摘要：通過對(duì)真空低溫連續(xù)干燥生產(chǎn)線工藝性分析和關(guān)鍵技術(shù)研究，建立了300t/d高水分玉米真空低溫連續(xù)干燥工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線，并對(duì)生產(chǎn)線系統(tǒng)進(jìn)行了生產(chǎn)性試驗(yàn)和關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證分析。證明了真空低溫連續(xù)干燥新技術(shù)，節(jié)能高效、綠色環(huán)保、干燥品質(zhì)好。探索出了一條解決糧食干燥問題的新途徑，為我國綠色干燥技術(shù)的發(fā)展指明了方向。

關(guān)鍵詞：真空低溫連續(xù)干燥 綠色干燥 節(jié)能減排 新途徑 

引言

　　當(dāng)前，提高糧食的干燥能力和干燥質(zhì)量是我國農(nóng)業(yè)亟待解決的問題。玉米干燥的季節(jié)性很強(qiáng)，只有機(jī)械化的高效作業(yè)，才能保證在適宜的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)收儲(chǔ)及流通要求。針對(duì)高水分玉米的特點(diǎn)，進(jìn)行干燥工藝和生產(chǎn)線的研究與設(shè)計(jì)，開發(fā)一種高效、節(jié)能、符合環(huán)保要求和操作簡便的糧食干燥裝置配合工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)已成為糧食生產(chǎn)發(fā)展的迫切需要。

　　由于玉米的破碎率和裂紋率問題已嚴(yán)重影響了安全儲(chǔ)藏以及“四散”化流通體系的運(yùn)行。當(dāng)前玉米干燥面臨蓬勃發(fā)展的新時(shí)期、新任務(wù)，干燥裝備要適應(yīng)新的市場要求，急需采用高新技術(shù)升級(jí)換代，以滿足新時(shí)期對(duì)“科技含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少”的產(chǎn)品需求。解決玉米干燥難題，減少玉米產(chǎn)后數(shù)量和質(zhì)量損失，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級(jí)、產(chǎn)品的上檔升級(jí)。對(duì)于穩(wěn)定糧食生產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)糧食的“四散”化流通，保障國內(nèi)外貿(mào)易具有多重性的作用，真空低溫連續(xù)干燥新技術(shù)正符合這樣的發(fā)展方向和要求。

　　真空低溫干燥適合于熱敏感性物料的干燥，能夠降低玉米的裂紋率和破碎率，避免在高溫下營養(yǎng)成分及維生素的破壞，保證物料品質(zhì)的色、香、味、形以及營養(yǎng)成份，同時(shí)提高了干燥速度，是真正意義上的低溫干燥。從環(huán)保意義上講，將真空干燥稱為“綠色干燥”。

　　水的三態(tài)變化溫度是與壓力有直接關(guān)系，隨著壓力的降低，冰點(diǎn)變化不大，而沸點(diǎn)則愈來愈低，逐漸與冰點(diǎn)靠近。當(dāng)壓力低到某一值時(shí)，沸點(diǎn)即與冰點(diǎn)相重合，固態(tài)冰就可以不經(jīng)液態(tài)而直接轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，這時(shí)的壓力稱為三相點(diǎn)壓力，相應(yīng)的溫度稱為三相點(diǎn)溫度。真空低溫連續(xù)干燥使水分的汽化溫度從100℃降低到43℃以下，低于淀粉的糊化溫度，可避免在高溫下營養(yǎng)成分、蛋白質(zhì)、維生素等的破壞，不會(huì)對(duì)玉米籽粒產(chǎn)生損傷。實(shí)現(xiàn)真空狀態(tài)下低溫干燥，主要是要解決獲得一定的真空壓力和真空條件下被干燥物料能夠均勻的獲得所需的熱量。通過傳導(dǎo)加熱及溫控系統(tǒng)使真空室內(nèi)被干燥物料達(dá)到均勻加熱所需汽化熱量的同時(shí)，再通過抽真空系統(tǒng)，將真空干燥室內(nèi)所產(chǎn)生的水蒸氣及時(shí)抽除達(dá)到保持所需真空度，來實(shí)現(xiàn)物料的真空低溫干燥的目的。試驗(yàn)表明，真空干燥可消除常壓干燥情況下容易產(chǎn)生的表面硬化現(xiàn)象。真空干燥物料的溫度梯度小，物料內(nèi)和表面之間壓力梯度大，水分很快移向表面，不會(huì)出現(xiàn)表面硬化。同時(shí)能提高干燥速率，縮短干燥時(shí)間，降低設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。

　　1 真空低溫連續(xù)干燥塔結(jié)構(gòu)及參數(shù)

