專利名稱：一種太陽能果蔬熱風真空組合干燥設備及干燥方法
技術領域：
本發明屬于果蔬干燥加工技術領域，具體涉及一種太陽能果蔬熱風真空組合干燥設備，本發明還涉及采用上述設備進行干燥的方法。
背景技術：
果蔬是一種典型的熱敏性物料，其營養成分極易隨著干燥溫度的提高而流失；同時果蔬含水量大，對果蔬進行干燥脫水是一個大能耗且費時的操作過程。在果蔬干燥脫水過程中，如何降低能耗、提高干燥效率和保存其營養成分是果蔬干燥深加工必須克服的三大難點。目前果蔬干燥主要的加工方式是采用常規熱風干燥，產品質量得不到保證；或者采用真空冷凍干燥方式，質量雖然得到保證，但能耗很高，效率低下。太陽能干燥作為一種節能高效新興潔凈環保的干燥技術，能充分利用太陽輻射能，可以大量節省常規能源，經濟效益顯著；采用太陽能干燥裝置，對產品進行干燥作業，具有干燥周期短、干燥效率高等優點。真空干燥技術利用低壓下水分沸點變低的原理，使具有一定形態的含濕物料脫水干燥。真空干燥過程中由于物料中的水分在較低的溫度之下(40 60°C)沸騰而蒸發，這使得所加工的制品色、香、味皆佳，復水后基本上保持了原料的特性和營養成分，特別適應于果蔬這種熱敏性物料的干燥加工。經真空脫水的果蔬，含水量可達3% 5%，使產品得以較長期的保存，但真空干燥的能耗成本比較高。組合干燥是指把兩種或兩種以上的干燥形式組合起來使用，在不同干燥階段采用不同的干燥方法。它可以發揮各種干燥方式的優點，實現優勢互補，避免單一干燥方式所帶來的缺點，達到單一干燥所不能達到的目的。例如本發明采用“熱風-真空”組合干燥技術，既可發揮“熱風”干燥效率高、經濟性好的優點，也可利用“真空”干燥衛生、殺菌、保鮮、 低溫、高效等長處，使干燥得到的最終產品不僅能保持原有的色、香、味、形，而且能最大限度保存了果蔬中各種生理活性營養成分；同時，也由于采用太陽能為干燥熱源，使得本發明還具有節能、環保的優點。

發明內容
本發明的目的是提供一種太陽能果蔬熱風真空組合干燥設備，解決了果蔬傳統熱風干燥品質低、污染大，真空冷凍干燥能耗高、效率低的問題。本發明的另一目的是提供采用上述設備進行干燥的方法。本發明所采用的技術方案是，一種太陽能果蔬熱風真空組合干燥設備，包括干燥箱，干燥箱內安裝有加熱盤管，加熱盤管上設置有用于放置物料的物料盤；干燥箱頂部開有抽真空口和排濕口，抽真空口通過真空排濕管依次與捕水器及真空泵相連接，真空排濕管上設置有真空排濕控制閥；排濕口處安裝有排濕百葉窗和排濕風機，排濕口通過排風管與空氣預熱器相連接；空氣預熱器的冷流體出口經進風管與干燥箱的熱風進口相連；在干燥箱底面設置有與進風管相連通的均風通道；干燥箱的一側設置有太陽能熱水器，太陽能熱水器包括固定在太陽能支座頂部的水箱，水箱的下方連接有太陽能真空熱水管，水箱內裝有電加熱器，水箱頂部接有補水管， 水箱底側部通過高溫進水管與干燥箱內的加熱盤管連接，加熱盤管的另一端即涼水出口通過低溫回水管與水泵連接，水泵通過低溫回水管與水箱頂側部連接；干燥箱的外表面面板上設置有智能控制器，干燥箱的一側開有箱門。