發(fā)布時間：2018-10-11所屬分類：農(nóng)業(yè)論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：對農(nóng)副產(chǎn)品加工企業(yè)加工干燥時，干燥時間長、能耗大的問題，從節(jié)能的角度出發(fā)，提出了一種節(jié)能的農(nóng)副產(chǎn)品干燥系統(tǒng)。本文中空氣能熱泵烘干房是由云南省農(nóng)機(jī)所研發(fā)，本文介紹了系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及工作流程，并進(jìn)行了烘烤實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證該該烤房的性能和經(jīng)濟(jì)效
摘要：對農(nóng)副產(chǎn)品加工企業(yè)加工干燥時，干燥時間長、能耗大的問題，從節(jié)能的角度出發(fā)，提出了一種節(jié)能的農(nóng)副產(chǎn)品干燥系統(tǒng)。本文中空氣能熱泵烘干房是由云南省農(nóng)機(jī)所研發(fā)，本文介紹了系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及工作流程，并進(jìn)行了烘烤實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證該該烤房的性能和經(jīng)濟(jì)效益。系統(tǒng)利用空氣能熱泵作為熱源，不僅縮短農(nóng)副產(chǎn)品的干燥時間，而且通過測算對比，該系統(tǒng)相對采用其他干燥系統(tǒng)具有良好的節(jié)能效果。
關(guān)鍵詞：農(nóng)副產(chǎn)品,熱泵,經(jīng)濟(jì)效益
0引言
在云南地區(qū)，傳統(tǒng)的農(nóng)副產(chǎn)品加工企業(yè)的干燥過程通常采用電加熱或燃煤的方式，且無任何除濕裝置，烘烤房內(nèi)濕度大，導(dǎo)致干燥時間過長，能耗過大。針對以上問題，云南省農(nóng)機(jī)所在空氣能熱泵技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了農(nóng)副產(chǎn)品干燥系統(tǒng)，并根據(jù)干燥過程的特點(diǎn)對除濕系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以縮短干燥時間，降低干燥能耗。
1材料與方法
1.1測試品種云南七彩花生。本次試驗(yàn)以云南的地方特產(chǎn)—七彩花生，為樣品進(jìn)行設(shè)備的性能測試。七彩花生的產(chǎn)地位于云南省的西南邊陲，一個叫孟連的美麗地方。
1.2實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)云南省昆明市農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所研發(fā)工場。
2烤房簡介
2.1空氣能熱泵烘干機(jī)組的主要組成系統(tǒng)
本烤房的主要組成系統(tǒng)包括：主機(jī)(加熱系統(tǒng))，烘干房，循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)，排濕系統(tǒng)(干燥系統(tǒng))，排水系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，預(yù)警系統(tǒng)。其中主要的部件有：壓縮機(jī)、電子膨脹閥、貯液罐、氣液分離器、冷凝器、蒸發(fā)器、熱回收器、自動控制器、軸流風(fēng)機(jī)、冷媒等等。其系統(tǒng)組成和工作原理示意圖如圖1。
2.2烤房實(shí)物圖(圖2)
3花生烘烤實(shí)驗(yàn)
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在花生的干燥過程中溫度對其影響較深，直接影響花生的成色與口感。在烘干過程中采取干燥溫度從低到高的方式。我們采取分階段干燥對干燥溫度采用三因素三水平正交法得到最佳工藝方案，并用得到的最佳干燥工藝方案進(jìn)行了烘烤實(shí)驗(yàn)。通過相關(guān)的實(shí)驗(yàn)方法和設(shè)備，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，進(jìn)而驗(yàn)證此烘干設(shè)備的合理性，可行性、經(jīng)濟(jì)性。
