基于熱風-太陽能-中短波紅外的菌類多能干燥裝備設(shè)計與試驗

翁小祥，奚小波，史揚杰，單 翔，劉 靜，張瑞宏

（揚州大學機械工程學院/江蘇省現(xiàn)代農(nóng)機農(nóng)藝融合技術(shù)工程中心，江蘇 揚州 225127）

近年來我國食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，年產(chǎn)量占全球70%以上[1-2]。干燥是食用菌產(chǎn)后加工重要環(huán)節(jié)之一，可降低食用菌含水率，抑制微生物生長繁殖和生物酶活性，有利于貯藏[3-5]。目前我國食用菌干燥主要以自然晾干和人工干制為主[6-7]，機械化程度較低，無論是干燥效率還是干燥品質(zhì)均有很大提升空間。

近年學界對食用菌干燥技術(shù)開展大量研究。Politowicz 等對香菇干燥成品揮發(fā)性成分和感官特征進行綜合評分，研究不同干燥方式對香菇的影響，證明真空冷凍干燥是干燥香菇最佳方式[8]。Yang 等研究發(fā)現(xiàn)熱風干燥通過增加木質(zhì)素含量促進香菇木質(zhì)化，影響香菇營養(yǎng)和食用性[9]。Liu 等對比熱風干燥、真空冷凍干燥和熱泵除濕干燥對香菇感官品質(zhì)影響，發(fā)現(xiàn)熱泵除濕干燥在干燥質(zhì)量和干燥能耗方面均優(yōu)于熱風干燥和真空冷凍干燥[10]。Luo 等研究熱風干燥、真空冷凍干燥和脈沖空氣沖擊射流干燥對香菇干燥品質(zhì)影響，發(fā)現(xiàn)脈沖空氣沖擊射流干燥可顯著改善香菇干燥質(zhì)量，是一種具有良好發(fā)展前景的干燥方式[11]。Xu 等研究4種不同預干燥溫度對香菇干燥的影響，高溫預干燥有利于提高香菇干燥品質(zhì)[12]。

在干燥設(shè)備方面，?evik 等設(shè)計一種簡單且具有成本效益的帶有平板集熱器和水源熱泵的太陽能輔助熱泵系統(tǒng)，并開發(fā)控制程序，太陽能系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng)可分開或合并[13]。Chua 等利用數(shù)值計算方法研究兩極蒸發(fā)熱風式干燥法，搭建試驗平臺，結(jié)果表明熱回收率比單蒸發(fā)器提高35%[14]。Hao等設(shè)計一種熱泵輔助太陽能干燥系統(tǒng)用于香菇干燥，具有太陽能干燥、熱泵干燥、熱泵輔助太陽能干燥3種運行模式，可根據(jù)太陽能輻射強度靈活調(diào)整，充分利用太陽能，達到最佳節(jié)能效果[15]。Srinivas 等采用多元線性回歸和人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型，在微波輔助流態(tài)化干燥機中對肉豆蔻干燥機理進行優(yōu)化，該干燥技術(shù)克服微波加熱不均勻和流化床干燥過程耗時等問題[16]。Asnaz 等研究3 種太陽能干燥機（自然對流干燥機、強制對流干燥機和熱泵一體式干燥機）干燥性能，平均熱效率分別為59.74%、67.66%和77.45%[17]。

目前，國內(nèi)外食用菌新型干燥裝備處理量小，制造成本高，大部分處于實驗室階段，鮮見3種能量的多能干燥研究，本文設(shè)計一種熱風-太陽能-中短波紅外多能干燥裝備，以生物質(zhì)能為主，聯(lián)合太陽能和中短波紅外能，利用PLC 控制干燥過程中溫濕度，完成干燥作業(yè)，旨在降低設(shè)備成本，達到節(jié)能提質(zhì)目的。

1 材料與方法

1.1 多能干燥裝備設(shè)計

1.1.1 多能干燥裝備總體結(jié)構(gòu)

