วิธีการให้ความร้อนของเครื่องอบแห้งเมล็ดพืชส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการอบแห้ง การใช้พลังงาน และคุณภาพของเมล็ดพืช จากการวิจัยทั้งในและต่างประเทศ พบว่ามีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างการให้ความร้อนโดยตรงและการให้ความร้อนโดยอ้อมในแง่ของการใช้ประโยชน์จากแหล่งความร้อน การควบคุมมลพิษ และการรักษาคุณภาพของเมล็ดพืช
(1) การให้ความร้อนโดยตรง
หลักการ: ก๊าซไอเสียที่มีอุณหภูมิสูงหลังจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง (เช่น ถ่านหิน ดีเซล ชีวมวล) จะถูกผสมโดยตรงกับอากาศร้อนแห้งและสัมผัสกับเมล็ดพืชเปียก
โครงสร้าง: ห้องเผาไหม้เชื่อมต่อโดยตรงกับห้องอบแห้งโดยไม่มีตัวกลางแลกเปลี่ยนความร้อนใดๆ
ข้อมูลอ้างอิง
หลี่ เป่าฝา และคณะ (เครื่องจักรกลการเกษตร, 2016) ชี้ให้เห็นว่าการให้ความร้อนโดยตรงมีโครงสร้างที่เรียบง่าย แต่ก๊าซไอเสียมีสารประกอบซัลไฟด์, CO, ฯลฯ ซึ่งอาจปนเปื้อนเมล็ดพืช
การทดลองที่ดำเนินการโดยกระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกา (USDA, 2020) แสดงให้เห็นว่าเมื่อข้าวโพดถูกให้ความร้อนโดยตรงและอบแห้งด้วยถ่านหิน สารตกค้าง SO₂ ในก๊าซไอเสียอาจสูงถึง 12 ถึง 15 มก./ลบ.ม.
(2) การให้ความร้อนโดยอ้อม
หลักการ: ความร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้จะถูกถ่ายโอนไปยังอากาศบริสุทธิ์ผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (เช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อครีบหรือแบบแผ่น) จากนั้นจึงส่งเข้าไปในห้องอบแห้ง โดยที่ก๊าซไอเสียจะถูกแยกออกจากเมล็ดพืชโดยสิ้นเชิง
โครงสร้าง: ห้องเผาไหม้แยกออกจากห้องอบแห้งและอาศัยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในการถ่ายเทความร้อน
ข้อมูลอ้างอิง
จาง ฉวนกั๋ว (การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการอบแห้งผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร, 2019) ชี้ให้เห็นว่าอากาศร้อนจากการให้ความร้อนโดยอ้อมมีความบริสุทธิ์และเหมาะสมสำหรับเมล็ดพืชที่มีมูลค่าสูง (เช่น เมล็ดพันธุ์และอาหารออร์แกนิก)
รายงานของ FAO (2022) ระบุว่าการให้ความร้อนโดยอ้อมสามารถลดการสัมผัสของสารมลพิษจากก๊าซไอเสียกับอาหารได้มากกว่า 90%
เครื่องอบแห้งเมล็ดพืชแบบเคลื่อนที่ในปัจจุบันของเราใช้เทคโนโลยีการให้ความร้อนโดยอ้อม ผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน อากาศร้อนที่สะอาดจะถูกนำมาสัมผัสกับเมล็ดพืชเปียก หลีกเลี่ยงการปนเปื้อนของเมล็ดพืชจากก๊าซไอเสียจากการเผาไหม้ ในขณะที่ยังคงรักษาคุณภาพของเมล็ดพืช อุปกรณ์มักจะถูกรวมเข้ากับโครงสร้างรถพ่วงหรือตู้คอนเทนเนอร์ ซึ่งอำนวยความสะดวกในการขนส่งไปยังทุ่งนา โรงเก็บเมล็ดพืช หรือสหกรณ์ ทำให้สามารถใช้งานได้ทันทีเมื่อปิดเครื่อง และลดการสูญเสียที่เกิดจากเชื้อราในเมล็ดพืชได้อย่างมาก
