本發(fā)明屬于物料干燥技術(shù)與干燥方法領(lǐng)域，具體涉及一種微波-低壓過(guò)熱蒸汽組合干燥試驗(yàn)裝置及干燥方法。

背景技術(shù)：

干燥是農(nóng)產(chǎn)品加工的不可或缺的環(huán)節(jié)，同時(shí)也是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵步驟，常用的干燥方式有曬干和陰干，干燥的成本低，但是干燥的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，產(chǎn)品品質(zhì)過(guò)于依賴環(huán)境和氣候的變化。目前我國(guó)常用的農(nóng)產(chǎn)品干燥方法多采用熱風(fēng)干燥工藝，其原理為熱源對(duì)空氣加熱，以熱空氣為干燥介質(zhì)直接與農(nóng)產(chǎn)品接觸，通過(guò)二者之間的對(duì)流傳熱和傳質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)行熱量水分交換，干燥介質(zhì)將攜帶的熱量傳遞給濕物料，同時(shí)使?jié)裎锪现械乃治鼰釟饣髷U(kuò)算，并由干燥介質(zhì)對(duì)含濕物料進(jìn)行干燥，獲得一定水分含量的農(nóng)產(chǎn)品，熱風(fēng)干燥的缺點(diǎn)一是熱效率很低一般只有30～60％，二是干燥產(chǎn)品品質(zhì)不高，無(wú)法滿足現(xiàn)代人們對(duì)高品質(zhì)產(chǎn)品的追求。在熱風(fēng)干燥過(guò)程中，空氣作為干燥介質(zhì)來(lái)提供熱量帶走水分，但是其所含的氧氣在干燥過(guò)程中與物料直接接觸，從而會(huì)發(fā)生顯著的氧化，造成營(yíng)養(yǎng)成分的大量損失。熱風(fēng)干燥工藝中熱風(fēng)不循環(huán)，帶有一定熱量和水分的廢氣直接排放進(jìn)大氣中，不僅因廢氣帶走余熱造成浪費(fèi)；且熱風(fēng)干燥多為干燥+緩蘇，由于農(nóng)產(chǎn)品表層的自由水分降低較快，內(nèi)部水分向表層轉(zhuǎn)移速度小于表層水分的蒸發(fā)速度，需要一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的靜置時(shí)間，以便糧食顆粒內(nèi)部水分向表層轉(zhuǎn)移。該方法能耗高、農(nóng)產(chǎn)品干燥品質(zhì)不均勻、干燥時(shí)間長(zhǎng)。但加熱溫度太高則會(huì)對(duì)那些具有過(guò)敏性的物料干燥帶來(lái)新的問(wèn)題。當(dāng)物料達(dá)到過(guò)熱蒸汽飽和溫度時(shí)，物料可能會(huì)融化、玻璃化轉(zhuǎn)變或者其他破壞，降低干燥溫度不僅能保持物料的質(zhì)量而且有可能提高干燥速率。一般干燥過(guò)程中，干燥溫度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品中淀粉糊化、破壞植物組織結(jié)構(gòu)，甚至燒焦發(fā)黑；農(nóng)產(chǎn)品表面的干燥速度比內(nèi)部速度快，農(nóng)產(chǎn)品表層與內(nèi)部細(xì)胞收縮不一致，并使物料所含的熱敏性成分發(fā)生分解、變性等非氧化損傷，因此常壓過(guò)熱蒸汽不適用于熱敏性物料。導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)生裂紋、破碎等品質(zhì)下降現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種微波-低壓過(guò)熱蒸汽組合干燥試驗(yàn)裝置及干燥方法，其特征在于：所述微波-低壓過(guò)熱蒸汽組合干燥試驗(yàn)裝置由蒸汽發(fā)生器、蒸汽開度閥、加熱器、進(jìn)口風(fēng)扇、風(fēng)速傳感器、溫度傳感器、微波發(fā)生裝置、真空泵、出口風(fēng)扇、網(wǎng)狀物料盤、稱重傳感器、流水閥和干燥箱組成；其中，蒸汽發(fā)生器1分別連接蒸汽開度閥2及出口風(fēng)扇9和流水閥12連接的公共節(jié)點(diǎn)；出口風(fēng)扇9安裝在干燥箱13的右端，干燥箱13的左端設(shè)有進(jìn)口風(fēng)扇4，蒸汽開度閥2通過(guò)加熱器3與進(jìn)口風(fēng)扇4連接；微波發(fā)生器7設(shè)置在干燥箱13內(nèi)，干燥箱13內(nèi)設(shè)有風(fēng)速儀5和溫度傳感器6，干燥箱13頂部殼上安裝真空泵8，在與真空泵8連接的管路上設(shè)有真空調(diào)節(jié)閥及真空表；干燥箱13內(nèi)底板中部安裝稱重傳感器11，網(wǎng)狀物料盤10與稱重傳感器11連接。

