综述：农产品干燥技术的可持续发展：最新进展、挑战与未来前景

《RENEWABLE & SUSTAINABLE ENERGY REVIEWS》：Sustainable development of drying technologies for agricultural products: recent advances, challenges, and future prospects

全球农业绿色转型背景下，可持续干燥技术研究成为关键路径。本文系统梳理热质传递理论及干燥动力学模型，重点分析太阳能辅助、相变储热、废热回收等低碳技术突破，揭示其在能效提升和质量保障方面的潜力。研究指出当前技术面临高能耗、高碳排、材料适应性差、经济性不足及多场耦合验证缺失等挑战，未来需通过多能源整合、智能算法优化和全生命周期评估推动技术升级，助力农业食品加工低碳化与智能化发展。

　　在全球农业实践向绿色转型的背景下，可持续干燥技术的创新已成为保障粮食安全和实现碳中和的关键途径。本文系统地回顾了该领域的最新研究进展、核心挑战以及未来发展方向。基于热力学与质量传递机制及干燥动力学模型的理论框架，文章聚焦于低碳技术的突破，如太阳能辅助干燥、相变材料蓄热、废热回收、智能控制以及新型预处理技术，揭示了这些技术在提升能源效率和确保产品质量方面的潜力。研究指出，现有的干燥技术仍面临诸如高能耗、高碳排放强度、原料适应性差、经济瓶颈以及干燥模型的多领域耦合机制和实验验证不足等挑战。未来，需要通过多种能源整合、智能算法和标准化系统的结合来推动技术升级，同时借助全生命周期评估和4E分析优化系统的可持续性。本研究为农业产品干燥技术的低碳化、智能化和大规模应用提供了理论支持和解决方案。

农业产品干燥技术的可持续发展已成为一个重要的研究领域，其发展动因源于应对全球性挑战的迫切需求，如粮食安全、资源利用效率和环境可持续性。随着世界人口的持续增长，预计到2050年将达到近100亿，对粮食和农业产品的市场需求也将显著上升。然而，这一增长趋势与减少农业实践环境足迹的迫切需求形成鲜明对比，尤其是在收获后的加工环节。干燥作为最耗能且广泛使用的农业产品保存方法之一，在决定整个食品供应链的可持续性方面发挥着关键作用。农业产品干燥不仅有助于延长保质期、降低运输成本和提升产品质量，而且在粮食、水果和蔬菜、饲料、肉类和水产养殖等多个领域都具有重要意义。然而，传统干燥技术如热风干燥和燃煤干燥不仅效率低下且能耗高，对环境也造成严重影响。根据不完全统计，农业产品干燥过程中的主要能耗和环境危害分别占一定比例。大多数干燥过程依赖化石燃料，导致大量碳排放和其他污染物，不仅加剧了全球气候变化，还引发了生态退化。因此，迫切需要开发更加环保、节能和高效的新型干燥技术，以满足现代农业的需求。

近年来，在农业干燥技术领域取得了显著进展，特别是在可持续技术方面，如混合干燥、智能干燥、废热回收干燥和非热预处理干燥。这些技术不仅有效降低了能耗，还提高了农业产品的质量和安全性，为农业产品可持续发展提供了新的思路和方法。然而，尽管这些技术在实验室和小规模应用中展现出巨大潜力，但在大规模工业应用中仍面临诸多挑战，如技术稳定性、成本效益和环境适应性。因此，未来的发展方向需要在技术层面进行深入探索，以解决这些问题并推动其在实际生产中的应用。

可持续干燥技术的未来前景与数字技术的融合密切相关，例如人工智能（AI）和物联网（IoT），这些技术为过程优化和实时监控提供了前所未有的机遇。开发能够实时适应环境变化和产品特性的智能干燥系统，有望彻底改变该领域，使干燥过程更加高效、可靠和可持续。此外，探索替代能源如太阳能和生物质能的应用，为减少干燥技术的环境影响提供了巨大潜力。将这些技术进步与对干燥过程中热力学和质量传递基本原理的深入理解相结合，将为新一代可持续干燥技术的发展铺平道路。

