本发明涉及农副产品加工领域，具体涉及一种利用太阳能、热泵复合干燥芦荟皮的方法。
背景技术：
芦荟是一种集医药、护肤、保健、化妆美容、食用和观赏为一体的多功能植物，含有丰富的生物活性维生素和微量元素，具有清肺利咽、排毒养颜的功效，对便秘、口腔炎、食道炎、胃病、高血压、糖尿病、肝脏病等多种常见疾病具有特殊的疗效，由其制得的产品附加值高，在医疗、食品、化工等领域都具有广泛的市场前景。芦荟的加工产品的主要利用部分是芦荟汁液和叶肉，芦荟皮大部分被丢弃掉，往往忽略了芦荟皮的开发价值，相对于芦荟叶肉组织，芦荟皮同样具有很高的营养价值，甚至其内所含的某些活性成分比叶肉组织还要高，随着芦荟加工业的不断发展，芦荟皮的综合利用也逐渐发展起来。
目前芦荟皮的加工方法主要是通过将芦荟皮经过粉碎、乙醇提取、过滤、酶解后，将所得滤液进行冷冻干燥、超微粉碎制成芦荟皮冻干粉，该方法成本高、投资大，不适合大规模生产，除此之外，芦荟皮的干燥方法还有电烘箱干燥、微波干燥等，但在使用中发现，电烘箱干燥存在干燥不均匀、色泽偏黄、营养流失严重等不良效果，微波干燥则存在能耗大、温度不易控制、干燥不均匀等缺点，因此急需提供一种便于批量化生产、能耗小、营养成分流失小的干燥方法。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供了一种利用太阳能、热泵复合干燥芦荟皮的方法，该方法工艺简单，且节约能耗，同时可加工出多种芦荟皮制品。
本发明所采用的技术方案是：
一种利用太阳能、热泵复合干燥芦荟皮的方法，包括以下步骤：
（1）先将芦荟原料用清洗机清洗干净，取芦荟果肉后，收集剩下的芦荟皮，芦荟皮的初始含水率为96~98%；
（2）将步骤（1）中的芦荟皮破碎成1~2cm的片状，所得碎芦荟皮的含水率为92~94%；
（3）将步骤（2）中的碎芦荟皮用上料机送入螺旋挤压机，进行一次挤压，挤压过程中收集挤出的汁液备用，一次挤压后芦荟皮的含水率为88~90%；
（4）将步骤（3）中挤压后的芦荟皮送入连续式离心机，在离心力的作用下使芦荟皮内部组织及相邻芦荟皮空隙里的固液彻底分离，离心机内温度为40~45℃，转子的转速为3500~5000r/min，离心完成后收集所得滤液备用，滤渣进入下一步处理，滤渣的含水率为84~86%；
（5）将步骤（4）中离心后的芦荟皮滤渣再送入带式压滤机，进行二次挤压，设置带式压滤机的压力为0.3~0.5MPa，在高压作用下将滤渣中的水分充分压出，同时将滤渣压制成滤饼，收集压出的汁液备用，二次挤压后所得芦荟皮滤饼的含水率为76~78%；
（6）将步骤（5）中所得的芦荟皮滤饼送入玻璃晾晒房，放在网带上利用太阳能进行干燥，干燥过程中启动网带上方设置的翻搅机构，使芦荟皮滤饼的干燥效果更为均匀，玻璃晾晒房内所使用的网带层数为2~4层，网带宽度2~2.5m，铺设滤饼的厚度为1~2cm，干燥温度为60~65℃，脱水效率为195~200kg/h，晾晒处理后芦荟皮滤饼的含水率为40~42%；
（7）将步骤（6）中晾晒后的芦荟皮滤饼送入隧道式热泵烘干线，放在网带上进行连续干燥，所使用网带的传动速度为0.5~1m/min，层数为2~4层，网带宽度2~2.5m，铺设滤饼的厚度为4~5cm，干燥温度为80~85℃，脱水效率为270~275kg/h，干燥后芦荟皮滤饼的含水率为20~22%；
