基于TRIZ理论的红枣干燥设备进化研究
摘要： 应用TRIZ技术进化理论对红枣干燥设备结构、自动控制系统进化进行了研究，预测了红枣干燥设备将来可能的发展方向。
Abstract： By applying TRIZ technical evolution theory， the author studied the evolutionary process about structure of dates drying equipment and automatic control system. Meanwhile， the future development direction of dates drying equipment was predicted.
关键词：TRIZ;红枣干燥设备;进化路线
Key words： TRIZ;dates drying equipment;evolution line
中图分类号：TS255.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）36-0305-02
0 引言
红枣味甘香甜，具有丰富的营养成分和医疗保健价值。我国拥有世界上绝大多数的红枣优良品种，红枣种植面积广、产量大。鲜枣在采摘、包装等环节中易造成机械损伤，并且在贮藏过程中易浆烂，导致发霉变质，给果农带来了严重的经济损失，制约了我国红枣产业化的发展。
及时对鲜枣进行干制，可以减少腐烂、裂口和损伤，提高红枣等级。因此，目前我国红枣产品主要以干燥红枣为主，干制的比例高达90%以上。红枣干燥过程就是鲜枣内水分的蒸发过程，达到安全含水率，以满足其贮藏要求和运输的目的。红枣干燥技术分为自然干燥法和人工干燥法。自然干燥法主要利用太阳光照和自然风对红枣进行干燥，干燥条件不可控，对天气的依赖程度高，红枣品质得不到保证，果实营养成分流失严重。提高红枣高效加工能力有赖于红枣干燥设备的发展和更新。
为此，研究和总结红枣干燥设备的进化过程，预测其未来可能发展的进化方向具有重要的意义。
1 TRIZ技术进化理论
作为TRIZ核心理论之一的技术进化理论指出：技术系统的进化不是随机发生的，而是遵循一定的进化模式，即所有的系统都是向“最终理想化”进化的。本文选用的A.Zusman等的DE（Directed Evalution）有8种进化模式[1]。
模式一：技术系统的S曲线进化法则。技术系统的成长一般经历婴儿期、成长期、成熟期、衰退期四个阶段。模式二：提高理想度法则。模式三：子系统的不均衡进化法则。模式四：动态性和可控性进化法则。模式五：增加集成度再进行化简的法则。模式六：子系统协调进化法则。模式七：向微观级和增加场应用的进化法则。模式八：提高自动化程度和智能化程度法则。
2 红枣干燥设备的进化分析
红枣干燥设备的关键是根据品种不同的鲜枣，在不同的干燥工艺要求下对红枣进行干燥以满足红枣制干对干燥度、营养成分、色泽等方面的要求。红枣干燥设备的进化过程可从如下方面分析：
2.1 提高自动化程度和智能化程度法则 TRIZ理论认为：通过提高自动化程度可以由系统代替人完成各项繁重、乏味的工作。红枣干燥最初采用晾晒法干燥，晾晒干燥对天气要求比较严格，同时要求人对晾晒的红枣进行多次翻动，晾晒时间长翻动次数多。采用机械化红枣干燥设备，例如脉动式干燥机、回转笼式干燥机，均可实现红枣的机械化翻转，红枣干燥时间大大缩短。整体式太阳能干燥装置，把集热器与干燥箱组装在一起形成一个整体，集热器方位角和仰角随太阳辐射方位变化而可调，提高了太阳能的利用率[2][3]。从TRIZ理论可看出，红枣干燥的进化路线就是：人工晾晒干燥→机械化干燥。后续的进化方向是，应用更先进的机械结构、电子元件来提高系统自动化程度。
