農副產品保真乾燥的方法及裝置的製作方法
2023-08-13 06:13:11
專利名稱：農副產品保真乾燥的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明是農副產品乾燥行業中的一種保真乾燥方法及裝置。
一、保真乾燥的方法農副產品加工直接影響著農業生產的效益和人們的生活。很多農副產品，由於含水分(一般含水率在80％以上)、糖、蛋白質及維生索等營養物質以及芳香類特殊物質，在儲藏、運輸及加工成食品或其他生活用品之前、之中，都必須進行乾燥。現有乾燥技術主要有熱風乾燥法、熱泵乾燥法、冷凍乾燥法、電熱乾燥法、日曬乾燥法、風乾法等。熱風乾燥也稱乾熱氣流乾燥法，是使乾熱氣流通過被乾燥物表面促使水分蒸發的乾燥方法。普通的熱風乾燥法常以煤、柴為燃料供熱，產生乾熱風流。熱泵乾燥法是使一定量空氣經過蒸發器、冷凝器成為乾燥空氣，再利用這些乾燥空氣通過風道經被乾燥物表面，從被乾燥物中吸收一定量的水分成為高溼空氣，再經過風道、熱交換器到蒸發器析出水分成為乾燥空氣。冷凍乾燥法又稱真空冷凍乾燥或升華乾燥法，是先將原料中的水分凍成冰晶，然後在較高真空下將冰直接氣化而除去的乾燥方法。電熱乾燥法是以電爐、遠紅外線、微波等為熱源的乾燥方法。這些方法中日曬法、風乾法受自然條件影響大，幹品質量不穩定；熱風乾燥法和電熱乾燥法的幹品，由於乾燥溫度高，40-60℃持續時間較長，品質不佳；現有的熱泵乾燥法雖然品質較好，但投資大，效率低，脫水時間長；冷凍乾燥法品質雖好，但投資和加工成本都很高。(附參考文獻)本發明的目的是提供一個農副產品乾燥的方法，該方法能最大限度地保持原新物料的色、香、味和營養素成份；脫水效率高，幹品衛生，病菌含量少，保存期長，復水時間短，復水後外形和口感風味與原新物料相近；且簡便易操作，便於農村推廣使用。
本發明的內容如下(一)保真乾燥的原理是根據新鮮農副產品含水的結合形式和特點，將水分擴散與平衡原理、酶鈍化機理、熱泵乾燥原理、臭氧滅菌保鮮機理、電熱乾燥機理等，選擇性地應用到乾燥過程的三個不同階段中去。在排溼階段，採用熱風乾燥技術或熱泵乾燥技術與臭氧保鮮技術相結合的辦法，用於含水量較高的鮮品；在乾燥階段，將熱泵乾燥技術和臭氧技術用於半乾品；在快速乾燥階段，採用熱泵乾燥技術或電熱乾燥技術。排溼和乾燥均在較低溫度下(15～45℃)進行，僅在乾燥末期短時間內(10-30分鐘)升到50-60℃進行快速乾燥，對品質影響甚微；加上使用臭氧處理和酶鈍化處理技術，從而達到一邊保鮮一邊脫水的保真乾燥效果。在乾燥末期(物料含水量20％以下)，可以採用熱泵乾燥技術或電爐乾燥技術進行快速乾燥，還可以採用遠紅外線或微波乾燥特有的加熱均勻、速度快、熱效率高、無明火、營養損失少的技術特點，進行快速乾燥兼殺蟲，節能效果更明顯。這三個階段中，排溼階段與乾燥階段沒有明顯的界線，乾燥階段與快速乾燥階段的界線為被乾燥物料含水量低於20％以下時。以下為保真乾燥原理示意圖水份變化鮮品→半乾品→未足幹品→幹品保真處理臭氧處理及臭氧處理及酶鈍化處理低溫處理乾燥過程排溼階段→乾燥階段→速幹階段→貯藏(二)保真乾燥工藝流程圖(附圖5)(三)保真乾燥系統電控原理圖(附圖6)(四)保真乾燥操作程序(以香菇乾燥為例)