（8）将步骤（7）中的芦荟皮滤饼送入热泵烘干房，放在多层网带上进一步干燥，烘干房内设置网带层数较多，上下层之间存在5~10℃的温差，在干燥过程中控制网带支架上的升降机构，使下层网带每隔10min向上层循环移动，实现芦荟皮滤饼的均匀干燥，热泵烘干房内所使用的网带层数为15~17层，网带宽度2~2.5m，铺设滤饼的厚度为4~5cm，干燥温度为70~75℃，芦荟皮滤饼的脱水效率为60~65kg/h，干燥后芦荟皮滤饼的含水率为4~5%。
作为优选方案，步骤（6）所述的玻璃晾晒房内设四个区，第一、第二区以通风除湿为主，设有多个排湿风机，通过利用太阳能的热量进行烘干处理，第三、第四区以加热脱水为主，辅助设有烘干除湿机和排湿风机进行烘干处理。
作为优选方案，步骤（7）所述的隧道式热泵烘干线和步骤（8）所述的热泵烘干房内设有除湿机。
作为优选方案，将步骤（7）中所得含水率为20~22%的芦荟皮滤饼进行封装，可得由芦荟皮制得的燃料。
作为优选方案，将步骤（8）中所得含水率为4~5%的芦荟皮滤饼进行封装，可得由芦荟皮制得的饲料。
作为优选方案，将步骤（3）~（5）中收集的芦荟汁液或滤液进行萃取提纯，可得化妆品辅料。
本发明的有益效果是：
本发明针对芦荟剔除果肉后的皮渣进行综合利用，通过太阳能结合热泵对皮渣进行干燥，方法简单、节能，其有益效果体现在：
（1）预处理步骤除去了大量的水分，减小了后续干燥过程的压力：本发明在芦荟皮干燥之前先进行破碎、螺旋挤压、离心和压滤，将芦荟皮中的水分降低至76~78%，从经济实用的角度来说，芦荟皮不经压榨直接烘干会造成设备投资过高、用电负荷过大，直接能源费用也较高，本发明通过使用螺旋挤压机和压滤机对芦荟皮进行压滤，挤压出芦荟皮中的一大部分汁液，为后续干燥过程节省能源，同时挤压出的汁液可以用来制备化妆品辅料，不仅节省能耗，而且不浪费原材料；
（2）太阳能的利用节省了干燥过程中的能耗：本发明采用玻璃晾晒房对芦荟皮进行初步干燥将其水分降低至40~42%，按功能将其设计为一、二、三、四区，第一、第二区以通风除湿为主，充分利用太阳能的热量，不加装热源装置，第三、第四区以加热脱水为主，设有烘干除湿机，提高干燥效率，由于该干燥过程主要利用的是太阳能，可为整个加工过程节省一大部分电能；
（3）本发明采用热泵对芦荟皮进行主烘干处理，针对阴雨天等不良天气，无法充分利用太阳能，此时热泵干燥成为整个加工过程中的重要环节，热泵是一种从低温热源吸收热量，并使其在较高温度下作为有效热能加以利用的热能装置，相对于其他电烘箱干燥、微波干燥、冷冻干燥、真空干燥等方法来说，具有以下优势：一、便于连续化生产，处理量大，热效率高，二、投资成本低，能耗小，三、热泵干燥温度低，不会造成芦荟中的营养物质流失或变质，且可以较好地保持芦荟皮原有的颜色；
（4）本发明的烘干效果更均匀：一、在玻璃晾晒房干燥过程中在网带上方设置翻搅机构，通过不断的搅拌，加快滤饼的脱水速率，同时使滤饼的干燥效果更为均匀；二、热泵烘干采用隧道式热泵烘干线和热泵烘干房联合烘干，隧道式热泵烘干线为连续式，通过网带的缓慢传动，使芦荟皮滤饼接收的热量辐射更为均匀，不同位置上的干燥速率更加一致，在热泵烘干房内由于设置网带层数较多，上下层之间存在5~10℃的温差，因此在在网带支架上设置升降机构，使下层网带每隔10min向上层循环移动，实现芦荟皮滤饼的均匀干燥，得到含水率一致、色泽均匀的成品。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例对技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
