全 文 ：农机与食品机械 9 9 1 5年第 2期 总第 236期 ☆ 试验与设计
微波干燥刀豆的特性及工艺研究
王 俊 王美芳 浙江农业 大学工程技术学院
摘要 : 进 行 了微波干燥 刀豆试验 , 得 到物料降水特性和
温度特性 。 恒 速和降速期 的速率模型分别 为 ae 品 , ae 品 · M 。
以干燥前期质量比功率 、 后 期质量比功率 、 前期干燥时 间和
装载量作为 因素进 行正交干燥试验 , 分别 获得对外观质 量 、
降水率 、 单位能耗 和复水比 等四 项指标的影响规律及 较佳
工 艺参数组合 。
叙词 : 微波 干燥特性 刀 豆 工 艺
2 试验结果与分析
.2 1 失水特性
见图 1 和图 2 , 装载量一定 , 干燥功率增加 , 干燥时间
缩短 ; 功率一定 , 装载量增加 , 干燥时间延长 。 因此 , 微波
干燥中必须考虑物料质量应与干燥功率相配套 。
在国外 , 已将微波用于食品干燥中 , 如干燥可可豆 、 茶
叶等 , 取得较好效果 , 但对其干燥蔬菜时的物料降水温度特
性规律研究并不多 。 在国 内 , 微波应用研究正在崛起 , 干燥
农产物料还处 于尝试阶段 。 本文拟通过试验研究微波干燥
刀豆的特性及工艺 , 以供参考 。
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· 功率 0 2 4 k w
, 功率 0 3 6 k w
· 功率 0 5 0 k w
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时间 t/ m 妞
试验设备 、 方法及指标
L l 试验设备
试验采用 W E G 一 60 A 型微波试验用炉 , 微波工作频率
为 245 M H z , 可控制十档工作功率 ; 配有点温温度探头 , 能
显示物料温度 ; 设有风机 , 以便及时排温 。
L Z 试验方法及指标
将刀豆去两端 , 切成 3 c m 左右长片段 , 单层均匀地平
铺于盛物网上 。 干燥中定时称重 、 测物料温度 。 干燥至安全
含水率 10 % (湿基 , 本文中除注 明外 , 含水率均为干基 ) 。
复水试验 : 将干制后的刀豆装 入纱布袋 , 放入温水中浸
泡 Zh , 然后捞出沥水 10 m m , 再用滤纸吸干表面水分 、 称
重 。 复水比一干制品复水后质量 /复水前质量 。
外观质量以色泽 、 香味 、 透明度为评定指标 , 打分后进
行综合加权 。 以相对综合分高低来评定干燥质量的好坏 。 具
体评分标准见表 1 。
表 1 刀豆外观质量评分标准
图 1 发射功率对降水特性的影晌
(装载量 0 . 2 5 k g , 按 4 k g / m ,均布 )
, l。 0太二 , 载 , 。 1 s gk
十 。 。 。 }, 二 装载重 0 2 5 k .
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图 2 装载 t 对降水特性的影响
(接受功率 户一 0 . 36 k w , 按 4 k g / m ,均布 )
指标 评 分 标 准 加权值
色泽 深绿 浅绿 黄 白 褐 3
10 7
.
5 5 2
.
5 0
香味 香 微香 无味 微酸 酸 2
10 7
.
5 5 2
.
5 0
透明度 透明 半透明 不透 明 1
1 0 5 0
收稿 日期 : 1 9 94一 0 9一 1 3
从图中看出 , 降水过程可分恒速和降速两阶段 , 功率提
高或质量减少 , 恒速阶段降水速率高 , 但恒速期进入降速的
含水率拐点均为 60 %左右 。
.2 2 干燥系数确定
在恒速 、 降速阶段 , 降水速率可表达为 :
恒速 : dM / d t = k l ( 1 )
降速 : dM / d z = 乏ZM ( 2 )
式中 , M 为含水率 , %干基 ; t 为干操时间 , m i n 以 1 、 肠
为分别为恒速 、 降速阶段干燥系数 .
实际上 , 干操系数与单位物料质量下所接受的微波功
率有关 ( G一功率 /质量 , k w k/ g 称为质量比功率 ) 。 为简化 ,
1 9 9 5 N o
.
2
王 俊 王美芳 ☆ 微波干燥刀豆的特性及工艺研究
令 :k, , k Z 一 ae ` , 其中 a , b 为待定常数 。 代入式 ( 1 ) 、
( 2) 后取对数得 :
In ( dM / d
t ) = In a + 进式了 ( 3 )
I
n ( dM / d
t ) = In a + 汉了+ I n M ( 4 )
将试验数据代入式 (3 ) (4 ) , 经计算机 回归 , 分别呈显
著 、 极显著 , 表明可信 。
恒速 : 犬 , = 0 . o o 2 4 5 e 5 9 2昭 r = 0 . 0 5
降速 : K Z一 0 . 0 2 3 8 e 。 , ` o叮 r = 0 . 0 0 5
2
.
