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      關于連續式微波真空干燥機的關鍵技術

        關于連續式微波真空干燥機的關鍵技術
        微波干燥加工比常規干燥方式加工提高了產品質量,但由于干燥溫度一般在70℃以上,干燥速度快,易導致部分產品內部糊化,降低了產品品質;微波真空干燥技術把真空干燥與微波干燥的特點有機結合,在真空條件下利用微波能進行物料的干燥加工,真空環境保證了物料能在低溫條件下進行干燥,微波干燥物料又具有瞬時高效性,因此可以實現物料的快速低溫干燥。研制的連續式微波真空干燥機可保證物料的干燥溫度在40℃左右,干燥速度是真空熱風干燥的數十倍,極大提高了生產能力,而且干燥的產品可有效地保持色、香、味、形和營養成分,提高了產品品質。
        1 主要結構與關鍵技術
        1.1 主要結構
        微波真空干燥裝置是由真空系統和微波系統組成的一套干燥系統。其工作過程為:首先關閉進出料擋板閥,打開真空蝶閥,同時啟動真空泵,使真空干燥室內產生一定的真空度,并通過電磁壓差放氣真空截止閥來維持干燥室內的真空度。物料連續不斷地進入到進料斗中,通過進料系統進入微波真空工作室,此時順序啟動各微波源,物料開始進行微波真空干燥加工,采用滾筒刮板螺旋輸送物料,使物料在微波真空干燥室內緩慢橫向移動和上下徑向轉動,可均勻接受微波能。物料干燥處理結束后,通過出料系統輸出,完成卸料。該設備主要包括進料系統、輸送系統、微波系統、真空干燥室、出料系統和真空系統6個部分。
        1.2 關鍵技術
        (1)微波真空干燥室
        在真空狀態下,由于真空度的降低,降低了空氣的擊穿場強,使氣體分子易被電場電離,從而出現氣體擊穿、拉弧放電現象,該現象最易發生在微波饋能耦合口和腔體內場強集中處,不僅會消耗微波能,而且會損壞部件并產生較大的微波反射,縮短磁控管使用壽命。在真空度和微波功率的給定范圍條件下,應合理設計確定微波真空干燥室的結構和尺寸,使室內的空氣擊穿場強在安全范圍之內。微波真空干燥室的結構還應保證微波場的均勻性,避免物料介質某部分由于場強很強而過熱,而另一部分卻由于弱電場而受熱不足,同時微波真空干燥室的結構還應滿足壓力容器的設計要求和規范。依據以上設計原則,確定微波真空干燥室的主要結構和尺寸參數。
        (2)微波真空密封結構
        在微波真空干燥機各連接處,需要同時進行微波和真空的雙重密封,將微波泄漏量控制在安全標準范圍內,真空度還應達到相應的設計要求。因此,在微波真空干燥室和饋能裝置的接口、各法蘭和進出料口等處,既要采用適合的微波密封材料來防止微波泄漏,同時還需采用橡膠圈進行真空密封,防止系統泄漏引起真空度的降低。根據連接處的不同結構型式,分別采用導電橡膠條、導電金屬圈和軟性鐵氧體等材料作為微波密封材料。
        (3)連續式進出料結構
        連續式進出料結構可保證設備的連續化生產,由于進出料動作頻繁,所以該結構需具有較好的密封性來保持整個系統的真空度并防止微波泄漏,所以密封是該部件的關鍵。傳統的真空進出料結構采用旋轉閉風器結構,該結構連續輸送性好,入料均勻,但容易堵料,使密封件磨損嚴重,密封件磨損后會使真空系統泄漏,造成真空度不穩定。同時,微波沿著密封件磨損后的縫隙向外輻射,導致微波泄漏量超過安全輻射標準。本研究采用雙擋板閥結構將物料從進料斗送入微波干燥室,再從該室卸料到常壓環境。
        2 性能試驗與應用實例
        該連續式微波真空干燥機經試驗驗證,結構設計合理,結構參數選擇正確,操作方便、性能穩定、安全可靠,其各項指標達到了設計要求。
        應用該設備進行了蘋果脆片的干燥加工,可在4min內干燥并膨化蘋果脆片,干燥膨化后的蘋果脆片干基含水率為6%,膨化率可達到3121,產品蓬松酥脆可口,顏色淺黃,接近于蘋果原色,具有較濃的蘋果香味。
        3 結論
        (1)微波真空干燥室采用圓柱形諧振腔,通過優化設計確定其尺寸,以減少微波能的損失,使微波能得到充分利用。
        (2)采用多個獨立微波源組成微波系統,每個微波源通過各自的饋入口和標準波導將微波能傳輸到干燥室內,降低了微波功率密度,不會出現氣體擊穿和拉弧放電現象。
        (3)進出料口采用雙擋板閥結構實現了連續進出料,減輕了勞動強度,節省了進出料時間,從而提高了生產能力。
        (4)經試驗驗證,整機結構設計合理,參數選擇正確,操作方便、性能穩定、安全可靠,各項指標達到了設計要求。利用該設備可在40℃左右4min內達到干燥膨化蘋果脆片的目的,而且產品蓬松酥脆可口,顏色淺黃,接近于蘋果原色,具有較濃的蘋果香味。(韓清華 李樹君 馬季威 趙東林)

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