CN1290486A - 农副产品保真干燥的方法及装置 - Google Patents

Abstract

农副产品保真干燥的方法及装置所属于农副产品的干燥行业技术领域。特征是将热风干燥法、热泵干燥法及电热干燥法中的优点,与电子保鲜技术进行有机结合,形成新的干燥方法;且在自然条件下,通过温控系统、保鲜系统、热泵干燥系统、传热系统,实现保真干燥的目的。与现有的热风干燥、热泵干燥、冷冻干燥相比,能效比显著提高,干品质优卫生,能有效保存好色、香、味及养分,复水性好。本发明保真节能性突出,有极大的学术意义和应用价值。

Description

农副产品保真干燥的方法及装置

本发明是农副产品干燥行业中的一种保真干燥方法及装置。

一、保真干燥的方法

农副产品加工直接影响着农业生产的效益和人们的生活。很多农副产品，由于含水分(一般含水率在80％以上)、糖、蛋白质及维生索等营养物质以及芳香类特殊物质，在储藏、运输及加工成食品或其他生活用品之前、之中，都必须进行干燥。现有干燥技术主要有热风干燥法、热泵干燥法、冷冻干燥法、电热干燥法、日晒干燥法、风干法等。热风干燥也称干热气流干燥法，是使干热气流通过被干燥物表面促使水分蒸发的干燥方法。普通的热风干燥法常以煤、柴为燃料供热，产生干热风流。热泵干燥法是使一定量空气经过蒸发器、冷凝器成为干燥空气，再利用这些干燥空气通过风道经被干燥物表面，从被干燥物中吸收一定量的水分成为高湿空气，再经过风道、热交换器到蒸发器析出水分成为干燥空气。冷冻干燥法又称真空冷冻干燥或升华干燥法，是先将原料中的水分冻成冰晶，然后在较高真空下将冰直接气化而除去的干燥方法。电热干燥法是以电炉、远红外线、微波等为热源的干燥方法。这些方法中日晒法、风干法受自然条件影响大，干品质量不稳定；热风干燥法和电热干燥法的干品，由于干燥温度高，40-60℃持续时间较长，品质不佳；现有的热泵干燥法虽然品质较好，但投资大，效率低，脱水时间长；冷冻干燥法品质虽好，但投资和加工成本都很高。(附：参考文献)

本发明的目的是提供一个农副产品干燥的方法，该方法能最大限度地保持原新物料的色、香、味和营养素成份；脱水效率高，干品卫生，病菌含量少，保存期长，复水时间短，复水后外形和口感风味与原新物料相近；且简便易操作，便于农村推广使用。

本发明的内容如下：

(一)保真干燥的原理是：根据新鲜农副产品含水的结合形式和特点，将水分扩散与平衡原理、酶钝化机理、热泵干燥原理、臭氧灭菌保鲜机理、电热干燥机理等，选择性地应用到干燥过程的三个不同阶段中去。在排湿阶段，采用热风干燥技术或热泵干燥技术与臭氧保鲜技术相结合的办法，用于含水量较高的鲜品；在干燥阶段，将热泵干燥技术和臭氧技术用于半干品；在快速干燥阶段，采用热泵干燥技术或电热干燥技术。排湿和干燥均在较低温度下(15～45℃)进行，仅在干燥末期短时间内(10-30分钟)升到50-60℃进行快速干燥，对品质影响甚微；加上使用臭氧处理和酶钝化处理技术，从而达到一边保鲜一边脱水的保真干燥效果。在干燥末期(物料含水量20％以下)，可以采用热泵干燥技术或电炉干燥技术进行快速干燥，还可以采用远红外线或微波干燥特有的加热均匀、速度快、热效率高、无明火、营养损失少的技术特点，进行快速干燥兼杀虫，节能效果更明显。这三个阶段中，排湿阶段与干燥阶段没有明显的界线，干燥阶段与快速干燥阶段的界线为被干燥物料含水量低于20％以下时。以下为保真干燥原理示意图：水份变化：鲜品→半干品→未足干品→干品保真处理：臭氧处理及    臭氧处理及

      酶钝化处理    低温处理干燥过程：排湿阶段→干燥阶段→速干阶段→贮藏

(二)保真干燥工艺流程图(附图5)

(三)保真干燥系统电控原理图(附图6)

(四)保真干燥操作程序(以香菇干燥为例)

干燥时期	程 控	时序	温度(℃)	风控	脱水度
低温排湿期	连续排湿、振动、杀菌保鲜	0-8	35-15	全开或内循环	＞60％
低温干燥期	连续干燥、控温、杀菌	8-16	30-40	内循环	＞80％
快速干燥期	控温、杀虫	16-16∶30	50-60	循环	＞88％

