微波红外振动床协同干燥机设计与试验

针对农产品加工中微波干燥不均和红外干燥穿透能力有限等技术问题,研制了微波红外振动床协同干燥（MIVBD）设备。在结构设计上,通过COMSOL仿真分析谐振腔场强分布的均匀性,并优化了微波源馈波口布置。设备通过多孔面板将红外源与微波谐振腔隔离,在保证红外热量高效辐射的同时,确保微波、红外二者互不干扰。振动系统采用聚苯硫醚等谐振腔内部材料和钢结构外部材料制成,通过振动电机和橡胶弹簧带动物料振动。以高含水率生姜片为典型物料,对MIVBD设备的干燥效率、均匀性和色泽等相关品质进行试验研究,当物料温度超过上限温度时微波和红外停止工作,结果发现,微波红外振动干燥比微波红外干燥时间缩短了14.29%,微波红外振动干燥时温度不均匀系数最小（2.28%）,并且微波红外振动干燥显著降低了干燥能耗,改善了相关品质。     

连续式微波干燥活性米设备的研究

为了提高活性米干燥效率及干后品质,基于现有隧道式微波干燥机,设计了一种新型的微波干燥设备。该设备以微波作为干燥热源,由定量进料装置、微波干燥装置、缓苏装置及控制装置等部分组成,实现了微波干燥的连续性;通过分粮板、铺料刷等装置将物料以规则薄层铺放到输送带上,提高了干燥的均匀性;在连续干燥过程中加入缓苏装置,并通过控制系统精确控制干燥的目标含水率;分析确定了搅龙、输送装置、干燥仓、缓苏仓等关键部件的结构参数及具体尺寸。试验结果表明:该设备工作效率约为1 t/h,爆腰率20%以下,适用于连续式活性米干燥,提高了微波干燥效率,且干燥品质良好,高度保持了活性米的色香味及热敏性营养成分。     

旋转托盘式微波真空干燥机设计与试验

针对传统微波干燥装置存在的物料受热不均、热点难以控制及干燥品质劣变严重等问题,设计了一种旋转托盘式微波真空干燥机。该机由干燥箱、控制系统、真空系统、传动系统、制冷循环系统和微波加热系统等组成。干燥过程中,在驱动装置的作用下物料随旋转托架绕主轴匀速转动,使物料受热均匀;真空系统在抽真空的过程中能及时将物料蒸发出的水分抽离;采用制冷循环系统,可保证真空泵精准维持干燥腔室内所需真空度;控制系统通过控制真空微调阀可使干燥室内的干燥压力在真空与常压之间有规律地变化。以番木瓜为试验原料进行了干燥机性能试验,结果表明,旋转托盘式微波真空干燥机性能较好,与传统微波干燥方式相比,满装载量提高了80%,干燥时间缩短了43. 8%,单位能耗降低了29. 8%,且脱水量均匀度达到97%,内外色泽一致,具有良好的干燥均匀性。所设计的干燥机可确保物料受热均匀,提高了干燥效率和物料干燥品质。     

微波-热风振动流化床干燥机设计与试验

针对微波干燥中场强分布不均、物料微波能吸收能力不同导致的微波加热不均匀现象,结合微波干燥的高效性、流态化干燥的均匀性以及热风干燥辅助去除水汽的功能,设计了一种实现干燥均匀性的微波-热风振动流化床干燥机,主要由振动流化床系统、热风系统、微波加热系统、测温系统和控制系统等组成。采用Ansoft HFSS软件对微波加热仓磁控管不同开口位置进行仿真分析,得到多馈口激励最佳方案。结果显示,物料高度距离箱底不变的情况下,4个微波馈入端口的位置相对于原始端口位置外移30 mm,物料表面场强分布更加均匀。以新鲜毛豆仁为例,对该机的性能和加热均匀性进行试验验证,结果表明:设计方案和控制系统方案可靠,微波-热风振动流化床干燥下毛豆仁的干燥时间为54 min,比单独微波流化床干燥的干燥时间缩短34. 1%,比微波-热风组合干燥的干燥时间缩短12. 9%且产品均匀性显著提高。     

微波冻干设备微波屏蔽问题探析

微波屏蔽处理是微波冻干设备设计开发的所需考虑的重点问题之一。本文探讨了微波产生的热效应和非热效应,结合微波冻干设备的结构配置分析了微波冻干设备中微波屏蔽的必要性。探讨了微波冻干设备中冻干仓仓门、导线、真空引出管口、干燥仓与捕水器连接通道、馈口的屏蔽问题,并分别采用扼流设计、铝箔、截止波导、屏蔽过流板、铁氧体材料等屏蔽处理措施。     

