紅棗的幾種干燥機型及其工作原理,農業(yè)機械化論文近年來,隨著新疆特色林果業(yè)的迅速發(fā)展,紅棗的種植面積不斷擴大,產量逐年上升.華而不實,用于鮮食的紅棗只占產量的10%.由于鮮棗皮薄多汁、含糖量高,貯藏經過中易漿爛,導致發(fā)霉變質,給果農帶來了嚴重的經濟損失,制約了我們國家紅棗產業(yè)化的發(fā)展.及時地進行干制,能夠減少腐爛、裂口、損傷和污染,提高紅棗等級,增加果農的經濟效益.因而,紅棗干制仍然是當前紅棗最主要的初級加工方式[1].為此,介紹了紅棗的幾種枯燥機型及其工作原理、構造特點、技術研究現在狀況,同時指出了紅棗枯燥機將來的發(fā)展趨勢.1紅棗機械化枯燥的作用1)紅棗果實的正常生長至采收期一般在8-10月,若遇陰雨天氣,棗果霉腐,漿爛損失相當嚴重.紅棗的機械化枯燥可不受天氣和環(huán)境的限制,在紅棗的最佳收獲期內收獲,減少了在采摘、貯藏、運輸等各環(huán)節(jié)中造成機械損傷,提高了紅棗的產值.2)采用科學的紅棗枯燥技術,在枯燥經過中不僅要保證水分、營養(yǎng)等內在指標,還需知足色澤、外觀等外在品質的要求.枯燥后的紅棗,根據紅棗的等級不同,售價可達50~130元/kg.經過再加工,可制成棗精、棗粉、棗色素、棗糖色等其他紅棗加工品.同時,延長了果品貨架期,提高了果品品質、商品率和附加值,增加了紅棗產業(yè)的經濟和社會效益.3)自然晾曬通常暴曬于戶外,枯燥條件不可控,對天氣的依靠程度高,一般需要25~30天,紅棗品質得不到保證,主要表現為:紅棗漿爛與風沙、鳥蟲的污染.另外,自然晾曬需要較多的人工為其翻曬、集散、防雨等,需配備一定的工具,農民勞動強度加大,果實的營養(yǎng)成分流失嚴重.隨著我們國家林果產后產業(yè)的發(fā)展以及紅棗種植面積與紅棗產量的上升,為了提高紅棗的規(guī)?；咝Ъ庸つ芰?必須大力推廣普及紅棗機械化枯燥.2紅棗枯燥設備的現在狀況當前,用于紅棗的枯燥設備種類較多,按枯燥設備的構造主要有脈動式枯燥機、回轉籠枯燥機、隧道式枯燥機和氣流枯燥機等.隨著枯燥技術和設備的發(fā)展,研究人員也對太陽能、微波、紅外、組合式枯燥等其他紅棗枯燥方式進行了研究.2.1脈動式枯燥機山西省機電設計研究院(梁秀春等[2])研制了一種以煤做為燃料的脈動式連續(xù)枯燥機,如此圖1所示.烘干爐主機由鏈條、鏈板及鏈輪裝置構成,鏈輪在棘輪機構的帶動下做連續(xù)的脈動,鏈板在間斷的導軌上靠自重由水平變成垂直,棗隨之翻入下一層的鏈板上,依次翻轉直到倒入出料斗.該機實現了紅棗在枯燥經過中的自動翻轉運動,使紅棗枯燥均勻,解決了烘房烘干室人工倒盤的問題,降低了農民勞動強度.2.2回轉籠式枯燥機生產建設兵團農十三(嚴積業(yè)[3])設計的一種回轉籠式紅棗制干機,使用電熱絲作為熱源,加熱烘干籠內空氣溫度.枯燥經過中,烘干籠在電動機的帶動下緩慢旋轉,使紅棗的方向和位置不斷改變,使其枯燥均勻;通過調節(jié)吊環(huán)上的拉繩,提升進出口的高度,進而控制物料的進出情況.該設備實現了紅棗的自動翻動,降低了人工勞動強度,采用電加熱空氣的方式減少了對環(huán)境的污染,如此圖2所示.2.3隧道式枯燥機武漢工業(yè)學院食品科學與工程學院(謝宜超等[4])對GZSH型紅棗烘干機的構造和原理進行了闡述.其采用動力機構拉車,通過獨特的風網系統(tǒng)、溫濕度傳感器和電動閥門實現了分段控溫和自動排濕;采用正反轉風機和風閥實現了氣流換向,設置時間間隔自動換向,可實現連續(xù)式烘干和分批式烘干,如此圖3所示.