本发明与现有技术相比具有如下优点：

保真干燥法集热风干燥法、热泵干燥法、电热干燥法三者优点于一身。它将热泵干燥技术用于半干品，克服了传统热风干燥法在低温时对半干品脱水能力差和高温时破坏品质较严重的缺点；并且在排湿和干燥阶段均采用了臭氧保鲜技术，所加工的干品能很好地保持了原新物料的色、香、味，复水性好，杂菌含量极少，其质量优于热泵干燥的产品，明显优于传统热风干燥产品，接近于冷冻干燥的产品；而加工成本和能耗远远低于冷冻干燥法，也低于热泵干燥法和热风干燥法，达到脱水能力超过1．375千克／千瓦时的水平，属于无污染环保型的保真节能干燥方法。在快速干燥期，如果采用远红外线或微波干燥技术，快速去除余下水分，进一步克服了热泵低温干燥末期脱水慢的不足，提高了工效，节能性更为显著；兼有杀虫功效，品质更优良。本方法操作容易，对工人素质要求不高，推广普及很容易；能广泛应用到于水产品、蔬菜、水果、茶叶、种子、药材、食用菌等农副产品的干燥作业中去。应用本方法能明显提高农副产品品质，增进农业生产的效益，改善人们的生活；还能形成一个新的保真干燥机械行业，带动相关产业的发展。因此，本方法有很大的学术意义和应用价值，市场空间极为广阔。

实现本方法的最好方式是：根据本方法的原理，设计和生产出“保真干燥机”，以“保真干燥机”作为技术载体，通过销售和使用“保真干燥机”，将本发明的保真干燥方法推广到广大农村中去。

二、保真干燥装置说明

本装置的发明目的是提供一个能实施该保真干燥方法的装置。根据装置的能效比可分为简易型或节能型保真干燥装置，根据热源不同可分为电热型、或热泵型、或燃料型保真干燥装置，根据用水量可分为循环式或非循环式保真干燥装置。

该装置的外型结构主要由保真干燥机组和保真干燥箱组成，其内部主要由保鲜系统，传热系统、温控系统、热泵干燥系统和排湿系统等系统中组合构成，其主要部件由保真干燥机组(1)、排湿箱(2)、干燥箱(3)、速干箱(4)、水池(5)、流量阀(6)、微型抽水泵(7)、冷凝器(8)、变速风机或变频风机(9)、臭氧发生器(10)、电加热器(11)、散热器(12)、风扇(13)、储液器(14)、压缩机(15)、热交换器(16)、蒸发器(17)、节流阀(18)、温控器(19)、带限压的水阀(20)、水阀(21)、燃烧室(22)、风道(23)等机械部件中组合而成。

保鲜系统是该装置的必要组成。它包含有臭氧发生器、风扇。该臭氧发生器为电晕放电法装置，安装在热泵干燥风风道出风口内，用于干燥阶段或排温、干燥两个阶段；还安装在排湿箱入风口内，用于排温阶段。它是在风扇的作用下，将臭氧发生器所产生的臭氧带到被干燥的农副产品表面进行杀菌保鲜。

传热系统也是该装置的必要组成。它包含有冷凝器、微型抽水泵和流量阀的部件组或该组中的一个部件，该系统的介质为水。其特征是在微型抽水泵的推动下或流量阀控制下，将能耗产生的余热在系统内进行传递，确保排温、干燥温度在要求之内。为了节能可在该系统内增设散热器，把余热通过散热器放出用于排温阶段；为了节能节水，在该系统上增设水池，采用循环用水的方式；为了补充热源，可在该系统的冷凝器与散热器之间，增设有燃烧室的热交换器和带限压的水阀，在这两个增设的部件之间通过三通接口安装一根带有水阀的水管与微型抽水泵的进水口连接，这样利用该热源既可以给散热器供热用于排湿阶段，也可以给冷凝器供热用于快速干燥阶段。

温控系统也是该装置的必要组成。它包含有温控器、微型抽水泵或流量阀。这是一个水流温控系统，它通过温控器控制微型抽水泵或流量阀的工作状态，来控制传热系统的冷凝器中的水流量，从而控制该装置中的热泵干燥系统内的温度。排湿阶段、快速干燥阶段采用电加热的，可将温控器与电加热器连接进行控温，形成一个电热温控系统。