本發明與現有技術相比具有如下優點保真乾燥法集熱風乾燥法、熱泵乾燥法、電熱乾燥法三者優點於一身。它將熱泵乾燥技術用於半乾品，克服了傳統熱風乾燥法在低溫時對半乾品脫水能力差和高溫時破壞品質較嚴重的缺點；並且在排溼和乾燥階段均採用了臭氧保鮮技術，所加工的幹品能很好地保持了原新物料的色、香、味，復水性好，雜菌含量極少，其質量優於熱泵乾燥的產品，明顯優於傳統熱風乾燥產品，接近於冷凍乾燥的產品；而加工成本和能耗遠遠低於冷凍乾燥法，也低於熱泵乾燥法和熱風乾燥法，達到脫水能力超過1．375千克／千瓦時的水平，屬於無汙染環保型的保真節能幹燥方法。在快速乾燥期，如果採用遠紅外線或微波乾燥技術，快速去除餘下水分，進一步克服了熱泵低溫乾燥末期脫水慢的不足，提高了工效，節能性更為顯著；兼有殺蟲功效，品質更優良。本方法操作容易，對工人素質要求不高，推廣普及很容易；能廣泛應用到於水產品、蔬菜、水果、茶葉、種子、藥材、食用菌等農副產品的乾燥作業中去。應用本方法能明顯提高農副產品品質，增進農業生產的效益，改善人們的生活；還能形成一個新的保真乾燥機械行業，帶動相關產業的發展。因此，本方法有很大的學術意義和應用價值，市場空間極為廣闊。
實現本方法的最好方式是根據本方法的原理，設計和生產出「保真乾燥機」，以「保真乾燥機」作為技術載體，通過銷售和使用「保真乾燥機」，將本發明的保真乾燥方法推廣到廣大農村中去。
二、保真乾燥裝置說明本裝置的發明目的是提供一個能實施該保真乾燥方法的裝置。根據裝置的能效比可分為簡易型或節能型保真乾燥裝置，根據熱源不同可分為電熱型、或熱泵型、或燃料型保真乾燥裝置，根據用水量可分為循環式或非循環式保真乾燥裝置。
該裝置的外型結構主要由保真乾燥機組和保真乾燥箱組成，其內部主要由保鮮系統，傳熱系統、溫控系統、熱泵乾燥系統和排溼系統等系統中組合構成，其主要部件由保真乾燥機組(1)、排溼箱(2)、乾燥箱(3)、速幹箱(4)、水池(5)、流量閥(6)、微型抽水泵(7)、冷凝器(8)、變速風機或變頻風機(9)、臭氧發生器(10)、電加熱器(11)、散熱器(12)、風扇(13)、儲液器(14)、壓縮機(15)、熱交換器(16)、蒸發器(17)、節流閥(18)、溫控器(19)、帶限壓的水閥(20)、水閥(21)、燃燒室(22)、風道(23)等機械部件中組合而成。
保鮮系統是該裝置的必要組成。它包含有臭氧發生器、風扇。該臭氧發生器為電暈放電法裝置，安裝在熱泵乾燥風風道出風口內，用於乾燥階段或排溫、乾燥兩個階段；還安裝在排溼箱入風口內，用於排溫階段。它是在風扇的作用下，將臭氧發生器所產生的臭氧帶到被乾燥的農副產品表面進行殺菌保鮮。
傳熱系統也是該裝置的必要組成。它包含有冷凝器、微型抽水泵和流量閥的部件組或該組中的一個部件，該系統的介質為水。其特徵是在微型抽水泵的推動下或流量閥控制下，將能耗產生的餘熱在系統內進行傳遞，確保排溫、乾燥溫度在要求之內。為了節能可在該系統內增設散熱器，把餘熱通過散熱器放出用於排溫階段；為了節能節水，在該系統上增設水池，採用循環用水的方式；為了補充熱源，可在該系統的冷凝器與散熱器之間，增設有燃燒室的熱交換器和帶限壓的水閥，在這兩個增設的部件之間通過三通接口安裝一根帶有水閥的水管與微型抽水泵的進水口連接，這樣利用該熱源既可以給散熱器供熱用於排溼階段，也可以給冷凝器供熱用於快速乾燥階段。
