研究微波干燥粮食的问题

随着科技的飞速发展，先后出现了热风、蒸汽、电加热等粮食干燥方法，虽解决了一定的问题，但因其需要缓苏且时间较长，干燥后粮食品质明显下降，且难以控制，对干燥工艺和设备要求较高，增加了粮食干燥成本。微波是一种高频电磁波，我国从20世纪7O年代开始进行微波技术的研究与开发，目前在冶金、化工、食品加工、干燥、保鲜与包装、农产品的干燥、杀菌杀虫等领域已得到了广泛的应用，采用微波干燥粮食不但大大缩短干燥时间，而且可提高粮食干燥后的加工品质和食用品质，降低粮食成本。因此，微波技术在粮食干燥方面有着广阔的应用前景。 　　1 微波干燥原理 　　微波是一种波长范围为1mm—1m、频率范围为3．0×102～3．0×l05MHz、具有穿透特性的电磁波，常用的微波频率为915MHz和2450MHz。微波干燥技术是一种新的干燥技术，它是依靠以每秒几亿次速度进行周期变化的微波透人物料内，与物料的极性分子相互作用，物料中的极性(如水分子)吸收了微波能以后，改变其原有的分子结构，亦以同样的速度作电场极性运动，致使彼此间频繁碰撞而产生大量的摩擦热，从而使物料内各部分在同一瞬间获得热能而升温，相继发生水分的蒸发，达到干燥的目的。由于微波辐射下介质的热效应是内部整体加热的，即理论上所谓的“无温度梯度加热”，基本上介质内部不存在热传导现象，因此，微波可相当均匀地加热介质。微波加热造就物料体热源的存在，改变了常规加热干燥过程中某些迁移势与迁移势梯度方向，形成了微波干燥的独特机理。总之，微波透人物料内，与物料的极性分子相互作用，使其极性取向随着外电磁场的变化而变化，致使分子急剧摩擦、碰撞，使物料各部分在同一瞬间获得热量而升温、蒸发干燥。 　　2 微波干燥的特性 　　2．1 选择性加热 　　微波可以加热粮食中的水、蛋白质、脂肪和碳水化合物等成分，微波是一种能量，只有当与物质接触，才能发生能量转移和产生的热效应。由于各物质的损耗因数的差异，使微波具有选择性加热的特性，即不同的物质，在同样磁场中加热时，所吸收的热量是不同的。对于粮食来说，含水量对微波加热的效果影响很大。因为水的介电常数大，而蛋白质、碳水化合物的介电常数小，即后者对微波的吸收能力比水小得多。水分含量相对较低的粮食热容小，更容易受热均匀。 　　2．2 穿透性强 　　因为微波比其他用于辐射加热的电磁波，如红外线、远红外线等波长更长，因此具有更好的穿透性。微波可对绝大多数的非金属材料穿透到相当的深度，因此对加热干燥的物料表里一致。电磁波穿透到介质中去，部分能量被消耗，其场强将按一定规律衰减，当微波减少到原来最大值的13．6％时，离表面的距离为穿透深度。 　　微波穿透深度D可用下式表示： 　　对粮食而言，由此可见，波长 值大，穿透深度D值大，如功率为2450MHz的微波比功率为915MHz的微波能量大，但其波长比后者短，故后者穿透深度大。所以在选用微波加热的工作频率时，必须考虑此因数，高频率的微波，虽可加大介质的吸收功率，但由于波长较短，穿透深度很小。由于微波加热具有独特的性能，因此在粮食干燥中具有很好的应用价值。 　　3 微波加热系统 　　微波加热系统主要由直流电源、微波发生器、波导管、微波加热器等组成。见图1。微波发生器是微波加热系统的关键部分，它由磁控管和微波电源组成。其主要作用是产生所需要的微波能量；微波管产生的微波通过波导管无损耗地传输到微波加热器中；微波加热器是实现物料与微波相互作用的空间，微波能量在此转化为被加热物料的内能，使物料温度升高。4 微波干燥粮食的作用机理 　　4．1 加热干燥时间短 　　一般说来，粮食常规热风干燥的小时降水率应在1％以下，而微波干燥的小时降水率是常规热风干燥的几倍，甚至几十倍，微波干燥时间仅为常规热风干燥时间的十几分之一，大大地缩短了粮食干燥所用的时间。这是因为水分梯度和温度梯度方向不一致，阻碍了粮食内部水分的蒸发，延长了干燥时间。而微波干燥加热的热源在内部，表里一起热，加热所需的时间非常短。因为外部易散热，往往内部温度比外部高，这种“内高外低”的温度分布和“内高外低”湿度梯度相一致，可以促进粮食内部水分迅速蒸发，并很快扩散到表面而蒸发，从而使干燥时间大大缩短。 　　4．2 热能效率高、物料品质好 　　微波干燥设备本身不耗热，热能绝大部分都作用在物料上，热能利用率高，节省能源，一般可以节电30％～50％，对环境温度几乎无影响。与传统干燥方法相比，不但加热效率高，加热时间短，而且处理温度低，能够较好地保持粮食中原有物质成分不被破坏，同时具有独特的杀菌杀虫作用，有利于保持粮食品质，提高粮食贮藏期和发芽率。 　　由于微波干燥速度快、干燥时间短、微波杀菌杀虫是微波热效应和生物效应共同作用的结果。微波杀菌杀虫正是利用电磁场效应和生物效应起到对微生物和害虫的杀灭作用。