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    空氣能烘干工程

    空氣源熱泵烘干食用菌案例

    返回列表 來源:本站 發布日期: 2021-06-12

    目前,我國正在大力發展烘干技術,其中以空氣源熱泵為代表的干燥技術在食用菌中得到了廣泛應用,而利用空氣源熱泵進行食用菌的干燥也逐漸增多。著重分析了氣源熱泵干燥流程和原理,闡述了氣源熱泵干燥的技術優勢,總結了氣源熱泵干燥在食用菌中的應用發展趨勢。

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    一、食用菌在干燥過程中,其生理發生變化。

    1.變速干燥現象。

    菌株高達68-92%,可分為機械結合水和自由水,物理化學結合水和化學結合水。因為組合方式的不同,蒸發過程有一定的難度和先后次序,人工蒸發過程又稱快速干燥,在干燥過程中有等速干期和減速干期之分。其干燥速率受溫度、濕度、風控等因素影響,與物料的熱物性有關。

    2.濕度變化現象。

    不僅單菌體干燥過程中水分逐漸變少,而且菇體本身水分各部位之間也不平衡。就拿黃瓜來說,黃瓜的形狀是由黃瓜蓋、黃瓜褶、黃瓜柄組成。干制時,接觸熱氣區較大的部分,菌蓋以較快的速度接觸到熱氣;物料表面的機械結合水容易蒸發,而內部水分則需要通過毛細組織由濕熱交換轉移到外界,因此干燥過程與最終的水分含量是一個相對值。

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    三、物質變化現象。

    根據干燥的要求,食用菌水分由68-92%下降到10-13%。但是,由于上述兩種變化的存在,會產生收縮、結痂和表面硬化等現象,其中一些是由于過快的干燥速度造成的,有些是與材料的性質有關。例如銀耳,含有較多的膠質,干燥時水分不斷向表面遷移而減少,干浴后強烈收縮成角質狀,變硬而脆。烘干過程中產生的收縮等物理變化,會引起表面形變、質量下降,“結殼”后,會引起烘干速率急劇下降。

    4.化學反應現象。

    在干燥過程中,食用菌會發生脫水,營養成分發生變化,香味發生變化,這些都是由于外界溫度、濕度的變化引起菌內酶活性發生變化所致。酵素是蛋白質的一種,不同的品種,它的耐熱性也不一樣,在一定的溫度下會失去活性。

    根據相關資料,要抑制鮮魚的生理活動,必須對鮮魚體內的多氧化酶和過氧化物酶進行活性純化,純化溫度為40-45℃。在緩慢烘烤過程中,各種不同的食用菌香精在一系列酶的作用下被不同種類的揮發物分解、合成,最典型的就是甘草。在73℃以上,可食蛋白被破壞,從而使其營養價值降低;

    第二,食用菌的三個干燥階段。

    菌類的干燥工藝一般分為三個階段,在干燥初期,由于含水率高、脫水快,需要輸送大量40-45℃的干燥風(低濕),使其迅速蒸發并全部排出。

    在烘干中期,若仍輸送大量干風,則表面干燥速度將大于內部水份到蒸發器的遷移速度,而使表面收縮、變形,產生“結殼”現象,抑制內部水份的蒸發,故烘干中期要降低蒸發器的強度,采用循環回風,以增加蒸發器表面的濕度,使表面蒸發器的濕度與內部水份遷移速度相適應,減少變形和上下層水份差。

    干燥期后期,由于外部已趨近到所需的干燥水份,而內部又有一定的水份存在,因而難以進行干燥化。這時,用熱比風容易干燥,且總熱量利用率高,應采用全循環回風,并能使內外表面的水分趨于平衡。上述三個干燥階段的溫度應逐漸升高,以避免急劇變化所造成的“褐變”。

    空氣源熱泵干燥工藝。

    熱泵干燥系統由干燥室、壓縮機、循環風機、蒸發器、冷凝器等組成,利用熱循環原理,只需消耗少量電能,就可以實現熱泵驅動下的氣液兩相熱力循環,干燥食用菌。

    空氣源熱泵對食用菌的干燥過程及其原理。

    當熱泵干燥系統工作時,外界空氣被吸引到熱泵系統內,由冷凝器轉化為高溫低濕空氣,在泵體工作動力下,高溫干燥空氣在熱風的作用下進入干燥室內,食用菌在熱風的作用下迅速升溫,其中的水分逐漸蒸發成水蒸氣,水蒸氣被干燥空氣吸收后,通過持續的循環流動進入泵體實現降溫除濕,同時熱泵系統對氣體中的脫濕水蒸氣進行蒸發潛熱回收。

