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摘要
该文对红枣干燥设备研究状况进行了归纳，介绍了我国红枣干燥设备的几种机型及其结构、工作原理及优缺点等；论述了红枣干燥机发展现状及目前所存在的问题，同时探讨了红枣干燥机的今后发展趋势及深入研究红枣的干燥机理的方法等，对今后运用计算机进行干燥过程的监测和干燥过程的数学模拟研究具有重要意义。
关键词红枣；干燥机；现状；趋势
中图分类号S665.1文献标识码A文章编号0517-6611（2015）05-358-03
Status Analysis and Development Research of Red Jujube Drying Equipments
WANG Hai-xin1， ZHANG Xue-jun2*， YAN Jin-shan1 et al
（1. College of Mechanical Engineering and Traffic， Xinjiang Agricultural University， Urumqi， Xinjiang 830052； 2. Key Laboratory of Xinjiang Agricultural Engineering Equipment Innovation Design Laboratory， Urumqi， Xinjiang 830052）
AbstractThe research status of jujube drying equipment was reviewed， several kinds of models and structure， working principle， advantages and disadvantages were introduced. The development status and existing problems were elaborated， at the same time， the development trend was discussed， such as further study of the drying mechanism of red jujube， which is of great significance on drying process with computer monitoring and drying process of mathematical simulation research.
Key words Red dates； Dryer； Current situation； Trend
基金项目新疆自治区“十二·五”科技重大专项目（201130102-4）。
作者简介
王海新（1989-），男，山东临沂人，硕士研究生，研究方向：农业机械装备创新设计。*通讯作者，张学军，教授，博士，硕士生导师，从事农业机械设计及理论研究。
收稿日期2014-12-26
红枣在我们国家分布很广，除东北三省外，各个省、自治区、直辖市都有分布。据国家林业局统计，红枣栽培总面积约为150多万hm2，产量大约为300多万t[1-3]，其中河北、山东、河南3省约占产量的75%。我国是世界第一大红枣的生产和出口供应大国，栽培面积和产量也位于世界首位。随着西部大开发，红枣发展已成为一个新的热点，特别是新疆的塔里木盆地周圍，红枣已成为新的“朝阳产业”。红枣主要以干制品为主，每年约有90%的鲜枣被干制，干枣占出口红枣产品的75%以上。通过干燥的方法不仅能去除鲜枣中大部分水分，还能降低酶的活性，改变红枣的内部结构，提高干制食品的质量，便于运输、贮藏、和后序加工，所以干燥设备是必不可少的。为此，介绍了几种类型的干燥设备，并对干燥机的作用、工作原理、结构、特点进行了比较，探讨了今后红枣干燥机械研究的发展趋势。
1 红枣机械设备的干燥作用
红枣的收获季节一般在8月至10月[3]，此时新疆，阴雨天气较多，空气相对湿度较大，气候较高，不利于红枣的自然晾晒，非常容易造成红枣腐烂。晾晒一般是在户外进行，干燥的条件、环境不可控制，对天气的依赖程度较高，且一般需要约一个月的时间，而红枣的品质得不到保证。
