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全球干燥技术的研究与进展 A.S.Mujumdar
2211概述工业上需要干燥的物料种类繁多，它们所需的干燥时间各异，加之各有不同的物理形状和质量要求，因此有文献称目前应用的干燥机类型有几百种就不足为奇了。干燥是一种能量集中型的操作，它决定了许多产品的质量。因为通常都利用矿物燃料作为干燥的能源，所以干燥也是一个重要的环境污染源。在发达国家，工业总能耗中估计有9%～25%是用于热力脱水。这么高的耗能是干燥操作在国民经济各部门中广泛应用的结果。干燥能耗所占的比例，从占造纸业的35%到化工工程的3%各不相同。现在应用的干燥机的热效率也不一样，低的仅20%左右，而高的可达80%。后者一般很难达到，间接加热式干燥机最常达到，但到目前为止，间接加热式干燥机仍没得到广泛的工业应用。有趣的是平均每消耗相当于1t油的燃料才能通过热力脱去6t的水。已有人证实工业脱水量与一个国家的国内生产总值GDP(或生活水平)之间有关联，因此随着世界经济的飞速发展，各工业部门对以矿物燃料作能源的干燥操作的需求会越来越大，必须努力改善干燥过程。矿物燃料的燃烧会释放出导致温室效应的气体（特别是二氧化碳）和有毒的气体与臭味。很明显，在不久的将来，干燥与环境之间的冲突一定会得到政府与有关资助机构的重视。本部分将简要论述在过去25年来，作者在跨越工业部门及地理政治边界来促进干燥技术研究和发展所作的努力及其结果，当然它不可能涵盖这一学科的所有方面。在干燥领域，80%以上的科技和工程文献都是最近20年内出现的，最值得提出的是这种发展是在全世界范围内的共同发展。事实上，过去十年来，西方国 液腿毡驹诟稍锛际跹芯亢头⒄狗矫娣呕海澜?经济的发展足以弥补这一缺陷（印度是一个显著的例外）。目前每年有250多个有关干燥的项目在美国专利局获得专利，近100个在欧盟专利局获得专利。这些数字是工业界的注意力转向干燥技术开发的一个很好的证明。而其他一些曾被学术界给予更多关注的单元操作，如吸收、结晶、膜分离等，其获得的专利数目则低得多。这种学术研究与工业专利之间的负关联现象也许是它们之间缺少互动的缘故，也就是作者在早期的著作中指出的学术研究的“闭环”模式导致的“为学术研究而研究”的结果。作为一个像干燥技术这样的应用学科，如果缺少工业与学术之间的互动会导致严重的负作用。2212历史回顾 早在20世纪70年代，我们感到困惑，因为大多数关于干燥的科学和工程文献都是用俄文、日文、德文和法文撰写的。事实上，干燥几乎在所有工业部门都是关键环节，它消耗大量的能源并且经常决定产品的质量。但让人感到吃惊的是除了某些特例，几乎全世界的学术研究委员会都忽略了把干燥作为一个值得研究和发展的领域。我们也注意到一些工业部门确实遇到相同的关于干燥的工艺技术问题，但他们居然会对彼此间在该问题方面的进展漠不关心。很明显，我们有必要把干燥方面的研发人员、技术专家、设备经销商及学者们召集在一起。特别是70年代早期的能源危机使人们更加认识到干燥是一个值得研究的领域，也让我们感到更加需要提供一个学术界和工业界进行研究成果和技术交流的机会。这个想法的初衷是为了使学术界能了解工业生产在本学科和交叉学科领域中的需求，让工业部门了解目前的研究与开发状况，并且为世界各地的研究者提供一个论坛。交流的结果使许多在非英语国家开展的早期工作被广泛接受，另一方面通过这种全球论坛使来自这些国家的研究人员开始被西方世界认可。1990年后IDS会议举办时间和地点如下所示。第一届国际干燥研讨会（当时的正式名字）1977年春天宣布要召开，1978年8月在加拿大蒙特利尔的McGILL大学召开。幸运的是，尽管筹备时间较短，会议却很成功，这要感谢一些大公司和专业人士的帮助。有210个来自22个国家的人员参加了会议，会议出版了一本正式的会议论文集，尽管会议发表的内容实际有两倍多，但它只有40页纸，剩余的内容刊登在《Drying ′80》第一卷中。会议期间还召开了一次名为“研发的需求和机遇”的论坛。