热泵干燥系统是该装置的必要组成。它包含有冷凝器、节流阀、储液器、变速风机或变频风机；该冷凝器采用风、水同体结合冷凝的办法，而且该热泵系统制冷媒和传热系统的水介质都在该冷凝器内流过，并且进行间接性热交换；该系统还采用测蒸发压力的节流阀与储液器组合，以恒定蒸发温度，从而提高压缩机工效。为了提高该系统效率，采用变速风机或变频风机来调整循环风流速。该系统必用于本方法发明的干燥阶段，也可以用于排湿阶段和快速干燥阶段。

排湿系统是该装置的非必要组成。它包含有散热器、风扇，其工作原理与现有热风干燥法相似，其特征是散热器的部分热量来自热泵系统，并用于本方法发明的排湿阶段，充分利用能源。为了加热排湿，可在散热器上增设电加热器。

速干箱是该装置的非必要组成，它采用电炉、或远红外线、或微波为干燥热源，主要用于本方法发明的快速干燥阶段，以提高该装置的热泵系统的使用效率。

该装置的内部系统组合方式有如下4种：

(1)该装置内部包含有保鲜系统、传热系统、温控系统、热泵干燥系统的系统组合。在该装置的热泵系统中，完成本方法发明的全部干燥过程。

(2)该装置内部包含有保鲜系统、传热系统、温控系统、热泵干燥系统、排湿系统的系统组合。在该组合的装置内排湿系统中完成排湿阶段，在该装置的热泵干燥系统中完成干燥阶段和快速干燥阶段。

(3)该装置内部包含有保鲜系统、传热系统、温控系统、热泵干燥系统、速干箱的系统组合。在该组合的装置的热泵系统中完成排湿阶段和干燥阶段，在速干箱内完成快速干燥阶段。

(4)该装置内部包含有保鲜系统、传热系统、温控系统、热泵干燥系统、排湿系统、速干箱的系统组合。在该组合的装置的排湿系统完成排湿阶段，在热泵干燥系统完成干燥阶段，在速干箱完成快速干燥阶段。

本装置其他参数：①电源～220V或380V±10％，50HZ；②停电后须3分钟后方可重新启动压缩机；③水须用干净的淡水；④进水口应加过滤网；⑤脱水过程中干燥箱门不得开启；⑥干燥箱要求密封性好，为了减少外界气温影响，在箱体上可使用保温材料；⑦电器应接地线，以保安全；⑧热泵干燥系统所用制冷剂无特殊要求。

附图说明：

图1、保真干燥装置结构图说明

本图装置由保真干燥机组、排湿箱和干燥箱三部分组成；①保真干燥机组可设计为一体机或分体机；②本图装置与水池连接，即成为循环式保真干燥系统；③本装置除去散热器和排湿箱等排湿系统装置，保留热泵系统、保鲜系统和水流温控系统，即为简易型保真干燥装置。

图2、电热型保真干燥装置结构图说明

本图装置在图1的基础上增加了电热快速干燥箱。①能提高机器的利用率和工效；②使用远红外线或微波等加热均匀、速度快、热效率高的电热干燥技术；③使用微波时，须防止泄漏；④电热快速干燥机可设计为一体机或分体组合机。

图3、电热型保真干燥机组工作原理图说明

本图除有保真干燥机组的共同优点外，还有温控容易、无污染的特点。①本设计中散热器为电热与水热一体化；②在干燥结束前可关闭压缩机和抽水泵，开启干燥箱内与温控器相连的电加热器快速升温至50-60℃，保持10-30分钟，既能干透物料又能杀虫；③适用于电源充足地区使用。

图4、燃料型保真干燥机组工作原理图说明

①本图设计适用于电力不足的地区，以柴、煤为燃料。②从冷凝器出来的水，先经过热交换器加热，再由散热器放热用于排湿。③在干燥结束前，为达到干透物料和杀虫的目的，先关闭压缩机，再关闭水循环中与散热器、水池连接的带限压的水阀和流量阀，开启燃烧室中热交换器与抽水泵之间的水阀，让加热水直接进入冷凝器，形成一个加热循环，迅速提高干燥箱温度至50-60℃，控温10-30分钟即可。

附：参考文献

[1]黄年来主编，中国食用菌百科，北京：农业出版社，1993。

[2]黄秀治，蔡衍山，优质香菇—花菇培育新技术，福州：福建科学技术出版社，1997。

[3]谢宝贵等，食用菌贮藏与加工，福州：福建农学院印刷厂，1992。

[4]吉林省科委星火计划处编著，传统与新型蔬菜制品加工，北京：中国轻工业出版社，1992。

[5]李云林，肖正昆，邬建明等．热泵干燥在食用菌加工中的应用，昆明：中国食用菌，1993(3)。

[6]郑学坚，张贵媛，新型杀菌工具——无污染杀菌器在农业上的应用，石家庄：农业实用科技，1992(5)。

Claims (23)

