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空气能烘干工程

空气源热泵烘干食用菌案例

返回列表 来源:本站 发布日期: 2021-06-12

目前,我国正在大力发展烘干技术,其中以空气源热泵为代表的干燥技术在食用菌中得到了广泛应用,而利用空气源热泵进行食用菌的干燥也逐渐增多。着重分析了气源热泵干燥流程和原理,阐述了气源热泵干燥的技术优势,总结了气源热泵干燥在食用菌中的应用发展趋势。

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一、食用菌在干燥过程中,其生理发生变化。

1.变速干燥现象。

菌株高达68-92%,可分为机械结合水和自由水,物理化学结合水和化学结合水。因为组合方式的不同,蒸发过程有一定的难度和先后次序,人工蒸发过程又称快速干燥,在干燥过程中有等速干期和减速干期之分。其干燥速率受温度、湿度、风控等因素影响,与物料的热物性有关。

2.湿度变化现象。

不仅单菌体干燥过程中水分逐渐变少,而且菇体本身水分各部位之间也不平衡。就拿黄瓜来说,黄瓜的形状是由黄瓜盖、黄瓜褶、黄瓜柄组成。干制时,接触热气区较大的部分,菌盖以较快的速度接触到热气;物料表面的机械结合水容易蒸发,而内部水分则需要通过毛细组织由湿热交换转移到外界,因此干燥过程与最终的水分含量是一个相对值。

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三、物质变化现象。

根据干燥的要求,食用菌水分由68-92%下降到10-13%。但是,由于上述两种变化的存在,会产生收缩、结痂和表面硬化等现象,其中一些是由于过快的干燥速度造成的,有些是与材料的性质有关。例如银耳,含有较多的胶质,干燥时水分不断向表面迁移而减少,干浴后强烈收缩成角质状,变硬而脆。烘干过程中产生的收缩等物理变化,会引起表面形变、质量下降,“结壳”后,会引起烘干速率急剧下降。

4.化学反应现象。

在干燥过程中,食用菌会发生脱水,营养成分发生变化,香味发生变化,这些都是由于外界温度、湿度的变化引起菌内酶活性发生变化所致。酵素是蛋白质的一种,不同的品种,它的耐热性也不一样,在一定的温度下会失去活性。

根据相关资料,要抑制鲜鱼的生理活动,必须对鲜鱼体内的多氧化酶和过氧化物酶进行活性纯化,纯化温度为40-45℃。在缓慢烘烤过程中,各种不同的食用菌香精在一系列酶的作用下被不同种类的挥发物分解、合成,最典型的就是甘草。在73℃以上,可食蛋白被破坏,从而使其营养价值降低;

第二,食用菌的三个干燥阶段。

菌类的干燥工艺一般分为三个阶段,在干燥初期,由于含水率高、脱水快,需要输送大量40-45℃的干燥风(低湿),使其迅速蒸发并全部排出。

在烘干中期,若仍输送大量干风,则表面干燥速度将大于内部水份到蒸发器的迁移速度,而使表面收缩、变形,产生“结壳”现象,抑制内部水份的蒸发,故烘干中期要降低蒸发器的强度,采用循环回风,以增加蒸发器表面的湿度,使表面蒸发器的湿度与内部水份迁移速度相适应,减少变形和上下层水份差。

干燥期后期,由于外部已趋近到所需的干燥水份,而内部又有一定的水份存在,因而难以进行干燥化。这时,用热比风容易干燥,且总热量利用率高,应采用全循环回风,并能使内外表面的水分趋于平衡。上述三个干燥阶段的温度应逐渐升高,以避免急剧变化所造成的“褐变”。

