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熱泵干燥在食品加工中的應用

熱泵作為一種由電力驅動的可再生能源設備,獲取環境介質、余熱中的低品位能量,提供可被利用的高品位熱能,熱泵每消耗1份能量,可以獲得3倍甚至更多的熱量,很大程度上提高了能源的利用效率,是一種高效節能的清潔能源產品。另外,采用熱泵技術進行熱回收,以及采用不同的技術對余熱熱源進行充分利用,可為國家有效節約大量能源資源。熱泵不僅能夠同時兼顧夏季制冷和冬季供暖以及熱水制取,還可以在工農業生產、國防建設等國民經濟的諸多領域發揮作用,應用潛力巨大。

一、熱泵干燥技術現狀

空氣源熱泵產品有很多差異化的市場空間,在大行業增速放緩之際,細分行業未必受限

近幾年,熱泵烘干市場增勢強勁,不僅在近5年的復合增長超過50%,在市場增勢放緩的情況下,2019年依然保持了兩位數的增長。

從熱泵烘干應用來看,空氣源熱泵產品廣泛地分布在第一產業:農、林、牧、漁、例如果蔬、谷物、海產品、煙草等領域;此外,工業領域、環保領域如印刷、淤泥干化等行業也有越來越多的應用。

當前熱泵烘干行業,面臨熱泵烘干機組,工藝,從業人員以及模式等諸多挑戰,在強勢增長的背后,理清業務思路,攻克各環節難題,才能在新興的藍海市場中獲取自身的價值空間。
熱泵烘干本身安全環保,經濟效益較高,是未來工農業烘干的大趨勢。從響應環保政策要求,取代傳統高能耗烘干技術的角度來說,這個市場前景可期。而同時,這樣一個快速增長的細分市場,機遇與挑戰并存。

目前市場上的烘干機組類型很多,有開式,閉式,分體式,整體式等等熱泵烘干應用的目標細分市場很多,不同的應用很多時候需要不同的溫度和濕度控制要求以滿足物料的工藝曲線不同的區域氣候條件差異很大

二、熱泵相關的標準

  熱泵行業的健康發展離不開標準的支持,目前我國已經建立了較為完善的產品標準體系,包括方法及安全標準、主機產品及部件標準、能效標準、設計及安裝使用等標準。

  在十年前,行業就專門制定了用熱泵制取熱水產品的標準,包括GB/T 23137—2008 《家用和類似用途熱泵熱水器》和GB/T 21362—2008《商業或工業用及類似用途的熱泵熱水機》。在現有制冷空調行業的一些產品標準中,很多也包括了對熱泵的要求和規定,例如房間空調器、單元式空調機、冷水機組等產品標準中都涉及到熱泵型產品的相關內容和規定;同時行業內還針對熱泵產品應用的低環境溫度等條件制訂了很多專用標準,如GB/T 25127.1—2010《低環境溫度空氣源熱泵機組第1部分:工業或商業用及類似用途的熱泵機組》、GB/T 25127.2—2010《低環境溫度空氣源熱泵機組第2部分:戶用及類似用途的熱泵機組》、GB/T 25857—2010《低環境溫度空氣源多聯式熱泵機組》等。

為了配合熱泵相關產品國家標準的貫徹執行和配套落實,行業及社會團體也配套制定了多項專用標準,在實際工作中發揮了重要的作用。比如中國制冷空調工業協會在2009年就制訂并發布了相關的協會標準CRAA 311《熱泵熱水系統設計、安裝及使用規范》。

熱泵烘干技術在食品和天然原料中的應用:

花葉類:玫瑰花、菊花、桂花、金銀花、月季花、茉莉花、百合花、三七花、石斛花、荷花、黃秋葵花、牡丹花、迷迭香、山茶花、茶葉、黃花菜、霸王花等等;

