熱泵干燥在食品加工中的應(yīng)用

熱泵作為一種由電力驅(qū)動(dòng)的可再生能源設(shè)備，獲取環(huán)境介質(zhì)、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(jié)能的清潔能源產(chǎn)品。另外，采用熱泵技術(shù)進(jìn)行熱回收，以及采用不同的技術(shù)對(duì)余熱熱源進(jìn)行充分利用，可為國(guó)家有效節(jié)約大量能源資源。熱泵不僅能夠同時(shí)兼顧夏季制冷和冬季供暖以及熱水制取，還可以在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的諸多領(lǐng)域發(fā)揮作用，應(yīng)用潛力巨大。

一、熱泵干燥技術(shù)現(xiàn)狀

空氣源熱泵產(chǎn)品有很多差異化的市場(chǎng)空間，在大行業(yè)增速放緩之際，細(xì)分行業(yè)未必受限

近幾年，熱泵烘干市場(chǎng)增勢(shì)強(qiáng)勁，不僅在近5年的復(fù)合增長(zhǎng)超過50%，在市場(chǎng)增勢(shì)放緩的情況下，2019年依然保持了兩位數(shù)的增長(zhǎng)。

從熱泵烘干應(yīng)用來看，空氣源熱泵產(chǎn)品廣泛地分布在第一產(chǎn)業(yè)：農(nóng)、林、牧、漁、例如果蔬、谷物、海產(chǎn)品、煙草等領(lǐng)域；此外，工業(yè)領(lǐng)域、環(huán)保領(lǐng)域如印刷、淤泥干化等行業(yè)也有越來越多的應(yīng)用。

當(dāng)前熱泵烘干行業(yè)，面臨熱泵烘干機(jī)組，工藝，從業(yè)人員以及模式等諸多挑戰(zhàn)，在強(qiáng)勢(shì)增長(zhǎng)的背后，理清業(yè)務(wù)思路，攻克各環(huán)節(jié)難題，才能在新興的藍(lán)海市場(chǎng)中獲取自身的價(jià)值空間。
熱泵烘干本身安全環(huán)保，經(jīng)濟(jì)效益較高，是未來工農(nóng)業(yè)烘干的大趨勢(shì)。從響應(yīng)環(huán)保政策要求，取代傳統(tǒng)高能耗烘干技術(shù)的角度來說，這個(gè)市場(chǎng)前景可期。而同時(shí)，這樣一個(gè)快速增長(zhǎng)的細(xì)分市場(chǎng)，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。

目前市場(chǎng)上的烘干機(jī)組類型很多，有開式，閉式，分體式，整體式等等；熱泵烘干應(yīng)用的目標(biāo)細(xì)分市場(chǎng)很多，不同的應(yīng)用很多時(shí)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(qū)域氣候條件差異很大

二、熱泵相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)

　　熱泵行業(yè)的健康發(fā)展離不開標(biāo)準(zhǔn)的支持，目前我國(guó)已經(jīng)建立了較為完善的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系，包括方法及安全標(biāo)準(zhǔn)、主機(jī)產(chǎn)品及部件標(biāo)準(zhǔn)、能效標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)及安裝使用等標(biāo)準(zhǔn)。

　　在十年前，行業(yè)就專門制定了用熱泵制取熱水產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，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(yè)或工業(yè)用及類似用途的熱泵熱水機(jī)》。在現(xiàn)有制冷空調(diào)行業(yè)的一些產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中，很多也包括了對(duì)熱泵的要求和規(guī)定，例如房間空調(diào)器、單元式空調(diào)機(jī)、冷水機(jī)組等產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中都涉及到熱泵型產(chǎn)品的相關(guān)內(nèi)容和規(guī)定;同時(shí)行業(yè)內(nèi)還針對(duì)熱泵產(chǎn)品應(yīng)用的低環(huán)境溫度等條件制訂了很多專用標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T 25127.1—2010《低環(huán)境溫度空氣源熱泵機(jī)組第1部分：工業(yè)或商業(yè)用及類似用途的熱泵機(jī)組》、GB/T 25127.2—2010《低環(huán)境溫度空氣源熱泵機(jī)組第2部分：戶用及類似用途的熱泵機(jī)組》、GB/T 25857—2010《低環(huán)境溫度空氣源多聯(lián)式熱泵機(jī)組》等。

