關(guān)鍵詞：節(jié)能減排　真空低溫干燥　綠色干燥　新途徑
1 　走資源節(jié)約與環(huán)境友好的新型發(fā)展道路

     能源是人類賴以生存和社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ),也是我國(guó)實(shí)現(xiàn)全面建設(shè)小康社會(huì)宏偉目標(biāo)的基本物質(zhì)保證。自改革開放以來,我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)以較快的速度持續(xù)發(fā)展,能源需求迅速增長(zhǎng),由此造成的環(huán)境污染也日趨嚴(yán)重,我國(guó)正面臨著前所未有的能源與環(huán)境的雙重巨大壓力。
     為切實(shí)轉(zhuǎn)變“高消耗、高排放、低產(chǎn)出”的粗放型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式,我國(guó)最近以全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)的科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)思想,制定了至2020年的中長(zhǎng)期能源科技發(fā)展戰(zhàn)略與發(fā)展規(guī)劃,強(qiáng)調(diào)要堅(jiān)持把節(jié)約能源放在首位,顯著提高能源利用效率;要大力調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu);我國(guó)“十一五”規(guī)劃提出了2010年比2005 年節(jié)能20%左右的指標(biāo)。因此,要依靠科技進(jìn)步和創(chuàng)新,要切實(shí)加強(qiáng)環(huán)境保護(hù),充分考慮資源約束和環(huán)境的承載力,努力減輕能源生產(chǎn)和消費(fèi)對(duì)環(huán)境的影響等。
                
     這一能源環(huán)境發(fā)展戰(zhàn)略的制定,為我國(guó)干燥技術(shù)的發(fā)展指明了方向。實(shí)施資源節(jié)約與環(huán)境友好的綠色干燥戰(zhàn)略,是國(guó)內(nèi)外干燥技術(shù)發(fā)展長(zhǎng)期堅(jiān)持的基本方針,在我國(guó)尤其具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 　傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥存在的主要問題

采用傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥設(shè)備,存在著以下幾個(gè)方面的問題:
(1) 熱風(fēng)干燥塔采用的熱風(fēng)的溫度一般為120 ℃～160℃,在干燥的過程中,高溫?zé)犸L(fēng)對(duì)玉米籽粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷嚴(yán)重。熱能不能有效利用,造成熱能損耗較高,設(shè)備存在運(yùn)行成本高、經(jīng)濟(jì)效益差、干后糧食品質(zhì)損失嚴(yán)重、設(shè)備利用率較低等突出問題。
(2) 糧食干燥時(shí)間長(zhǎng)(6～12 h)。生產(chǎn)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(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制,造成系統(tǒng)事故率較高。
(3) 干燥后的糧食品質(zhì)波動(dòng)大。如干燥工藝控制不當(dāng),由于被干物料內(nèi)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(yán)重影響了國(guó)內(nèi)外貿(mào)易。
(4) 糧食籽粒中的蟲卵不能完全消滅,對(duì)糧食的儲(chǔ)藏保管等方面造成很大的影響。
(5) 產(chǎn)品粗制濫造,系統(tǒng)繁雜,運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用較高。
(6) 干燥過程控制不當(dāng)容易產(chǎn)生焦糊粒、爆花粒,并存在排放污染和火災(zāi)隱患。
                
     目前多數(shù)干燥塔的性能和質(zhì)量不高,在新建的糧食干燥塔中絕大多數(shù)是低水平的重復(fù)建設(shè),應(yīng)用高新技術(shù)的糧食干燥塔為數(shù)甚少。造成了只注重干燥能力、忽視產(chǎn)品質(zhì)量、能源浪費(fèi)并存,造成對(duì)糧食和空氣污染的不良后果,從而導(dǎo)致干燥后糧食品質(zhì)嚴(yán)重下降,整機(jī)性價(jià)比低,對(duì)糧食的儲(chǔ)藏保管、后續(xù)加工和工業(yè)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(wěn)定和能源的浪費(fèi),而且不利于保證糧食的干燥品質(zhì),無法滿足生產(chǎn)的實(shí)際需要。由于傳統(tǒng)干燥系統(tǒng)存在著上述弊端,采用新的先進(jìn)干燥工藝技術(shù)代替原有干燥技術(shù)勢(shì)在必行。

