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論文關(guān)鍵詞：微波 組合干燥 現(xiàn)狀
論文摘要：本文闡述了國內(nèi)外微波真空干燥的研究現(xiàn)狀，重點分析了各種微波干燥，并分析了微波真空于燥技術(shù)的幾個問題。
1.序言
微波是指頻率為300MHz～300GHz、波長為lmm～lm的電磁波。它的干燥原理是：微波發(fā)生器將微波輻射到待干燥的物料上，當微波射人物料內(nèi)部時，使物料內(nèi)的水等極性分子按微波頻率作同步旋轉(zhuǎn)和擺動；水等極性分子高速旋轉(zhuǎn)的結(jié)果，使物料內(nèi)部瞬時產(chǎn)生摩擦熱，導致物料內(nèi)部和表面同時升溫，使大量的水分子從物料中蒸發(fā)逸出，從而達到干燥的目的。
微波真空干燥是隨微波干燥技術(shù)發(fā)展起來的一項新的組合干燥技術(shù)。它不僅具有干燥速度快、時問短、物料溫度低、色香味及營養(yǎng)成分保留好等優(yōu)點，而且參數(shù)容易控制，能干燥多種不同類型的物料。目前我國雖有一些單位正在進行研究，但其技術(shù)性能還需要完善，在機理和工藝方面也還有很多問題需要深化和研究。
2.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
早在上世紀80年代，美國、加拿大、英國和德國就開始研究微波真空干燥技術(shù)，主要集中在美國的威斯康辛大學、加利福尼亞大學，加拿大的Britis C0lumbia大學，德國的Karlsruhe大學，英國的Queen University，希臘的國立科技大學，法國的Albi研究所等。研究的內(nèi)容涉及微波真空干燥機理、傳熱傳質(zhì)微波真空干燥模擬、微波真空干燥能耗與工藝以及各種不同類型物料(香蕉，蘿卜片，果膠，土豆，漿果等)的微波真空干燥操作等。
國內(nèi)目前的研究單位有江南大學食品學院、東北大學、大連水產(chǎn)大學、中國農(nóng)業(yè)大學、浙江大學、上海工程技術(shù)大學、華南理工大學、華南農(nóng)業(yè)大學、天津輕工大學、上海辰燦輕工機械公司、四川大學食品學院食品科學與工程系、南京三樂微波技術(shù)有限公司等。
江南大學食品學院進行了甘藍的微波真空和熱風聯(lián)合干燥試驗。試驗結(jié)果表明：微波真空聯(lián)合干燥縮短干燥時問48％，提高了營養(yǎng)成分和葉綠素的保存率，改善了干燥品質(zhì)。
大連水產(chǎn)大學張國琛進行了扇貝柱的微波-真空-聯(lián)合干燥，試驗研究了微波功率、真空度，微波爐啟閉比、預處理鹽水濃度和扇貝大小對干燥效果的影響，建立了扇貝微波真空干燥的動力學模型。
3. 微波組合干燥技術(shù)
組合干燥是一種具有廣闊發(fā)展前景的干燥技術(shù)，它可以發(fā)揮各種干燥工藝的長處，克服各自缺點，借長補短，達到率、低能耗、優(yōu)品質(zhì)的干燥目的。由于微波干燥是一種*不同于其它干燥方式的干燥技術(shù)，所以它也是與其它干燥方式組合zui多的一種干燥技術(shù)，同時也是當前上研究zui多的一種干燥技術(shù)。以下是幾種較常見的組合方式。
3.1微波熱風組合干燥(也稱微波對流干燥)
在與微波組合的干燥方法中，微波熱風組合干燥是研究zui多的一種。由于熱風干燥時間長、質(zhì)量差，故不適合干燥熱敏性物料；采用熱風微波組合干燥可以克服上述缺點。此外，微波干燥的成本與熱風干燥相比還是很高，單純微波干燥是不經(jīng)濟的。熱風干燥對物料來說是從表面向內(nèi)干燥，溫度梯度與水分轉(zhuǎn)移的方向相反，而微波干燥是從內(nèi)部加熱，溫度梯度與水分轉(zhuǎn)移的方向相同，二者結(jié)合，可以達到既縮短干燥時間又降低成本的目的。微波與熱風干燥可以有三種結(jié)合方式。