溫控系統也是該裝置的必要組成。它包含有溫控器、微型抽水泵或流量閥。這是一個水流溫控系統，它通過溫控器控制微型抽水泵或流量閥的工作狀態，來控制傳熱系統的冷凝器中的水流量，從而控制該裝置中的熱泵乾燥系統內的溫度。排溼階段、快速乾燥階段採用電加熱的，可將溫控器與電加熱器連接進行控溫，形成一個電熱溫控系統。
熱泵乾燥系統是該裝置的必要組成。它包含有冷凝器、節流閥、儲液器、變速風機或變頻風機；該冷凝器採用風、水同體結合冷凝的辦法，而且該熱泵系統製冷媒和傳熱系統的水介質都在該冷凝器內流過，並且進行間接性熱交換；該系統還採用測蒸發壓力的節流閥與儲液器組合，以恆定蒸發溫度，從而提高壓縮機工效。為了提高該系統效率，採用變速風機或變頻風機來調整循環風流速。該系統必用於本方法發明的乾燥階段，也可以用於排溼階段和快速乾燥階段。
排溼系統是該裝置的非必要組成。它包含有散熱器、風扇，其工作原理與現有熱風乾燥法相似，其特徵是散熱器的部分熱量來自熱泵系統，並用於本方法發明的排溼階段，充分利用能源。為了加熱排溼，可在散熱器上增設電加熱器。
速幹箱是該裝置的非必要組成，它採用電爐、或遠紅外線、或微波為乾燥熱源，主要用於本方法發明的快速乾燥階段，以提高該裝置的熱泵系統的使用效率。
該裝置的內部系統組合方式有如下4種(1)該裝置內部包含有保鮮系統、傳熱系統、溫控系統、熱泵乾燥系統的系統組合。在該裝置的熱泵系統中，完成本方法發明的全部乾燥過程。
(2)該裝置內部包含有保鮮系統、傳熱系統、溫控系統、熱泵乾燥系統、排溼系統的系統組合。在該組合的裝置內排溼系統中完成排溼階段，在該裝置的熱泵乾燥系統中完成乾燥階段和快速乾燥階段。
(3)該裝置內部包含有保鮮系統、傳熱系統、溫控系統、熱泵乾燥系統、速幹箱的系統組合。在該組合的裝置的熱泵系統中完成排溼階段和乾燥階段，在速幹箱內完成快速乾燥階段。
(4)該裝置內部包含有保鮮系統、傳熱系統、溫控系統、熱泵乾燥系統、排溼系統、速幹箱的系統組合。在該組合的裝置的排溼系統完成排溼階段，在熱泵乾燥系統完成乾燥階段，在速幹箱完成快速乾燥階段。
本裝置其他參數①電源～220V或380V±10％，50HZ；②停電後須3分鐘後方可重新啟動壓縮機；③水須用乾淨的淡水；④進水口應加過濾網；⑤脫水過程中乾燥箱門不得開啟；⑥乾燥箱要求密封性好，為了減少外界氣溫影響，在箱體上可使用保溫材料；⑦電器應接地線，以保安全；⑧熱泵乾燥系統所用製冷劑無特殊要求。
圖1、保真乾燥裝置結構圖說明本圖裝置由保真乾燥機組、排溼箱和乾燥箱三部分組成；①保真乾燥機組可設計為一體機或分體機；②本圖裝置與水池連接，即成為循環式保真乾燥系統；③本裝置除去散熱器和排溼箱等排溼系統裝置，保留熱泵系統、保鮮系統和水流溫控系統，即為簡易型保真乾燥裝置。
圖2、電熱型保真乾燥裝置結構圖說明本圖裝置在圖1的基礎上增加了電熱快速乾燥箱。①能提高機器的利用率和工效；②使用遠紅外線或微波等加熱均勻、速度快、熱效率高的電熱乾燥技術；③使用微波時，須防止洩漏；④電熱快速乾燥機可設計為一體機或分體組合機。
