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微波真空干燥膨化苹果片的机理及品质研究和设备设计

韩清华

   微波真空干燥是将微波干燥的快速高效性和真空干燥的低温干燥相结合,在真空条件下利用微波对物料进行干燥加工,可实现物料的快速低温干燥。采用微波真空干燥苹果片,不仅能起到干燥作用,还具有很好的膨化效果,可使苹果片在数分钟内达到干燥和膨化的目的。本文分析了微波真空干燥膨化苹果片的干燥特性和膨化特性,优化了其工艺条件,对微波真空干燥膨化的苹果脆片进行了综合分析评价,并对微波真空干燥膨化设备的设计进行了详细分析,研制出一套较系统的微波真空干燥膨化设备。主要研究内容和结论如下: 1.研究了微波真空干燥膨化苹果片的干燥特性。提出了在微波真空条件下,苹果片内部水分以三种形式共同作用得以蒸发,即:浓度差推动下的水分迁移和扩散、真空度差和温度差推动下的蒸汽和液态水直接排出,这种协同作用导致干燥时间短和干燥速度快,真空状态下的内部蒸汽直接排出产生的泵送效应使苹果片的组织结构膨胀,形成疏松均匀的微孔结构,达到膨化效果。 2.分析了微波功率、真空度、初始含水量和切片厚度对苹果片微波真空干燥膨化过程、干燥膨化时间和干燥速度的影响规律。 3.进行了微波真空干燥膨化苹果片的膨化特性研究。试验分析了微波功率、真空度、初始含水量和切片厚度对苹果片膨化率的影响规律。得出在微波功率为12.0W/g、真空度为0.085MPa、初始干基含水量为60%、切片厚度为8mm的条件下,苹果片的膨化率最大,达到321%。 4.在切片厚度为8mm的试验条件下,以微波功率、真空度和初始含水量为试验因素,进行了二次回归正交旋转组合设计试验,通过试验分析,建立了干燥时间、感官质量和孔隙率的回归模型,结合响应面法分析了各试验因素及交互作用对干燥时间和产品品质的影响规律。 5.对苹果脆片的干燥时间、感官质量和孔隙率进行了总体优化,建立了综合性能指标的回归方程。获得了高干燥效率和高品质苹果脆片的最优工艺参数组合:在切片厚度为8mm的试验条件下,微波功率为12.0W/g,真空度为0.089 MPa,初始含水量为69.2%。 6.对微波真空干燥膨化和热风干燥的苹果脆片进行了耗能和产品品质的对比分析。微波真空的干燥能力比热风干燥增加48.46%,单位能耗节约32.32%;微波真空干燥膨化的苹果脆片在质地和风味方面都好于热风干燥;维生素C保存率比纯热风干燥提高15.8%;比热风干燥具有更显著的蜂窝状结构,截面孔洞更大。 7.详细分析了微波真空干燥室的设计依据。由生产能力计算微波功率,工作负载的真空度确定最大安全工作电场强度,计算出最大功率耗散密度,从而确定出干燥室的最小体积,再考虑物料系数、功率密度和微波场均匀性等因素,以及干燥室要有较高的品质因数,确定干燥室直径为600mm,长度为1200mm。 8.确定了微波系统、进出料系统和输送系统的结构、真空系统和控制系统的组成。经整机性能试验验证:整机结构合理,操作方便、性能稳定、安全可靠,微波功率可达到6.59kW,真空度在(0.080 MPa~0.096 MPa)范围内可任意调节,苹果片的生产能力为8.38 kg/h。……   
[关键词]:微波;真空;干燥;膨化;苹果片;设备设计
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中国农业机械化科学研究院2007年