热泵干燥技术在脱水蔬菜加工中的应用

王益强

（山东青岛农业大学，青岛 266000）

热泵干燥技术在脱水蔬菜加工中的应用

王益强

（山东青岛农业大学，青岛 266000）

本文首先对热泵干燥技术及其研究现状做一个简要概述，其次对蔬菜脱水中主要存在的问题进行分析，并分析热泵干燥技术在脱水蔬菜加工运用中的技术优势，从节能高效、自动化程度高、脱水蔬菜品质高、卫生环保四个角度分别进行阐述。

热泵干燥技术 脱水蔬菜 技术优势

脱水蔬菜是指通过特殊的加工方式和技术对新鲜的蔬菜进行处理，使得大部分水分脱去的一种干菜。它具有食用方便的优点，也保留了新鲜蔬菜原有的一些营养成分。我国作为脱水蔬菜出口第一大国，在脱水蔬菜的加工工艺上与国际水平还具有一定的差距。我国脱水蔬菜的加工方式主要是热风干燥。这种干燥方式速度较慢，需要加热的温度较高，会导致新鲜蔬菜的养分流失严重，市场中的竞争力不高。因此，干燥技术的不断发展是脱水蔬菜的迫切需求。热泵干燥技术作为一项高新技术，对脱水蔬菜的加工应用具有重要意义。

1 热泵干燥技术及其研究现状

热泵干燥技术是20世纪80年代初发展而来的技术。由于它具有较为独特的干燥原理和高校的节能效应，能够良好有效地保持脱水蔬菜的品质，一开始就被应用于脱水蔬菜的加工应用中。随着我国科学技术的不断发展和人民生活水平的提高，人们对脱水蔬菜的需求也随着增加，热泵干燥技术也逐渐运用得越来越广泛[1]。热泵干燥技术运用的是热泵从低温热源吸收热量的原理。整个热泵干燥系统是由压缩机、冷凝器、蒸发器和干燥室等组成。首先，利用水等介质在蒸发器中使表面温度低于室内温度，蒸汽水冷凝析出，在压缩机的作用下送入冷凝器使之气化，最终送入干燥室进行干燥，达到干燥脱水的目的。热泵根据其原理可分为半导体热泵、吸收式热泵和蒸汽压缩式热泵，蔬菜脱水中主要采用的是蒸汽压缩式热泵。另外，根据干燥介质的循坏状况，热泵干燥系统可分为开路式、半开路式和闭路式三种类型的干燥系统[2]。

对于热泵干燥技术，宗文雷[3]等人通过对蒜片、姜片和葱丝分别进行热泵干燥和烘房回笼火道干燥。研究结果表明，将热泵干燥技术应用于脱水蒜片、脱水姜片和脱水葱丝的工业化生产中，其脱水蔬菜的质量相对于传统干燥技术来说更好，且消耗的能量更低，工作效率更高。李志远[4]利用三种干燥技术对白菜和胡萝卜进行脱水试验，研究表明热泵干燥的效果最好，热泵干燥技术得到的白菜中的叶绿素及胡萝卜素的含量最高。邹宇晓[5]等人以南瓜为研究对象，分别进行热泵干燥、真空微波干燥和热风干燥技术。研究表明，热泵干燥技术最有利于南瓜类胡萝卜素的保存。一系列的研究表明，热泵干燥技术具有诸多优点，已经逐渐应用于蔬菜脱水的实际生产中。

2 脱水蔬菜的生产现状

脱水蔬菜的工艺流程一般为：新鲜蔬菜→挑选和清理→洗涤→热烫→水冷却→机械脱水→热泵干燥→包装→产品[6]。目前，我国脱水蔬菜的生产加工依旧采用传统的干燥技术，即烘房回龙火道加热干燥方法。对于该技术，存在几个问题：第一，加热温度不易控制，过高，烘房回龙火道加热干燥方法一般加热温度都在75～90℃，而脱水蔬菜65℃即可；第二，干燥技术的时间过长，效率较低；第三，传统干燥技术的热消耗较大，循环利用率较低。

3 热泵干燥技术在脱水蔬菜加工运用中的技术优势

3.1 节能高效

随着日益紧张的能源竞争，节能减排的装置越来越受到人们的青睐。热泵干燥技术干燥装置中所需要的加热热量主要来自干燥室内排出的潜热，真正需要做功的只有压缩机。因此，相对于传统的干燥技术，热泵干燥技术能够节能30%以上，且干燥效率较高。在干燥脱水蔬菜中，整个系统的运行中无传统干燥器（燃油、燃气或电加热）中可能存在的易燃、易爆、中毒、短路等危险，是一种绝对安全可靠的全封闭干燥系统，也是一种无任何燃烧物及排放物的可持续发展的环保型系统。

3.2 自动化程度高

热泵干燥技术采用较为先进的控制装置元件，能够对脱水蔬菜进行适时控制，提高脱水蔬菜的质量。另外，热泵干燥技术中采用的温度调节范围较宽，能够通过不同程度范围内的温度对各种蔬菜进行脱水处理，进一步提高脱水质量。

