研究微波干燥糧食的問題

隨著科技的飛速發展，先后出現了熱風、蒸汽、電加熱等糧食干燥方法，雖解決了一定的問題，但因其需要緩蘇且時間較長，干燥后糧食品質明顯下降，且難以控制，對干燥工藝和設備要求較高，增加了糧食干燥成本。微波是一種高頻電磁波，我國從20世紀7O年代開始進行微波技術的研究與開發，目前在冶金、化工、食品加工、干燥、保鮮與包裝、農產品的干燥、殺菌殺蟲等領域已得到了廣泛的應用，采用微波干燥糧食不但大大縮短干燥時間，而且可提高糧食干燥后的加工品質和食用品質，降低糧食成本。因此，微波技術在糧食干燥方面有著廣闊的應用前景。 　　1 微波干燥原理 　　微波是一種波長范圍為1mm—1m、頻率范圍為3．0×102～3．0×l05MHz、具有穿透特性的電磁波，常用的微波頻率為915MHz和2450MHz。微波干燥技術是一種新的干燥技術，它是依靠以每秒幾億次速度進行周期變化的微波透人物料內，與物料的極性分子相互作用，物料中的極性(如水分子)吸收了微波能以后，改變其原有的分子結構，亦以同樣的速度作電場極性運動，致使彼此間頻繁碰撞而產生大量的摩擦熱，從而使物料內各部分在同一瞬間獲得熱能而升溫，相繼發生水分的蒸發，達到干燥的目的。由于微波輻射下介質的熱效應是內部整體加熱的，即理論上所謂的“無溫度梯度加熱”，基本上介質內部不存在熱傳導現象，因此，微波可相當均勻地加熱介質。微波加熱造就物料體熱源的存在，改變了常規加熱干燥過程中某些遷移勢與遷移勢梯度方向，形成了微波干燥的獨特機理�？傊�，微波透人物料內，與物料的極性分子相互作用，使其極性取向隨著外電磁場的變化而變化，致使分子急劇摩擦、碰撞，使物料各部分在同一瞬間獲得熱量而升溫、蒸發干燥。 　　2 微波干燥的特性 　　2．1 選擇性加熱 　　微波可以加熱糧食中的水、蛋白質、脂肪和碳水化合物等成分，微波是一種能量，只有當與物質接觸，才能發生能量轉移和產生的熱效應。由于各物質的損耗因數的差異，使微波具有選擇性加熱的特性，即不同的物質，在同樣磁場中加熱時，所吸收的熱量是不同的。對于糧食來說，含水量對微波加熱的效果影響很大。因為水的介電常數大，而蛋白質、碳水化合物的介電常數小，即后者對微波的吸收能力比水小得多。水分含量相對較低的糧食熱容小，更容易受熱均勻。 　　2．2 穿透性強 　　因為微波比其他用于輻射加熱的電磁波，如紅外線、遠紅外線等波長更長，因此具有更好的穿透性。微波可對絕大多數的非金屬材料穿透到相當的深度，因此對加熱干燥的物料表里一致。電磁波穿透到介質中去，部分能量被消耗，其場強將按一定規律衰減，當微波減少到原來最大值的13．6％時，離表面的距離為穿透深度。 　　微波穿透深度D可用下式表示： 　　對糧食而言，由此可見，波長 值大，穿透深度D值大，如功率為2450MHz的微波比功率為915MHz的微波能量大，但其波長比后者短，故后者穿透深度大。所以在選用微波加熱的工作頻率時，必須考慮此因數，高頻率的微波，雖可加大介質的吸收功率，但由于波長較短，穿透深度很小。由于微波加熱具有獨特的性能，因此在糧食干燥中具有很好的應用價值。 　　3 微波加熱系統 　　微波加熱系統主要由直流電源、微波發生器、波導管、微波加熱器等組成。見圖1。微波發生器是微波加熱系統的關鍵部分，它由磁控管和微波電源組成。其主要作用是產生所需要的微波能量；微波管產生的微波通過波導管無損耗地傳輸到微波加熱器中；微波加熱器是實現物料與微波相互作用的空間，微波能量在此轉化為被加熱物料的內能，使物料溫度升高。4 微波干燥糧食的作用機理 　　4．1 加熱干燥時間短 　　一般說來，糧食常規熱風干燥的小時降水率應在1％以下，而微波干燥的小時降水率是常規熱風干燥的幾倍，甚至幾十倍，微波干燥時間僅為常規熱風干燥時間的十幾分之一，大大地縮短了糧食干燥所用的時間。這是因為水分梯度和溫度梯度方向不一致，阻礙了糧食內部水分的蒸發，延長了干燥時間。而微波干燥加熱的熱源在內部，表里一起熱，加熱所需的時間非常短。因為外部易散熱，往往內部溫度比外部高，這種“內高外低”的溫度分布和“內高外低”濕度梯度相一致，可以促進糧食內部水分迅速蒸發，并很快擴散到表面而蒸發，從而使干燥時間大大縮短。 　　4．2 熱能效率高、物料品質好 　　微波干燥設備本身不耗熱，熱能絕大部分都作用在物料上，熱能利用率高，節省能源，一般可以節電30％～50％，對環境溫度幾乎無影響。與傳統干燥方法相比，不但加熱效率高，加熱時間短，而且處理溫度低，能夠較好地保持糧食中原有物質成分不被破壞，同時具有獨特的殺菌殺蟲作用，有利于保持糧食品質，提高糧食貯藏期和發芽率。 　　由于微波干燥速度快、干燥時間短、微波殺菌殺蟲是微波熱效應和生物效應共同作用的結果。