圖1為多能干燥裝備結(jié)構(gòu)示意圖，分為干燥室和加熱室，主體框架為鋼結(jié)構(gòu)，中間填充巖棉保溫板，起到保溫作用。紅外線燈管裝在干燥室背面，干燥室頂面和正面覆蓋真空玻璃，陽光透過真空玻璃照射到干燥室內(nèi)，加熱室內(nèi)空氣，由于真空玻璃內(nèi)真空區(qū)域和玻璃涂層作用，可大幅降低傳熱系數(shù)，發(fā)揮集熱保溫作用[18-20]，太陽能拓展集熱板和防雨布可通過電機轉(zhuǎn)動移動。

圖1 多能干燥裝備總體結(jié)構(gòu)Fig.1 General structure of the multi-energy drying equipment

加熱室內(nèi)裝有生物質(zhì)加熱爐，生物質(zhì)顆粒是一種可再生新型清潔燃料，發(fā)熱量大，污染小[21-22]，作為食用菌干燥主要能源，燃料電機帶動螺旋葉片轉(zhuǎn)動將料斗內(nèi)生物質(zhì)燃料送入燃燒爐中，爐膛鼓風排煙風機將外部空氣從進氣口抽入燃燒爐中助燃，再經(jīng)散熱器將熱空氣中熱量散發(fā)，最后通過煙囪排出。

多能干燥裝備裝有3臺循環(huán)風機，其中1號和2 號循環(huán)風機將加熱室內(nèi)熱空氣輸送到干燥室，3號循環(huán)風機通過進氣管道將干燥室底部低溫空氣抽出，再通過出氣管道送到加熱室內(nèi)加熱，形成循環(huán)。排濕風機1號和2號將干燥裝備內(nèi)濕空氣排出，同時進氣風機1號和2號開啟，將外部空氣送入干燥裝備內(nèi)，保持氣壓平衡。

多能干燥裝備配有多傳感器，溫濕度傳感器探頭放在干燥室內(nèi)，熱電偶傳感器探頭放在生物質(zhì)燃燒爐出氣口，光照傳感器光感球正對南方，傳感器信號線接到電控箱，電控箱內(nèi)放置空氣開關(guān)、PLC控制器、模擬量輸入擴展模塊，中間繼電器、交流接觸器等元件。

1.1.2 多能干燥裝備控制系統(tǒng)

多能干燥裝備控制系統(tǒng)由硬件和軟件組成。硬件主要由控制模塊、執(zhí)行模塊和傳感器模塊組成，外加空氣開關(guān)等保護元件?？刂颇K使用西門子PLC 控制器，包括CPU、模擬量擴展模塊、觸摸屏；執(zhí)行模塊主要為繼電器和接觸器；傳感器模塊由溫濕度傳感器、熱電偶傳感器和光照度傳感器組成。

控制系統(tǒng)硬件組成如圖2所示，控制系統(tǒng)操作界面如圖3所示。

圖2 多能干燥裝備控制系統(tǒng)硬件Fig.2 Hardware of the multi-energy drying equipment control system

圖3 多能干燥裝備控制系統(tǒng)操作界面Fig.3 Operation interface of the multi-energy drying equipment control system

多能干燥裝備控制系統(tǒng)軟件部分，利用模糊算法控制溫度，采用分程變溫干燥工藝，將干燥過程分為4 個干燥小階段和中短波紅外干燥階段，每個階段可單獨設(shè)置干燥溫濕度和干燥時間。如表1所示，溫濕度和時間參數(shù)為干燥前各干燥小階段干燥參數(shù)，各階段溫度變化基于均勻變化原則，以第一階段為例：溫度區(qū)間T1～T2，持續(xù)時間t1，則每小時溫度增加（T2-T1）/t1。在干燥作業(yè)之前，用戶根據(jù)需要干燥的食用菌對應干燥工藝，在觸摸屏上設(shè)置4個階段干燥溫度、干燥濕度和持續(xù)時間，參數(shù)設(shè)置完成后，啟動程序，自動完成整個干燥作業(yè)。針對中短波紅外干燥，用戶可在觸摸屏上選擇是否啟用中短波紅外干燥，如啟用，在觸摸屏上設(shè)置中短波紅外干燥啟用時間t5和持續(xù)時間t6，即時間t5后開啟紅外燈，持續(xù)時間達到t6關(guān)閉紅外燈，如不啟用，直接跳過中短波紅外干燥程序。