通過與土烘房、彩鋼烘房、多層帶式烘干機的技術參數進行比照表示清楚,該設備能夠提高紅棗的烘干效率,降低能耗,解決烘房占地面積大、干制不均勻以及多層網帶式烘干機的表皮損傷嚴重、燃煤損耗大等問題.2.4太陽能枯燥設備河南省科學院能源研究所(高林朝等[5])采用太陽墻集熱器加熱空氣,研制了一套太陽能與輔助熱源互補的太陽能枯燥裝置(見圖4),主要由太陽墻空氣集熱器系統(tǒng)、枯燥室和預干室、輔助熱源、調節(jié)閥和控制儀等組成.集熱器由無蓋板多孔吸熱體組成,外表涂有選擇性吸收層,可直接吸收太陽輻射能并轉換成熱能;通過控制蒸汽閥門組,開啟輔助熱源,以知足不同枯燥階段的供熱要求.利用該裝置進行太陽能枯燥紅棗試驗表示清楚,棗色的變化分為加熱期、變紅期和定色期.此設備采用預枯燥與枯燥兩步作業(yè)工藝,有效利用了廢氣余熱.新疆農業(yè)大學(李峰等[6-7])研制的整體式太陽能枯燥裝置,把集熱器與枯燥箱組裝在一起構成一個整體,以電能為輔助能源,集熱器方位角和仰角隨太陽輻射方位變化而可調,大大提高了太陽能的利用率;頂置集熱器循環(huán)加熱枯燥箱內空氣,實現了枯燥余熱的循環(huán)再利用,最大限度地利用太陽能,節(jié)約常規(guī)能源.2.5氣流沖擊式轉筒枯燥機中國農業(yè)大學(高振江[8])結合氣體射流沖擊枯燥傳熱系數高和轉筒枯燥生產能力大的特點,設計了一種氣流沖擊式轉筒枯燥機,如此圖5所示.該機將一定壓力、溫度的空氣由滾筒中心部位的氣流主管進入多排分支噴管,近似垂直地噴射到物料層,同時滾筒轉動使其受熱均勻.王麗紅等[9]設計的脈動式氣體射流沖擊枯燥機進一步解決了氣流沖擊式轉筒枯燥機中由于噴嘴位置固定所造成的枯燥不均勻和噴嘴不可更換的問題.通過對圣女果、杏子、葡萄、辣椒等枯燥特性的研究,發(fā)現氣體射流沖擊枯燥的整個枯燥經過屬于降速枯燥,風溫和風速對枯燥速率均有影響,并且風溫對其影響比風速更為顯著.2.6微波熱風聯合紅棗烘干機塔里木大學(李述剛等[15])根據微波加熱枯燥和熱風加熱枯燥所具有的特點,設計了一種微波熱風聯合紅棗烘干機,如此圖6所示.鮮棗先進入裝有微波發(fā)射裝置和濕度控制裝置的烘干箱,通過微波烘干箱內設置的輸送帶進入熱風烘干箱,熱風烘干箱中部內設有振動輸送篩;換熱器的排風管通過電熱管、進氣管與熱風烘干箱進風口相連通,熱風烘干箱頂部的排氣管與換熱器相連接,實現了熱風循環(huán)利用.3紅棗枯燥設備存在的問題1)由于紅棗枯燥理論基礎比擬薄弱,而且枯燥經過大部分采用谷物的通用枯燥機,因此造成紅棗品質降低、表皮破裂現象嚴重;主要憑設計者的經歷體驗進行枯燥設備和工藝的設計,因而無法保證枯燥設備的性能和質量;關鍵部件加工精度不高,設備制造質量差,導致構造布置不到位,無法到達設備技術指標,不僅無法保證枯燥機的使用壽命和可靠性,也增加了設備的后期維修費用.2)紅棗水分的自動控制是枯燥自動控制系統(tǒng)的難點,常規(guī)的控制方式方法主要是利用溫濕度傳感器測定排口物料實際水分含量,與給定的水分含量進行比擬,將差值反應給計算機.固然具有簡便、易操作的優(yōu)點,但由于現有的在線濕度傳感器的準確率低,大大影響了自控系統(tǒng)的實際效果.自動化控制水平較低(尤其是及時控制),導致枯燥后的紅棗水分含量不均勻度大,無法知足儲藏的要求.3)紅棗是一種直接食用的農產品,而大部分枯燥設備都是通過燃煤、燃油來提供熱源,很難保證物料不受污染.機械燃煤爐和熱交換器組合獲得的熱源固然環(huán)保,但是存在效率低、成本高、可靠性差等問題;而其他枯燥方式處于枯燥特性、枯燥機理、薄層枯燥等理論研究試驗階段,尚未投入大批量的實際生產當中.4紅棗枯燥設備研究的發(fā)展趨勢1)物料特性的研究是不僅僅是枯燥特性研究的基礎,也是枯燥經過研究的基礎.