CN102487993B - 一种太阳能果蔬热风真空组合干燥设备及干燥方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种太阳能果蔬热风真空组合干燥设备及其干燥方法，主要由空气预热器、智能控制器、太阳能热水器、真空泵、捕水器、干燥箱、热风辅助加热器、引风机等组成。采用“热风-真空”组合干燥技术，既可发挥“热风”干燥效率高、经济性好的优点，也可利用“真空”干燥卫生、杀菌、保鲜、低温、高效等长处，使干燥得到的最终产品不仅能保持原有色、香、味、形，而且能最大限度保存果蔬中各种生理活性营养成分；以太阳能为主要干燥热源，能充分利用太阳辐射能，可以大量节省常规能源，节能、环保，经济效益显著；采用自动控制技术，从而使得设备自动化程度高，操作简单方便。
Description
技术领域
本发明属于果蔬干燥加工技术领域，具体涉及一种太阳能果蔬热风真空组合干燥设备，本发明还涉及采用上述设备进行干燥的方法。
背景技术
果蔬是一种典型的热敏性物料，其营养成分极易随着干燥温度的提高而流失；同时果蔬含水量大，对果蔬进行干燥脱水是一个大能耗且费时的操作过程。在果蔬干燥脱水过程中，如何降低能耗、提高干燥效率和保存其营养成分是果蔬干燥深加工必须克服的三大难点。目前果蔬干燥主要的加工方式是采用常规热风干燥，产品质量得不到保证；或者采用真空冷冻干燥方式，质量虽然得到保证，但能耗很高，效率低下。
太阳能干燥作为一种节能高效新兴洁净环保的干燥技术，能充分利用太阳辐射能，可以大量节省常规能源，经济效益显著；采用太阳能干燥装置，对产品进行干燥作业，具有干燥周期短、干燥效率高等优点。
真空干燥技术利用低压下水分沸点变低的原理，使具有一定形态的含湿物料脱水干燥。真空干燥过程中由于物料中的水分在较低的温度之下(40～60℃)沸腾而蒸发，这使得所加工的制品色、香、味皆佳，复水后基本上保持了原料的特性和营养成分，特别适应于果蔬这种热敏性物料的干燥加工。经真空脱水的果蔬，含水量可达3％～5％，使产品得以较长期的保存，但真空干燥的能耗成本比较高。
组合干燥是指把两种或两种以上的干燥形式组合起来使用，在不同干燥阶段采用不同的干燥方法。它可以发挥各种干燥方式的优点，实现优势互补，避免单一干燥方式所带来的缺点，达到单一干燥所不能达到的目的。例如：本发明采用“热风-真空”组合干燥技术，既可发挥“热风”干燥效率高、经济性好的优点，也可利用“真空”干燥卫生、杀菌、保鲜、低温、高效等长处，使干燥得到的最终产品不仅能保持原有的色、香、味、形，而且能最大限度保存了果蔬中各种生理活性营养成分；同时，也由于采用太阳能为干燥热源，使得本发明还具有节能、环保的优点。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能果蔬热风真空组合干燥设备，解决了果蔬传统热风干燥品质低、污染大，真空冷冻干燥能耗高、效率低的问题。
本发明的另一目的是提供采用上述设备进行干燥的方法。
本发明所采用的技术方案是，一种太阳能果蔬热风真空组合干燥设备，包括干燥箱，干燥箱内安装有加热盘管，加热盘管上设置有用于放置物料的物料盘；干燥箱顶部开有抽真空口和排湿口，抽真空口通过真空排湿管依次与捕水器及真空泵相连接，真空排湿管上设置有真空排湿控制阀；排湿口处安装有排湿百叶窗和排湿风机，排湿口通过排风管与空气预热器相连接；
空气预热器的冷流体出口经进风管与干燥箱的热风进口相连；在干燥箱底面设置有与进风管相连通的均风通道；