圖3、電熱型保真乾燥機組工作原理圖說明本圖除有保真乾燥機組的共同優點外，還有溫控容易、無汙染的特點。①本設計中散熱器為電熱與水熱一體化；②在乾燥結束前可關閉壓縮機和抽水泵，開啟乾燥箱內與溫控器相連的電加熱器快速升溫至50-60℃，保持10-30分鐘，既能幹透物料又能殺蟲；③適用於電源充足地區使用。
圖4、燃料型保真乾燥機組工作原理圖說明①本圖設計適用於電力不足的地區，以柴、煤為燃料。②從冷凝器出來的水，先經過熱交換器加熱，再由散熱器放熱用於排溼。③在乾燥結束前，為達到幹透物料和殺蟲的目的，先關閉壓縮機，再關閉水循環中與散熱器、水池連接的帶限壓的水閥和流量閥，開啟燃燒室中熱交換器與抽水泵之間的水閥，讓加熱水直接進入冷凝器，形成一個加熱循環，迅速提高幹燥箱溫度至50-60℃，控溫10-30分鐘即可。
附參考文獻[1]黃年來主編，中國食用菌百科，北京農業出版社，1993。
黃秀治，蔡衍山，優質香菇—花菇培育新技術，福州福建科學技術出版社，1997。
謝寶貴等，食用菌貯藏與加工，福州福建農學院印刷廠，1992。
吉林省科委星火計劃處編著，傳統與新型蔬菜製品加工，北京中國輕工業出版社，1992。
李雲林，肖正昆，鄔建明等．熱泵乾燥在食用菌加工中的應用，昆明中國食用菌，1993(3)。
鄭學堅，張貴媛，新型殺菌工具——無汙染殺菌器在農業上的應用，石家莊農業實用科技，1992(5)。
權利要求
1.一種農副產品的保真乾燥方法，主要由臭氧保鮮技術和低溫乾燥技術結合而成；所說的臭氧保鮮技術是由臭氧發生器產生臭氧，並用於農副產品的乾燥過程中起殺菌保鮮作用的一項技術；所說的低溫乾燥技術是指在15-45℃溫度範圍進行熱風乾燥和熱泵乾燥的技術；其特徵是該方法的乾燥過程為三個階段即排溼階段、乾燥階段和快速乾燥階段；在排溼階段、乾燥階段均採用低溫乾燥技術和臭氧保鮮技術的結合，在快速乾燥階段採用10-30分鐘短暫時間的50-60℃高溫乾燥處理技術；排溼階段的低溼乾燥技術選用熱泵乾燥技術或熱風乾燥技術，乾燥階段的低溫乾燥技術一定是用熱泵乾燥技術，快速乾燥階段選用熱泵乾燥技術或電熱乾燥技術；所說的快速乾燥階段是指被乾燥物含水量達20％以下後的乾燥過程；所說的電熱乾燥技術是指採用電爐、或遠紅外線、或微波的乾燥技術；該方法所得的產品能最大限度地保持原新物料的色、香、味和營養素成份，幹品衛生，病菌含量少，保存期長，復水時間短，復水後外形和口感風味與原新物料相近；該方法簡便易操作，適用於水產品、蔬菜、水果、茶葉、種子、藥材、食用菌等含水率較高的農副產品的保真乾燥作業。
2.根據權利要求1所述的臭氧保鮮技術、熱風乾燥技術、熱泵乾燥技術、電熱乾燥技術等四項技術組合而成的保真乾燥方法，其特徵是該臭氧保鮮技術在排溼階段與該熱風乾燥技術組合，在乾燥階段與該熱泵乾燥技術組合；在快速乾燥階段採用該電熱乾燥技術。
3.根據權利要求1所述的臭氧保鮮技術、熱風乾燥技術、熱泵乾燥技術等三項技術組合而成的保真乾燥技術，其特徵是該臭氧保鮮技術在排溼階段與該熱風乾燥技術組合，在乾燥階段與該熱泵乾燥技術組合；在快速乾燥階段採用熱泵乾燥技術。