ข้อดีของการให้ความร้อนโดยอ้อม (อ้างอิงจากเอกสารและข้อมูลทางวิชาชีพ)
ความปลอดภัยของอาหารและปราศจากมลพิษ
การให้ความร้อนโดยอ้อมส่งอากาศร้อนบริสุทธิ์เข้าไปในห้องอบแห้งผ่านเตาอบลมร้อนหรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยไอน้ำ เมื่อเทียบกับการให้ความร้อนโดยตรงจากการเผาไหม้ จะหลีกเลี่ยงการเกาะติดของสารอันตราย เช่น ซัลไฟด์และคาร์บอนมอนอกไซด์ในก๊าซไอเสียกับเมล็ดพืช (หลี่ เซาคุณ และคณะ, "เทคโนโลยีการอบแห้งข้าวโพด", 2018) การศึกษาแสดงให้เห็นว่าเมื่อให้ความร้อนโดยตรงและอบแห้งข้าว การสัมผัสกับก๊าซไอเสียทำให้ค่ากรดไขมันเพิ่มขึ้น 15% ถึง 20% ในขณะที่การให้ความร้อนโดยอ้อมไม่มีปัญหานี้ (วารสารสมาคมวิศวกรรมการเกษตรแห่งประเทศจีน, 2020)
ประสิทธิภาพความร้อนสูงและการใช้พลังงานต่ำ
ระบบทางอ้อมสามารถนำความร้อนที่ลดความชื้นกลับมาใช้ใหม่ได้ผ่านการออกแบบการนำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้ใหม่ ข้อมูลการทดลองแสดงให้เห็นว่าเครื่องอบแห้งแบบทางอ้อมที่ใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหลายขั้นตอนมีประสิทธิภาพการใช้พลังงานมากกว่าเครื่องอบแห้งโดยตรงที่ใช้ถ่านหินแบบดั้งเดิม 20% ถึง 30% โดยมีประสิทธิภาพความร้อนมากกว่า 75% (จาง ฉวนกั๋ว, "การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการอบแห้งผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร", 2019)
การควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำช่วยให้มั่นใจในคุณภาพ
การให้ความร้อนโดยอ้อมช่วยให้สามารถปรับอุณหภูมิอากาศร้อนได้อย่างแม่นยำ (โดยมีข้อผิดพลาด ±2℃) ป้องกันไม่ให้อุณหภูมิสูงทำให้เมล็ดพืชแตกหรือโปรตีนเสื่อมสภาพ ตัวอย่างเช่น เมื่ออบแห้งถั่วเหลือง การให้ความร้อนโดยอ้อมสามารถรักษาระดับการพองตัวให้น้อยกว่า 3% ในขณะที่การให้ความร้อนโดยตรงสามารถเข้าถึง 8% ถึง 12% (รายงาน USDA ARS, 2021)
ปรับให้เข้ากับเชื้อเพลิงหลายชนิด
แหล่งความร้อนทางอ้อมสามารถใช้ก๊าซธรรมชาติ ดีเซล เม็ดชีวมวล ฯลฯ เพื่อหลีกเลี่ยงอิทธิพลของสิ่งเจือปนในเชื้อเพลิงที่มีต่อเมล็ดพืช กรณีศึกษาแสดงให้เห็นว่าการปล่อยคาร์บอนของเครื่องอบแห้งแบบให้ความร้อนโดยอ้อมจากชีวมวลต่ำกว่าเครื่องอบแห้งโดยตรงที่ใช้ถ่านหิน 40% (FAO, 2022)
ข้อมูลอ้างอิงที่สำคัญ
ประสิทธิภาพการอบแห้ง: ความสามารถในการประมวลผล 5-50 ตันต่อวัน อัตราการลดความชื้น 0.8% - 1.5% ต่อชั่วโมง (GB/T 21015-2007)
ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ: ระยะเวลาคืนทุนสำหรับเครื่องอบแห้งแบบทางอ้อมเคลื่อนที่ได้ประมาณ 2 ถึง 3 ปี (ข้อมูลการวัดภาคสนาม สถาบันวิจัยเครื่องจักรกลการเกษตรเหอหนาน, 2023)
