不同參數(shù)設(shè)置對(duì)南瓜片微波真空干燥特性的影響
本文從微波強(qiáng)度、腔體絕對(duì)壓力及南瓜片厚度等三個(gè)方面分析了不同參數(shù)的設(shè)置對(duì)南瓜片微波真空干燥特性的影響。
微波強(qiáng)度對(duì)南瓜片微波真空干燥特性的影響
不同微波強(qiáng)度下南瓜片的微波真空干燥曲線見圖1。由圖1 可知，微波強(qiáng)度由4 到12 kW/kg，南瓜片干燥至目標(biāo)含水率所需時(shí)間分別為40， 24， 18， 16和14 min，微波強(qiáng)度越大，干燥時(shí)間越短，微波強(qiáng)度對(duì)南瓜片的干燥時(shí)間影響明顯; 但隨著微波強(qiáng)度增大，南瓜片的干燥時(shí)間縮短程度減小。
圖1 不同微波強(qiáng)度下南瓜片的微波真空干燥曲線
不同微波強(qiáng)度下南瓜片的微波真空干燥速率曲線見圖2。由圖2 可知，南瓜片含水率相同的情況下，微波強(qiáng)度越大，南瓜片的干燥速率越快，微波強(qiáng)度可明顯影響南瓜片的干燥速率。南瓜片的微波真空干燥過程可分為升速、恒速和降速3 個(gè)階段。當(dāng)微波強(qiáng)度大于8 kW/kg 時(shí)，南瓜片的微波真空干燥無明顯的恒速干燥階段。這是因?yàn)槲锪虾氏嗤瑫r(shí)，物料吸收微波能轉(zhuǎn)化為熱能的量取決于微波強(qiáng)度; 微波強(qiáng)度一定時(shí)，物料吸收微波能的量取決于介電性能和電場強(qiáng)度，物料水分含量較高時(shí)其介電常數(shù)和損耗因子較高，但微波強(qiáng)度較大時(shí)，大量水分在升速階段被蒸發(fā)，剩余水分吸收的微波能不足以保持最大速率而直接進(jìn)入降速干燥階段。雖然增加微波強(qiáng)度能明顯提高南瓜片的微波真空干燥速率，但感官評(píng)定發(fā)現(xiàn)，微波強(qiáng)度為12 kW/kg 干燥時(shí)，南瓜片會(huì)出現(xiàn)輕微焦化現(xiàn)象。因此，真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.healwit.com.cn/)認(rèn)為在南瓜片的微波真空干燥時(shí)，微波強(qiáng)度不宜過高。
圖2 不同微波強(qiáng)度下南瓜片的微波真空干燥速率曲線
腔體絕對(duì)壓力對(duì)南瓜片微波真空干燥特性的影響
不同腔體絕對(duì)壓力下南瓜片的干燥曲線見圖3。由圖3 可知，隨著腔體絕對(duì)壓力減小，南瓜片的微波真空干燥時(shí)間有所縮短。進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)，20 ～ 30 kPa 范圍內(nèi)的腔體絕對(duì)壓力對(duì)南瓜片微波真空干燥時(shí)間的影響顯著( p < 0. 05) ，而10 ～ 15 kPa范圍內(nèi)的腔體絕對(duì)壓力則不顯著( p > 0. 05) ，表明持續(xù)減小腔體絕對(duì)壓力不能有效縮短南瓜片的微波真空干燥時(shí)間。
不同腔體絕對(duì)壓力下南瓜片的干燥速率曲線見圖4。由圖4 可知，隨著腔體絕對(duì)壓力減小，南瓜片的微波真空干燥速率有所提高，腔體絕對(duì)壓力對(duì)南瓜片的微波真空干燥速率的影響明顯小于微波強(qiáng)度，其中腔體絕對(duì)壓力從15 降至10 kPa，南瓜片的微波真空干燥速率變化不大。這是因?yàn)樗钠瘻囟入S壓力減小而降低，汽化速度加快; 但同時(shí)汽化潛熱增加，致使南瓜片水分凍結(jié)，干燥速率反而減緩。因此，通過降低腔體絕對(duì)壓力來提高南瓜片的微波真空干燥速率有一定的限度，進(jìn)一步降低腔體絕對(duì)壓力對(duì)南瓜片的微波真空干燥速率影響甚微且能耗增加，還可能會(huì)有擊穿放電現(xiàn)象發(fā)生。
圖3 不同腔體絕對(duì)壓力下南瓜片的微波真空干燥曲線
圖4 不同腔體絕對(duì)壓力下南瓜片的微波真空干燥速率曲線
南瓜片厚度對(duì)南瓜片微波真空干燥特性的影響
不同厚度的南瓜片的干燥曲線見圖5。由圖5可知，南瓜片厚度對(duì)南瓜片的微波真空干燥時(shí)間略有影響，從2 增至10 mm，干燥時(shí)間呈先增加后縮短的趨勢，其中南瓜片厚度為6 mm 時(shí)的干燥時(shí)間最長，而南瓜片厚度為2 mm 時(shí)的干燥時(shí)間最短。不同厚度的南瓜片的干燥速率曲線見圖6。
由圖6 可知，隨著南瓜片厚度的減小，南瓜片的微波真空干燥速率呈增加趨勢，南瓜片厚度大小對(duì)南瓜片的微波真空干燥速率的影響程度沒有微波強(qiáng)度明顯，這是由于微波能滲透到南瓜片中心的過程中逐漸衰減，南瓜片厚度越薄，獲得的微波能就越多，水分在南瓜片內(nèi)部傳遞的阻力也越小，蒸發(fā)速率就越快。當(dāng)南瓜片厚度為6，8和10 mm 時(shí)，南瓜片的微波真空干燥速率相差不大，這可能是由于在較厚南瓜片內(nèi)部產(chǎn)生了較大壓力梯度，從而增大從內(nèi)部向表面?zhèn)髻|(zhì)的推動(dòng)力，促使水分遷移速率加快，因此干燥速率并沒有隨著南瓜片厚度增加而下降，這可能也是在南瓜片厚度10 mm 時(shí)，干燥速率最大的原因。
圖5 不同南瓜片厚度下南瓜片的微波真空干燥曲線
圖6 不同南瓜片厚度下南瓜片的微波真空干燥速率曲線
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