本發明所采用的另一技術方案是，一種太陽能果蔬熱風真空組合干燥方法，具體按照以下步驟實施將被干燥果蔬物料裝入干燥箱內，關閉箱門，先進行熱風干燥通過智能控制器打開排風控制閥，關閉真空排濕控制閥；開啟引風機、排濕風機和水泵，環境冷空氣從進風口進入空氣預熱器，先被排自干燥箱的廢熱風所預熱；然后由引風機壓入干燥箱中，經均風通道勻風后從加熱盤管獲得熱量對果蔬進行熱風干燥；干燥后的廢熱風由排濕風機抽入，排濕百葉窗打開，空氣預熱器中去預熱冷空氣，同時，水箱中的熱水通過高溫進水管進入干燥箱內的加熱盤管，加熱盤管將熱水的熱釋放給熱風及物料進行干燥，釋放熱后的熱水溫度降低變為涼水從加熱盤管的另一端流出，通過水泵抽吸流回水箱被重新加熱利用；當果蔬物料熱風干燥到含水量為40 60%的程度時，進入第二個階段真空干燥 通過智能控制器打開真空排濕控制閥，關閉排風控制閥和風量控制閥，然后依次開啟水泵、 真空泵和捕水器，干燥箱內物料干燥蒸發出來的水蒸氣通過真空排濕管被除去；設備在工作過程中，若干燥箱內干燥溫度過高，真空干燥時溫度高于40 60°C， 熱風干燥時溫度高于60 80°C，由智能控制器采集信號后發出指令關小給熱水控制閥的流量，反之則將給熱水控制閥的流量調大；當給熱水控制閥的流量調到最大，干燥箱內干燥溫度還不能達到要求時，此時若處于真空干燥階段，則由智能控制器發出指令啟動電加熱器進行輔助加熱，若處于熱風干燥階段，啟動熱風輔助加熱器進行輔助加熱；設備在工作過程中，水箱中的水位低于要求值時，則由智能控制器發出指令打開補水控制閥，通過補水管對水箱進行補水。本發明的特點還在于，其中的排風管上設置有排風控制閥。其中的進風管與干燥箱相連通的管路上依次安裝有引風機、熱風輔助加熱器和風量控制閥。其中的補水管上安裝有補水控制閥。 其中的高溫進水管上安裝有給熱水控制閥。其中的太陽能真空熱水管與地面成25 45°夾角。本發明的有益效果是，將太陽能利用技術、組合干燥技術、熱能回收技術、真空技術和自動控制技術有機結合并綜合地運用于果蔬干燥加工過程，具有如下優點1)本發明以太陽能為主要干燥熱源，能充分利用太陽輻射能，可以大量節省常規能源，節能、環保，經濟效益顯著；2)本發明采用空氣預熱器回收廢熱風中的余熱，進一步提高了能量利用率，大幅度降低了干燥過程中的能量消耗，實現了節能生產；3)與傳統果蔬組合干燥不同的是，本發明在進行干燥方式轉換(熱風轉換為真空干燥)時不用對果蔬物料重新搬運與布料，節省了人力和物力成本，減少了果蔬物料因重新搬運與布料帶來的損耗；4)本發明采用“熱風-真空”組合干燥技術，既可發揮“熱風”干燥效率高、經濟性好的優點，也可利用“真空”干燥衛生、殺菌、保鮮、低溫、高效等長處，使干燥得到的最終產品不僅能保持原有色、香、味、形，而且能最大限度保存果蔬中各種生理活性營養成分；5)本發明采用自動控制技術，從而使得設備自動化程度高，操作簡單方便。


圖1是本發明太陽能果蔬熱風真空組合干燥設備的結構示意圖。圖中，1.空氣預熱器，2.排風管，3.排風控制閥，4.排濕風機，5.物料及物料盤， 6.箱門，7.智能控制器，8.均風通道，9.高溫進水管，10.給熱水控制閥，11.太陽能熱水器，12.電加熱器，13.太陽能真空熱水管，14.太陽能支座，15.補水控制閥，16.補水管， 17.水箱，18.水泵，19.低溫回水管，20.真空泵，21.捕水器，22.真空排濕管，23.真空排濕控制閥，24.排濕百葉窗，25.加熱盤管，26.干燥箱，27.風量控制閥，28.熱風輔助加熱器， 29.引風機，30.進風管。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。本發明太陽能果蔬熱風真空組合干燥設備的結構，如圖1所示，包括空氣預熱器 1、智能控制器7、太陽能熱水器11、真空泵20、捕水器21、干燥箱沈、熱風輔助加熱器觀、引風機四等。