4.根據權利要求1所述的臭氧保鮮技術、熱泵乾燥技術、電熱乾燥技術等三項技術組合而成的保真乾燥方法，其特徵是該臭氧保鮮技術、熱泵乾燥技術用於排溼階段和乾燥階段，該電熱乾燥技術用於快速乾燥階段。
5.根據權利要求1所述的臭氧保鮮技術、熱泵乾燥技術這兩者組合而成的保真乾燥方法，其特徵是在乾燥全過程都採用該熱泵乾燥技術，在排溼、乾燥階段均採用該臭氧保鮮技術。
6.根據權利要求1所述的保真乾燥方法，特徵是該方法的臭氧保鮮技術由臭氧發生器產生臭氧，並在農副產品保真乾燥中起殺菌保鮮作用。
7.根據權利要求1所述方法的保真乾燥裝置及功能，它的外型結構主要由保真乾燥機組和保真乾燥箱組成，它內部主要由保鮮系統、傳熱系統、溫控系統、熱泵乾燥系統和排溼系統等系統中組合而成，主要組成部件由保真乾燥機組、排溼箱、乾燥箱、速幹箱、水池、流量閥、微型抽水泵、冷凝器、變速風機或變頻風機、臭氧發生器、電加熱器、散熱器、風扇、儲液器、壓縮機、熱交換器、蒸發器、節流閥、溫控器、帶限壓的水閥、水閥、燃燒室等機械部件中組合而成；其特徵是①所說的保鮮系統中臭氧發生器產生臭氧，在權利要求1所述的排溼、乾燥階段中對被乾燥的農副產品進行殺菌保鮮；③所說的傳熱系統以水為介質，在冷凝器、熱交換器、散熱器中進行熱交換；③所說的溫控系統通過溫控器控制微型抽水泵或流量閥的工作狀態，來控制該傳熱系統在風、水同體組合冷凝的冷凝器中的水流量，從而控制熱泵乾燥溫度；還通過溫控器控制電加熱器的工作來控制加熱乾燥溫度；④所說的熱泵乾燥系統利用儲液器與能測蒸發壓力的節流閥組合來恆定蒸發溫度；⑤所說的排溼系統利用風扇帶走散熱器的熱量用於權利要求1所述的的排溼階段。
8.根據權利要求7所述的裝置及功能，其特徵是該裝置的保鮮系統主要由臭氧發生器、風扇組成；所述的臭氧發生器安裝在熱泵乾燥風道出風口內用於乾燥階段或排溼、乾燥兩個階段，也安裝在排溼箱入風口處用於排溼階段，採用電暈放電法產生臭氧，此臭氧在風扇的推動下對被乾燥的農副產品進行表面殺菌和保鮮。
9.根據權利要求7所述的裝置及功能，特徵是該裝置的傳熱系統的介質為水。
10.根據權利要求7所述的裝置及功能，特徵是該裝置的熱泵系統的製冷媒與傳熱系統的水在該冷凝器內進行間接性熱交換，該冷凝器是採用風、水同體結合冷凝的冷凝器。
11.根據權利要求7所述的裝置及功能，特徵是該裝置的傳熱系統包含有水池、微型抽水泵、流量閥、權利要求10所述的冷凝器、散熱器的組合；在該冷凝器、散熱器中進行熱交換，將能耗產生的餘熱傳遞到散熱器放出；該系統的循環方式為水池→流量閥→微型抽水泵→冷凝器→散熱器→水池。
12.根據權利要求7所述的裝置及功能，特徵是該裝置的傳熱系統包含有微型抽水泵和流量閥的部件組或該部件組中的一件、權利要求10所述的冷凝器的組合；利用水在該冷凝器中吸收餘熱並傳遞到外界中去；該系統為非循環系統。
13.根據權利要求7所述的裝置及功能，特徵是該裝置的傳熱系統包含有水池、微型抽水泵、流量閥、權利要求10所述的冷凝器、散熱器、熱交換器、燃燒室、水閥、帶限壓的水閥的組合；該系統一般的循環方式為水池→流量閥→微型抽水泵→冷凝器→熱交換器→帶限壓的水閥→散熱器→水池；該系統用於權利要求1所述的快速乾燥階段的循環方式為微型抽水泵→冷凝器→熱交換器→水閥→微型抽水泵。