所述蒸汽開度閥2在加熱器3兩端各安裝一個(gè)，用于調(diào)節(jié)蒸汽流量，控制干燥溫度。

所述蒸汽發(fā)生器1產(chǎn)生飽和蒸汽在蒸汽進(jìn)氣管路中二次加熱成過(guò)熱蒸汽，由進(jìn)口風(fēng)扇4送入干燥箱13內(nèi)干燥農(nóng)產(chǎn)品，溫度降低的廢氣通過(guò)出口風(fēng)扇9回收，返回蒸汽發(fā)生器1預(yù)熱，然后再進(jìn)入加熱器3加熱成過(guò)熱蒸汽，由進(jìn)口風(fēng)扇4送入干燥箱13內(nèi)干燥農(nóng)產(chǎn)品；如此形成循環(huán)蒸汽，充分利用蒸汽潛熱，節(jié)省能源。

所述干燥箱內(nèi)設(shè)有微波發(fā)生裝置,加速農(nóng)產(chǎn)品干燥，同時(shí)減少內(nèi)部與表層溫度差，減少農(nóng)產(chǎn)品干燥過(guò)程中熱應(yīng)力裂紋的產(chǎn)生，保證農(nóng)產(chǎn)品干燥質(zhì)量和干燥均勻性。

所述進(jìn)口風(fēng)扇和出口風(fēng)扇主要控制過(guò)熱蒸汽流速，使得過(guò)熱蒸汽在干燥室內(nèi)形成穩(wěn)定流場(chǎng)。

所述干燥箱內(nèi)設(shè)有網(wǎng)狀物料盤，使物料受熱均勻。

一種微波-低壓過(guò)熱蒸汽組合干燥試驗(yàn)裝置的干燥方法，其特征在于，將待干燥物料平鋪到網(wǎng)狀物料盤10上，關(guān)閉干燥箱13箱門；打開真空泵8，抽真空使干燥箱13內(nèi)壓力由常壓降至5～10kpa范圍，隨后真空泵8間歇式工作，保證容器內(nèi)部真空度；將蒸汽發(fā)生器1產(chǎn)生的飽和蒸氣通過(guò)管路中的加熱器3加熱至過(guò)熱狀態(tài)，以一定的速度及流量通入干燥箱13，通過(guò)控制真空調(diào)節(jié)閥和蒸汽閥來(lái)維持干燥箱13內(nèi)壓力和溫度；在干燥開始的同時(shí)，開啟微波發(fā)生器7，同時(shí)調(diào)節(jié)真空泵8抽氣速率以維持設(shè)定低壓；開啟進(jìn)口風(fēng)扇4和出口風(fēng)扇9，控制過(guò)熱蒸汽流速；蒸汽通過(guò)干燥室后凝結(jié)成水分后通過(guò)管道再次回到裝置蒸汽發(fā)生裝置1，在蒸汽進(jìn)氣管路中通過(guò)裝置加熱器3二次加熱成過(guò)熱蒸汽進(jìn)入干燥室13內(nèi)，廢氣通過(guò)蒸汽回收管路經(jīng)過(guò)蒸汽發(fā)生器1再進(jìn)入蒸汽進(jìn)氣回路加熱，成為過(guò)熱蒸汽循環(huán)干燥農(nóng)產(chǎn)品；待物料干基含水率將至安全含水率后，干燥結(jié)束，關(guān)閉真空泵8并停止通入低壓過(guò)熱蒸汽，打開充氣閥以破壞真空，開啟干燥箱13后，將物料取出。

