餐厨废弃物干燥实验模拟及影响因素分析

摘要： 用电热鼓风干燥箱对餐厨废弃物进行干燥。测定物料在不同温度下的含水率随时间变化曲线。通过对干燥特性曲线的分析，得出了干燥温度为160℃最为适宜。通入空气可以进一步提高干燥速率。干燥温度及风速均一定的情况下，料层越薄，可以缩短干燥时间。

Abstract： Dry the dining kitchen waste with electrothermal blowing dry box. Determine the material moisture content-time curve under different temperature. Through the analysis of the drying characteristic curve， it is found that the best drying temperature is 160℃. Inletting air can further improve the drying speed. Under certain drying temperature and wind speed， the thinner the material is， the shorter the drying takes.

关键词： 餐厨废弃物；干燥；含水率

Key words： dining kitchen waste；dry；moisture content

中图分类号：X705 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）32-0310-02

基金项目：2012年宁夏大学科学研究基金资助项目：餐厨垃圾脱水处理关键技术研究（项目编号：ZR1243）。

作者简介：许义泉（1965-），男，江苏盐城人，副教授，硕士，研究方向为机械制造。

0 引言

餐厨废弃物是餐馆、食堂等场所人们就餐后的剩余物及厨房下脚料，主要包括谷物类、蔬菜类、肉类、动植物油、水等。就宁夏地区而言，为了实际考察干燥条件对餐厨废弃物的影响。其中米饭为餐厨废弃物主要部分，而稀米饭为黏稠膏状物料与餐厨废弃物性状相符，可以用来模拟餐厨废弃物做实验，获取与干燥有关的工艺参数，为餐厨餐厨废弃物干燥处理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料 将大米粉碎至3-5mm颗粒；称取0.5kg碎米淘洗三次沥干，按照大米与自来水质量比为1：3混合，在常温下浸泡半小时；置入功率为450W电饭煲中加热20分钟；室温下冷却后装入容量瓶中用保鲜膜密封，置于4℃冰箱储藏。

1.2 试验设备

1.2.1 DHG-9240A型电热鼓风干燥箱 DHG-9240A型电热鼓风干燥箱由箱体、控温系统、电加热鼓风系统组成。本试验使用电热鼓风干燥箱测餐厨废弃物的含水率。

1.2.2 电子天平 选用上海舜宇恒平科学仪器有限公司生产的JA21002型电子天平，其最小称量是0.02g，最大称量为2100g，试验使用电子天平对餐厨废弃物进行称重。

1.3 干燥实验及分析

1.3.1 实验过程 将餐厨废弃物分成八份，用电子天平称出每份的质量。将每份分别在干燥箱中不同温度下恒温加热，温度设定为130℃-200℃，间隔为10℃；每隔20min用电子天平测量不同时刻物料的质量，记录在统计表中，测定时间设定为300min。测定初始含水率均为74.1%。

1.3.2 干燥曲线绘制和分析 观察图1中各温度曲线，物料在干燥初期（10min左右的时间），干燥温度相差明显，但含水率变化不大，因为物料从初始温度升到与干燥条件相关的动态平衡时需要一定的时间，这段时间并不会因为温度的改变发生较大变化，这一阶段称为干燥的初始阶段；含水率会随干燥时间的延长近似呈直线下降，而干燥器提供的热量主要供给水分蒸发，绝大部水分会在这一阶段蒸发掉，这一阶段称为恒速干燥阶段。不同干燥温度下直线的斜率和持续时间是不相同的，温度越高下降的越快，持续时间也越短；当含水率降到某一值时，含水率不再呈直线下降，而是沿着一条平缓的曲线变化，此阶段称为降速干燥阶段，在图1中180℃以上的温度曲线可以明显看出即使延长干燥时间，最终的含水率也趋于平衡。

2 结果与讨论

通过实验和理论分析，得出影响物料干燥过程的三个主要因素是：温度、风速、料厚。在实验中可以采用控制变量法来选择最适宜的干燥条件。[2]

2.1 温度 在干燥实验中选取从130℃～200℃的温度下的干燥曲线，以及观察干燥后的物料颜色和气味变化，可以得出随着温度的升高，物料干燥速率会加快，适宜的干燥温度可以在保证物料品质，并较大程度减少干燥时间。

从表1中可以看出物料在140℃以下进行加热干燥，颜色没有变化，当温度高于170℃时，物料颜色变化较明显，因此设定餐厨废弃物的干燥温度为160℃。

2.2 风速 当温度为160℃时对物料进行干燥，使用风机鼓入空气加速湿空气流通，可以在较大程度上提高干燥速率。图2为在实验中加入1-2m/s的热风和静置无风的不同干燥条件的对比。

从图2中可以看出鼓入热风物料含水率达到13%时所需时间60～80min，而无风干燥时间在240～260min，对比发现在有风状态下物料的干燥速率得到提高。因此在物料干燥时，风机鼓入空气可以促使干燥室内湿空气的流通，提高干燥效率，缩短干燥时间；同时应注意限制风机的最大风速，过高的风速会使湿空气流失较多的热量，反而降低了能量利用率。

2.3 料厚 物料在干燥过程中的物料层厚度也是影响干燥过程的一个重要因素。图3是160℃温度下无风干燥的不同料厚的干燥曲线。

在干燥温度及风速均一定的状态下，料层越薄，所需干燥时间也越短，因此料层薄而均匀对物料的干燥是十分有利的。

综上所述：①在物料干燥过程中，控制适宜的干燥温度，并通过鼓风加快湿空气的流通，减薄料层的厚度有利于提高干燥速率，缩短干燥时间。根据本次实验，选择干燥温度为160℃，风速在1～2m/s，物料厚度范围5mm～8mm之间较为适宜。②干燥实验对象有点单一，干燥还可以进一步优化。③物料进入干燥器后要保持其疏松、层薄，这样更有利于水分由内部向表面迁移，可以提高干燥速率和减少能耗。

参考文献：

[1]梁晓军，张华平，吴国凡.食品垃圾处理技术分析[J].船海工程，2010，12：29-33.

[2]李永青，范晓平，易其臻，肖晓，杨琴，官楠.餐厨垃圾干燥特性理论模型及实验研究[J].环境卫生工程，2011，10（2）：15-20.

[3]董双利.车载式厨房垃圾处理装置[P].中国专利：

CN202270698U，2012-06-13.