微波真空冷冻干燥中试设备的设计

本论文以实现工业化生产为目标,充分考虑中试试验要求,研制出一种微波冻干中试试验设备。重点介绍了设备的系统构成、功率配置、主机总体结构和关键部件设计。各系统功率配置为:微波系统13kW、制冷系统8.35kW、真空系统4.5kW。设备干燥仓与捕水仓呈上下连体配置,中间通过屏蔽过流板相隔,可以允许水蒸气自由透过,同时也能防止微波进入捕水仓。微波系统采用小功率多口馈入方式,微波馈入口沿干燥仓周向交错排列。每只微波磁控管可独立启闭,功率连续可调(0~100%),冻干过程中可对微波系统进行精细化调节。本设备在测控方面,具备光纤实时测温、实时称重、视频监视、能耗跟踪等功能,非常便于微波冻干干燥特性研究、干燥工艺优化等研究。     

苦瓜微波-热风振动床干燥湿热特性与表观形态研究

为探索热风对苦瓜片微波干燥特性、湿热特性与表观形态的影响,利用微波-热风振动流化床干燥机,研究了新鲜苦瓜片在不同微波-热风组合方式下的干燥动力学特性、热像变化、水分状态分布、色泽以及微观结构的变化。试验结果表明：热风对微波振动流化床干燥有显著影响,微波0.6W/g、微波0.6W/g+热风60℃+风速3m/s、微波0.6W/g+热风70℃+风速6m/s比单独热风70℃+风速3m/s的干燥时间分别缩短56.4%、70.5%和75.6%。在表观形态上,单独热风干燥的脱水苦瓜片与新鲜苦瓜片色泽最为接近,两组微波-热风组合干燥所得样品色泽优于单独微波干燥。在湿热特性上,微波-热风组合干燥后期物料温度均匀性显著优于单独微波干燥,4种干燥方式下NMR波谱下的水分信号逐渐降低,且主峰向左移,水分的活跃程度降低,MRI信号显示,热风能改善微波干燥过程中水分分布均匀性。扫描电镜观测表明,单独热风干燥对保持脱水苦瓜片细胞完整性效果最明显,微波-热风组合干燥的细胞完整性显著优于单独微波干燥。微波-热风组合振动流化床干燥工艺在保证被干物料品质前提下还极大提高了物料干燥效率,缩短了干燥时间。     

盐渍半干刺参微波真空干燥工艺

采用微波真空的方式干燥盐渍半干海参,研究了不同干燥方式和不同微波功率密度对盐渍半干海参的干燥速度、收缩率和感官品质的影响。试验结果证明,连续微波真空干燥速度快,但存在因干燥速度过快而导致物料感官品质变劣的问题;间歇微波真空干燥速度和缓,可以促进海参体表水分蒸发速度与物料体内水分迁移速度达到动态平衡,明显改善海参感官品质。在保持真空度为90 kPa、间歇比为10 s-on20 s-off、微波功率密度为0.65 Wg时,可取得良好的干燥效果。      

多层盘式秧盘热风辅助微波干燥机优化设计与性能试验

针对现有水稻秸秆营养穴盘（简称秧盘）热风辅助微波干燥机静态干燥时存在气流场和电磁场分布不均匀、干燥效率低和干燥品质差等问题，设计了多层盘式热风辅助微波干燥机，并主要对干燥机的微波谐振腔和气流均布室进行了优化设计。利用ANSYS Electronics软件对微波谐振腔馈口不同排列方式进行仿真，根据电磁场强度均匀性及S参数的影响，确定馈口的排列方式及高度；利用ANSYS Fluent软件对气流均布室的导流腔高度、气流均布腔高度及导流体底边直径进行优化；以秧盘为试验材料对该机性能和加热均匀性进行试验验证。结果表明，优化后气流均布室出口处气体流速的均匀性指数与优化前相比提高21.26%；微波谐振腔三馈口V-L-L排列方式下电磁场强度均匀性最好且S参数最小；馈口高度为160mm时反射功率最低，比馈口高度为70mm时降低78.13%；相较于热风干燥和微波干燥，秧盘在热风辅助微波干燥方式下干燥速率分别提高291.31%和86.48%，且干燥均匀性更好。该研究可为热风辅助微波干燥机的结构优化提供参考。     