干燥箱的一侧设置有太阳能热水器，太阳能热水器包括固定在太阳能支座顶部的水箱，水箱的下方连接有太阳能真空热水管，水箱内装有电加热器，水箱顶部接有补水管，水箱底侧部通过高温进水管与干燥箱内的加热盘管连接，加热盘管的另一端即凉水出口通过低温回水管与水泵连接，水泵通过低温回水管与水箱顶侧部连接；
干燥箱的外表面面板上设置有智能控制器，干燥箱的一侧开有箱门。
本发明所采用的另一技术方案是，一种太阳能果蔬热风真空组合干燥方法，具体按照以下步骤实施：
将被干燥果蔬物料装入干燥箱内，关闭箱门，先进行热风干燥：通过智能控制器打开排风控制阀，关闭真空排湿控制阀；开启引风机、排湿风机和水泵，环境冷空气从进风口进入空气预热器，先被排自干燥箱的废热风所预热；然后由引风机压入干燥箱中，经均风通道匀风后从加热盘管获得热量对果蔬进行热风干燥；干燥后的废热风由排湿风机抽入，排湿百叶窗打开，空气预热器中去预热冷空气，同时，水箱中的热水通过高温进水管进入干燥箱内的加热盘管，加热盘管将热水的热释放给热风及物料进行干燥，释放热后的热水温度降低变为凉水从加热盘管的另一端流出，通过水泵抽吸流回水箱被重新加热利用；
当果蔬物料热风干燥到含水量为40～60％的程度时，进入第二个阶段真空干燥：通过智能控制器打开真空排湿控制阀，关闭排风控制阀和风量控制阀，然后依次开启水泵、真空泵和捕水器，干燥箱内物料干燥蒸发出来的水蒸气通过真空排湿管被除去；
设备在工作过程中，若干燥箱内干燥温度过高，真空干燥时温度高于40～60℃，热风干燥时温度高于60～80℃，由智能控制器采集信号后发出指令关小给热水控制阀的流量，反之则将给热水控制阀的流量调大；当给热水控制阀的流量调到最大，干燥箱内干燥温度还不能达到要求时，此时若处于真空干燥阶段，则由智能控制器发出指令启动电加热器进行辅助加热，若处于热风干燥阶段，启动热风辅助加热器进行辅助加热；
设备在工作过程中，水箱中的水位低于要求值时，则由智能控制器发出指令打开补水控制阀，通过补水管对水箱进行补水。
本发明的特点还在于，
其中的排风管上设置有排风控制阀。
其中的进风管与干燥箱相连通的管路上依次安装有引风机、热风辅助加热器和风量控制阀。
其中的补水管上安装有补水控制阀。
其中的高温进水管上安装有给热水控制阀。
其中的太阳能真空热水管与地面成25～45°夹角。
本发明的有益效果是，将太阳能利用技术、组合干燥技术、热能回收技术、真空技术和自动控制技术有机结合并综合地运用于果蔬干燥加工过程，具有如下优点：
1)本发明以太阳能为主要干燥热源，能充分利用太阳辐射能，可以大量节省常规能源，节能、环保，经济效益显著；
2)本发明采用空气预热器回收废热风中的余热，进一步提高了能量利用率，大幅度降低了干燥过程中的能量消耗，实现了节能生产；
3)与传统果蔬组合干燥不同的是，本发明在进行干燥方式转换(热风转换为真空干燥)时不用对果蔬物料重新搬运与布料，节省了人力和物力成本，减少了果蔬物料因重新搬运与布料带来的损耗；
4)本发明采用“热风-真空”组合干燥技术，既可发挥“热风”干燥效率高、经济性好的优点，也可利用“真空”干燥卫生、杀菌、保鲜、低温、高效等长处，使干燥得到的最终产品不仅能保持原有色、香、味、形，而且能最大限度保存果蔬中各种生理活性营养成分；
5)本发明采用自动控制技术，从而使得设备自动化程度高，操作简单方便。
附图说明
图1是本发明太阳能果蔬热风真空组合干燥设备的结构示意图。