该论坛的召开反映了工业界的兴趣及大家对跨越地理、学科和工业，可以从造纸行业在纸张连续干燥上的发展中得到了启示。这很明显可以看出干燥实际上是一具多学科交叉的领域，它的进展依赖于其他一些相关学科和工业部门的技术发展。确实没有哪一个主要的工业部门在其生产工艺中不涉及到干燥过程的。第一届会议的一个显著特点就是它吸引了比学术界还多的来自于产业界的与会者（112名来自于产业界和政府科研机构，98名来自于学术研究机构）。很明显产业界已经意识到干燥技术研究和发展的必要性，而学术界则可能由于长期与工业脱节的原因，表现得不够积极。在以后的各届IDS会议中，学术界的与会者都比产业界的与会者多。我相信与会人员成分的平衡是成功地进行技术与知识交流的关键，将来的IDS必须努力更正目前这种不平衡的现状。如表2-2所示，IDS系列研讨会的进一步发展很清楚地表明了全球的学术界和工业界对干燥技术研究和发展的兴趣。工业界的加入表明了他们的希望深入了解不同干燥过程和干燥领域存在的大量极富挑战性问题的愿望。工业需求的提出使学术团体受益，他们可以据此制定新的可行的研究项目。通过交流可以从不同学科，不同国家以及不同的工业部门获得信息。他们可能发现，曾被认为是他们本学科或部门所特有的一些问题，实际上在一定范围内具有共性。这种意识有助于开展合作研究，也能避免不必要的重复劳动。许多干燥设备经销商提出了有关他们的新型干燥设备的技术方面的问题，而此时许多学术研究人员已经提出了一些革新的干燥机设计，这些设计正是经销商们试图实现商品化的设计。工业界的参与具有重大意义，否则学术研究人员也许会进入我们称之为“闭环”的研究模式中，最终导致一个纯粹“为学术而学术”的研究。在应用领域，如干燥技术，它的研究成果如果不能在工业上以某种方式得到应用，那就意味着浪费。在“闭环”研究模式中，学术论文一篇接一篇，但研究成果始终是模糊的，可能一直要持续到研究经费用完。这确实会导致很大的引用频率，但结果是典型的浪费。我们真正需要的、有益的干燥研究的价值应该用“应用频率”并不是“引用频率”来衡量。我相信，IDS会为学者们一个与工业伙伴合作的机会，以及了解什么是全球性急需解决的问题。表2-2IDS简单历程3月份公布首届国际干燥研讨会即将召开的消息第一届国际干燥研讨会在加拿大麦基尔大学召开1980第二届国际干燥研讨会仍然在蒙特利尔召开1982英国，伯明翰，会议开始全球化1984日本，京都，首次使用“IDS”这个术语1986美国，剑桥，首次设奖项1988法国，凡尔赛1990捷克，布拉格，IDS首次成为重要的国际会议（CHISA ′90）的一部分又回到加拿大，蒙特利尔1992澳大利亚，黄金海岸1994波兰，克拉克夫1996希腊，哈尔契迪奇1998荷兰Noordwijkerhout2002中国，北京2213 一些统计资料图2-2和图2-3提供了一些有关对干燥技术研究兴趣增长的数字，而图2-4和图2-5专门针对IDS ′96的一些统计数字。图2-2的数字是基于在国际性期刊《干燥技术》上发表的论文数量做出的。图2-2 发表在《干燥技术》（1991～1997）上的干燥研究论文TS)与预期的相反，美国和加拿大的文献数量在同一数量级上。以平均人口来计，一些欧洲的国家如法国、波兰、芬兰等在研究与开发领域做的更多。众所周知，大多数著名的干燥设备制造商总都在西欧，尽管他们可能在北美有分公司或许可证。 图2-3给出了国际性期刊《干燥技术》自1982年创办以来论文数量不断增长的情况。很明显，这样的增长趋势确实有些快，所以期刊的目标是在未来几年内把增长幅度降低30%，这将会使杂志的可选性和质量得到进一步的提高。图2-4和图2-5提供了IDS ′96的一些统计数据。图2-4表明涉及农业和食品行业的论文居各工业部门之首；而有关数学模型与相关设备的论文居各主题之首。图2-5列出了会议代表来自的地区，可以看出很长时间东、西欧的代表数目几乎是北美的一倍。仔细地查看迄今为止11届会议的全部技术资料，可以很清楚地看出主题的变化以及在不同时间不同地域各主题的地位。在早些年，节能和干燥机的设计放大是主要的论题；而最近几年的主要论题则是质量、利用数学模型的优化以及发展新型的干燥技术。