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1、前言
    我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，果蔬及土特產(chǎn)資源豐富，品種繁多，而且品質(zhì)優(yōu)良，價(jià)格低廉。20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐的加快和生活水平的提高，蔬菜生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大。已成為農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。在調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，保障市場(chǎng)供應(yīng)，增加農(nóng)民收入、擴(kuò)大勞動(dòng)就業(yè)、拓展出口貿(mào)易等方面發(fā)揮了重要作用，已經(jīng)成為我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民收入提高的重要增長(zhǎng)點(diǎn)。
    新鮮果蔬產(chǎn)品季節(jié)性強(qiáng)、產(chǎn)量高、收獲期相對(duì)集中，產(chǎn)區(qū)一般遠(yuǎn)離市場(chǎng)，運(yùn)量大、運(yùn)費(fèi)高，新鮮果蔬時(shí)效性強(qiáng)，隨時(shí)間的延長(zhǎng)而使鮮果蔬的形狀、色澤、風(fēng)味、品質(zhì)變差失去新鮮度或腐爛變質(zhì)造成損失，鮮果蔬銷售難的困窘時(shí)有發(fā)生。因此，加速了果蔬脫水干制品的發(fā)展。果蔬脫水千制使果蔬的含水率迅速降低，且其中的各種維生素、營(yíng)養(yǎng)成分損失很小，具有良好的復(fù)水性，復(fù)水后基本保證了原有的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)成分。果蔬干制不僅平抑了淡旺季節(jié)鮮果蔬市場(chǎng)的矛盾，緩解了鮮果蔬銷售困難，更重要的是我國(guó)和世界許多國(guó)家的人民喜食果蔬的脫水干制品。果蔬的脫水干制品市場(chǎng)暢銷，有極大的市場(chǎng)潛力和廣闊的市場(chǎng)發(fā)展空間；同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，城鄉(xiāng)人民消費(fèi)向系列化、方便化、營(yíng)養(yǎng)化方向發(fā)展，國(guó)內(nèi)方便食品對(duì)果蔬脫水干制品的需求不斷增加。果蔬干制品已發(fā)展為深加工的重要工業(yè)原料，廣泛用于醫(yī)藥、現(xiàn)代中藥、食物添加劑、調(diào)味品、軍需、航海和地質(zhì)勘探、旅游業(yè)、快餐業(yè)等領(lǐng)域。
    我國(guó)果蔬干制品的生產(chǎn)始于20世紀(jì)60年代，當(dāng)年出口量?jī)H幾百噸，產(chǎn)品僅限少數(shù)幾個(gè)品種。近年來(lái)發(fā)展迅速，年出口量已由幾百噸發(fā)展到2萬(wàn)多噸，品種也從幾種發(fā)展到近百種。脫水干制方法有自然曬干及人工脫水干制兩類。果蔬自然干制受氣候和氣象條件限制，干燥速度慢、衛(wèi)生差、勞動(dòng)效率低、制品品質(zhì)差，現(xiàn)已基本上淡出。果蔬人工脫水干制不受氣候、氣象和地區(qū)限制及季節(jié)的制約，而且有耐貯存、易流通、食用方便干燥速度快、衛(wèi)生、勞動(dòng)效率高、制品品質(zhì)優(yōu)良，適于工業(yè)化、規(guī)模化、自動(dòng)化生產(chǎn)等特點(diǎn)，因而應(yīng)用廣泛。
人工脫水干制包括熱風(fēng)干制、微波干制、膨化干制、紅外線及遠(yuǎn)紅外線干制、真空干制等。目前應(yīng)用較多、較先進(jìn)的是熱風(fēng)干燥脫水和冷凍真空干燥脫水，其生產(chǎn)的產(chǎn)品既可保留新鮮果蔬原有的色、香、味、形，又具有理想的快速?gòu)?fù)水性。冷凍真空干燥投資大、成本高，價(jià)格昂貴難于推廣應(yīng)用于常規(guī)果蔬產(chǎn)品的干制，因此國(guó)內(nèi)外常規(guī)果蔬產(chǎn)品的干制多采用熱風(fēng)干燥脫水設(shè)備。