总体而言，农业产品干燥技术的可持续发展是一个多维度的挑战，需要在工程、材料科学和环境科学等多个领域进行综合考量。随着我们向更加可持续的未来迈进，研究人员、行业利益相关者和政策制定者需要共同努力，克服现有的障碍，释放这些技术的全部潜力。本文旨在全面回顾该领域的最新进展、挑战和未来展望，为开发更可持续的干燥技术提供有价值的见解，同时为实现全球粮食安全和环境可持续性的更广泛目标做出贡献。

农业产品干燥技术的研究进展主要体现在四个核心领域：产品质量评估方法、技术创新路径、过程特征相关性以及计算建模方法。然而，目前在系统整合农业产品干燥系统的技术突破方面仍存在知识空白。因此，需要进一步研究，以填补这一空白，推动农业产品干燥技术的发展。

在干燥理论方面，农业产品干燥是指通过热能去除产品中的水分，其关键步骤包括热传递和质量传递。在热传递阶段，产品内部的水分吸收热能并蒸发；在质量传递阶段，水分以气态形式扩散到表面并被排出。干燥效率受到多种因素的影响，包括温度、湿度、介质流速以及产品的物理性质。这些因素的相互作用决定了干燥过程的效率和效果，因此在研究中需要深入探讨这些影响因素，以优化干燥技术的应用。

可持续干燥技术的研究进展表明，随着全球气候变化的加剧和资源的日益紧张，农业干燥技术的可持续发展已成为实现联合国2030议程的关键环节。目前，传统的热风干燥（HAD）仍然占据主导地位，但其高能耗和高碳排放严重阻碍了行业的绿色转型。因此，开发更加环保、节能和高效的干燥技术成为当务之急。

太阳能辅助干燥技术作为一项重要的低碳技术，能够有效减少初级能源的使用和对化石燃料的依赖。将太阳能辅助干燥与废热回收相结合，进一步推动了工业干燥的低碳化转型。此外，智能干燥技术通过动态过程控制和优化，提高了能源效率与产品质量之间的平衡。非热与新型热预处理技术的协同应用，也能够显著降低能耗，提升干燥效果。

然而，可持续干燥技术在应用过程中仍面临诸多挑战，包括技术、经济、政策和社会接受度等方面。这些挑战限制了技术的推广和普及，因此需要从多个角度进行分析和解决。技术层面的挑战主要体现在技术稳定性、成本效益和环境适应性等方面。经济层面的挑战则涉及投资成本、运行费用以及市场接受度等。政策层面的挑战包括法规支持、政策激励以及行业标准的制定。社会接受度的挑战则与公众认知、教育普及以及社会文化因素密切相关。

为了克服这些挑战，需要在技术层面进行深入研究，推动技术的创新和优化。同时，也需要在经济层面进行分析，评估不同技术的成本效益，以促进其在实际应用中的推广。政策层面的支持和激励措施对于推动可持续干燥技术的发展至关重要。此外，还需要加强社会宣传和教育，提高公众对可持续干燥技术的认知和接受度。

未来，可持续干燥技术的发展将更加依赖于数字技术的融合，如人工智能（AI）和物联网（IoT）。这些技术能够提供更精确的过程控制和实时监控，从而提高干燥过程的效率和可靠性。此外，探索替代能源如太阳能和生物质能的应用，将进一步减少干燥技术的环境影响，推动其向更加绿色和可持续的方向发展。

在农业产品干燥技术的发展过程中，还需要注重技术的标准化和系统化。通过建立统一的标准和规范，能够提高技术的可推广性和可复制性，为大规模应用奠定基础。同时，还需要加强全生命周期评估和4E分析（能源、经济、环境、效率），以全面评估干燥技术的可持续性，并优化其应用效果。

总之，农业产品干燥技术的可持续发展是一个复杂且多方面的挑战，需要在工程、材料科学和环境科学等多个领域进行综合研究。随着全球对可持续发展的重视，研究人员、行业利益相关者和政策制定者需要共同努力，推动农业产品干燥技术的创新和优化，以实现更高效、更环保和更可持续的干燥过程。