使用有效的红枣干燥技术，在干燥过程中不仅可保证果实含一定的水分、营养成分等，内质好，而且还提高了色泽和外观品质。
随着国内红枣的种植面积与红枣的产量的上升，为了大量提高红枣的高效加工能力，必须大力推广红枣机械化干燥技术。
2 红枣干燥机的种类及现状
干燥设备基本工作过程是在常压条件下，物料处于静止状态受热，分批进行的干燥作业。因为设备的结构和通风方式不同，可分为多种方式。
根据给干燥提供能量的加热介质的类型，这些干燥机可以分为：直接接触干燥机，热空气提供干燥作用； 间接接触干燥机，热传递通过次生机制；红外或高频干燥机，由辐射能量提供热量。而红枣干燥可行的、常有的干燥方法有直接接触干燥机和红外或高频干燥机[4]，如表1所示。
表1常见干燥机械设备与分类
类型干燥机形式
直接接触干燥机厢式干燥器、隧道式干燥机、网带式干燥机、气流干燥机、转筒干燥机
间接干燥机滚筒干燥机、真空干燥机
红外或高频干燥机远红外干燥机、微波干燥机
2.1直接接触干燥机
2.1.1
厢式干燥机。厢式干燥机主要是由厢体、盘架、空气加热器等部分组成，其结构如图1所示。
由图1可知，在厢式干燥机中，热空气在物料上方飘过，与物料热量进行交换，物料的温度上升，含水量降低，蒸发出来的水汽由空气带走。 厢式干燥机的优点[5]：结构简单，设备投资少，适应性较强，干燥程度可以通过改变干燥时间和干燥介质状态来调节。缺点是产品的干燥程度不均匀，生产能力低，操作条件差。
2.1.2
隧道式干燥机。隧道中的空气以特定的速度运行，并与推车中的红枣进行热量交换进行干燥，当完成干燥时，红枣即达到出口。因此，推车速度和干燥速率要相匹配，为使隧道中出来的产品提供理想的条件，如图2所示。
隧道干燥机中的空气流动可以是[6]：（1）顺流，与产品推车相同的方向移动；（2）逆流，空气与产品移动方向相反；（3）混合流动，空气流向有时与推车移动方向相同，而在干燥机中的其他位置，空气流动对产品为逆流。
2.1.3
带式干燥机。网带式干燥机主要是由网带、传动轮、壳体等部分组成，带式干燥机如图3所示。工作时，红枣由料斗中的加热器均匀地把红枣铺在带上，网带由传动装置拖动在干燥机内移动。在干燥的过程中，热风气流穿过物料层，完成热量与质量传递的过程。
带式干燥机中，红枣与干燥介质有较大的接触表面，红枣内部水分移出的路程较短，因此干燥速度快、干燥均匀。特点：干燥速率必须与输送带速度相匹配[7]，使产品在到达干燥机出口时达到比较理想的干燥程度。为了使红枣延长干燥时间，可以逐层安排一系列的输送带，这样，红枣可以从上一层输送带传到下一层输送带，在传送的过程中，红枣可以翻转，这样可以使干燥机长度变短，但是干燥机的高度增加了。
带式干燥机中的空气流动也能用顺流、逆流或混合流3种方式。在某些情况下，空气流能够穿过输送带，这种类型的流动与红枣能够很好地接触，使得干燥效果更佳明显，可缩短干燥时间。
2.1.4
气流干燥机。气流干燥机是流态化技术在干燥工程中的应用。气流干燥机主要由干燥管、进料机构、空气加热系统、气、固分离系统等部分组成[8]，如图4所示。
工作时，热空气以一定速率从干燥管底部进入，将从加料器进来的湿物料流态化并将其带走。红枣与热空气在干燥管中得到充分混合与接触，进行传质和传热。出干燥管后，气、固混合物需经旋风分离器进行分离。
由于干燥时间短、干燥面积大、传热系数大、设备结构简单等特点，气流干燥机被广泛应用于颗粒物料的干燥。但是气流干燥机对物料的破坏大，同时对设备的损耗也较大。
2.1.5
转筒干燥机。 转筒干燥机主要是由转筒、炒板、驱动器等部分组成，如图5所示。
红枣进入旋转的转筒后，在转筒锥角或螺旋的推动下不断前进，同时进行热量交换，干燥后的红枣由出口排出。抄板有直立式、45度式、90度式、四格式等多种，可对红枣进行翻动，加快红枣的干燥速度。
转筒干燥机的优点：生产力大、操作可靠、产品质量较均匀、适应性较广。缺点是结构较复杂、设备笨重、安装维修复杂、同时占地面积大、热效率不高。