在过去的十年里，全世界只有少数几个研究小组关注微观水平的干燥模型，以致于目前它仍旧是一个难以攻克的课题。 ?-3 每卷《干燥技术》杂志（1983～1997）的页数图2-4 各研究领域的论文在IDS ′96中所占的比例图2-5 不同地域与会者的比例 因为能源和环境总被联系在一起，所以对高效干燥技术的关注会继续上升。干燥中燃烧矿物燃料不可避免地会产生温室效应气体——这是目前的热点话题。热泵干燥系统也可能会成为另一个热点。会议的地理位置很大程度上基于当地的与会者人数、工业部门的兴趣以及与会总人数。IDS ′98收到来自于57个国家的430篇摘要，打破了先前的所有记录，最后与会人数达到350人，分别来自于55个国家。1998年的会议论文集共三卷，包含了250篇论文。2000年8月在荷兰Noordwijkerhout召开的IDS ′2000收到400多篇摘要，会议给更多的产业界人士发出了邀请。在IDS ′2000期间同时还举行一个纸张干燥分会；借此纪念在纸张干燥领域里做出杰出贡献的芬兰学者JukkaLehtinen博士。是他在蒙特利尔开的第二界IDS会议（1980）首次提出了他的纸张干燥新思路，即所谓的Convac干燥，后来又称为Condebelt干燥。这项技术的持续研究和开发前后花费了整整20年，最后终于在芬兰和韩国先后成功地实现了工业化。 尽管由于会址的地域因素会带来一些偶然的波动，IDS的与会人数、涉及的国家数目以及提交的论文数量都在逐年稳定的增长。每一届会议的产业界和学术界与会者分布比例还算合理，但为了更有效的技术转换，我们应该争取更多的产业界与会者。IDS非常感谢那些通过直接或间接方式对会议的专题奖项进行资助的公司和企业。这些资助也是向那些与会的工业界代表们发出了一个信号，表明他们积极参加像IDS这样的会议是正确的。 一些国家，如法国、波兰和加拿大，传统上一直较其他国家在参加干燥方面的活动上更积极。美国在干燥活动上也不负众望，这可以通过在IDS和国际性期刊——《干燥技术》上发表的论文数目得以验证。统计表明，拉丁美洲、亚洲、澳大利亚对干燥的研发关注有所增强，而其他国家表现平平。实际上，IDS已经衍生出一些地区性的干燥会议，如1997年7月在巴西埃图召开的美洲地区干燥会议（LACC），1999年10月在印度尼西亚巴哩召开的亚澳地区干燥会议（ADC ′99）以及即将召开的ADC ′2001（马来西亚、朗卡威）和IADC ′2001（墨西哥）。2001年将在挪威举办一届议题更广泛的新会议，其中包括非热力脱水和热力干燥，会议名称暂定为北欧脱水会议。在中国每两年将举办三次不同的干燥会议，这反映了该国对干燥方面的关注和活动已具有较高的水平。另一方面，像印度这样一个大国却很少举行有关干燥研究和发展方面的学术和工业活动，中东国家在这方面的水平也一直较低。 我们很难对在IDS上提交的论文的主题进行精确的分类。人们提出的任何分类计划都会有些武断和重复，因为每一篇论文都可能同时被划分为不同的几类。如Coumans（1997）将IDS ′96的论文分为如下三类：① 理论研究（基础、模拟、模型等）：23%；② 应用研究（以设备为对象的工艺、控制）：25%；③ 基于产品的研究（如食品、农产品、纸张、木材干燥等）：52%。基于产品研究的论文中有60%是关于食品和农产品方面的，仅在北美和西欧举办的IDS会议上，以纸制品和木材干燥为主题。就工业领域而言，食品业和农业，因干燥对他们的至关重要，而成为支配干燥会议的主要领域——IDS会议中30%以上的论文都涉及到此领域。木材干燥是林业最为关注的主要问题，然而IDS一直都处在同样是每两年一界，但在不同城市召开的木材干燥会议竞争的局面。将来，我希望还像早年的IDS一样，有更多的林业工作者参与到IDS中来。涂层干燥是工业关注的另一领域，但在IDS会议上提交的有关论文经常是在某些专业性会议上已经发表过的论文。其他一些方面，如陶瓷和高级材料的干燥、热敏性强的药品和生物制品的冷冻干燥也存在同样的问题。IDS会议的模式自始一直都没有大的变化。