穿透网带式干燥机及干燥特点

穿透网带式干燥机及干燥特点

张顺海

贵州开磷集团机电装备工程有限责任公司贵州贵阳550302

摘要：穿透网带式干燥机在我国生产厂家较多，广泛用于化工、食品、医药等行业，尤其对于蔬菜脱水，穿透网带式干燥机一直是应用最广泛的干燥设备。加热装置是带式干燥机的重要组成部分，怎样使加热达到快速、可靠以及控制方便是该系统研究的内容。

关键词：穿透网带式；干燥机；干燥特点；

因物料含水量高低差异大，且有的在烘干过程中有高热敏性，致使干燥时间、能耗与干制品质的匹配难保证，因此设计一种既能提高干制品质、降低能耗，又能符合多种物料烘干要求的干燥机已近在眉睫。

一、技术干燥特点

物料干燥的目的是为了排除物料中过多的水份，防止霉变利于贮藏，保持或基本保持原有的品质，而干燥过程是一个复杂的物理化学过程，它伴随着水分和能量的交换与转移。物料干燥都是通过个体自由表面水分汽化而实现的，当物料含水量大时，自由表面被饱和水蒸汽包围，此时，物料的干燥速度取决于水蒸汽层水分子的扩散运动和空气的流动速度，当空气的温度升高时水分子扩散运动加剧，空气的流动速度加大可减薄水蒸汽层的厚度，所以提高温度和增加气流速度，可以加快物料的干燥过程。当物料含水量少时，主要靠物料个体内外温度差致使内部水分从内向外表面转移，而外表面温度高于物料内部的温度致使不利于内部水分的转移。（1）产品品质好。在1000—3000Pa的真空度下对物料进行干燥，物料温度在30—60℃之间，干燥室内氧气浓度低，适用于热敏及氧敏性物料的干燥；物料内外温度梯度小，由于逆渗透作用使得物料内的湿分可独自移动，克服了溶质散失现象，可最大程度保持产品的色、香、味，保证产品的品质。另外物料在真空状态下发泡形成多孔结构，使单位体积物料的表面积显著增大，产品的溶解性得到明显改善。（2）一种“绿色”干燥技术。干燥过程中的粉尘、有机挥发物、气味等可通过真空系统有效分离出来，不会对环境造成影响，故真空带式干燥机是一种“绿色”干燥技术，即环保型干燥技术。（3）适合高浓度高黏度（可达300Pa•s）物料的干燥。物料在平滑的输送带上通过传导-辐射联合供热干燥，而不受其他机械力和气流作用力的影响，故而极适合普通干燥器难处理的高浓度高黏度物料的干燥。（4）干净卫生，可大规模生产。在密闭的系统中连续运行，适用于大规模的生产，并防止物料污染。配置CIP在位清洗系统，在批与批、产品与产品之间可以非常方便地进行清洗。（5）热效率高。由于是传导干燥，避免了对流干燥中尾气所造成的焓流失，真空带干的热效率比普通对流干燥高20%—50%。

二、穿透网带式干燥机工艺

1.控制方案的选择。其中加热装置是带式干燥机的重要组成部分，怎样使加热达到快速、可靠以及控制方便是该系统研究的内容。可以有两种控制方案：第一种方法是采用单片机控制。优点造价低廉。缺点根据该系统设计要求，A/D转换路数多达32路，控制、检测等输入输出端口也多达几百个，采用单片机就要大量扩展输入输出，从而使设计量较大，整体系统的功能难于设计；再者单片机经常采用单一的显示窗口，每次只能显示一个参数，多个参数显示要采取循环方式，显示速度较慢，若采用多个显示窗口，显示器太多；并且与上位机通讯速度也会很慢。第二种方法是采用计算机控制。优点开发周期短；能用高级语言编程，降低了编程难度；可以设计控制界面，操作方便；可以同时显示各点的实时温度及设定温度，便于比较和修改，提高了运算速度。缺点造价比单片机略高一些；还有显示器USB接口也较少，因此研制了一种扩展卡，把显示器一个USB接口扩展成几个USB接口，每个USB可以和A/D转换器、风扇控制电路、风扇检测电路连接。除此之外，该控制系统温度调节采用单片机控制加热装置的方法，比现有调节变速箱的方法简单，经济。

