网带式干燥机的研究与应用

闫景凤

(黑龙江省农业机械工程科学研究院,哈尔滨 150081)

0 引言

干燥是一种重要的农产品和食品加工方式，能将农产品和食品中多余的水分去除，保留物料的色、香、味和营养成分，便于储存和运输。农产品和食品干燥时一般应用热风干燥、微波干燥、微波真空干燥、微波与热风联合干燥、真空冷冻干燥和变温压差膨化干燥等方式[1-2]。根据不同物料的特性选用适合的干燥方式。网带式干燥机一般采用热风干燥法，网带式干燥机是一种应用非常广泛的干燥设备，主要用于食品和蔬菜的干燥加工。着重阐述了网带式干燥机的研究及其在农产品和食品干燥中的应用。

1 农产品的干燥机理和干燥工艺

1.1 干燥机理

干燥是物料内部的水分汽化和分离的过程，本质是去除物料中多余的水分达到要求的含水率。干燥过程中，物料表面的水分汽化到热空气中，同时物料内部水分向表面扩散。物料中水分按去除难易程度可分为结合水和非结合水，按水分与物料间结合形式可以将物料中的结合水分为化学结合水、物理化学结合水和机械结合水。物料在干燥过程中除去的水分主要是机械结合水和部分物理化学结合水[3]。物料在干燥过程中会发生物理变化(物料干缩、表面硬化和内部多孔性)和化学变化(蛋白质、脂肪、维生素和色素等变化)。

1.2 干燥工艺

使用干燥机加工农产品时，常见的有以下几种烘干工艺。

1)预热。大多数物料干燥前需要进行预热，使农产品迅速升温达到内外温度平衡。

2)杀青。通常采用高温杀死物料内部活性酶，达到定色的目的。常见的需要杀青的农产品如茶叶、八角、辣椒等。

3)除湿定色。除湿定色是保存农产品色泽的有效方法。低温快速除湿定色技术，通过低温快速除湿达到脱水定色，保留物料原来的颜色，降低物料破裂、缺损。

4)熟化。熟化是指人为提供适宜的温度、湿度完成物料热熟、成分合成和转化等过程。烤烟吊黄和物料糖化都是熟化工艺的一种。常见的需要熟化的农产品包括烟叶、广式腊肠、番薯干、无花果等。

5)物料收缩。物料收缩时需要做到“平衡脱水”，合理控制物料脱水速度，达到均匀收缩的目的，保证物料烘干后的品相。

6)回汗。让物料在一定的温度、湿度下，完成物料内部水分的迁移和平衡，保证干燥产品的外观和品质。

7)提香。通过高温烘焙，促进物料香味散发，提高农产品烘干品质和价值。提香工艺多用于茶叶、花卉等物料的干燥。

8)风干。使物料降至常温，自身水分达到恒定状态，抑制物料表面细菌的繁殖生长，避免物料发霉发臭。风干工艺多用于肉制品、水产品等干燥。

2 网带式干燥机的结构组成及原理

网带式干燥机是利用不锈钢网带运载物料进行连续烘干的干燥设备，可对透气性能好的规则或不规则的各种片状、条状、块状或者颗粒物料进行干燥。以空气能热泵为热源的五层网带干燥机为例，介绍网带式干燥机的干燥机理、结构组成和工作原理。

2.1 网带式干燥机结构组成

网带式干燥机主要由烘干箱体框架、箱体保温板、进料装置、出料装置、传输网带、空气能热泵、离心风机、电机、控制系统等组成。网带式干燥机结构如图1、图2所示。

1.出料装置；2.烘干箱体框架；3.传输网带；4.余热回收管道；5.进料装置；6.空气能热泵

图2 网带式干燥机三维示意图

2.2 网带式干燥机工作原理

网带式干燥机采用五层传输网带，物料经由进料装置均匀平铺到第一层网带，运行到端部落到下一层传输网带继续传送，以此往复在烘干箱体内移动，直至第五层端部掉落到出料装置。物料在烘干箱体内时，热空气从下向上依次通过各层传输网带及网带上的物料层，带走物料中的水分，实现物料均匀干燥。

3 干燥机主体设计

网带式干燥机以热泵为加热热源，烘干箱体内设置有5层平行布置的传输网带，相邻传输网带端部交错布置，相邻层传输网带运行方向相反。每一层传输网带延伸方向的两侧和传送方向端部均安装有挡料板，铆接固定在烘干箱体内部。沿烘干箱体长度方向，传输网带运行方向一端顶部设置有进料口，另一端底部设置有出料口，分别与进料装置和出料装置相连。箱体侧边底部位置设计有进风口，配备离心风机，与热泵出风口通过管道连接。箱体顶部设置有出风口，用管道与热泵进风口处连接，可实现余热回收，节省能源。

