節能減排加強真空低溫連續干燥新技術推廣與應用

關鍵詞：節能減排　真空低溫干燥　綠色干燥　新途徑
1 　走資源節約與環境友好的新型發展道路

     能源是人類賴以生存和社會發展的重要物質基礎,也是我國實現全面建設小康社會宏偉目標的基本物質保證。自改革開放以來,我國國民經濟以較快的速度持續發展,能源需求迅速增長,由此造成的環境污染也日趨嚴重,我國正面臨著前所未有的能源與環境的雙重巨大壓力。
     為切實轉變“高消耗、高排放、低產出”的粗放型經濟增長方式,我國最近以全面、協調、可持續的科學發展觀為指導思想,制定了至2020年的中長期能源科技發展戰略與發展規劃,強調要堅持把節約能源放在首位,顯著提高能源利用效率;要大力調整和優化能源結構;我國“十一五”規劃提出了2010年比2005 年節能20%左右的指標。因此,要依靠科技進步和創新,要切實加強環境保護,充分考慮資源約束和環境的承載力,努力減輕能源生產和消費對環境的影響等。
                
     這一能源環境發展戰略的制定,為我國干燥技術的發展指明了方向。實施資源節約與環境友好的綠色干燥戰略,是國內外干燥技術發展長期堅持的基本方針,在我國尤其具有重要的現實意義。

2 　傳統熱風干燥存在的主要問題

采用傳統的熱風干燥設備,存在著以下幾個方面的問題:
(1) 熱風干燥塔采用的熱風的溫度一般為120 ℃～160℃,在干燥的過程中,高溫熱風對玉米籽粒的內部結構損傷嚴重。熱能不能有效利用,造成熱能損耗較高,設備存在運行成本高、經濟效益差、干后糧食品質損失嚴重、設備利用率較低等突出問題。
(2) 糧食干燥時間長(6～12 h)。生產過程中糧食水分不均勻度增大,再加上反饋、控制滯后,難以實現穩定控制,造成系統事故率較高。
(3) 干燥后的糧食品質波動大。如干燥工藝控制不當,由于被干物料內部和表面形成很大的溫度梯度,玉米的裂紋率、破碎率高,稻谷爆腰率增多,嚴重影響了國內外貿易。
(4) 糧食籽粒中的蟲卵不能完全消滅,對糧食的儲藏保管等方面造成很大的影響。
(5) 產品粗制濫造,系統繁雜,運行及維護費用較高。
(6) 干燥過程控制不當容易產生焦糊粒、爆花粒,并存在排放污染和火災隱患。
                
     目前多數干燥塔的性能和質量不高,在新建的糧食干燥塔中絕大多數是低水平的重復建設,應用高新技術的糧食干燥塔為數甚少。造成了只注重干燥能力、忽視產品質量、能源浪費并存,造成對糧食和空氣污染的不良后果,從而導致干燥后糧食品質嚴重下降,整機性價比低,對糧食的儲藏保管、后續加工和工業用糧等方面造成很大的影響。人為造成了糧食干燥塔處理量的不穩定和能源的浪費,而且不利于保證糧食的干燥品質,無法滿足生產的實際需要。由于傳統干燥系統存在著上述弊端,采用新的先進干燥工藝技術代替原有干燥技術勢在必行。

3 　傳統真空干燥技術現狀

     真空干燥在食品、制藥、化工等行業有廣泛的應用,國內也開發和引進了各種真空干燥設備,其結構形式多種多樣。在食品工業中常用的形式主要有箱式、盤式、雙錐式、帶式真空干燥器等。這些傳統的真空干燥裝置主要采用熱風,蒸氣或電等加熱,利用熱傳導,對流或輻射原理將熱量從外部傳到物料內部。
                
     近幾年來,將真空技術與微波、遠紅外加熱技術及其它干燥技術相結合,出現了一些新的真空干燥裝置類型,如真空冷凍干燥、噴射式連續真空干燥器、微波真空干燥等。真空干燥技術發展到現在,在技術上已經沒有問題,現在大多數真空干燥設備都是間歇式干燥設備,傳質容易、傳熱困難,多數通過機械傳動對真空干燥倉內物料進行攪拌,因而產量低、結構復雜、制造成本和運行成本較高,制約了真空干燥設備的應用與推廣。隨著規模化生產的需要,研究連續式真空干燥設備及其配套裝置,生產出大型化、自動化的設備勢在必行。