它包括几个大会演讲，数个并行的专题分会演讲，以及越来越多的技术论文展示。我个人认为每一届IDS都应将人数规模限制在某一临界值之下，以便进行广泛的个人交流，正是广泛的交流才可能会产生有价值的研发项目。在过去的若干年中，上百种干燥机形式和操作模式在IDS上进行过讨论,但仅有一少部分实现了商业化。我认为那些提出、验证新干燥概念的研究人员应和使之商业化的人员，如厂商，进行广泛地接触。除了几个世界知名的设备生产商以外，一般公司参与的还很少。我希望将来这种局面可以改善，那时我们还将目睹干燥研究和发展对工业干燥设备的巨大影响。目前，大多工业干燥设备的发展似乎大都在以渐进的方式发展。因此我衷心的希望通过IDS会议加强技术转化，可以在工业干燥系统的设计和性能方面有突飞猛进的发展。源于创造力的革新对于任何研究和发展都是至关重要的。将全新的理念带入到相关领域需要很长时间，特别是对于“构架寿命”较长的干燥技术领域就更是如此。但对于干燥研究和发展的相关需求仍在继续，我认为IDS仍应为这些活动提供必要的动力。在1985年，我曾向Carl WHall——当时的国际期刊《干燥技术》的编辑及美国国家科学基金会工程部副主任提出：鉴于IDS已经成熟，具有自己的发展动力，且已被国际认知，我们应对那些在此领域做出杰出贡献的人给予奖励。令我高兴的是Carl WHall博士接受了这个建议，并成功寻找到四个主要奖项的赞助者，这些奖项在1986年8月于麻省理工学院举办的IDS ′86上首次颁发。由于大型跨国公司的支持，这项奖励计划已经发展成为一项重要事件。我认为，这一计划已经推动了干燥领域的发展，同时也为干燥研发带来了“新鲜血液”——IDS的非常重要和理想的副产品。ADC ′99从一开始就将类似的“奖项”引入其中。2214 结束语IDS从一开始就有一个重要的特点，即发行刊印会议论文的正式出版物。由于世界范围内感兴趣的个人和团体不可能都来参加会议，因此IDS的一个重要任务就是编辑和出版论文集。目前为止，已有大约2000篇论文在IDS会议上发表，他们中的大部分（一些现在已绝版）可在世界范围内得到。在最近几年，IDS会议已将装订的论文集提供给所有的与会者（还有少量提供给一些未与会者），而仅有一小部分选出的论文（大约20%～25%）被刊印在《干燥技术》杂志的《干燥技术专辑》上（《干燥技术》杂志还出版世界其他主要干燥会议的专辑，以保持其在干燥研发方面的世界领先地位），这些专辑的选择要求都很成功，并致力于工业干燥技术的发展。已经证明，一系列的IDS会议促进了世界范围的干燥研究与开发，衷心地希望当面临新世纪的新挑战时，它能一如既往地对干燥领域倍加关注并促进世界范围内不同干燥会议的发展，并希望在未来的二十年内可以看到在现有基础上有重大突破的新型干燥技术的迅猛发展。222 一些有关研究与开发的想法2221 概述本内容是作者对一些有关研究与开发、创造性及校—企互动以促进干燥技术的发展方面的想法。其中大部分属于哲学范畴，并将这些观点提供给那些严谨的、对此感兴趣的研究人员、学者以及工业界人士。这里要讨论的主题包括学术研究与开发的研究模式、革新的需求、研究与开发的意义以及校—企间在诸如干燥等应用学科中联合的必要性。最近出现的并被广泛流传的短语“学术研究的闭环模式”以及“学术界为学术而进行的学术研究”，实际上就是对上述问题的思考。应用Foster的S-曲线来判定某一特定产品或工艺过程，由于其应用的效益已不再持续增长，而何时应该停止继续投入有限的研发资源，也是源于对上述问题思考的结果。上述部分观点已作为社论在国际期刊《干燥技术》上发表，该杂志是惟一一份有关干燥学与工程的专门期刊。但发表在该杂志上的提法与这里略有差别。为方便读者起见，本节内容根据观点的不同而分类论述。当然难免在不同的部分会出现一些重叠现象。2222 研究模式：校—企合作众所周知，几乎在全世界范围内学术研究人员都面临着由社会提供的资金严重减少的状况，只有某些依据法规资助的是例外。然而问题是在这个全球性竞争的时代，无论是基础性还是应用性的创新研究都必然会推动尖端的学术与技术的发展；而且这些学术研究成果通常都希望能被公开并广泛的传播。