    目前我國(guó)農(nóng)副產(chǎn)品熱風(fēng)干燥脫水設(shè)備主要有箱式干燥烘干機(jī)、隧道式干燥烘干機(jī)和網(wǎng)帶式干燥烘干機(jī)三大類。前二種為間隙式作業(yè)，生產(chǎn)率低、能耗高、勞動(dòng)強(qiáng)度大、自動(dòng)化程度低，衛(wèi)生條件差，溫度、時(shí)間等不可控因素多。帶式干燥烘干機(jī)則實(shí)現(xiàn)了物料進(jìn)出的連續(xù)性和自動(dòng)化，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，能滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)的需要，因而被廣泛采用。但是，我國(guó)現(xiàn)有的帶式干燥烘干機(jī)，熱風(fēng)向上或向下穿流單層和多層物料，經(jīng)傳熱傳質(zhì)后的濕空氣直接排放或部分濕空氣被用專用設(shè)備再次回收利用，熱量利用不充分、能耗高、成本高，對(duì)粘性強(qiáng)的物料適應(yīng)性差、粘帶問(wèn)題難于解決，衛(wèi)生難達(dá)標(biāo)、影響產(chǎn)品質(zhì)量；同時(shí)不能依據(jù)不同物料的干燥曲線實(shí)現(xiàn)分段精確控溫、自動(dòng)化程度低。
    為此，“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重大項(xiàng)目《多功能農(nóng)業(yè)裝備與設(shè)施研制》的優(yōu)勢(shì)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后處理關(guān)鍵技術(shù)裝備研究與開發(fā)項(xiàng)目中設(shè)立了《果蔬綠色干燥和保鮮技術(shù)裝備》課題。
2、大型高效節(jié)能帶式果蔬干燥生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
    大型高效節(jié)能帶式果蔬干燥生產(chǎn)線針對(duì)我國(guó)網(wǎng)帶式干燥設(shè)備能耗高、生產(chǎn)率低、干燥理論落后等缺點(diǎn)在研學(xué)世界先進(jìn)干燥理論、干燥技術(shù)、工藝和干燥
設(shè)備的基礎(chǔ)上，以模塊化設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝、調(diào)試方法研制成功我國(guó)首條具有閉環(huán)熱風(fēng)干燥系統(tǒng)、蓄熱節(jié)能系統(tǒng)、供熱節(jié)能系統(tǒng)、風(fēng)力除水布料系統(tǒng)、分段分倉(cāng)在線控溫的鋼帶式干燥生產(chǎn)線。廣泛適應(yīng)于果蔬產(chǎn)品及其他農(nóng)產(chǎn)品的加工干燥，適應(yīng)于輕工、化工、食品、醫(yī)藥、中藥、紡織等行業(yè)。標(biāo)準(zhǔn)型干燥生產(chǎn)線由風(fēng)力除水布料系統(tǒng)l、主傳動(dòng)模塊2、鋼帶輸送裝置3、蓄熱節(jié)能系統(tǒng)4、閉環(huán)熱風(fēng)干燥系統(tǒng)5、供熱節(jié)能系統(tǒng)
6、自控系統(tǒng)7等模塊組成。標(biāo)準(zhǔn)干燥生產(chǎn)線的主要結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。
    大型高效節(jié)能帶式果蔬干燥生產(chǎn)線的模塊化設(shè)計(jì)、制造，大大提高了生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)質(zhì)量、制造質(zhì)量、安裝質(zhì)量、安裝效率和運(yùn)輸性能。同時(shí)也可根據(jù)不同物料的干燥要求和干燥特性曲線，變形設(shè)計(jì)、制造為多段、多倉(cāng)干燥生產(chǎn)線。使干燥系統(tǒng)執(zhí)行最優(yōu)的干燥時(shí)間和溫度曲線去完成各種物料的干燥過(guò)程。
3、高效節(jié)能帶式果蔬生產(chǎn)線工作原理
    高效節(jié)能帶式果蔬生產(chǎn)線在完成設(shè)計(jì)、制造、裝配和生產(chǎn)廠演裝后，針對(duì)上述過(guò)程存在的問(wèn)題，依據(jù)功能、相關(guān)原則和安裝、調(diào)試要求，將生產(chǎn)線的某些單機(jī)、零部件等要素再劃分、組合，構(gòu)成具有特定功能或特定安裝要求的子系統(tǒng)，或設(shè)計(jì)單機(jī)及零部件接頭構(gòu)成新系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了干燥生產(chǎn)線的模塊化設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝。為高效節(jié)能帶式果蔬干燥生產(chǎn)線的運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試以及產(chǎn)品變形設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造、運(yùn)輸、安裝提供了極大的方便。