วิธีการให้ความร้อนของเครื่องอบแห้งเมล็ดพืชส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการอบแห้ง การใช้พลังงาน และคุณภาพของเมล็ดพืช จากการวิจัยทั้งในและต่างประเทศ พบว่ามีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างการให้ความร้อนโดยตรงและการให้ความร้อนโดยอ้อมในแง่ของการใช้ประโยชน์จากแหล่งความร้อน การควบคุมมลพิษ และการรักษาคุณภาพของเมล็ดพืช
(1) การให้ความร้อนโดยตรง
หลักการ: ก๊าซไอเสียที่มีอุณหภูมิสูงหลังจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง (เช่น ถ่านหิน ดีเซล ชีวมวล) จะถูกผสมโดยตรงกับอากาศร้อนแห้งและสัมผัสกับเมล็ดพืชเปียก
โครงสร้าง: ห้องเผาไหม้เชื่อมต่อโดยตรงกับห้องอบแห้งโดยไม่มีตัวกลางแลกเปลี่ยนความร้อนใดๆ
ข้อมูลอ้างอิง
หลี่ เป่าฝา และคณะ (เครื่องจักรกลการเกษตร, 2016) ชี้ให้เห็นว่าการให้ความร้อนโดยตรงมีโครงสร้างที่เรียบง่าย แต่ก๊าซไอเสียมีสารประกอบซัลไฟด์, CO, ฯลฯ ซึ่งอาจปนเปื้อนเมล็ดพืช
การทดลองที่ดำเนินการโดยกระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกา (USDA, 2020) แสดงให้เห็นว่าเมื่อข้าวโพดถูกให้ความร้อนโดยตรงและอบแห้งด้วยถ่านหิน สารตกค้าง SO₂ ในก๊าซไอเสียอาจสูงถึง 12 ถึง 15 มก./ลบ.ม.
(2) การให้ความร้อนโดยอ้อม
หลักการ: ความร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้จะถูกถ่ายโอนไปยังอากาศบริสุทธิ์ผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (เช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อครีบหรือแบบแผ่น) จากนั้นจึงส่งเข้าไปในห้องอบแห้ง โดยที่ก๊าซไอเสียจะถูกแยกออกจากเมล็ดพืชโดยสิ้นเชิง
โครงสร้าง: ห้องเผาไหม้แยกออกจากห้องอบแห้งและอาศัยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในการถ่ายเทความร้อน
ข้อมูลอ้างอิง
จาง ฉวนกั๋ว (การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการอบแห้งผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร, 2019) ชี้ให้เห็นว่าอากาศร้อนจากการให้ความร้อนโดยอ้อมมีความบริสุทธิ์และเหมาะสมสำหรับเมล็ดพืชที่มีมูลค่าสูง (เช่น เมล็ดพันธุ์และอาหารออร์แกนิก)
รายงานของ FAO (2022) ระบุว่าการให้ความร้อนโดยอ้อมสามารถลดการสัมผัสของสารมลพิษจากก๊าซไอเสียกับอาหารได้มากกว่า 90%
เครื่องอบแห้งเมล็ดพืชแบบเคลื่อนที่ในปัจจุบันของเราใช้เทคโนโลยีการให้ความร้อนโดยอ้อม ผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน อากาศร้อนที่สะอาดจะถูกนำมาสัมผัสกับเมล็ดพืชเปียก หลีกเลี่ยงการปนเปื้อนของเมล็ดพืชจากก๊าซไอเสียจากการเผาไหม้ ในขณะที่ยังคงรักษาคุณภาพของเมล็ดพืช อุปกรณ์มักจะถูกรวมเข้ากับโครงสร้างรถพ่วงหรือตู้คอนเทนเนอร์ ซึ่งอำนวยความสะดวกในการขนส่งไปยังทุ่งนา โรงเก็บเมล็ดพืช หรือสหกรณ์ ทำให้สามารถใช้งานได้ทันทีเมื่อปิดเครื่อง และลดการสูญเสียที่เกิดจากเชื้อราในเมล็ดพืชได้อย่างมาก
