凍干機(jī)的運(yùn)行特性與節(jié)能策略分析

白勝偉+徐芳

摘要：現(xiàn)階段，凍干機(jī)已經(jīng)在眾多生產(chǎn)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，利用凍干機(jī)，能夠迅速的對(duì)物質(zhì)進(jìn)行凍干處理，且最大限度的保留物質(zhì)原有的結(jié)構(gòu)以及特質(zhì)。現(xiàn)階段，隨著各行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，社會(huì)各界對(duì)凍干機(jī)的性能，尤其是節(jié)能方面有了更高的要求。文章主要研究?jī)龈蓹C(jī)的運(yùn)行特性與節(jié)能策略。

關(guān)鍵詞：凍干機(jī)；節(jié)能工藝；機(jī)械設(shè)備

引言：

隨著社會(huì)需求的不斷豐富，社會(huì)生產(chǎn)行業(yè)的產(chǎn)品類型也在不斷增加?，F(xiàn)階段，凍干機(jī)已經(jīng)在食品、醫(yī)藥、飲料等眾多行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。其作為一種現(xiàn)代化的物質(zhì)干燥工藝，具有干燥效果好、效率快的突出特點(diǎn)。在社會(huì)節(jié)能意識(shí)普遍提高的今天，對(duì)于凍干機(jī)的節(jié)能策略已經(jīng)成為了凍干工藝研究的重點(diǎn)。

1凍干機(jī)的運(yùn)行特性

從結(jié)構(gòu)的角度分析，凍干機(jī)主要由真空、制冷、加熱、控制等系統(tǒng)以及凍干箱組成，一些先進(jìn)的凍干機(jī)還具有液壓、氣動(dòng)、清洗、消毒等輔助系統(tǒng)[1]。目前，小型凍干機(jī)是市場(chǎng)上應(yīng)用的主流之一，其大多采用整體型的設(shè)計(jì)，在一個(gè)整體的機(jī)架上合理的裝置所有部件系統(tǒng)。專門應(yīng)用與食品生產(chǎn)的凍干機(jī)一般采取分離式的設(shè)計(jì)，根據(jù)不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的需求，按照預(yù)凍與干燥兩個(gè)階段，合理分配設(shè)備的各系統(tǒng)配置。

從設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)特性方面來(lái)看，現(xiàn)階段常用的凍干機(jī)主要有連續(xù)式與間歇式兩種。在我國(guó)，間歇式的凍干機(jī)比較常見，其基本工作流程為：?jiǎn)?dòng)-裝料-開啟制冷-預(yù)凍-降溫-開啟真空-加熱-結(jié)束。根據(jù)不同的生產(chǎn)工藝需求，凍干機(jī)的操作控制可以采用自動(dòng)，也可以采用手動(dòng)。采用自動(dòng)控制辦法時(shí)，要求操作人員明確的了解凍干物質(zhì)的凍干曲線，編制科學(xué)的設(shè)備運(yùn)行控制程序。一些性能優(yōu)越的凍干機(jī)可以在自動(dòng)控制與手動(dòng)控制之間自由的切換，使企業(yè)在生產(chǎn)的過(guò)程中，能夠根據(jù)實(shí)際情況的變化，隨時(shí)調(diào)整設(shè)備的相關(guān)參數(shù)。

凍干機(jī)的制冷系統(tǒng)是凍干機(jī)的核心之一，其主要工作就是對(duì)物質(zhì)進(jìn)行預(yù)凍處理，使物質(zhì)的中心溫度保持在預(yù)先設(shè)定的預(yù)凍溫度。預(yù)凍結(jié)束之后，物質(zhì)進(jìn)入到降溫環(huán)節(jié)，降溫主要由冷阱來(lái)完成。冷阱降溫達(dá)到零下40攝氏度以下時(shí)，進(jìn)入真空系統(tǒng)，開始物質(zhì)的主干燥。在干燥時(shí)，加熱系統(tǒng)開始工作，使物質(zhì)具備解析所需要的熱量。

從能耗的角度分析，凍干機(jī)在預(yù)凍到干燥的過(guò)程中耗費(fèi)了大量的能源，造成極大的資源浪費(fèi)。同時(shí)，凍干機(jī)對(duì)物質(zhì)的凍干時(shí)間周期過(guò)長(zhǎng)，在較長(zhǎng)的周期內(nèi)，設(shè)備還會(huì)產(chǎn)生大量額外的能量損耗。這些都會(huì)導(dǎo)致設(shè)備凍干的能源投入過(guò)大，制約了凍干機(jī)的應(yīng)用以及推廣。

2凍干機(jī)的節(jié)能策略分析

2.1強(qiáng)化凍干工藝

現(xiàn)階段，由于社會(huì)市場(chǎng)需求的形式豐富多樣，凍干物質(zhì)的品種也在不斷增多。這些不同的物質(zhì)之間具有較大的性質(zhì)上的差異，要想有效的降低凍干機(jī)的能耗，節(jié)約能源，應(yīng)該通過(guò)大量的實(shí)踐與研究，強(qiáng)化設(shè)備的凍干工藝。

