國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能干燥農(nóng)副產(chǎn)品的研究現(xiàn)狀與展望

1、國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能干燥農(nóng)副產(chǎn)品的研究現(xiàn)狀與展望時(shí)間:2010-08-17 10:50來源: 作者: 點(diǎn)擊: 43次  能源是經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)和人民生活水平的不斷提高，對(duì)能源的需求也隨之增大，能源的供需矛盾將進(jìn)步加劇。從環(huán)境保護(hù)和全球司持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略出發(fā)，新能源和可再生能源的開發(fā)和利用已經(jīng)成為個(gè)全球性的重大課題。太陽(yáng)能是新能源和可再生能源中最引人注目、開發(fā)研究最多、應(yīng)用最廣的清潔能源，可以說，未來全球能源的主流就是太陽(yáng)能。 太陽(yáng)能干燥是指利用太陽(yáng)輻射能、利用太陽(yáng)能干燥裝置進(jìn)行的干燥作業(yè)。具有干燥周期短、干燥效率高、干燥產(chǎn)品品質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)踐證

2、明，太陽(yáng)能干燥是一種行之有效的方法，對(duì)發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，節(jié)約常規(guī)能源，避免環(huán)境污染，提高產(chǎn)品質(zhì)量，改變落后的生產(chǎn)加工方式和農(nóng)民致富都將起積極作用。 我國(guó)干燥作業(yè)涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的廣泛領(lǐng)域，同時(shí)也是我國(guó)的耗能大戶之一，所用能源占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總能耗的12%左右。物料干燥過程造成的污染常常是我國(guó)環(huán)境污染的主要來源，因此干燥技術(shù)的節(jié)能與環(huán)保問題十分重要。利用太陽(yáng)能進(jìn)行干燥作業(yè)能有效地節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境。一般農(nóng)產(chǎn)品要求的干燥溫度比較低，大約在4055之間，這正好與太陽(yáng)能熱利用領(lǐng)域中的低溫?zé)崂孟嗥ヅ洌@不僅能大大縮短干燥周期，顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量，還不會(huì)破壞其食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。因此應(yīng)用太陽(yáng)能干燥農(nóng)副產(chǎn)品，具有廣闊的發(fā)展前

3、景。1 太陽(yáng)能干燥裝置的分類 太陽(yáng)能干燥裝置按接受太陽(yáng)能及能量輸入方式來分主要有四種類型：溫室型、集熱器型、集熱器溫室型和整體式。此外，根據(jù)熱空氣的流動(dòng)方式，我們還可以把太陽(yáng)能干燥裝置分為自然循環(huán)式和強(qiáng)制循環(huán)式。1.1 溫室型太陽(yáng)能干燥器 溫室型干燥器的結(jié)構(gòu)與栽培農(nóng)作物的溫室相似，溫室即為干燥室，待干物料置于溫室內(nèi)，直接吸收太陽(yáng)輻射，溫室內(nèi)的空氣被加熱升溫，物料脫去水分，達(dá)到干燥的目的。溫室型干燥器一般都設(shè)有排風(fēng)裝置，排去含濕量大的空氣，縮短物料的干燥周期。由于這種干燥器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，在山西、河北、北京、廣東等地的農(nóng)村被廣泛應(yīng)用。尤其在山西省，建成了10多座這種類型的干燥器，面積超過10

4、00m2，用于干燥紅棗、黃花菜、棉花等。1.2 集熱器型太陽(yáng)能干燥器 集熱器型干燥器是太陽(yáng)能空氣集熱器與干燥室組合而成的干燥裝置，這種干燥器利用集熱器把空氣加熱6070，然后通入干燥室，物料在干燥室內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)流熱質(zhì)交換過程，達(dá)到干燥的目的。干燥器一般設(shè)計(jì)為主動(dòng)式，用風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)以增強(qiáng)對(duì)流換熱效果。這種干燥器有以下些特點(diǎn)： 可以根據(jù)物料的干燥特性調(diào)節(jié)熱風(fēng)的溫度；物料在干燥室內(nèi)分層放置，單位面積能容納的物料多；強(qiáng)化對(duì)流換熱，干燥效果更好；適合不能受陽(yáng)光直接曝曬的物料干燥，如鹿茸、啤酒花、切片黃芪、木材、橡膠等。1.3 集熱器溫室型干燥器 溫室型太陽(yáng)能干燥器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率較高，缺點(diǎn)是溫升較小，在干燥含水率