实践证明采用微波装置在杀菌杀虫温度、杀菌杀虫时间、粮食品质保持、粮食贮藏期和发芽率提高及节能方面都有明显的优势。 　　4．3 易于自动控制 　　利用微波加热，无升温过程，开机数分钟就可正常运转，如停机，只需切断电源，物料加热情况立即无惰性地停止，不存在“余热”现象，通过调整输出功率，物料的加热情况可以随时改变，与计算机等组成流水线，便于连续生产和实现自动化控制，提高劳动生产率，改善劳动条件，而且微波干燥设备可以根据需要做得小一些。 　　5 结束语 　　研究表明，在微波干燥粮食过程中，要根据不同粮食类型的特点，选择合适的微波加热功率(一般在150W 以下)和工作频率(一般采用2450MHz或915MHz)以及适当的单位质量功耗，否则会由于干燥热量供给过大，引起粮食降水速率过快或穿透深度过小，加热不均匀，影响粮食的加工品质和食用品质。 　　微波技术作为一种现代高新技术，以其独特的加热特点和干燥机理，在粮食干燥方面有其十分广阔应用前景。利用热空气可以有效的排除物料表面的自由水分和微波干燥提供了排除内部水分的有效方法，将微波干燥与热风干燥有机地结合起来，进一步提高干燥过程的效率和经济性。微波干燥粮食目前在国内应用较少，而且规模小，但随着微波技术自身技术方法和设备的不断完善以及农业部门的宣传推广，微波技术在粮食干燥方面的应用将会不断发展。 · 行业聚焦： 闪蒸干燥机设备在产品生成中的应用研究本文介绍了旋转闪蒸干燥机干燥工艺过程、干燥机理，并介绍了该装置对多品种氧化铝干燥的操作性及其设备特点。 　　闪蒸干燥机多品种氧化铝有别于冶炼级氧化铝，它在晶形结构、化学成分、外观形状、粒度分布等方面具有特色，因而有特殊物理化学性能，在多品种氧化铝如催化剂用氢氧化铝，阻燃剂用氢氧化铝，活性氧化铝等产品的干燥工艺过程满足工艺要求，提高产品质量，减少作业环节，节能降耗的重要过程，适应这些特点的干燥设备的应用是人们所关心的重要课题。 　　东北大学辽宁东大粉体工程技术有限公司，一九九○年在吸收借鉴国外设备及工艺基础上，设计双锥回转真空干燥机，科学的设计理念，环保的新功效，最大的创新是双锥回转真空干燥机集混合干燥为一体，简化了工作程序，内部结构简单，操作省时省力，效率大大提高，清扫难度也随之大大降低，因此广受追捧！ 　　那么双锥回转真空干燥机具有哪些傲人的优势呢？ 　　第一：能较好的减少物料染菌的机会，值得一提的是特别适合有热敏性物料的药品的生产。因为进行真空干燥时，物料中存在的或多或少的水分能够实现汽化，保证整个运作过程的干燥与整洁。 　　第二：双锥回转真空干燥机在操作的过程中还可以有效避免表面硬化。其实这是因为真空干燥物料内和表面之间存在着相对较大的压差，压力梯度进行作用喜爱，水分就主动自觉干燥机一种利用热能降低物料水分的机械干燥机，用于对物体进行干燥操作。干燥机通过加热使物料中的湿分(一般指水分或其他可挥发性液体成分)汽化逸出，以获得规定湿含量的固体物料。干燥的目的是为了物料使用或进一步加工的需要。 　　干燥机的选型应该根据以下几点 　　①物料原始形状 颗粒、粉末、微粒、淤泥、晶体、液体、膏状、悬浮液、溶液、连续的薄片、厚板、不规则物料（小或大）、黏稠或块状等。 　　②平均产量连续操作投料量或成品、间歇操作投料量或成品及其调节范围等。 　　③成品颗粒状况平均粒径、粒度分布、粒子密度、体积回转圆筒干燥机 　　已用于硫酸铁、硝酸铁、尿素、焦亚硫酸钠、钙镁磷肥、轻质碳酸钙、磷矿、硫精矿、石棉矿等物料的干燥。 　　滚筒干燥机 　　已用于硫化蓝、硫化元、淀粉、轻质碳酸钙、苯甲酸钠、三盐基硫酸铝、葡萄糖、草酸、酵母、煤粉、味精、硝酸钠、立德粉、增白剂、直接元青、重碱、拉开粉、电玉粉、碳酸氢钠、盐基锌、硫酸铬、骨胶、活性炭等物料的干燥。 　　厢式干燥机 　　常压厢式干燥机已用于纸张、皮革、棉纱、人造丝束、羊毛、染料、颜料、盐类、催化剂半成品、催化剂、陶瓷、耐//www.ioem.cn/products.asp?TypeName=干燥设备系列&Flag=&page=3">干燥设备的需求会迅速增加。 　　由于油脂加工业的迅猛发展，导致油料供不应求。而油料作物需要发展机械干燥降水。我国今后每年将有1000多万吨油菜籽、1500－1700万吨自产大豆和2000万吨进口大豆需要采用机械干燥处理。 　　此外，1995开始利用世界银行贷款在东北地区建设的粮食干燥机已进入更新换代时期；1998年开始利用国债资金建设的粮食干燥机也将在“十一五”期间“退役”。即使按照每年7％的更新速度，东北地区年需求大型粮食干燥机也可达到70套。

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