空氣能熱泵干燥技術干燥食用菌的技術流程與研究趨勢

張佳麗 鄒德爽

摘?要：烘干技術是食用菌處理的重要技術之一，有利于食用菌的長期儲存，并保留更多的營養成分，現階段應用于食用菌的烘干技術有很多種，空氣能熱泵干燥技術作為適用于食用菌烘干的重要技術其使用量逐漸增多。重點分析了空氣能熱泵干燥食用菌的流程及原理，說明了其技術優勢，總結了空氣能熱泵干燥技術在食用菌應用研發趨勢。

關鍵詞：空氣能熱泵干燥;食用菌;技術流程;研究;趨勢

中圖分類號：S226.6?文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.11.007

作者簡介：張佳麗（1988-），女，黑龍江佳木斯人，工程碩士，工程師，研究方向：農業工程。

0?引言

食用菌是我國的山珍產品之一，具有品種豐富、能夠人工栽培的特點，且營養豐富、味道鮮美，是我國人民的常見食品。隨著食用菌產業的發展，我國的食用菌產量不斷增長，新鮮的食用菌直接銷售的量有限，并不能實現對高產菌類的有效銷售，但新鮮食用菌由于含水量高，采摘后生理活動仍比較旺盛，若不對其進行一定的處理，會造成品質下降甚至腐敗等嚴重后果，傳統對于食用菌的處理常采用晾曬、腌制等方式，由于處理耗時長，只適合少量食用菌的處理。因此，利用機械技術對食用菌進行高效、快速的干燥處理十分必要。

1?空氣能熱泵干燥技術

空氣能熱泵干燥技術相對于傳統的電熱干燥技術具有多種技術優勢，且效率更高，適宜在食用菌干燥處理中進行應用。空氣能熱泵干燥的系統由干燥室、壓縮機、循環風機、蒸發器、冷凝器等組成，利用熱循環原理只消耗少量電能即可實現在熱泵驅動下在系統中進行氣液兩相的熱力循環過程，從而對需要干燥處理的食用菌進行干燥，空氣能熱泵干燥機械形式如圖1所示。

2?空氣能熱泵干燥食用菌的流程及原理

2.1?工作流程

在熱泵干燥系統工作時，外界的空氣被吸引至熱泵系統，并由冷凝器將其轉換成為高溫低濕空氣，在泵體工作動力下高溫干燥空氣進入干燥室內，在熱風的作用下食用菌被快速升溫且其中水分逐漸蒸發成為水蒸氣，當干燥空氣吸收水蒸氣后進行繼續循環流動進入蒸發器實現降溫除濕，且熱泵系統對氣體中的脫濕水蒸氣的汽化潛熱進行回收，如圖2所示。在空氣由低溫低濕→高溫低濕→高溫高濕→低溫低濕的循環過程中，干燥室中的食用菌則會快速的實現脫水干燥。

相對來說，空氣能熱泵干燥屬于比較溫和的干燥方式，由于干燥原理更為合理，其縱向溫差小，平面溫度均勻，通過在干燥過程中調節循環空氣的溫濕度和風量，能夠實現對需干燥的食用菌均勻烘干的效果，食用菌在干燥室內水分逐漸且勻速散失，與自然干燥近似，有利于提升干燥后的食用菌質量。

2.2?主要結構及原理

2.2.1?烘干箱技術

烘干箱按照熱氣流的流動形式不同可分為水平氣流烘干箱和垂直氣流烘干箱，水平氣流烘干箱的熱氣流在食用菌的表面吹過，將表層至底層的水分逐步帶走;垂直氣流烘干箱的熱氣流垂直穿過食用菌層，將水分均勻帶走。針對食用菌干燥而言，應視食用菌的品種特點選擇烘干箱的形式，對于大體積的菌類，如平菇、香菇等，建議采用水平氣流烘干箱，水平氣流易于進入菌體間隙，從而達到良好的烘干效果;對于體積小、菌層較密的菌種，如金針菇、蟹味菇等，采用垂直氣流烘干，以利于烘干效率的提升。

2.2.2?熱源及循環技術

熱泵干燥的熱源形式具有多種，例如電能、化學能、蒸氣壓縮等，而對于食用菌而言，選用低溫熱源較為適宜，因此，本文建議選用空氣能熱泵作為食用菌烘干的主要熱源，由于食用菌的特殊性，過高的熱溫不利于食用菌品質的保存和營養成分的存留。在熱風循環的過程中壓縮機、冷凝器、節流裝置、蒸發器等部件的匹配關系十分重要，應重視設計過程中對以上四大核心部件的熱能轉換參數模擬，以保證烘干過程的合理性。

3?空氣能熱泵干燥技術優勢分析

（1）干燥效率高。相對于傳統的食用菌干燥技術而言，空氣能熱泵干燥技術所采用的熱循環模式能夠利用蒸發器的除濕功能顯著提高對高含水率食用菌的干燥效率，且很多熱泵干燥系統設計了熱泵輔助干燥機用以進一步縮短干燥過程的時間消耗，與傳統的電加熱干燥機干燥食用菌的過程相比，空氣能熱泵干燥技術的工作時間可縮短1/3～1/2，且干燥后品質更佳。

（2）能耗顯著降低。由于熱泵干燥技術充分利用了氣流循環原理，相對于傳統的熱干燥技術而言，其能耗顯著降低，如圖3所示，針對食用菌處理的不同干燥技術所需能耗對比情況，可見空氣能熱泵干燥技術的優勢十分明顯。

（3）干燥適應能力強。針對不同食用菌品種的特點，熱泵干燥技術能夠提供寬泛的熱空氣溫度調整范圍，通常情況下溫度的可調整范圍在-20～100 ℃之間，且其干燥標準濕度的可調整范圍為15%～80%，利用更為寬泛的工作適應能力能夠滿足不同用途、不同品種食用菌干燥的需求。

4?空氣能熱泵干燥技術在食用菌應用的研發趨勢

（1）加強專用干燥技術的研究。現階段使用的空氣能熱泵干燥機械多為成品的通用干燥機械，盡管能夠實現對食用菌的烘干要求，但在設計過程中并沒有充分考慮到食用菌烘干的特質，不能達到最佳的烘干效果。針對食用菌的烘干需求，應注意研發菌類烘干的專用壓縮機技術，避免出現烘干過程溫度過高或溫度不均勻問題，以便進一步提升食用菌的烘干品質。

（2）設計研發復合型烘干技術。由于單一的空氣能熱泵干燥過程很難達到食用菌烘干的最佳狀態，因此，在烘干技術的研究中可考慮將空氣能熱泵干燥技術與太陽能干燥、變頻烘干技術、電熱干燥等相結合，使干燥的效率進一步提升，同時優化干燥流程，并進一步降低烘干過程的能源消耗。

（3）考慮選用復合干燥介質的形式。目前使用的干燥介質多為普通空氣，在未來的空氣能熱泵干燥機械設計中，可考慮適當降低氧氣濃度，并同時增加氮氣或二氧化碳的比例，以起到抑制酶活性的效果，有利于食用菌品質的進一步提升。另外，把干燥介質中的氧氣、氮氣、二氧化碳按照一定的配比加入到干燥室中，作為干燥介質循環使用，能夠使食用菌的干燥和熱風循環效果進一步優化提升。

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