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热泵干燥技术在中药材农业食品中的应用

发布日期:2021-08-13
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摘要:热泵技术作为当前一种有效的新能源技术,近年来受到了越来越多的重视。热泵技术高效节能环保、可以回收余热的特点,使其在农业上都有着广泛的应用。首先对热泵以及热泵技术进行了介绍;对热泵干燥装置的工作原理及特点进行了详细的说明;最后对热泵干燥技术在中药材农业食品中的应用进行了分析阐述。

关键词:热泵干燥技术;新能源;余热回收;热泵干燥设备;应用

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引言

随着科技的进步,经济的高速发展,人们生活水平的不断提高,健康、环保、能源成了最热门的话题,它们也正威胁着人们的生活和社会的进步。热泵技术作为当前一种有效的新能源技术,其特点是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低位热能,经过电能做功,提供可被人们所用的高位热能的技术装置。伴随着经济的发展和节能意识的提高,热泵技术成为当前主流的高位能源获取的途径之一。

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热泵干燥装置的工作原理及特点

1.1 热泵干燥装置的工作原理

热泵干燥装置是利用热泵原理,外加送风泵统、散热泵统和电加热泵统组合成的专业干燥设备。是以空气为介质,通过消耗少量的电能驱动热泵压缩机做功,高压的液态介质经过膨胀阀后在蒸发器内蒸发为气态,并大量吸收空气中的热能,低温低压的气态经压缩机被压缩变为高温高压的气态,然后进入冷凝器放热,把空气介质加热。通过送风系统把带有高位热能的空气送干燥室内,对物品进行干燥,干燥后的湿热空气通过风机后再次进入到冷凝器加热,完成一个循环,也达到了余热回收的目的同时湿空气的度降至露点析出冷凝水,达到除湿的目的,如此不断循环最终达到产品干燥为目的。在此过程中可以把干燥介质空气加热到85℃左右,完全适合目前中药材农业食品中干燥产品的应用。热泵干燥介质的工作原理如图一所示。


1.2 热泵干燥装置的工作特点

 (1)高效节能

热泵干燥装置中介质空气的热能主要来自冷凝器释放的热量和回收的干燥室内的湿热空气的热量。热泵干燥技术的热效率很高,1份电能可能转化为3—4份的热能,具有明显的节能优势,其节能幅度一般在30%以上。

(2)低成本、高产量、稳定性高

热泵干燥装置投资成本低,控制严格,保证热泵系统在稳定可靠地安全环境下实现24h连续工作不但提升了设备的使用率,还大大的增加了生产产值,实现了效益最大化。

(3)供热能力强

可以采取直接的加热方式或者是高效的换热方式,热泵机组出口温度高达85°以上,具有很强的供热能力,还可以附加电加热技术,可交换使用,保证设备的连续工作,提高生产效率。

(4)干燥过程可调、可控趋于智能化

热泵干燥装置的发展,慢慢的走向了智能化的领域。将现代检,传感和控制技术应用到了热泵干燥技术中,通过计算机自动采集、显示、保存、分析数据对设备进行自动监控。根据物料脱水情况和环境状态,适度的调整工艺参数,有利于提高能量的利用率,降低物料的干燥时间。热泵干燥技术比传统的自然风干和火炕烘干,其效果非常的显著,色泽亮丽、质量优佳、产品等级高,同时还避免了一些有效成分的挥发、分解和营养成分的损失,具有比传统的干燥法更好的品质。

(5)健康,环保

热泵干燥技术在运行过程中,蒸发器中出来的冷凝水是经过高温循环灭菌的高分子水,可以直接饮用,也可以制作保健品,有利于人体各种维生素的供给。干燥以空气作为介质,来传递热能达到干燥效果。在运行过程中没有废水、废气、废渣的排出,对环境没有污染,绿色环保。具有良好的经济效益和社会效益,其市场前景广阔。


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热泵干燥技术的应用与前景

根据我们自己的热泵与电加热辅助的互换式干燥设备,把干燥过程大体分为三个阶段。

第一阶段,预热除湿阶段主要是预热、除水、降低物料水分,主要目的是保色、保质、除湿、收集冷凝液。温度控制在35℃~45℃左右,时间控制在总时间的35%左右。

第二阶段,高温干燥阶段高温强制去除残留水分,温度可控制在45℃~55℃左右。时间控制在总时间的45%左右。

第三阶段,高温加速干燥阶段缩短干燥时间,温度可控制在65℃左右或者更高,时间在总时间的20%左右。

下面就以此装置的使用过程,以及对不同物料的工艺参数,述下热泵干燥技术在以下领域中的应用与前景。


2.1 热泵干燥技术在中药材的应用

大多数中药材自身都含有一定的水分,保存就会出现很多问题,最担心的就是药材的发霉与变质。发霉导致霉菌的增生,使得药材药用价值降低,功能效果不显著;更严重就是药材变质,不能食用,承受巨大的经济损失。而药材发霉与变质主要与其水分含量、气温和空气中的相对湿度有密切的关系,因此对中药材的干燥就显得十分重要。

