CN110786371A - 一种资源零损失的热泵型果蔬干制加工系统及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种资源零损失的热泵型果蔬干制加工系统和加工方法，加工系统，包括：壳体，壳体内部被隔板分隔成首尾依次连通的空气处理室、主烘干室和回风通道；空气处理室与主烘干室之间通过主循环风机组连通；热泵冷凝器，设置于空气处理室；架体，设置于主烘干室内；热泵蒸发器，设置于所述回风通道中，热泵蒸发器的下端放置接水盘，且与所述热泵冷凝器连接。

Description

一种资源零损失的热泵型果蔬干制加工系统及加工方法

技术领域

本发明涉及农副产品深加工技术领域，具体涉及一种资源零损失的热泵型果蔬干制加工系统及加工方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

水果和蔬菜是农业生产中除谷物之外最重要的农作物，中国是世界最大鲜果和蔬菜生产国，新鲜水果与蔬菜含水率高，多数超过80％，在采、运、储、销过程中如果处理不当很容易变质腐烂，据联合国粮食及农业组织(FAO)统计，我国每年果蔬采摘后的损失高达900-1000亿元，严重影响国民经济。

为有效保存和储藏果蔬类物品，罐藏、冻藏和干制是常用的三种加工方式，而干制即利用烘干脱水是最为经济的办法，将果蔬的水分降低到安全的储藏水分含量以下，可以有效阻止微生物生长，推迟和减少以水分为媒介的腐烂反应，延长保存时间，减轻重量、便于包装与运输。目前，常用的干制方法主要有基于传统化石能源的热风烘干、电力驱动的制热烘干或制冷冻干、多能互补的组合式烘干工艺等。果蔬类干制以常规热风烘干方式为主，常规热风干制有诸多弊端：1)表观色泽不佳，容易出现黄色、褐色或者黑色等不良颜色变化；2)营养流失严重，易氧化、维生素流失；3)芳香类物质挥发造成损失；4)高温烘干物料组织损伤大，严重影响质量和口感。热风干燥中，会发生许多化学变化，如酚类物质会在氧化酶的催化下发生氧化，维生素类在高温下易被氧化，氨基酸和糖高温下发生美拉德反应等。热风干燥的温度和时间是影响物料中营养成分变化的主要因素。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种资源零损失的热泵型果蔬干制加工系统和加工方法。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种资源零损失的热泵型果蔬干制加工系统，包括：

壳体，壳体内部被隔板分隔成首尾依次连通的空气处理室、主烘干室和回风通道；

空气处理室与主烘干室之间通过主循环风机组连通；

热泵冷凝器，设置于空气处理室,可根据处理室的空间布局优化设计冷凝器结构；

架体，设置于主烘干室内，架体结构可根据果蔬物料的形貌、循环风通道的组织形式灵活设计，最大化提高果蔬烘干的均匀性；

热泵蒸发器，设置于所述回风通道中，可根据回风通道的具体形式进行优化，减小风阻，热泵蒸发器的下端放置接水盘，且与所述热泵冷凝器连接。

架体上用于放置待干制的果蔬，经过热泵冷凝器(热端)的热空气经循环风机均匀的配置到主烘干室内，热风以预设的速度均匀穿过果蔬层，烘干携湿气体完成烘干过程后进入回风通道，在回风通道内先经过热泵蒸发器，热泵蒸发器吸收回风的热量，回风温度降低至露点并析出烘干过程中挥发的果蔬细胞液，冷凝后的果蔬细胞液在接水盘中收集。该部分果蔬细胞液具有较高的经济价值，将其进行回收，避免了资源的浪费。

将烘干携湿气体的热量同时传递给热泵的冷端，对热泵中的循环介质进行加热，实现了对热量的回收，避免热量的浪费，节约能源。

另外，采用该种设置方式，对循环风不断加热、冷凝，在果蔬烘干过程的不同阶段，可以通过控制不同的热风温度和湿度，以较大程度保持果蔬的营养、色泽和口感。

循环风在干燥室内往复循环，氧气含量极低，果蔬不易被氧化，不发生化学反应，质量有保障。

在一些实施例中，还包括辅助蒸发器，辅助蒸发器设置于回风通道中，且位于热泵蒸发器的下游，辅助蒸发器与设置于壳体外部的辅助压缩机连接。

通过设置辅助蒸发器，可以对回风进行冷凝回收，以提高果蔬汁液的回收率，且，回风经过深度回收后，再被加热循环回主烘干室对果蔬进行烘干，可以提高对果蔬的烘干效率，进而有利于提高经济效益。

