一种农产品用干燥设备及干燥控制方法

技术领域

本发明涉及一种农产品用干燥设备及干燥控制方法，属于农业机械技术领域。

背景技术

我国是农业大国，是农产品生产、消耗和输出大国。基于农产品的高含水率、强季节性、生产量集中等特点，做好农产品产后加工，减少损失尤为重要。干燥作为农产品产后加工中不可缺少的重要环节，是去除农产品中多余水分而保留其营养成分，使之便于贮藏和运输的重要手段。目前，干燥环节在全球加工环节中耗能居高不下，相同，农产品加工过程中干燥也是最耗能、成本最高的环节之一，常用的一些干燥方法如热风干燥、冷冻干燥、微波干燥、真空干燥等等单一干燥技术均有各自明显的优劣势，联合干燥技术则在一定条件下实现了取长补短，但始终无法跳出耗能高的的本质问题。

膜除湿技术始于20世纪60年代，是通过膜材料对水蒸气的选择渗透性实现气体中的水分除湿，其结构简单，维护方便、寿命长且耗能很低，最早常用于美国军方如舰船等设备用气体除湿领域。随着膜除湿技术的不断成熟，目前在国外已进入大规模工业应用时代，广泛应用于纺织、光学仪器、医疗器械、精密压力机械、汽车喷漆等领域，但在农业领域的应用甚少，这也必然促使膜技术在农业领域应用发展。膜除湿技术属于新兴除湿技术，国内相关研究时间较短，技术不成熟，故医药、工业等产业领域应用较多。国内农业干燥产业现阶段处于瓶颈阶段，长时间处于发展停滞状态，而高能耗一直是干燥行业待解决的难题，急需开发一种新技术解决高能耗的难题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提出一种农产品用干燥设备及干燥控制方法,实现提高干燥效率，降低能耗的目的。

本发明通过以下技术方案解决技术问题：一种农产品用干燥设备，包括除湿系统、加热系统和干燥系统，各系统之间经管路连接构成回路，所述除湿系统含有除湿膜组件，所述加热系统含有压缩机，加热干燥介质的冷凝器，膨胀阀和降温除湿的蒸发器，所述干燥系统含有干燥箱，所述干燥箱内设有与主机电连接的监测装置，各回路上均具有与主机电连接的三通阀和温湿度传感器。

本发明通过以下技术方案进一步解决技术问题：

所述除湿膜组件由两个中空纤维膜并联组成，所述两个中空纤维膜之间由真空泵连接。

所述真空泵的一端连接一中空纤维膜的渗透层出口，另一端连接另一中空纤维膜的渗透层入口。

所述冷凝器的温度调节范围是30-90℃。

所述监测装置含监测物料重量的压力传感器。所述干燥箱内设有至少两个支架，每个支架上安置压力传感器，所述压力传感器上设有安置物料托盘的支撑件；所述干燥箱的出风口与三通阀连接并设有温湿度传感器。

本发明还提供了一种农产品用干燥设备的干燥控制方法，包括以下步骤：

第一步、将除湿系统、加热系统和干燥系统经管路连接构成回路，监测装置、三通阀和温湿度传感器与主机电连接；

第二步、根据干燥物料特性与分类，选择对应预设干燥模式;

第三步、监测干燥箱内温度，判断是否达到预设温度，达到预设温度时，控制阀门关闭除湿系统管路，进行干燥系统与加热系统内部高湿循环模式，并实时测量干燥箱入口处温度，判断干燥箱湿度大于设定值后，控制干燥箱排气口介质经换热装置进行换热处理；

第四步、当达到设定时间时，开始测量干燥箱的出、入口处的温度和湿度，并分别计算出、入口的空气焓值，判断两者的空气焓值之差大于设定焓值时控制管路保持高湿循环模式，反之，控制管路保持低湿循环模式，直至干燥结束。