4 　真空低溫連續干燥解決干燥問題的新途徑

     在全球“節能減排”呼聲一片、市場急需綠色環保產品的前提下,針對上述熱風干燥和真空干燥技術設備存在的問題,以及長期真空干燥技術研究及熱風干燥塔技術研究的基礎上,通過技術創新、實踐檢驗和生產性試驗,成功研制出真空低溫連續干燥塔,使得真空干燥的低溫優勢和塔型連續干燥設備的優勢完美結合。實踐數據證明,真空低溫干燥設備脫去1kg水熱能耗只有常壓熱風對流干燥的40 %～60 % ,能夠克服高溫干燥時導致的溶質散失現象,避免淀粉糊化、蛋白質變性,減少維生素C分解,保持產品原有理化特性和應有的色、香、味、形及營養成分。
                
     真空低溫連續干燥裝備能夠實現品質、節能、環保的三控目標。在當前節約能源與保護環境日益受到重視、不同能源價格比日趨合理、用戶對物料干燥質量要求越來越高的大環境下,既要保證產品質量,又要保持產品活性,真空低溫干燥這一節能高效、綠色環保、干燥質量好的新型干燥技術獲得了極好的發展機遇,可為諸多物料的高品質、低能耗、低成本干燥提供一種全新的解決方案,探索出了一條新的干燥途徑,憑借獨有優勢必然有著強勁的市場生命力。

5 　真空低溫連續干燥生產工藝流程

     以300t/ d糧食干燥為例,糧食真空低溫連續干燥工業自動化生產線由輸送清理系統、真空低溫連續干燥塔系統、真空系統、供熱系統、冷凝系統、電氣控制系統等組成。
                
     干燥工藝流程:原糧→皮帶輸送機→圓筒清理篩→斗式提升機→濕糧倉→皮帶輸送機→斗式提升機→真空低溫干燥塔→皮帶輸送機→斗式提升機→干糧倉→皮帶輸送機→散糧汽車或倉庫。

 6 　真空低溫連續干燥技術性分析

6. 1 　真空低溫連續干燥裝置的特點
①整機結構簡單,操作使用方便。該裝置采用整體裝配技術,模塊化設計,安裝時間短,占地面積小,投資少。
               
②低溫干燥與連續進出料,適應多種物料干燥。該裝置同國內外現有的干燥設備相比,具有批式干燥與連續式干燥機的特性,既可連續干燥,也可分批干燥。有利于不同物料的干燥;有利于物料不同溫度、不同降水速率的干燥需求;有利于提高干燥裝置的綜合利用性能。
               
③設定真空度及干燥溫度自動控制,確保物料干燥品質。真空低溫干燥受熱均勻、蒸發速度快、無死角,受原料水分影響較小,一次降水達到干燥要求。

④供熱系統采用閉式循環。環保性能好,熱能利用率高。該裝置將遠紅外加熱與真空干燥工藝結合起來,熱能利用效率高。

6. 2 　真空低溫干燥裝置的優勢
①低溫:利用水分氣化蒸發溫度隨環境壓力降低而降低的原理,在真空狀態下實現32～60℃的低溫干燥環境對熱敏性等物料進行干燥可獲得較高的干燥產品質量。
②品質:把真空技術應用到糧食的干燥,克服高溫干燥時導致的溶質散失現象,避免淀粉糊化、蛋白質變性,減少維生素C分解,保持糧食原有理化特性和應有的色、香、味、形及營養成分,解決糧食干燥的裂紋及后續破碎問題。
③節能:生產試驗檢測數據證明,相同條件下真空低溫連續干燥設備的熱能消耗比傳統熱風干燥設備可降低30 %～60 %。
④環保:真空低溫連續干燥中,干燥介質在干燥倉內封閉循環,沒有粉塵、揮發性物質及異味隨干燥廢氣向環境排放而帶來污染,環保性高。
⑤安全:因全封閉真空缺氧沒有產生粉塵易燃易爆的環境條件,特別安全。
⑥極限干燥:對含水率要求較低的產品可以低成本進行極限水分干燥。

6. 3 　糧食真空低溫干燥的優點
①保質、保價、保營養;
②殺蟲、滅菌、防霉變;
③防破碎、降裂紋、保均勻;
④節能、高效、綠色環保;
⑤通用性、適應性強,穩定性、連續性好,可靠性、安全性高。
                
     按照“高質量、高營養、高效益、低損耗、低污染、低成本”的綠色環保干燥理念,真空低溫干燥可減少產品干燥損失,保證了產品品質的色、香、味、形及營養成分,具有干燥品質好、降水速度快、產量高、能耗低、操作方便、經濟性價比高等優點。因而該設備適用于追求高品質、高效率、低生產成本干燥物料企業的普遍需求,順應了國家制定的“節能減排”國民經濟可持續發展戰略的政策要求,必然會受到政府政策的優惠與支持。

7 　真空低溫連續干燥新技術應用與推廣

    真空低溫連續干燥塔為一種新型的干燥技術,其應用和推廣還有很長的路要走,面臨的主要問題及其解決思路如下:

7. 1 　認識度
                
     真空低溫連續干燥塔是一種新型的干燥裝置,在干燥設備行業及物料加工用戶方面的認識度還不高,能較透徹地把握真空低溫干燥技術的優勢、潛力及局限性,能將其合理地應用于工程實際的企業和技術人員也相對缺乏。基于此,讓更多的用戶了解真空低溫干燥技術,讓更多的企業掌握真空低溫干燥技術,讓更多的同行共同發展真空低溫干燥技術,讓更多的力量共同開拓真空低溫干燥技術的應用領域,是本文的主要目的,希望本文能對我國真空低溫干燥事業的發展起到拋磚引玉的作用。

7. 2 　對真空低溫干燥技術的潛力有待挖掘
                
     目前,對真空低溫干燥裝置優勢的認識,主要集中在被干燥物料質量上,物料干燥的部分質量指標可與冷凍干燥相近。但實際上該技術的潛力不止于此,主要的有如下幾個方面:
               
①高效節能。盡管理論和實踐已證明,真空低溫干燥裝置的能源效率明顯高于常規干燥裝置,具有明顯的節能優勢,但實際上真空低溫干燥技術的能源效率還有很大的提高空間。如采用混合干燥介質,采用過熱蒸氣加熱,對物料采用混合加熱模式,在真空低溫干燥裝置中采用熱管、遠紅外技術等,均可使真空低溫干燥裝置的能源效率有較大幅度的提高。應用實踐表明,其節能幅度一般在30%以上,綜合干燥成本可降低10 %～30 %。
               
②綠色環保。真空低溫干燥裝置中被干燥物料在封閉的空間內,干燥介質可在其中封閉循環,沒有粉塵、揮發性物質及異味隨干燥廢氣向環境排放而帶來的污染,對環境的污染小。

 ③干燥溫度。真空低溫干燥裝置可進行低溫干燥,但并不局限于低溫干燥,當物料允許或工藝需要時,也可在100℃以上的環境溫度條件下干燥產品。
               
④干燥速度。一般認為真空低溫干燥裝置的傳熱溫差小,因而干燥速度低,這是一種誤解。實際上,真空低溫干燥裝置不但可以通過提高供熱溫度獲得較高的干燥速度,而且可以通過調整真空度來獲得較高的干燥速度。

7. 3 　深層次的合作有待加強
                
     真空低溫干燥裝置是一個技術集成型裝置,涉及真空、干燥、測控、物料特性及生產工藝等多學科,一個高性能的真空低溫干燥裝置產品的開發,離不開各學科、各行業技術人員的深層次合作,但目前還缺乏一個良好的合作平臺。
                
     樂觀地展望,真空低溫干燥裝置以其特有的潛在技術優勢,將在干燥設備市場占有一個可觀的分額。要真正使這一潛力成為現實,需要學術界進行大量系統的技術開發工作,更需要產業界進行全面的產業化工作,在通力合作中共同拓展市場,但目前這種合作的力度和廣度還遠遠不夠。

7. 4 　初投資
                
      初投資高是目前產業界對真空低溫干燥裝置的一個基本看法,實際上不完全如此。在低溫干燥領域,真空低溫干燥裝置的初投資與其他常規低溫干燥裝置相比并不高。隨著近年真空技術的迅速發展和普及,真空設備及零部件的費用會越來越低,真空低溫干燥裝置與常規干燥裝置的初投資差距正在縮小。此外,隨著能源價格的上漲,運行費用在用戶選擇干燥裝置中將起到越來越大的作用,真空低溫干燥裝置的節能優勢將使其初投資高的障礙得到消除,一般投資回收期為一年。

7. 5 　調控與維護
                
      由于真空低溫干燥裝置涉及多個學科領域,一般認為該裝置對操作及維護人員具有很高的要求,原從事常規干燥裝置的技術人員或用戶在管理這一新型裝置時可能面臨較多困難。實際上這種狀況在真空低溫干燥裝置發展的早期是存在的,但目前這已經不是真空低溫干燥裝置應用與推廣的障礙。隨著微電子技術的高度發展和真空技術的成熟,真空低溫干燥裝置在技術上已可方便地實現以模塊化、智能調控、故障診斷和遠程監控為支撐的簡約化管理,并可通過優化設計實現真空低溫干燥裝置的長期免費維護運行。

8 　結束語

     開創真空低溫干燥,提高產品質量,節約能源,保護環境是一項綠色行動。真空低溫干燥技術的發展任重道遠,是一項高科技的技術,在干燥行業的應用才是剛剛起步。真空低溫干燥新技術在我國農副產品加工業中的應用前景廣闊,無疑會給即將邁入21 
      世紀的我國農副產品加工業注入新的活力,并與其它高新技術一起對我國農副產品加工業今后的發展起到巨大的推動作用,具有廣闊的市場需求,并產生廣泛的社會效益和巨大的經濟效益。