因而,必須深切進入研究紅棗枯燥經過中的傳熱系數和傳熱機理、流體動力學、營養(yǎng)變化等,研制合適紅棗的專用枯燥設備.只要對物料特性參數、枯燥工藝進行具體的研究,才能設計出更合理的枯燥設備.2)應用組合枯燥方式,開展關鍵部件和枯燥性能關系的研究,進行構造參數的優(yōu)化設計.在吸收國內外一切先進枯燥技術的基礎上,開發(fā)新型枯燥設備,在降低成本、提高效率、改良制造工藝等方面有所創(chuàng)新,如微波與熱風枯燥組合、紅外與熱風枯燥組合、太遠能與熱泵枯燥的聯合使用等.根據枯燥技術特點的不同,對物料分階段枯燥,以到達充分利用熱能和提高產品質量的目的.3)應朝著智能化、自動化等方向發(fā)展.由于紅棗枯燥經過的復雜性、時變性和非線性,需研究開發(fā)紅棗枯燥設備自動控制系統(tǒng),將枯燥技術與控制技術相結合,提高檢測和控制水平,有效地進行動態(tài)預測,降低勞動強度,實現紅棗枯燥品質的在線檢測.4)枯燥一直以來是一項高能耗作業(yè).枯燥設備應沿著提高能源利用率、減少環(huán)境污染等方向發(fā)展.回收枯燥設備余熱,降低熱能消耗,利用廢氣部分循環(huán)、廢氣的潛熱與顯熱回收及枯燥產品的顯熱回收,提高熱能的利用率.充分利用太陽能清潔、可再生的優(yōu)勢,與其他枯燥方式相結合,實現節(jié)能降耗、低污染的可持續(xù)發(fā)展道路,逐步減少一次能源的消耗.5結束語紅棗枯燥是延長紅棗產業(yè)鏈、提高紅棗價值的重要途徑.固然近年來我們國家紅棗枯燥設備獲得了一定的發(fā)展,但仍然存在一些的問題.因而,在研制生產高質量、高技術含量的紅棗枯燥機械時,需深切進入研究紅棗的枯燥工藝,提高枯燥設備的加工水平,開發(fā)枯燥設備自動化控制系統(tǒng),開展枯燥經過的模擬研究,運用計算機輔助設計、數學模擬、枯燥專家軟件系統(tǒng)、計算機控制的應用將紅棗枯燥技術推向了一個新的水平.以下為參考文獻:[1]梁鴻.中國紅棗及紅棗產業(yè)的發(fā)展現在狀況、存在問題和對策的研究[D].西安:陜西師范大學,2006.[2]梁秀春,張如懷,付建華.紅棗烘干工藝及設備[J].山西機械,1997(1):30-32.[3]嚴積業(yè).紅棗制干機:中國,201820028351.5[P].2018-01-20.[4]謝宜超,劉啟覺,孫奧,等.GZSH型紅棗烘干機工藝特點[J].農業(yè)機械,2018(8):176-179.[5]高林朝,康艷.太陽墻集熱器枯燥紅棗的試驗研究[J].河南農業(yè)大學學報,2006,40(6):657-660.[6]李峰.利用太陽能枯燥杏、紅棗的研究[D].烏魯木齊:新疆農業(yè)大學,2018.[7]肉孜阿木提,毛志懷,李峰,等.整體式果品蔬菜太陽能枯燥裝置設計與試驗[J].農業(yè)機械學報,2018(1):134-139.[8]高振江.氣體射流沖擊顆粒物料枯燥機理與參數試驗研究[D].北京:中國農業(yè)大學,2000.[9]王麗紅,高振江,林海,等.脈動式氣體射流沖擊枯燥機[J].農業(yè)機械學報,2018,42(10):141-144.[10]姚雪東,肖紅偉,高振江,等.氣流沖擊式轉筒枯燥機設計與實驗[J].農業(yè)機械學報,2018,40(10):67-70.[11]王麗紅,高振江,肖紅偉,等.圣女果的氣體射流沖擊枯燥動力學[J].江蘇大學學報,2018,32(5):540-544.[12]張茜,肖紅偉,楊旭海,等.線辣椒氣體射流沖擊枯燥特性