微波殺菌殺蟲正是利用電磁場效應和生物效應起到對微生物和害蟲的殺滅作用。實踐證明采用微波裝置在殺菌殺蟲溫度、殺菌殺蟲時間、糧食品質保持、糧食貯藏期和發芽率提高及節能方面都有明顯的優勢。 　　4．3 易于自動控制 　　利用微波加熱，無升溫過程，開機數分鐘就可正常運轉，如停機，只需切斷電源，物料加熱情況立即無惰性地停止，不存在“余熱”現象，通過調整輸出功率，物料的加熱情況可以隨時改變，與計算機等組成流水線，便于連續生產和實現自動化控制，提高勞動生產率，改善勞動條件，而且微波干燥設備可以根據需要做得小一些。 　　5 結束語 　　研究表明，在微波干燥糧食過程中，要根據不同糧食類型的特點，選擇合適的微波加熱功率(一般在150W 以下)和工作頻率(一般采用2450MHz或915MHz)以及適當的單位質量功耗，否則會由于干燥熱量供給過大，引起糧食降水速率過快或穿透深度過小，加熱不均勻，影響糧食的加工品質和食用品質。 　　微波技術作為一種現代高新技術，以其獨特的加熱特點和干燥機理，在糧食干燥方面有其十分廣闊應用前景。利用熱空氣可以有效的排除物料表面的自由水分和微波干燥提供了排除內部水分的有效方法，將微波干燥與熱風干燥有機地結合起來，進一步提高干燥過程的效率和經濟性。微波干燥糧食目前在國內應用較少，而且規模小，但隨著微波技術自身技術方法和設備的不斷完善以及農業部門的宣傳推廣，微波技術在糧食干燥方面的應用將會不斷發展。 · 行業聚焦： 熱風循環烘箱的特點： 　　1、大部分熱風在箱內循環，熱效率高，節約能源。 　　2、利用強制通風作用，箱內設有可調式分風板，物料干燥均勻。熱源可采用蒸汽、熱水、電、遠紅外，選擇廣泛。 　　3、熱風循環烘箱整機噪音小、運轉平穩。溫度自控，安裝維修方便。 　　4、熱風循環烘箱適用范圍廣，可干燥各種物料，是通用干燥設備。 　　熱風循環烘箱的應用范圍： 　　熱風循環烘箱適用于制藥、化工、食品、農副產品、水產品、輕工、重工等行業物料及產品的加熱目前用于干燥稻谷的干燥機機型,根據谷物和氣流的流動方向分主要有混流式、橫流式、順流式、順混流式、逆流式干燥機等;根據循環類型可分循環干燥和不循環干燥兩種;根據熱源類型可分燃煤或燃油干燥機等。 　　一、混流式干燥機 　　干燥工藝為干燥- 緩蘇- 干燥- 緩蘇,典型的機型是美國路易斯安納州立大學研制成功的LSU稻谷干燥機。該機由若干標準段組成,每段有15 個全角狀盒, 6 個半角狀盒。角狀盒為三角形,頂角90°,橫向間距為400毫米,縱向間距200毫米。每段的尺寸為1. 2 ×1. 2 ×1. 2 米, 體積為1.728m3。常用的熱實木地板通常采用硬闊葉樹村，中、高檔實本地板主要采用優質進口材。比較合理的生產方式是先將原木在產地加工成地板坯半成品，并進行板端蠟封，以防止端裂，然后銷往地板加工廠進行人工干燥后，再加工為成品地板。 　　人工干燥是確保實木地板質量的重要環節。干燥的目的主要是使木地板形體穩定，使其在以后的使用過程中不再發生收縮、濕脹和變形，同時也提高實木地板的加工性能、使用性能和耐久性能。干燥質量的關鍵是終含水率必須達到略低于使用環境的平衡含水率。在我國南方約為10％～12％，北方約為8％～10％，西北地區約為6％～8％，而且必須干透，并確保不翹、不裂和干燥應力基本解除。 　　干燥質量和干燥成本在一 　　1.干燥機故障現象：干燥機不運行 　　壓縮機線路斷開保險絲燒斷熱繼電器動作高壓開關動作壓縮機堵轉線路虛接或松動 　　2.干燥機故障現象：干燥機起動后短時間內即停止 　　環境溫度過高冷凝器堵塞?壓縮機過載缺少制冷劑低壓太低進氣量過大壓縮機卡死 　　3.干燥機故障現象：壓縮機不啟動 　　接線不正確電壓過低啟動電容器損壞繼電器或接觸器不閉合啟動繞組開路缺相 　　4.干燥機故障現象：壓縮機因過載在國內舉辦了八屆，國際粉體技術與應用論壇首次成功舉辦，到會的有10幾個國家的專家和300多位國內代表。2008年開始，將這兩個會議合并在一起進行。隨著規模不斷擴大，參與度不斷提高，品牌影響力快速提升，時至今日，國際粉體技術與應用論壇已經發展成為國內規模最大、規格最高、最具價值的專業交流合作平臺。論壇將云集國內外粉體領域的企業高層和專家教授就行業熱點問題進行面對面的直接交流討論，共同分析研究行業導向。 　　論壇期間，我們將為參展企業提供新品發布機會，您可以向廣大經銷商、代理商及用戶推薦最新產品、最新技術，并了解市場對產品和服務的反饋，使您在瞬息萬變的現代市場中獲取先機，一直處于不敗的地位。

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