1、一种农副产品的保真干燥方法，主要由臭氧保鲜技术和低温干燥技术结合而成；所说的臭氧保鲜技术是由臭氧发生器产生臭氧，并用于农副产品的干燥过程中起杀菌保鲜作用的一项技术；所说的低温干燥技术是指在15-45℃温度范围进行热风干燥和热泵干燥的技术；其特征是：该方法的干燥过程为三个阶段：即排湿阶段、干燥阶段和快速干燥阶段；在排湿阶段、干燥阶段均采用低温干燥技术和臭氧保鲜技术的结合，在快速干燥阶段采用10-30分钟短暂时间的50-60℃高温干燥处理技术；排湿阶段的低湿干燥技术选用热泵干燥技术或热风干燥技术，干燥阶段的低温干燥技术一定是用热泵干燥技术，快速干燥阶段选用热泵干燥技术或电热干燥技术；所说的快速干燥阶段是指被干燥物含水量达20％以下后的干燥过程；所说的电热干燥技术是指采用电炉、或远红外线、或微波的干燥技术；该方法所得的产品能最大限度地保持原新物料的色、香、味和营养素成份，干品卫生，病菌含量少，保存期长，复水时间短，复水后外形和口感风味与原新物料相近；该方法简便易操作，适用于水产品、蔬菜、水果、茶叶、种子、药材、食用菌等含水率较高的农副产品的保真干燥作业。

2、根据权利要求1所述的臭氧保鲜技术、热风干燥技术、热泵干燥技术、电热干燥技术等四项技术组合而成的保真干燥方法，其特征是该臭氧保鲜技术在排湿阶段与该热风干燥技术组合，在干燥阶段与该热泵干燥技术组合；在快速干燥阶段采用该电热干燥技术。

3、根据权利要求1所述的臭氧保鲜技术、热风干燥技术、热泵干燥技术等三项技术组合而成的保真干燥技术，其特征是：该臭氧保鲜技术在排湿阶段与该热风干燥技术组合，在干燥阶段与该热泵干燥技术组合；在快速干燥阶段采用热泵干燥技术。

4、根据权利要求1所述的臭氧保鲜技术、热泵干燥技术、电热干燥技术等三项技术组合而成的保真干燥方法，其特征是：该臭氧保鲜技术、热泵干燥技术用于排湿阶段和干燥阶段，该电热干燥技术用于快速干燥阶段。

5、根据权利要求1所述的臭氧保鲜技术、热泵干燥技术这两者组合而成的保真干燥方法，其特征是：在干燥全过程都采用该热泵干燥技术，在排湿、干燥阶段均采用该臭氧保鲜技术。

6、根据权利要求1所述的保真干燥方法，特征是该方法的臭氧保鲜技术由臭氧发生器产生臭氧，并在农副产品保真干燥中起杀菌保鲜作用。

7、根据权利要求1所述方法的保真干燥装置及功能，它的外型结构主要由保真干燥机组和保真干燥箱组成，它内部主要由保鲜系统、传热系统、温控系统、热泵干燥系统和排湿系统等系统中组合而成，主要组成部件由保真干燥机组、排湿箱、干燥箱、速干箱、水池、流量阀、微型抽水泵、冷凝器、变速风机或变频风机、臭氧发生器、电加热器、散热器、风扇、储液器、压缩机、热交换器、蒸发器、节流阀、温控器、带限压的水阀、水阀、燃烧室等机械部件中组合而成；其特征是：

①所说的保鲜系统中臭氧发生器产生臭氧，在权利要求1所述的排湿、干燥阶段中对被干燥的农副产品进行杀菌保鲜；

③所说的传热系统以水为介质，在冷凝器、热交换器、散热器中进行热交换；

③所说的温控系统通过温控器控制微型抽水泵或流量阀的工作状态，来控制该传热系统在风、水同体组合冷凝的冷凝器中的水流量，从而控制热泵干燥温度；还通过温控器控制电加热器的工作来控制加热干燥温度；

④所说的热泵干燥系统利用储液器与能测蒸发压力的节流阀组合来恒定蒸发温度；

⑤所说的排湿系统利用风扇带走散热器的热量用于权利要求1所述的的排湿阶段。

8、根据权利要求7所述的装置及功能，其特征是：该装置的保鲜系统主要由臭氧发生器、风扇组成；所述的臭氧发生器安装在热泵干燥风道出风口内用于干燥阶段或排湿、干燥两个阶段，也安装在排湿箱入风口处用于排湿阶段，采用电晕放电法产生臭氧，此臭氧在风扇的推动下对被干燥的农副产品进行表面杀菌和保鲜。

