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我国花生干燥影响因素分析及干燥技术装备研究(3)
2.1 热风干燥技术及装备
目前,花生干燥设备仍以热风为主,热量来源主要为煤炭、生物质、天然气、电加热等;根据设备形状结构不同,干燥设备主要分为回转圆筒式干燥机、箱式干燥机、翻板式干燥机、网带式连续性干燥机、就仓干燥装备和塔式干燥机等。如王清光等[32]发明了一种分段式花生干燥塔,可使热风均匀穿过花生层,解决了原有烤塔烤制花生不均匀、需要加底料的问题,简化了工艺,节约了能量。王凤军[33]发明了一种设计合理,干燥均匀、彻底的花生干燥设备,将箱体分为预加热室和加热室,通过预加热室实现对花生的初步干燥,通过预加热室中倾斜状的输送辊道可使花生在输送过程中边上下翻滚边前进,实现全方位干燥。然而,在花生热风干燥过程中,真正被用于提高花生温度和蒸发水分的热量较少,大部分热量被排除的尾气带走,从而加大了干燥能耗,同时随着能源的紧缺,最终导致花生干燥的成本不断增加。
2.2 热泵干燥技术及装备
随着我国对农特产品物料加工品质、节能、环保要求的逐步提高,空气源热泵干燥技术应运而生,并成为目前广大科研工作者研究的热点。热泵干燥是利用逆卡诺原理,从周围环境中吸取热量并将其提升传递给待加热的物料以达到干燥目的[34]。热泵干燥机组是由压缩机、换热器(内机)、节流器、吸热器(外机)等装置构成的一个循环系统,具有干燥方式温和、高效节能、环保无污染、运行成本低等优点。目前,以热泵技术为核心的花生干燥技术已成为国内包括花生在内的粮食干燥技术研究的热点[14],且市面上已有相关产品,相对于电热烘干机而言,节约了2/3的电能。热泵干燥需要适宜的环境温度即环境温度比较高时其能效比较高,因此较适合于我国南方气温较高的区域使用。在北方使用(尤其是在气温比较低时的夜间)最好增加辅助热源来提高空气的温度和热泵的工作环境温度。
2.3 真空干燥技术及装备
真空干燥就是将被干燥的物料置于密封的干燥室中,用抽真空系统抽真空的同时,对被干燥物料不断加热,使物料内的水分子通过压力差和浓度差扩散到表面,水分子在物料表面获得足够的动能,在克服分子间吸引力后,逃逸到真空室的低压空间,从而被真空泵抽走的干燥过程[35]。按照用途,真空干燥设备主要有连续式低温真空干燥设备、滚筒式真空干燥设备、带式真空干燥设备、真空震动设备、圆筒搅拌真空干燥机、耙式真空干燥机、圆盘刮板干燥机等[35]。目前,已成功应用于花生干燥的是塔型连续式真空干燥设备,其突出特点是高效、节能和环保,主要优点是产量大,可用于所有颗粒状非黏性物料的干燥,干燥范围较广[36]。徐成海等[37]从传热、设备结构、配套装置和能源利用的角度分析塔型连续真空干燥设备节能减排的方向与途径。赵祥涛[38]运用综合评价法和模糊数学的相关理论建立模糊综合评价模型,并对300 t/d玉米真空低温连续干燥具体案例进行评价。何翔等[39]成功开发一种低温真空连续干燥塔式设备,根据固体颗粒物料流动理论,设计类似列管换热器排列结构,物料靠自质量在管子排列形成的空间自上而下作S形流动,并与加热管接触受热。试验证明,大批量花生物料在干燥异形加热管之间的流动顺畅、加热均匀,干燥后水分含量一致。
2.4 基于太阳能综合干燥技术及装备
太阳能干燥主要是利用太阳能装置和太阳能辐射进行的干燥作业,而太阳能是一种清洁、廉价的可再生资源,把太阳能资源应用于花生干燥领域,对于节约资源和保护环境具有非常重要的价值。国外已将太阳能干燥技术应用于谷物干燥和储存方面,且效果较好。在我国,杨柳等[40]设计一种以太阳能为主要能源、电能为辅助能源的太阳能干燥花生装置,并对其干燥室、集热系统、储水箱进行详细设计。通过TRNSYS软件对装置集热系统的集热性能仿真结果表明,太阳能集热器倾斜面日总辐射量、太阳能集热器出口温度、电辅助加热率和水箱不同层温度随时间的变化而变化。
3 我国花生干燥技术及装备发展展望
近年来我国花生在干燥技术研究和装备研发方面取得了长足的进步,但仍存在一些问题和不足,从可持续发展角度看,我国花生干燥技术研究和装备制造的发展方向有以下几个方面。
3.1 加强种用花生干燥理论研究
花生胚芽比较娇嫩,干燥温度、干燥时间等均不同程度地影响花生种子活力。研究表明,在种子萌发的过程中,一些水解酶的活力会影响种子的萌发状况,其中,内肽酶是在植物生长发育全过程中起着重要作用的蛋白水解酶,参与各项生命活动[41]。因此,在研究种用花生干燥技术的同时,需加强种用花生干燥理论研究,探索干燥过程中花生种子活力的劣变机制,以期为种用花生专用干燥技术及装备的研发提供理论依据。
文章来源:《橡塑技术与装备》 网址: http://www.xsjsyzb.cn/qikandaodu/2021/0708/704.html