太陽能果蔬干燥設備研究緒論
一、能源危機下的太陽能優勢
煤炭和石油是一種不可再生的化石能源，由于大規模的利用，資源同趨枯竭，生態環境污染嚴重。過去100多年內，世界對傳統石化能源的消費迅速增長，尤其是對石油的年消費量從1900年到2000年間達到了從0到35億。
2009年“月10日國際能源署lEA預測分析2007年到2030年。全球一次能源需求量從120億t油當量增長到168億噸油當量——總體增幅達40％。太陽能與風能、生物質能并稱世界三大可再生潔凈能源。太陽能是一種數量巨大、用之不竭、沒有污染的自然能源。在今天面對能源緊缺、環境污染之際，世界各國重新認識到太陽能是2l世紀最重要的新能源。太陽能作為一種環保能源，光熱產業投入產出比，具有高可靠、長壽命、零排放的優點。我國太陽能資源非常豐富，理論儲量達每年17000億t標準煤。我國地處北半球，南北距離和東西距離都在5000km以上。在我國廣闊的土地上，有著豐富的太陽能資源。大多數地區年平均日輻射量在每平方米4kwh以上，西藏日輻射量達每平米7kwh。年日照時數大于2000h。太陽能資源開發利用的潛力非常廣闊。太陽能是是我國西部得天獨厚的優勢資源，非常適合太陽能應用，應利用先進技術，加快在這方面的研究開發力度，將資源優勢轉化為產業優勢。
二、太陽能用于果蔬加工的意義
我國水果年產量已達1．5億t(含果用瓜)，蔬菜產量5．5億t。蔬菜的面積和產量分別占到世界總量的41．7％和47．7％；果樹面積占世界的20．2％，產量占14．5％。預計到2010年，我國水果和蔬菜總產量將分別達到l億t和6億t。果蔬含水量高，保鮮期短，極易腐爛變質。在發達國家，農產品的產后損失率只在1．7％～5．0％；但在我國，果蔬損失率達20％～30％，損失總價值近800億元，糧食平均損失也有14．8％。統計數字顯示，如果我國的果蔬損耗降低3％至5％，每年可減少果品損耗200萬t。如降低損耗15％，果蔬產值可增加120億元。農產品加工可解決我國果蔬的銷售難題。果蔬干燥是特色果蔬加工的效方法之一，既可以解決果蔬儲藏問題，又可解決長距離運輸問題。同時，在我國部分果蔬資源豐富地區太陽能資源也很豐富，太陽能我低溫利用技術十分適用于干燥果蔬等農副產品。因此，利用太陽能干燥果蔬具有巨大的開發潛力和發展前景。
三、國內研究現狀
我國擁有豐富的果蔬資源，各種脫水果蔬銷往海外。近年來，我國的果蔬加工業取得了巨大的成就，果蔬加工業在我國農產品貿易中占據了重要地位。目前，我國的果蔬加工業已具備了一定的技術水平和較大的生產規模。脫水果蔬是利用先進的加工技術，使原料中的水分，快速減少至13％或更低。但是，國內的脫水果蔬企業多屬中小型企業，大部分都是利用煤炭、電力能源進行生產，耗費能源，污染環境，生產成本高。利用太陽能烘干果蔬的研究在我國有很多，但都在科研試驗水平，尚未實現工業化生產。太陽能干燥設備主要有三種類型：溫室型，集熱器型和溫室．集熱器型。
付立思等研制的熱能輔助性太陽能箱式干燥器屬于溫室型。采用燃煤熱風爐提供輔助熱能(付立思，2005)。以香菇為對象做的驗證試驗，前5h物料直接置于陽光下照曬，后期結合熱風爐循環供熱，結果表明其干燥效果好。溫室型太陽能干燥機缺點在于對于光敏物料不適用。張璧光采用平板式集熱器型干燥器以太陽能與熱泵聯合干燥木材(張璧光，2007)。結果認為這種方法是比較理想的組合干燥方式，太陽能與熱泵聯合干燥節能高效，其節能率可達70％左右。集熱器采用北京市太陽能研究所研制的PKl570系列，拼裝式平板空氣集熱器。高林朝研制的太陽墻陽墻集熱器干燥裝置，如圖1．1所示(高林朝，2006)。太陽能和輔助熱源蒸汽燃煤鍋爐互補供能，用于干燥紅棗。集熱裝置為加拿大康索公司研制的一種被稱為太陽強的無蓋板多孔吸熱體組成空氣集熱器。兩組多通道并聯。
