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微波知识

影响微波真空干燥效果的因素

发表时间:2013-01-08

影响微波真空干燥效果的因素

    近年来微波真空干燥技术应用越来越广泛,下面探讨几点重要因素对微波真空干燥效果的影响:

    1、产品的种类和大小:产品种类和状态千差万别,微波真空干燥工艺并非固定不变。事实上,在微波真空干燥过程中,物料内部逐渐形成疏松多孔状,其内部的导热性开始减弱,即物料逐渐变成不良的热导体。

    随着微波真空干燥过程的进行,内部温度会高于外部,物料体积愈大,其内外温度梯度就愈大,内部的热传导不能平衡微波所产生的温差,使温度梯度达到不能接受的水平。

    因此,一般应预先把物料处理到较小的粒状或片状以改进干燥的效果。粉末状产品在微波干燥时具有其独特性。当它们被堆积在一起时不应看成是许多小颗粒,而是一个整体,需要特别注意料层的内外温差。

    一般当物料以较大的形式出现时,需在物料接近减速干燥期时,降低微波功率,从而有效减少其内外温差,但反效果是延长了干燥时间。

    2、设备真空度:压力越低,水的沸点温度越低,物料中水分扩散速度加快。微波真空谐振腔内真空度的大小主要受限于击穿电场强度,因为在真空状态下,气体分子易被电场电离,而且空气、水汽的击穿场强随压力而降低;电磁波频率越低,气体击穿场强越小。气体击穿现象最容易发生在微波馈能耦合口以及腔体内场强集中的地方。击穿放电的发生不仅会消耗微波能,而且会损坏部件并产生较大的微波反射,缩短磁控管使用寿命。

    如果击穿放电发生在食品表面,则会使食品焦糊,一般20kV/m的场强就可击穿食品(介电常数不同)。所以正确选择真空度大小非常重要,真空度并非越高越好,过高的真空度不仅能耗增大,而且击穿放电的可能性增大。

    3、设备功率:微波有对物质选择性加热的特性。水是分子极性非常强的物质,较易受到微波作用而发热,因此含水量愈高的物质,愈容易吸收微波,发热也愈快;当水分含量降低,其吸收微波的能力也相应降低。

    一般在干燥前期,物料中水分含量较高,微波功率对干燥效果的影响高些,可采用连续微波加热,这时大部分微波能被水吸收,水分迅速迁移和蒸发;在等速和减速干燥期间,随着水分的减少,需要的微波能也少,可采用脉冲间隙式微波加热。

    以菠萝浆为原料,研究了菠萝粉微波真空干燥过程中微波功率对干燥效果的影响。随着微波功率的增加,菠萝浆的含水量递减。微波发射功率对物料的外观质量影响显著。

    当微波功率大于2kW时,物料出现局部过热,以及出现打火现象,内部出现烧焦现象,色泽变差,光泽度下降。因此在保证物料达到要求的含水量的前提下,降低微波功率,可提高干制品的外观质量,节约能源。

    4、设备工作时间:微波真空干燥时间的选择十分重要,也受到许多因素的影响。以菠萝浆为原料,研究了真空微波干燥菠萝粉过程中微波时间对干燥效果的影响。

    在98.2~99.2kPa的真空度下,在干燥初期物料的湿基含水率变化很小,这是由于物料内部的水分子还没有充分吸收大量的微波能,热源不充足造成的;随着干燥的继续进行,物料内部的极性分子震动加剧,更多的能量转化为热量,促进水分子的运动,物料的水分含量变化很大。

    在微波真空干燥后期,物料内部逐渐形成疏松多孔状,其内部的导热性开始减弱,水分含量也趋于稳定。此外,干燥时间还受到对成品含水率的要求的影响。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,干燥时间需相应地延长。

 

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