本發(fā)明涉及一種超聲波輔助干燥系統(tǒng)，屬于農(nóng)產(chǎn)品加工干燥技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前比較成熟的農(nóng)產(chǎn)品干燥技術(shù)主要有兩種：曬干法和烘干法。但考慮到批量生產(chǎn)、能源消耗以及產(chǎn)品質(zhì)量等問題，這兩種干燥方法都不盡如人意。

關(guān)于超聲波輔助干燥技術(shù)，前人已做出一些成果，主要是利用超聲波的機械效應(yīng)和空化效應(yīng)。專利cn103125584a提出一種超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥香菇的方法和超聲輻照裝置，該裝置將超聲波與熱風(fēng)干燥有機結(jié)合，有效提高物料的干燥品質(zhì)，縮短干燥時間，提高能源利用率，但需要注意的是，熱風(fēng)條件下相對濕度將非常小，這將嚴重削弱超聲波的作用，反而使干燥時間延長。此外，少物料及低相對濕度條件下，超聲波能量不能很好向外部傳播，進而燒壞儀器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種超聲波輔助干燥系統(tǒng)，該干燥系統(tǒng)在保證超聲波輔助干燥達到最佳效果的同時，還有效保證了超聲波發(fā)生器良好的使用壽命。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種超聲波輔助干燥系統(tǒng)，包括超聲波發(fā)生器，所述超聲波發(fā)生器通過超聲波換能器與金屬托盤固定連接，所述超聲波換能器置于風(fēng)冷或水冷的冷卻裝置中；所述金屬托盤上方正對干燥腔體的出風(fēng)口，干燥腔體內(nèi)設(shè)有風(fēng)速儀和溫度濕度控制器，風(fēng)速儀和溫度濕度控制器將出風(fēng)口空氣的速度、溫度和相對濕度采集反饋給控制器，控制器通過空氣處理裝置調(diào)節(jié)出風(fēng)口空氣的速度、溫度和相對濕度；其中，所述空氣處理裝置依次包括進風(fēng)口、加熱段、加濕段和風(fēng)機段。

其中，所述干燥腔體下方排風(fēng)口處設(shè)置有排風(fēng)扇。

其中，所述超聲波發(fā)生器的頻率為20khz，功率為300～720w。

其中，所述出風(fēng)口空氣的速度為1m/s～5m/s，溫度為20～65℃，相對濕度為20％-60％。

其中，所述空氣處理裝置中加熱段通過溫度控制器檢測調(diào)節(jié)干燥腔的溫度，采用電加熱對空氣進行加熱。

其中，所述空氣處理裝置中加濕段采用濕度控制器檢測調(diào)節(jié)干燥腔的相對濕度，采用干蒸汽加濕器增加空氣相對濕度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案具有的有益效果為：

本發(fā)明超聲波輔助干燥系統(tǒng)含有空氣加濕裝置和超聲波換能器冷卻裝置，通過熱風(fēng)環(huán)境下物料與超聲換能器上的金屬托盤直接接觸，提高了超聲波使用效率，加速干燥進程，同時還避免了物料在高溫條件下干燥，很好地保證了干燥物料的質(zhì)量；本發(fā)明超聲波輔助干燥系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、效率高、能耗低，同時還有效保證干燥物料的品質(zhì)和延長系統(tǒng)的使用壽命。

附圖說明

圖1為本發(fā)明超聲波輔助干燥系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為功率和溫度聯(lián)合影響下本發(fā)明系統(tǒng)超聲波輔助干燥香菇時間圖；

圖3為功率和濕度聯(lián)合影響下本發(fā)明系統(tǒng)超聲波輔助干燥香菇時間圖；

圖4為功率和風(fēng)速聯(lián)合影響下本發(fā)明系統(tǒng)超聲波輔助干燥香菇時間圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步說明，但是本發(fā)明要求保護的范圍并不局限于此。

如圖1所示，本發(fā)明超聲波輔助干燥系統(tǒng)，包括超聲波發(fā)生器3，超聲波發(fā)生器3通過超聲波換能器2與金屬托盤8固定連接，金屬托盤8用于放置待干燥農(nóng)作物，超聲波換能器2置于風(fēng)冷或水冷的冷卻裝置1中，本實施例的超聲波換能器冷卻裝置1采用水冷方式對超聲波換能器2進行冷卻，冷卻裝置1在其上部側(cè)壁上設(shè)有冷卻水進口，在其下部側(cè)壁上設(shè)有冷卻水出口，從而通過冷卻水循環(huán)對超聲波換能器2進行冷卻；金屬托盤8上方正對著干燥腔體7的出風(fēng)口，干燥腔體7內(nèi)設(shè)有風(fēng)速儀4和溫度濕度控制器5，風(fēng)速儀4和溫度濕度控制器5將出風(fēng)口空氣的速度、溫度和相對濕度采集反饋給系統(tǒng)控制器9，系統(tǒng)控制器9通過空氣處理裝置6調(diào)節(jié)出風(fēng)口空氣的速度、溫度和相對濕度；空氣處理裝置6依次包括進風(fēng)口、加熱段a、加濕段b和風(fēng)機段c，新風(fēng)從進風(fēng)口進入空氣處理裝置6，依次經(jīng)過加熱段a(加熱段a將空氣的溫度調(diào)節(jié)至20～65℃)，加濕段b(加濕段b將空氣相對濕度調(diào)節(jié)至20％-60％)，風(fēng)機段c，風(fēng)機段c通過鼓風(fēng)機將空氣以1m/s～5m/s的速度吹向待干燥產(chǎn)品。