学术研究的这两个明显的特征常常与大多工业上的目标相矛盾，因此导致知识的拥有者与其潜在的应用者之间缺少互动。我们认为必须做一些特别的努力才能是两方面为了相互利益而结合。在某一领域，如干燥（或称为应用传热传质），欲使所进行的研究有针对性并具有实际意义，学者与工业界之间必须进行密切合作。图2-6为大多学术研究工作的简化模型。它说明了学术研究中的“闭环”性质，而这种性质的研究并不是人们所希望的，特别是在工程技术领域。纯粹从学术角度出发的、为学术而进行学术研究不可能将有效益的技术进步带给社会。在大多数国家，大学研究资金的大部分还都是来自政府的资助，因此学者们几乎没有寻求与工业应用合作的动力。发表并提高其研究论文的引用效率常常成为研究的主要目标，因为审核机构在评估研究项目申请时就是用这些标准来考核的。很显然，对于大学中进行的工程研究或应用科学研究，这并不是一个好的模式。图2-7是一个学术界进行工程研究的模式，它描述了校—企之间的合作如何导致有效的技术传递。除了工业界以及社会对研究工作提供切实的资助外，学术研究者与工业界人士在研究工作的每一阶段都必须保持紧密的联系。如果研究人员不投身到最后的技术应用过程，那么进一步的合作也就无法继续了。而研发工作的受益者则应该将直接受益或间接收益的一部分拿出来进行投资，以促进进一步的学术研究。图2-6 学术研究的“闭环”模式图2-7 学术界进行工程研究的理想模式由于干燥实际上是一个多规律且相互关联的领域，如果没有最终的工业开发应用，其工程与科学的研发结果就没有什么价值，也很难进行评价。我希望学术研究人员发表的大部分文章都能拿到工业界的工程师、技术专家和科学家那里去阅读并予以应用，而不是只被其他的学院派学者那来进行拓展。遗憾的是，大学研究结果的现行评价体系将过多的注意力放在了论文被其他研究人员的“引用”（而不是利用）上（几乎整个学术界都是如此），而几乎很少评价大学研究成果对工业应用的影响或者与工业发展的相关性。多年来，如何评价学院型的研究成果一直是一个广泛讨论而意见分歧的话题。特别是在几乎世界各地的基础研究和应用研究的研发资源都在持续减少的现状下，这个话题就显得格外重要。很多组织和媒体（出版物）都不断地用一些透明的或不太透明的标准来评价学术性学院，而又常常得到完全不同的排列结果。由于排列的标准及其所占的分量决定了最终的排列结果，这些结果能够而且确实对被评价单位的名誉产生了相当的影响，从而影响了这些单位在吸引高素质学生、争取研究基金及毕业生支持母校等方面的效果。也许是由于方便的原因，获得研究经费的货币价值常常被用来作为衡量研究工作的水平与质量的标尺，显然这种判据无法准确的说明所获得的基金用于研究时的使用效率。研究工作所产生的生产力以及影响力才应该是比较合适的衡量标尺，而仅用论文的数量来衡量研究结果的价值则可能产生错误的判断结果。人们已认识到某一研究对特定领域的影响程度可作为检验该研究产生的生产力大小的可靠的衡量指标，因此在一个有较高影响力的期刊杂志上发表的论文可为衡量其研究价值的一种方法，因为这种方法提供了一个（在一定范围内）量化的数字，并可直接用于名字排序。一般认为影响力越大，说明研究成果被其他研究者引用的频率就越高，也就越重要。这样逻辑就意味着一篇研究论文的发表隐含的目的是为帮助其他研究者发表其他论文。但是世界上很大一部分的技术文献还没有被收录在用于衡量期刊杂志和个体文章的影响力的数据库中。糟糕的是，如果一篇论文的成果已被成论文的影响力。对于很多工程出版物及应用科学出版物来说，他们的真正价值在于其报道的成果被实际“应用”而不仅仅是被“引用”，虽然对于一些有学院派主办的专门为学术研究服务的学术期刊来说，这种影响力确实有其优点，但能否将这样方法应用于技术类出版文献中是很值得怀疑的。自然界并没有按化学、物理、生物学、工程等人为的分类形式存在，随着问题的复杂性以及我们的知识的增加，对真实世界的认识需要我们跨越认为界定的知识范畴，而且这种要求越来越强烈。只是最近一些主要的资助机构如美国的国家科学基金会（NSF）等才切实地认识交互式与交叉式的教育与研究的重要性。