真空干燥时物料的脱水是依靠热传导将外来热量传递给被干燥物料的,而在低气压环境下,用对流方式进行热传递速度较慢,妨碍了真空干燥优点的发挥。微波干燥是利用介电加热原理,依靠高频电磁振荡来引发分子运动,使被加热物发热,加热方式有别于传统的对流、传导与辐射,系微波直接对物体进行加热,传热这一限制因素被打破。
微波真空干燥把微波干燥和真空干燥两项技术结合起来,充分发挥各自优势,在一定的真空度下水分扩散速率加快,可以在低温条件下对物料进行干燥,较好地保持了物料的营养成分。微波可为真空干燥提供热源,克服了真空状态下常规热传导速率慢的缺点,因而大大缩短了干燥时间,提高了生产效率。
微波真空干燥时间的选择十分重要,也受到许多因素的影响。以菠萝浆为原料,研究了真空微波干燥菠萝粉过程中微波时间对干燥效果的影响,得到如图2所示的结果。在98.2~99.2kPa的真空度下,在干燥初期物料的湿基含水率变化很小,这是由于物料内部的水分子还没有充分吸收大量的微波能,热源不充足造成的;随着干燥的继续进行,物料内部的极性分子震动加剧,更多的能量转化为热量,促进水分子的运动,物料的水分含量变化很大。
在微波真空干燥后期,物料内部逐渐形成疏松多孔状,其内部的导热性开始减弱,水分含量也趋于稳定。此外,干燥时间还受到对成品含水率的要求的影响。如一般干燥成品,含水率可以控制在3%~5%,如要求低至1% 或以下,干燥时间需相应地延长。
微波加热干燥的特点
微波加热的优点有很多:①加热迅速,干燥时间短。微波加热与传统加热方式完全不同,它是使被加热物料本身成为发热体,不需要热传导过程,即使是热传导性较差的物料,也可以在极短的时间内达到加热温度;同时,微波加热的温度梯度同水分蒸发方向一致,可一定程度的提高干燥推动力,致使干燥时间非常短,一般可缩短50%以上的时间。②加热均匀,产品质量高。无论物体各部位形状如何,微波加热均可使物体表里同时均匀渗透电磁波而产生热能,所以加热均匀性好,不会出现外焦内生的现象,可极大程度的保存物料原有的营养成分、色泽、香味等,提高产品品质。③微波还是节能环保无公害型能源。采用微波干燥设备干燥物料,微波即开即用,无需预热,微波直接对物料进行作用,加热腔内的空气与相应的容器都不会发热,没有额外的热能损失,所以热效率极高,与远红外加热相比可节电30%。
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