进一步的，所述辅助蒸发器的下方放置所述接水盘。

更进一步的，还包括液体储罐，液体储罐设置于壳体的外侧，所述液体储罐通过管道与所述接水盘的底部连接。

管道穿过壳体，可以将接水盘中收集的冷凝细胞液及时导流至液体储罐中。

在一些实施例中，回风通道与空气处理室之间的壳体上设置有新风风口和排风风口，新风风口内设置第一风机，排风风口内设置第二风机。

由于果蔬干制过程中会将果蔬的大部分挥发性物质气化，通过冷凝可以将其中的可凝物质冷凝回收，但是还有少量不凝物质留存在循环风中，如农药残留，这些物质不但会影响果蔬的干制质量，而且在循环风中累积时，积累到一定程度有可能冷凝析出，影响冷凝细胞液的质量。所以，通过新风风口和排风风口可以对烘干装置内的循环风进行及时更新，以保证循环风的湿度和洁净程度，达到较佳的果蔬干制效果和干制质量。

进一步的，新风风口位于排风风口的下游。先将不符合要求的循环风部分排出，再补充新风时，更容易对循环风进行更新。

在一些实施例中，所述主循环风机组包括若干个循环风机，若干个循环风机在主烘干室的循环风入口竖向排列。

进一步的，循环风机的排列高度大于或等于架体的高度。

采用该种设置方式，可以将热风在主烘干室的高度方向上均匀分布，以保证对每层果蔬进行均匀烘干，提高果蔬干制的质量。

在一些实施例中，所述架体为多层结构，架体的底部设置有车轮。采用该种可移动的小车架体结构，方便果蔬物料的上料和卸载。

进一步的，所述壳体上设置有门。

一种资源零损失的热泵型果蔬干制加工方法，包括如下步骤：

将待干制的果蔬分层放置于架体上；

开启热泵，利用空气处理室中的热泵冷凝器对空气进行加热；

热风进入主烘干室，流经待干制的果蔬，对果蔬进行烘干；

烘干后的携湿热风进入回风通道内，流经热泵蒸发器时，被冷凝回收；

降温去湿后的空气循环至空气处理室，进行下一轮烘干过程，直至果蔬干制完成。

在一些实施例中，还包括将部分循环空气排出，并补充新鲜空气的步骤。

在一些实施例中，当果蔬中的含水率高于50％时，热风的温度为40-50℃，湿度为60-70％；果蔬含水率高时，脱水速度不宜过快，采用较低温度较高湿度的工艺参数来进行干燥过程，以减小因干燥过快引起的果蔬内部孔隙塌陷，影响口感。

当果蔬中的含水率低于50％时，热风的温度为55-75℃，湿度为35-45％。果蔬的含水率可通过取样，利用快速水分测定仪测量得到。

在一些实施例中，烘干后的携湿热风流经热泵蒸发器后，再流经辅助蒸发器，进行物料和热量的再次回收。

本发明的有益效果是：

传统热风烘干果蔬工艺中热风直接排除，热量损失大，本发明的果蔬干制过程在一个密闭体系内完成，基本无热损失；

本烘干系统采用电力驱动分体式喷气增焓热泵烘干机组，充分吸收回风的能量，不受外部冷热环境影响，全年能效比可达10以上；

热泵蒸发器和辅助蒸发器可以将回风降至很低的温度，可实现果蔬汁液90％左右的回收率，经济效益显著，基本实现了资源的零损失；

热泵控制系统采用分程式调节，根据果蔬物品适应的干制温度及湿度，分阶段控制工艺参数，最大程度保持果蔬的营养、色泽及口感；

两套热泵系统，可以准确控制烘房内的湿度水平，有效避免了通常干燥过程中湿度因素导致的烘干过慢或过快、成品色泽差等现象。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为发明的热泵型果蔬干制加工系统的结构示意图。

图中，1、烘干装置，2、主烘干室，3、果蔬托盘及小车，4、主循环风机，5、热泵冷凝器，6、空气处理室，7、回风通道，8、热泵蒸发器，9、辅助蒸发器，10、第一风机，11、第二风机，12、接水盘，13、主压缩机，14、辅助压缩机(冷凝器及其它附件集成)，15、隔板，16、新风风口，17、排风风口。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，一种新型的资源零损失的果蔬干制系统，由烘干装置1，主烘干室2，物料托盘及小车3，主循环风机4，热泵冷凝器5，空气处理室6，回风通道7，热泵蒸发器8，辅助蒸发器9，排风风机10，新风风机11，接水盘12，主压缩机13，辅助压缩机(冷凝器及其它附件集成)14，隔板15，排风风口16，新风风口17组成。

所述烘干装置1由100mm聚氨酯保温板加工制成，右侧端部设有进出小车门，烘干装置内由隔板分成三个主要空间，分别是主烘干室2，空气处理室6和回风通道7，循环风机安装于空气处理室6和主烘干室之间的隔板上，根据烘干室的大小宜设置9-12个为宜，所述果蔬盘架及小车3由食品级不锈钢制成，小车有万向轮，盘架底部为筛孔状，风可自由通过。