3 　傳統(tǒng)真空干燥技術(shù)現(xiàn)狀

     真空干燥在食品、制藥、化工等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用,國(guó)內(nèi)也開發(fā)和引進(jìn)了各種真空干燥設(shè)備,其結(jié)構(gòu)形式多種多樣。在食品工業(yè)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(tǒng)的真空干燥裝置主要采用熱風(fēng),蒸氣或電等加熱,利用熱傳導(dǎo),對(duì)流或輻射原理將熱量從外部傳到物料內(nèi)部。
                
     近幾年來,將真空技術(shù)與微波、遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)及其它干燥技術(shù)相結(jié)合,出現(xiàn)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(xù)真空干燥器、微波真空干燥等。真空干燥技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在,在技術(shù)上已經(jīng)沒有問題,現(xiàn)在大多數(shù)真空干燥設(shè)備都是間歇式干燥設(shè)備,傳質(zhì)容易、傳熱困難,多數(shù)通過機(jī)械傳動(dòng)對(duì)真空干燥倉(cāng)內(nèi)物料進(jìn)行攪拌,因而產(chǎn)量低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本和運(yùn)行成本較高,制約了真空干燥設(shè)備的應(yīng)用與推廣。隨著規(guī)模化生產(chǎn)的需要,研究連續(xù)式真空干燥設(shè)備及其配套裝置,生產(chǎn)出大型化、自動(dòng)化的設(shè)備勢(shì)在必行。

4 　真空低溫連續(xù)干燥解決干燥問題的新途徑

     在全球“節(jié)能減排”呼聲一片、市場(chǎng)急需綠色環(huán)保產(chǎn)品的前提下,針對(duì)上述熱風(fēng)干燥和真空干燥技術(shù)設(shè)備存在的問題,以及長(zhǎng)期真空干燥技術(shù)研究及熱風(fēng)干燥塔技術(shù)研究的基礎(chǔ)上,通過技術(shù)創(chuàng)新、實(shí)踐檢驗(yàn)和生產(chǎn)性試驗(yàn),成功研制出真空低溫連續(xù)干燥塔,使得真空干燥的低溫優(yōu)勢(shì)和塔型連續(xù)干燥設(shè)備的優(yōu)勢(shì)完美結(jié)合。實(shí)踐數(shù)據(jù)證明,真空低溫干燥設(shè)備脫去1kg水熱能耗只有常壓熱風(fēng)對(duì)流干燥的40 %～60 % ,能夠克服高溫干燥時(shí)導(dǎo)致的溶質(zhì)散失現(xiàn)象,避免淀粉糊化、蛋白質(zhì)變性,減少維生素C分解,保持產(chǎn)品原有理化特性和應(yīng)有的色、香、味、形及營(yíng)養(yǎng)成分。
                
     真空低溫連續(xù)干燥裝備能夠?qū)崿F(xiàn)品質(zhì)、節(jié)能、環(huán)保的三控目標(biāo)。在當(dāng)前節(jié)約能源與保護(hù)環(huán)境日益受到重視、不同能源價(jià)格比日趨合理、用戶對(duì)物料干燥質(zhì)量要求越來越高的大環(huán)境下,既要保證產(chǎn)品質(zhì)量,又要保持產(chǎn)品活性,真空低溫干燥這一節(jié)能高效、綠色環(huán)保、干燥質(zhì)量好的新型干燥技術(shù)獲得了極好的發(fā)展機(jī)遇,可為諸多物料的高品質(zhì)、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(dú)有優(yōu)勢(shì)必然有著強(qiáng)勁的市場(chǎng)生命力。

5 　真空低溫連續(xù)干燥生產(chǎn)工藝流程

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

 6 　真空低溫連續(xù)干燥技術(shù)性分析

6. 1 　真空低溫連續(xù)干燥裝置的特點(diǎn)
①整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作使用方便。該裝置采用整體裝配技術(shù),模塊化設(shè)計(jì),安裝時(shí)間短,占地面積小,投資少。
               
②低溫干燥與連續(xù)進(jìn)出料,適應(yīng)多種物料干燥。該裝置同國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的干燥設(shè)備相比,具有批式干燥與連續(xù)式干燥機(jī)的特性,既可連續(xù)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(shè)定真空度及干燥溫度自動(dòng)控制,確保物料干燥品質(zhì)。真空低溫干燥受熱均勻、蒸發(fā)速度快、無死角,受原料水分影響較小,一次降水達(dá)到干燥要求。

④供熱系統(tǒng)采用閉式循環(huán)。環(huán)保性能好,熱能利用率高。該裝置將遠(yuǎn)紅外加熱與真空干燥工藝結(jié)合起來,熱能利用效率高。