2.干燥过程优化。根据模拟得到的数据绘制成干燥曲线图，对带式干燥机提出干燥机结构和干燥过程的优化方案。一是传送带最佳翻转时间。经过一段时间的干燥后，如果某一层传送带上的堆积物料各子层含水率的变化已经很小以至于不变时，就可以认为该时间是传送带最佳翻转时间，继续干燥物料的含水率也不会有显著变化，还会增加能耗，降低干燥效率。在热风温度为80℃、热风风速为2.5m/s、蒜片初始干基含水率1.1kg/kg、物料初始温度20℃、物料堆积厚度为10cm，用模拟结果找出物料干基含水率从显著变化到变化缓慢的时间点，以确定传送带最佳翻转时间。二是传送带长度。根据对传送带最佳翻转时间的模拟分析，当传送带速度为0.004m/s时，传送带翻转时间范围为25～30min，所以最佳传送带长度为6～7m。三是干燥机层数。干燥机层数对整个干燥机的成本有很大影响，增加层数将会直接带来材料的增加，而且随着层数的增加，整个干燥机的高度也将增高，这样会间接消耗更多的能源（物料必须从地面输送到最顶层）。只要能够使堆积物料底层达到预期干基含水率的干燥机层数才是合理的数量。四是通风道高度。通风道的高低对物料的干燥效果影响很大，如果通风道中空气达到饱和，那么就会抑制料层中的水分向空气迁移，从而影响干燥效果和干燥质量。干燥机层间距由物料的堆积高度和通风道的高度来确定，而通风道的高度由热风风速、物料的堆积高度及其所产生的水蒸气量决定。热风风速越大、物料堆积高度越高，则要求通风道高度越高；热风风速越小、物料堆积高度越低，则要求通风道高度越低。通常第1层的通风道高度最高，因为物料在第1层上产生的水蒸气最多。为了保证干燥效果，最好其他几层的高度也按第1层的高度设计。通风道的高度至少要满足热空气不达到饱和。五是热风风速。热风的风速也会影响干燥过程。若风速过快，热风经过物料表面会造成传热和传质不充分，从而造成能源浪费；若风速过慢，干燥介质会很快达到饱和，影响热风的干燥能力，进而影响干燥效率。在热空气的温度为80℃、通风道高度为0.3m和传送带翻转时间为30min的条件下，改变热风风速，模拟得到热风湿度与干燥时间的关系，，干燥时间到了30min左右时，风速小于2.5m/s，通风道中的热风已经达到或接近饱和；风速大于3.0m/s，通风道中的热风远未达到饱和。因此，最佳热风速度应至少为2.0m/s。

3.控制系统。一是热风温度自动控制。物料在干燥过程中除了脱水之外，还伴随物料内含物质生化变化，若物料受热温度不当，就可能导致质变，且各种物料的允许受温度都不一样，如何实现一机多用，关键是控制温度，我们通过控制范汽压力及蒸汽管道中的蒸汽流量来达到控制热风温度，首先寻找出物料受热的允许温度范围，然后输入温度仪表，用温度信号通过电磁阀来控制蒸汽流量，以确保物料所需的温度。二是全程烘干时间自动控制。由于物料含水率及物料各个阶段千燥所需的降水率各不相同，烘干时间的控制就至关重要了，目前干燥机还处于目测，手感等经验来控制烘干时间，这样对物料品质就受一定影响。产品以尾气温度设定连续检测反馈控制全程烘干时间，无论是原料发生变化还是工况发生变化引起物料干燥品质的改变，干燥机都能自动进行调整，以保证物料品质稳定一致。

参考文献：

［1］雷广平，王宝和.薄层干燥技术的研究进展［J］.干燥技术与设备，2016，9（2）：45-53．