2.2 增加系统动态性和可控性 提高技术系统可控性法则指出，技术系统的进化应该沿着增加系统内各部件可控性的方向进化。对于红枣干燥设备而言，红枣干燥在不同阶段对温湿度的要求不同，合理自动控制红枣水分是红枣干燥自动控制系统的难点。常规控制方法是将用温湿度传感器测得排口物料实际水分含量和给定的水分含量进行比较，所得差值反馈给计算机，用于控制干燥工艺参数值。但现有的在线湿度传感器准确率低，影响自控水平，造成干燥后红枣水分含量不均性大。为解决这一问题，基于PLC和温湿度传感器的智能控制系统产生，可精确地控制红枣干燥过程的温湿度，提高红枣干制质量。可是红枣干燥过程具有复杂性、时变性和非线性的特点，红枣干燥自动控制系统要发展，就需要实现干燥技术与先进控制技术的结合，从而对红枣干燥进行有效在线动态监测[4]。从TRIZ理论可看出，红枣干燥自动控制系统的的进化路线就是：通过可控性增加，系统能够向着更易操作更智能的方向发展。
2.3 增加系统集成度再进行化简 TRIZ理论认为：技术系统首先趋向于集成度增加的方向，紧接着进行简化。比如先集成系统的功能和数量，然后再用更简单的系统提供相同的或更好的性能来进行替代。
红枣干燥设备结构的进化与红枣干燥方式的进化有直接的关系。红枣干燥的方式有热风干燥、微波干燥、远红外线干燥等。热风干燥红枣技术成熟，但能源损耗大、干燥时间长、干燥温度高，对物料的影响成分破坏较大;远红外线干燥利用辐射传热干燥，干燥质量好，但干燥时间较长;微波干燥速度快、时间短，但是微波干燥红枣，易产生褐变[5]。不同的干燥方式有其相应的干燥特点，会对干燥效率、红枣色泽、多糖含量产生不同的影响。对同品种红枣采用不同干燥方式干燥后，产品的色泽依次为真空干燥>微波干燥>冷冻干燥>热风干燥;产品的还原糖含量由高到低依次为：热风干燥>冷冻干燥>真空干燥>微波干燥[6]。将各种干燥方式的优势组合，开发组合干燥工艺有利于提高红枣干燥品质和效率。
红枣干燥设备的传统结构有隧道式干燥机、传送带式干燥机、脉动式干燥机和转筒干燥机等。不同干燥结构采用不同的干燥机理。干燥方式不同，干燥设备不同，红枣干燥品质也不同。隧道式干燥机由烘车、循环风机、循环风网等系统组成，可实现连续式烘干和分批式烘干，但干燥时间较长。微波加热干燥系统主要由微波干燥器、传动系统、冷却系统等组成，干燥过程中被干燥物料在干燥器内吸收微波能量，温度升高水分蒸发实现干燥[7]，干燥时间短但还原糖含量不高。
微波热风联合红枣烘干机[8]兼具微波、热风干燥设备的特点。新鲜红枣首先进入有微波发射装置的烘干箱，其后通过微波烘干箱中的输送带进入热风烘干箱，微波热风联合烘干，干燥速度快，干燥品质好。红枣干燥的发展目标就是快速、高效、高品质完成制干过程，基于此，多段组合式干燥设备是未来红枣干燥设备的进化方向。
从TRIZ进化理论可看出红枣干燥设备的发展经历是：增加元件提高系统性能→简化系统提高系统性能。未来红枣干燥结构的发展必然要求用更高性能的系统代替原系统，达到整体简化。
3 红枣干燥设备的改进方案
对红枣干燥设备进行综合分析，得到如下结论：①提高自动化程度和智能化程度法则。进化的方向是应用更先进的机械结构、电子元件来提高系统自动化程度;②增加系统动态性和可控性。进化的方向是结合干燥技术与先进控制技术，实现红枣干燥在线动态监测;③增加系统集成度再进行化简，进化的方向是设计多段组合式干燥设备。
4 结论
本文将TRIZ理论应用到红枣干燥行业，结合TRIZ进化理论中的若干条模式，对红枣干燥设备进行进化分析，预测了未来红枣干燥设备的发展方向和可能具备的一些技术特点，希望能对未来的红枣干燥发展提供借鉴。
参考文献：
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