　　1.1 真空低溫連續(xù)干燥塔

　　真空低溫連續(xù)干燥塔采用整體裝配結(jié)構(gòu)，采用模塊化設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，易于運(yùn)輸和現(xiàn)場安裝。保證高水分糧食等速、均勻下落，以便維持相同的干燥時(shí)間和降水幅度，是干燥塔設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一。高水分玉米通過提升輸送系統(tǒng)和進(jìn)料裝置進(jìn)入真空干燥倉內(nèi)，生產(chǎn)過程要求真空干燥塔內(nèi)糧食維持一定的料位，起到均勻等速下落和緩沖的作用，這一過程依靠糧食自身重力和排糧機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。真空干燥塔的排糧機(jī)構(gòu)采用整體密封結(jié)構(gòu)形式，保證了干燥倉的氣密性及真空度要求。通過變頻調(diào)速器控制與調(diào)節(jié)，滿足排糧輪的充滿系數(shù)并具有對(duì)糧層微振效果，實(shí)現(xiàn)了塔內(nèi)糧食呈整體均勻流動(dòng)狀態(tài)。

　　1.2 真空低溫連續(xù)干燥塔主要技術(shù)參數(shù)

　　處理量（玉米）：300t/d；
　　降水幅度：10%~15%；
　　干燥不均勻度：≤1%；
　　單位熱耗：<5000kJ/kg·H2O；
　　出塔玉米裂紋增加率：≤5%；
　　出塔玉米破碎增加率：≤1%；

　　玉米的色澤、氣味正常，無焦糊粒、爆花粒。

　　2 高水分玉米真空低溫連續(xù)干燥生產(chǎn)線及工藝流程

　　生產(chǎn)線系統(tǒng)組成：由真空低溫連續(xù)干燥塔系統(tǒng)、輸送清理系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、冷凝系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)、濕糧倉、干糧倉等組成。

　　工藝流程：高水分玉米→皮帶輸送機(jī)→圓筒清理篩→斗式提升機(jī)→濕糧倉→皮帶輸送機(jī)→斗式提升機(jī)→真空低溫連續(xù)干燥塔→皮帶輸送機(jī)→斗式提升機(jī)→干糧倉→皮帶輸送機(jī)→散糧汽車或倉庫（如圖1）。

　　圖1 300t/d高水分玉米真空低溫連續(xù)干燥工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線

　　3 高水分玉米真空低溫連續(xù)干燥關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)

　　3.1玉米真空低溫連續(xù)干燥系統(tǒng)的主要工藝參數(shù)包括真空度、汽化溫度、加熱溫度、干燥速率、干燥強(qiáng)度、降水幅度、不均勻度及能耗等。為了保證這些性能，一方面在真空干燥塔上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；另一方面優(yōu)化干燥工藝參數(shù)，兩者兼顧不可輕視任何一面。根據(jù)玉米的熱穩(wěn)定性及破碎敏感性特點(diǎn)，考慮到玉米允許溫度不超過43℃（低于淀粉的糊化溫度），設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)增大真空干燥室有效容積，保證物料在干燥塔內(nèi)能夠預(yù)熱、連續(xù)進(jìn)出料及均勻排糧要求。

　　3.2 輸送清理系統(tǒng)主要包括皮帶機(jī)輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、圓筒清理篩、磁選器、進(jìn)出料裝置、溜管等組成。整個(gè)物流過程在于清除糧食中的大雜、小雜、粉屑、粉塵、棉麻編制物、鐵磁性物質(zhì)等進(jìn)入真空干燥內(nèi)，避免干燥不均勻。

　　3.3真空系統(tǒng)由真空泵、真空干燥倉、真空閥門、管道、真空儀表等組成，由于真空干燥塔內(nèi)物料溫度的可控性、一致性不受加熱介質(zhì)溫度影響，只受真空度決定，整體要求抽氣能力和壓力穩(wěn)定性能良好。為降低汽化蒸發(fā)溫度，主要靠提高系統(tǒng)真空度來實(shí)現(xiàn)。

　　3.4加熱系統(tǒng)采用閉式高溫?zé)崴�循環(huán)加熱，熱能利用率高。主要包括供熱量、溫度、可調(diào)性和穩(wěn)定性，加熱系統(tǒng)的穩(wěn)定性是保證干燥正常進(jìn)行的重要條件。

　　3.5 冷凝系統(tǒng)，就真空冷凝系統(tǒng)而言，冷凝系統(tǒng)的用水量是比較大的，必須用大量的冷水將真空干燥倉內(nèi)的低溫蒸汽冷凝，才能獲得取得較高和穩(wěn)定的真空度，這是維持真空干燥正常生產(chǎn)的必要條件。