本發(fā)明的有益效果是加快農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)部水分傳遞速度，保證農(nóng)產(chǎn)品表層與內(nèi)部干燥速率保持一致，保證農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)均勻，減少干燥時(shí)間，提高干燥效率；由于過(guò)熱蒸汽中并不含有氧氣，因此可在干燥過(guò)程中有效避免氧化反應(yīng)?？朔瞬捎贸哼^(guò)熱蒸汽，其較高的干燥溫度容易破壞植物組織結(jié)構(gòu)，并使物料所含的熱敏性成分發(fā)生分解、變性等非氧化損傷個(gè)缺陷，同時(shí)，本發(fā)明具有如下特點(diǎn)：

1.本發(fā)明所述的組合干燥裝置采用循環(huán)式結(jié)構(gòu)，干燥過(guò)程中沒(méi)有粉塵和揮發(fā)性物質(zhì)排放到大氣中，廢氣為飽和蒸汽，可以回收重復(fù)利用，蒸汽可以循環(huán)干燥農(nóng)產(chǎn)品，充分利用蒸汽潛熱，提高熱能利用率，降低干燥總能耗，節(jié)省能源。

2.本發(fā)明在干燥室中安裝微波裝置，在用過(guò)熱蒸汽干燥農(nóng)產(chǎn)品的同時(shí)，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)部進(jìn)行加熱，提高農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)部水分傳遞速度，加速農(nóng)產(chǎn)品干燥，同時(shí)減少內(nèi)部與表層溫度差，減少農(nóng)產(chǎn)品干燥過(guò)程中熱應(yīng)力裂紋的產(chǎn)生，保證農(nóng)產(chǎn)品干燥質(zhì)量和干燥均勻性。

3.本發(fā)明中的進(jìn)、出口風(fēng)扇可以控制過(guò)熱蒸汽流速，使得過(guò)熱蒸汽在干燥室內(nèi)形成穩(wěn)定流場(chǎng)，保證農(nóng)產(chǎn)品干燥質(zhì)量，可以根據(jù)不同農(nóng)產(chǎn)品干燥特點(diǎn)調(diào)節(jié)干燥時(shí)過(guò)熱蒸汽流速。

附圖說(shuō)明

圖1是微波-低壓過(guò)熱蒸汽干燥裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提出一種微波-低壓過(guò)熱蒸汽組合干燥試驗(yàn)裝置及干燥方法，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

