空氣源熱泵烘干中藥濕丸的應(yīng)用范文

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《潔凈與空調(diào)技術(shù)》2017年第2期

摘要：研發(fā)出一種中藥濕丸熱泵烘干房，該烘干房以空氣源熱泵為熱源，并采用余熱回收技術(shù)。經(jīng)六味地黃丸濕丸烘干對比實驗，空氣源熱泵烘干房較傳統(tǒng)的電加熱烘干房，總烘干時間縮短23%，總電耗節(jié)省57%，藥丸質(zhì)量達到規(guī)定要求。空氣源熱泵烘干房作為一種節(jié)能、環(huán)保、高效的烘干設(shè)備完全可以中藥濕丸的烘干。

關(guān)鍵詞：熱泵；烘干；中藥濕丸；能效

烘干是工業(yè)、農(nóng)副產(chǎn)品、食品加工業(yè)、藥材等眾多產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的一個重要工序，同時烘干過程也是高能耗過程［1-2］。烘干裝置及其烘干過程控制與烘干加工產(chǎn)品的色、香、味、保質(zhì)期、營養(yǎng)成分等密切相關(guān)，也與生產(chǎn)效率、成本、能耗等密切相關(guān)［3］。在這些干燥加工的產(chǎn)品中，藥材對干燥的品質(zhì)的要求最高，干燥過程控制也最嚴格，其中最典型的是中藥濕丸的干燥。目前中藥濕丸最常用的干燥方法是采用蒸汽或電烤房進行烘干，采用上述方法存在的主要問題：一是蒸汽和電作為熱源能耗高，二是用于干燥的循環(huán)空氣濕度不能有效控制［4］。熱泵干燥作為一種節(jié)能環(huán)保的干燥技術(shù)，廣泛用于農(nóng)產(chǎn)品、食品干燥加工，近幾年來逐步開始在藥材加工中應(yīng)用，隨著我國藥材質(zhì)量標準的逐步完善，既保障品質(zhì)又節(jié)能環(huán)保的熱泵干燥技術(shù)在藥材干燥，特別是中成藥干燥中的應(yīng)用將越來越廣泛［5］。為此以六味地黃丸的濕丸烘干為例，開展了空氣源熱泵干燥技術(shù)在中藥濕丸干燥的應(yīng)用。

1熱泵烘干房的設(shè)計

1.1原電加熱烘干房問題

六味地黃丸是由熟地黃、酒萸肉、牡丹皮、山藥、茯苓、澤瀉組成的一種中成藥，它經(jīng)過粉碎→提取→制丸→干燥→包裝5個過程，這是一般中藥濕丸的制作過程。六味地黃丸濕丸的含水量約為35%~45%，最終烘干后的含水量約為3%~7%，允許的干燥溫度一般為：60~65℃。某藥廠六味地黃丸的濕丸干燥原烘干房采用電加熱，其烘干房內(nèi)放4臺層架小車。一般烘干時間為15~16h。這種烘干方式主要存在如下問題：1）當(dāng)環(huán)境空氣濕度較大，特別是梅雨季節(jié)，濕丸干燥時排出的濕空氣相對濕度沒有降低或濕空氣沒有排除，在進新風(fēng)時，部分高濕度空氣又再次進入烘干房，混合后的循環(huán)空氣濕度高，導(dǎo)致濕丸的烘干時間需延長，有時會高達28h，幾乎為秋季干燥時間的2倍；2）每個電烤房的電加熱功率為36kW（不含循環(huán)風(fēng)機的功率），能耗高；3）因風(fēng)道設(shè)計問題，氣流分配不均勻，導(dǎo)致出現(xiàn)烘干不均勻的現(xiàn)象。

1.2熱泵烘干房的原理

新的熱泵烘干房采用圖2所示的閉路式熱泵干燥系統(tǒng)。閉路式熱泵干燥系統(tǒng)有內(nèi)外兩個工作循環(huán)，即制冷劑在熱泵系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)和干燥介質(zhì)的干燥循環(huán)。制冷劑在蒸發(fā)器中吸收由干燥系統(tǒng)排出的廢氣中的熱量后，制冷劑液體蒸發(fā)為氣體；經(jīng)壓縮機壓縮后，排到冷凝器中；高溫高壓的制冷劑氣體在冷凝器中冷凝，放出的冷凝熱對經(jīng)蒸發(fā)器降溫除濕的低溫空氣，將低溫空氣加熱到要求的溫度，低溫空氣也因升溫后相對濕度降低，也即為干燥空氣，高溫干燥的空氣作為烘干房干燥介質(zhì)對物料進行干燥；冷凝后的制冷劑液體經(jīng)膨脹閥節(jié)流后流到蒸發(fā)器內(nèi)，如此循環(huán)往復(fù)。同時，干燥介質(zhì)絕大部分在干燥室和冷凝器之間封閉循環(huán)，當(dāng)濕度達到排放標準時，部分空氣被排濕風(fēng)機直接排出，排出的高溫空氣經(jīng)熱泵系統(tǒng)的蒸發(fā)器進行余熱回收后再排掉。該系統(tǒng)的優(yōu)勢在于：1）系統(tǒng)采用保溫效果好的保溫材料作為干燥室箱體，減少了烘干過程中熱量損失；2）全自動的溫濕度過程控制，控制精度高，靈活方便；3）封閉循環(huán)的熱風(fēng)循環(huán)方式有利于降低運行能耗，換熱過程中不需要特殊技術(shù)的換熱器；4）排濕熱量通過蒸發(fā)器，使空氣中的水蒸汽凝結(jié)，即干燥了空氣，又對空氣的余熱進行了利用，提高熱泵運行能效，降低了能耗；5）這種結(jié)構(gòu)方式熱泵系統(tǒng)可以采用室內(nèi)安裝方式。