其中，干燥箱沈內安裝有加熱盤管25，加熱盤管25上方擱有物料及物料盤5， 干燥箱沈頂部開有抽真空口和排濕口，排濕口處安裝有一排濕百葉窗M和排濕風機4，干燥箱26下部底面設有均風通道8 ；干燥箱沈排濕口外連接有排風管2，排風管2上安裝有排風控制閥3 ；當設備處于熱風干燥階段時為充分利用排出熱風中的余熱，排風管2沒有直接與與環境大氣相通，而是與空氣預熱器1的熱流體進口相連接，空氣預熱器1的熱流體出口即為該設備的排風口，空氣預熱器1的冷流體進口即為該設備的進風口，與環境大氣相通；空氣預熱器1的冷流體出口經進風管30與干燥箱沈的熱風進口相連；在干燥箱沈底面設置有與進風管30相連通的均風通道8，進風管30與干燥箱沈相連通的管路上依次安裝有引風機四、熱風輔助加熱器觀和風量控制閥27 ；安裝熱風輔助加熱器觀主要是考慮到陰雨天該設備還能夠連續工作的需要。干燥箱沈頂部的抽真空口連接有真空排濕管22，真空排濕管22上安裝有真空排濕控制閥23 ；當設備處于真空干燥階段時，通過真空排濕管22與捕水器21及真空泵20相連接抽真空，可除去干燥箱沈內蒸發出來的水蒸氣，并使箱內達到所需要的真空度。太陽能熱水器11包括水箱17、太陽能真空熱水管13、太陽能支座14等；水箱17固定在太陽能支座14頂部并與太陽能真空熱水管13上端相連，太陽能真空熱水管13與地面呈25 45° 夾角；考慮到陰雨天該設備能夠繼續進行真空干燥，在水箱17內裝有一電加熱器12 ；為彌補水耗，在水箱17頂部接有一補水管16，補水管16上安裝有一補水控制閥15 ；水箱17底側部通過一高溫進水管9與干燥箱沈內的加熱盤管25連接，高溫進水管9上安裝有一給熱水控制閥10 ；加熱盤管25的另一端即涼水出口通過低溫回水管19與水泵18連接，水泵18通過低溫回水管19與水箱17頂側部連接。智能控制器7固定在干燥箱沈面板上；干燥箱26的右側開有密封性良好的箱門6。本發明在進行果蔬干燥時，其干燥方法如下將被干燥果蔬物料裝入干燥箱沈內，關閉箱門6。先進行熱風干燥通過智能控制器7打開排風控制閥3，關閉真空排濕控制閥23 ；開啟引風機四、排濕風機4和水泵18，環境冷空氣從進風口進入空氣預熱器1，先被排自干燥箱26的廢熱風所預熱；然后由引風機四壓入干燥箱沈中，經均風通道8勻風后從加熱盤管25獲得熱量對果蔬進行熱風干燥；干燥后的廢熱風由排濕風機4抽入(排濕百葉窗M自動打開)空氣預熱器1中去預熱冷空氣。同時，水箱17中的熱水通過高溫進水管9進入干燥箱沈內的加熱盤管25，加熱盤管25將熱水的熱釋放給熱風及物料進行干燥， 釋放熱后的熱水溫度降低變為涼水從加熱盤管25的另一端流出，通過水泵18抽吸流回水箱17被重新加熱利用。當果蔬物料熱風干燥到一定程度時，則進入第二個階段真空干燥通過智能控制器7打開真空排濕控制閥23，關閉排風控制閥3和風量控制閥27，然后依次開啟水泵18、真空泵20和捕水器21，此時由于真空泵20和捕水器21的有效工作，干燥箱沈內物料干燥蒸發出來的水蒸氣將很快通過真空排濕管22被除去，使箱內維持所需要的恒定真空度。真空干燥所需要的熱量同熱風干燥時一樣，由太陽能熱水器11通過加熱盤管25來提供。設備在工作過程中，若干燥箱沈內干燥溫度過高，則由智能控制器7采集信號后發出指令關小給熱水控制閥10的流量，反之則將給熱水控制閥10的流量調大；當給熱水控制閥10的流量調到最大，干燥箱沈內干燥溫度還不能達到要求時，則表明干燥的環境工況不理想，如陰雨天氣或陽光不足，此時若處于真空干燥階段，則由智能控制器7發出指令啟動電加熱器12進行輔助加熱，若處于熱風干燥階段，考慮到經濟性，也可啟動鍋爐蒸氣源熱風輔助加熱器觀進行輔助加熱。設備在工作過程中，水箱17中的水會有一定損耗，當水位低于要求值時，則由智能控制器7發出指令打開補水控制閥15，通過補水管16對水箱17進行補水。
