!!!热泵干燥装置在生物物料干燥中的应用分析

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!!!热泵干燥装置在生物物料干燥中的应用分析热泵干燥装置在生物物料干燥中的应用分析
李满峰3
陈东谢继红刘荣辉
(天津科技大学机械工程学院)
摘要干燥是食品、药品及生物活性制品生产的基本环节之-。就热泵与生物物
料干燥装置相结合， 提高干燥过程的热效率， 降低生物物料在干燥过程中的质量损
失进行了较深入的分析， 同时也对热泵干燥装置应用与推广需进-步解决的问题及
其应用策略进行了剖析。
关键词热泵干燥生物物料质量保护
干燥是食品、药品及生物活性制品等生物
物料加工与贮存的基本手段之-。生物物料干
燥的基本特点是干燥温度低、干燥时间长、物
料的质量保护要求高， 因此， 低温干燥、真空
干燥、惰性介质干燥是生物物料干燥的常用方
式[1， 2， 3 ]
。热泵是高效节能装置， 也是制取低温
干燥介质的高效装置， 应用于生物物料干燥具
有独特的优势[4， 5 ]
， 本文就生物物料热泵干燥装
置的能源利用效率、物料质量保护、热质传递
强化、应用推广等方面进行研究分析。
1热泵式生物物料干燥装置的节能分析
生物物料干燥多采用热空气作为干燥介
质， 为防止易挥发成分的损失和易氧化、易分
解成分的变质， 在流化床、烘箱等干燥装置中，
热风温度通常在 60℃ ～ 100℃之间。在喷雾干
燥装置、气流干燥装置中， 由于物料受热时间
短， 热风温度可高达150℃左右。
进入干燥装置吸收物料的水分后， 变为含湿量
较高的低温废气， 排入环境。
上述干燥装置有两点不足: 首先， 热风的
吸湿能力不强。由于热风是直接加热环境中的
空气获得， 当夏天空气潮湿(如温度为 40℃左
右， 相对湿度达 95% ) ， 且热风温度不能太高
(受生物物料变性温度的限制)时， 其吸收物料
水分的能力很低， 相关数据如表1 所示。
表1 空气温度与饱和湿含量
空气温度
℃ 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
饱和湿含量
gõm- 3 9 17 30 51 83 130 198 293 424 598
由表1 可见， 以环境温度40℃， 相对湿度
95%为例， 其湿含量达49gö m 3
。当药物或生物
活性制品要求热风温度低于60℃时， 则热风的
最大吸湿能力仅为8gö m 3
左右， 再考虑到物料
的平衡湿含量要求及干燥过程传质推动力等因
素， 此时用直接加热方法制取的热风几乎没有