3.1.1.在臨界含水率處加入微波
當干燥從恒速段進入降速段(即物料含水率達到臨界水分 )時將微波能引入干燥器，使物料內(nèi)部產(chǎn)生熱量和蒸汽壓，使水分擴散至物料的表面并被排除，這時利用微波會非常顯著地提高干燥速度。
3.1.2.在干燥器的終端加入微波
單一的干燥系統(tǒng)在接近干燥終了時效率zui低去除幾個百分點的水分往往需要很長的時間，利用微波可以顯著減少干燥時間。
3.1.3.在zui初預熱階段加入微波
在干燥前物料含水率較高，可以先用微波將物料加熱到蒸發(fā)溫度，然后用普通熱風干燥，去除表面水分，干燥時間可以縮短。
3.2.微波真空組合干燥
微波雖然具有加熱速度快、干燥時間短、選擇性好、能源利用率高和便于控制等優(yōu)點 ，但單純使用微波進行食品干燥，容易產(chǎn)生由于過熱引起的燒傷現(xiàn)象和食品邊緣焦化、結(jié)殼和硬化等現(xiàn)象；上述現(xiàn)象多半是由于溫度過高和干燥過快引起的。采用真空可以降低水的蒸發(fā)溫度，使物料在較低的溫度下快速蒸發(fā)，同時還可避免氧化，因而改善了干燥品質(zhì)。在醫(yī)藥、食品和化工領(lǐng)域有很多熱敏性物料需要低溫快速干燥，因此，將微波技術(shù)與真空技術(shù)相結(jié)合就成為一項發(fā)展前景和實用價值的新技術(shù)。從國內(nèi)外有關(guān)微波干燥的研究現(xiàn)狀來看，微波真空組合干燥也是目前發(fā)展較快的一種組合干燥技術(shù)。
3.2.1.脈沖間歇式微波真空干燥
微波干燥雖有許多優(yōu)點，但經(jīng)常會發(fā)生局部過熱、表面硬化、顏色不正和加熱不均勻等現(xiàn)象；此外，能量效率不高也是一個缺點。產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因之一就是熱質(zhì)傳遞控制不當，解決的方法之一是采用脈沖方式輸入微波能，即短時間的微波加熱和較長時間的間斷。試驗證明：當物料干燥到臨界水分以后，連續(xù)施加微波能并不能加速水分的蒸發(fā)；采用間歇干燥的方法，不僅可以節(jié)省能量、提高干燥效率，還可以改善干后物料的品質(zhì)。脈沖間歇式微波真空干燥技術(shù)是Edh0lm于1933年提出的。采用這種技術(shù)的特點是使物料中的水分和溫度在間歇階段能夠均衡再分配，減少水分梯度，這將有利于提高下階段的干燥速率。
試驗還表明，脈沖微波干燥時，微波接通時間越長、斷開時間越短，物料溫度越高。因此，通過調(diào)節(jié)脈沖比或真空度可以改變物料的溫度。
3.2.2.變功率微波真空干燥
加拿大食品工程研究所 Christene H．等進行了蘿卜片的變功率微波真空干燥，微波的頻率為2450MHz，微波功率4kW可調(diào)，真空度為13.3kPa，蘿卜片的終水分為10％，微波諧振腔為圓筒形，直徑350mm，長度500mm，采用的干燥工藝為：干燥開始后的zui初19min微波功率為3kW，中間4min為1kW，zui后10min為0.5kW。試驗過程研究了顏色、復水性、密度和胡蘿卜素、維生素含量等質(zhì)量指標。結(jié)果表明：如果綜合考慮，微波真空干燥的性能甚至優(yōu)于真空冷凍干燥。美國加利福尼亞大學研制的微波真空干燥設(shè)備諧振腔是一個長12.2m的不銹鋼圓筒，中間有輸送帶，沿長度方向分為三個干燥區(qū)，*干燥區(qū)的微波功率較大，真空度為1.33～3.99kPa，第二、第三干燥區(qū)的微波功率遞減。說明變功率微波真空干燥是一個研究方向。
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