对苦水玫瑰和靖安枸杞进行了干燥处理,干燥介质空气的温度和湿度对物料干燥的好坏和时间有很大的影响,两者趋于最佳才能达到最好的效果。苦水玫瑰干燥分为三阶段,首先把第一阶段主要是预热,除水,降低物料水分度温为45℃左右,时间在2.5~3h左右,主要是保护玫瑰的色泽、品质、外观以及收取冷凝液。冷凝水是带有花香的可继续制作化妆品使用;第二阶段是高温干燥阶段,强制去除残留水分,温度为55℃左右,时间在3h左右;第三阶段为加速干燥阶段,缩短干燥时间,时间在2小时左右,温度为65℃。整个玫瑰干燥时间控制在7h左右。

靖安枸杞的干燥,枸杞自身含水量比较高,而且枸杞表面有一层果蜡,更加阻止了水分的蒸发,因此栒杞的干燥首先就是除蜡,除蜡液的选和除蜡工艺就很为重要。选择碱液除蜡,对枸杞进行浸泡1min沥干水分,然后放入干燥室内干燥,温度最高不得超过55℃,经过28h的烘干,所得到的枸杞颜色鲜红、外形美观、质量品质等级高、营养成分损失小,而且油果率很低。


综述中药材的干燥都是根据物料本身一些特性来制工艺参数,需要前期实验的摸索。但比其它的干燥法要节能、经济、合理、成本低、效率高等优点,因此热泵干燥技术适合大多数中药材的干燥,它在中药材领域正发挥着积极的作用。


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2.2 热泵干燥技术在农业中的应用

主要表现在农作物种子干燥:农作物种子的干燥必须要保证种子的发芽率,以及它自身适宜的含水量。种子利用热泵技术干燥,必须是低温干燥才符合种子的特性。用热泵干燥的种子(菜籽、树籽、草籽)发芽率和日晒比较提高5个百分点。如干燥含水量在17%以上的小麦种子,出机温度不能超过46℃,干燥时间为12~30min最为合适;干燥含水量在17%以下的水稻种子,出机温度在42℃~43℃之间最为合适,这些都属于低温干燥,不损伤种子,而且保证了种子的储存和发芽率,相比普通的种子干燥法要高效,实用。热泵干燥技术在农作物种子的干燥上已经大面积的推广,现在已经与我们的生活相关联。


2.3 热泵干燥技术在食品中的应用

食品中果蔬的干燥主要集中在百合、洋葱、西芹、苦瓜、胡萝卜、蘑菇、猕猴桃、番茄等。对兰州百合进行了干燥,分为鲜百合,经过沸水漂烫过的百合和白醋泡过的百合,三种物料形态。烘干结果表明,热泵干燥技术比普通的干燥方法更节能,可靠,有效,健康。而且色泽,品质,营养成分都得到了更好的保护。它的干燥效率将近高出普通干燥法的1倍。同样也对洋葱、苦瓜、胡萝卜都进行干燥处理,把物料进行了切片处理,切片后的物料,在干燥室内接触空气面积大、水分容易蒸发,干燥效率高,速度快。所得到的产品色泽鲜艳,品质优良,营养成分损失小等优点。


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结 语

在21世纪科技大发展的时代里,新能源的产生替代了一些不可再生资源,尤其对一些资源匮乏的国家和地区来说,那就是生命的延续,生命的源泉。


热泵技术的出现,已经渗透在我们生活的每个角落,给我们带来了很大的实惠和方便。它是一种有效的新型节能产品,国外对热泵技术的研究比较早,技术也已经很成熟。不仅节省了大量的能源,还大幅度提高了工作效率。热泵干燥作为一种高效节能产品,与传统干燥相比,节能效果显著,干燥物料的干燥品质保持得更好,机组采用热回收技术,综合能效很高。因此,在干燥技术领域中,应用热泵可有效利用能源保护环境、减少温室效应和防止臭氧层破坏。

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