6. 2 　真空低溫干燥裝置的優(yōu)勢(shì)
①低溫:利用水分氣化蒸發(fā)溫度隨環(huán)境壓力降低而降低的原理,在真空狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)32～60℃的低溫干燥環(huán)境對(duì)熱敏性等物料進(jìn)行干燥可獲得較高的干燥產(chǎn)品質(zhì)量。
②品質(zhì):把真空技術(shù)應(yīng)用到糧食的干燥,克服高溫干燥時(shí)導(dǎo)致的溶質(zhì)散失現(xiàn)象,避免淀粉糊化、蛋白質(zhì)變性,減少維生素C分解,保持糧食原有理化特性和應(yīng)有的色、香、味、形及營(yíng)養(yǎng)成分,解決糧食干燥的裂紋及后續(xù)破碎問題。
③節(jié)能:生產(chǎn)試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)證明,相同條件下真空低溫連續(xù)干燥設(shè)備的熱能消耗比傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥設(shè)備可降低30 %～60 %。
④環(huán)保:真空低溫連續(xù)干燥中,干燥介質(zhì)在干燥倉(cāng)內(nèi)封閉循環(huán),沒有粉塵、揮發(fā)性物質(zhì)及異味隨干燥廢氣向環(huán)境排放而帶來污染,環(huán)保性高。
⑤安全:因全封閉真空缺氧沒有產(chǎn)生粉塵易燃易爆的環(huán)境條件,特別安全。
⑥極限干燥:對(duì)含水率要求較低的產(chǎn)品可以低成本進(jìn)行極限水分干燥。

6. 3 　糧食真空低溫干燥的優(yōu)點(diǎn)
①保質(zhì)、保價(jià)、保營(yíng)養(yǎng);
②殺蟲、滅菌、防霉變;
③防破碎、降裂紋、保均勻;
④節(jié)能、高效、綠色環(huán)保;
⑤通用性、適應(yīng)性強(qiáng),穩(wěn)定性、連續(xù)性好,可靠性、安全性高。
                
     按照“高質(zhì)量、高營(yíng)養(yǎng)、高效益、低損耗、低污染、低成本”的綠色環(huán)保干燥理念,真空低溫干燥可減少產(chǎn)品干燥損失,保證了產(chǎn)品品質(zhì)的色、香、味、形及營(yíng)養(yǎng)成分,具有干燥品質(zhì)好、降水速度快、產(chǎn)量高、能耗低、操作方便、經(jīng)濟(jì)性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。因而該設(shè)備適用于追求高品質(zhì)、高效率、低生產(chǎn)成本干燥物料企業(yè)的普遍需求,順應(yīng)了國(guó)家制定的“節(jié)能減排”國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的政策要求,必然會(huì)受到政府政策的優(yōu)惠與支持。

7 　真空低溫連續(xù)干燥新技術(shù)應(yīng)用與推廣

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

7. 1 　認(rèn)識(shí)度
                
     真空低溫連續(xù)干燥塔是一種新型的干燥裝置,在干燥設(shè)備行業(yè)及物料加工用戶方面的認(rèn)識(shí)度還不高,能較透徹地把握真空低溫干燥技術(shù)的優(yōu)勢(shì)、潛力及局限性,能將其合理地應(yīng)用于工程實(shí)際的企業(yè)和技術(shù)人員也相對(duì)缺乏。基于此,讓更多的用戶了解真空低溫干燥技術(shù),讓更多的企業(yè)掌握真空低溫干燥技術(shù),讓更多的同行共同發(fā)展真空低溫干燥技術(shù),讓更多的力量共同開拓真空低溫干燥技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域,是本文的主要目的,希望本文能對(duì)我國(guó)真空低溫干燥事業(yè)的發(fā)展起到拋磚引玉的作用。

7. 2 　對(duì)真空低溫干燥技術(shù)的潛力有待挖掘
                
     目前,對(duì)真空低溫干燥裝置優(yōu)勢(shì)的認(rèn)識(shí),主要集中在被干燥物料質(zhì)量上,物料干燥的部分質(zhì)量指標(biāo)可與冷凍干燥相近。但實(shí)際上該技術(shù)的潛力不止于此,主要的有如下幾個(gè)方面:
               