交往能力，团体合作能力、多方面的训练经历与应用研究经历都是非常重要的训练科目，特别是在研究生阶段更是如此。NSF还将对国际间的了解程度、对不同类型的训练实力的需求、对不同类型机构的需求以及工业实践的程度列为下一代工程师与科学家的一些必备要素。从一开始，干燥就是作为需要多种训练以及交叉训练才能进行的研究开发领域而发展起来的。它不再只是化学工程中的一个专题。实际上，在《干燥技术》上发表的文章中，只有不到10%是属于纯化学工程的。而且只要看一下作者的单位即可知学科交叉甚至学科国际化的趋势，这不仅是全球化的自然产物，而且也是研发学科交叉发展的实质特征。我希望在将来能看到更多的校—企间的相互渗透。从我个人角度来说，我已经发现隶属于农业工程、食品科学、机械工程、纸浆造纸技术、电力工程等领域的研发机构的研究者们的积极合作对于我的研究生以及我的研究课题都是非常有益的。更为有趣、也更为有益的是，包括加拿大、美国、芬兰、中国、日本、匈牙利、西班牙、捷克、波兰、俄国、新加坡、香港、约旦、巴西、挪威等国家的研究人员在内的国际范围合作。在新世纪的曙光来临之际，我对于干燥领域的研发工作的加速发展非常乐观，特别是适宜地与工业接轨以及以工业需求导向的基础研究和应用研究。2223 研究开发的意义近年来，虽然人们已经广泛地认识到研发工作是提高人们生活水平的中心工作，但是只有几个发达国家在高层次上仍然支持研发与教育，而很多国家并没有实际的支持。在美国科学基金会（NSF）的网站上收集了大量的有关美国政府对研发的资助以及美国工业界研究与开发活动的有价值的信息，令人鼓舞的是能够见到政 约肮ひ到缍匝蟹⒌闹С郑?尽管资助力度较小。美国政府和工业界对研发资助的金额占国民生产总值的28%（1999年的数据），比1998年增加了5%，在这总计2470亿美元中只有153%用于基础研究（大部分是由大学和政府的研发实验室完成的），2295%用于应用研究，而其中的大部分，609%则用于开发研究；另一个有趣的统计现象是美国研发项目中最大的一部分是由工业界进行的1999年的经费为1693亿美元，占研发总经费的685%。这个数字表明了工业界研发项目的经费增加了10%。在总经费中政府资助的份额只占266%，明显低于上10年中资助的份额，这主要是由于削减军事防卫研究经费造成的。相比来说，日本则将国民生产总值的292%用于研究与开发。随着政府对开发资助额度的降低,下一个10年中基础研究和非私有性质的应用必然要走下坡路。由于以我们的知识为基础的科学技术的发展取决于我们获取研发结果的能力,所以上面的现象从全球科学技术的发展角度来说是值得忧虑的。我希望工业界能够将其利润的一部分拿出来资助大学里的基础与应用研究，并鼓励自己的研究人员将其研发的结果与社会共享。迄今为止，科学知识的转化只是沿着一个方向进行的，即从学术界向工业界，未来我们需要建立一个双向知识转化机制：从学术界与工业界的研发工作最终受益的将是整个社会。我希望在全世界的范围内能够跨越地理与政治的限制，令工业更多地介入到知识的创新与传播过程中来。研究与开发（R&D）与互利合作一直是紧密联系在一起。众所周知，将国民生产总值的较大部分用于研究与开发的国家与那些只用较小部分或没有能力来进行研究与开发工作的国家相比，在国际贸易中有更强的竞争能力。与国家的情况相似，很多公司将研究与开发作为企业的一般管理费用，而不认为是为获取未来生存而进行的投资。许多国家已决定通过削减研究开发的预算企图在短期内来减少开支。令人遗憾的是，基础研究同大部分革新性的应用研究一样，其时间周期不适于被缩短，尽管这一点在政治上认为是正确的。 RichardFoster(《革新——进取者的优势》一书的作者)提到了很多这样的例子。表面上看可赢利的公司最终丧失了它们的大部分业务，甚至于最终破产，原因就是自己无从预料他们的现行产品到什么时候就会不再赢利。Foster在书中说明成功的公司总是通过相应的研究与开发支持下的革新不断向竞争以及自身挑战。