表1 多能干燥裝備溫濕度控制Table 1 Temperature and humidity control of the multi-energy drying equipment

1.1.3 工作原理

多能干燥裝備進行干燥作業(yè)時，將生物質(zhì)燃燒爐點燃，在觸摸屏上輸入干燥參數(shù)，啟動程序，工作過程如下：程序初始化，循環(huán)風機啟動，太陽能拓展集熱板和防雨布移動到指定位置，陽光照射到干燥室內(nèi)，溫濕度傳感器將干燥室內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)傳送到PLC 控制器內(nèi)，與設(shè)定溫濕度數(shù)據(jù)進行比較。如實際溫度低于設(shè)定溫度，控制器發(fā)出控制指令啟動燃料電機和爐膛鼓風排煙機，向燃燒爐內(nèi)加入生物質(zhì)燃料，同時帶動空氣進入燃燒爐助燃，循環(huán)風機將加熱室內(nèi)熱空氣送入干燥室，直到干燥室溫度達到設(shè)定溫度，燃料電機和爐膛鼓風機關(guān)閉；如干燥室內(nèi)濕度高于設(shè)定濕度，控制器發(fā)出指令啟動排濕風機和進氣風機排濕，至干燥室內(nèi)濕度小于設(shè)定值，排濕風機和進氣風機關(guān)閉，實現(xiàn)干燥過程中溫濕度的自動控制。

1.2 CFD建模與仿真

為分析干燥室內(nèi)流場分布情況，利用Fluent軟件對干燥室流場進行數(shù)值模擬，采用標準k-ε方程求解，計算干燥室內(nèi)空氣流動溫度場和速度場，分析干燥室內(nèi)溫度與風速均勻性，基于此提出優(yōu)化方案，優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)。將干燥室三維模型簡化，以干燥室長度方向為X 軸，寬度方向為Z 軸，高度方向為Y軸，建立如圖4所示物理模型，采用Fluent 自帶Mesh 模塊進行網(wǎng)格劃分，劃分非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格892萬個（見圖5）。

圖4 干燥室物理模型Fig.4 Physical model of drying room

圖5 干燥室網(wǎng)格圖Fig.5 Meshes of drying room

本文采用標準k-ε方程求解，假設(shè)干燥室中氣體為不可壓縮流體，且氣體湍流黏度為各向同性。湍流黏度系數(shù)可用式（1）表示：

式中μ為湍流黏度；Cμ為常數(shù)；ρ為流體密度，kg·m-3；k為湍流動能；ε為耗散率。式中耗散率以及湍流動能可由式（2）與（3）表示：

式中，Sk和Sε是自定義源項；Gk為速度引起的湍流動能；Gb為浮力引起的湍流動能；YM為可壓縮湍流中壓縮膨脹項；C1ε、C2ε、C3ε、σk、σε均為經(jīng)驗常數(shù)，其值分別為1.44，1.92，0.09，1.0，1.3[23]。

