一、能源危機(jī)下的太陽(yáng)能優(yōu)勢(shì)
煤炭和石油是一種不可再生的化石能源，由于大規(guī)模的利用，資源同趨枯竭，生態(tài)環(huán)境污染嚴(yán)重。過(guò)去100多年內(nèi)，世界對(duì)傳統(tǒng)石化能源的消費(fèi)迅速增長(zhǎng)，尤其是對(duì)石油的年消費(fèi)量從1900年到2000年間達(dá)到了從0到35億。
2009年“月10日國(guó)際能源署lEA預(yù)測(cè)分析2007年到2030年。全球一次能源需求量從120億t油當(dāng)量增長(zhǎng)到168億噸油當(dāng)量——總體增幅達(dá)40％。太陽(yáng)能與風(fēng)能、生物質(zhì)能并稱(chēng)世界三大可再生潔凈能源。太陽(yáng)能是一種數(shù)量巨大、用之不竭、沒(méi)有污染的自然能源。在今天面對(duì)能源緊缺、環(huán)境污染之際，世界各國(guó)重新認(rèn)識(shí)到太陽(yáng)能是2l世紀(jì)最重要的新能源。太陽(yáng)能作為一種環(huán)保能源，光熱產(chǎn)業(yè)投入產(chǎn)出比，具有高可靠、長(zhǎng)壽命、零排放的優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)太陽(yáng)能資源非常豐富，理論儲(chǔ)量達(dá)每年17000億t標(biāo)準(zhǔn)煤。我國(guó)地處北半球，南北距離和東西距離都在5000km以上。在我國(guó)廣闊的土地上，有著豐富的太陽(yáng)能資源。大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在每平方米4kwh以上，西藏日輻射量達(dá)每平米7kwh。年日照時(shí)數(shù)大于2000h。太陽(yáng)能資源開(kāi)發(fā)利用的潛力非常廣闊。太陽(yáng)能是是我國(guó)西部得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)資源，非常適合太陽(yáng)能應(yīng)用，應(yīng)利用先進(jìn)技術(shù)，加快在這方面的研究開(kāi)發(fā)力度，將資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。
 
 





 
 
 
二、太陽(yáng)能用于果蔬加工的意義
我國(guó)水果年產(chǎn)量已達(dá)1．5億t(含果用瓜)，蔬菜產(chǎn)量5．5億t。蔬菜的面積和產(chǎn)量分別占到世界總量的41．7％和47．7％；果樹(shù)面積占世界的20．2％，產(chǎn)量占14．5％。預(yù)計(jì)到2010年，我國(guó)水果和蔬菜總產(chǎn)量將分別達(dá)到l億t和6億t。果蔬含水量高，保鮮期短，極易腐爛變質(zhì)。在發(fā)達(dá)國(guó)家，農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)后損失率只在1．7％～5．0％；但在我國(guó)，果蔬損失率達(dá)20％～30％，損失總價(jià)值近800億元，糧食平均損失也有14．8％。統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，如果我國(guó)的果蔬損耗降低3％至5％，每年可減少果品損耗200萬(wàn)t。如降低損耗15％，果蔬產(chǎn)值可增加120億元。農(nóng)產(chǎn)品加工可解決我國(guó)果蔬的銷(xiāo)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(chǔ)藏問(wèn)題，又可解決長(zhǎng)距離運(yùn)輸問(wèn)題。同時(shí)，在我國(guó)部分果蔬資源豐富地區(qū)太陽(yáng)能資源也很豐富，太陽(yáng)能我低溫利用技術(shù)十分適用于干燥果蔬等農(nóng)副產(chǎn)品。因此，利用太陽(yáng)能干燥果蔬具有巨大的開(kāi)發(fā)潛力和發(fā)展前景。
 


 





 
 
 
三、國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國(guó)擁有豐富的果蔬資源，各種脫水果蔬銷(xiāo)往海外。近年來(lái)，我國(guó)的果蔬加工業(yè)取得了巨大的成就，果蔬加工業(yè)在我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易中占據(jù)了重要地位。目前，我國(guó)的果蔬加工業(yè)已具備了一定的技術(shù)水平和較大的生產(chǎn)規(guī)模。脫水果蔬是利用先進(jìn)的加工技術(shù)，使原料中的水分，快速減少至13％或更低。但是，國(guó)內(nèi)的脫水果蔬企業(yè)多屬中小型企業(yè)，大部分都是利用煤炭、電力能源進(jìn)行生產(chǎn)，耗費(fèi)能源，污染環(huán)境，生產(chǎn)成本高。利用太陽(yáng)能烘干果蔬的研究在我國(guó)有很多，但都在科研試驗(yàn)水平，尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。太陽(yáng)能干燥設(shè)備主要有三種類(lèi)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(yáng)能箱式干燥器屬于溫室型。采用燃煤熱風(fēng)爐提供輔助熱能(付立思，2005)。以香菇為對(duì)象做的驗(yàn)證試驗(yàn)，前5h物料直接置于陽(yáng)光下照曬，后期結(jié)合熱風(fēng)爐循環(huán)供熱，結(jié)果表明其干燥效果好。溫室型太陽(yáng)能干燥機(jī)缺點(diǎn)在于對(duì)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(yáng)能與熱泵聯(lián)合干燥木材(張璧光，2007)。結(jié)果認(rèn)為這種方法是比較理想的組合干燥方式，太陽(yáng)能與熱泵聯(lián)合干燥節(jié)能高效，其節(jié)能率可達(dá)70％左右。集熱器采用北京市太陽(yáng)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(yáng)墻陽(yáng)墻集熱器干燥裝置，如圖1．1所示(高林朝，2006)。太陽(yáng)能和輔助熱源蒸汽燃煤鍋爐互補(bǔ)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(chēng)為太陽(yáng)強(qiáng)的無(wú)蓋板多孔吸熱體組成空氣集熱器。兩組多通道并聯(lián)。
 
