1、飼料生產(chǎn)過程中干燥裝置節(jié)能技術(shù)的探討和進娜 葉京生 徐 慶 羅喬軍摘 要 針對目前我國飼料生產(chǎn)過程中，干燥工藝的優(yōu)化設(shè)計問題提出了組合干燥節(jié)能技術(shù)；針對飼料的加工特點，把吸附干燥引入飼料加工工藝中，提高了干燥裝置的能源利用率，同時飼料的品質(zhì)也有所提高。關(guān)鍵詞 吸附；干燥；造粒；優(yōu)化組合中圖分類號 S816.34近年來，我國年產(chǎn)萬噸以上的大型飼料加工企業(yè)已發(fā)展到2 400多家，飼料工業(yè)產(chǎn)量突破1億噸，占世界總量的15%以上，已成為名副其實的飼料生產(chǎn)大國1。而干燥工藝廣泛應(yīng)用于飼料生產(chǎn)過程中，其能耗往往在一個企業(yè)的總能耗中占有較大的比例，而且目前干燥工藝的設(shè)計水平和操作水平較低，大部分干燥裝置的熱

2、效率僅為25%75%，由于技術(shù)水平不同，大部分企業(yè)都處在偏低水平操作。因此，改進干燥工藝，提高干燥裝置的熱效率對節(jié)約能源具有極其重要的作用，即對干燥系統(tǒng)進行系統(tǒng)優(yōu)化時，節(jié)能降耗顯得格外重要。1 干燥裝置的能量利用率干燥裝置的能量利用率或干燥器的熱效率是衡量一個干燥過程或干燥器在能量利用上優(yōu)劣的一項重要指標，通過對過程或設(shè)備的熱效率的計算，可以發(fā)現(xiàn)操作過程能耗的分配情況，從而為采取相應(yīng)措施來降低能耗提供參考。干燥裝置的能量利用率是指裝置脫去水分所需要的能量E與供給裝置能量E2之比，即=E/E22。在飼料加工過程中，干燥裝置的能量利用率取決于干燥介質(zhì)的初始和最終溫度、環(huán)境溫度及物料初始水分含量、

3、供給和損失的熱量。2 干燥過程的強化和節(jié)能干燥過程中能耗大，能量利用率低。隨著能源價格的不斷上漲，采取措施改變干燥設(shè)備的操作條件，開發(fā)熱效率高的干燥設(shè)備，根據(jù)干燥的特點進行組合干燥裝置的工藝研究，回收排出的廢氣中部分熱量等具有重要意義。從干燥動力學的觀點出發(fā)，干燥過程和一般傳質(zhì)過程一樣，對過程速率強化手段的研究是最關(guān)注的問題之一。干燥過程主要分為恒速干燥階段和降速干燥階段。在恒速干燥階段，動態(tài)干燥比靜態(tài)干燥具有更高的干燥速率。物料內(nèi)部的水分（主要為非結(jié)合水）向表面?zhèn)鬟f的速率和水分子從物料表面蒸發(fā)的速率相等。干燥速率基本上不隨物料而變，其大小取決于物料表面水分的蒸發(fā)速率。在干燥過程中物料處于靜態(tài)

4、，故其干燥強度較低，若能采取一定措施，在干燥過程中翻動物料，則可使干燥得以強化。恒速干燥階段是受外部條件控制的。因此其強化手段與對流傳熱相似，改善流體動力學條件是基本手段。降速干燥階段由于水分自物料內(nèi)部向表面移動的速率小于表面水分蒸發(fā)速率，因此干燥速率逐漸減小，物料表面不能維持全部濕潤，蒸發(fā)面逐漸向物料內(nèi)部移動。干燥速率的制約因素主要是內(nèi)部條件，即主要取決于物料內(nèi)部水分或水汽的擴散阻力，當然外部條件對降速干燥階段也是有影響的。此外，如果能將能量有效的供給物料的內(nèi)部水分而又不致引起物料骨架吸收大量能量而過度升溫，并且又能減少水分和水汽向外傳遞的內(nèi)阻，那降速階段的干燥速率便可提高而又不損傷物料的品

5、質(zhì)。在干燥過程中，施加超聲波能量場激勵物料內(nèi)部水分子的振蕩有助于水分子的擴散3。從能量傳遞的特點看，對流、傳導(dǎo)和輻射都需經(jīng)由物料表面?zhèn)鬟f到內(nèi)部，在流體動力學條件一定時，要提高傳熱速率，只有提高物料表面至內(nèi)部的溫度梯度，但這將受物料耐熱性的限制。微波能將能量集中供給水分，使其迅速受熱汽化，從而提高干燥速率，但微波使物料內(nèi)部水分迅速汽化后，如不能及時排除則會在物料內(nèi)部形成高溫高壓的空腔，使物料“膨化”和過熱。吸附干燥是在物料與其接觸的吸附劑材料的質(zhì)量濃度梯度的推動下，進行濕分傳遞，不需新能量加入，同時改善了設(shè)備的操作條件。盡量減少物料的尺寸，使內(nèi)部水分和水汽擴散的距離減少，是提高降速干燥階段速率或

