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： 转筒干燥机是对物料进行干燥的常用设备。由于转筒干燥机运转可靠、操作弹性大、适应性强、处理能力高，在化工、冶金建材、轻工等部门被广泛使用。转筒干燥机主要由筒体、支承装置、使动装置及端头密封装置等部分组成。 　　1、筒体是转筒烘干机的基体，在它内部既进行传热、传质过程，又起移动输送物料作用。 筒体的支承装置是由滚圈、托轮、挡轮三部分组成。整个筒体重量通过滚圈传递给托轮，而滚圈在常用的混合设备分为气体和低粘度液体混合器、中高粘度液体和膏状物混合设备、热塑性物料混合机、粉状与粒状固体物料混合设备四大类。 　　气体和低黏度液体混合设备的特点是结构简单，且无转动部件，维护检修量小，能耗低。这类混合设备又分为气流搅拌、管道混合、射流混合和强制循环混合等四种。 　　中、高黏度液体和膏状物的混合设备，一般具有强的剪切作用；热塑性的物料混合机主要用于热塑性物料(如橡胶和塑料)与添 加剂混近年来在消化吸收的基础上，溶入具有自主的知识产权，研发了一种高效的传导型连续干燥设备一PLG系列盘式连续干燥机。本文从PLG系列盘式连续干燥机的基本原理与特点出发，阐述了该类设备的技术要点，同时对其应用前景作了展望。 　　1. PLG系列盘式连续干燥机的基本原理及特点 　　1.1 PLG系列盘式连续干燥机的基本原理 　　湿物料自干燥机顶部的进料装置连续地加入到最上层小加热圆盘内缘处的盘面上，在带有耙叶的刮板装置（耙叶可浮动且有方向性）作回转运动，一边连续地翻动搅拌，一边从加热圆盘内缘向外缘呈螺旋线状运动。被干燥物料由加热介质经盘传导的热量加热真空耙式干燥机是一种传导传热干燥器。物料不直接与加热介质接触，适用于干燥少量的、不耐高温和易于氧化的泥状、膏状物料，含水率为15%~90%。干燥器内水平耙式搅拌器的叶片是由铸铁或钢制成，安装在方形轴上，一半叶片方向向左，另一半向右。轴的转速为7~8r/min，它是由带减速箱的电机带动。同时采用自动转向装置，使轴的转动方向、在每隔5~8min改变一次搅拌器的转动方向。 　　操作时，先开动搅拌器，加入被干燥的物料，并将加料口关闭。同时通入蒸汽加热，加热蒸汽的压力一般为0.2~0.4Mpa （表压）。用真空泵抽出水蒸汽和不凝气体，一般物料干燥时，真空度约为70响了我国石化工程项目的投资控制和建设进度。 　　作为国家“十一五”重大技术装备攻关项目，2007年1月，在国家发改委、机械联合会、中石化的组织和协调下，确定了以燕山石化乙烯改造工程为依托，大连橡塑、北京化工大学和燕山石化等6家单位组建成国家层面上的产学研联合攻关团队，由大连橡塑公司担纲国产化机组成套研制的重任，并于2008年7月在大连启动研发工作。 　　乙烯装置是乙烯生产的龙头，大型挤压造粒机组是大型乙烯装置后处理的关键设备，集机械、电气、仪表于一体，自动化水平高，设计、制造难度大。大连橡塑凭借技术储备，经过多年联合攻关，使关键部件全部实现国产化。据悉，该机组将于近期落户燕山石化。

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