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)對余熱熱源進(jìn)行充分利用，可為國家有效節(jié)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)等國民經(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，熱泵烘干市場增勢強(qiáng)勁，不僅在近5年的復(fù)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(shù)的增長。

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)勢增長的背后，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)海市場中獲取自身的價值空間。
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。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，這個市場前景可期。而同時，這樣一個快速增長的細(xì)分市場，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。

目前市場上的烘干機(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)分市場很多，不同的應(yīng)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(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;同時行業(yè)內(nèi)還針對熱泵產(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)品國家標(biāo)準(zhǔn)的貫徹執(zhí)行和配套落實，行業(yè)及社會團(tuán)體也配套制定了多項專用標(biāo)準(zhǔn)，在實際工作中發(fā)揮了重要的作用。比如中國制冷空調(diào)工業(yè)協(xié)會在2009年就制訂并發(fā)布了相關(guān)的協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)CRAA 311《熱泵熱水系統(tǒng)設(shè)計、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)省電費超30萬元

   　　熱泵烘干確實很節(jié)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(jié)省電費約90度以上，以電價0.52元/度計算，每年節(jié)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(chǎn)、銷售于一體的現(xiàn)代化食品企業(yè)。據(jù)該廠廠長趙總介紹：“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，還對大氣環(huán)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?xì)忮仩t烘干，由于當(dāng)?shù)厝細(xì)鈨r格較高，僅燃?xì)赓M用一天就要4000多元，而且使用燃?xì)獯嬖诎踩�風(fēng)險，政府對燃?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(zhì)不佳。”

空氣源熱泵，烘干效果“出乎意料”

 　　2018年底，金洋食品廠計劃對山楂烘干設(shè)備進(jìn)行再次升級改造，經(jīng)過深入了解和仔細(xì)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(fù)合式熱泵烘干機(jī)組，用戶具體要求是：1、需降低運行費用，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，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(jī)組運行的性能要求較高，因此冬季最容易檢驗機(jī)組的節(jié)能效果和穩(wěn)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(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)成功運行了6個多月，24小時不停運轉(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(jié)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(xiàn)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元/度計算，相當(dāng)于每天節(jié)省電費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)場布置設(shè)計，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)省電費的同時，還節(jié)省了一部分天然氣費用。

     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(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小時都處于工作狀態(tài)，到目前已經(jīng)成功運行了6個多月，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)致一些工廠對空氣源熱泵失去了信心。而通過對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特優(yōu)勢。

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，可實現(xiàn)熱泵烘干機(jī)組的全程高效能運行，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，丹佛斯在烘干系統(tǒng)中采用新型環(huán)保冷媒的同時，還運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。