3.3 脱水蔬菜品质高

由于热泵干燥技术的手段温和，在对蔬菜进行脱水过程中，可以根据蔬菜本身的特性，调节蔬菜周围的空气湿度和温度，使蔬菜脱水蒸发的同时能够较好地保存蔬菜的完整养分，使之接近自然干燥，从而达到较高的脱水质量。

3.4 卫生环保

热泵干燥技术采用的是环保制冷剂，不会对坏境造成污染与破坏。热泵装置内部本身是封闭的，是循坏利用产生的潜热，不会产生刺激性气体和废气，使得热泵装置本身也能保持一个较为干净卫生的状态。

4 热泵干燥技术在脱水蔬菜加工中的问题与解决措施

虽然热泵干燥技术具有高效率、节能等一系列技术优势，但由于技术上的一些局限性，目前大多数热泵干燥技术采用的是封闭式系统，而该系统在脱水蔬菜的实际脱水过程中依旧存在一些问题。

4.1 干燥后期速度慢，时间长

热泵干燥技术的本质是对流干燥，在整个干燥过程中，会受蔬菜本身内部的传热影响。随着干燥的不断深入，蔬菜中的含水量不断下降。干燥初期，水分蒸发较快；干燥后期，蔬菜的含水率降低到一定程度，会使后期的干燥速度较慢，因此消耗的时间较长。

4.2 热泵干燥规模小

封闭式的热泵干燥技术决定了其干燥规模。干燥系统中的压缩机功率一般不会太大，因此整个封闭式的干燥体积较小，这就决定了每次蔬菜脱水的量不多。另外，封闭式的热泵系统也决定了工作模式为间歇式。

4.3 变温调剂较难

虽然热泵干燥系统能够在一定温度范围内进行调节，但热泵为获得较高的干燥温度时，会提高热泵的冷凝温度，导致供热量下降，最终影响热泵系统的工作性能。

针对热泵干燥技术在脱水蔬菜加工中的问题，应当采取一些综合措施进行维护[7-8]。比如，研发高温热泵。目前，一些欧美国家正在积极研发二氧化碳式的高温热泵，能够实现高温干燥的功能。此外，对干燥工艺的研究也是一大方向。合理的干燥技术能够失效节能。由于蔬菜脱水过程是一个动态过程，因此需要研究蔬菜的脱水指标和与这些指标有关的干燥工艺参数的之间关系。因此，可以采用联合的干燥技术，对封闭式干燥系统和半封闭式干燥系统进行整合，提高干燥速度，从而进一步提高蔬菜脱水质量。

5 结语

环保意识的日益增加，使热泵干燥技术在蔬菜脱水中的应用受到青睐。节能高效是未来的主题，热泵干燥技术以其在蔬菜脱水中存在的节能高效、自动化程度高、脱水蔬菜品质高、卫生环保技术等优势，在保证蔬菜脱水质量的同时，进一步对热泵干燥技术中存在的问题进行分析，提出可靠的解决方案，如研发高温热泵、干燥工艺的研究、联合的干燥技术，使得热泵干燥技术在脱水蔬菜的加工中必将获得广泛应用。

[1]张绪坤，李华栋，徐刚，等.脱水蔬菜热泵一热风组合干燥试验[J].农业工程学报，2008，24（12）：226.

[2]张海红，李海峰.脱水蔬菜热泵干燥工艺研究[J].安徽农业科学，2009，37（32）：15997-16000.

[3]宗文雷，于沛沛，姜启兴，等.热泵干燥生产脱水蔬菜的技术优势分析[J].江西农业学报，2010，22（5）：133-134.

[4]李远志，胡晓静.热泵在食品工业中的应用[J].广州食品工业科技，1999，15（2）：39-40.

[5]邹宇晓，徐玉娟，廖森泰，等.南瓜的干制工艺研究[J].广东农业科学，2007，（3）：59-61.

[6]姜启兴，宗文雷，于沛沛，等.大蒜热泵干燥生产工艺的研究[J].安徽农业科学，2010，38（19）：1025-1026.

[7]张绪坤，吴鹏辉，徐刚，等.搅水蔬菜热泵-热风组合干燥装置设计[J].食品科技，2009，（5）：88-91.

[8]张憨，成刚.蔬菜热风干燥过程的节能技术[J].食品与生物技术学报，2007，26（6）：6-7.

Application of Heat Pump Drying Technology in the Processing of Dehydrated Vegetables

WANG Yiqiang
(Qingdao Agricultural University, Qingdao 266000)

This paper first of heat pump drying technology and current research situation of do a brief overview, secondly on vegetable dehydration mainly existed problems are analyzed, and the analysis of heat pump drying technology in dehydrated vegetable processing using technology advantage from the high efficiency and energy saving, high degree of automation, high quality of dehydrated vegetables, health environmental protection four angles were discussed in this paper.

heat pump drying technology, dehydrated vegetables, technical advantages