為了配合熱泵相關(guān)產(chǎn)品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的貫徹執(zhí)行和配套落實(shí)，行業(yè)及社會(huì)團(tuán)體也配套制定了多項(xiàng)專用標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際工作中發(fā)揮了重要的作用。比如中國(guó)制冷空調(diào)工業(yè)協(xié)會(huì)在2009年就制訂并發(fā)布了相關(guān)的協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)CRAA 311《熱泵熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝及使用規(guī)范》。

三 、 熱泵烘干技術(shù)在食品和天然原料中的應(yīng)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(dāng)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(shí)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(chǎn)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(yīng)用案例

案例: 山東金洋食品廠用丹佛斯熱泵烘干，每年節(jié)省電費(fèi)超30萬元

   　　熱泵烘干確實(shí)很節(jié)能，冬季用電每小時(shí)約100度，夏季用電每小時(shí)約60度。而原來使用電加熱管烘干方式，冬季每小時(shí)用電平均約為200度，夏季每小時(shí)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(shí)節(jié)省電費(fèi)約90度以上，以電價(jià)0.52元/度計(jì)算，每年節(jié)省費(fèi)用超30萬元。---- 金洋食品廠趙總

實(shí)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(chǎn)、銷售于一體的現(xiàn)代化食品企業(yè)。據(jù)該廠廠長(zhǎng)趙總介紹：“自2016年政府禁止使用燃煤之后，山東省的山楂制品企業(yè)便開始了清潔化改造之路，當(dāng)前省內(nèi)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?xì)忮仩t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(jié)能、好用的山楂烘干設(shè)備，金洋食品廠在過去的幾年里，對(duì)每一種烘干方式都進(jìn)行了逐一嘗試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)唯有空氣源熱泵烘干不僅節(jié)能效果明顯，而且烘干效率高、品質(zhì)好、使用方便、安全可靠，值得大力推廣。”

  　　對(duì)于過去采用每一種烘干方式的使用感受，趙總還與記者進(jìn)行了一一分享：“2016年以前，主要采用燃煤進(jìn)行烘干，不僅不安全、不衛(wèi)生，還對(duì)大氣環(huán)境造成危害，并且需要專門安排兩個(gè)工人輪流值守；2016年以后，改用燃?xì)忮仩t烘干，由于當(dāng)?shù)厝細(xì)鈨r(jià)格較高，僅燃?xì)赓M(fèi)用一天就要4000多元，而且使用燃?xì)獯嬖诎踩�風(fēng)險(xiǎn)，政府對(duì)燃?xì)夤艿赖氖褂靡灿袊?yán)格要求；2017年，改用電加熱管方式烘干，冬季每小時(shí)用電平均約為200度，夏季每小時(shí)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(zhì)不佳。”

空氣源熱泵，烘干效果“出乎意料”

 　　2018年底，金洋食品廠計(jì)劃對(duì)山楂烘干設(shè)備進(jìn)行再次升級(jí)改造，經(jīng)過深入了解和仔細(xì)對(duì)比，最終決定選用了4臺(tái)由山東歐菲特能源科技有限公司提供的丹佛斯全配置復(fù)合式熱泵烘干機(jī)組，用戶具體要求是：1、需降低運(yùn)行費(fèi)用，但是產(chǎn)量和產(chǎn)品品質(zhì)不能降低；2、要利用現(xiàn)有烘干設(shè)備基礎(chǔ)進(jìn)行改造；3、為了檢驗(yàn)使用效果，必須要在冬季開始使用。

       當(dāng)記者問及必須要求在冬季就開始使用的原因時(shí)，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(duì)機(jī)組運(yùn)行的性能要求較高，因此冬季最容易檢驗(yàn)機(jī)組的節(jié)能效果和穩(wěn)定性。”另外趙總還表示：“其實(shí)在安裝使用之前，對(duì)空氣源熱泵的節(jié)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(shè)備，以保障工廠正常生產(chǎn)，但是萬萬沒有想到空氣源熱泵烘干效果如此之好。”

