循环式红枣干燥机的研制❋

2014-12-31牟国良张学军朱自成于蒙杰

机械工程与自动化 2014年2期

牟国良，张学军，朱自成，于蒙杰

（1.新疆农业大学机械交通学院，新疆乌鲁木齐 830052；2.新疆农业工程装备创新设计实验室重点实验室，新疆乌鲁木齐 830052）

0 引言

红枣以其特有的风味和营养价值已为全世界人们所接受，中国一直是最大的红枣生产国和唯一出口国。然而鲜枣在采摘、包装、运输等各环节中容易造成机械损伤，并且在贮藏过程中易浆烂，损失普遍在20%～30%以上。红枣干制仍然是目前最主要的初级加工方式，干制品种占红枣品种产量的75%［1］。目前红枣常用的干燥方法有自然晾晒、烘房干燥和热风干燥［2－5］。研究人员也对热泵、太阳能、微波、红外、组合式干燥等其他红枣干燥方式进行了研究［6－8］。本文研制了一种循环式红枣干燥机，其改变了传统红枣热风干燥的缺点，可采用多种热源设备及智能干燥测控设备，具有环保、精确控制以及高效等优点。

1 红枣干燥的基本原理

红枣干燥过程就是鲜枣内水分的蒸发过程，达到安全含水率，以满足其贮藏要求和运输的目的。在一定的温度下，空气（干燥介质）的相对湿度愈低，其水蒸汽的分压就愈小。当鲜枣与干燥空气相接触时，由于鲜枣表面的水蒸汽分压大于空气中的水蒸汽分压，鲜枣中的水分就会被蒸发到干燥的空气中。在自然晾晒的过程中，空气在室温下的饱和水分约在20%，鲜枣表面和空气之间的蒸汽分压差也小，导致红枣干燥时间延长。在保证红枣表面不变焦和果肉不变色的前提下，人工干燥可以将空气温度加热至适合干燥红枣温度（60℃～70℃）［9］，此时空气的饱和水分约为80%，鲜枣和空气之间的蒸汽分压差增大，加快红枣的干燥速度。随着鲜枣内水分的不断蒸发以及空气中的水分增大，空气的水蒸汽分压也增大，当空气中的水蒸汽分压和鲜枣的水蒸汽分压达到平衡时，就必须及时排除湿空气，换入干燥的空气。因此，在人工干燥过程中，不仅需要加热装置，还需要配备排湿装置，以保证鲜枣和空气之间的蒸汽分压差，以及其所含的维生素、蛋白质和其他营养成分指标。干制红枣果肉的含水量通常在18%～22%。

2 循环式红枣干燥机结构特点、工作原理及干燥工艺

循环式红枣干燥机主要由加热装置、Y型风道、下本体、物料推杆、储料箱、进料斗、输送装置、干燥烘床、干燥箱体、排风道、出料口、引风机和温控箱等组成，如图1所示。

图1 循环式红枣热风干燥机

2.1 干燥烘床

干燥烘床为干燥机的核心部分，主要由往复大车与推板组合而成。往复大车与物料推板相连接，车架下有滚轮，在物料推板的作用下带动车体在滚轮短槽上作往复运动，滚轮短槽被固定在滚轮托架侧板上，滚轮托架侧板被焊接在干燥机箱体上。推板由动推板和定推板相互间隔排列组合而成。动推板通过活梁连接在大车框架上，定推板则通过固定梁连接在干燥机箱体上。物料在重力作用下从进料口进入到机体内，在动推板的作用下被推进到定推板，通过动推板的往复运动推走物料，物料不断被推入定推板，再翻转到动推板，直到物料被推至出料口，物料通过输送机再次被输送进干燥机的储料箱内，进行下一次干燥。

2.2 加热装置

加热装置采用红外线加热板加热，由机座、红外线加热板、托架、导风板、导热板、箱体、风道接头和法兰等构成，如图2所示。红外线加热装置工作时，随着红外线加热板温度的增加，热量向四周的空气和导热板传递。当空气流穿过红外线热风加热装置时，空气流受到导风板和导热板的阻挡作用，改变了空气的流向，在红外线加热板的阻挡作用下气流和导风板、导热板碰撞，增加了气流在红外线热风加热装置中与红外线加热板和导热板的接触频率，提高了被加热空气的温度和热能利用率。热风经风道接头进入干燥室进行物料的干燥作业，通过控制红外线加热板的通电数量控制空气流的温度，以满足不同物料的干燥要求。