9、根据权利要求7所述的装置及功能，特征是该装置的传热系统的介质为水。

10、根据权利要求7所述的装置及功能，特征是该装置的热泵系统的制冷媒与传热系统的水在该冷凝器内进行间接性热交换，该冷凝器是采用风、水同体结合冷凝的冷凝器。

11、根据权利要求7所述的装置及功能，特征是：该装置的传热系统包含有水池、微型抽水泵、流量阀、权利要求10所述的冷凝器、散热器的组合；在该冷凝器、散热器中进行热交换，将能耗产生的余热传递到散热器放出；该系统的循环方式为：水池→流量阀→微型抽水泵→冷凝器→散热器→水池。

12、根据权利要求7所述的装置及功能，特征是：该装置的传热系统包含有微型抽水泵和流量阀的部件组或该部件组中的一件、权利要求10所述的冷凝器的组合；利用水在该冷凝器中吸收余热并传递到外界中去；该系统为非循环系统。

13、根据权利要求7所述的装置及功能，特征是：该装置的传热系统包含有水池、微型抽水泵、流量阀、权利要求10所述的冷凝器、散热器、热交换器、燃烧室、水阀、带限压的水阀的组合；该系统一般的循环方式为：水池→流量阀→微型抽水泵→冷凝器→热交换器→带限压的水阀→散热器→水池；该系统用于权利要求1所述的快速干燥阶段的循环方式为：微型抽水泵→冷凝器→热交换器→水阀→微型抽水泵。

14、根据权利要求7所述的装置及功能，特征是：该装置的温控系统包含有温控器、微型抽水泵或流量阀的组合，通过温控器控制微型抽水泵或流量阀的工作，来控制权利要求7所述装置的冷凝器中的水流量，从而控制该装置的热泵干燥系统内的温度。

15、根据权利要求7所述的装置及功能，特征是：该装置的温控系统在权利要求14所述系统中增设电加热器的组合，除具有权利要求14所述特征外，该系统还通过温控器控制电加热器的加热温度。

16、根据权利要求7所述的装置及功能，特征是：该装置的热泵干燥系统包含有节流阀、储液器、权利要求10所述的冷凝器、变速风机或变频风机的组合；该系统采用测蒸发压力的节流阀与储液器组合，以恒定蒸发温度，提高压缩机工效；采用变速风机或变频风机来调整循环风流速；该系统必定用在权利要求1所述的干燥阶段，也可以用于排湿阶段、快速干燥阶段。

17、根据权利要求7所述的装置及功能，特征是：该装置的速干箱中电热源选用电炉、或远红外线或微波；它用于权利要求1所述的快速干燥阶段；它是权利要求7所述装置的非必要组成。

18、根据权利要求7所述的装置及功能，特征是：该装置的排湿系统包含有散热器、风扇的组合，该系统用于权利要求1所述的排湿阶段。

19、根据权利要求7所述的装置及功能，特征是：该装置的排湿系统在权利要求18所述系统的散热器上增设电加热器的组合，除具有权利要求18所述特征外，还能与权利要求7所述温控器配合控温加热用于排湿阶段。

20、根据权利要求7所述的保真干燥装置及功能，特征是：其主要由权利要求7所述的保鲜系统、传热系统、温控系统、热泵干燥系统、排湿系统组成；权利要求1所述排湿阶段在该排湿系统中完成，干燥阶段和快速干燥阶段都在该热泵干燥系统中完成。

21、根据权利要求7所述的保真干燥装置及功能，特征是：其主要由权利要求7所述的保鲜系统、传热系统、温控系统、热泵干燥系统组成，权利要求1所述的保真干燥过程都在该热泵系统内完成。

22、根据权利要求7所述的保真干燥装置及功能，特征是：其主要由权利要求7所述的保鲜系统、传热系统、温控系统、热泵干燥系统、排湿系统与权利要求17所述的速干箱组成；权利要求1所述的干燥过程依次在该排湿系统、热泵干燥系统、速干箱中完成。

23、根据权利要求7所述的保真干燥装置及功能，特征是：其主要由权利要求7所述的保鲜系统、传热系统、温控系统、热泵干燥系统与权利要求17所述的速干箱组成；权利要求1所述的排湿阶段和干燥阶段都在该热泵干燥系统中完成，快速干燥阶段在该速干箱中完成。

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