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影響微波真空干燥效果的因素

2013-01-08

影響微波真空干燥效果的因素

    近年來微波真空干燥技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛,下面探討幾點重要因素對微波真空干燥效果的影響:

    1、產(chǎn)品的種類和大?。寒a(chǎn)品種類和狀態(tài)千差萬別,微波真空干燥工藝并非固定不變。事實上,在微波真空干燥過程中,物料內(nèi)部逐漸形成疏松多孔狀,其內(nèi)部的導(dǎo)熱性開始減弱,即物料逐漸變成不良的熱導(dǎo)體。

    隨著微波真空干燥過程的進(jìn)行,內(nèi)部溫度會高于外部,物料體積愈大,其內(nèi)外溫度梯度就愈大,內(nèi)部的熱傳導(dǎo)不能平衡微波所產(chǎn)生的溫差,使溫度梯度達(dá)到不能接受的水平。

    因此,一般應(yīng)預(yù)先把物料處理到較小的粒狀或片狀以改進(jìn)干燥的效果。粉末狀產(chǎn)品在微波干燥時具有其獨特性。當(dāng)它們被堆積在一起時不應(yīng)看成是許多小顆粒,而是一個整體,需要特別注意料層的內(nèi)外溫差。

    一般當(dāng)物料以較大的形式出現(xiàn)時,需在物料接近減速干燥期時,降低微波功率,從而有效減少其內(nèi)外溫差,但反效果是延長了干燥時間。

    2、設(shè)備真空度:壓力越低,水的沸點溫度越低,物料中水分?jǐn)U散速度加快。微波真空諧振腔內(nèi)真空度的大小主要受限于擊穿電場強(qiáng)度,因為在真空狀態(tài)下,氣體分子易被電場電離,而且空氣、水汽的擊穿場強(qiáng)隨壓力而降低;電磁波頻率越低,氣體擊穿場強(qiáng)越小。氣體擊穿現(xiàn)象最容易發(fā)生在微波饋能耦合口以及腔體內(nèi)場強(qiáng)集中的地方。擊穿放電的發(fā)生不僅會消耗微波能,而且會損壞部件并產(chǎn)生較大的微波反射,縮短磁控管使用壽命。

    如果擊穿放電發(fā)生在食品表面,則會使食品焦糊,一般20kV/m的場強(qiáng)就可擊穿食品(介電常數(shù)不同)。所以正確選擇真空度大小非常重要,真空度并非越高越好,過高的真空度不僅能耗增大,而且擊穿放電的可能性增大。

    3、設(shè)備功率:微波有對物質(zhì)選擇性加熱的特性。水是分子極性非常強(qiáng)的物質(zhì),較易受到微波作用而發(fā)熱,因此含水量愈高的物質(zhì),愈容易吸收微波,發(fā)熱也愈快;當(dāng)水分含量降低,其吸收微波的能力也相應(yīng)降低。

    一般在干燥前期,物料中水分含量較高,微波功率對干燥效果的影響高些,可采用連續(xù)微波加熱,這時大部分微波能被水吸收,水分迅速遷移和蒸發(fā);在等速和減速干燥期間,隨著水分的減少,需要的微波能也少,可采用脈沖間隙式微波加熱。

    以菠蘿漿為原料,研究了菠蘿粉微波真空干燥過程中微波功率對干燥效果的影響。隨著微波功率的增加,菠蘿漿的含水量遞減。微波發(fā)射功率對物料的外觀質(zhì)量影響顯著。

    當(dāng)微波功率大于2kW時,物料出現(xiàn)局部過熱,以及出現(xiàn)打火現(xiàn)象,內(nèi)部出現(xiàn)燒焦現(xiàn)象,色澤變差,光澤度下降。因此在保證物料達(dá)到要求的含水量的前提下,降低微波功率,可提高干制品的外觀質(zhì)量,節(jié)約能源。

    4、設(shè)備工作時間:微波真空干燥時間的選擇十分重要,也受到許多因素的影響。以菠蘿漿為原料,研究了真空微波干燥菠蘿粉過程中微波時間對干燥效果的影響。

    在98.2~99.2kPa的真空度下,在干燥初期物料的濕基含水率變化很小,這是由于物料內(nèi)部的水分子還沒有充分吸收大量的微波能,熱源不充足造成的;隨著干燥的繼續(xù)進(jìn)行,物料內(nèi)部的極性分子震動加劇,更多的能量轉(zhuǎn)化為熱量,促進(jìn)水分子的運動,物料的水分含量變化很大。

    在微波真空干燥后期,物料內(nèi)部逐漸形成疏松多孔狀,其內(nèi)部的導(dǎo)熱性開始減弱,水分含量也趨于穩(wěn)定。此外,干燥時間還受到對成品含水率的要求的影響。如一般干燥成品,含水率可以控制在3%~5%,如要求低至1% 或以下,干燥時間需相應(yīng)地延長。

 

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