2.2红外或高频干燥机
2.2.1
红外干燥机。
外干燥机主要是由红外光发射器、干燥室等部分组成。红外光干燥机是利用红外光辐射出来的红外线，直接投射在被干燥的红枣上，被红枣吸收后转化成热量，将其红枣内部的水分蒸发出来，以达到干燥的目的。图6为电加热红外线干燥机的结构图。在干燥机内，红枣由输送带移动，经过红外线热源下面，干燥时间由输送带的运转速度来调节。
注：1-物料进口；2-电源；3-辐射材料；4-排气装置；5-物料出口。
图6电加热红外线干燥机工作原理
红外干燥时，被干燥的红枣中水分直接在红枣果肉内部汽化，产生的水蒸汽向红枣表皮移动，其扩散的阻力较大。因此，可以与其他加热方式结合使用。红外干燥机的能耗少，产品质量好，设备简单，投资费用少，占地面积小。
2.2.2
微波干燥机。 微波干燥机是将微波加热应用于干燥机械中，由磁控管、微波导管、干燥室、皮带输送机、金属壳体等部分组成[9]。
由磁控管发射出微波，经微波导管将微波均匀照射在红枣上，微波能被红枣吸收后产生分子共振，使枣的温度升高，水分被蒸发掉。
微波干燥机的优点：（1）效率高，干燥速率快，微波是直接对红枣进行干燥；（2）时间较短，红枣受热均匀；（3）便于控制，没有热惯性；（4）设备结构简单，设备体积小，但能耗大。
3 红枣干燥机存在的问题
（1）设备较简陋。一些干燥机工艺的制定大部分来自于试验基础上的经验总结，红枣技术处于研究阶段，导致很多设计的干燥工艺费力、精度差、工作效率低。
（2）设备稳定性差。机械化干燥技术设备不够成熟，技术难度较大，成本较高，自动化程度低，设备稳定性差，很难在农户中推广使用。
（3）设备控制精度较低。对红枣的温度、湿度测定的传感器准确率较低，导致干燥后的水分含量不均匀，无法达到均一储藏的要求。
4 红枣干燥机的发展趋势
根据目前干燥机的特点，未来红枣干燥机将向着提高干燥效率、干燥品质和提高红枣干燥自动化的趋势方向发展[10]，具体表现在以下面几点：
（1）上述每一种干燥机都有优缺点，如果把两种或两种以上的干燥方式结合使用，在不同的水分阶段采用不同的干燥方式，进行优势互补，能够达到节能、高效的目的。
（2）干燥本身属于高耗能行业，节省能耗一直是干燥所要解决的大问题。红枣干燥机将向着提高科技含量，提升其性能、高节能、低耗能的趋势发展。
（3）随着我国经济不断发展，科技水平不断提高，红枣的干燥机需要向智能化、数字化、自动化程度高的方向发展，今后运用计算机进行干燥过程的监测和干燥过程的数学模拟研究具有重要意义。
5 结语
近几年红枣干燥机迅速发展，但由于红枣干燥过程属于能量和物质的综合作用，干燥设备的研究还不够成熟，技术含量偏低。多型号众厂家生产的红枣干燥机械装备市场，易造成很多干燥机选型出现错误，这些问题有待解决。因此，在今后的研制干燥机时，应注重提高干燥机的加工水平、自动化控制水平，向智能化、高效率的方向发展，同时应解决红枣干燥机技术的节能和环保问题。
参考文献
[1]
彭振，王继焕，邹雪平.红枣干燥技术的研究进展[J].食品工程技术，2013（2）：85-89.
[2] 杨春晖，李兴，王刚，等.红枣干燥技术的现状及发展趋势[J].食品工程，2011（7）：174-177.
[3] 牟国良，张学军，朱自成，等.红枣干燥设备的现状与发展趋势[J].农机化研究，2014，35（10）：252-256.
[4] 袁仲.食品工程原理[M].北京：中国轻工业出版社，2001.
[5] 谢宜超，刘启觉，孙奥，等.GZSH型红枣烘干机工艺特点[J].农业机械，2011（8）：176-179.
[6]于蒙杰.红枣热风干燥与红外线干燥的对比试验研究[D].乌鲁木齐：新疆农业大学，2014：3-9.
[7] 夏文水.食品加工原理[M].北京：中国标准出版社，2004.
[8] 王丽红，高振江，林海，等.脉冲式气体射流冲击干燥机[J].农业机械学报，2011，42（10）：141-144.
[9] 趙思明.食品工程原理[M].北京：科学出版社，2009.
[10] 梁鸿. 中国红枣及红枣产业的发展现状、存在问题和对策的研究[D].西安：陕西师范大学，2006.
