空气能热泵干燥技术干燥食用菌的技术流程与研究趋势

张佳丽 邹德爽

摘 要：烘干技术是食用菌处理的重要技术之一，有利于食用菌的长期储存，并保留更多的营养成分，现阶段应用于食用菌的烘干技术有很多种，空气能热泵干燥技术作为适用于食用菌烘干的重要技术其使用量逐渐增多。重点分析了空气能热泵干燥食用菌的流程及原理，说明了其技术优势，总结了空气能热泵干燥技术在食用菌应用研发趋势。

关键词：空气能热泵干燥;食用菌;技术流程;研究;趋势

中图分类号：S226.6 文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.11.007

作者简介：张佳丽（1988-），女，黑龙江佳木斯人，工程硕士，工程师，研究方向：农业工程。

0 引言

食用菌是我国的山珍产品之一，具有品种丰富、能够人工栽培的特点，且营养丰富、味道鲜美，是我国人民的常见食品。随着食用菌产业的发展，我国的食用菌产量不断增长，新鲜的食用菌直接销售的量有限，并不能实现对高产菌类的有效销售，但新鲜食用菌由于含水量高，采摘后生理活动仍比较旺盛，若不对其进行一定的处理，会造成品质下降甚至腐败等严重后果，传统对于食用菌的处理常采用晾晒、腌制等方式，由于处理耗时长，只适合少量食用菌的处理。因此，利用机械技术对食用菌进行高效、快速的干燥处理十分必要。

1 空气能热泵干燥技术

空气能热泵干燥技术相对于传统的电热干燥技术具有多种技术优势，且效率更高，适宜在食用菌干燥处理中进行应用。空气能热泵干燥的系统由干燥室、压缩机、循环风机、蒸发器、冷凝器等组成，利用热循环原理只消耗少量电能即可实现在热泵驱动下在系统中进行气液两相的热力循环过程，从而对需要干燥处理的食用菌进行干燥，空气能热泵干燥机械形式如图1所示。

2 空气能热泵干燥食用菌的流程及原理

2.1 工作流程

在热泵干燥系統工作时，外界的空气被吸引至热泵系统，并由冷凝器将其转换成为高温低湿空气，在泵体工作动力下高温干燥空气进入干燥室内，在热风的作用下食用菌被快速升温且其中水分逐渐蒸发成为水蒸气，当干燥空气吸收水蒸气后进行继续循环流动进入蒸发器实现降温除湿，且热泵系统对气体中的脱湿水蒸气的汽化潜热进行回收，如图2所示。在空气由低温低湿→高温低湿→高温高湿→低温低湿的循环过程中，干燥室中的食用菌则会快速的实现脱水干燥。

相对来说，空气能热泵干燥属于比较温和的干燥方式，由于干燥原理更为合理，其纵向温差小，平面温度均匀，通过在干燥过程中调节循环空气的温湿度和风量，能够实现对需干燥的食用菌均匀烘干的效果，食用菌在干燥室内水分逐渐且匀速散失，与自然干燥近似，有利于提升干燥后的食用菌质量。

2.2 主要结构及原理

2.2.1 烘干箱技术

烘干箱按照热气流的流动形式不同可分为水平气流烘干箱和垂直气流烘干箱，水平气流烘干箱的热气流在食用菌的表面吹过，将表层至底层的水分逐步带走;垂直气流烘干箱的热气流垂直穿过食用菌层，将水分均匀带走。针对食用菌干燥而言，应视食用菌的品种特点选择烘干箱的形式，对于大体积的菌类，如平菇、香菇等，建议采用水平气流烘干箱，水平气流易于进入菌体间隙，从而达到良好的烘干效果;对于体积小、菌层较密的菌种，如金针菇、蟹味菇等，采用垂直气流烘干，以利于烘干效率的提升。

2.2.2 热源及循环技术

热泵干燥的热源形式具有多种，例如电能、化学能、蒸气压缩等，而对于食用菌而言，选用低温热源较为适宜，因此，本文建议选用空气能热泵作为食用菌烘干的主要热源，由于食用菌的特殊性，过高的热温不利于食用菌品质的保存和营养成分的存留。在热风循环的过程中压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器等部件的匹配关系十分重要，应重视设计过程中对以上四大核心部件的热能转换参数模拟，以保证烘干过程的合理性。

3 空气能热泵干燥技术优势分析

（1）干燥效率高。相对于传统的食用菌干燥技术而言，空气能热泵干燥技术所采用的热循环模式能够利用蒸发器的除湿功能显著提高对高含水率食用菌的干燥效率，且很多热泵干燥系统设计了热泵辅助干燥机用以进一步缩短干燥过程的时间消耗，与传统的电加热干燥机干燥食用菌的过程相比，空气能热泵干燥技术的工作时间可缩短1/3～1/2，且干燥后品质更佳。

（2）能耗显著降低。由于热泵干燥技术充分利用了气流循环原理，相对于传统的热干燥技术而言，其能耗显著降低，如图3所示，针对食用菌处理的不同干燥技术所需能耗对比情况，可见空气能热泵干燥技术的优势十分明显。

（3）干燥适应能力强。针对不同食用菌品种的特点，热泵干燥技术能够提供宽泛的热空气温度调整范围，通常情况下温度的可调整范围在-20～100 ℃之间，且其干燥标准湿度的可调整范围为15%～80%，利用更为宽泛的工作适应能力能够满足不同用途、不同品种食用菌干燥的需求。

4 空气能热泵干燥技术在食用菌应用的研发趋势

（1）加强专用干燥技术的研究。现阶段使用的空气能热泵干燥机械多为成品的通用干燥机械，尽管能够实现对食用菌的烘干要求，但在设计过程中并没有充分考虑到食用菌烘干的特质，不能达到最佳的烘干效果。针对食用菌的烘干需求，应注意研发菌类烘干的专用压缩机技术，避免出现烘干过程温度过高或温度不均匀问题，以便进一步提升食用菌的烘干品质。

（2）设计研发复合型烘干技术。由于单一的空气能热泵干燥过程很难达到食用菌烘干的最佳状态，因此，在烘干技术的研究中可考虑将空气能热泵干燥技术与太阳能干燥、变频烘干技术、电热干燥等相结合，使干燥的效率进一步提升，同时优化干燥流程，并进一步降低烘干过程的能源消耗。

（3）考虑选用复合干燥介质的形式。目前使用的干燥介质多为普通空气，在未来的空气能热泵干燥机械设计中，可考虑适当降低氧气浓度，并同时增加氮气或二氧化碳的比例，以起到抑制酶活性的效果，有利于食用菌品质的进一步提升。另外，把干燥介质中的氧气、氮气、二氧化碳按照一定的配比加入到干燥室中，作为干燥介质循环使用，能够使食用菌的干燥和热风循环效果进一步优化提升。

参考文献：

[1] 赵宗彬， 朱斌祥， 李金荣，等. 空气源热泵干燥技术的研究现状与发展展望[J]. 流体机械， 2015（6）：76-81.

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