馬洪江等研制的混聯式太陽能果蔬烘干機，如圖1．2混聯式烘干機結構簡圖所示屬于平板集熱器型干燥機(馬洪江，2009)。在集熱器排列上采用獨有的并聯加串聯方式，有效地解決太陽能集熱溫升小的問題。溫升可達30℃以上。
沈衛強研制的GTG．6型果品太陽能干燥器，結構簡圖如圖1．3所示，此機型為溫室．集熱器型。強制式通風可提供較高的風速和較大的風量(沈衛強，2009)?？諝饧療崞?，保溫層為彩鋼夾心板，吸熱結構為V型吸熱板芯，上部加有透明蓋板。通過對杏等果品的干燥試驗，此干燥器干燥周期比晾架自然干燥一般縮短38．5％，優等品率為95％，是普通干燥的3倍。但是由于太陽能干燥很容易受天氣影響，依賴性強，不確定性大。
陳建平研制的智能化太陽能農副產品干燥系統，采用玻璃真空集熱管收集太陽能，并轉化為熱能傳遞到水中，干燥機為溫室．集熱器型(陳建平，2009)。采用2mm不銹鋼板構造烘干箱，50mm保溫層(泡沫，保溫棉)同時水也可以保溫。蓋板使用玻璃——排水保溫透光。同時必要時可配備輔助加熱紅外電加熱管。利用這一干燥系統對霸王花進行了干燥實驗，實驗結果表明，該干燥系統運行經濟可靠且具有較好的農副產品干燥效果。但是一次干燥量有限，且排濕速度較慢。
四、國外研究現狀
M．Condori等研制的一種隧道式太陽能溫室干燥器，主要結構為兩部分，一時空氣集熱室，二是烘干室，如圖1．4所示，空氣集熱室中的空氣經太陽輻射后升溫，再由風機輸送到烘干室，通過對紅辣椒的干燥試驗顯示，此方法比單室集熱烘干的生產效率提高了160％(M．Condorieta1．，2003)。
S．Janjai等用于干燥藥材和調料研制的屋頂集成干燥器，如圖1．5所示，防雨，防蟲，產品高品質。集熱面積大，但占地面積大，安裝難度大，集熱板的連接困難(M．Condori et a1．．2005)。
Hossain MA研制的一種隧道式太陽能干燥機，如圖1．6所示(HossainM A，2007)。運用此設備干燥辣椒比傳統干燥具有更高的干燥速度、色澤品質和辣昧級別。此設備的創新之處于，以太陽能電池供應風機運轉，實現了完全太陽能化，節能環保，但是對太陽的依賴性強，且造價較高。V．Shanmugam研制的對流．除濕集成太陽能干燥機，如圖1．7所示，集熱方式為平板集熱(V．Shanmugam，2006)。優點在于太陽能供應充足時，采用傳統的太陽能熱風干燥，而使用太陽能受限時，則可以使用除濕層來吸收干燥室內空氣的水分，加快干燥速度，提高烘干效率。
P．N．Sarsavadia研制的熱風干燥機，如圖1．8所示，集熱方式為平板集熱(P．N．Sarsavadia，2007)。其特點是將有余溫的尾氣循環利用，并且設置了電加熱輔助干燥，更加節能，對洋蔥片的試驗表明，在不開啟電加熱的情況下，開啟尾氣循環進行烘干時能夠節能70．7％以上。但此干燥機尚在研究階段，成本高且裝載空間小。
國外對太陽能干燥設備的研究，主要是對平板式集熱器干燥機進行優化，并且在對余熱利用和輔助干燥方式深入探索，以提高太陽能資源的利用率。由于余熱存在于濕度較大的排出氣體中，所以對尾氣的排濕循環利用是一項待解決的技術難點。http://www.zhensuchem.com