太阳能烘干枸杞的研究初探.doc

太阳能烘干枸杞的研究初探摘 要：利用太阳能干燥装置烘干枸杞，在这方面的研究仍属于空白。宁夏是正宗的枸杞原产地，能够利用太阳能装置烘干枸杞，不仅解决自然摊晒中出现的脱水效果差，容易返潮，结块和霉变等不良结果，而且也克服了由于天气变化，风沙、灰尘、苍蝇、虫蚁的污染等不利因素。更重要的是较之其它干燥方法其成本大大降低。关键词：太阳能烘干、枸杞、成本。Primary research of utilizing solar energy to dry medlarAbstract: There are still no precedents of using the solar energy to dry medlar. The research on this area is still a blank. Ningxia is the traditional producing area of medlar .If we can utilize solar energy to dry medlar, which not only can solve some problems during the course of tedding naturally ,such as bad results of lumping , going mouldy , and getting damp easily, etc, but also can overcome disadvantage factors caused by the weather changes, the pollution of sand blown , dust , fly , and ants ,etc. The most important thing is that the cost of solar energy dying is lower than other dying methods. Keyword: solar energy dying，medlar , cost.0 引言 枸杞为茄科落叶小灌木，其果实为桨果，成熟时为鲜红色，习称枸杞子。果长12.5cm，果径 0.61cm，近似椭圆形。果实具有胶质果皮，皮薄汁多，一般鲜果含水分80%左右。我国枸杞资源丰富，主要分布在宁夏、新疆、内蒙古、河北等省区，宁夏的枸杞种植历史悠久，品质优良，蜚声海内外。预计到2006年，我区枸杞种植面积将达50万亩，总产量突破8万吨。由于鲜果保质期短(23天)越来越多的枸杞产品依赖于干枸杞作为原料，所以枸杞的制干技术是今后枸杞产业发展中的重要技术支持。利用太阳能干燥枸杞及其它农副产品对于提高我区农业生产水平，加快枸杞产业的发展，增加农民收入，节省能源和保护环境具有十分深远的意义。1太阳能干燥枸杞的必要性区内外传统的枸杞脱水保质处理，采用的是自然摊晒法和窑式热风通道烘干法，近年来有单位采用冻干法和微波加热法烘干枸杞等物料。自然摊晒法晒干时间长，易受天气变化影响，脱水效果差且容易返潮，结块和霉变，干果品质不佳；窑式热风通道烘干法，烘干加工周期长（烘干需4852小时），虽一次烘干加工量大，但热效率低（30%40%），能源消耗大，环境污染严重；冻干法的干燥效果好，但成本高（加工费30元/kg）；微波烘干，烘干效果好、时间短，但设备昂贵，批处理量小，操作使用要求高。以上所提到的干燥设备都由于制干成本高或过高而无法普及和推广，截止目前农民为降低成本不得不长期采用自然晾晒法。从调研中可以看出用于太阳能干燥的农副产品涉及面很广，但真正使用太阳能干燥装置烘干枸杞还没有先例，这方面的研究仍属于空白。宁夏地处西北高原，全年太阳能总辐射量大于500万kj/ m2，年日照时数达2000h以上。而枸杞成熟采摘期在每年的6-9月，是我区天气最热雨水最少的季节，能够利用太阳能干燥技术烘干枸杞，可以大大降低烘干成本，同时又克服了自然晾晒中出现的种种弊病。据文献1介绍，太阳能干燥与自然干燥法相比，可以提高干燥速率为20%30%，可以挽救由于自然晾晒所损失60%80%养料和维生素。而且投资小，回收快，一般为23年2。综合以上因素我们认为，研究太阳能烘干枸杞的制干装置或设备是非常必要的。2太阳能干燥装置的分类及特点太阳能干燥装置有多种形式，大体上可分为：温室型、集热器型、集热器与温室结合型、整体式和抛物面聚光型等2.1温室型太阳能干燥装置 温室型干燥器的结构与栽培农作物的温室相似，在温室中，太阳辐射能被转变成热能，温室内的空气被加热升温，物料脱去水分，达到干燥的目的。这种干燥装置的特点是使物料直接吸收太阳辐射能，热效率较高，特别适用于乡村的农副产品、水果制品等。