毕旭：浅谈空气源热泵烘干工艺的重要性

  1概述

  我国自20世纪90年代开始独立设计空气源热泵烘干机组，热泵烘干技术最早应用在木材干燥行业。近十年来，逐步推广应用到食品及农副产品的干燥作业之中，并且取得了较好的经济效益，产品的附加值有很大的提高。随着我国政府节约能源和环境保护政策的实施，极大地促进了热泵烘干技术的发展。然而做好一个热泵烘干项目，并不是一件容易的事情，本人研究过很多失败的案例，究其原因，往往是因为项目负责人对空气源热泵烘干机组性能特点及热泵烘干工艺不了解、不重视造成的。

  我经常在由中国节能协会热泵专委会主办的烘干培训班上跟学员打一个比方：热泵烘干机组与烘干技师的关系，就像“锅”与“厨师”的关系，热泵烘干机组负责提供热量，能否把菜炒得好吃就要看“厨师”的手艺了。要做好一个热泵烘干项目，不仅要有一口好“锅”，更要有一个好的“厨师”。很多项目出了问题就认为热泵机组不行，其实热泵机组只要能够稳定地输出热量就无责了，物料干燥效果的关键还是热泵烘干工艺。

  所谓热泵烘干工艺就是通过对烘干房内温度和湿度的精确控制，使物料干燥至要求的含水率。在制定烘干工艺时，要充分考虑物料形态、预处理工艺、物料干燥特性等。同样的烘干房和烘干机组用于烘干同一种物料，使用好的烘干工艺可以在较短的时间内烘干出色、香、味俱佳的一级品，而使用不好的烘干工艺有可能出现物料无法烘干、烘干品相不好、或烘干时间过长、能耗过高等问题。

  2物料分类及烘干特性

  目前，我国大约有3000多种物料需要烘干，其中常见的物料有700多种。我们将这些物料分为六大类：花叶类、果实类、根茎类、肉禽类、水产类和工业类。每种物料都有其不同的干燥特性，烘干工艺也是不同的。六大类物料的烘干要点如下：

  1、花叶类：保持花叶类物料自然的颜色、形状和香气，烘干前期的温度不宜过高，烘干后期逐步提高烘干温度。

  2、果实类：需要保持果形和口感，烘干时不能排湿过快。尤其是一些含糖分较高的物料，如芒果、火龙果等，很容易糖化起壳，将水分包在物料内部很难排出。

  3、根茎类：保持物料的颜色和形状，烘干时应逐步升温。对于三七、天麻等中药材还应注意控制烘干温度，保持药效。

  4、肉禽类：物料脂肪含量高，整个烘干过程中应保持低温低湿状态，尽量避免物料油化。

  5、水产类：物料蛋白质含量高，极易变质发臭。烘干时应注意烘干温度不能过高，避免变质。

  6、工业类：工业类物料对品相要求较低，烘干时应保证送热量足够，及时排湿。

  3认识热泵烘干工艺的重要性

  做好烘干项目，热泵烘干工艺是基础，也是核心。在选择热泵主机时需要考虑烘干工艺;在设计烤房结构时，需要考虑烘干工艺;在选择烤盘烤架时，也需要考虑烘干工艺。可以肯定地说，如果不了解烘干工艺，是不可能做好热泵烘干项目的。

  1、烘干工艺是选择空气源热泵烘干机组的基础

  举个例子，设计一个每次可以烘干1000公斤鲜品的烘干系统，如果烘干物料是菊花的话，配一台12匹的主机就够了;如果烘干物料是土豆片的话，就需要配一台24匹的主机才行。为什么会有这么大的区别呢，因为物料的烘干时间大不相同。虽然脱水量相差不多，但菊花烘干需要50小时左右，而土豆片烘干只需要10几小时就可以了，烘干工艺不同，对热泵烘干机组的要求自然也不一样。

  所以，在选择热泵机组的时候就需要先考虑这种物料的烘干工艺，充分了解物料特性和客户需求，才能正确地选择热泵烘干机组的类型及供热功率。

  2、烘干工艺对设计烘干房结构的指导作用

  烘干房结构形式有多种多样，按送风方式可分为“平行送风”和“垂直送风”两种。“平行送风”就是在物料仓内热风流动方向与地面平行，热风均匀地流过物料，提升物料温度并带走物料释放出的水份;“垂直送风”就是在物料仓内热风流动方向与地面垂直，热风均匀地流过物料，提升物料温度并带走物料释放出的水份，“垂直送风”又分为“上送风”和“下送风”方式。

  设计烘干房时需要根据物料的形态和烘干工艺，选择适合的送风方式。在常见的700多种物料中，大多数物料都适合“平行送风”方式，如玫瑰花、山楂片等;部分长条状的物料适合“垂直送风”方式，如烟叶、面条、香肠、腊肉等。一些粉状、浆状的物料只能采用“平行送风”方式;而一些透风性较好的物料，如核桃、带枝花椒等既可以采用“平行送风”方式也可以采用“垂直送风”方式。

  采用适合的送风方式，设计合理的烘干房结构才能顺利烘干出产品，否则即使热泵机组能力再强，也有可能出现物料干燥不均匀，或部分物料无法干燥的情况。

  4热泵烘干工艺研究方向

  经过多年的发展，国内热泵烘干机组的设计可谓百花齐放，百家争鸣，产品呈现出多种多样的款式，在供热效率和产品质量方面也取得了长足的进步。目前，各个厂家生产的热泵烘干机组都具有智能控制系统，可以方便的设置温度、湿度、烘干时间等参数，甚至可以完成排湿和补风的自动控制，可以存储多种物料的烘干工艺参数。

  但是由于每种物料本身的独特性，以及物料干燥过程中极易受到环境因素的影响，所有的烘干工艺对于某个具体的烘干项目来说，都只能作为参考。就像按照同一个的菜谱，不同的厨师炒出的菜口味仍然千差万别。作为烘干工艺研究机构，我们今后需加强数据采集，通过大数据分析、研究物料干燥的本质，找出每种物料的干燥规律，并且将研究成果应用于空气源热泵烘干机组的智能控制系统，使热泵烘干变得简单轻松。

作者：毕旭