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90年代開始獨立設計空氣源熱泵烘干機組，熱泵烘干技術最早應用在木材干燥行業。近十年來，逐步推廣應用到食品及農副產品的干燥作業之中，并且取得了較好的經濟效益，產品的附加值有很大的提高。隨著我國政府節約能源和環境保護政策的實施，極大地促進了熱泵烘干技術的發展。然而做好一個熱泵烘干項目，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，往往是因為項目負責人對空氣源熱泵烘干機組性能特點及熱泵烘干工藝不了解、不重視造成的。

  我經常在由中國節能協會熱泵專委會主辦的烘干培訓班上跟學員打一個比方：熱泵烘干機組與烘干技師的關系，就像“鍋”與“廚師”的關系，熱泵烘干機組負責提供熱量，能否把菜炒得好吃就要看“廚師”的手藝了。要做好一個熱泵烘干項目，不僅要有一口好“鍋”，更要有一個好的“廚師”。很多項目出了問題就認為熱泵機組不行，其實熱泵機組只要能夠穩定地輸出熱量就無責了，物料干燥效果的關鍵還是熱泵烘干工藝。

  所謂熱泵烘干工藝就是通過對烘干房內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，要充分考慮物料形態、預處理工藝、物料干燥特性等。同樣的烘干房和烘干機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間內烘干出色、香、味俱佳的一級品，而使用不好的烘干工藝有可能出現物料無法烘干、烘干品相不好、或烘干時間過長、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、果實類、根莖類、肉禽類、水產類和工業類。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、果實類：需要保持果形和口感，烘干時不能排濕過快。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，將水分包在物料內部很難排出。

  3、根莖類：保持物料的顏色和形狀，烘干時應逐步升溫。對于三七、天麻等中藥材還應注意控制烘干溫度，保持藥效。

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

  5、水產類：物料蛋白質含量高，極易變質發臭。烘干時應注意烘干溫度不能過高，避免變質。

  6、工業類：工業類物料對品相要求較低，烘干時應保證送熱量足夠，及時排濕。

  3認識熱泵烘干工藝的重要性

  做好烘干項目，熱泵烘干工藝是基礎，也是核心。在選擇熱泵主機時需要考慮烘干工藝;在設計烤房結構時，需要考慮烘干工藝;在選擇烤盤烤架時，也需要考慮烘干工藝。可以肯定地說，如果不了解烘干工藝，是不可能做好熱泵烘干項目的。

  1、烘干工藝是選擇空氣源熱泵烘干機組的基礎

  舉個例子，設計一個每次可以烘干1000公斤鮮品的烘干系統，如果烘干物料是菊花的話，配一臺12匹的主機就夠了;如果烘干物料是土豆片的話，就需要配一臺24匹的主機才行。為什么會有這么大的區別呢，因為物料的烘干時間大不相同。雖然脫水量相差不多，但菊花烘干需要50小時左右，而土豆片烘干只需要10幾小時就可以了，烘干工藝不同，對熱泵烘干機組的要求自然也不一樣。

  所以，在選擇熱泵機組的時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組的類型及供熱功率。

  2、烘干工藝對設計烘干房結構的指導作用

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

  設計烘干房時需要根據物料的形態和烘干工藝，選擇適合的送風方式。在常見的700多種物料中，大多數物料都適合“平行送風”方式，如玫瑰花、山楂片等;部分長條狀的物料適合“垂直送風”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”方式;而一些透風性較好的物料，如核桃、帶枝花椒等既可以采用“平行送風”方式也可以采用“垂直送風”方式。

  采用適合的送風方式，設計合理的烘干房結構才能順利烘干出產品，否則即使熱泵機組能力再強，也有可能出現物料干燥不均勻，或部分物料無法干燥的情況。

  4熱泵烘干工藝研究方向

  經過多年的發展，國內熱泵烘干機組的設計可謂百花齊放，百家爭鳴，產品呈現出多種多樣的款式，在供熱效率和產品質量方面也取得了長足的進步。目前，各個廠家生產的熱泵烘干機組都具有智能控制系統，可以方便的設置溫度、濕度、烘干時間等參數，甚至可以完成排濕和補風的自動控制，可以存儲多種物料的烘干工藝參數。

  但是由于每種物料本身的獨特性，以及物料干燥過程中極易受到環境因素的影響，所有的烘干工藝對于某個具體的烘干項目來說，都只能作為參考。就像按照同一個的菜譜，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構，我們今后需加強數據采集，通過大數據分析、研究物料干燥的本質，找出每種物料的干燥規律，并且將研究成果應用于空氣源熱泵烘干機組的智能控制系統，使熱泵烘干變得簡單輕松。

作者：畢旭