1.3熱泵烘干房的結(jié)構(gòu)

熱泵烘干房內(nèi)空尺寸為3.96m×4.5m×2.5m，可容料車12車，選用熱泵系統(tǒng)為瑞星公司LAD140FC型和LAD070FC型空氣源熱泵各1臺。

1）將空氣源熱泵烘干機安裝在熱泵烘干房內(nèi)，并且將空氣源熱泵烘干機的室外機直接放在排濕風(fēng)機下，熱泵室外機布置如圖4，利用蒸發(fā)器對濕空氣中水蒸汽的凝結(jié)作用，降低熱泵烘干房周圍環(huán)境空氣的濕度，可以有效解決高濕度環(huán)境下因補充新風(fēng)濕度高導(dǎo)致干燥時間延長的問題。

2）增大熱泵烘干房內(nèi)循環(huán)風(fēng)機的風(fēng)量，烘干房循環(huán)風(fēng)機布置如圖5，使循環(huán)總風(fēng)量達到40000m3/h，迎面風(fēng)速達到1.5m/s，整個烘干房的溫度和濕度都較均勻。

3）采用大熱泵機組配制，使整個熱泵烘干房升溫快、溫度更均勻。

2熱泵烘干房的烘干試驗

2.1試驗方法

在熱泵烘干房建造好后進行烘干試驗。將12臺小車裝好六味地黃丸濕丸，并進行編號，分別為1～12號，推入熱泵烘干房，從下午18：40分開始啟動空氣源熱泵烘干機進行加熱和排濕。從12臺車的不同藥盤中隨機抽取10個藥丸，進行質(zhì)量和含水率的測試，每隔2h取樣一次。

2.2熱泵的試驗結(jié)果

試驗就烘干房溫升、含水率等指標進行了測試，結(jié)果如下：1）單位時間溫升。12臺料車滿載從17℃升溫到67℃，用時3.5h，單位時間溫升為14.3℃/h，大于一般要求的10℃/h，表明熱泵烘干機組的供熱量規(guī)定滿足要求。2）從烘干房空氣溫度升到67℃開始，干燥過程中每隔2h取一次樣,測量藥丸的質(zhì)量和含水率，當(dāng)干燥8h后，烘干房藥丸的含水率均在5%~7%之間（如表1），已滿足成品要求。其藥丸含水率隨烘干時間變化曲線如圖6，從圖6看出，藥丸干燥前期水分排出較快，后期較慢，與常規(guī)干燥方法的規(guī)律相同。同時記錄了烘干過程總電耗（包括循環(huán)風(fēng)機用電）。采用電加熱烘干方式總耗電為433kWh,采用空氣源熱泵烘干方式總耗電為186kWh，后者節(jié)能57%。

3結(jié)論

1）采用空氣源熱泵烘干房進行六味地黃丸的濕丸烘干，包括升溫及干燥的總時間為11.5h，相比原來的總烘干時間15h，時間縮短了23%，主要原因是烘干房空氣溫度和濕度均勻，空氣的相對濕度控制較好，干燥速率快。

2）采用空氣源熱泵烘干方式總耗電較電加熱烘干方式節(jié)能57%，主要原因是熱泵運行過程中熱泵能效比平均為2左右，另一方面烘干時間也縮短了。空氣源熱泵烘干設(shè)備因能耗低、空氣濕度控制好、烘干藥品品質(zhì)有保障，完全可以用于中藥濕丸的烘干。

參考文獻：

［1］孫剛，李開斌，晏晨，等.干燥溫度對廣東紫珠藥材質(zhì)量的影響［J］.北方藥學(xué)，2015（11）：15-16.

［2］趙丹丹，彭郁，李茉，等.枸杞熱泵干燥室系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用［J］.農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2016（S1）：359-365.

［3］羅磊，康新艷，朱文學(xué)，等.熱泵遠紅外聯(lián)合干燥金銀花的工藝優(yōu)化及品質(zhì)控制［J］.食品科學(xué)，2016（18）：6-12.

［4］王曉明，寇圓圓.熱泵干燥系統(tǒng)溫濕度控制實驗研究［J］.干燥技術(shù)與設(shè)備，2014（5）：42-46.

［5］朱邵晴，郭盛，沙秀秀.黨參藥材不同干燥方法水分動態(tài)過程模擬與分析［J］.食品工業(yè)科技，2017（7）：245-249.

作者：張江南 單位：廣東瑞星新能源科技有限公司