 
 




 
 
 
 
馬洪江等研制的混聯(lián)式太陽(yáng)能果蔬烘干機(jī)，如圖1．2混聯(lián)式烘干機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖所示屬于平板集熱器型干燥機(jī)(馬洪江，2009)。在集熱器排列上采用獨(dú)有的并聯(lián)加串聯(lián)方式，有效地解決太陽(yáng)能集熱溫升小的問(wèn)題。溫升可達(dá)30℃以上。
沈衛(wèi)強(qiáng)研制的GTG．6型果品太陽(yáng)能干燥器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1．3所示，此機(jī)型為溫室．集熱器型。強(qiáng)制式通風(fēng)可提供較高的風(fēng)速和較大的風(fēng)量(沈衛(wèi)強(qiáng)，2009)。空氣集熱器，保溫層為彩鋼夾心板，吸熱結(jié)構(gòu)為V型吸熱板芯，上部加有透明蓋板。通過(guò)對(duì)杏等果品的干燥試驗(yàn)，此干燥器干燥周期比晾架自然干燥一般縮短38．5％，優(yōu)等品率為95％，是普通干燥的3倍。但是由于太陽(yáng)能干燥很容易受天氣影響，依賴(lài)性強(qiáng)，不確定性大。
陳建平研制的智能化太陽(yáng)能農(nóng)副產(chǎn)品干燥系統(tǒng)，采用玻璃真空集熱管收集太陽(yáng)能，并轉(zhuǎn)化為熱能傳遞到水中，干燥機(jī)為溫室．集熱器型(陳建平，2009)。采用2mm不銹鋼板構(gòu)造烘干箱，50mm保溫層(泡沫，保溫棉)同時(shí)水也可以保溫。蓋板使用玻璃——排水保溫透光。同時(shí)必要時(shí)可配備輔助加熱紅外電加熱管。利用這一干燥系統(tǒng)對(duì)霸王花進(jìn)行了干燥實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該干燥系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)可靠且具有較好的農(nóng)副產(chǎn)品干燥效果。但是一次干燥量有限，且排濕速度較慢。
 
 



 
 
 
四、國(guó)外研究現(xiàn)狀
M．Condori等研制的一種隧道式太陽(yáng)能溫室干燥器，主要結(jié)構(gòu)為兩部分，一時(shí)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(jīng)太陽(yáng)輻射后升溫，再由風(fēng)機(jī)輸送到烘干室，通過(guò)對(duì)紅辣椒的干燥試驗(yàn)顯示，此方法比單室集熱烘干的生產(chǎn)效率提高了160％(M．Condorieta1．，2003)。
S．Janjai等用于干燥藥材和調(diào)料研制的屋頂集成干燥器，如圖1．5所示，防雨，防蟲(chóng)，產(chǎn)品高品質(zhì)。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(yáng)能干燥機(jī)，如圖1．6所示(HossainM A，2007)。運(yùn)用此設(shè)備干燥辣椒比傳統(tǒng)干燥具有更高的干燥速度、色澤品質(zhì)和辣昧級(jí)別。此設(shè)備的創(chuàng)新之處于，以太陽(yáng)能電池供應(yīng)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了完全太陽(yáng)能化，節(jié)能環(huán)保，但是對(duì)太陽(yáng)的依賴(lài)性強(qiáng)，且造價(jià)較高。V．Shanmugam研制的對(duì)流．除濕集成太陽(yáng)能干燥機(jī)，如圖1．7所示，集熱方式為平板集熱(V．Shanmugam，2006)。優(yōu)點(diǎn)在于太陽(yáng)能供應(yīng)充足時(shí)，采用傳統(tǒng)的太陽(yáng)能熱風(fēng)干燥，而使用太陽(yáng)能受限時(shí)，則可以使用除濕層來(lái)吸收干燥室內(nèi)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(fēng)干燥機(jī)，如圖1．8所示，集熱方式為平板集熱(P．N．Sarsavadia，2007)。其特點(diǎn)是將有余溫的尾氣循環(huán)利用，并且設(shè)置了電加熱輔助干燥，更加節(jié)能，對(duì)洋蔥片的試驗(yàn)表明，在不開(kāi)啟電加熱的情況下，開(kāi)啟尾氣循環(huán)進(jìn)行烘干時(shí)能夠節(jié)能70．7％以上。但此干燥機(jī)尚在研究階段，成本高且裝載空間小。
 
 



 
 
國(guó)外對(duì)太陽(yáng)能干燥設(shè)備的研究，主要是對(duì)平板式集熱器干燥機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，并且在對(duì)余熱利用和輔助干燥方式深入探索，以提高太陽(yáng)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(duì)尾氣的排濕循環(huán)利用是一項(xiàng)待解決的技術(shù)難點(diǎn)。http://m.czksngs.com