图中，1.空气预热器，2.排风管，3.排风控制阀，4.排湿风机，5.物料及物料盘，6.箱门，7.智能控制器，8.均风通道，9.高温进水管，10.给热水控制阀，11.太阳能热水器，12.电加热器，13.太阳能真空热水管，14.太阳能支座，15.补水控制阀，16.补水管，17.水箱，18.水泵，19.低温回水管，20.真空泵，21.捕水器，22.真空排湿管，23.真空排湿控制阀，24.排湿百叶窗，25.加热盘管，26.干燥箱，27.风量控制阀，28.热风辅助加热器，29.引风机，30.进风管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明太阳能果蔬热风真空组合干燥设备的结构，如图1所示，包括空气预热器1、智能控制器7、太阳能热水器11、真空泵20、捕水器21、干燥箱26、热风辅助加热器28、引风机29等。其中，干燥箱26内安装有加热盘管25，加热盘管25上方搁有物料及物料盘5，干燥箱26顶部开有抽真空口和排湿口，排湿口处安装有一排湿百叶窗24和排湿风机4，干燥箱26下部底面设有均风通道8；干燥箱26排湿口外连接有排风管2，排风管2上安装有排风控制阀3；当设备处于热风干燥阶段时为充分利用排出热风中的余热，排风管2没有直接与与环境大气相通，而是与空气预热器1的热流体进口相连接，空气预热器1的热流体出口即为该设备的排风口，空气预热器1的冷流体进口即为该设备的进风口，与环境大气相通；空气预热器1的冷流体出口经进风管30与干燥箱26的热风进口相连；在干燥箱26底面设置有与进风管30相连通的均风通道8，进风管30与干燥箱26相连通的管路上依次安装有引风机29、热风辅助加热器28和风量控制阀27；安装热风辅助加热器28主要是考虑到阴雨天该设备还能够连续工作的需要。
干燥箱26顶部的抽真空口连接有真空排湿管22，真空排湿管22上安装有真空排湿控制阀23；当设备处于真空干燥阶段时，通过真空排湿管22与捕水器21及真空泵20相连接抽真空，可除去干燥箱26内蒸发出来的水蒸气，并使箱内达到所需要的真空度。太阳能热水器11包括水箱17、太阳能真空热水管13、太阳能支座14等；水箱17固定在太阳能支座14顶部并与太阳能真空热水管13上端相连，太阳能真空热水管13与地面呈25～45°夹角；考虑到阴雨天该设备能够继续进行真空干燥，在水箱17内装有一电加热器12；为弥补水耗，在水箱17顶部接有一补水管16，补水管16上安装有一补水控制阀15；水箱17底侧部通过一高温进水管9与干燥箱26内的加热盘管25连接，高温进水管9上安装有一给热水控制阀10；加热盘管25的另一端即凉水出口通过低温回水管19与水泵18连接，水泵18通过低温回水管19与水箱17顶侧部连接。智能控制器7固定在干燥箱26面板上；干燥箱26的右侧开有密封性良好的箱门6。
本发明在进行果蔬干燥时，其干燥方法如下：将被干燥果蔬物料装入干燥箱26内，关闭箱门6。先进行热风干燥：通过智能控制器7打开排风控制阀3，关闭真空排湿控制阀23；开启引风机29、排湿风机4和水泵18，环境冷空气从进风口进入空气预热器1，先被排自干燥箱26的废热风所预热；然后由引风机29压入干燥箱26中，经均风通道8匀风后从加热盘管25获得热量对果蔬进行热风干燥；干燥后的废热风由排湿风机4抽入(排湿百叶窗24自动打开)空气预热器1中去预热冷空气。同时，水箱17中的热水通过高温进水管9进入干燥箱26内的加热盘管25，加热盘管25将热水的热释放给热风及物料进行干燥，释放热后的热水温度降低变为凉水从加热盘管25的另一端流出，通过水泵18抽吸流回水箱17被重新加热利用。