与常规能源干燥相比，虽然干燥速度较慢，但可以节约大量的常规能源；与自然晾晒相比，其干燥速率大，产品质量好；而且其干燥结构简单，造价低廉，管理简便。但这种干燥装置生产能力较低，大规模生产比较困难，物料干燥均匀性略差，出料、进料劳动力消耗大3。2.2集热器型太阳能干燥器集热器通常采用是平板空气集热器，空气通过太阳能集热器把空气加热到一定的温度后，进入干燥室，物料在干燥室内实现对流热质交换过程，达到干燥的目的。干燥器一般设计为主动式，用风机鼓风以增强对流换热效果。由于这种干燥装置的空气集热器和干燥室分离的，因此可较好地与常规能源空气加热系统相结合，组成连续操作的大型混合型太阳能干燥装置。2.3 集热器温室型太阳能干燥装置为增加能量以保证被干燥物料的干燥质量，在温室外增加一部分集热器，就组成了集热器-温室型太阳能干燥装置。这种干燥装置中，空气先经太阳能空气集热器预热，然后进入干燥室。干燥室中物料一方面直接吸收透过玻璃盖层的太阳辐射，另一方面又受到来自空气集热器的热风冲刷，以辐射和对流换热方式加热物料，适用于干燥那些含水率较高、要求干燥温度较高的物料。2.4 整体式太阳能干燥器 整体式太阳能干燥器将太阳能空气集热器与干燥室两者合并在一起成为一个整体。装有物料的料盘排列在干燥室内，物料直接吸收太阳辐射能，起吸热板的作用，空气则由于温室效应而被加热。干燥室内安装轴流风机，使空气在两列干燥室中不断循环，并上下穿透物料层，使物料表面增加与热空气接触的机会。在整体式太阳能干燥器内，辐射换热与对流换热同时起作用，干燥过程得以强化。吸收了水分的湿空气从排气管排出，通过控制阀门，还可以使部分热空气随进气口补充的新鲜空气回流，再次进入干燥室减少排气热损失。2.5 聚光型太阳能干燥器聚光型太阳能干燥装置的集热系统，一般由柱状抛物面聚焦集热器组成，这是一种中温型太阳能干燥装置。在印度和缅甸，聚光型太阳能干燥装置用于浓缩棕榈计；在前苏联用于辐照稻谷和棉花子。我国也有聚光型太阳能粮食干燥的报道，但这种干燥装置结构复杂，造价高。3太阳能干燥枸杞装置的选型我区枸杞种植虽然面积较大，但生产方式仍然是以个体农户承包经营形式为主。每年的6 9月是枸杞收获期，小农户和大农户都急于在较短的时间内制干枸杞已避免损失。另外要重点考虑投资大小，根据我们在实地考察小农户一般接受不超过5000元投资的设备；大农户或联合企业投入可以达到10万元左右。根据这种情况，我们认为最适合烘干枸杞的只有以下两种类型。3.1温室型太阳能干燥装置。它比传统的自然晾晒方法干燥效率高、周期相对短、占地面积小，不易受风沙、天气的影响，也不容易受灰尘、苍蝇、虫蚁的污染，提高干枸杞质量，挽回不必要的损失。该装置适用于个体小农户，适合于推广应用。烘干室内由钢骨架垫起料盘平放，最多可放三层。内墙壁上涂黑色吸热材料和隔热层，朝向南部安装透明玻璃以一定的斜度安放，以最佳位置接受阳光的辐射。室内地板上装有热风循环风机，最大限度地利用内部热风，同时使内部的热风均匀。设有排风装置，根据湿度进行排气；再根据内部温度控制进风风机。室内地面安有循环风机，干湿球温度传感器实时检测室内的温度和湿度，并控制进风风机和排风风机。这种装置在晴天阳光充足时效果最好，在晚上和阴天时则已通风为主。3.2研制混合型太阳能干燥装置。这一方案主要考虑大农户的使用，它的设计思想基于烘干为连续作业，不受天气和夜间的影响。采用此方法的最大好处是白天利用太阳能产生热风，晚上用热风炉加热，二者相互配合，取长补短，可大大缩短烘干周期。烘干室地面铺设轨道，料盘架用小车推入，内墙壁内采用保温隔热层，朝向南部斜坡顶安装太阳能空气集热器，以最佳位置接受阳光的辐射。顶部集气管与热风炉进气孔接通，使太阳能采气系统和热风炉加热系统结合起来。太阳能空气集热器直接吸收太阳辐射能，空气则由于温室效应而被加热。干燥室内安装轴流风机，使空气在干燥室中不断循环，并上下穿透物料层，使物料表面增加与热空气接触的机会：在混合型太阳能干燥装置内，装有干湿球温度传感器控制进风和排风。白天可根据天气情况随时启动热风炉补充加热，夜晚主要用热风炉提供热风。4结束语以上两种形式是基于我区实际情况而提出一种思路。如果能开发研究出经济而有效的太阳能干燥系统，是不难被人们接受的。太阳能干燥技术是成熟的，如何把该项技术应用于干燥枸杞是我们现在正在研究的主要任务。而最终目标主要是降低烘干成本，为农民增收。但就目前的太阳能干燥的研究和利用情况看，还有许多有待解决或完善的问题。参考文献：1 梁溥森，黄建明 .新能源 1983.5（5）：9132 刘森元. 新能源 1990.12（5）：1143 王宝和，王喜忠.太阳能干燥.南京： 南京林业大学出版社， 1997：501504 潘永康,王喜中.现代干燥技术.北京：化学工业出版社,1998：70120