由于良好的通風(fēng)是保證干燥產(chǎn)品(如香菇)品質(zhì)的必要條件，因此，可在干燥腔體7下方排風(fēng)口處設(shè)置排風(fēng)扇10。

干燥腔體7內(nèi)進行干燥時，香菇水含量較小，導(dǎo)致超聲波換能器2中的聲波不能很好地向外部傳播，能量返回激勵儀器，極易燒壞儀器，這種情況在干燥后期更容易發(fā)生，因此在系統(tǒng)中設(shè)置冷卻裝置1能很好的保護儀器，從而延長整個系統(tǒng)的使用壽命。

超聲波發(fā)生器3的頻率設(shè)置在20khz，在這個頻率下，超聲波在物料脫水過程中的強化作用較為明顯；超聲波功率在超聲波發(fā)生器3儀表盤上調(diào)節(jié)，受物料多少的影響，超聲波功率范圍設(shè)定在300～720w。

由于超聲波干燥性能及使用壽命與干燥腔體7內(nèi)的相對濕度和風(fēng)速有關(guān)，相對濕度和風(fēng)速要根據(jù)超聲波功率進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，因此相對濕度和風(fēng)速分別為20％-60％和1m/s-5m/s。

空氣處理裝置6干燥初始階段采用電加熱，濕度會相應(yīng)迅速下降，當干燥過程進行到后期時，空氣相對濕度會非常低，超聲波發(fā)生器3會因長期少負荷(空載)而使干燥效率非常低，甚至燒毀器件，因此需要適當增加干燥腔7的相對濕度，本發(fā)明采用濕度控制器檢測調(diào)節(jié)干燥腔7的相對濕度，并考慮到干燥所需的恒溫特性，采用干蒸汽加濕器增加空氣相對濕度。

以干燥香菇為例，首先開啟空氣處理裝置6，同時對香菇進行預(yù)處理，挑揀新鮮傘柄大小相似的香菇，用布輕輕擦拭。待干燥腔體7中氣流組織穩(wěn)定后將香菇倒入金屬托盤8中(物料經(jīng)前期處理后直接放入與超聲波發(fā)生器3連接的金屬托盤8中，盡量保持物料與金屬托盤8緊密結(jié)合，以減小超聲波達到物料之前的能量衰減)，開啟超聲波發(fā)生器3，超聲波換能器2和超聲波換能器冷卻裝置1，干燥香菇過程開始。前期實驗表明，熱風(fēng)溫度超過65℃會導(dǎo)致香菇嚴重變形，顏色灰暗，為保證香菇質(zhì)量，空氣溫度設(shè)定在40℃-65℃范圍內(nèi)，同時，高溫必然帶來低的相對濕度，影響超聲波工作效率，實驗表明，相對濕度設(shè)定在30％-40％范圍內(nèi)，既能保證香菇質(zhì)量，又可能提高超聲波工作效率，最佳風(fēng)速在1m/s-3m/s?？諝獾乃俣?、溫度和相對濕度同時也需根據(jù)載物量的大小進行微調(diào)。

圖2-圖4是超聲波和其他因素聯(lián)合影響下，香菇的干燥時間變化圖。由圖可知，超聲波輔助作用下，超聲波和溫度的提高均能很好地提高干燥效率，但超聲波功率調(diào)得過高(大于540w)對于提高干燥效率沒有意義且浪費能源。溫度升高雖然可以顯著提高干燥效率，但考慮到香菇的品質(zhì)，干燥溫度應(yīng)設(shè)在65℃以下。與不加超聲波的情況不太一樣，香菇干燥時間不是簡單地隨著濕度降低，風(fēng)速升高而升高，這是因為低相對濕度不利于超聲波的傳播，削弱了超聲波的干燥作用。實驗中，氣流垂直于樣品，如果風(fēng)速過高，超聲波衰減速度加快，只有很少的能量鍵入香菇體內(nèi)，干燥時間反而變長。因此，超聲波干燥香菇時的最佳相對濕度和風(fēng)速分別為30％-40％，1m/s-3m/s。

本發(fā)明超聲波輔助干燥系統(tǒng)可以顯著減少香菇干燥時間，且不提高工作溫度，較好的保持香菇的外形，快速節(jié)能的脫出香菇的水分，說明本發(fā)明系統(tǒng)在提高超聲波使用效率，提高干燥效率的同時，也保證了干燥樣品的品質(zhì)。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。