本文對模型作如下假設(shè)：①干燥箱體內(nèi)氣體視為理想氣體，模擬氣流溫度、氣流速度之間關(guān)系；②在仿真模擬過程中干燥室內(nèi)溫度場基本保持恒定；③忽略箱體壁面氣體泄漏，即認為箱體全封閉；④干燥室內(nèi)氣流比熱容、導熱系數(shù)等均采用平均溫度下物性參數(shù)?？諝饷芏圈?1.225 kg·m-3，比熱CP=1.00643 kJ/(kg·K)，導熱系數(shù)λ=0.0242 W/(m·K)。計算邊界條件設(shè)置如下：①入口邊界采用速度入口，設(shè)定熱風溫度和風速；②出口設(shè)為（Pressure-outlet）邊界條件，干燥室空間內(nèi)設(shè)為流體（Fluid）區(qū)域。將模型導入fluent 進行計算，設(shè)置進風速度為2 m·s-1，溫度50 ℃。

1.3 干燥試驗

1.3.1 干燥效果試驗

試驗分為兩組，每組干燥香菇200 kg，從同一農(nóng)貿(mào)市場購入，分別在環(huán)境溫度和濕度相近的兩天開展試驗。第一組收起太陽能拓展集熱板和防雨布，從7：00 開始，全程采用生物質(zhì)燃料進行AD；第二組在白天光照良好條件下，打開太陽能拓展集熱板和防雨布，從7：00 開始進行ASID。干燥時，每組選取3個外形良好香菇，放置在干燥裝備正中間同一位置，每隔1 h記錄香菇尺寸和質(zhì)量情況，干燥結(jié)束后利用水分測試儀測量干香菇含水率并記錄干燥過程消耗的生物質(zhì)燃料質(zhì)量。

每組樣品在進行干燥試驗前，利用水分測量儀測得3 個新鮮香菇（隨機選?。┖?，AD 樣品含水率為82.69%、83.42%和82.37%，平均值82.83%。ASID 樣品含水率為83.23%，81.53%和82.56%，平均值82.44%。其中AD耗時14 h，設(shè)置參數(shù)見表2，ASID 耗時12 h，設(shè)置參數(shù)見表3，并在干燥開始8 h后啟用中短波紅外干燥，持續(xù)4 h。

表2 AD試驗參數(shù)Table 2 Setting parameters of the AD experiment

表3 ASID試驗參數(shù)Table 3 Setting parameters of the ASID experiment

干燥速率為評價干燥過程重要參數(shù)，定義為物料干基濕含量隨時間變化率，由下式計算。

式中，X為干基濕含量，即物料中水分質(zhì)量與物料中干物質(zhì)量之比。

1.3.2 干燥能耗試驗

兩組干燥試驗結(jié)束后，記錄所用生物質(zhì)燃料顆粒質(zhì)量。干燥作業(yè)消耗總能量Q為：

式中，Q1為蒸發(fā)物料水分所需熱量，物料自身升溫消耗熱量Q2，干燥過程中熱損失熱量Q3，Q4為生物質(zhì)燃料燃燒提供熱量，Q5為中短波紅外燈提供熱量，Q6為太陽能提供熱量。

式 中，M1為 水 分 蒸 發(fā) 量（kg）；Δt為 溫差，℃；CP為水的比熱容，kJ·kg-1·℃-1；r為水的汽化潛熱（kJ·kg-1）。

式中，M2為物料質(zhì)量（kg）；Cq為物料比熱容，kJ·kg-1·℃-1；Δt為溫差（℃）。

式中，M3為消耗生物質(zhì)燃料質(zhì)量（kg）；q為生物質(zhì)燃料熱值（kJ·kg-1）。

式中，P1為中短波紅外燈總功率，W；t為工作時間（s）。

式中，S為真空玻璃集熱面積，m2；I為太陽能日總輻射量（J·m-2）；α為太陽光線與真空玻璃面夾角；η為真空玻璃集熱效率。其中，α與太陽高度角h有關(guān)，sinh為：