5、高的物料時(shí)(如蔬菜、水果等)，溫室型干燥器所獲得的能量不足以在較短的時(shí)間內(nèi)使物料干燥至安全含水率以下。為增加能量以保證被干物料的干燥質(zhì)量，在溫室外增加一部分集熱器，就組成了集熱器溫室型太陽(yáng)能干燥裝置。物料一方面直接吸收透過玻璃蓋層的太陽(yáng)輻射，另一方面又受到來自空氣集熱器的熱風(fēng)沖刷，以輻射和對(duì)流換熱方式加熱物料，適用于干燥那些含水率較高、要求干燥溫度較高的物料。1.4 整體式太陽(yáng)能干燥器 整體式太陽(yáng)能干燥器將太陽(yáng)能空氣集熱器與干燥室兩者合并成為 一個(gè)整體。裝有物料的料盤排列在干燥室內(nèi)，物料直接吸收太陽(yáng)輻射能，起吸熱板的作用，空氣則由于溫室效應(yīng)而被加熱。干燥室內(nèi)安裝軸流風(fēng)機(jī)，使空氣在兩列干燥室中不

6、斷循環(huán)，并上下穿透物料層，使物料表面增加與熱空氣接觸的機(jī)會(huì)。在整體式太陽(yáng)能干燥器內(nèi)，輻射換熱與對(duì)流換熱同時(shí)起作用，干燥過程得以強(qiáng)化。吸收了水分的濕空氣從排氣管排出，通過控制閥門，還可以使部分熱空氣隨進(jìn)氣口補(bǔ)充的新鮮空氣回流，再次進(jìn)入干燥室減少排氣熱損失。2 太陽(yáng)能干燥農(nóng)副產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì) (1)節(jié)省燃料； (2)減少對(duì)環(huán)境的污染； (3)縮短產(chǎn)品的干燥周期； (4)提高產(chǎn)品的質(zhì)量； (5)提高優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品成品率； (6)投資少，回收期短。3 國(guó)外太陽(yáng)能干燥農(nóng)副產(chǎn)品的研究現(xiàn)狀 利用太陽(yáng)能干燥技術(shù)的研究和推廣應(yīng)用工作，已在世界上許多國(guó)家展開，主要有美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、加拿大、澳大利亞、新西蘭和日本等國(guó)。

7、太陽(yáng)能干燥的推廣應(yīng)用大部分在熱帶和亞熱帶國(guó)家，如南非、烏干達(dá)、菲律賓、泰國(guó)、印度、孟加拉國(guó)及中國(guó)等。泰國(guó)早在20世紀(jì)80年代就推廣使用一種太陽(yáng)能干燥器烘干谷物，在非收獲季節(jié)，還可以用于干燥胡椒、辣椒、咖啡豆、小蝦等，全年都可利用。印度研制了太陽(yáng)能與煙氣聯(lián)合的谷物干燥機(jī)，日干燥能力為6501000kg，也有每小時(shí)干燥能力為375kg的太陽(yáng)能谷物干燥機(jī)；還有用于干燥胡椒的太陽(yáng)能干燥房，效果很好。此外，印度在煙草和馬鈴薯等農(nóng)作物方面，也在推廣太陽(yáng)能干燥。印度尼西亞的太陽(yáng)能干燥多數(shù)為溫室型，也有用木屑作燃料加熱水作輔助能源的組合干燥裝置，干燥對(duì)象主要是谷物等農(nóng)作物。 據(jù)相關(guān)資料報(bào)道，國(guó)外已建成一批采光

8、面積超過500m2的大型太陽(yáng)能干燥器，其中美國(guó)4座、印度2座、阿根廷1座，這標(biāo)志著太陽(yáng)能干燥在世界上已經(jīng)進(jìn)入生產(chǎn)應(yīng)用階段。由于全球的能源和環(huán)境問題日益突出，近十年來太陽(yáng)能干燥技術(shù)的應(yīng)用有較大的發(fā)展。國(guó)際太陽(yáng)能干燥技術(shù)的推廣應(yīng)用情況有以下幾個(gè)特點(diǎn)： (1)太陽(yáng)能干燥對(duì)象以谷物、煙草、水果等農(nóng)副產(chǎn)品為主，其次是木材。 (2)太陽(yáng)能干燥的發(fā)展方向是提高太陽(yáng)能干燥裝置的熱效率和降低成本。 (3)注重實(shí)用性，盡量使用廉價(jià)材料。例如以干沙做吸熱體，用塑料薄膜做透光材料。 (4)許多國(guó)家對(duì)太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源的開發(fā)和推廣應(yīng)用都有相應(yīng)的鼓勵(lì)和扶持政策。例如在瑞典對(duì)節(jié)能干燥技術(shù)有15%的財(cái)政資助。德國(guó)、美國(guó)、澳