责任编辑卢瑶责任校对李岩
该文对红枣干燥设备研究状况进行了归纳，介绍了我国红枣干燥设备的几种机型及其结构、工作原理及优缺点等；论述了红枣干燥机发展现状及目前所存在的问题，同时探讨了红枣干燥机的今后发展趋势及深入研究红枣的干燥机理的方法等，对今后运用计算机进行干燥过程的监测和干燥过程的数学模拟研究具有重要意义。
关键词红枣；干燥机；现状；趋势
中图分类号S665.1文献标识码A文章编号0517-6611（2015）05-358-03
Status Analysis and Development Research of Red Jujube Drying Equipments
WANG Hai-xin1， ZHANG Xue-jun2*， YAN Jin-shan1 et al
（1. College of Mechanical Engineering and Traffic， Xinjiang Agricultural University， Urumqi， Xinjiang 830052； 2. Key Laboratory of Xinjiang Agricultural Engineering Equipment Innovation Design Laboratory， Urumqi， Xinjiang 830052）
AbstractThe research status of jujube drying equipment was reviewed， several kinds of models and structure， working principle， advantages and disadvantages were introduced. The development status and existing problems were elaborated， at the same time， the development trend was discussed， such as further study of the drying mechanism of red jujube， which is of great significance on drying process with computer monitoring and drying process of mathematical simulation research.
Key words Red dates； Dryer； Current situation； Trend
基金项目新疆自治区“十二·五”科技重大专项目（201130102-4）。
作者简介
王海新（1989-），男，山东临沂人，硕士研究生，研究方向：农业机械装备创新设计。*通讯作者，张学军，教授，博士，硕士生导师，从事农业机械设计及理论研究。
收稿日期2014-12-26
红枣在我们国家分布很广，除东北三省外，各个省、自治区、直辖市都有分布。据国家林业局统计，红枣栽培总面积约为150多万hm2，产量大约为300多万t[1-3]，其中河北、山东、河南3省约占产量的75%。我国是世界第一大红枣的生产和出口供应大国，栽培面积和产量也位于世界首位。随着西部大开发，红枣发展已成为一个新的热点，特别是新疆的塔里木盆地周圍，红枣已成为新的“朝阳产业”。红枣主要以干制品为主，每年约有90%的鲜枣被干制，干枣占出口红枣产品的75%以上。通过干燥的方法不仅能去除鲜枣中大部分水分，还能降低酶的活性，改变红枣的内部结构，提高干制食品的质量，便于运输、贮藏、和后序加工，所以干燥设备是必不可少的。为此，介绍了几种类型的干燥设备，并对干燥机的作用、工作原理、结构、特点进行了比较，探讨了今后红枣干燥机械研究的发展趋势。
1 红枣机械设备的干燥作用
红枣的收获季节一般在8月至10月[3]，此时新疆，阴雨天气较多，空气相对湿度较大，气候较高，不利于红枣的自然晾晒，非常容易造成红枣腐烂。晾晒一般是在户外进行，干燥的条件、环境不可控制，对天气的依赖程度较高，且一般需要约一个月的时间，而红枣的品质得不到保证。
