不同參數(shù)設(shè)置對南瓜片微波真空干燥特性的影響
本文從微波強度、腔體絕對壓力及南瓜片厚度等三個方面分析了不同參數(shù)的設(shè)置對南瓜片微波真空干燥特性的影響。
微波強度對南瓜片微波真空干燥特性的影響
不同微波強度下南瓜片的微波真空干燥曲線見圖1。由圖1 可知，微波強度由4 到12 kW/kg，南瓜片干燥至目標含水率所需時間分別為40， 24， 18， 16和14 min，微波強度越大，干燥時間越短，微波強度對南瓜片的干燥時間影響明顯; 但隨著微波強度增大，南瓜片的干燥時間縮短程度減小。
圖1 不同微波強度下南瓜片的微波真空干燥曲線
不同微波強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，微波強度越大，南瓜片的干燥速率越快，微波強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 個階段。當微波強度大于8 kW/kg 時，南瓜片的微波真空干燥無明顯的恒速干燥階段。這是因為物料含水率相同時，物料吸收微波能轉(zhuǎn)化為熱能的量取決于微波強度; 微波強度一定時，物料吸收微波能的量取決于介電性能和電場強度，物料水分含量較高時其介電常數(shù)和損耗因子較高，但微波強度較大時，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入降速干燥階段。雖然增加微波強度能明顯提高南瓜片的微波真空干燥速率，但感官評定發(fā)現(xiàn)，微波強度為12 kW/kg 干燥時，南瓜片會出現(xiàn)輕微焦化現(xiàn)象。因此，真空技術(shù)網(wǎng)(http://m.203scouts.com/)認為在南瓜片的微波真空干燥時，微波強度不宜過高。
圖2 不同微波強度下南瓜片的微波真空干燥速率曲線
腔體絕對壓力對南瓜片微波真空干燥特性的影響
不同腔體絕對壓力下南瓜片的干燥曲線見圖3。由圖3 可知，隨著腔體絕對壓力減小，南瓜片的微波真空干燥時間有所縮短。進一步的分析發(fā)現(xiàn)，20 ～ 30 kPa 范圍內(nèi)的腔體絕對壓力對南瓜片微波真空干燥時間的影響顯著( p < 0. 05) ，而10 ～ 15 kPa范圍內(nèi)的腔體絕對壓力則不顯著( p > 0. 05) ，表明持續(xù)減小腔體絕對壓力不能有效縮短南瓜片的微波真空干燥時間。
不同腔體絕對壓力下南瓜片的干燥速率曲線見圖4。由圖4 可知，隨著腔體絕對壓力減小，南瓜片的微波真空干燥速率有所提高，腔體絕對壓力對南瓜片的微波真空干燥速率的影響明顯小于微波強度，其中腔體絕對壓力從15 降至10 kPa，南瓜片的微波真空干燥速率變化不大。這是因為水的汽化溫度隨壓力減小而降低，汽化速度加快; 但同時汽化潛熱增加，致使南瓜片水分凍結(jié)，干燥速率反而減緩。因此，通過降低腔體絕對壓力來提高南瓜片的微波真空干燥速率有一定的限度，進一步降低腔體絕對壓力對南瓜片的微波真空干燥速率影響甚微且能耗增加，還可能會有擊穿放電現(xiàn)象發(fā)生。
圖3 不同腔體絕對壓力下南瓜片的微波真空干燥曲線
圖4 不同腔體絕對壓力下南瓜片的微波真空干燥速率曲線
南瓜片厚度對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，南瓜片厚度對南瓜片的微波真空干燥時間略有影響，從2 增至10 mm，干燥時間呈先增加后縮短的趨勢，其中南瓜片厚度為6 mm 時的干燥時間最長，而南瓜片厚度為2 mm 時的干燥時間最短。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，南瓜片厚度大小對南瓜片的微波真空干燥速率的影響程度沒有微波強度明顯，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。當南瓜片厚度為6，8和10 mm 時，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，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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