首先，要強(qiáng)化對(duì)物質(zhì)的預(yù)處理。對(duì)于不同的物質(zhì)性質(zhì)特點(diǎn)，應(yīng)該有針對(duì)性的對(duì)其進(jìn)行處理。一般來(lái)說(shuō)：針對(duì)液態(tài)的物質(zhì)，可以使用反復(fù)滲脫水，再進(jìn)行凍干的辦法，以便捷的調(diào)整物質(zhì)濃度，加強(qiáng)凍干的效率。針對(duì)于固體的物質(zhì)，如果生產(chǎn)對(duì)其形態(tài)沒有特定的要求，可以適當(dāng)?shù)膶?duì)物質(zhì)進(jìn)行分切處理，以此增加物質(zhì)的有效傳導(dǎo)面積。若生產(chǎn)對(duì)物質(zhì)的形狀有所要求，可以適當(dāng)?shù)牟捎么┐痰姆绞竭M(jìn)行處理，以加快物質(zhì)熱量傳導(dǎo)的過(guò)程。

其次，要加強(qiáng)對(duì)真空系統(tǒng)的控制。經(jīng)過(guò)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)證明，真空度對(duì)物質(zhì)的凍干效率具有一定的影響。對(duì)此，在利用真空系統(tǒng)進(jìn)行干燥的過(guò)程中，應(yīng)該控制好真空度，使真空室的壓力值根據(jù)不同的物質(zhì)變化不同的幅度以及頻率，強(qiáng)化物質(zhì)的干燥效率[2]。

此外，應(yīng)該改進(jìn)設(shè)備的加熱方式?，F(xiàn)階段，比較常見的凍干機(jī)加熱方式主要是輻射或?qū)醿煞N。這兩種方法分別通過(guò)直接向物質(zhì)傳導(dǎo)熱量以及均勻輻射的方式對(duì)物質(zhì)的溫度進(jìn)行控制。但這兩種方法很容易導(dǎo)致干燥物質(zhì)的受熱不均或變形。目前，微波加熱的方式已經(jīng)在凍干機(jī)的加熱系統(tǒng)中開始了應(yīng)用。利用電磁波的加熱作用，凍干機(jī)能夠更快、更環(huán)保的對(duì)物質(zhì)進(jìn)行加熱處理，切實(shí)降低設(shè)備的能源消耗。

2.2優(yōu)化設(shè)備設(shè)計(jì)

我國(guó)現(xiàn)階段常用的間歇式凍干機(jī)因?yàn)槠溥\(yùn)行特點(diǎn)方面的缺陷，使得在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的額外能源消耗。對(duì)此，應(yīng)該對(duì)凍干機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，以此克服凍干機(jī)的缺陷，減少二次消耗。在凍干機(jī)的制冷系統(tǒng)方面，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際的凍干工作內(nèi)容，有效的增加系統(tǒng)的負(fù)荷能力，使其可以在較大的的范圍內(nèi)對(duì)工作的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以此實(shí)現(xiàn)高精度的制冷控制，降低物質(zhì)凍干的能源消耗。在加熱系統(tǒng)方面，應(yīng)該從加熱的均勻性以及加熱的穩(wěn)定性方面著手，使設(shè)備能夠進(jìn)行更加平穩(wěn)的加熱工作，實(shí)現(xiàn)大流量、小溫差的加熱處理。

2.3優(yōu)化操作系統(tǒng)

通過(guò)操作系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)凍干機(jī)各環(huán)節(jié)加工的準(zhǔn)確控制，因此，要想切實(shí)降低凍干機(jī)運(yùn)行中的能源消耗，就必須對(duì)設(shè)備的控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。一方面，設(shè)備的操作人員要充分的了解系統(tǒng)運(yùn)行的原理以及規(guī)律，并掌握一定的檢修以及維護(hù)的辦法，降低設(shè)備故障的發(fā)生概率。另一方面，應(yīng)該根據(jù)物質(zhì)的實(shí)際情況以及生產(chǎn)的客觀需要，科學(xué)、合理的設(shè)置操作程序，并根據(jù)實(shí)際情況的變化，及時(shí)的對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使設(shè)備始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，提高凍干的效率，降低能源的消耗。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，現(xiàn)階段，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各生產(chǎn)行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大。作為重要生產(chǎn)加工手段的凍干機(jī)設(shè)備，其能源浪費(fèi)的問(wèn)題已經(jīng)引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。對(duì)此，相關(guān)的企業(yè)以及科研人員應(yīng)該立足實(shí)際，結(jié)合現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)，不斷優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行工藝，實(shí)現(xiàn)凍干工藝的節(jié)能環(huán)保。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝堃，陳天及.凍干機(jī)的運(yùn)行特性與節(jié)能分析[J].糧油加工，2015，08：128-130.

[2]李強(qiáng).凍干機(jī)溫度控制系統(tǒng)算法研究[D].哈爾濱理工大學(xué)，2016，12：147-148.

作者簡(jiǎn)介：白勝偉（1987.03）男，漢族，浙江省金華市人，2009年畢業(yè)于湖南衡陽(yáng)南華大學(xué) 制藥工程專業(yè)，現(xiàn)供職于浙江金華康恩貝生物制造有限公司 設(shè)備主管，學(xué)士學(xué)位，研究方向：設(shè)備管理。endprint