一种利用太阳能、热泵复合干燥芦荟皮的方法，包括以下步骤：
（1）现有芦荟原料10t，先将芦荟原料用清洗机清洗干净，取芦荟果肉后，收集剩下的芦荟皮，其重量为5.5t，初始含水率为96%；
（2）将步骤（1）中的芦荟皮放入破碎机中，破碎成1cm的片状，破碎后芦荟皮的重量为5.28t，所得碎芦荟皮的含水率为92%；
（3）将步骤（2）中的碎芦荟皮用上料机送入螺旋挤压机，进行一次挤压，挤压过程中收集挤出的汁液备用，一次挤压后芦荟皮的重量为5.06t，含水率为88%；
（4）将步骤（3）中挤压后的芦荟皮送入连续式离心机，经过螺旋挤压后芦荟皮颗粒团聚在一起，相邻颗粒之间仍蓄有大量水分及汁液，在离心力的高速旋转作用下可使芦荟皮内部组织及相邻芦荟皮空隙里的固液彻底分离，离心机内温度为45℃，转子的转速为4000r/min，离心时间为30min，离心完成后滤液进入排液槽，滤渣进入排渣槽内，然后将滤液收集起来备用，滤渣进入下一步处理，所得滤渣的重量为4.84t，含水率为84%；
（5）将步骤（4）中离心后的芦荟皮滤渣再送入带式压滤机，进行二次挤压，由于在螺旋挤压机中挤压后，虽然有一定量的水分挤出，但未能完全破坏细胞壁，不能彻底挤压出芦荟皮的细胞液及水分，通过高压作用将滤渣中的水分充分压出，同时将滤渣压制成滤饼，设置带式压滤机的压力为0.3MPa，压滤完成后收集压出的汁液备用，二次挤压后所得芦荟皮滤饼的重量为4.4t，含水率为76%；
（6）将步骤（5）中所得的芦荟皮滤饼送入玻璃晾晒房，放在网带上利用太阳能进行干燥，所述的玻璃晾晒房内设四个区，第一、第二区以通风除湿为主，设有多个排湿风机，通过利用太阳能的热量进行烘干处理，第三、第四区以加热脱水为主，辅助设有烘干除湿机和排湿风机进行烘干处理，干燥过程中启动网带上方设置的翻搅机构，通过不断的搅拌，加快滤饼的脱水速率，使芦荟皮滤饼的干燥效果更为均匀，玻璃晾晒房内所使用的网带层数为2层，网带宽度2m，铺设滤饼的厚度为1cm，干燥温度为60℃，干燥时间为10h，脱水效率为195kg/h，晾晒处理后芦荟皮滤饼的重量为2.42t，含水率为40%；
（7）将步骤（6）中晾晒后的芦荟皮滤饼送入隧道式热泵烘干线，放在网带上进行连续干燥，网带的传动速度较慢，可使芦荟皮滤饼接收的热量辐射更为均匀，不同位置上的干燥速率更加一致，隧道式热泵烘干线设有除湿机，所使用网带的传动速度为0.5m/min，层数为2层，网带宽度2m，铺设滤饼的厚度为4cm，干燥温度为80℃，干燥时间为4h，脱水效率为270kg/h，干燥后芦荟皮滤饼的重量为1.32t，含水率为20%；
（8）将步骤（7）中所得含水率为20%的芦荟皮滤饼进行封装，可得由芦荟皮制得的燃料。
实施例2
一种利用太阳能、热泵复合干燥芦荟皮的方法，包括以下步骤：
（1）现有芦荟原料10t，先将芦荟原料用清洗机清洗干净，取芦荟果肉后，收集剩下的芦荟皮，其重量为5.5t，芦荟皮的初始含水率为97%；
（2）将步骤（1）中的芦荟皮放入破碎机中，破碎成1.5cm的片状，破碎后芦荟皮的重量为5.28t，所得碎芦荟皮的含水率为93%；
