节能减排加强真空低温连续干燥新技术推广与应用

关键词：节能减排　真空低温干燥　绿色干燥　新途径
1 　走资源节约与环境友好的新型发展道路

     能源是人类赖以生存和社会发展的重要物质基础,也是我国实现全面建设小康社会宏伟目标的基本物质保证。自改革开放以来,我国国民经济以较快的速度持续发展,能源需求迅速增长,由此造成的环境污染也日趋严重,我国正面临着前所未有的能源与环境的双重巨大压力。
     为切实转变“高消耗、高排放、低产出”的粗放型经济增长方式,我国最近以全面、协调、可持续的科学发展观为指导思想,制定了至2020年的中长期能源科技发展战略与发展规划,强调要坚持把节约能源放在首位,显著提高能源利用效率;要大力调整和优化能源结构;我国“十一五”规划提出了2010年比2005 年节能20%左右的指标。因此,要依靠科技进步和创新,要切实加强环境保护,充分考虑资源约束和环境的承载力,努力减轻能源生产和消费对环境的影响等。
                
     这一能源环境发展战略的制定,为我国干燥技术的发展指明了方向。实施资源节约与环境友好的绿色干燥战略,是国内外干燥技术发展长期坚持的基本方针,在我国尤其具有重要的现实意义。

2 　传统热风干燥存在的主要问题

采用传统的热风干燥设备,存在着以下几个方面的问题:
(1) 热风干燥塔采用的热风的温度一般为120 ℃～160℃,在干燥的过程中,高温热风对玉米籽粒的内部结构损伤严重。热能不能有效利用,造成热能损耗较高,设备存在运行成本高、经济效益差、干后粮食品质损失严重、设备利用率较低等突出问题。
(2) 粮食干燥时间长(6～12 h)。生产过程中粮食水分不均匀度增大,再加上反馈、控制滞后,难以实现稳定控制,造成系统事故率较高。
(3) 干燥后的粮食品质波动大。如干燥工艺控制不当,由于被干物料内部和表面形成很大的温度梯度,玉米的裂纹率、破碎率高,稻谷爆腰率增多,严重影响了国内外贸易。
(4) 粮食籽粒中的虫卵不能完全消灭,对粮食的储藏保管等方面造成很大的影响。
(5) 产品粗制滥造,系统繁杂,运行及维护费用较高。
(6) 干燥过程控制不当容易产生焦糊粒、爆花粒,并存在排放污染和火灾隐患。
                
     目前多数干燥塔的性能和质量不高,在新建的粮食干燥塔中绝大多数是低水平的重复建设,应用高新技术的粮食干燥塔为数甚少。造成了只注重干燥能力、忽视产品质量、能源浪费并存,造成对粮食和空气污染的不良后果,从而导致干燥后粮食品质严重下降,整机性价比低,对粮食的储藏保管、后续加工和工业用粮等方面造成很大的影响。人为造成了粮食干燥塔处理量的不稳定和能源的浪费,而且不利于保证粮食的干燥品质,无法满足生产的实际需要。由于传统干燥系统存在着上述弊端,采用新的先进干燥工艺技术代替原有干燥技术势在必行。

3 　传统真空干燥技术现状

     真空干燥在食品、制药、化工等行业有广泛的应用,国内也开发和引进了各种真空干燥设备,其结构形式多种多样。在食品工业中常用的形式主要有箱式、盘式、双锥式、带式真空干燥器等。这些传统的真空干燥装置主要采用热风,蒸气或电等加热,利用热传导,对流或辐射原理将热量从外部传到物料内部。
                
     近几年来,将真空技术与微波、远红外加热技术及其它干燥技术相结合,出现了一些新的真空干燥装置类型,如真空冷冻干燥、喷射式连续真空干燥器、微波真空干燥等。真空干燥技术发展到现在,在技术上已经没有问题,现在大多数真空干燥设备都是间歇式干燥设备,传质容易、传热困难,多数通过机械传动对真空干燥仓内物料进行搅拌,因而产量低、结构复杂、制造成本和运行成本较高,制约了真空干燥设备的应用与推广。随着规模化生产的需要,研究连续式真空干燥设备及其配套装置,生产出大型化、自动化的设备势在必行。