圖1所示為微波-低壓過(guò)熱蒸汽干燥裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中所示的微波-低壓過(guò)熱蒸汽組合干燥試驗(yàn)裝置由蒸汽發(fā)生器、蒸汽開度閥、加熱器、進(jìn)口風(fēng)扇、風(fēng)速傳感器、溫度傳感器、微波發(fā)生裝置、真空泵、出口風(fēng)扇、網(wǎng)狀物料盤、稱重傳感器、流水閥和干燥箱組成；其中，蒸汽發(fā)生器1分別連接蒸汽開度閥2及出口風(fēng)扇9和流水閥12連接的公共節(jié)點(diǎn)；出口風(fēng)扇9安裝在干燥箱13的右端，干燥箱13的左端設(shè)有進(jìn)口風(fēng)扇4，蒸汽開度閥2在加熱器3兩端各安裝一個(gè)，用于調(diào)節(jié)蒸汽流量，控制干燥溫度。加熱器3、蒸汽開度閥2與進(jìn)口風(fēng)扇4連接；微波發(fā)生器7設(shè)置在干燥箱13內(nèi)，微波加速農(nóng)產(chǎn)品干燥，同時(shí)減少內(nèi)部與表層溫度差，減少農(nóng)產(chǎn)品干燥過(guò)程中熱應(yīng)力裂紋的產(chǎn)生，保證農(nóng)產(chǎn)品干燥質(zhì)量和干燥均勻性。干燥箱13內(nèi)設(shè)有風(fēng)速儀5和溫度傳感器6，干燥箱13頂部殼上安裝真空泵8，在與真空泵8連接的管路上設(shè)有真空調(diào)節(jié)閥及真空表；干燥箱13內(nèi)底板中部安裝稱重傳感器11，網(wǎng)狀物料盤10與稱重傳感器11連接。

本發(fā)明中微波-低壓過(guò)熱蒸汽組合干燥方法是一種利用低壓過(guò)熱蒸汽作為干燥介質(zhì)的閉環(huán)干燥系統(tǒng)，物料通過(guò)過(guò)熱蒸汽與微波聯(lián)合干燥,干燥過(guò)程中沒(méi)有粉塵和揮發(fā)性物質(zhì)排放到大氣中，廢氣為飽和蒸汽，可以回收重復(fù)利用，提高熱能利用率，降低干燥總能耗。常壓下，過(guò)熱蒸汽溫度＞100℃，本發(fā)明中采用低壓過(guò)熱蒸汽，其溫度可以控制在100℃以下。主要原理為在密閉的容器內(nèi)制造一個(gè)低壓環(huán)境，通過(guò)內(nèi)置于容器內(nèi)的蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生飽和蒸汽，對(duì)飽和蒸汽加熱獲得干燥需要的特定溫度的過(guò)熱蒸汽干燥農(nóng)產(chǎn)品；同時(shí)輔助微波作為熱源加熱農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)部。具體過(guò)程為：

首先將待干燥物料平鋪到網(wǎng)狀物料盤10上，關(guān)閉干燥箱13箱門；打開真空泵8，抽真空使干燥箱13內(nèi)壓力由常壓降至5～10kpa范圍，隨后真空泵8間歇式工作，保證容器內(nèi)部真空度；將蒸汽發(fā)生器1產(chǎn)生的飽和蒸氣通過(guò)管路中的加熱器3加熱至過(guò)熱狀態(tài)，以一定的速度及流量通入干燥箱13，，通過(guò)控制真空調(diào)節(jié)閥和蒸汽閥來(lái)維持干燥箱13內(nèi)壓力和溫度；在干燥開始的同時(shí)，開啟微波發(fā)生器7，同時(shí)調(diào)節(jié)真空泵8抽氣速率以維持設(shè)定低壓；開啟進(jìn)口風(fēng)扇4和出口風(fēng)扇9，控制過(guò)熱蒸汽流速；蒸汽通過(guò)干燥室后凝結(jié)成水分后通過(guò)管道再次回到裝置蒸汽發(fā)生裝置1，在蒸汽進(jìn)氣管路中通過(guò)裝置加熱器3二次加熱成過(guò)熱蒸汽進(jìn)入干燥室13內(nèi)，廢氣通過(guò)蒸汽回收管路經(jīng)過(guò)蒸汽發(fā)生器1再進(jìn)入蒸汽進(jìn)氣回路加熱，成為過(guò)熱蒸汽循環(huán)干燥農(nóng)產(chǎn)品；待物料干基含水率將至安全含水率后，干燥結(jié)束，關(guān)閉真空泵8并停止通入低壓過(guò)熱蒸汽，打開充氣閥以破壞真空，開啟干燥箱13后，將物料取出。