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  摘要:降低糧食干燥的耗能一直是我國科技工作者努力的目標(biāo),真空干燥在以前被認(rèn)為耗能較大,干燥的成本較高。本文從技術(shù)經(jīng)濟性、環(huán)境影響兩方面對糧食真空干燥進行了全面的分析。分析結(jié)果表明,糧食真空干燥比熱風(fēng)干燥具有更大的節(jié)能優(yōu)勢,更加環(huán)保,具有良好的經(jīng)濟回報及廣闊的發(fā)展前景。
    關(guān)鍵詞:糧食干燥;真空干燥;技術(shù)經(jīng)濟性;環(huán)境分析

1 引言
    糧食干燥是一個耗能很大的作業(yè)。國外發(fā)達國家采用燃油作為干燥機的熱源,技術(shù)*,糧食干燥機的熱效率較高,能耗一般低于4600kJ / kgH2O ,而我國則以燃煤為主,且效率較低,單位能耗較大,在6700 kJ / kgH2O 左右。我國東北三省冬季室外溫度很低, 干燥所需的能耗更大, 東北三省每年干燥2400 萬t 高水分玉米到安全水分,至少需要消耗116萬t 標(biāo)準(zhǔn)煤[1 ] ,如能將我國糧食干燥的單位熱耗降低到國外的水平,其效益是十分可觀的。
2 糧食干燥能源消耗和損失組成
    我國糧食干燥大多采用對流干燥的塔式干燥機,有橫流、順流、逆流及混流等形式,其熱能消耗組成見圖1。從使用情況來看,其單位熱耗較高有以下幾個原因: ①干燥機的保溫性能差,熱損失大; ②熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)不合理,沒有經(jīng)過優(yōu)化; ③沒有充分地利用余熱; ④干燥工藝不合理。糧食干燥節(jié)能的途徑和方法,主要包括避免糧食的過分干燥;改進熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu),提高燃煤的燃燒效率;回收廢氣余熱,采用優(yōu)化的干燥工藝,如組合和多級干燥,干濕糧混合工藝;應(yīng)用新能源,如生物質(zhì)能源、太陽能等。本文則對糧食干燥的新工藝———糧食真空干燥的技術(shù)經(jīng)濟和環(huán)保特性進行分析,并在此基礎(chǔ)上將其與傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥相對比。

    
3 糧食真空干燥及設(shè)備
    真空干燥的過程就是將物料放置在密閉的干燥室內(nèi),用真空系統(tǒng)抽真空的同時對被干燥物料不斷加熱,使物料內(nèi)部水分通過壓力差或濃度差擴散到表面,水分子在物料表面獲得足夠的動能,以克服分子間相互吸引力,飛入真空室的低壓空間,從而被真空泵抽走的過程[2 ] 。真空干燥具有以下幾個優(yōu)點:①干燥溫度低,干燥后物料的質(zhì)量好,可以對熱敏性物料進行干燥; ②干燥過程中可以回收有毒、有害、有污染的氣體,防止環(huán)境污染; ③干燥中,氧的分壓降低,避免了干燥過程中物料氧化變質(zhì); ④缺氧狀態(tài)下,可以殺死細(xì)菌,抑制細(xì)菌生長; ⑤環(huán)保,對外界污染少。正是具有這些優(yōu)點,真空干燥在藥品、食品、蔬菜、水果、農(nóng)產(chǎn)品等方面得到了廣泛的應(yīng)用。
    糧食是熱敏性物料,在干燥過程中,糧食本身溫度不能過高, 如玉米種子糧的溫度不能超過43.4 ℃,商品糧不能超過54.4 ℃,而糧食中的* 超過40 ℃就會分解,因此從保證糧食品質(zhì)的角度講,糧食適合于真空干燥。糧食真空干燥設(shè)備以前多用在種子干燥,大批量糧食真空干燥研究的文獻和公開的報道幾乎沒有,原因是普遍認(rèn)為糧食真空干燥的成本較高,但是這種觀念是有疑問的[3 ,4 ] 。在真空干燥條件下,水的沸點降低,物料內(nèi)的水分在較大的壓力梯度下,水分移動速度加快,蒸發(fā)速度變快,所以達到相同的干燥程度,真空干燥的時間較短。而且,真空干燥是低溫干燥,糧食的溫度不會很高。幾種不同物質(zhì)的汽化溫度與界面壓力的比例關(guān)系如圖2 所示[2 ] 。由圖2 可知,在控制傳熱的情況下,糧食溫度一般不會超過水在對應(yīng)壓力下的沸點,如8000Pa 的真空度下,糧食的溫度不會超過40 ℃,這樣就保證了糧食干燥后的品質(zhì)。圖3 所示的是一種連續(xù)式谷物干燥機,采用了旋轉(zhuǎn)進出料閥,在不破壞真空的條件下,可以實現(xiàn)糧食的連續(xù)干燥。其工作的過程為:糧食經(jīng)過提升設(shè)備,送入進料漏斗6 ,經(jīng)過旋轉(zhuǎn)進料閥5 進入主加熱罐9 ,即真空干燥倉進行真空干燥;鍋爐1 通過管道提供水蒸氣噴射泵7 所需要的蒸汽,同時對主加熱罐9 供熱;熱水通過圖4 中的圓管1 和菱形管3 ,以間接傳導(dǎo)和輻射的方式對在圖4 中的導(dǎo)流板2 上和菱形管3 間流動的糧食供熱;糧食干燥過程中產(chǎn)生的水蒸氣和泄漏進來的空氣,通過圖3 中的水蒸氣噴射泵7 抽走,使糧食在較低的壓力(8000Pa 左右) 下完成干燥。 



    

     
    由圖5 水環(huán)泵的抽氣曲線可知,采用價格低廉的水環(huán)泵或水環(huán)泵機組可以取代價格較貴的水蒸氣噴射泵。另外,在水環(huán)泵的前級配備冷凝器,使糧食干燥過程中產(chǎn)生的絕大部分水蒸氣經(jīng)過冷凝器冷凝掉,以減少水環(huán)泵的抽氣負(fù)荷。


    　我國“十五”科技攻關(guān)計劃“糧油儲藏*保障關(guān)鍵技術(shù)研究開發(fā)與示范”重點項目“東北玉米低溫真空干燥新技術(shù)研究與開發(fā)”正在實施,目前取得了較好的效果[4 ] ,已進入生產(chǎn)性試驗階段。糧食真空干燥是一種較新的糧食干燥工藝和方法,需要分析糧食真空干燥技術(shù)經(jīng)濟和環(huán)保特性