    當空氣由低溫低濕、高溫低濕、高溫高濕、低溫低濕的循環過程中,干燥室中的食用菌將迅速達到加溫干燥的效果。

    相對而言,氣源熱泵干燥屬于較為溫和的干燥方式,由于其原理更合理,縱向溫差小,平面溫度均勻,通過調節循環空氣的溫濕度和風量,可以達到對需要干燥的食用菌均勻干燥的效果,而食用菌在干燥室內水分逐漸均勻分散,與自然干燥接近,有利于提高干燥后食用菌的品質。

    五、氣源熱泵干化的主要結構和原理。

    1.干燥箱工藝。

    干燥箱按熱氣流流型不同可分為平風箱和豎風箱兩種。對于食用菌干燥,應根據食用菌的品種特點,選擇烘干箱,對于大體積的菌種,如平菇、香菇等,可采用水平氣流干燥箱,水平氣流易于進入菌體間隙,以達到良好的干燥效果。

    對體積小、菌層密集的品種,如金針菇、蟹味菇等,采用垂直氣流采摘法采摘,提高采摘效率。

    二是熱源和循環利用技術。

    在熱泵干燥過程中,其熱源形式有電能、化學能、蒸汽壓縮等,對食用菌來說,選擇低溫熱源比較合適。建議選擇空氣源熱泵作為食用菌的主要熱源,但由于其特性,加熱溫度過高不利于食用菌品質的保存和營養成分的保存。

    六、氣源熱泵干燥的技術優勢。

    1.高效干燥。

    與傳統的食用菌干燥技術相比,空氣源熱泵干燥技術所采用的熱循環方式,可以利用蒸汽蒸汽的除濕功能,大大提高食用菌的高含水率干燥效率,而且許多熱泵干燥系統為了進一步縮短干燥過程的時間,與傳統的電加熱干燥工藝相比,空氣源熱泵干燥技術可以將干燥時間縮短1/3-1/2,而且干燥后的質量更好。

    二、能源消耗明顯減少。

    因為熱泵干燥技術充分利用了氣流循環原理,與傳統的熱干法相比,其能耗明顯降低。

    3.干燥適應性強。

    根據食用菌品種的特點,采用熱泵干燥技術,可以提供較寬的熱空氣溫度調節范圍,一般溫度調節范圍在-20~100℃,而其干燥標準濕度可調節15%~80%,利用較寬的工作適應性,可以滿足不同品種、不同用途食用菌的干燥要求。

    空氣源熱泵干燥技術在食用菌上應用的發展趨勢。

    加強專用干燥工藝的研究;

    目前所用的空氣源熱泵干燥機多為成品通用干燥機,雖然能滿足食用菌的需要,但在設計時未充分考慮食用菌的特性,達不到最佳的干燥效果。根據食用菌的需要,研制專用的菌料技術,以避免其在加工過程中出現溫度過高或溫度不均等問題,從而進一步提高食用菌料的質量。

    二、設計和開發復合射頻技術。

    單氣源熱泵干燥工藝難以達到食用菌最佳干燥狀態,因此,在對單氣源熱泵干燥工藝、變頻技術、電熱干燥等進行研究時,可以考慮將單氣源熱泵干燥工藝結合起來,使干燥效率進一步提高,同時對干燥工藝進行優化,以提高烘干效率。

    三、考慮選擇一種復合干燥介質。

    現有的干燥介質大多是普通空氣,在今后的氣源熱泵干燥機械設計中,可以考慮適當降低氧濃度,同時增加氮氣或二氧化碳的含量,起到抑制酶活性的作用,從而有利于提高食用菌的質量。

    此外,將干燥介質中的氧、氮、二氧化碳按一定比例加入干燥室內,作為干燥介質循環利用,可使干燥效果和熱風循環效果進一步優化。


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