①高效節(jié)能。盡管理論和實(shí)踐已證明,真空低溫干燥裝置的能源效率明顯高于常規(guī)干燥裝置,具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢(shì),但實(shí)際上真空低溫干燥技術(shù)的能源效率還有很大的提高空間。如采用混合干燥介質(zhì),采用過熱蒸氣加熱,對(duì)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(yuǎn)紅外技術(shù)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(yīng)用實(shí)踐表明,其節(jié)能幅度一般在30%以上,綜合干燥成本可降低10 %～30 %。
               
②綠色環(huán)保。真空低溫干燥裝置中被干燥物料在封閉的空間內(nèi),干燥介質(zhì)可在其中封閉循環(huán),沒有粉塵、揮發(fā)性物質(zhì)及異味隨干燥廢氣向環(huán)境排放而帶來的污染,對(duì)環(huán)境的污染小。

 ③干燥溫度。真空低溫干燥裝置可進(jìn)行低溫干燥,但并不局限于低溫干燥,當(dāng)物料允許或工藝需要時(shí),也可在100℃以上的環(huán)境溫度條件下干燥產(chǎn)品。
               
④干燥速度。一般認(rèn)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(shí)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(diào)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(qiáng)
                
     真空低溫干燥裝置是一個(gè)技術(shù)集成型裝置,涉及真空、干燥、測(cè)控、物料特性及生產(chǎn)工藝等多學(xué)科,一個(gè)高性能的真空低溫干燥裝置產(chǎn)品的開發(fā),離不開各學(xué)科、各行業(yè)技術(shù)人員的深層次合作,但目前還缺乏一個(gè)良好的合作平臺(tái)。
                
     樂觀地展望,真空低溫干燥裝置以其特有的潛在技術(shù)優(yōu)勢(shì),將在干燥設(shè)備市場(chǎng)占有一個(gè)可觀的分額。要真正使這一潛力成為現(xiàn)實(shí),需要學(xué)術(shù)界進(jìn)行大量系統(tǒng)的技術(shù)開發(fā)工作,更需要產(chǎn)業(yè)界進(jìn)行全面的產(chǎn)業(yè)化工作,在通力合作中共同拓展市場(chǎng),但目前這種合作的力度和廣度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

7. 4 　初投資
                
      初投資高是目前產(chǎn)業(yè)界對(duì)真空低溫干燥裝置的一個(gè)基本看法,實(shí)際上不完全如此。在低溫干燥領(lǐng)域,真空低溫干燥裝置的初投資與其他常規(guī)低溫干燥裝置相比并不高。隨著近年真空技術(shù)的迅速發(fā)展和普及,真空設(shè)備及零部件的費(fèi)用會(huì)越來越低,真空低溫干燥裝置與常規(guī)干燥裝置的初投資差距正在縮小。此外,隨著能源價(jià)格的上漲,運(yùn)行費(fèi)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(jié)能優(yōu)勢(shì)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(diào)控與維護(hù)
                
      由于真空低溫干燥裝置涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域,一般認(rèn)為該裝置對(duì)操作及維護(hù)人員具有很高的要求,原從事常規(guī)干燥裝置的技術(shù)人員或用戶在管理這一新型裝置時(shí)可能面臨較多困難。實(shí)際上這種狀況在真空低溫干燥裝置發(fā)展的早期是存在的,但目前這已經(jīng)不是真空低溫干燥裝置應(yīng)用與推廣的障礙。隨著微電子技術(shù)的高度發(fā)展和真空技術(shù)的成熟,真空低溫干燥裝置在技術(shù)上已可方便地實(shí)現(xiàn)以模塊化、智能調(diào)控、故障診斷和遠(yuǎn)程監(jiān)控為支撐的簡(jiǎn)約化管理,并可通過優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)真空低溫干燥裝置的長(zhǎng)期免費(fèi)維護(hù)運(yùn)行。

8 　結(jié)束語

     開創(chuàng)真空低溫干燥,提高產(chǎn)品質(zhì)量,節(jié)約能源,保護(hù)環(huán)境是一項(xiàng)綠色行動(dòng)。真空低溫干燥技術(shù)的發(fā)展任重道遠(yuǎn),是一項(xiàng)高科技的技術(shù),在干燥行業(yè)的應(yīng)用才是剛剛起步。真空低溫干燥新技術(shù)在我國(guó)農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)中的應(yīng)用前景廣闊,無疑會(huì)給即將邁入21 
      世紀(jì)的我國(guó)農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)注入新的活力,并與其它高新技術(shù)一起對(duì)我國(guó)農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)今后的發(fā)展起到巨大的推動(dòng)作用,具有廣闊的市場(chǎng)需求,并產(chǎn)生廣泛的社會(huì)效益和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。