如果没有意识到长远的利益，长期固守现行技术或没有接 干燥与脱水领域正确的研发工作必能改善工艺过程和产品质量，获得更高的利润。干燥的基础研究能够激发革新的思路，而将其应用于研发过程，结果就可能转化成可行的产品与生产过程。上述过程中关键的生产环节就是学术与工业间的良好交流。象牙塔式的基础研究如果没有长期的目标，就很难找到工业界的伙伴来有效地实现其研究结果，最终人们甚至会怀疑学术研究的价值了。另一方面，如果没有这些研究，也就很难有能与未来工业开发的革新思路的产生与发展。我相信，就像在工程领域一样，只有大学与工业界进行有效的沟通与交流，才可能有干燥领域革新的累累硕果。 Oscar Wilde说过，一个愤世嫉俗者知道任何一件事情的代价，但却不知道它们的价值。遗憾的是，政府以及工业界的管理者们虽然可以很容易地计算出研究开发所需要的代价，但在确定研究与开发的研究结果价值时却是千难万难。造成这种现象有几方面的原因，其中一个关键的因素就是研究与开发费用的回收期。因为如果研究开发能带来回报，则这种回报是在未来才能实现的，而现行的核算方法则无法使管理者充分估算出研究开发的价值。人们可能会目光短浅地修改研发计划，以降低研究开发的未来价值为代价来削减研究开发的开支，这种情况是经常出现的，特别是当研究成果不能获得可直接销售产品的情况，如学术研究与工业界的探索性研究。合适的研究开发最终必然会增加公司的产出价值或降低其消耗。现在，一个产品的成本包括有研究与开发费用、知识资产以及服务类成本。然而过去的核算方法中则主要基于材料消耗与劳动力成本进行计算，显然是无法体现知识资产以及诸如技巧、知识与信息等无形资产的价值的。据《无理性时代》一书的作者Charles Handy估计，一个公司的知识资产价值通常为账目上有形资产价值的3～4倍，对于高度研究性质的公司，知识资产的份额还要高。在正在脱颖而出的以知识为基础的经济中，“软”资产的价值可能要远远高于“硬”资产（如建筑物）的价值。只要执行总裁及其下属们能够获得总收入底线四分之一的经济回报，他们就不再会将注意力以及资源集中于长远的投资项目，特别是那些不会贬值的项目（如建筑物）。如果能从未来价值的角度来看待研究与开发的投入费用，则现行削减研究与开发预算的趋势实在是目光短浅。研究开发会提高团体的“软”资产价值，从长远的意义上来说它们可能超过“硬”资产的价值。在一些发展迅速的工业部门，研究开发甚至还能有助于机构免于倒闭。干燥是一种古老但在工业上最常遇到的操作过程，所以尽管从科学和工程的角度来看，这项复杂的操作过程还有很多内容不甚了然，但它自然地被认为是一种成熟的技术。对于初涉此领域的人来说，也许并不明白为什么干燥技术是一个需要进行大量研发工作的领域。如果假定在特定领域公布的专利数量可作为衡量工业研发活动以及人们对该领域所投入的热情的程度，那么让我们对专利文献进行一下简单的分析。我们来看一下美国在最近十年中（1990～1999年）所公布的专利。图2-8给出了标题中包括有词汇“干燥机”和“干燥”的专利数量。美国每年大约有240个专利是属于干燥机或干燥方面的，欧洲专利局则每年有80项左右。当然，从绝对的意义上来说，在反映工业界对干燥领域的兴趣以及参与方面，很难说清这个数字是大还是小。这里并没有包括非热力水。图2-8 1999年发表的干燥方面的美国专刊图2-9 美国专利在不同单元操作中的分布为了估算干燥相对于其他主要的工业单元操作的重要性，我们收集了有关吸附、结晶、蒸馏与膜分离方面的相关数据。图2-9给出了1990～1999年的收集数据，结果发现干燥方面的研发活动量超过了所列其他方面研发活动量的总和。虽然蒸发方面的文献较少是预料中的事，但在学术界比较活跃的研究领域，膜分离方面的专利数每年也不到20个，这就是说，还不到干燥方面专利数量的10%。因此可以说干燥方面的研究开发现在和将来都将是在经济上有吸引力、有实际经济价值的领域。最后，就整个干燥领域来说，我们发现纸浆干燥、喷雾干燥与冷冻干燥是发明者申请专利比较活跃的领域，而粮食干燥与泥浆干燥的研究则比较冷清。图2-10给出的是同时期这几种领域情况的对比。当然对专利文献的内容进行细致的研究将更具有指导意义。