（3）将步骤（2）中的碎芦荟皮用上料机送入螺旋挤压机，进行一次挤压，挤压过程中收集挤出的汁液备用，一次挤压后芦荟皮的重量为5.06t，含水率为89%；
（4）将步骤（3）中挤压后的芦荟皮送入连续式离心机，经过螺旋挤压后芦荟皮颗粒团聚在一起，相邻颗粒之间仍蓄有大量水分及汁液，在离心力的高速旋转作用下可使芦荟皮内部组织及相邻芦荟皮空隙里的固液彻底分离，离心机内温度为42℃，转子的转速为3750r/min，离心时间为25min，离心完成后滤液进入排液槽，滤渣进入排渣槽内，然后将滤液收集起来备用，滤渣进入下一步处理，滤渣的重量为4.84t，含水率为85%；
（5）将步骤（4）中离心后的芦荟皮滤渣再送入带式压滤机，进行二次挤压，由于在螺旋挤压机中挤压后，虽然有一定量的水分挤出，但未能完全破坏细胞壁，不能彻底挤压出芦荟皮的细胞液及水分，通过高压作用将滤渣中的水分充分压出，同时将滤渣压制成滤饼，设置带式压滤机的压力为0.4MPa，压滤完成后收集压出的汁液备用，二次挤压后所得芦荟皮滤饼的重量为4.4t，含水率为77%；
（6）将步骤（5）中所得的芦荟皮滤饼送入玻璃晾晒房，放在网带上利用太阳能进行干燥，所述的玻璃晾晒房内设四个区，第一、第二区以通风除湿为主，设有多个排湿风机，通过利用太阳能的热量进行烘干处理，第三、第四区以加热脱水为主，辅助设有烘干除湿机和排湿风机进行烘干处理，干燥过程中启动网带上方设置的翻搅机构，通过不断的搅拌，加快滤饼的脱水速率，使芦荟皮滤饼的干燥效果更为均匀，玻璃晾晒房内所使用的网带层数为3层，网带宽度2.2m，铺设滤饼的厚度为1.5cm，干燥温度为63℃，干燥时间为10h，脱水效率为197kg/h，晾晒处理后芦荟皮滤饼的重量为2.42t，含水率为41%；
（7）将步骤（6）中晾晒后的芦荟皮滤饼送入隧道式热泵烘干线，放在网带上进行连续干燥，网带的传动速度较慢，可使芦荟皮滤饼接收的热量辐射更为均匀，不同位置上的干燥速率更加一致，隧道式热泵烘干线设有除湿机，所使用网带的传动速度为0.75m/min，层数为3层，网带宽度2.25m，铺设滤饼的厚度为4.5cm，干燥温度为83℃，干燥时间为4h，脱水效率为273kg/h，干燥后芦荟皮滤饼的重量为1.32t，含水率为21%；
（8）将步骤（7）中的芦荟皮滤饼送入热泵烘干房，放在多层网带上进一步干燥，烘干房内设置网带层数较多，上下层之间存在5~10℃的温差，在干燥过程中控制网带支架上的升降机构，使下层网带每隔10min向上层循环移动，实现芦荟皮滤饼的均匀干燥，热泵烘干房内所使用的网带层数为16层，网带宽度2.3m，铺设滤饼的厚度为5cm，干燥温度为73℃，干燥时间为14h，芦荟皮滤饼的脱水效率为63kg/h，干燥后芦荟皮滤饼的重量为0.44t，含水率为5%；
（9）将步骤（8）中所得含水率为5%的芦荟皮滤饼进行封装，可得由芦荟皮制得的饲料。
实施例3
一种利用太阳能、热泵复合干燥芦荟皮的方法，包括以下步骤：
（1）现有芦荟原料10t，先将芦荟原料用清洗机清洗干净，取芦荟果肉后，收集剩下的芦荟皮，其重量为5.5t，芦荟皮的初始含水率为98%；
（2）将步骤（1）中的芦荟皮放入破碎机中，破碎成2cm的片状，所得碎芦荟皮的重量为5.28t，含水率为94%；
（3）将步骤（2）中的碎芦荟皮用上料机送入螺旋挤压机，进行一次挤压，挤压过程中收集挤出的汁液备用，一次挤压后芦荟皮的重量为5.06t，含水率为90%；