權利要求
1.一種太陽能果蔬熱風真空組合干燥設備，其特征在于，包括干燥箱(26)，干燥箱 (26)內安裝有加熱盤管(25)，加熱盤管0 上設置有用于放置物料的物料盤(5)；干燥箱 (26)頂部開有抽真空口和排濕口，抽真空口通過真空排濕管02)依次與捕水器及真空泵00)相連接，真空排濕管02)上設置有真空排濕控制閥(23)；排濕口處安裝有排濕百葉窗04)和排濕風機G)，排濕口通過排風管(2)與空氣預熱器⑴相連接；空氣預熱器(1)的冷流體出口經進風管(30)與干燥箱06)的熱風進口相連；在干燥箱06)底面設置有與進風管(30)相連通的均風通道(8)；干燥箱06)的一側設置有太陽能熱水器(11)，太陽能熱水器(11)包括固定在太陽能支座(14)頂部的水箱(17)，水箱(17)的下方連接有太陽能真空熱水管(13)，水箱(17)內裝有電加熱器(12)，水箱(17)頂部接有補水管(16)，水箱(17)底側部通過高溫進水管(9) 與干燥箱06)內的加熱盤管05)連接，加熱盤管05)的另一端即涼水出口通過低溫回水管(19)與水泵(18)連接，水泵(18)通過低溫回水管(19)與水箱(17)頂側部連接；干燥箱06)的外表面面板上設置有智能控制器(7)，干燥箱06)的一側開有箱門(6)。
2.根據權利要求1所述的太陽能果蔬熱風真空組合干燥設備，其特征在于，所述的排風管( 上設置有排風控制閥(3)。
3.根據權利要求1所述的太陽能果蔬熱風真空組合干燥設備，其特征在于，所述的進風管(30)與干燥箱06)相連通的管路上依次安裝有引風機09)、熱風輔助加熱器08)和風量控制閥07)。
4.根據權利要求1所述的太陽能果蔬熱風真空組合干燥設備，其特征在于，所述的補水管(16)上安裝有補水控制閥(15)。
5.根據權利要求1所述的太陽能果蔬熱風真空組合干燥設備，其特征在于，所述的高溫進水管(9)上安裝有給熱水控制閥(10)。
6.根據權利要求1所述的太陽能果蔬熱風真空組合干燥設備，其特征在于，所述的太陽能真空熱水管(13)與地面成25 45°夾角。
7.一種太陽能果蔬熱風真空組合干燥方法，其特征在于，采用了一種太陽能果蔬熱風真空組合干燥設備，其結構為包括干燥箱( )，干燥箱06)內安裝有加熱盤管(25)，加熱盤管05)上設置有用于放置物料的物料盤(5)；干燥箱06)頂部開有抽真空口和排濕口， 抽真空口通過真空排濕管02)依次與捕水器及真空泵00)相連接，真空排濕管02) 上設置有真空排濕控制閥03)；排濕口處安裝有排濕百葉窗04)和排濕風機G)，排濕口通過排風管⑵與空氣預熱器⑴相連接，排風管⑵上設置有排風控制閥⑶；空氣預熱器(1)的冷流體出口經進風管(30)與干燥箱06)的熱風進口相連；在干燥箱06)底面設置有與進風管(30)相連通的均風通道(8)，進風管(30)與干燥箱06)相連通的管路上依次安裝有引風機( )、熱風輔助加熱器08)和風量控制閥(XT)；干燥箱06)的一側設置有太陽能熱水器(11)，太陽能熱水器(11)包括固定在太陽能支座(14)頂部的水箱(17)，水箱(17)的下方連接有太陽能真空熱水管(13)，水箱(17) 內裝有電加熱器(12)，水箱(17)頂部接有補水管(16)，補水管(16)上安裝有補水控制閥 (15)，水箱(17)底側部通過高溫進水管(9)與干燥箱06)內的加熱盤管0 連接，高溫進水管(9)上安裝有給熱水控制閥(10)，加熱盤管0 的另一端即涼水出口通過低溫回水管(19)與水泵(18)連接，水泵(18)通過低溫回水管(19)與水箱(17)頂側部連接； 干燥箱06)的外表面面板上設置有智能控制器(7)，干燥箱06)的一側開有箱門(6)；具體按照以下步驟實施將被干燥果蔬物料裝入干燥箱06)內，關閉箱門(6)，先進行熱風干燥通過智能控制器(7)打開排風控制閥(3)，關閉真空排濕控制閥03)；開啟引風機( )、排濕風機⑷和水泵(18)，環境冷空氣從進風口進入空氣預熱器(1)，先被排自干燥箱06)的廢熱風所預熱；然后由引風機09)壓入干燥箱06)中，經均風通道(8)勻風后從加熱盤管0 獲得熱量對果蔬進行熱風干燥；干燥后的廢熱風由排濕風機(4)抽入，排濕百葉窗04)打開， 空氣預熱器(1)中去預熱冷空氣，同時，水箱(17)中的熱水通過高溫進水管(9)進入干燥箱06)內的加熱盤管(25)，加熱盤管0 將熱水的熱釋放給熱風及物料進行干燥，釋放熱后的熱水溫度降低變為涼水從加熱盤管0 的另一端流出，通過水泵(18)抽吸流回水箱 (17)被重新加熱利用；當果蔬物料熱風干燥到含水量為40 60%的程度時，進入第二個階段真空干燥通過智能控制器(7)打開真空排濕控制閥(23)，關閉排風控制閥C3)和風量控制閥(27)，然后依次開啟水泵(18)、真空泵00)和捕水器(21)，干燥箱06)內物料干燥蒸發出來的水蒸氣通過真空排濕管02)被除去；設備在工作過程中，若干燥箱06)內干燥溫度過高，真空干燥時溫度高于40 60°C， 熱風干燥時溫度高于60 80°C，由智能控制器(7)采集信號后發出指令關小給熱水控制閥(10)的流量，反之則將給熱水控制閥(10)的流量調大；當給熱水控制閥(10)的流量調到最大，干燥箱06)內干燥溫度還不能達到要求時，此時若處于真空干燥階段，則由智能控制器(7)發出指令啟動電加熱器(1 進行輔助加熱，若處于熱風干燥階段，啟動熱風輔助加熱器08)進行輔助加熱；設備在工作過程中，水箱(17)中的水位低于要求值時，則由智能控制器(7)發出指令打開補水控制閥(15)，通過補水管(16)對水箱(17)進行補水。
8.根據權利要求7所述的太陽能果蔬熱風真空組合干燥方法，其特征在于，所述的太陽能真空熱水管(13)與地面成25 45°夾角。
全文摘要
本發明公開的一種太陽能果蔬熱風真空組合干燥設備及其干燥方法，主要由空氣預熱器、智能控制器、太陽能熱水器、真空泵、捕水器、干燥箱、熱風輔助加熱器、引風機等組成。采用“熱風-真空”組合干燥技術，既可發揮“熱風”干燥效率高、經濟性好的優點，也可利用“真空”干燥衛生、殺菌、保鮮、低溫、高效等長處，使干燥得到的最終產品不僅能保持原有色、香、味、形，而且能最大限度保存果蔬中各種生理活性營養成分；以太陽能為主要干燥熱源，能充分利用太陽輻射能，可以大量節省常規能源，節能、環保，經濟效益顯著；采用自動控制技術，從而使得設備自動化程度高，操作簡單方便。
文檔編號A23B7/02GK102487993SQ20111039946
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月5日 優先權日2011年12月5日
發明者黨新安, 張昌松, 徐英英, 楊立軍, 王芳, 董繼先, 袁越錦, 陳海峰 申請人:陜西科技大學