4 　真空低温连续干燥解决干燥问题的新途径

     在全球“节能减排”呼声一片、市场急需绿色环保产品的前提下,针对上述热风干燥和真空干燥技术设备存在的问题,以及长期真空干燥技术研究及热风干燥塔技术研究的基础上,通过技术创新、实践检验和生产性试验,成功研制出真空低温连续干燥塔,使得真空干燥的低温优势和塔型连续干燥设备的优势完美结合。实践数据证明,真空低温干燥设备脱去1kg水热能耗只有常压热风对流干燥的40 %～60 % ,能够克服高温干燥时导致的溶质散失现象,避免淀粉糊化、蛋白质变性,减少维生素C分解,保持产品原有理化特性和应有的色、香、味、形及营养成分。
                
     真空低温连续干燥装备能够实现品质、节能、环保的三控目标。在当前节约能源与保护环境日益受到重视、不同能源价格比日趋合理、用户对物料干燥质量要求越来越高的大环境下,既要保证产品质量,又要保持产品活性,真空低温干燥这一节能高效、绿色环保、干燥质量好的新型干燥技术获得了极好的发展机遇,可为诸多物料的高品质、低能耗、低成本干燥提供一种全新的解决方案,探索出了一条新的干燥途径,凭借独有优势必然有着强劲的市场生命力。

5 　真空低温连续干燥生产工艺流程

     以300t/ d粮食干燥为例,粮食真空低温连续干燥工业自动化生产线由输送清理系统、真空低温连续干燥塔系统、真空系统、供热系统、冷凝系统、电气控制系统等组成。
                
     干燥工艺流程:原粮→皮带输送机→圆筒清理筛→斗式提升机→湿粮仓→皮带输送机→斗式提升机→真空低温干燥塔→皮带输送机→斗式提升机→干粮仓→皮带输送机→散粮汽车或仓库。

 6 　真空低温连续干燥技术性分析

6. 1 　真空低温连续干燥装置的特点
①整机结构简单,操作使用方便。该装置采用整体装配技术,模块化设计,安装时间短,占地面积小,投资少。
               
②低温干燥与连续进出料,适应多种物料干燥。该装置同国内外现有的干燥设备相比,具有批式干燥与连续式干燥机的特性,既可连续干燥,也可分批干燥。有利于不同物料的干燥;有利于物料不同温度、不同降水速率的干燥需求;有利于提高干燥装置的综合利用性能。
               
③设定真空度及干燥温度自动控制,确保物料干燥品质。真空低温干燥受热均匀、蒸发速度快、无死角,受原料水分影响较小,一次降水达到干燥要求。

④供热系统采用闭式循环。环保性能好,热能利用率高。该装置将远红外加热与真空干燥工艺结合起来,热能利用效率高。

6. 2 　真空低温干燥装置的优势
①低温:利用水分气化蒸发温度随环境压力降低而降低的原理,在真空状态下实现32～60℃的低温干燥环境对热敏性等物料进行干燥可获得较高的干燥产品质量。
②品质:把真空技术应用到粮食的干燥,克服高温干燥时导致的溶质散失现象,避免淀粉糊化、蛋白质变性,减少维生素C分解,保持粮食原有理化特性和应有的色、香、味、形及营养成分,解决粮食干燥的裂纹及后续破碎问题。
③节能:生产试验检测数据证明,相同条件下真空低温连续干燥设备的热能消耗比传统热风干燥设备可降低30 %～60 %。
④环保:真空低温连续干燥中,干燥介质在干燥仓内封闭循环,没有粉尘、挥发性物质及异味随干燥废气向环境排放而带来污染,环保性高。
⑤安全:因全封闭真空缺氧没有产生粉尘易燃易爆的环境条件,特别安全。
⑥极限干燥:对含水率要求较低的产品可以低成本进行极限水分干燥。

6. 3 　粮食真空低温干燥的优点
①保质、保价、保营养;
②杀虫、灭菌、防霉变;
③防破碎、降裂纹、保均匀;
④节能、高效、绿色环保;
⑤通用性、适应性强,稳定性、连续性好,可靠性、安全性高。
                
     按照“高质量、高营养、高效益、低损耗、低污染、低成本”的绿色环保干燥理念,真空低温干燥可减少产品干燥损失,保证了产品品质的色、香、味、形及营养成分,具有干燥品质好、降水速度快、产量高、能耗低、操作方便、经济性价比高等优点。因而该设备适用于追求高品质、高效率、低生产成本干燥物料企业的普遍需求,顺应了国家制定的“节能减排”国民经济可持续发展战略的政策要求,必然会受到政府政策的优惠与支持。

7 　真空低温连续干燥新技术应用与推广

    真空低温连续干燥塔为一种新型的干燥技术,其应用和推广还有很长的路要走,面临的主要问题及其解决思路如下:

7. 1 　认识度
                
     真空低温连续干燥塔是一种新型的干燥装置,在干燥设备行业及物料加工用户方面的认识度还不高,能较透彻地把握真空低温干燥技术的优势、潜力及局限性,能将其合理地应用于工程实际的企业和技术人员也相对缺乏。基于此,让更多的用户了解真空低温干燥技术,让更多的企业掌握真空低温干燥技术,让更多的同行共同发展真空低温干燥技术,让更多的力量共同开拓真空低温干燥技术的应用领域,是本文的主要目的,希望本文能对我国真空低温干燥事业的发展起到抛砖引玉的作用。

7. 2 　对真空低温干燥技术的潜力有待挖掘
                
     目前,对真空低温干燥装置优势的认识,主要集中在被干燥物料质量上,物料干燥的部分质量指标可与冷冻干燥相近。但实际上该技术的潜力不止于此,主要的有如下几个方面:
               
①高效节能。尽管理论和实践已证明,真空低温干燥装置的能源效率明显高于常规干燥装置,具有明显的节能优势,但实际上真空低温干燥技术的能源效率还有很大的提高空间。如采用混合干燥介质,采用过热蒸气加热,对物料采用混合加热模式,在真空低温干燥装置中采用热管、远红外技术等,均可使真空低温干燥装置的能源效率有较大幅度的提高。应用实践表明,其节能幅度一般在30%以上,综合干燥成本可降低10 %～30 %。
               
②绿色环保。真空低温干燥装置中被干燥物料在封闭的空间内,干燥介质可在其中封闭循环,没有粉尘、挥发性物质及异味随干燥废气向环境排放而带来的污染,对环境的污染小。

 ③干燥温度。真空低温干燥装置可进行低温干燥,但并不局限于低温干燥,当物料允许或工艺需要时,也可在100℃以上的环境温度条件下干燥产品。
               
④干燥速度。一般认为真空低温干燥装置的传热温差小,因而干燥速度低,这是一种误解。实际上,真空低温干燥装置不但可以通过提高供热温度获得较高的干燥速度,而且可以通过调整真空度来获得较高的干燥速度。

7. 3 　深层次的合作有待加强
                
     真空低温干燥装置是一个技术集成型装置,涉及真空、干燥、测控、物料特性及生产工艺等多学科,一个高性能的真空低温干燥装置产品的开发,离不开各学科、各行业技术人员的深层次合作,但目前还缺乏一个良好的合作平台。
                
     乐观地展望,真空低温干燥装置以其特有的潜在技术优势,将在干燥设备市场占有一个可观的分额。要真正使这一潜力成为现实,需要学术界进行大量系统的技术开发工作,更需要产业界进行全面的产业化工作,在通力合作中共同拓展市场,但目前这种合作的力度和广度还远远不够。

7. 4 　初投资
                
      初投资高是目前产业界对真空低温干燥装置的一个基本看法,实际上不完全如此。在低温干燥领域,真空低温干燥装置的初投资与其他常规低温干燥装置相比并不高。随着近年真空技术的迅速发展和普及,真空设备及零部件的费用会越来越低,真空低温干燥装置与常规干燥装置的初投资差距正在缩小。此外,随着能源价格的上涨,运行费用在用户选择干燥装置中将起到越来越大的作用,真空低温干燥装置的节能优势将使其初投资高的障碍得到消除,一般投资回收期为一年。

7. 5 　调控与维护
                
      由于真空低温干燥装置涉及多个学科领域,一般认为该装置对操作及维护人员具有很高的要求,原从事常规干燥装置的技术人员或用户在管理这一新型装置时可能面临较多困难。实际上这种状况在真空低温干燥装置发展的早期是存在的,但目前这已经不是真空低温干燥装置应用与推广的障碍。随着微电子技术的高度发展和真空技术的成熟,真空低温干燥装置在技术上已可方便地实现以模块化、智能调控、故障诊断和远程监控为支撑的简约化管理,并可通过优化设计实现真空低温干燥装置的长期免费维护运行。

8 　结束语

     开创真空低温干燥,提高产品质量,节约能源,保护环境是一项绿色行动。真空低温干燥技术的发展任重道远,是一项高科技的技术,在干燥行业的应用才是刚刚起步。真空低温干燥新技术在我国农副产品加工业中的应用前景广阔,无疑会给即将迈入21 
      世纪的我国农副产品加工业注入新的活力,并与其它高新技术一起对我国农副产品加工业今后的发展起到巨大的推动作用,具有广阔的市场需求,并产生广泛的社会效益和巨大的经济效益。