式中，Φ為地區(qū)緯度角，δ為太陽赤緯角，w為太陽時角，正午時為0°。

太陽高度角1天之中不斷變化，日出和日落時為0°，正午時最大，為便于計算，取正午時分太陽角值一半作為計算值。本文使用的生物質(zhì)顆粒熱值為2 914 kcal·kg-1，為便于計算，取干燥過程中平均溫度和外部環(huán)境平均溫度的差值作為溫差Δt，取三個香菇干燥后含水率的平均值作為每組樣品干燥后的含水率。試驗場地位于江蘇揚州地區(qū)（北緯32.48°，東經(jīng)119.68°），9月份開展試驗，9月份太陽能日均總輻射量約為14 MJ·m-2[24]，太陽赤緯角為5.01°，熱風干燥試驗環(huán)境溫度均值27.67 ℃，干燥平均溫度48.21 ℃，多能干燥試驗環(huán)境溫度均值28.00 ℃，干燥平均溫度46.67 ℃，水的汽化潛熱為2382 kJ·kg-1，水的比熱容4.2 kJ·kg-1·℃-1，香菇含水率較高，將物料比熱容近似為水的比熱容，干燥房水平面和垂直面的真空玻璃集熱面積均為12.78 m2，真空玻璃集熱效率為54.2%[25]，中短波紅外燈總功率為4 kW。

1.3.3 干燥均勻性試驗

干燥室尺寸為6 100 mm（長）×2 230 mm（寬）×2 550 mm（高），為分析干燥房不同區(qū)域位置香菇干燥速度差異，在多能干燥方式下，選取3組不同位置樣品進行干燥速率測試，3組樣品位置見表4。

表4 3組樣品位置分布Table 4 Location distribution of three groups of samples (mm)

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥室溫度場和風速場仿真分析

圖6 為干燥室整體和物料架溫度云圖，圖7a、b 和c 為X=2 400、4 200、6 000 mm 平面溫度云圖，圖8 為寬度方向Z=1 150 mm 處平面溫度云圖。由圖可看出，干燥室內(nèi)溫度分布較為均勻，溫度總體分布在45～48 ℃，低溫主要是靠近墻壁的位置，而物料架區(qū)域溫度分布在48.5～49 ℃，溫差較小，干燥時不會對物料造成影響。在底部循環(huán)風機作用下，熱風從加熱室進入干燥室，快速向另一側(cè)流動，流動過程中熱氣流上升，使得上層溫度快速升高，帶動干燥室溫度上升，最終達到溫度均勻分布狀態(tài)。

圖6 干燥室整體（a）和物料架云圖（b）Fig.6 Temperature of the whole drying room(a)and the material shelves(b)

圖7 干燥室X軸方向溫度截面云圖Fig.7 Cross-sectional temperature of the drying room in X-axis direction

圖8 干燥室Z=1 150 mm截面溫度云圖Fig.8 Plane temperature at Z=1 150 mm of the drying room

圖9a和9b為Y=400和1 800 mm界面風速云圖，可見熱風從進風口進入干燥房，在底部物料層之間形成快速對流，風機出口氣流呈單束狹長射流，以約1.8 m·s-1速度從干燥室右側(cè)進風口到達左側(cè)回風管道入口。干燥室上層風速低于下層風速，物料架和墻體之間空隙，有熱風穿過，在墻壁處形成渦流。

圖9 干燥室Y軸方向截面速度云圖Fig.9 Cross-sectional air velocity of the drying room in Y-axis direction

干燥室內(nèi)部雖然溫度相對均勻，但風速差異明顯，說明其內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在缺陷，需根據(jù)仿真結(jié)果對干燥室進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

2.2 干燥室結(jié)構(gòu)優(yōu)化

針對干燥室內(nèi)風速不均勻問題提出優(yōu)化方案，如圖10 所示，保持兩個進風口，將回風管道縮短，將距離地面較近的管道安裝到干燥房頂部，同時增加管道直徑，保證內(nèi)外壓力一致，增加一塊均風板，隔板與水平面之間呈30°夾角，熱風在此處區(qū)域內(nèi)被限制流向，從間隔10 cm間隙中流出，使熱風分散進入物料層。用Fluent進行氣流速度模擬，采用和上述相同邊界條件進行設(shè)置，為提高風速差異，設(shè)置進風速度為6 m·s-1。