当果蔬物料热风干燥到一定程度时，则进入第二个阶段真空干燥：通过智能控制器7打开真空排湿控制阀23，关闭排风控制阀3和风量控制阀27，然后依次开启水泵18、真空泵20和捕水器21，此时由于真空泵20和捕水器21的有效工作，干燥箱26内物料干燥蒸发出来的水蒸气将很快通过真空排湿管22被除去，使箱内维持所需要的恒定真空度。真空干燥所需要的热量同热风干燥时一样，由太阳能热水器11通过加热盘管25来提供。
设备在工作过程中，若干燥箱26内干燥温度过高，则由智能控制器7采集信号后发出指令关小给热水控制阀10的流量，反之则将给热水控制阀10的流量调大；当给热水控制阀10的流量调到最大，干燥箱26内干燥温度还不能达到要求时，则表明干燥的环境工况不理想，如阴雨天气或阳光不足，此时若处于真空干燥阶段，则由智能控制器7发出指令启动电加热器12进行辅助加热，若处于热风干燥阶段，考虑到经济性，也可启动锅炉蒸气源热风辅助加热器28进行辅助加热。
设备在工作过程中，水箱17中的水会有一定损耗，当水位低于要求值时，则由智能控制器7发出指令打开补水控制阀15，通过补水管16对水箱17进行补水。
Claims (8)
1.一种太阳能果蔬热风真空组合干燥设备，其特征在于，包括干燥箱(26)，干燥箱(26)内安装有加热盘管(25)，加热盘管(25)上设置有用于放置物料的物料盘(5)；干燥箱(26)顶部开有抽真空口和排湿口，抽真空口通过真空排湿管(22)依次与捕水器(21)及真空泵(20)相连接，真空排湿管(22)上设置有真空排湿控制阀(23)；排湿口处安装有排湿百叶窗(24)和排湿风机(4)，排湿口通过排风管(2)与空气预热器(1)相连接；
空气预热器(1)的冷流体出口经进风管(30)与干燥箱(26)的热风进口相连；在干燥箱(26)底面设置有与进风管(30)相连通的均风通道(8)；
干燥箱(26)的一侧设置有太阳能热水器(11)，太阳能热水器(11)包括固定在太阳能支座(14)顶部的水箱(17)，水箱(17)的下方连接有太阳能真空热水管(13)，水箱(17)内装有电加热器(12)，水箱(17)顶部接有补水管(16)，水箱(17)底侧部通过高温进水管(9)与干燥箱(26)内的加热盘管(25)连接，加热盘管(25)的另一端即凉水出口通过低温回水管(19)与水泵(18)连接，水泵(18)通过低温回水管(19)与水箱(17)顶侧部连接；
干燥箱(26)的外表面面板上设置有智能控制器(7)，干燥箱(26)的一侧开有箱门(6)。
2.根据权利要求1所述的太阳能果蔬热风真空组合干燥设备，其特征在于，所述的排风管(2)上设置有排风控制阀(3)。
3.根据权利要求1所述的太阳能果蔬热风真空组合干燥设备，其特征在于，所述的进风管(30)与干燥箱(26)相连通的管路上依次安装有引风机(29)、热风辅助加热器(28)和风量控制阀(27)。
4.根据权利要求1所述的太阳能果蔬热风真空组合干燥设备，其特征在于，所述的补水管(16)上安装有补水控制阀(15)。
5.根据权利要求1所述的太阳能果蔬热风真空组合干燥设备，其特征在于，所述的高温进水管(9)上安装有给热水控制阀(10)。
6.根据权利要求1所述的太阳能果蔬热风真空组合干燥设备，其特征在于，所述的太阳能真空热水管(13)与地面成25～45°夹角。
7.一种太阳能果蔬热风真空组合干燥方法，其特征在于，采用了一种太阳能果蔬热风真空组合干燥设备，其结构为：包括干燥箱(26)，干燥箱(26)内安装有加热盘管(25)，加热盘管(25)上设置有用于放置物料的物料盘(5)；干燥箱(26)顶部开有抽真空口和排湿口，抽真空口通过真空排湿管(22)依次与捕水器(21)及真空泵(20)相连接，真空排湿管(22)上设置有真空排湿控制阀(23)；排湿口处安装有排湿百叶窗(24)和排湿风机(4)，排湿口通过排风管(2)与空气预热器(1)相连接，排风管(2)上设置有排风控制阀(3)；