空气源热泵干燥工艺。

热泵干燥系统由干燥室、压缩机、循环风机、蒸发器、冷凝器等组成,利用热循环原理,只需消耗少量电能,就可以实现热泵驱动下的气液两相热力循环,干燥食用菌。

空气源热泵对食用菌的干燥过程及其原理。

当热泵干燥系统工作时,外界空气被吸引到热泵系统内,由冷凝器转化为高温低湿空气,在泵体工作动力下,高温干燥空气在热风的作用下进入干燥室内,食用菌在热风的作用下迅速升温,其中的水分逐渐蒸发成水蒸气,水蒸气被干燥空气吸收后,通过持续的循环流动进入泵体实现降温除湿,同时热泵系统对气体中的脱湿水蒸气进行蒸发潜热回收。

当空气由低温低湿、高温低湿、高温高湿、低温低湿的循环过程中,干燥室中的食用菌将迅速达到加温干燥的效果。

相对而言,气源热泵干燥属于较为温和的干燥方式,由于其原理更合理,纵向温差小,平面温度均匀,通过调节循环空气的温湿度和风量,可以达到对需要干燥的食用菌均匀干燥的效果,而食用菌在干燥室内水分逐渐均匀分散,与自然干燥接近,有利于提高干燥后食用菌的品质。

五、气源热泵干化的主要结构和原理。

1.干燥箱工艺。

干燥箱按热气流流型不同可分为平风箱和竖风箱两种。对于食用菌干燥,应根据食用菌的品种特点,选择烘干箱,对于大体积的菌种,如平菇、香菇等,可采用水平气流干燥箱,水平气流易于进入菌体间隙,以达到良好的干燥效果。

对体积小、菌层密集的品种,如金针菇、蟹味菇等,采用垂直气流采摘法采摘,提高采摘效率。

二是热源和循环利用技术。

在热泵干燥过程中,其热源形式有电能、化学能、蒸汽压缩等,对食用菌来说,选择低温热源比较合适。建议选择空气源热泵作为食用菌的主要热源,但由于其特性,加热温度过高不利于食用菌品质的保存和营养成分的保存。

六、气源热泵干燥的技术优势。

1.高效干燥。

与传统的食用菌干燥技术相比,空气源热泵干燥技术所采用的热循环方式,可以利用蒸汽蒸汽的除湿功能,大大提高食用菌的高含水率干燥效率,而且许多热泵干燥系统为了进一步缩短干燥过程的时间,与传统的电加热干燥工艺相比,空气源热泵干燥技术可以将干燥时间缩短1/3-1/2,而且干燥后的质量更好。

二、能源消耗明显减少。

因为热泵干燥技术充分利用了气流循环原理,与传统的热干法相比,其能耗明显降低。

3.干燥适应性强。

根据食用菌品种的特点,采用热泵干燥技术,可以提供较宽的热空气温度调节范围,一般温度调节范围在-20~100℃,而其干燥标准湿度可调节15%~80%,利用较宽的工作适应性,可以满足不同品种、不同用途食用菌的干燥要求。

空气源热泵干燥技术在食用菌上应用的发展趋势。

加强专用干燥工艺的研究;

目前所用的空气源热泵干燥机多为成品通用干燥机,虽然能满足食用菌的需要,但在设计时未充分考虑食用菌的特性,达不到最佳的干燥效果。根据食用菌的需要,研制专用的菌料技术,以避免其在加工过程中出现温度过高或温度不均等问题,从而进一步提高食用菌料的质量。

二、设计和开发复合射频技术。

单气源热泵干燥工艺难以达到食用菌最佳干燥状态,因此,在对单气源热泵干燥工艺、变频技术、电热干燥等进行研究时,可以考虑将单气源热泵干燥工艺结合起来,使干燥效率进一步提高,同时对干燥工艺进行优化,以提高烘干效率。

三、考虑选择一种复合干燥介质。

现有的干燥介质大多是普通空气,在今后的气源热泵干燥机械设计中,可以考虑适当降低氧浓度,同时增加氮气或二氧化碳的含量,起到抑制酶活性的作用,从而有利于提高食用菌的质量。

此外,将干燥介质中的氧、氮、二氧化碳按一定比例加入干燥室内,作为干燥介质循环利用,可使干燥效果和热风循环效果进一步优化。


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