ข้อดีของการให้ความร้อนโดยอ้อม (อ้างอิงจากเอกสารและข้อมูลทางวิชาชีพ)
ความปลอดภัยของอาหารและปราศจากมลพิษ
การให้ความร้อนโดยอ้อมส่งอากาศร้อนบริสุทธิ์เข้าไปในห้องอบแห้งผ่านเตาอบลมร้อนหรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยไอน้ำ เมื่อเทียบกับการให้ความร้อนโดยตรงจากการเผาไหม้ จะหลีกเลี่ยงการเกาะติดของสารอันตราย เช่น ซัลไฟด์และคาร์บอนมอนอกไซด์ในก๊าซไอเสียกับเมล็ดพืช (หลี่ เซาคุณ และคณะ, "เทคโนโลยีการอบแห้งข้าวโพด", 2018) การศึกษาแสดงให้เห็นว่าเมื่อให้ความร้อนโดยตรงและอบแห้งข้าว การสัมผัสกับก๊าซไอเสียทำให้ค่ากรดไขมันเพิ่มขึ้น 15% ถึง 20% ในขณะที่การให้ความร้อนโดยอ้อมไม่มีปัญหานี้ (วารสารสมาคมวิศวกรรมการเกษตรแห่งประเทศจีน, 2020)
ประสิทธิภาพความร้อนสูงและการใช้พลังงานต่ำ
ระบบทางอ้อมสามารถนำความร้อนที่ลดความชื้นกลับมาใช้ใหม่ได้ผ่านการออกแบบการนำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้ใหม่ ข้อมูลการทดลองแสดงให้เห็นว่าเครื่องอบแห้งแบบทางอ้อมที่ใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหลายขั้นตอนมีประสิทธิภาพการใช้พลังงานมากกว่าเครื่องอบแห้งโดยตรงที่ใช้ถ่านหินแบบดั้งเดิม 20% ถึง 30% โดยมีประสิทธิภาพความร้อนมากกว่า 75% (จาง ฉวนกั๋ว, "การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการอบแห้งผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร", 2019)
การควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำช่วยให้มั่นใจในคุณภาพ
การให้ความร้อนโดยอ้อมช่วยให้สามารถปรับอุณหภูมิอากาศร้อนได้อย่างแม่นยำ (โดยมีข้อผิดพลาด ±2℃) ป้องกันไม่ให้อุณหภูมิสูงทำให้เมล็ดพืชแตกหรือโปรตีนเสื่อมสภาพ ตัวอย่างเช่น เมื่ออบแห้งถั่วเหลือง การให้ความร้อนโดยอ้อมสามารถรักษาระดับการพองตัวให้น้อยกว่า 3% ในขณะที่การให้ความร้อนโดยตรงสามารถเข้าถึง 8% ถึง 12% (รายงาน USDA ARS, 2021)
ปรับให้เข้ากับเชื้อเพลิงหลายชนิด
แหล่งความร้อนทางอ้อมสามารถใช้ก๊าซธรรมชาติ ดีเซล เม็ดชีวมวล ฯลฯ เพื่อหลีกเลี่ยงอิทธิพลของสิ่งเจือปนในเชื้อเพลิงที่มีต่อเมล็ดพืช กรณีศึกษาแสดงให้เห็นว่าการปล่อยคาร์บอนของเครื่องอบแห้งแบบให้ความร้อนโดยอ้อมจากชีวมวลต่ำกว่าเครื่องอบแห้งโดยตรงที่ใช้ถ่านหิน 40% (FAO, 2022)
ข้อมูลอ้างอิงที่สำคัญ
ประสิทธิภาพการอบแห้ง: ความสามารถในการประมวลผล 5-50 ตันต่อวัน อัตราการลดความชื้น 0.8% - 1.5% ต่อชั่วโมง (GB/T 21015-2007)
ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ: ระยะเวลาคืนทุนสำหรับเครื่องอบแห้งแบบทางอ้อมเคลื่อนที่ได้ประมาณ 2 ถึง 3 ปี (ข้อมูลการวัดภาคสนาม สถาบันวิจัยเครื่องจักรกลการเกษตรเหอหนาน, 2023)