图2-10 不同干燥领域的美国专利21世纪将是由发明带动世界经济的世纪。一个鼓励革新的政策为研究开发（无论是基础还是应用）增加投入将会带来丰厚的利益。对研究进行的投资常常被认为是风险投资，然而根据1998年8月24～31日的《经济周刊》的报道，在研究与开发方面的投资已经对美国社会带来了至少30%的年利益回报。而对硬件资产如新型机器方面的投资只得到8%～10%的回报。在美国，每年约有2000亿美元用于公共事业及私有企业的研究与开发。而一些经济学家认为，这种投资力度再翻两番才能达到应该投入的投资力度。也许这种估计过于乐观。从负面的角度来说，对基础研究的投入（大部分给了各大学）则正在逐年相对减少，1997年美国在这方面的投入只占国民生产总值的38%，而在1991年这个比例还是41%。这种趋势实在令人忧虑。研究表明，私有企业以及学术界的研究与开发带来的回报远远高于政府机构资助的研究带来的回报。自然，针对工业界的研究与开发必须周期短，而且要针对具体的产品及工艺过程。而常常成为突破性技术摇篮的基础研究最好是在学术圈内进行，因为这种研究的周期长、应用方向不确定，而投资是有效的。众所周知，政府资助的研究已经产生了诸如晶体管、半导体器件、卫星通讯以及因特网等方面的基本技术，这类研究结果的产出以及可能产生的潜在影响在开始进行这类研究时是无法预料的。如果试图在诸如哪些领域或哪些项目上的研究能够带来大的回报这些问题上进行选择，则这种选择本身就是一种冒险而可能将潜在的突破性技术扼杀在摇篮中；另外，这种选择还会抑制那些不能获得高额研究经费的领域内的创造性。《经济周刊》的经济学编辑MJMandel博士指出，资助机构应该致力于从尖端领域到普通领域的广泛范围内培养各种杰出的研究成果。还建议，对研究人员的资助款项不应该与特定的项目相联系，而应该让市场来选择研究项目与研究领域。我们面临的是一个革新的时代，在这个全球性竞争的时代我们如何行动将决定我们的经济存在状况。我们需要越来越多的人来融入革新思路的行列里来。当然为了使这种研究获得回报，还必须寻找与这种研究相关的可能应用范围。对于具有创造性思维的人们来说，即使是在最古老的单元操作领域中，也能找到革新的目标。我希望随着工业界与学术界之间的有效沟通，对工业的兴旺发达起重要作用的干燥与脱水领域能够发生重要的改进。2224 创造与发明原始的创造性思维对科学研究、工程研究、文学艺术研究以及商业研究中的突破性进展都是一个关键的因素，虽然这方面的论述很多，但这方面的知识几乎都是限于经验性的。比如我们知道智力与创造性之间并没有直接的关联，能够使学生在考试中获得高分的复制型思维与原创性思维并不一样。显然创造力是革新与成功研发工作的中心内涵 ＊?有关“天才”的一些关键特征已经有人进行过专门的论述，我们也可以借鉴这些特征来进行横向思维（而非纵向思维）、比喻性思维甚至是反向思维。“天才”们的显著特征还包括他们在艺术、音乐、科学或技术成果方面丰富多产，如爱迪生有1093项发明专利，莫扎特创作出约600部杰出的音乐作品，他们都是伟大的导师。费米尔和他的六个学生获得了诺贝尔奖，汤姆逊和卢瑟福共有17个学生获得诺贝尔奖，波尔和他的助手以及昌德拉塞卡和他的两个学生都获得了诺贝尔奖，可见这些创造个体的成果既广泛又具有高水准。未来的技术开发与社会发展方向定位于区分、导向、培育创造能力，并鼓励各个层次上的出类拨萃的人才，这是非常重要的。在这个过程中千万不可低估老师或导师的作用。我相信社会的兴旺发达取决于如何对待知识层，教育和研究是未来社会繁荣兴旺的关键。随着世界经济越来越多地朝着知识化方向发展，必须适时地认识到知识创造者的价值。重点不应只放在知识的传播与转化上（这一点经常与网络革命时代的信息相混淆），如果没有新知识的产生，就不会有知识的传播，无论它传播的速度有多快。所有上面的讨论要强调的，就是对创造性人才进行研发工作的支持。这对未来任何领域的发展，当然也包括干燥技术领域，都是至关重要的
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