14.根據權利要求7所述的裝置及功能，特徵是該裝置的溫控系統包含有溫控器、微型抽水泵或流量閥的組合，通過溫控器控制微型抽水泵或流量閥的工作，來控制權利要求7所述裝置的冷凝器中的水流量，從而控制該裝置的熱泵乾燥系統內的溫度。
15.根據權利要求7所述的裝置及功能，特徵是該裝置的溫控系統在權利要求14所述系統中增設電加熱器的組合，除具有權利要求14所述特徵外，該系統還通過溫控器控制電加熱器的加熱溫度。
16.根據權利要求7所述的裝置及功能，特徵是該裝置的熱泵乾燥系統包含有節流閥、儲液器、權利要求10所述的冷凝器、變速風機或變頻風機的組合；該系統採用測蒸發壓力的節流閥與儲液器組合，以恆定蒸發溫度，提高壓縮機工效；採用變速風機或變頻風機來調整循環風流速；該系統必定用在權利要求1所述的乾燥階段，也可以用於排溼階段、快速乾燥階段。
17.根據權利要求7所述的裝置及功能，特徵是該裝置的速幹箱中電熱源選用電爐、或遠紅外線或微波；它用於權利要求1所述的快速乾燥階段；它是權利要求7所述裝置的非必要組成。
18.根據權利要求7所述的裝置及功能，特徵是該裝置的排溼系統包含有散熱器、風扇的組合，該系統用於權利要求1所述的排溼階段。
19.根據權利要求7所述的裝置及功能，特徵是該裝置的排溼系統在權利要求18所述系統的散熱器上增設電加熱器的組合，除具有權利要求18所述特徵外，還能與權利要求7所述溫控器配合控溫加熱用於排溼階段。
20.根據權利要求7所述的保真乾燥裝置及功能，特徵是其主要由權利要求7所述的保鮮系統、傳熱系統、溫控系統、熱泵乾燥系統、排溼系統組成；權利要求1所述排溼階段在該排溼系統中完成，乾燥階段和快速乾燥階段都在該熱泵乾燥系統中完成。
21.根據權利要求7所述的保真乾燥裝置及功能，特徵是其主要由權利要求7所述的保鮮系統、傳熱系統、溫控系統、熱泵乾燥系統組成，權利要求1所述的保真乾燥過程都在該熱泵系統內完成。
22.根據權利要求7所述的保真乾燥裝置及功能，特徵是其主要由權利要求7所述的保鮮系統、傳熱系統、溫控系統、熱泵乾燥系統、排溼系統與權利要求17所述的速幹箱組成；權利要求1所述的乾燥過程依次在該排溼系統、熱泵乾燥系統、速幹箱中完成。
23.根據權利要求7所述的保真乾燥裝置及功能，特徵是其主要由權利要求7所述的保鮮系統、傳熱系統、溫控系統、熱泵乾燥系統與權利要求17所述的速幹箱組成；權利要求1所述的排溼階段和乾燥階段都在該熱泵乾燥系統中完成，快速乾燥階段在該速幹箱中完成。
全文摘要
農副產品保真乾燥的方法及裝置所屬於農副產品的乾燥行業技術領域。特徵是將熱風乾燥法、熱泵乾燥法及電熱乾燥法中的優點,與電子保鮮技術進行有機結合,形成新的乾燥方法;且在自然條件下,通過溫控系統、保鮮系統、熱泵乾燥系統、傳熱系統,實現保真乾燥的目的。與現有的熱風乾燥、熱泵乾燥、冷凍乾燥相比,能效比顯著提高,幹品質優衛生,能有效保存好色、香、味及養分,復水性好。本發明保真節能性突出,有極大的學術意義和應用價值。
文檔編號A23B7/024GK1290486SQ9912101
公開日2001年4月11日 申請日期1999年9月30日 優先權日1999年9月30日
發明者陳旺友, 謝樂明 申請人:陳旺友, 謝樂明