使用有效的红枣干燥技术，在干燥过程中不仅可保证果实含一定的水分、营养成分等，内质好，而且还提高了色泽和外观品质。
随着国内红枣的种植面积与红枣的产量的上升，为了大量提高红枣的高效加工能力，必须大力推广红枣机械化干燥技术。
2 红枣干燥机的种类及现状
干燥设备基本工作过程是在常压条件下，物料处于静止状态受热，分批进行的干燥作业。因为设备的结构和通风方式不同，可分为多种方式。
根据给干燥提供能量的加热介质的类型，这些干燥机可以分为：直接接触干燥机，热空气提供干燥作用； 间接接触干燥机，热传递通过次生机制；红外或高频干燥机，由辐射能量提供热量。而红枣干燥可行的、常有的干燥方法有直接接触干燥机和红外或高频干燥机[4]，如表1所示。
表1常见干燥机械设备与分类
类型干燥机形式
直接接触干燥机厢式干燥器、隧道式干燥机、网带式干燥机、气流干燥机、转筒干燥机
间接干燥机滚筒干燥机、真空干燥机
红外或高频干燥机远红外干燥机、微波干燥机
2.1直接接触干燥机
2.1.1
厢式干燥机。厢式干燥机主要是由厢体、盘架、空气加热器等部分组成，其结构如图1所示。
由图1可知，在厢式干燥机中，热空气在物料上方飘过，与物料热量进行交换，物料的温度上升，含水量降低，蒸发出来的水汽由空气带走。 厢式干燥机的优点[5]：结构简单，设备投资少，适应性较强，干燥程度可以通过改变干燥时间和干燥介质状态来调节。缺点是产品的干燥程度不均匀，生产能力低，操作条件差。
2.1.2
隧道式干燥机。隧道中的空气以特定的速度运行，并与推车中的红枣进行热量交换进行干燥，当完成干燥时，红枣即达到出口。因此，推车速度和干燥速率要相匹配，为使隧道中出来的产品提供理想的条件，如图2所示。
隧道干燥机中的空气流动可以是[6]：（1）顺流，与产品推车相同的方向移动；（2）逆流，空气与产品移动方向相反；（3）混合流动，空气流向有时与推车移动方向相同，而在干燥机中的其他位置，空气流动对产品为逆流。
2.1.3
带式干燥机。网带式干燥机主要是由网带、传动轮、壳体等部分组成，带式干燥机如图3所示。工作时，红枣由料斗中的加热器均匀地把红枣铺在带上，网带由传动装置拖动在干燥机内移动。在干燥的过程中，热风气流穿过物料层，完成热量与质量传递的过程。
带式干燥机中，红枣与干燥介质有较大的接触表面，红枣内部水分移出的路程较短，因此干燥速度快、干燥均匀。特点：干燥速率必须与输送带速度相匹配[7]，使产品在到达干燥机出口时达到比较理想的干燥程度。为了使红枣延长干燥时间，可以逐层安排一系列的输送带，这样，红枣可以从上一层输送带传到下一层输送带，在传送的过程中，红枣可以翻转，这样可以使干燥机长度变短，但是干燥机的高度增加了。
带式干燥机中的空气流动也能用顺流、逆流或混合流3种方式。在某些情况下，空气流能够穿过输送带，这种类型的流动与红枣能够很好地接触，使得干燥效果更佳明显，可缩短干燥时间。
2.1.4
气流干燥机。气流干燥机是流态化技术在干燥工程中的应用。气流干燥机主要由干燥管、进料机构、空气加热系统、气、固分离系统等部分组成[8]，如图4所示。
工作时，热空气以一定速率从干燥管底部进入，将从加料器进来的湿物料流态化并将其带走。红枣与热空气在干燥管中得到充分混合与接触，进行传质和传热。出干燥管后，气、固混合物需经旋风分离器进行分离。
由于干燥时间短、干燥面积大、传热系数大、设备结构简单等特点，气流干燥机被广泛应用于颗粒物料的干燥。但是气流干燥机对物料的破坏大，同时对设备的损耗也较大。
2.1.5
转筒干燥机。 转筒干燥机主要是由转筒、炒板、驱动器等部分组成，如图5所示。
红枣进入旋转的转筒后，在转筒锥角或螺旋的推动下不断前进，同时进行热量交换，干燥后的红枣由出口排出。抄板有直立式、45度式、90度式、四格式等多种，可对红枣进行翻动，加快红枣的干燥速度。
转筒干燥机的优点：生产力大、操作可靠、产品质量较均匀、适应性较广。缺点是结构较复杂、设备笨重、安装维修复杂、同时占地面积大、热效率不高。
2.2红外或高频干燥机
2.2.1
红外干燥机。
