空氣能熱泵干燥技術(shù)干燥食用菌的技術(shù)流程與研究趨勢(shì)

張佳麗 鄒德爽

摘?要：烘干技術(shù)是食用菌處理的重要技術(shù)之一，有利于食用菌的長(zhǎng)期儲(chǔ)存，并保留更多的營(yíng)養(yǎng)成分，現(xiàn)階段應(yīng)用于食用菌的烘干技術(shù)有很多種，空氣能熱泵干燥技術(shù)作為適用于食用菌烘干的重要技術(shù)其使用量逐漸增多。重點(diǎn)分析了空氣能熱泵干燥食用菌的流程及原理，說(shuō)明了其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，總結(jié)了空氣能熱泵干燥技術(shù)在食用菌應(yīng)用研發(fā)趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：空氣能熱泵干燥;食用菌;技術(shù)流程;研究;趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：S226.6?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.11.007

作者簡(jiǎn)介：張佳麗（1988-），女，黑龍江佳木斯人，工程碩士，工程師，研究方向：農(nóng)業(yè)工程。

0?引言

食用菌是我國(guó)的山珍產(chǎn)品之一，具有品種豐富、能夠人工栽培的特點(diǎn)，且營(yíng)養(yǎng)豐富、味道鮮美，是我國(guó)人民的常見(jiàn)食品。隨著食用菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國(guó)的食用菌產(chǎn)量不斷增長(zhǎng)，新鮮的食用菌直接銷售的量有限，并不能實(shí)現(xiàn)對(duì)高產(chǎn)菌類的有效銷售，但新鮮食用菌由于含水量高，采摘后生理活動(dòng)仍比較旺盛，若不對(duì)其進(jìn)行一定的處理，會(huì)造成品質(zhì)下降甚至腐敗等嚴(yán)重后果，傳統(tǒng)對(duì)于食用菌的處理常采用晾曬、腌制等方式，由于處理耗時(shí)長(zhǎng)，只適合少量食用菌的處理。因此，利用機(jī)械技術(shù)對(duì)食用菌進(jìn)行高效、快速的干燥處理十分必要。

1?空氣能熱泵干燥技術(shù)

空氣能熱泵干燥技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)的電熱干燥技術(shù)具有多種技術(shù)優(yōu)勢(shì)，且效率更高，適宜在食用菌干燥處理中進(jìn)行應(yīng)用。空氣能熱泵干燥的系統(tǒng)由干燥室、壓縮機(jī)、循環(huán)風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器等組成，利用熱循環(huán)原理只消耗少量電能即可實(shí)現(xiàn)在熱泵驅(qū)動(dòng)下在系統(tǒng)中進(jìn)行氣液兩相的熱力循環(huán)過(guò)程，從而對(duì)需要干燥處理的食用菌進(jìn)行干燥，空氣能熱泵干燥機(jī)械形式如圖1所示。

2?空氣能熱泵干燥食用菌的流程及原理

2.1?工作流程

在熱泵干燥系統(tǒng)工作時(shí)，外界的空氣被吸引至熱泵系統(tǒng)，并由冷凝器將其轉(zhuǎn)換成為高溫低濕空氣，在泵體工作動(dòng)力下高溫干燥空氣進(jìn)入干燥室內(nèi)，在熱風(fēng)的作用下食用菌被快速升溫且其中水分逐漸蒸發(fā)成為水蒸氣，當(dāng)干燥空氣吸收水蒸氣后進(jìn)行繼續(xù)循環(huán)流動(dòng)進(jìn)入蒸發(fā)器實(shí)現(xiàn)降溫除濕，且熱泵系統(tǒng)對(duì)氣體中的脫濕水蒸氣的汽化潛熱進(jìn)行回收，如圖2所示。在空氣由低溫低濕→高溫低濕→高溫高濕→低溫低濕的循環(huán)過(guò)程中，干燥室中的食用菌則會(huì)快速的實(shí)現(xiàn)脫水干燥。

相對(duì)來(lái)說(shuō)，空氣能熱泵干燥屬于比較溫和的干燥方式，由于干燥原理更為合理，其縱向溫差小，平面溫度均勻，通過(guò)在干燥過(guò)程中調(diào)節(jié)循環(huán)空氣的溫濕度和風(fēng)量，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)需干燥的食用菌均勻烘干的效果，食用菌在干燥室內(nèi)水分逐漸且勻速散失，與自然干燥近似，有利于提升干燥后的食用菌質(zhì)量。

2.2?主要結(jié)構(gòu)及原理

2.2.1?烘干箱技術(shù)

烘干箱按照熱氣流的流動(dòng)形式不同可分為水平氣流烘干箱和垂直氣流烘干箱，水平氣流烘干箱的熱氣流在食用菌的表面吹過(guò)，將表層至底層的水分逐步帶走;垂直氣流烘干箱的熱氣流垂直穿過(guò)食用菌層，將水分均勻帶走。針對(duì)食用菌干燥而言，應(yīng)視食用菌的品種特點(diǎn)選擇烘干箱的形式，對(duì)于大體積的菌類，如平菇、香菇等，建議采用水平氣流烘干箱，水平氣流易于進(jìn)入菌體間隙，從而達(dá)到良好的烘干效果;對(duì)于體積小、菌層較密的菌種，如金針菇、蟹味菇等，采用垂直氣流烘干，以利于烘干效率的提升。