3.1 主要规格与参数

传输网带有效干燥宽度为1.5 m，有效干燥长度36 m，运行速度为2～20 cm·min-1；烘干箱体使用空气能热泵加热，配备14P空气能热泵2台，外形尺寸8.1 m×1.67 m×2.5 m。

3.2 进料装置

加工成一定形状的物料从进料斗铺放在进料装置的传输网带上，进料装置上设有拨料部件，用滑块轴承座固定到进料装置机架上，可通过调整滑块轴承座与机架的距离，调整物料在传输网带上的堆积厚度和均匀度。物料层厚薄不均，影响干燥效果，易导致薄物料层过度干燥，而厚物料层干燥不足[4]。

3.3 出料装置

烘干处理后的物料从第五层传输网带落到出料装置上，出料装置通过三相异步电机驱动传送带把物料传送到下一道工序。

3.4 传输网带

传输网带采用双层金属网带。选用双节距不锈钢链条网链，网链上覆一层不锈钢细网。传输网带表面平整，透孔均匀，链条传动运行平稳。网链中间穿杆载重能力大，适合含水多的物料传送。沿着传输网带长度方向下方布置角钢支撑网带，角钢固定在箱体框架内壁上。双层金属传输网带如图3所示。

图3 传输网带图片

3.5 热源

以14P后送式空气能热泵为热源，为物料烘干提供热风。空气能热泵可以设置加热空气的温度和时段，依据不同物料制定相应的烘干温度和时长。空气能热泵依“逆卡诺”原理工作，只需要利用少量的电驱动压缩机工作，吸收环境中的热量进而对进入热泵的空气升温，与其他热风加热方式相比较，节能效果突出、环保安全。空气由空气能热泵加热到设定温度后进入烘干箱体底部离心风机处，热空气在离心风机的作用下充满整个烘干箱，从烘干箱底部穿过网带和待烘干物料上升到箱体顶部进入回收管道，回收管道与空气能热泵相连接。回收的空气留有余热和湿气，部分湿气经排湿风机处理，剩余带有余热的湿气与新进入的空气混合加热进行新一轮循环。

3.6 电机

电机选用3 kW的变频调速三项异步电动机，通过驱动电机带动链轮传动。五层传输网带依靠链轮链条传动，传送速度一致。链轮链条传动如图4所示。

图4 链轮链条传动示意图

3.7 风机

风机选用变频风机，可以调整风量大小，能有效将热空气吹散到烘干箱体底部。

3.8 控制系统

控制系统可控制电机、风机的启停，调节电机频率改变传送网带的运行速度。根据不同物料特性，调整待烘干物料在烘干箱体内运行速度和停留时间，保证物料的充分烘干。

4 网带式干燥机的应用

干燥是农产品和食品非常重要的一种加工技术，绝大多数的农产品和食品加工都与干燥密切相关[5]。产后加工可以降低农产品的损耗率和经济上的损失，对农产品和食品进行干燥处理意义非凡。举例说明网带式干燥机在实际生产中应用。

1)发芽糙米烘干。发芽糙米营养丰富，刚发芽后的糙米含水率高，容易发生霉变，不易储存和运输。选用网带式干燥机对发芽糙米进行低温烘干，降低发芽糙米水分，保留发芽糙米营养，烘干成本低，烘干效果良好。

2)农副产品干燥。例如花生、蘑菇、木耳、洋葱等高含水率的农产品干燥。选用网带式干燥机，降水幅度大、干燥均匀、能耗低，干燥含水率高的农产品经济效益显著。

3) 新鲜蔬菜干制。茄子、豆角、马铃薯等切片、切丝或切条后进行烘干，在蔬菜生产旺季干制，提高蔬菜的附加值。方便食品中的片状、条状、块状的配菜、调料烘干等。

4)干果干燥。例如大枣、开心果、腰果等。

5)花茶干燥。例如菊花、金银花、玫瑰花、百合花等。

6)瓜果干燥。例如山楂片、葡萄干、哈密瓜、木瓜等。

网带式干燥机还可应用于中草药、水产品、饲料颗粒等脱水干燥。我国物产丰富，地理环境适宜蔬菜、水果等生长，蔬菜、水果等的干制产品发展前景广阔。

5 结论

网带式干燥机占地面积小，风量、网带运行速度、烘干温度均可调整，可实现自动进出料；针对不同物料，通过调整烘干时间、烘干温度、排湿间隔等制定适宜的烘干曲线，保证农产品干制的品质，达到理想的烘干效果。当今人们消费健康意识逐渐转变，传统腌制的食品含有致癌因素，并产生营养损失，而脱水干制的食品绿色、方便、健康，这为干制食品带来更多商机，干燥设备也迎来新的发展机遇。

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