季节是秋天，稻米的水含量较低（基本低于20％），但水尚未达到安全的存储条件，需要进行干燥。东北大米高度集中，具有短期加工能力，北方温度较低，通常使用大型干燥机。在华南大部分地区，尤其是水稻收成初期，水稻的水分含量高，相对湿度高，温度高，并且空气中的焓高。大米中所含的热量可以通过热泵技术转化为干燥的地方。需要能量。在烘干热泵大米方面，广东现代农业装备研究所做了很多研究工作。使用再生技术可以将干燥能力提高多达30％，而不会增加能耗。与目前的燃油干燥机相比，干燥能源的成本降低了多达60％。 “十二五规划”国家高技术研究发展计划（863计划）“智能稻米热泵干燥技术研究”在稻米干燥研究中取得了令人满意的成果。
3.2烟叶干燥
烟叶的干燥过程对干燥过程有严格的要求，干燥效果直接影响产品水平。现有的烟叶烘烤设备能耗高，环境污染严重，难以保证烟叶烘烤的质量。利用加热和干燥热泵的原理，很容易实现微电脑程序来控制温度和湿度，从而确保良好的干燥质量。近年来，在中国进行了大量的干燥烟叶热泵的理论和实验研究。河南农业大学的龚长荣开发了一种自控式烟叶热泵烘烤设备，各项指标均较为理想。陆军等人对热泵烟囱烟草系统的性能进行了实验研究。孙小军的烤烟炉设计研究计划也取得了一些进展。
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3.3果品干燥
水果非常有营养，值得健康饮食。而且一些干果的营养价值不亚于新鲜水果，这有助于我们养活身体，并具有显著作用。食用和储藏舒适，营养丰富，是现代生活中重要的休闲食品之一。在水果干燥过程中，主要过程是控制过程并选择合适的干燥设备，以确保干燥水果的营养成分不受损害。我国对干果热泵的干燥进行了大量研究：张海宏等利用正交试验法对苹果片进行热泵干燥技术和实验研究，确定合适的干燥温度及影响其干燥的产品。
宋晓勇使用MatLab软件和高斯牛顿算法对香蕉片热泵干燥进行热力学和动态模拟实验，确定了香蕉片热泵干燥过程中湿度比的变化规律。 ，半封闭，全开放三种生产过程中需要设备干燥的方法。
4热泵干燥过程中节能技术的应用
4.1热泵-热风联合干燥技术
干燥速率低，时间长，能耗增加，是农产品干燥过程中推荐的干燥方法。李元芝等人对组合式热风热泵干燥胡萝卜和金针菇进行了实验研究，并提出了干燥过程中的最佳干燥工艺参数。李华东等人使用热泵-组合式热风干燥装置进行胡萝卜干燥试验，发现该方法可以减少单独热风干燥对物料成分的损害，同时缩短了干燥时间和产品质量得到保证。徐建国等利用热风干燥，热泵干燥和热泵热风干燥方法对绿茶进行干燥，结果发现传统的热风干燥工艺无论是从汤色、外形、色泽都跟热泵热风联合干燥出的绿茶有很大差距，而且单一热泵干燥的味道与香气也差之甚远。
4.2变频技术的应用
在日常生活中的农产品干燥系统的设计中，已经考虑到复杂的生产和环境条件的影响，风扇风速在运行过程中达到最大，从而导致供需之间的不平衡。换句话说，风扇型号的选择基于最大输出和最恶劣条件下的空气量，这进一步增加了能耗。从异步电动机速度公式：可以看出，通过改变频率，可以达到控制风速的目的，并且可以进一步控制能耗。因此，在干燥系统中引入变频技术可以使干燥过程达到节能的目的。因此，为了更好地适应不同的干燥操作要求，建议将变频器安装在新的或现有农产品干燥系统的风扇上，以提高干燥系统的效率和质量，减少能耗。
4.3回热技术的应用
采用再生技术的内部循环系统是：热泵系统冷凝器中的干燥介质变成高温气体，进入风道干燥室干燥物料，最后变成湿热的空气，但温度降低。加热器中吸收的热量温度升高，最后又通过冷凝器再次发送到干燥室。在该循环中，蒸发器吸收了从再生器中的干燥物料中蒸发出来的水蒸气中的蒸发热量，避免了传统干燥方法干燥后向环境中释放大量湿空气的现象，从而提高了能源利用率，达到了节能的目的。 。张锦江等。研究了再生空气源热泵在农产品干燥过程中的应用，发现在空气源热泵系统中添加再生系统可以降低从干燥机进入的空气的相对湿度。该系统适用于大米，水产品等。被发现比传统的干燥系统更节能。杜宇等。对装有热管蓄热器和热管蓄热器的热泵干燥系统进行实验比较，发现与不带热管蓄热器的热泵干燥系统相比，蓄热效果更好，系统的干燥能力增加，干燥能耗降低。
5 结论
简而言之，农产品的干燥过程是农产品加工中消耗最多能量的环节之一，大多数农产品对干燥具有严格的颜色，风味和营养要求。同时，在全球能源密集型环境和节能减排的背景下，节能技术，产品和减排得到了广泛的赞赏。热泵干燥工艺一般可以满足上述工艺要求，具有明显的节能减排效果。易于实现自动控制。在农业和副产品生产的实验研究和应用中已经验证了这一点，可以充分保证产品质量并得到广泛使用。创造一个强大的条件。在实际生产过程中，根据物料，工艺和产品客户的需求，结合干燥节能技术的不同原则，选择最佳的节能技术，以达到高效，节能，无污染的目的。
参考文献：
[1]宋小勇,钟宇,邓云.热泵干燥技术的研究现状与发展趋势[J].上海交通大学学报(农业科学版),2014,32(04):60-66+70.
[2]张宏飞,张联英.热泵干燥技术研究现状及发展趋势[J].干燥技术与设备,2009,7(03):120-124+130.
论文作者:董建
论文发表刊物:《科学与技术》2020年1期
论文发表时间:2020/4/29
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