空气预热器(1)的冷流体出口经进风管(30)与干燥箱(26)的热风进口相连；在干燥箱(26)底面设置有与进风管(30)相连通的均风通道(8)，进风管(30)与干燥箱(26)相连通的管路上依次安装有引风机(29)、热风辅助加热器(28)和风量控制阀(27)；
干燥箱(26)的一侧设置有太阳能热水器(11)，太阳能热水器(11)包括固定在太阳能支座(14)顶部的水箱(17)，水箱(17)的下方连接有太阳能真空热水管(13)，水箱(17)内装有电加热器(12)，水箱(17)顶部接有补水管(16)，补水管(16)上安装有补水控制阀(15)，水箱(17)底侧部通过高温进水管(9)与干燥箱(26)内的加热盘管(25)连接，高温进水管(9)上安装有给热水控制阀(10)，加热盘管(25)的另一端即凉水出口通过低温回水管(19)与水泵(18)连接，水泵(18)通过低温回水管(19)与水箱(17)顶侧部连接；
干燥箱(26)的外表面面板上设置有智能控制器(7)，干燥箱(26)的一侧开有箱门(6)；
具体按照以下步骤实施：
将被干燥果蔬物料装入干燥箱(26)内，关闭箱门(6)，先进行热风干燥：通过智能控制器(7)打开排风控制阀(3)，关闭真空排湿控制阀(23)；开启引风机(29)、排湿风机(4)和水泵(18)，环境冷空气从进风口进入空气预热器(1)，先被排自干燥箱(26)的废热风所预热；然后由引风机(29)压入干燥箱(26)中，经均风通道(8)匀风后从加热盘管(25)获得热量对果蔬进行热风干燥；干燥后的废热风由排湿风机(4)抽入，排湿百叶窗(24)打开，空气预热器(1)中去预热冷空气，同时，水箱(17)中的热水通过高温进水管(9)进入干燥箱(26)内的加热盘管(25)，加热盘管(25)将热水的热释放给热风及物料进行干燥，释放热后的热水温度降低变为凉水从加热盘管(25)的另一端流出，通过水泵(18)抽吸流回水箱(17)被重新加热利用；
当果蔬物料热风干燥到含水量为40～60％的程度时，进入第二个阶段真空干燥：通过智能控制器(7)打开真空排湿控制阀(23)，关闭排风控制阀(3)和风量控制阀(27)，然后依次开启水泵(18)、真空泵(20)和捕水器(21)，干燥箱(26)内物料干燥蒸发出来的水蒸气通过真空排湿管(22)被除去；
设备在工作过程中，若干燥箱(26)内干燥温度过高，真空干燥时温度高于40～60℃，热风干燥时温度高于60～80℃，由智能控制器(7)采集信号后发出指令关小给热水控制阀(10)的流量，反之则将给热水控制阀(10)的流量调大；当给热水控制阀(10)的流量调到最大，干燥箱(26)内干燥温度还不能达到要求时，此时若处于真空干燥阶段，则由智能控制器(7)发出指令启动电加热器(12)进行辅助加热，若处于热风干燥阶段，启动热风辅助加热器(28)进行辅助加热；
设备在工作过程中，水箱(17)中的水位低于要求值时，则由智能控制器(7)发出指令打开补水控制阀(15)，通过补水管(16)对水箱(17)进行补水。
8.根据权利要求7所述的太阳能果蔬热风真空组合干燥方法，其特征在于，所述的太阳能真空热水管(13)与地面成25～45°夹角。
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