（4）将步骤（3）中挤压后的芦荟皮送入连续式离心机，经过螺旋挤压后芦荟皮颗粒团聚在一起，相邻颗粒之间仍蓄有大量水分及汁液，在离心力的高速旋转作用下可使芦荟皮内部组织及相邻芦荟皮空隙里的固液彻底分离，离心机内温度为45℃，转子的转速为5000r/min，离心时间为20min，离心完成后滤液进入排液槽，滤渣进入排渣槽内，然后将滤液收集起来备用，滤渣进入下一步处理，滤渣的重量为4.84t，含水率为86%；
（5）将步骤（4）中离心后的芦荟皮滤渣再送入带式压滤机，进行二次挤压，由于在螺旋挤压机中挤压后，虽然有一定量的水分挤出，但未能完全破坏细胞壁，不能彻底挤压出芦荟皮的细胞液及水分，通过高压作用将滤渣中的水分充分压出，同时将滤渣压制成滤饼，设置带式压滤机的压力为0.5MPa，压滤完成后收集压出的汁液备用，二次挤压后所得芦荟皮滤饼的重量为4.4t，含水率为78%；
（6）将步骤（5）中所得的芦荟皮滤饼送入玻璃晾晒房，放在网带上利用太阳能进行干燥，所述的玻璃晾晒房内设四个区，第一、第二区以通风除湿为主，设有多个排湿风机，通过利用太阳能的热量进行烘干处理，第三、第四区以加热脱水为主，辅助设有烘干除湿机和排湿风机进行烘干处理，干燥过程中启动网带上方设置的翻搅机构，通过不断的搅拌，加快滤饼的脱水速率，使芦荟皮滤饼的干燥效果更为均匀，玻璃晾晒房内所使用的网带层数为4层，网带宽度2.5m，铺设滤饼的厚度为2cm，干燥温度为65℃，干燥时间为10h，脱水效率为200kg/h，晾晒处理后芦荟皮滤饼的重量为2.42t，含水率为42%；
（7）将步骤（6）中晾晒后的芦荟皮滤饼送入隧道式热泵烘干线，放在网带上进行连续干燥，网带的传动速度较慢，可使芦荟皮滤饼接收的热量辐射更为均匀，不同位置上的干燥速率更加一致，所使用网带的传动速度为1m/min，层数为4层，网带宽度2.5m，铺设滤饼的厚度为5cm，干燥温度为85℃，干燥时间为4h，脱水效率为275kg/h，干燥后芦荟皮滤饼的重量为1.32t，含水率为22%；
（8）将步骤（7）中的芦荟皮滤饼送入热泵烘干房，放在多层网带上进一步干燥，烘干房内设置网带层数较多，上下层之间存在10℃的温差，在干燥过程中控制网带支架上的升降机构，使下层网带每隔10min向上层循环移动，实现芦荟皮滤饼的均匀干燥，热泵烘干房内所使用的网带层数为17层，网带宽度2.5m，铺设滤饼的厚度为5cm，干燥温度为75℃，干燥时间为14h，芦荟皮滤饼的脱水效率为65kg/h，干燥后芦荟皮滤饼的重量为0.44t，含水率为5%；
（9）将步骤（7）中所得含水率为22%的芦荟皮滤饼进行封装，可得由芦荟皮制得的燃料；
（10）将步骤（8）中所得含水率为5%的芦荟皮滤饼进行封装，可得由芦荟皮制得的饲料；
（11）将步骤（3）~（5）中收集的芦荟汁液或滤液进行萃取提纯，可得化妆品辅料。
本发明采用的干燥方法与其他干燥方法加工1t芦荟皮，制成饲料所使用的能耗及获得的产品性质对比表：
表1 不同干燥方法的耗电及产品性质对比表
从上表可以看出，虽然冷冻干燥对芦荟皮的色泽和营养物质保持较好，但是其能耗较高，且不适合批量生产，投资成本高，电烘箱干燥和微波干燥所得制品的色泽偏黄，且营养流失较高，相对来说，本发明的加工方法不仅具有较低的能耗，同时较好地保留了芦荟皮所具有的色泽和营养价值。