圖10 干燥室結(jié)構(gòu)改進模型Fig.10 Structure improvement model of the drying room

截取Z=400、1 200、1 800 mm 處平面風速云圖，如圖11所示，截取進風口附近平面X=5 200 mm如圖12所示。

圖11 干燥室Z軸方向截面速度云圖Fig.11 Cross-sectional air velocity of the drying room in Z-axis direction

圖12 干燥室Z=5 200 mm截面速度云圖Fig.12 Plane air velocity at Z=5 200 mm of the drying room

由以上云圖可知，平面風速在1 m·s-1左右，進風口附近風速較為均勻，在均風板作用下，大幅度降低熱風與物料層直接接觸的速度，由于均風板調(diào)節(jié)熱空氣進入干燥房的角度，熱空氣分散進入，避免形成狹長氣流，進入干燥室內(nèi)的熱風更均勻，說明該優(yōu)化方案合理。

2.3 香菇干燥效果分析

觸摸屏如圖13a 所示，生物質(zhì)燃燒爐如圖13b所示，電控箱如圖13c所示，熱風-太陽能-中短波紅外多能干燥裝備如圖14 所示。香菇干燥前后數(shù)據(jù)如表5和6所示，干燥過程中質(zhì)量和尺寸變化如圖15 和16 所示?？梢?，AD 和ASID 第一階段香菇質(zhì)量和尺寸減少明顯，因干燥初期香菇含水量高，大量水分被蒸發(fā)；第二、三階段香菇質(zhì)量和尺寸變化放緩，此時香菇表層水分大部分被蒸發(fā)，香菇內(nèi)部水分緩慢向表層滲透，水分蒸發(fā)變緩；第四階段香菇質(zhì)量和尺寸變化趨于平緩，此時按壓菌蓋與菌柄交界處有堅硬感，說明香菇含水量已達到安全貯藏濕基含水率13%，干燥完成。

圖13 多能干燥裝備部件Fig.13 Components of multi-energy drying equipment

圖14 熱風-太陽能-中短波紅外多能干燥裝備Fig.14 Multi-energy drying equipment of hot air,solar energy,medium and short-wave infrared

圖15 香菇干燥質(zhì)量變化Fig.15 Drying mass changes of Lentinus edodes

圖16 香菇干燥尺寸變化Fig.16 Drying size changes of Lentinus edodes

表5 AD香菇干燥前后數(shù)據(jù)Table 5 Data before and after the drying of AD Lentinus edodes

表6 ASID香菇干燥前后數(shù)據(jù)Table 6 Data before and after the drying of ASID Lentinus edodes

圖17和圖18為兩組香菇干燥對比圖，從感官上ASID 香菇外觀明顯優(yōu)于AD，ASID 香菇菇形完整，呈黃褐色，香氣濃郁無異味，而AD的香菇菇蓋呈黑褐色，香氣較淡，褶皺較多且分布不均勻，說明ASID干燥品質(zhì)比AD好。

圖17 AD干燥前后對比Fig.17 Comparison before and after AD drying

圖18 ASID干燥前后對比圖Fig.18 Comparison before and after ASID drying

干燥速率如圖19 所示，從干燥速率看，香菇干燥主要為降速干燥，干燥初期達到最大干燥速率，隨后開始下降進入降速干燥階段。因在干燥初期階段，香菇中自由水含量較高，水分梯度大，加快干燥速率；隨著干燥進行，香菇中自由水含量越來越少，內(nèi)外水分傳遞阻力變大，干燥速率開始下降。從干燥時間看，ASID 比AD 少2 h，ASID 干燥速率整體高于AD，因太陽光是短波輻射，且在太陽輻射強度減弱時開啟中短波紅外輻射作為補充，加速香菇干燥。ASID 方式不論是干燥品質(zhì)還是干燥速度均優(yōu)于AD。