　　3.6 控制系統(tǒng)由控制柜、控制儀表、測量儀表、調(diào)節(jié)儀表、安全報(bào)警裝置、PLC可編程控制器、觸摸屏顯示器、壓力傳感器、料位傳感器、溫度傳感器以及各種開關(guān)電路組成，有效地監(jiān)測、控制干燥工藝過程的操作和保證產(chǎn)品質(zhì)量。

　　3.7 物料處于真空狀態(tài)下，保證物料的連續(xù)性、均勻性、恒定加熱、無死角，不產(chǎn)生局部過熱十分關(guān)鍵。要求物料在干燥室內(nèi)具有良好的通過性又能夠均勻受熱，同時(shí)保證物料水分汽化后能夠及時(shí)排出。

　　3.8由于設(shè)備整體處于室外作業(yè)，系統(tǒng)采取良好的保溫措施以及保證需要的熱量尤其重要。

　　4 生產(chǎn)性試驗(yàn)結(jié)果分析

　　真空低溫連續(xù)干燥自動(dòng)化生產(chǎn)線通過生產(chǎn)試驗(yàn)，應(yīng)用效果良好。十幾天的生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，該機(jī)組的實(shí)際生產(chǎn)能力可達(dá)300~360t/d，合計(jì)干燥玉米6000t以上。經(jīng)黑龍江省農(nóng)業(yè)部干燥機(jī)械設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心現(xiàn)場對(duì)真空低溫連續(xù)干燥塔測試，初始水分24%，糧食溫度-10℃，降水幅度10%時(shí)，單位熱耗低于5000kJ/kg·H2O。而當(dāng)?shù)?5臺(tái)玉米熱風(fēng)烘干機(jī)的平均單位熱耗為7380 kJ/kg·H2O，在相同初始條件下遠(yuǎn)低于當(dāng)?shù)責(zé)犸L(fēng)干燥塔熱耗指標(biāo)，節(jié)能30%左右，噪聲低于85dB（A）。出機(jī)玉米品質(zhì)優(yōu)良，能夠保證玉米品質(zhì)的色、香、味、形及營養(yǎng)成份。對(duì)于真空干燥塔來講，外加變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，系統(tǒng)節(jié)能效果更加明顯。在整個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)，物料進(jìn)出干燥塔流暢，無堵料現(xiàn)象發(fā)生，各測試溫度、真空度和壓力均無異常波動(dòng)現(xiàn)象，說明真空低溫連續(xù)干燥系統(tǒng)氣密性良好，抽真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、物料輸送系統(tǒng)及電氣溫控系統(tǒng)等均工作正常。真空低溫連續(xù)干燥裝置系統(tǒng)的連續(xù)性、適應(yīng)性和穩(wěn)定性得到了進(jìn)一步的試驗(yàn)驗(yàn)證。

　　該真空低溫連續(xù)干燥系統(tǒng)適用于熱敏性物料、高初始濕含量及產(chǎn)品最終含水率要求較高的物料。實(shí)踐證明，將真空技術(shù)應(yīng)用到玉米干燥探索出了一條新的干燥途徑。它的成功應(yīng)用為今后類似性質(zhì)產(chǎn)品的脫水干燥提供了經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)為干燥其它顆粒狀的物料提供了新的思路。凡能直接采用熱風(fēng)干燥塔進(jìn)行干燥的濕糧食，但產(chǎn)品最終含水率及品質(zhì)要求較高的，均可通過上述真空低溫連續(xù)干燥系統(tǒng)進(jìn)行脫水干燥。通過調(diào)整低溫干燥室的有效容積、加熱溫度、真空度及滯留時(shí)間的不同配置達(dá)到產(chǎn)品的干燥要求。該真空低溫連續(xù)干燥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵要根據(jù)物料的物理及化學(xué)特性，合理確定真空低溫連續(xù)干燥系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到的降水幅度，并根據(jù)允許的工作環(huán)境壓力、干燥環(huán)境溫度、處理量及最終含水率要求，確定該系統(tǒng)裝置的型號(hào)及規(guī)格。設(shè)計(jì)配置合理的加熱系統(tǒng)、冷凝系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、物流系統(tǒng)等，使其具有效率最高、設(shè)備投資最少、運(yùn)行成本最低。

　　5 結(jié)論

　　高水分玉米真空低溫連續(xù)干燥新技術(shù)研究與開發(fā)以工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)為目標(biāo)，以用戶為中心，以生產(chǎn)性試驗(yàn)為目的。緊緊圍繞課題研究內(nèi)容，展開調(diào)研、設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試、生產(chǎn)、試驗(yàn)。實(shí)踐證明，該真空低溫連續(xù)干燥系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