经过热泵冷凝器(热端)的热空气经循环风机均匀的配置到主烘干室内，热风以预设的速度均匀穿过物料托盘和物料层，烘干携湿气体完成烘干过程后进入回风通道，在回风通道内先经过热泵蒸发器，热泵蒸发器吸收回风的热量，回风温度降低至露点并析出烘干过程中挥发的果蔬细胞液，经热泵蒸发器后的回风再经过辅助蒸发器9，继续进行深度冷凝，冷凝细胞液经接水盘12和输水管汇集至储液器具备用；根据室外气温及湿度情况，自控系统根据设定的温湿度与烘干室外的温湿度参数计算分析后，开启排风机11排出一部分回风，同时启动新风风机10，补充新风保持烘干室2内压力平衡，达到系统节能最大化。

辅助压缩机14置于烘干室外，辅助压缩机14主要用于控制主烘干室内的湿度水平，起除湿作用，以湿度参数作为该压缩机的运行状态。

主压缩机及循环风系统根据待处理果蔬物料的品类和干制阶段，采用分阶段程序式控制，根据预设的程序预先设定，自动完成果蔬干制过程，辅助压缩机根据主烘干室内湿度及物料所需的工艺参数确定运行状态。

一种资源零损失的热泵型果蔬干制加工方法，包括如下步骤：将待干制的果蔬分层放置于架体上；开启热泵，利用空气处理室中的热泵冷凝器对空气进行加热；热风进入主烘干室，流经待干制的果蔬，对果蔬进行烘干；烘干后的携湿热风进入回风通道内，流经热泵蒸发器时，被冷凝回收；降温去湿后的空气循环至空气处理室，进行下一轮烘干过程，直至果蔬干制完成。

当果蔬中的含水率高于50％时，通过将部分循环空气排出，并补充新鲜空气的方式，调整热风的温度为40-50℃，湿度为60-70％；当果蔬中的含水率低于50％时，通过将部分循环空气排出，并补充新鲜空气的方式，调整热风的温度为55-75℃，湿度为35-45％。果蔬的含水率可通过取样，利用快速水分测定仪测量得到。

本发明的关键在于：双热泵系统联合运行、根据物料特点预设分阶段程序控制，系统节能实现最大化、资源损失小，所回收的某些果蔬、鲜花或木料的细胞液，具有较高的经济价值，全过程无废热废气排放。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种资源零损失的热泵型果蔬干制加工系统，其特征在于：包括：

壳体，壳体内部被隔板分隔成首尾依次连通的空气处理室、主烘干室和回风通道；

空气处理室与主烘干室之间通过主循环风机组连通；

热泵冷凝器，设置于空气处理室；

架体，设置于主烘干室内；

热泵蒸发器，设置于所述回风通道中，热泵蒸发器的下端放置接水盘，且与所述热泵冷凝器连接。

2.根据权利要求1所述的资源零损失的热泵型果蔬干制加工系统，其特征在于：还包括辅助蒸发器，辅助蒸发器设置于回风通道中，且位于热泵蒸发器的下游，辅助蒸发器与设置于壳体外部的辅助压缩机连接；

进一步的，所述辅助蒸发器的下方放置所述接水盘；

更进一步的，还包括液体储罐，液体储罐设置于壳体的外侧，所述液体储罐通过管道与所述接水盘的底部连接。

3.根据权利要求1所述的资源零损失的热泵型果蔬干制加工系统，其特征在于：回风通道与空气处理室之间的壳体上设置有新风风口和排风风口，新风风口内设置第一风机，排风风口内设置第二风机；

进一步的，新风风口位于排风风口的下游。

4.根据权利要求1所述的资源零损失的热泵型果蔬干制加工系统，其特征在于：所述主循环风机组包括若干个循环风机，若干个循环风机在主烘干室的循环风入口竖向排列；

进一步的，循环风机的排列高度大于或等于架体的高度。

5.根据权利要求1所述的资源零损失的热泵型果蔬干制加工系统，其特征在于：所述架体为多层结构，架体的底部设置有车轮。

6.根据权利要求1所述的资源零损失的热泵型果蔬干制加工系统，其特征在于：所述壳体上设置有门。

7.一种资源零损失的热泵型果蔬干制加工方法，其特征在于：包括如下步骤：

将待干制的果蔬分层放置于架体上；

开启热泵，利用空气处理室中的热泵冷凝器对空气进行加热；

热风进入主烘干室，流经待干制的果蔬，对果蔬进行烘干；

烘干后的携湿热风进入回风通道内，流经热泵蒸发器时，被冷凝回收；

降温去湿后的空气循环至空气处理室，进行下一轮烘干过程，直至果蔬干制完成。

8.根据权利要求7所述的热泵型果蔬干制加工方法，其特征在于：还包括将部分循环空气排出，并补充新鲜空气的步骤。

9.根据权利要求7所述的热泵型果蔬干制加工方法，其特征在于：当果蔬中的含水率高于50％时，热风的温度为40-50℃，湿度为60-70％；

当果蔬中的含水率低于50％时，热风的温度为55-75℃，湿度为35-45％。

10.根据权利要求7所述的热泵型果蔬干制加工方法，其特征在于：烘干后的携湿热风流经热泵蒸发器后，再流经辅助蒸发器，进行物料和热量的再次回收。