倾斜料盘式气体射流冲击干燥机设计与试验

针对平板式气体射流冲击装置存在的装料量小、干燥不均匀、干燥结壳等问题,设计了一种倾斜料盘式气体射流冲击干燥机。该干燥机由倾斜料盘车、干燥室、热空气循环利用系统、干燥加湿和控制系统等组成,干燥过程中可根据不同物料的干燥特性,对料盘托架倾角、料盘距喷嘴间距、喷嘴排列间距等结构参数和干燥室内气流温度、湿度、风速等工艺参数在一定范围内进行调节。以哈密瓜片为试验物料进行了性能试验,满装载量相比传统射流冲击装置提高了1.7倍,而干燥时间缩短了11.1%,干燥机的处理能力相对于后者提高了3.65倍,单位能耗降低了67.9%,且干燥均匀系数达0.97,干燥后的成品色泽褐变及收缩程度更小。所设计干燥机提高了气体射流冲击干燥装置的装载量,确保了干燥过程的均匀性,改善了干后品质。     

多馈源热风微波流态化干燥试验台

阐述了多馈源热风微波流态化干燥试验台的总体结构和工作原理,分析了微波干燥室、微波管开口位置和振动流态化装置的设计,确定了具体结构和相关参数。微波干燥室的总模式数为106,品质因素达到1 398,6管单面开口磁控管配置方式的微波场更为均匀,调节振动电动机频率可使物料处于流态化状态,保证物料更均匀地吸收热能和微波能。利用试验台对鲜胡萝卜的分段组合干燥工艺进行了试验,脱水胡萝卜颗粒之间的含水率差异在1.22%之内,保持胡萝卜原有色泽、气味和滋味的干制品合格率达到88.63%。     

微波干燥活性米的温度和水分的分布模型

通过建立连续微波干燥活性米过程的质热传递模型,获得活性米微波干燥机内的温度和含水率分布,并在微波强度为1.16、2.75、4.34W/g的条件下,进行活性米温度和水分模型的实验验证,确定传热传质模型的正确性。模拟与实测结果表明:在连续式微波干燥机的干燥末段,温度上升较慢时相应控制微波功率,减少微波干燥的能耗;在干燥段后进入缓苏阶段,使活性米物料内外温度达到平衡,干燥效果更为均匀,又可以保证干燥品质。该研究对活性米的微波加热工艺及控制方面具有指导意义。     

北方粳高粱微波干燥特性试验与仿真分析*

为明确微波干燥条件对高粱含水率和籽粒温度等干燥特性的影响,以粳高粱“龙杂10”为原料,在隧道式微波干燥机上进行连续式干燥试验。并利用HFSS软件仿真分析试验用干燥机的磁控管排布方式和微波作用距离对高粱干燥均匀性的影响。结果表明:随着单位质量功率在2~6 W/g范围内逐渐增加,含水率下降幅度先加快后渐缓,籽粒温度有所下降;每循环干燥时间在1.02~5.0 min范围内逐渐增加,含水率下降幅度显著增强,籽粒温度增加显著;排湿风速在0.0~2.0 m/s范围增加,含水率下降幅度有减小趋势,籽粒温度略有下降。仿真分析表明干燥机磁控管采用“三二三排布方式”、微波作用距离为250 mm时电磁场分布的均匀性更好,从理论上表明本试验采用的隧道式微波干燥机对高粱干燥均匀性是有利的。研究结果将为高粱微波干燥产业化应用提供理论和数据支持。     

微波热泵联合干燥机的设计与试验研究

为了解决农产品干燥过程中能耗高、品质差等问题,研制了一种微波热泵联合干燥机,对该机的整机结构、工作原理和关键部件做了介绍分析,并以金针菇为原料进行了微波热泵联合干燥机的最佳干燥工艺探究试验。试验表明:在微波功率13.3k W、热风温度65℃、传送带转速0.6m/s时,干燥后的金针菇含水率12.37、复水比3.124、色差81.8,满足干燥要求且优于其他组合。该研究可为微波热泵联合干燥机的研制及金针菇的干燥提供参考。     

PLC控制的间歇式微波干燥控制系统研究

基于PLC和触摸屏技术,采用PLC程序控制可调节控制的间歇式微波干燥方式,开发了一套板椒干燥机智能控制系统,可实现自动连续生产;整个生产线被设计成蛇形隧道式结构,这种蛇形结构使设备结构紧凑、减少场地占用面积;控制系统可根据板椒的原始水分调节间歇的速度,提高板椒干燥的品质。通过对板椒的生产加工试验得出,板椒的干燥品质良好,成品率达到98%以上,达到了设计要求。