　�。�1）生產(chǎn)線和工藝參數(shù)設(shè)計(jì)合理，達(dá)到300t/d東北高水分玉米工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求。

　�。�2）真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)等的可調(diào)性及穩(wěn)定性有利于充分發(fā)揮設(shè)備生產(chǎn)潛力。

　�。�3）采用水分在線檢測及微電腦自動(dòng)控制有利于提高工作效率。

　�。�4）真空低溫連續(xù)干燥的生產(chǎn)運(yùn)行在品質(zhì)、節(jié)能、環(huán)保方面顯示出了強(qiáng)大的生命力。糧食品質(zhì)和自然晾曬的品質(zhì)基本相當(dāng)；同當(dāng)?shù)?5臺(tái)玉米熱風(fēng)烘干機(jī)相比，熱耗明顯低于同氣溫工作的常壓熱風(fēng)干燥，節(jié)能30%左右；干燥溫度低、干燥速度快，保證了品質(zhì)的色、香、味、形以及營養(yǎng)成份，同時(shí)降低了粉塵、揮發(fā)性物質(zhì)的排放。

　　本文真空低溫連續(xù)干燥新技術(shù)，為類似性能產(chǎn)品的干燥以及研制300t/d以上大型真空低溫連續(xù)干燥生產(chǎn)線提供了經(jīng)驗(yàn)，具有一機(jī)多用途及獨(dú)特的環(huán)保節(jié)能功效與創(chuàng)新性。在同類糧食產(chǎn)品干燥設(shè)備中居領(lǐng)先地位。真空低溫連續(xù)干燥裝置的研制成功，受到國家糧食、食品、環(huán)保、化工等相關(guān)行業(yè)的高度重視，具有較大的市場開發(fā)價(jià)值。我國干燥產(chǎn)業(yè)市場潛力巨大，如何將真空技術(shù)科學(xué)、合理、有效地運(yùn)用在糧食干燥行業(yè)當(dāng)中，科技工作者應(yīng)發(fā)揮自己的專業(yè)優(yōu)勢以及新理論的研究，大力開發(fā)新型實(shí)用的新技術(shù)、新工藝、新裝置，為我國的糧食事業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

　　真空干燥技術(shù)發(fā)展迅速，涉及的內(nèi)容很廣，本文只對(duì)真空技術(shù)在糧食干燥行業(yè)應(yīng)用中的典型生產(chǎn)實(shí)例進(jìn)行簡要論述，還有很多未涉及的內(nèi)容，請(qǐng)讀者諒解。

參考文獻(xiàn)
[1] 徐成海,張世偉,關(guān)奎之主編. 真空干燥. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2004,1
[2] 陳東,謝繼紅. 熱泵干燥裝置. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2007,3
[3] 潘永康,王喜忠. 現(xiàn)代干燥技術(shù). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1998,9
[4] 趙祥濤, 新型節(jié)能高效保質(zhì)糧食干燥工藝與設(shè)備研究與設(shè)計(jì)，中國糧油學(xué)會(huì)第三屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2004,9.
[5] 趙祥濤，真空技術(shù)在糧食行業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展， 四川：糧食儲(chǔ)藏，2006,4
[6] 趙祥濤，糧食干燥品質(zhì)質(zhì)量AHP綜合評(píng)價(jià)，杭州：干燥技術(shù)與設(shè)備，2007，3
[7] 趙祥濤，高水分玉米真空低溫干燥工藝生產(chǎn)性試驗(yàn)研究，杭州：干燥技術(shù)與設(shè)備，2007，4
[8] 趙祥濤，糧食干燥企業(yè)工藝優(yōu)選模糊綜合評(píng)價(jià)，北京：糧油食品科技，2007，6
[9] 趙祥濤，糧食干燥整體效益AHP綜合評(píng)價(jià)，北京：第11屆全國干燥會(huì)議論文集，2007，8
[10] 趙祥濤，塔型連續(xù)真空干燥設(shè)計(jì)方案的模糊綜合評(píng)價(jià)，沈陽：真空，2008，2
[11] 趙祥濤等，低溫真空干燥技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展前景與適用范圍，河南：糧食流通技術(shù),2004,4
[12] 王亞洲,牛興和,馬作明.東北地區(qū)玉米烘干機(jī)單位熱耗設(shè)計(jì)指標(biāo)的探討. 四川：糧食儲(chǔ)藏，2003,6

基金項(xiàng)目：“十一五”國家科技支撐計(jì)劃“糧食干燥新技術(shù)裝備和設(shè)施研究開發(fā)與示范”項(xiàng)目（2006BAD08B06）。

本文地址：http://www.kjdzwh.cn/tech-detail/t213108.html