    高效節(jié)能帶式果蔬干燥生產(chǎn)線工作時(shí)，物料首先進(jìn)入風(fēng)力除水布料系統(tǒng)，通過(guò)風(fēng)力去水系統(tǒng)去除物料表面的浮水后，送至鋼帶輸送裝置，由鋼帶輸送裝置的打孔鋼帶將物料送至各個(gè)閉環(huán)熱風(fēng)干燥系統(tǒng)在線控溫控時(shí)干燥。干燥后的物料，從主傳動(dòng)模塊的卸料機(jī)出料，鋼帶回程時(shí)由主傳動(dòng)模塊的去雜裝置去除粘接在鋼帶表面的雜物，經(jīng)清洗裝置清洗。去雜、清洗后的鋼帶運(yùn)轉(zhuǎn)至鋼帶輸送裝置端繼續(xù)加料干燥。如此周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備從人料到出料，連續(xù)、自動(dòng)、無(wú)人工接觸生產(chǎn)。
    閉環(huán)熱風(fēng)干燥系統(tǒng)模塊的風(fēng)機(jī)熱風(fēng)有兩路，一路是空氣濕度較小的大量氣流，經(jīng)風(fēng)機(jī)出口的加熱裝置加熱后形成閉環(huán)干燥熱風(fēng)，多次穿流被加工的物料，使熱量得以充分利用，因而節(jié)約能源；另一路濕度較大的少量氣流，經(jīng)風(fēng)機(jī)腔的排氣口與具有一定高度的蓄熱排風(fēng)裝置排空；熱風(fēng)循環(huán)干燥倉(cāng)補(bǔ)充的鮮風(fēng)通過(guò)設(shè)在回風(fēng)箱的進(jìn)風(fēng)管，從蓄熱節(jié)能系統(tǒng)補(bǔ)充。由于置于蓄熱室內(nèi)的各閉環(huán)熱風(fēng)干燥系統(tǒng)、換熱器、排風(fēng)管等零部件的熱輻射加熱了室內(nèi)空氣，因而大大提高了風(fēng)機(jī)進(jìn)氣溫度，降低了能量消耗。
    此外，高效節(jié)能果蔬帶式干燥烘干機(jī)蓄熱節(jié)能系統(tǒng)的蓄熱排風(fēng)裝置的吸熱材料，降低了排氣管的排氣溫度，加熱了風(fēng)機(jī)進(jìn)氣溫度，因而具有節(jié)能效果；換熱器冷凝水管的管道泵系統(tǒng)將冷凝水直接送至鍋爐進(jìn)水口，提高了鍋爐進(jìn)水溫度，減少了能源消耗；風(fēng)力去水裝置除去被干燥物料的表面水后減少了熱量消耗。果蔬干燥生產(chǎn)線采用上述五項(xiàng)節(jié)能新技術(shù)后，設(shè)備的節(jié)能效果十分顯著，效率大大提高。
4、大型高效節(jié)能帶式果蔬干燥生產(chǎn)線主要結(jié)構(gòu)淺析
   大型高效節(jié)能帶式果蔬干燥生產(chǎn)線歷經(jīng)設(shè)計(jì)、制造、零部件裝配、總裝、生產(chǎn)線演裝、調(diào)試等環(huán)節(jié)。實(shí)踐表明傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、零部件裝配、總裝的產(chǎn)品研制方法，難于實(shí)現(xiàn)干燥生產(chǎn)線的現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試要求，生產(chǎn)線各零部件、單機(jī)現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)干涉難免，而安裝現(xiàn)場(chǎng)加工條件有限，常常滯后了安裝及整體工程進(jìn)度。為此，課題組在對(duì)果蔬干燥生產(chǎn)線的零部件、單機(jī)按不同功能或相同功能進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)劃分、接口設(shè)計(jì)，組裝研制出一系列功能和專用模塊。模塊的研制既保證了設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、裝配、運(yùn)輸、安裝、調(diào)試的質(zhì)量，又提高了安裝、調(diào)試進(jìn)度和可靠性，降低了安裝、調(diào)試、服務(wù)費(fèi)用。
    (1)風(fēng)力除水布料系統(tǒng)模塊：風(fēng)力除水布料模塊由物料輸送、布料系統(tǒng)和風(fēng)力除水系統(tǒng)組成。經(jīng)前期加工、清洗后的物料，如果直接進(jìn)入干燥設(shè)備內(nèi)干燥，將增大干燥設(shè)備的排水量和能耗。因此，高效節(jié)能帶式果蔬干燥生產(chǎn)線在布料裝置的上方，設(shè)有風(fēng)力除水系統(tǒng)。當(dāng)加工、清洗后的物料經(jīng)過(guò)風(fēng)力除水系統(tǒng)下方時(shí)，風(fēng)力吹去物料的表面浮水，從而減少了能源消耗。