6、縮短干燥時間的有效方法，但這種方法受產(chǎn)品形態(tài)、尺寸要求和相應(yīng)有效干燥方法的限制，對產(chǎn)品形態(tài)有一定要求時，這種方法有局限性。由降速干燥階段控制的干燥過程，往往被重視的是產(chǎn)品質(zhì)量。在可獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，再來考慮節(jié)能和加速干燥過程。一般來說，干燥器的熱損失不會超過10%，大型生產(chǎn)裝置若保溫良好，熱損失約為5%。因此，要做好干燥裝置的保溫工作，應(yīng)該尋求一個最佳保溫厚度。由干燥器熱效率定義可知，提高干燥器的入口空氣溫度，有利于提高干燥器的熱效率。但是，入口空氣溫度受產(chǎn)品允許溫度的限制。如：對于熱敏性物料的干燥，40 為熱破壞的安全溫度，因此操作溫度應(yīng)該在40 以下。但在干燥初期，物料水分含量較大，恒

7、速干燥階段宜采用較高的溫度，此時物料表面溫度為濕球溫度，不會對制品產(chǎn)生熱破壞4，5。3 組合干燥工藝在飼料加工過程中，往往是將幾種物料加以混合配制，由于各種物料含水量不同，應(yīng)充分利用吸附干燥6，7的優(yōu)勢，結(jié)合干燥過程進行優(yōu)化設(shè)計。建立更合理、更節(jié)能的組合裝置是目前解決飼料干燥的有效方法8。3.1 接觸吸附-噴霧-造粒優(yōu)化裝置（見圖1）圖1為接觸吸附-噴霧-造粒優(yōu)化裝置，該裝置在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上添加了流化床，液態(tài)物料與吸附劑（固態(tài)物料）接觸后又一起進入流化床內(nèi)，從而有效地延長了物料與吸附劑的接觸吸附時間，在一定程度上提高了產(chǎn)品的干燥效果。接觸吸附與噴霧干燥混合，降低了產(chǎn)品的相對吸濕性；干燥中，水

8、分蒸發(fā)穩(wěn)定，物料溫度低，對于生物物料可保持液態(tài)時生物活性；避免了產(chǎn)品在干燥器壁的堆積。吸附劑可作為惰性粒子載體或產(chǎn)品的一部分與物料一起進入流化床干燥器進行干燥造粒，節(jié)省了成本。3.2 接觸吸附-氣流-造粒優(yōu)化裝置（見圖2）圖2所示為接觸吸附-氣流-造粒優(yōu)化裝置，該裝置采用物料與吸附劑逆向進料的方法，用干燥器底部的選留裝置將吸附劑向上拋起，與上部噴下的液態(tài)物料進行接觸吸附干燥，干燥后的物料從頂部被氣流帶出。物料與吸附劑逆向接觸，同時進行水分吸附和部分蒸發(fā)過程，水分從毛細管多孔體中蒸發(fā)，從而改變了熱質(zhì)傳遞性，且能充分發(fā)揮對流干燥的某些有利特點，排除了其它必要的下游操作，如磨碎、篩分等，同時產(chǎn)品質(zhì)量

9、有所改善，特別適用于熱敏性物料。3.3 接觸吸附-流化床-造粒優(yōu)化裝置（見圖3）圖3所示為接觸吸附-流化床-造粒優(yōu)化裝置，該裝置與圖1所示的裝置接近，但進料方式不同。該裝置也采用逆流的方式，使物料與吸附劑能在床層上進行充分的接觸，從而提高了產(chǎn)品的干燥效果。與傳統(tǒng)對流干燥相比，此方法干燥時間短、能耗低、費用少。以硅膠干燥1.52.5 mm厚的牛皮為例，在60 以下，水分含量從60%降至20%，所需干燥時間從7 h降至1520 min，減少蒸汽耗量30%，基本投資費用降低。吸附劑的使用不但提高了對流熱質(zhì)傳遞速率，而且提高了接觸熱質(zhì)傳遞速率，降低了能源消耗，達到節(jié)能的目的3。吸附干燥在35 以下進行

10、，對胡蘿卜素破壞輕微，無褐變,其中胡蘿卜素僅損失6.2%，接近商業(yè)上干燥方法最低損失5%的水平,遠遠低于熱風干燥的水平，可保持原有色香味，故適用于熱敏性物料的干燥。4 結(jié)語研究表明，飼料干燥加工過程非常適合采用吸附-干燥-造粒。任何一種干物料都可作為吸附劑，充分發(fā)揮吸附干燥的優(yōu)勢，可有效地降低干燥過程中的能源消耗，并可保證加工品質(zhì)，使飼料加工設(shè)備整體水平有較大的提高。進行干燥過程的合理優(yōu)化組合，如利用微波與氣流干燥或流化床干燥進行組合、超聲波與干燥設(shè)備的組合，可以較好地控制整個干燥過程，同時又能節(jié)約能源,尤其適用于熱敏性物料，是干燥技術(shù)未來的發(fā)展趨勢之一。參考文獻1 史利清.飼料企業(yè)如何培育核

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