根莖類:三七、石斛、瑪卡、天麻、葛根、西洋參、當歸、靈芝、紅薯、土豆、黃姜、花生、山藥、芋頭、筍干、大蒜、人參、西洋參、紅參、白參、生曬參、太子參、冬蟲夏草、黃芪、桔梗、魔芋等等;

果實類:蘋果干、芒果干、火龍果干、桃子、杏子、李子、葡萄干、枸杞、黑枸杞、紅棗、荔枝、龍眼、核桃、葵花籽、西瓜子、南瓜子、草莓、櫻桃、菠蘿、獼猴桃、小番茄、柿子、八角、草果、花椒、玉米、大豆、水稻、大麥、南瓜、松仁、辣椒、干果、薯泥、羅漢果等;

肉類:臘肉、臘腸、臘排、臘鴨、臘味、牛肉、羊肉、家禽、肉制品等等;

海鮮、漁類:蝦干、魚干、干貝、海馬、魷魚、鮑魚、墨魚、帶魚、鯉魚、鯽魚、沙丁魚、雪魚、草魚、羅非魚、海馬干、海帶、紫菜、海產品等等;

食品類:米粉、面條、掛面、谷物、銀耳、腐竹等等;

蔬菜類:秋葵、胡蘿卜、蘑菇等

四、丹佛斯熱泵應用案例

案例: 山東金洋食品廠用丹佛斯熱泵烘干,每年節省電費超30萬元

     熱泵烘干確實很節能,冬季用電每小時約100度,夏季用電每小時約60度。而原來使用電加熱管烘干方式,冬季每小時用電平均約為200度,夏季每小時用電平均約為150度。熱泵烘干相比電加熱管烘干,平均每小時節省電費約90度以上,以電價0.52/度計算,每年節省費用超30萬元。---- 金洋食品廠趙總

 

 

實踐中變革之路,熱泵烘干最為理想

       金洋食品廠,是位于山東省一家集山楂加工、生產、銷售于一體的現代化食品企業。據該廠廠長趙總介紹:2016年政府禁止使用燃煤之后,山東省的山楂制品企業便開始了清潔化改造之路,當前省內采用的山楂制品烘干方式形色各異,除采用空氣源熱泵烘干之外,還有一些加工廠采用燃氣鍋爐烘干,或者電加熱管方式烘干。

       趙總表示:為了尋求一種更加節能、好用的山楂烘干設備,金洋食品廠在過去的幾年里,對每一種烘干方式都進行了逐一嘗試,結果發現唯有空氣源熱泵烘干不僅節能效果明顯,而且烘干效率高、品質好、使用方便、安全可靠,值得大力推廣。

 

 

    對于過去采用每一種烘干方式的使用感受,趙總還與記者進行了一一分享:“2016年以前,主要采用燃煤進行烘干,不僅不安全、不衛生,還對大氣環境造成危害,并且需要專門安排兩個工人輪流值守;2016年以后,改用燃氣鍋爐烘干,由于當地燃氣價格較高,僅燃氣費用一天就要4000多元,而且使用燃氣存在安全風險,政府對燃氣管道的使用也有嚴格要求;2017年,改用電加熱管方式烘干,冬季每小時用電平均約為200度,夏季每小時用電平均約為150度,而且電加熱管烘干溫度不便于掌控,山楂制品口感較硬,品質不佳。

空氣源熱泵,烘干效果出乎意料

   2018年底,金洋食品廠計劃對山楂烘干設備進行再次升級改造,經過深入了解和仔細對比,最終決定選用了4臺由山東歐菲特能源科技有限公司提供的丹佛斯全配置復合式熱泵烘干機組,用戶具體要求是:1、需降低運行費用,但是產量和產品品質不能降低;2、要利用現有烘干設備基礎進行改造;3、為了檢驗使用效果,必須要在冬季開始使用。