3 物料温度特性
从图 3 看出 , 在干燥初期物料内部温度迅速上升 ; 进入
降速期后 , 内温平稳 ; 干燥后期 , 失水很少 , 内温又迅速上
升 。 在干燥中期 , 表面温度平稳 ; 前后期均上升较快 。 因此 ,
当微波定功率干燥时 , 应特别注意控制好结束时间 。 时间过
长 , 易出现高温烧焦物料 。 因微波穿透性极强 , 激励物料内
部极性分子快速运动 , 内温始终高于表温 。 功率增大 , 物料
内温上升 。 干燥中不会出现周围环境高温 。
因素影响主次依次为前期质量 比功率 (显著 ) 、 后期质量 比
功率 (显著 ) 、 装载量 (不显著 ) 和前期时间 (不显著 ) 。 较
佳参数组合是前期质量比功率 1 k w k/ g 、 后期质量比功率
1 k w / k g
、 装载量 2 k g / m Z和前期时间 Z o m in 。
表 2 正交试验因素及水平
水平 前期质量 比功率后期质量比功率前期时间 装载量
( k w / k g ) ( k w / k g ) ( nr
一n ) ( kg / nr Z )
l 1 l l 0 2
2 1
.
5 1
.
5 20 4
3 2 2 30 6
10 0
一内部温度
-
~ 一一尸扣扣一户 /
表 i瓜温度
nUO
n八ù乙U
40肚一— 一尸 : .川陌表 面 1c0 m 环境温度 比 功率 G = Z kw / k g· G = 1 . s kw / k gG = I k w / k g
尸\执侧明
2 0 4 0 6 0 8 0 100 刃丁不丽
时间 t / h
图 3 物料温度特性
2
.
4 较佳干燥工艺
选用装载量 、 前期功率 、 后期功率 (均指单位质量所接
受的功率 ) 和前期干燥时间 4个 因素作为试验因子 , 按 几
( 34 )进行正交试验 , 因素及水平见表 2 。 以试验后外观质量 、
降水率 、 单位能耗和复水比为试验指标 , 结果及极差分析见
图 4 (试验结果及方差分析表略 ) 。
对于质量 : 装载量增加或前后期功率增大 , 质量 (含
水 ) 下降 ; 前期时间太长或太短 , 质量 (含水 ) 下降 。 4 个
对于降水率 : 装载量增加 、 前期时间延长 , 降水率下降 ;
前 、 后期功率上升 , 降水率上升 。 4 个因素的影响主次依次
为后期质量比功率 (极显著 ) 、 前期质量比功率 (极显著 ) 、
装载量 (较显著 ) 、 前期时间 (较显著 ) 。 较佳参数组合是后
期质量比功率 Z k w /k g 、 前期质量 比功率 Z k w k/ g 、 装载量
2 k g / m
Z 和前期时间 l o m in .
对于单位能耗 : 装载量增加 、 后期质量比功率增大 , 能
耗下降 ; 前期质量比功率过低或过高 、 时间过短或过长 , 能
耗下降 。 4个 因素影响主次依次为后期质量比功率 (显著 ) 、
前期时间 (较显著 ) 、 前期质量比功率 (不显著 ) 和装载量
(不显著 ) 。 较佳参数组合是后期质量 比功率 Z k w k/ g 、 前期
时 间 2 0 m in 、 前期质 量 比 功率 1 . 5 k w k/ g 和 装 载 量
6 k g /m
,
。
对于复水比 : 装载量 、 前后质量比功率 3 个因素均居中
时 , 复水比值较小 ; 前期时间居中时 , 复水比值较大 。 4 个
因素的影响主次依次为装载量 、 前期时间和前期质量比功
率 、 后期质量比功率 。 经方差分析 4 个 因素对该指标均呈不
显著 。 较佳组合为装载量 Z k g / m Z 、 前期时间 20 m in 、 前期
质量 比功率 1 k w / k g 和 后期质量 比功率 Z k w k/ g 。
3 结束语
微波干燥的物料不同 , 其恒速失水速率 、 含水率拐点 、
内部温度值及干燥系数中待定常数等也不同 , 干燥时 , 可根
据不 同的物料着重一二 项指标合理选择参数 , 也可根据各
种指标的重要程度进行综合加权 、 分析较佳参数组合 。
质量 Q / k g 降水率 △M / 山 (% / h) 单位能耗 △D / △M 复水比 R
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图 4 极差分析结果 ( A :前期质量 比功率 kw / k g ; B :后期质量 比功率 k w / k g ; C :前期时间 m in ; D :装载量 k g /m Z )
1 9 9 5 N O
.
2