3.1實(shí)驗(yàn)方法與設(shè)備
實(shí)驗(yàn)設(shè)備是建造較好的產(chǎn)品樣機(jī)，以及足量的新鮮七彩花生;前期先進(jìn)行三因素三水平正交法得到最佳工藝方案，后期實(shí)倉做實(shí)驗(yàn)。花生含水率為我們需要測量的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，含水率測定的方法為中每2小時選取10顆大小均一的花生樣品，以干基濕含量表示含水率，干基濕含量Xm，濕基濕含量Wm分別可以通過如下公式計(jì)算：
3.2三水平三因素正交實(shí)驗(yàn)
正交實(shí)驗(yàn)是研究多因素多水平的一種設(shè)計(jì)方法，它是根據(jù)正交性從全面試驗(yàn)中挑選出部分有代表性的點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，這些有代表性的點(diǎn)具備了“均勻分散，齊整可比”的特點(diǎn)，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是分析因式設(shè)計(jì)的主要方法。三水平三因素的話，原本需要27次的實(shí)驗(yàn)，但是采用正交法的話通過9次試驗(yàn)的代表性，能較全面地反映出全面試驗(yàn)的結(jié)果，這就是正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所特有的均衡分散性。
我們正是利用這一特性來合理的設(shè)計(jì)和安排試驗(yàn)，以便通過盡可能少的試驗(yàn)次數(shù)，找出最佳水平組合。通過預(yù)熱、恒速和降速干燥三個階段最終達(dá)到干燥目的。初始水分越高，選擇的熱風(fēng)溫度應(yīng)該越低。不同干燥溫度對花生品質(zhì)影響不同，根據(jù)國外干燥試驗(yàn)的驗(yàn)證，最優(yōu)干燥溫度在30℃~50℃，干燥溫度不得超過50℃。
干燥前期，溫度越高，干燥速率越快，隨著游離水分的蒸發(fā)，剩余的結(jié)合水越發(fā)難排除，為找出最佳的工藝方案，所以采用恒溫干燥設(shè)備進(jìn)行了正交實(shí)驗(yàn)，并且將三個階段溫度做為了3個因素。實(shí)驗(yàn)過程中各溫段標(biāo)準(zhǔn)為：①初始階段，果殼表皮干燥，陳現(xiàn)黃白色，說明果殼表面水分蒸發(fā)完全。②干燥階段，階段結(jié)束時打開果殼，果仁手感有濕度，果仁質(zhì)地稍軟，果仁皮較難剝離。③最終階段，果仁干燥透徹，果仁堅(jiān)硬，呈現(xiàn)濃濃的花生香味，成熟度越高香味越濃。設(shè)計(jì)因素表格如表1。
3.3正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
通過對上述結(jié)果的分析，干燥時間較優(yōu)的為A2B2C3，此方案為最佳工藝方案。
3.4最佳干燥工藝方案下的實(shí)倉實(shí)驗(yàn)
我們采用之前設(shè)計(jì)的樣機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，對于農(nóng)副產(chǎn)品而言，最重要的是賣相以及口感，所以感官鑒定非常重要，可以根據(jù)觀察烘烤之后的產(chǎn)品的外觀特點(diǎn)以及口感，進(jìn)而可以對位于烘烤房不同位置的產(chǎn)品品質(zhì)進(jìn)行鑒定評級，如果烘烤房內(nèi)各部位的烘烤質(zhì)量相差無多，那么就驗(yàn)證了前面章節(jié)對風(fēng)道改造的可行性，進(jìn)而說明本設(shè)計(jì)可以應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。