外干燥机主要是由红外光发射器、干燥室等部分组成。红外光干燥机是利用红外光辐射出来的红外线，直接投射在被干燥的红枣上，被红枣吸收后转化成热量，将其红枣内部的水分蒸发出来，以达到干燥的目的。图6为电加热红外线干燥机的结构图。在干燥机内，红枣由输送带移动，经过红外线热源下面，干燥时间由输送带的运转速度来调节。
注：1-物料进口；2-电源；3-辐射材料；4-排气装置；5-物料出口。
图6电加热红外线干燥机工作原理
红外干燥时，被干燥的红枣中水分直接在红枣果肉内部汽化，产生的水蒸汽向红枣表皮移动，其扩散的阻力较大。因此，可以与其他加热方式结合使用。红外干燥机的能耗少，产品质量好，设备简单，投资费用少，占地面积小。
2.2.2
微波干燥机。 微波干燥机是将微波加热应用于干燥机械中，由磁控管、微波导管、干燥室、皮带输送机、金属壳体等部分组成[9]。
由磁控管发射出微波，经微波导管将微波均匀照射在红枣上，微波能被红枣吸收后产生分子共振，使枣的温度升高，水分被蒸发掉。
微波干燥机的优点：（1）效率高，干燥速率快，微波是直接对红枣进行干燥；（2）时间较短，红枣受热均匀；（3）便于控制，没有热惯性；（4）设备结构简单，设备体积小，但能耗大。
3 红枣干燥机存在的问题
（1）设备较简陋。一些干燥机工艺的制定大部分来自于试验基础上的经验总结，红枣技术处于研究阶段，导致很多设计的干燥工艺费力、精度差、工作效率低。
（2）设备稳定性差。机械化干燥技术设备不够成熟，技术难度较大，成本较高，自动化程度低，设备稳定性差，很难在农户中推广使用。
（3）设备控制精度较低。对红枣的温度、湿度测定的传感器准确率较低，导致干燥后的水分含量不均匀，无法达到均一储藏的要求。
4 红枣干燥机的发展趋势
根据目前干燥机的特点，未来红枣干燥机将向着提高干燥效率、干燥品质和提高红枣干燥自动化的趋势方向发展[10]，具体表现在以下面几点：
（1）上述每一种干燥机都有优缺点，如果把两种或两种以上的干燥方式结合使用，在不同的水分阶段采用不同的干燥方式，进行优势互补，能够达到节能、高效的目的。
（2）干燥本身属于高耗能行业，节省能耗一直是干燥所要解决的大问题。红枣干燥机将向着提高科技含量，提升其性能、高节能、低耗能的趋势发展。
（3）随着我国经济不断发展，科技水平不断提高，红枣的干燥机需要向智能化、数字化、自动化程度高的方向发展，今后运用计算机进行干燥过程的监测和干燥过程的数学模拟研究具有重要意义。
5 结语
近几年红枣干燥机迅速发展，但由于红枣干燥过程属于能量和物质的综合作用，干燥设备的研究还不够成熟，技术含量偏低。多型号众厂家生产的红枣干燥机械装备市场，易造成很多干燥机选型出现错误，这些问题有待解决。因此，在今后的研制干燥机时，应注重提高干燥机的加工水平、自动化控制水平，向智能化、高效率的方向发展，同时应解决红枣干燥机技术的节能和环保问题。
参考文献
[1]
彭振，王继焕，邹雪平.红枣干燥技术的研究进展[J].食品工程技术，2013（2）：85-89.
[2] 杨春晖，李兴，王刚，等.红枣干燥技术的现状及发展趋势[J].食品工程，2011（7）：174-177.
[3] 牟国良，张学军，朱自成，等.红枣干燥设备的现状与发展趋势[J].农机化研究，2014，35（10）：252-256.
[4] 袁仲.食品工程原理[M].北京：中国轻工业出版社，2001.
[5] 谢宜超，刘启觉，孙奥，等.GZSH型红枣烘干机工艺特点[J].农业机械，2011（8）：176-179.
[6]于蒙杰.红枣热风干燥与红外线干燥的对比试验研究[D].乌鲁木齐：新疆农业大学，2014：3-9.
[7] 夏文水.食品加工原理[M].北京：中国标准出版社，2004.
[8] 王丽红，高振江，林海，等.脉冲式气体射流冲击干燥机[J].农业机械学报，2011，42（10）：141-144.
[9] 趙思明.食品工程原理[M].北京：科学出版社，2009.
[10] 梁鸿. 中国红枣及红枣产业的发展现状、存在问题和对策的研究[D].西安：陕西师范大学，2006.
责任编辑卢瑶责任校对李岩