圖19 干燥速率變化Fig.19 Variation of drying rate

2.4 干燥能耗分析

AD 消耗生物質(zhì)顆粒燃料60.31 kg，ASID 消耗生物質(zhì)顆粒燃料38.46 kg，兩次試驗所消耗生物質(zhì)顆粒燃料均充分燃燒。經(jīng)計算數(shù)據(jù)見表7。

表7 干燥試驗能量數(shù)據(jù)Table 7 Energy data of the drying experiments (MJ)

由此可得，AD試驗熱效率約為56.35%，ASID試驗熱效率約為62.34%。ASID 試驗中，太陽能占總消耗能量百分比為20.19%，相比AD 節(jié)能28.40%。ASID試驗熱效率高于AD試驗熱效率，因為太陽光屬于短波輻射，與中短波紅外輻射能量均易于被香菇吸收，熱效率比熱風干燥更高，從而提升ASID試驗熱效率。

2.5 干燥均勻性分析

表8～10為干燥前后數(shù)據(jù)，圖20為不同位置香菇干燥速率變化規(guī)律，3組不同位置香菇干燥后含水率平均值為11.38%、11.46%和10.77%，含水率均低于貯藏安全含水率13%?？煽闯霾煌瑓^(qū)域位置香菇在干燥過程中干燥速率略有差異，但干燥速率變化趨勢一致，在干燥初期香菇含水率較高所以干燥速率較高，隨著香菇含水率降低干燥速率漸漸減緩，最終完成干燥，整體差異較小，說明干燥室內(nèi)不同區(qū)域溫度差異較小，干燥均勻性良好，干燥室結(jié)構(gòu)合理。

圖20 不同位置香菇干燥速率變化Fig.20 Drying rate variation of Lentinus edodes at different positions

表8 不同長度位置香菇干燥前后數(shù)據(jù)Table 8 Data before and after the drying of Lentinus edodes at different length positions

表9 不同寬度位置香菇干燥前后數(shù)據(jù)Table 9 Data before and after the drying of Lentinus edodes at different width positions

表10 不同高度位置香菇干燥前后數(shù)據(jù)Table 10 Data before and after the drying of Lentinus edodes at different height positions

3 結(jié) 論

a.本文設(shè)計一種熱風-太陽能-中短波紅外多能干燥裝備，以生物質(zhì)能為主，太陽能和中短波紅外能為輔。利用PLC 設(shè)計干燥裝備控制系統(tǒng)，基于分程變溫干燥工藝，將干燥過程分為4個階段小階段和1個中短波紅外干燥階段。建立多能干燥裝備結(jié)構(gòu)模型和仿真模型，對干燥室溫度與氣流流場進行數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)在循環(huán)風機作用下，干燥室內(nèi)部溫度較為均勻，但氣流場不均勻，通過加裝間隙10 cm、斜30°向上的均風板顯著改善干燥室內(nèi)氣流狀況。

b. 以香菇為試驗對象，從干燥品質(zhì)、干燥效率、干燥能耗3個方面對比AD和ASID兩種干燥方式。試驗發(fā)現(xiàn)AD 熱效率為56.35%，ASID 熱效率為62.34%，太陽能占總消耗能量的20.19%，比AD節(jié)能28.40%，干燥時間少2 h，ASID干燥品質(zhì)、干燥速度和干燥能耗均優(yōu)于AD。在多能干燥模式下，干燥室內(nèi)不同位置香菇干燥速率差異較小，干燥裝備結(jié)構(gòu)設(shè)計合理。

本文研究結(jié)論對菌類干燥裝備設(shè)計研發(fā)具有指導意義，但僅分析香菇干燥效果，在后續(xù)研究中應對多種食用菌干燥，進一步探究干燥裝備性能。