2.2.2?熱源及循環(huán)技術(shù)

熱泵干燥的熱源形式具有多種，例如電能、化學(xué)能、蒸氣壓縮等，而對(duì)于食用菌而言，選用低溫?zé)嵩摧^為適宜，因此，本文建議選用空氣能熱泵作為食用菌烘干的主要熱源，由于食用菌的特殊性，過(guò)高的熱溫不利于食用菌品質(zhì)的保存和營(yíng)養(yǎng)成分的存留。在熱風(fēng)循環(huán)的過(guò)程中壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器等部件的匹配關(guān)系十分重要，應(yīng)重視設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)以上四大核心部件的熱能轉(zhuǎn)換參數(shù)模擬，以保證烘干過(guò)程的合理性。

3?空氣能熱泵干燥技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

（1）干燥效率高。相對(duì)于傳統(tǒng)的食用菌干燥技術(shù)而言，空氣能熱泵干燥技術(shù)所采用的熱循環(huán)模式能夠利用蒸發(fā)器的除濕功能顯著提高對(duì)高含水率食用菌的干燥效率，且很多熱泵干燥系統(tǒng)設(shè)計(jì)了熱泵輔助干燥機(jī)用以進(jìn)一步縮短干燥過(guò)程的時(shí)間消耗，與傳統(tǒng)的電加熱干燥機(jī)干燥食用菌的過(guò)程相比，空氣能熱泵干燥技術(shù)的工作時(shí)間可縮短1/3～1/2，且干燥后品質(zhì)更佳。

（2）能耗顯著降低。由于熱泵干燥技術(shù)充分利用了氣流循環(huán)原理，相對(duì)于傳統(tǒng)的熱干燥技術(shù)而言，其能耗顯著降低，如圖3所示，針對(duì)食用菌處理的不同干燥技術(shù)所需能耗對(duì)比情況，可見(jiàn)空氣能熱泵干燥技術(shù)的優(yōu)勢(shì)十分明顯。

（3）干燥適應(yīng)能力強(qiáng)。針對(duì)不同食用菌品種的特點(diǎn)，熱泵干燥技術(shù)能夠提供寬泛的熱空氣溫度調(diào)整范圍，通常情況下溫度的可調(diào)整范圍在-20～100 ℃之間，且其干燥標(biāo)準(zhǔn)濕度的可調(diào)整范圍為15%～80%，利用更為寬泛的工作適應(yīng)能力能夠滿足不同用途、不同品種食用菌干燥的需求。

4?空氣能熱泵干燥技術(shù)在食用菌應(yīng)用的研發(fā)趨勢(shì)

（1）加強(qiáng)專用干燥技術(shù)的研究。現(xiàn)階段使用的空氣能熱泵干燥機(jī)械多為成品的通用干燥機(jī)械，盡管能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)食用菌的烘干要求，但在設(shè)計(jì)過(guò)程中并沒(méi)有充分考慮到食用菌烘干的特質(zhì)，不能達(dá)到最佳的烘干效果。針對(duì)食用菌的烘干需求，應(yīng)注意研發(fā)菌類烘干的專用壓縮機(jī)技術(shù)，避免出現(xiàn)烘干過(guò)程溫度過(guò)高或溫度不均勻問(wèn)題，以便進(jìn)一步提升食用菌的烘干品質(zhì)。

（2）設(shè)計(jì)研發(fā)復(fù)合型烘干技術(shù)。由于單一的空氣能熱泵干燥過(guò)程很難達(dá)到食用菌烘干的最佳狀態(tài)，因此，在烘干技術(shù)的研究中可考慮將空氣能熱泵干燥技術(shù)與太陽(yáng)能干燥、變頻烘干技術(shù)、電熱干燥等相結(jié)合，使干燥的效率進(jìn)一步提升，同時(shí)優(yōu)化干燥流程，并進(jìn)一步降低烘干過(guò)程的能源消耗。

（3）考慮選用復(fù)合干燥介質(zhì)的形式。目前使用的干燥介質(zhì)多為普通空氣，在未來(lái)的空氣能熱泵干燥機(jī)械設(shè)計(jì)中，可考慮適當(dāng)降低氧氣濃度，并同時(shí)增加氮?dú)饣蚨趸嫉谋壤云鸬揭种泼富钚缘男Ч?，有利于食用菌品質(zhì)的進(jìn)一步提升。另外，把干燥介質(zhì)中的氧氣、氮?dú)?、二氧化碳按照一定的配比加入到干燥室中，作為干燥介質(zhì)循環(huán)使用，能夠使食用菌的干燥和熱風(fēng)循環(huán)效果進(jìn)一步優(yōu)化提升。

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