9、大利亞、日本及印度尼西亞等國(guó)，對(duì)太陽(yáng)能干燥實(shí)行免稅、減稅、補(bǔ)貼、無息或貼息貸款等優(yōu)惠措施。4 國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能干燥農(nóng)副產(chǎn)品的研究現(xiàn)狀 隨著全球常規(guī)能源日益緊缺和人們充分利用新能源的意識(shí)不斷增強(qiáng)，國(guó)家通過大量投入，把太陽(yáng)能干燥與利用列入我國(guó)科技攻關(guān)計(jì)劃，使該項(xiàng)研究發(fā)展較快，除了開展如雜糧類、果品類、蔬菜類以及木材的太陽(yáng)能干燥試驗(yàn)和應(yīng)用研究，還進(jìn)行了如中草藥、茶葉、鮮花植物葉片、食品(如魚、臘腸等)、天然橡膠、污泥等物質(zhì)的干燥工藝的研究和干燥設(shè)備的開發(fā)與研制，并得了一些科研成果，有的已經(jīng)將這些新技術(shù)投放市場(chǎng)，進(jìn)入了技術(shù)應(yīng)用的推廣階段，取得了較大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。 從太陽(yáng)能干燥裝置的規(guī)模而言，我國(guó)的太陽(yáng)能

10、干燥裝置多數(shù)是采光面在200m2以下的中小型，尤其以小型居多。目前已知最大的太陽(yáng)能干燥裝置是采光面積為650m2太陽(yáng)能臘味干燥裝置，其次是620m2大型太陽(yáng)能干燥示范裝置，以及采光面積為500m2的湖南省東連縣糖果廠的太陽(yáng)能干燥裝置。 我國(guó)有較豐富的太陽(yáng)能資源，約有2/3的國(guó)土年輻射時(shí)間超220小時(shí)，年輻射總量超過5000MJ/m2。全年照射到我國(guó)的太陽(yáng)能相當(dāng)于目前全年的煤、石油、天然氣和各種柴草等全部常規(guī)能源所提供能量的2000多倍。近20年來，中國(guó)太陽(yáng)能干燥的應(yīng)用研究和其他太陽(yáng)能熱利用一樣，經(jīng)歷了一個(gè)由淺入深，由簡(jiǎn)單小試到較完善生產(chǎn)試驗(yàn)而發(fā)展起來。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到目前為止我國(guó)已建各種類型的

11、太陽(yáng)能干燥裝置200多座，總采光面積近20000m2。太陽(yáng)能干燥已廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的干燥作業(yè)。在這些項(xiàng)目中獲得科研成果獎(jiǎng)的有11項(xiàng)，其中獲國(guó)家級(jí)科學(xué)進(jìn)步獎(jiǎng)2項(xiàng)，獲省、部級(jí)和中國(guó)科學(xué)院成果獎(jiǎng)、科技進(jìn)步獎(jiǎng)和貢獻(xiàn)獎(jiǎng)7項(xiàng)，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。5 太陽(yáng)能干燥農(nóng)副產(chǎn)品發(fā)展前景 我國(guó)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和出口的大國(guó)之一，農(nóng)產(chǎn)品資源豐富，物種多樣。各地為了促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，紛紛將本地區(qū)具有資源優(yōu)勢(shì)及開發(fā)利用前景的農(nóng)產(chǎn)品作為地方支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展，然而，由于我國(guó)現(xiàn)有的農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)含量低，產(chǎn)品質(zhì)量不高，產(chǎn)品附加值低，從而導(dǎo)致產(chǎn)品缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響到產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。 產(chǎn)品干燥是產(chǎn)品加工過程中的一個(gè)重要工藝過程，采用常規(guī)能源干燥農(nóng)產(chǎn)品，投資大，需消耗大量能源，以致農(nóng)產(chǎn)品成本增高，并造成不同程度的環(huán)境污染。采用太陽(yáng)能干燥農(nóng)副產(chǎn)品能節(jié)約常規(guī)能源，避免環(huán)境污染，提高產(chǎn)品質(zhì)量，改變落后的生產(chǎn)加工方式。因此我國(guó)應(yīng)用太陽(yáng)能干燥農(nóng)副產(chǎn)品，發(fā)展前景廣闊。 總體而言，國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能干燥在食品領(lǐng)域的應(yīng)用還處于起步階段，有許多需要完善的地方，實(shí)用性、自動(dòng)化和工業(yè)化是其主要的發(fā)展方向。我們尚需對(duì)太陽(yáng)能干燥系統(tǒng)、太陽(yáng)能空氣集熱器加熱系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，太陽(yáng)能與常規(guī)能源的結(jié)合方式，各種不同物料的太陽(yáng)能干燥新工藝及其優(yōu)化干燥工藝