干燥参数生产效率高,运行费用低热泵干燥可不停地运转,保持都能干燥加工出产品。所以,热泵干燥虽然一次性投资大,但生产效率高且运行成本低,而总费用却减少了。热泵干燥的缺点环境保护问题大部分的热泵干燥装置使用的制冷剂仍是,此类物质对地球大气中臭氧层的破坏已引起环境专家的极大关注。针对这一问题,人们已开始应用对环境影响少的类制冷剂或氨和水等自然制冷剂,从而减少了因环境问题给热泵干燥的应用带来的不利影响。
维修保养问题制冷工质的泄漏对热泵系统的工作性能影响很大,为了保持热泵干燥装置处于佳工作状态,必须定期对压缩机、过滤器、冷凝器、蒸发器等进行保养维护。一旦发现制冷工质泄漏,就应及时补充。对热泵干燥系统泄漏的检查是一项要求高、技术性强的工作,因此要求维修人员具有一定的技术水平。
热泵应用于食品干燥的优势评价食品干燥后的质量一般采用被干后物料的色泽、风味和质地的退化程度等指标来衡量。干燥过程中,影响产品质量的主要参数是干燥温度和时间。热泵干燥的潜在优势是可较好地保持干燥产品的质量。传统的对流干燥得到的食品,通常是芳香类挥发性物质保留少,耐热性差的维生素保留低,颜色变化大。用热泵干燥工艺得到的生姜,其生姜素的保持率为;而用滚筒干燥机得到的产品,其生姜素的保持率为。生姜素是保持生姜原有辛辣风味的挥发性物质。热泵干燥得到的生姜样品能保持较高含量的挥发性物质?生姜素,是因为热泵除湿的干燥温度比较低。干燥过程中,挥发性物质的损失速率随该种物质的浓度变化而变化。损失大的时侯发生在干燥的开始阶段,因为干燥的初始阶段挥发性物质的含量在干燥介质空气中的浓度是很低的。由于热泵干燥采用封闭式的结构,任何挥发性成分都保留在干燥箱内不会逸出,逐步地建立起某种成分的分压,阻止了该种成分进一步从物料向外挥发。
水分含量高的澳大利亚坚果在干燥时,集中在干燥过程的升温段产生褐变。试验表明,即使是在的温度下,采用热泵干燥澳大利亚坚果也不会产生褐变现象,其原因是热泵除湿干燥的干燥速率比较快。食品类物质在干燥过程中,其色泽、风味及营养成分的损失都与非酶褐变有着密切的关系。这种现象可以解释为:当干燥的速率很低、物料本身的温度接近干燥介质的温度时,处于干燥过程中的物料在高水分含量时产生非酶褐变的速度一直保持到干燥过程的结束。
因此,采用低温循环的热泵除湿干燥减轻了产生非酶褐变的程度,缩短了产生非酶褐变的时间。
热泵干燥的工艺设计确定干燥工艺是否合理,不仅要考虑干燥过程的效率,而且要考虑干燥所得到产品的质量。由于干燥温度的升高对产品的质量总是有影响的,佳的产品质量和干燥的大效能及生产效率之间总是一对矛盾。数学模型可以作为一种有效的工具来预测一定范围内干燥的速度和效率。使用这些数学模型,可以减少为保证干燥产品质量所必须的干燥试验的次数。
等建立了连续操作热泵干燥系统的数学模型,应用此模型能对给出一定范围和操作条件的系统进行模拟。根据不同的模拟条件可以得到下面的模拟结果:干燥介质(空气)的状态参数,如温度、流量和相对湿度;蒸发器与冷凝器的传热效率以及外热量的损耗;热泵干燥系统的性能系数;可能达到的大效能。
物料失水情况可通过一组干燥特性曲线和物料本身的物理特性来进行模拟。
热泵干燥过程的微生物安全大部分微生物细胞在°干燥条件下都会被破坏,只有少部分耐热性细菌、酵母、霉菌除外。尽管热泵干燥使用的干燥温度似乎更加适合微生物的生长和繁殖,而实际上并没有关于使用热泵除湿干燥得到的食品所含微生物数量比普通对流干燥得到的食品所含微生物数量多的报道。但是假设干燥设计得不合理,就会带来严重的微生物污染问题。例如,在制冷循环中的制冷量低于干燥箱内空气中水分冷凝时所需的冷量,那么干燥箱内的相对湿度就会很高,从而导致微生物的大量繁殖。因此,正常情况下水分从被干燥的食品内蒸发出来的速率和冷凝器从空气中除去水分的速率应基本平衡,维持食品表面的水分活度为临界值,以避免微生物的生长和繁殖。
热泵干燥中后期速度过慢的问题在热泵干燥过程的中后期,主要是除去被干物料中的结合水。这部分结合水占总除湿量的比例很小,然而由于干湿界面逐渐向内部退缩,使得空气与干燥物料之间的传质系数变小,除去这些水分需要很长的干燥时间且消耗较多的能量,并且由于空气与干燥物料之间的传质系数小,使得干燥室进出口空气状态变化较小,影响了蒸发器降温除湿能力,蒸发器吸收水分的显热和潜热有限,热泵系统运行工况变差,干燥效率降低,干燥时间延长。箱式热泵干燥装置干燥一批物料的时间长,甚至更长。
结束语在过去的年里,热泵干燥技术日益成熟,其优异的节能效果已被各种实验研究及实践应用所证实,其一次性投资和运行费用的降低使热泵干燥更具发展潜力。新型环保制冷工质的减少是由于环境问题给热泵干燥的应用带来的不利影响所致。目前,尽管热泵干燥在食品工业的应用还是十分有限,但热泵除湿应用于食品的干燥具有节约能源、产品质量高、不受天气条件的影响等明显优势,因此把热泵干燥推广应用到食品工业中有着广阔的前景。