    (2)主傳動(dòng)模塊：主動(dòng)模塊由主傳動(dòng)系統(tǒng)、主動(dòng)滾筒、卸料，除雜、清洗機(jī)五位一體組成。主傳動(dòng)系統(tǒng)將鋼帶的工作速度調(diào)整到6~12m/h，卸料機(jī)裝在主動(dòng)滾筒的前上方，除雜裝置設(shè)在卸料機(jī)下方，清洗裝置設(shè)在主動(dòng)滾筒后下方，工作時(shí)干燥后的物料由卸料機(jī)輸出，卸料后的鋼帶由除雜裝置刮去鋼帶表面的雜物，在回程處由清洗機(jī)清潔干凈后繼續(xù)投入工作。生產(chǎn)過(guò)程從喂料到卸料自動(dòng)完成，無(wú)人工接觸，大大減少了人工費(fèi)用、提高了產(chǎn)品的衛(wèi)生條件和產(chǎn)品質(zhì)量。
    (3)鋼帶輸送模塊由鋼帶（打孔）、從動(dòng)滾筒、調(diào)整裝置、隨動(dòng)刮刀等組成。鋼帶的兩邊設(shè)有糾偏膠條，鋼帶工作時(shí)為消除穿過(guò)鋼帶附著于從動(dòng)滾筒的干燥物粉末、粘汁等，設(shè)置了隨動(dòng)刮刀。隨動(dòng)刮刀與調(diào)整裝置裝為一體，當(dāng)調(diào)整裝置改變從動(dòng)滾筒位置后刮刀同步變化。打孔鋼帶實(shí)現(xiàn)了干燥過(guò)程的連續(xù)、自動(dòng)化、無(wú)接觸生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，打孔鋼帶易實(shí)現(xiàn)去雜、清洗，提高了產(chǎn)品的衛(wèi)生條件和質(zhì)量。
    (4)蓄熱節(jié)能系統(tǒng)模塊：蓄熱節(jié)能模塊由蓄熱室和置于其內(nèi)的各個(gè)熱風(fēng)循環(huán)干燥倉(cāng)、換熱器、排氣管蓄熱裝置等組成，由于熱風(fēng)循環(huán)干燥倉(cāng)、換熱器、排氣管蓄熱裝置的輻射，加熱了蓄熱室內(nèi)風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)溫度；排氣管蓄熱裝置吸收了排氣管的熱量，降低了排氣溫度，因而大大降低了能源消耗，節(jié)能效果顯著。
    (5)閉環(huán)熱風(fēng)干燥系統(tǒng)模塊：高效節(jié)能帶式果蔬干燥線用世界先進(jìn)的熱風(fēng)循環(huán)干燥理論，設(shè)計(jì)了集均風(fēng)、回風(fēng)、換熱系統(tǒng)、排風(fēng)、風(fēng)機(jī)于一體的閉環(huán)熱風(fēng)循環(huán)干燥裝置，大大提高了熱能的充分利用，節(jié)能效果顯著，產(chǎn)品成本低、生產(chǎn)效率高。
    (6)供熱節(jié)能系統(tǒng)模塊：設(shè)計(jì)獨(dú)特的冷凝水管道泵回收利用裝置，將各換熱器的冷凝水直接送至鍋爐進(jìn)水口，提高了鍋爐用水的溫度，節(jié)約了能源。
    (7)自動(dòng)控制模塊：可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線自動(dòng)控制及分段、分倉(cāng)在線控溫、控時(shí)，是生產(chǎn)過(guò)程執(zhí)行最優(yōu)干燥特性曲線，即節(jié)能，又能縮短干燥時(shí)間提高生產(chǎn)效率。
5、結(jié)語(yǔ)
    (1)高效節(jié)能鋼帶式果蔬干燥設(shè)備通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試后，大大提高了設(shè)備制造質(zhì)量，減少了現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試內(nèi)容，縮短了安裝周期且運(yùn)輸方便。
    (2)集閉環(huán)熱風(fēng)干燥系統(tǒng)、蓄熱節(jié)能技術(shù)、人料風(fēng)力去水裝置、供熱節(jié)能技術(shù)、分段、分倉(cāng)在線控溫、控時(shí)五項(xiàng)節(jié)能新技術(shù)于一體的高效節(jié)能鋼帶式果蔬干燥設(shè)備，節(jié)能效果顯著，產(chǎn)品生產(chǎn)成本低，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。
    (3)高效節(jié)能鋼帶式果蔬干燥設(shè)備的研制符合“CMP”（Good Manufactunng Practice）中對(duì)生產(chǎn)設(shè)施設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的要求。物料干燥過(guò)程無(wú)人員接觸產(chǎn)衛(wèi)生條件好、質(zhì)量高，