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苹果片热泵干燥

[导读]为了降低苹果片干燥加工能耗,本文提出新的苹果片热泵干燥系统优化方案。通过对热泵干燥系统和热风干燥系统的干燥空气温度、湿度、空气流速等相关参数的测量,以能源效率和除湿能耗比为指标,将两种干燥系统中干燥苹果片的热力学性能进行对比分析。

苹果中含有人体所需要的 Ga、 K、MG、 NA 、P等多种矿物质元素。传统的苹果片烘干工艺主要是利用热空气干燥系统或自然对流,热空气干燥系统通过燃烧石油、煤等化石燃料或电能加热空气来对苹果片进行热风干燥,利用传统干燥系统不仅浪费大量能源,影响苹果片品质,而且对环境产生污染。而新型的热泵干燥系统可在确保干燥产品质量的情况下,很好地控制干燥运行条件,如干燥温度、相对湿度、干燥空气速度和干燥时间周期。热泵干燥系统的蒸发器是用来除去干燥介质中的水分,冷凝器用来提高干燥介质的温度,压缩机可提高热泵系统制冷剂的焓值,并提高过热蒸汽的压力 。作为新型节能干燥系统-热泵干燥系统已被国内外许多专家学者进行广泛研究。

实验仪器:温湿度仪,温度测量范围在-40~100℃之间,精度为±0.2℃ ,相对湿度测量范围在0%~100%之间,精度为±1.8% ;鼓风干燥箱(DHG-9030A,上海一恒科学仪器有限公司)控温范围为5~250℃ ,波动度为±1℃ ,均匀度为±1℃ 。

首先将苹果切成厚度为3mm,长度为50~70mm,宽度为30~40mm 的薄片,利用电子天平称重,记录数据之后暂时储存在保鲜袋中待用,防止水分流失造成实验数据错误。将热泵干燥系统和热风干燥系统开启,并设定到实验温度,开启30min之后,待参数稳定,放入已提前准备好的实验样品、温湿度仪和风速仪,以检测干燥系统温湿度和风速的变化。每隔30min记录干燥产物的质量,连续计数,直到干燥物的质量在30min之内相差2mg以内,结束干燥过程,此时产品为干燥最终产品。将干燥后产品继续放入120℃烤箱中加热90min,测得最终干燥物质的质量,实验结束。进行数据处理分析,研究产品中水的质量分数、干燥速率和含水率等参数随时间变化规律,同时计算干燥系统的COP及除湿能耗比,并进行分析比较。


通过对比实验分析,两种干燥系统对苹果片的干燥特性和能源消耗的影响。在热泵干燥系统和热风干燥系统干燥空气流速和干燥空气温度相同时,热泵干燥系统能够达到更低的空气相对湿度,这更有利于吸收干燥物质的水分,提高干燥速率。实验结果表明,热泵干燥系统干燥的苹果片最终的水分含量比热风干燥系统的要低,热泵干燥系统的干燥时间比热风干燥系统减少30%左右,且热泵干燥系统平均有效水分扩散系数比热风干燥系统高。在能源消耗方面,热泵干燥系统的除湿能耗比也明显高于热风干燥系统,热泵干燥系统更适用于苹果片的干燥工艺。








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