  　　根據(jù)了解，金洋食品廠空氣源熱泵烘干機(jī)組于2018年底安裝完成，2019年年初投入使用，目前已經(jīng)成功運(yùn)行了6個(gè)多月，24小時(shí)不停運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅沒有出現(xiàn)過任何故障，而且烘干效果和節(jié)能性相當(dāng)明顯，當(dāng)談起對(duì)空氣源熱泵烘干的使用感受時(shí)，趙總更是津津樂道：

     首先是更加節(jié)能，比如原先采用電加熱管烘干方式，冬季每小時(shí)用電平均約為200度，夏季每小時(shí)用電平均約為150度，現(xiàn)在采用空氣源熱泵烘干，冬季用電每小時(shí)約100度，夏季用電每小時(shí)約60度，以電價(jià)0.52元/度計(jì)算，相當(dāng)于每天節(jié)省電費(fèi)1000多元，每年節(jié)省超30萬元，而且外部溫度越高，節(jié)能效果就越明顯。此外，通過合理的現(xiàn)場(chǎng)布置設(shè)計(jì)，使得熱泵烘干機(jī)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(jìn)行維持，所以在節(jié)省電費(fèi)的同時(shí)，還節(jié)省了一部分天然氣費(fèi)用。

     其次是烘干效果更好，以前采用燃?xì)饣螂娂訜峁芎娓煞绞剑�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(diǎn)點(diǎn)，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(duì)品質(zhì)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(jī)組一天24小時(shí)都處于工作狀態(tài)，到目前已經(jīng)成功運(yùn)行了6個(gè)多月，沒有出現(xiàn)過任何因故障導(dǎo)致停工的現(xiàn)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(wù)更加周到，根據(jù)我們的要求，空氣源烘干機(jī)組是在原來設(shè)備的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)有的空間進(jìn)行改造，不涉及更多的烘房投資。

丹佛斯全配置烘干機(jī)，烘干與除濕完美結(jié)合

      據(jù)趙總介紹，其實(shí)空氣源熱泵在山東省山楂制品產(chǎn)業(yè)內(nèi)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(shè)備生產(chǎn)廠家實(shí)力欠缺、機(jī)組性能較差、售后服務(wù)難以保障等原因，導(dǎo)致一些工廠對(duì)空氣源熱泵失去了信心。而通過對(duì)丹佛斯全配置烘干機(jī)組的使用，我們才真正感受到空氣源熱泵烘干的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

據(jù)記者了解，丹佛斯全配置熱泵除濕烘干機(jī)組是一款復(fù)合式空氣源熱泵干燥機(jī)，兼顧了開式(從環(huán)境吸熱實(shí)現(xiàn)快速升溫)，閉式(以制冷方式除濕)，并以冷凝熱進(jìn)行再加熱的綜合功能。此機(jī)組除采用帶熱回收的閉式熱泵除濕系統(tǒng)，還運(yùn)用丹佛斯MCX系列PLC控制器進(jìn)行控制優(yōu)化，開閉式模式合理切換，可實(shí)現(xiàn)熱泵烘干機(jī)組的全程高效能運(yùn)行，把熱泵除濕烘干節(jié)能等功能完美地結(jié)合起來。

      另外，基于本身的配件技術(shù)優(yōu)勢(shì)，丹佛斯在烘干系統(tǒng)中采用新型環(huán)保冷媒的同時(shí)，還運(yùn)用了丹佛斯自身企業(yè)研發(fā)和生產(chǎn)制造的熱泵烘干專用壓縮機(jī)、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(guān)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(tǒng)的可靠性與除濕烘干系統(tǒng)熱效率。

據(jù)悉，針對(duì)丹佛斯全配置熱泵除濕烘干機(jī)組，丹佛斯可為OEM企業(yè)提供機(jī)組的整體設(shè)計(jì)方案，并與OEM企業(yè)一同為終端客戶系統(tǒng)改造方案提出建議。