茶叶微波加工技术及设备的研究

一、 微波技术用于茶叶杀青、干燥的可行性 　　自1945年人们发现微波热效应以来，微波加热的应用日益广泛。由于茶叶中含有水分，水分子在微波电磁场中被极化，具有偶极子特性，并随着电磁场的频率不断地改变极性方向，分子作高速振动，产生摩擦热，使茶叶从内部深层升温，并且各处温度一致。利用微波加热的这一特性，能使茶叶快速升温，达到钝化酶的临界点温度，加速茶叶结构水的迁移，非常适合于绿茶杀青工艺和茶叶后期干燥作业。日本、韩国将微波用于茶叶加工，制成的绿茶有效营养成分能基本不损失，而且色、香、味均好于传统的加工方法。由此可见，微波技术用于茶叶的杀青和后期干燥是一种比较理想的方式，应用的关键是如何匹配微波频率、功率、物料运行速度、微波加热设备的结构及研究出微波技术用于茶叶杀青、干燥工艺的技术规范等。 　　二、 茶叶微波杀青、干燥机理 　　微波杀青、干燥是微波发生器将微波辐射到杀青、干燥的物料并穿透到内部，诱使物料的水等极性分子随之同步旋转，例如采用915MHz微波干燥蔬菜类物料制品，其体内极性分子每秒钟旋转9.15亿次。如此高速旋转的结果，使物料瞬时产生摩擦热，导致物料表面与内部同时升温，且内部温度高于物料表面温度，使大量的水分子从物料中逸出而被蒸发带走，达到杀青、干燥目的。这种杀青、干燥方法的特点是加热时间短，内外温度一致，其热传递方向从内向外与湿传递方向也一致，不同于常规加热方式需要一定时间才能将热量从外部加热到物料内部，存在内外温度差和湿、热传递方向相反的问题。微波能透入物料内部加热以及无需高温热介质的特点，当应用于茶叶加工时，从根本上改变了依赖高温介质和热传导方式加热升温的常规加热方式，同时由于微波电磁场在杀青、干燥过程中具有非热效应，大大缩短了加工时间，显示出微波的独特优势。 　　三、 茶叶微波杀青、干燥机的设计 　　1. 机型形式的选择　微波技术是比较成熟的技术，就目前国内情况而言，微波杀青干燥机可供选择的形式主要有箱式（又称微波炉)微波干燥机、行波场导式微波干燥器、辐射型微波干燥器、慢波型微波干燥器等几种形式。根据以上各种微波干燥器的特点、形式，综合考虑设备加工、操作、维护、物料等因素，我们采用连续式多谐振腔式微波干燥器形式为茶叶杀青、干燥机基本设计机型，其优点为：通过单个谐振腔的叠加组合，可得到理论设计所需功率，便于茶叶杀青、干燥工艺的研究和确定，即微波功率大小在设定的范围内可按需调节；可简化整机设计，板块形式，组合安装，加工、运输、维修方便；用户使用既可小批量生产，又可连续不断大批量生产；防微波泄漏性能好；设备制造成本相对较低等。 　　2.茶叶微波杀青干燥机工作频率的选定　我国目前用于工业加热最广泛使用的微波频率是915MHz和2450MHz，两者的特点对比。由于茶叶叶片较薄，同时考虑到茶叶加工企业生产名优茶的批量不会太大的实际，结合两种微波频率的特点，本设计选择频率为2450MHz的微波用于茶叶的杀青和干燥作业。 　　3. 杀青所需功率、时间的选择　不同季节、不同品种、不同时间采摘的茶叶，其初始含水量、鲜嫩程度等均有所不同，因而将微波功率、杀青时间等均设计成可调式，从而使各种茶叶均能达到理想的杀青效果。     微波技术改变了制茶工人的劳作方式，减轻了劳动强度，对茶叶加工技术的进步有着一定的推动作用。微波技术应用于茶叶加工，目前才刚刚起步，但它的优越性已经显示出来，无论是经济效益、生态效益还是社会效益，都预示着很好的前景。 · 行业聚焦： 红外线干燥设备应用于红外线油墨干燥，对非专用红外线油墨的干燥效率很低，对某些墨甚至不起作用。红外线具有穿透力，能同时干燥墨膜上下层，加速油墨渗透，促进氧化结膜，红外线干燥设备尤其是应用在厚墨层印刷和上光油的干燥上效果更佳。对溶剂含量较低的胶印、凸印、网印、印报油墨、柔性版印刷油墨和水性光油的红外线干燥设备干燥效果都很好。 　　红外线干燥设备中所需要用到装置： 　　a.红外线灯的散热问题。红外线灯 　　在中国，干燥设备的应用已有二十多年的历史。近30年来，干燥设备行业快速发展，经过广大工程技术人员的努力，大多数工业化机型我国都可以制造，基本扭转了干燥设备靠进口的局面，也涌现出一大批干燥设备制造企业。据估计，目前中国的干燥设备厂家约有500多家，年销售额超过30亿元。就数量而言，我国算得上是世界干燥设备生产第一大国。但我国多数干燥设备生产企业技术水平不高，有的甚至没有技术可言。一批投资少、技术含量低的"杂牌军"以大量低质、低价的设备挤占市场，不仅影响了我国干燥设备的整体形象，更引起了国内干燥设备价格的"内讧"，从而使中国干燥业粘性、油性物料一直是粉碎的难点。因为粉碎时随着细度和温度的升高，物料里所含的液体成分不断的析出，造成筛网堵塞，出料不畅，只能停机处理。 　　根据这种状况，首先，我们在设备内部作了一些改动，在粉碎室内加装了叶片，通过叶片的旋转，即加大了出风量，又降低了温度，使产量大大增加。其次，对集料布袋材料进行了调整，使用网眼较大，透气性良好的材料做成的集料袋，可使通风量增强，热量迅速排出，产能也得到了提高。 　　通过以上的技术改进，使得万能粉碎机在该领域的应用得到了广泛的提升。    1.2.1 干燥速度快、干燥时间短由于微波能够深入到物料内部而不是靠物体本身的热传导进行加热，所以加热时间非常短，干燥时间可缩短5 0 % 或更多。     1.2.2 产品质量高     微波加热温度均匀，表里一致，干燥产品可以做到水分分布均匀。由于微波对水有选择加热的特点，可以在较低温度下进行干燥，而不致使产品中的干物质过热而损坏。微波加热还可以产生一些有利的物理或化学作用。     1.2.滚筒内冷凝水排出不良及密封罩的密封性不能保证严密等问题尚需注意。 　　双滚筒转鼓干燥机较广泛地用于浆状物料的干燥，例如干燥酵母、抗菌素、乳糖、淀粉浆、亚硝酸钠、碳酸钙及蒸馏废液、净水剂、硫酸铜、动物胶、α-淀粉、麦片、苯甲酸钠、乳清、染料中间体、染料中间体、染料硫化青、硫化蓝、三盐基硫酸铝、拉开粉、醋酸钙、全乳、脱脂乳、淀粉、丹宁萃取液、染料直接黑G、染料酸性黑、染料普鲁士蓝、牛奶、磺酸钠、磷酸钠、硫酸铬、植物胶、亚砷酸钙、碳酸钙、白色矿物颜料、碱金属碳酸盐、氢氧化镁、氢氧化铁、磺酸钠、硫酸钠、磷酸钠、有机盐、酵母、抗菌素、乳糖、淀粉浆、亚硝酸钠、染料、碳酸钙及蒸馏废液等。

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