上述方法中，处于高湿循环模式下，除湿系统管道为关闭状态，处于低湿循环模式下，除湿系统管道为开启状态。

所述第三步中，达到预设温度时，开始判断是否达到设定时间，当未到达设定时间时，再检测干燥箱入口处湿度；当d

所述第四步中采用现有空气焓值的计算公式i=1.01t+(2500+1.84t)d，计算空气焓值。

本发明的除湿系统采用两个并列中空纤维膜组件，两个膜组件之间应用真空泵实现消除膜组件的浓差极化现象，具有显著降低真空泵压缩比和能耗的优势，同时满足不同箱体大小对干燥空气输入的要求；通过在干燥箱内设有的在线检测装置可实时监测物料重量变化，计算并对比物料干燥速率与干燥时间，避免物料干燥过度或干燥不完全影响最终干燥品质，同时避免频繁开合箱门等操作影响干燥箱内实际干燥条件，在实验与实际生产中都必不可少。其有益效果：利用除湿膜低耗能、高效率除湿性能对空气进行除湿，配合加热系统辅助加热，实现提高干燥系统干燥效率及降低能耗的目的。

附图说明

图1 为本发明一个实施例的结构示意图。

图2为本发明一个实施例的控制方法流程图。

具体实施方式

实施例1

本实施例中的中空纤维膜可选择高分子聚合膜，自带亲水性基因，而高分子聚合膜种类也繁多，因此种类不做限制，均可实现发明目的。

本实施例的结构如图1所示，图中字母表示管路编号，一种农产品用干燥设备，包括除湿系统、加热系统和干燥系统，各系统之间经管路连接构成回路，除湿系统含有除湿膜组件，除湿膜组件由第一中空纤维膜2和第二中空纤维膜4并联组成，两个中空纤维膜之间采用真空泵3连接，真空泵3的一端连接第二中空纤维膜4的渗透层出口，另一端与第一中空纤维膜2的渗透层入口连接，将第二中空纤维膜4的渗透层侧水蒸气吸出并加压通入第一中空纤维膜2的渗透层处并吹出水蒸气，由出口C排出。加热系统含有压缩机6，加热干燥介质的冷凝器9，膨胀阀8，作为换热装置的降温除湿的蒸发器7和加湿装置13，冷凝器9的温度调节范围是30-90℃,蒸发器7可选择性的对箱体排出的循环介质进行降温除湿。干燥系统含有干燥箱10，干燥箱内设有与主机电连接的质量在线监测装置，监测装置含监测物料重量的压力传感器。各回路上均具有与主机电连接的三通阀和温湿度传感器。干燥箱内设有至少两个支架，每个支架上安置压力传感器，所述压力传感器上设有安置物料托盘的支撑件；干燥箱的出风口与三通阀连接并设有温湿度传感器。干燥时托盘架在托盘支撑杆上，压力传感器与主机相连，实时监测物料重量。同时，测量的数据实时反馈到主机，根据物料干燥变化情况，实时调节干燥介质的湿度与温度，使干燥箱内的物料处于最优干燥条件。各个系统之间通过三通阀相连接，三通阀与主控制器相连，各个回路安装有温湿度传感器，温湿度传感器与主控制器相连。根据传感器反馈的干燥介质状态，主控制器通过计算与对比，控制回路上的三通阀，实现调节式的干燥方法。

如图2所示，本实施例通过以下方法控制实现调节式干燥：本实施例的设定温度为45℃，设定时间为15分钟；

第一步、将除湿系统、加热系统和干燥系统经管路连接构成回路，监测装置、三通阀和温湿度传感器与主机电连接；

第二步、根据干燥物料特性与分类，选择对应预设干燥模式;

第三步、干燥初期空气由外部通入系统中（控制三通阀1，由A入口进入空气），监测干燥箱内温度，判断是否达到45℃，达到45℃时，控制阀门关闭除湿系统管路，控制三通阀5和12，开通H-I-E-F-J-G内部高湿循环模式持续15分钟，此过程中实时测量E处湿度，当d

第四步、当达到15分钟后，开始测量干燥箱的出口F、入口E处的温度和湿度，按公式i=1.01t+(2500+1.84t)d，分别计算出、入口的空气焓值i

除上述实施外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。