在樣機(jī)干燥室內(nèi)，選擇6個不同的位置放置樣品花生，6個點(diǎn)位于樣機(jī)內(nèi)各個位置，并且位置距離大致相同，驗(yàn)證最佳干燥方案下各個位置的花生干燥速率是否均勻，進(jìn)而驗(yàn)證了均勻風(fēng)道布置的有效。實(shí)驗(yàn)初始階段溫度在34℃，當(dāng)果殼表面水分蒸發(fā)完全，果殼表皮干燥，陳現(xiàn)黃白色，為提高干燥效率，我們將溫度提高至39℃，此時果仁質(zhì)地稍軟，果仁皮較難剝離，果仁顏色無明顯變化，果仁脆度、柔嫩度、細(xì)膩度于生花生無異。
將溫度提升至48℃，試驗(yàn)結(jié)果果仁干燥透徹，果仁堅(jiān)硬，呈現(xiàn)濃濃的花生香味，果仁脆度、柔嫩度、細(xì)膩度有顯著提升。進(jìn)行取樣分析，6個取樣點(diǎn)，平均每隔2個小時各取一次樣品，采用前述的測水分的方法，分別測出數(shù)據(jù)，制作成表3，通過對比我們發(fā)現(xiàn)，不同位置樣品的含水率差值不大，烘烤比較均勻;通過目測法等感官測量方法，可以確認(rèn)花生烘烤出爐后色澤明亮香味明顯，不同位置花生質(zhì)量較為均勻，進(jìn)而證明了送風(fēng)風(fēng)道設(shè)計(jì)的合理性。我們?nèi)〉谝蝗狱c(diǎn)的數(shù)據(jù)，做成散點(diǎn)圖，如圖3所示。
從上面的散點(diǎn)圖可見，本設(shè)備烘烤花生的變化曲線與農(nóng)產(chǎn)品干燥曲線基本一致，而且，不同取樣點(diǎn)的含濕量數(shù)值差距不大，進(jìn)而證明本設(shè)備設(shè)計(jì)的合理性。
3.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
①用三因素三水平正交法得到了花生干燥的工藝方案，按照干燥速率，各溫度段為初始階段溫度在34℃干燥階段溫度在39℃最后階段溫度在48℃。②為了驗(yàn)證我們采用之前設(shè)計(jì)的樣機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，在樣機(jī)干燥室內(nèi)，選擇6個不同的位置放置樣品花生，6個點(diǎn)位于樣機(jī)內(nèi)各個位置，并且位置距離大致相同，最佳干燥方案下各個位置的花生干燥速率均勻，進(jìn)而驗(yàn)證了均勻風(fēng)道布置的有效性。
4效益分析
4.1除去
100kg水的費(fèi)用分析表(表4)
4.2經(jīng)濟(jì)效益
①熱泵干燥節(jié)能明顯，與常規(guī)干燥設(shè)備相比，其節(jié)能率一般在60%左右。②熱泵干燥在電價錯峰期間或者地區(qū)，其干燥成本會更低。③熱泵干燥使用清潔能源有利于環(huán)保，建議在企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展過程中大力推廣使用。④熱泵干燥與其它能源聯(lián)合干燥節(jié)能效果會更好，是今后發(fā)展的方向。
4.3環(huán)境效益
對環(huán)境沒有污染，創(chuàng)造了一個清潔和諧的工作環(huán)境及生產(chǎn)環(huán)境、為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，為企業(yè)的未來和科技創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、進(jìn)行了有力的帶動，符合人與自然、經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的規(guī)律。
5小結(jié)
熱泵烘干技術(shù)的使用，標(biāo)志著農(nóng)副產(chǎn)品脫水烘干邁向了新方向和新的領(lǐng)域、對傳統(tǒng)農(nóng)副產(chǎn)品烘干方式和烘干設(shè)備具有強(qiáng)有力的沖擊和挑戰(zhàn)。于此同時、熱泵技術(shù)的應(yīng)用也符合國家和地方政府提倡的節(jié)能減排、低碳生產(chǎn)生活的呼聲、順應(yīng)了時代的發(fā)展、可謂勢不可擋;在經(jīng)濟(jì)效益和社會效應(yīng)兩方面發(fā)揮了重大作用、為企業(yè)實(shí)施和推動可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)和行動、可行性做出了表率、具有很強(qiáng)的說服力，利己利民。
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