       當記者問及必須要求在冬季就開始使用的原因時,趙總告訴記者:冬季外部氣溫較低,山楂烘干需求熱量較多,而且冬季對機組運行的性能要求較高,因此冬季最容易檢驗機組的節能效果和穩定性。另外趙總還表示:其實在安裝使用之前,對空氣源熱泵的節能和烘干效果也是將信將疑,我們甚至要求不必拆除原有的電加熱管設備,以保障工廠正常生產,但是萬萬沒有想到空氣源熱泵烘干效果如此之好。

 

 

    根據了解,金洋食品廠空氣源熱泵烘干機組于2018年底安裝完成,2019年年初投入使用,目前已經成功運行了6個多月,24小時不停運轉,不僅沒有出現過任何故障,而且烘干效果和節能性相當明顯,當談起對空氣源熱泵烘干的使用感受時,趙總更是津津樂道:

     首先是更加節能,比如原先采用電加熱管烘干方式,冬季每小時用電平均約為200度,夏季每小時用電平均約為150度,現在采用空氣源熱泵烘干,冬季用電每小時約100度,夏季用電每小時約60度,以電價0.52/度計算,相當于每天節省電費1000多元,每年節省超30萬元,而且外部溫度越高,節能效果就越明顯。此外,通過合理的現場布置設計,使得熱泵烘干機組的熱量兼顧保持悶片房溫度,而以前則需要天然氣鍋爐的熱量進行維持,所以在節省電費的同時,還節省了一部分天然氣費用。

     其次是烘干效果更好,以前采用燃氣或電加熱管烘干方式,不僅又薄又硬、口感較差,而且體積較小,比如同樣是50g/袋的成品,原有的烘干方式看起來只有一點點,而空氣源熱泵烘干出來就能裝滿滿一袋子。熱泵烘干后的山楂制品口感酥軟,顏色純正,體積較大,對品質和銷量都帶來了極大的保障。

      再次是烘干效率更高、操作更加方便,空氣源熱泵烘干機組一天24小時都處于工作狀態,到目前已經成功運行了6個多月,沒有出現過任何因故障導致停工的現象。而且空氣源熱泵烘干溫度上升較快,溫度便于控制,一鍵式操作方式,就能順利滿足山楂烘干的溫度要求。

      第四是安裝更加便利、服務更加周到,根據我們的要求,空氣源烘干機組是在原來設備的基礎上,利用現有的空間進行改造,不涉及更多的烘房投資。

丹佛斯全配置烘干機,烘干與除濕完美結合

      據趙總介紹,其實空氣源熱泵在山東省山楂制品產業內并非剛剛興起,以前也有部分工廠采用熱泵烘干方式,但由于設備生產廠家實力欠缺、機組性能較差、售后服務難以保障等原因,導致一些工廠對空氣源熱泵失去了信心。而通過對丹佛斯全配置烘干機組的使用,我們才真正感受到空氣源熱泵烘干的獨特優勢。

據記者了解,丹佛斯全配置熱泵除濕烘干機組是一款復合式空氣源熱泵干燥機,兼顧了開式(從環境吸熱實現快速升溫),閉式(以制冷方式除濕),并以冷凝熱進行再加熱的綜合功能。此機組除采用帶熱回收的閉式熱泵除濕系統,還運用丹佛斯MCX系列PLC控制器進行控制優化,開閉式模式合理切換,可實現熱泵烘干機組的全程高效能運行,把熱泵除濕烘干節能等功能完美地結合起來。

      另外,基于本身的配件技術優勢,丹佛斯在烘干系統中采用新型環保冷媒的同時,還運用了丹佛斯自身企業研發和生產制造的熱泵烘干專用壓縮機、控制器、膨脹閥、干燥過濾器、電磁閥、單向閥、微通道換熱器、壓力開關等核心元器件,打造了一站式全配置的整體式解決方案,從而保證了熱泵烘干系統的可靠性與除濕烘干系統熱效率。

據悉,針對丹佛斯全配置熱泵除濕烘干機組,丹佛斯可為OEM企業提供機組的整體設計方案,并與OEM企業一同為終端客戶系統改造方案提出建議。

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