龙眼微波干燥的试验研究

龙眼微波干燥的试验研究陈燕，陈羽白（华南农业大学工程学院，广东广州510642）热、间歇时间组合条件下的龙眼定功率微波干燥试验。结果表明：龙眼微波干燥过程可分为加速、恒速和降速干燥三个阶段，物料失水过程大部分处于恒速阶段，在2. 75h内可将龙眼鲜果干燥至含水率20U.b.）以下，并获得满意的干燥质量。微波加热时间对干燥速度影响大，间歇时间的影响受制于加热时间。在干燥后期应缩短加热时间以控制物料温升，避免干燥过度。以试验数据回归的数学方程可用于描述二段式龙眼微波间歇干燥过程。
龙眼是我国南方特产佳果，果实营养丰富，制成的龙眼干，具有很高的经济价值。但是，龙眼具有果壳、果肉、果核的多重组织，且果肉含糖分高、含水率高，因此在整果带壳干制时，较难干燥|1，21.目前采用的干燥方法大多为烘焙法和热风干燥法，烘焙与缓苏交错进行需69d131，在隧道式烘房采用90*C热风连续烘干需1424h|4，带有空气集热器的隧道式温室型干燥装置需6d|51.干燥时间长、能耗大和干燥品质不稳定是龙眼干制存在的主要问题。
微波干燥具有传热与传质方向一致，物料内部升温导致内、表水分扩散均匀，干燥速度快的特点，适合球状颗粒物料的干燥|6，71.近年来微波加热及干燥技术在食品干燥方面的应用越来越多168|，但未见用于龙眼干燥的报道。为了探讨龙眼微波干燥应用于生产的可行性，本研宄通过龙眼微波干燥试验，探讨了不同干燥条件对干燥过程的影响，分析了龙眼微波干燥的失水特性和温度特性，为设计龙眼微波干燥生产设备，制订干燥工艺提供了基础参数。
1试验装置和方法1.1试验装置与测试系统试验装置及测试记录系统如所示。以MHz，额定输入功率1 300W，微波输出功率800W）作为干燥室，干燥过程任意时刻物料重量经YZC- 1kg应变式称重传感器（精度等级0.02）、T3805称重显示仪（读数精度0*5g）由RS232传送到计算机集录、显示、处理。干燥过程可将E型热电偶线插入龙眼果壳内不同深度进行温度测量并传送至XMTD -2001数字式温度显示调节仪（测量精度士1C）显示。
1.微波炉2.龙眼3.温度传感器4.料盘5.重量传感器6.温度显示仪7.重量显示仪8.计算机试验装置及测定系统示意试验材料及方法试验用的龙眼品种为石硖“测得采收后龙眼鲜果原始平均含水率为70.8（w.b.）。为避免像热风干燥过程中易发生的果壳破裂、壳肉粘连现象，考虑到微波的加热特性以及龙眼果的多重结构，干燥试验过程采用加热-间歇”工艺。并根据龙眼干燥后期处于内控状态的干燥特性，采用两段式干燥，即在干燥前段，分别选取不同的微波加热时间（7s，10s，13s）与不同的间歇时间（40s，55s）进行全面试验；而在干燥后期，即当龙眼干燥至含水率为40（w.b.）左右时，加热时间和间歇时间不再变化，分别定为5s和40s.每组干燥试验约取龙眼425g左右，单层均匀平铺在带孔料盘上，加热时料盘处于微波炉转盘上，随转盘转动受到均匀加热，间歇时提升料盘，在料盘静置状态时测定重量和温度。试验开始即启动在线测试系统进行数据采集和记录，每加热-间歇“一次，测定、记录一组数据，当龙眼含水率降至20（w.b.）以下时结束试验。
2结果及分析1龙眼微波干燥的失水特性2.1.1干燥曲线显示在不同的加热-间歇时间组合下龙眼含水率随干燥时间（加热与间歇时间之和）的变化曲线。从图中可看出：干燥时间短约需160min，长需300min.在干燥的初始阶段（约20min），龙眼含水率下降缓慢，这是由于龙眼还处于加热升温阶段，水分扩散及蒸发速度较慢。接着是含水率连续快速下降的过程，直至含水率降至66（d.b.）左右。在此阶段中，不同干燥条件下的龙眼含水率随干燥时间变化有明显区别，在相同的间歇时间下，加热时间越长，含水率下降越快；在相同的加热时间下，间歇时间越短，含水率下降越快。但随着加热时间的延长，间歇时间对干燥速度的影响有所减弱，说明间歇时间对干燥速度的影响受制于加热时间。在干燥后期，含水率下降速度减慢，且各干燥曲线的斜率基本一致，这是因为此阶段转换成相同的加热时间和间歇时间，同时加热时间缩短之故。
2.1.2干燥速度曲线显示龙眼微波干燥过程干燥速率随含水率变化的干燥速度曲线。结果表明：（1）龙眼微波干燥的全过程可分为加速、恒速、降速干燥三个阶段，这与龙眼热风干燥的全过程呈极缓慢的降速干燥过程相比，其失水特性有很大区别。龙眼微波干燥初始加速期非常短暂，在此阶段中，龙眼在微波照射下，表面及内部迅速升温，果壳水分很快开始蒸发，而果实内部水分迅速生成蒸汽并形成压力梯度，使龙眼的干燥速率快速上升到大值。此后，因传热和蒸汽压撄移方向一致，龙眼的排湿由向夕外内部水分扩散速度和表面水分蒸发速度基本一致，导致龙眼的失水过程绝大部分处于较高的1干燥时间/min 1\"2<龙眼温度与干燥时间的关系曲线‘°clishhg图￥e.试验值与预测值的拟合比较干燥速率，即进入恒速干燥阶段。干燥后期（含水率约低于66d.b.），由于微波加热与间歇时间分别缩短至5s和40s，使得干燥速率下降并趋于一致。受龙眼高浓度糖的影响，在整个干燥过程中，干燥速率不断发生波动。
在本试验范围内，微波加热时间越长、间歇时间越短，保持较快干燥速率的区间越长，达到的大干燥速率愈高，总干燥时间就越短。这是由于在总干燥时间内，物料受微波加热的时间较长，接受的能量也较多，故干燥速度较快。
在微波干燥中，物料处于整体加热状态，加热速度高于水分汽化和扩散速度，而间歇时间则提供了水分继续汽化和中心水分向外撄移的时间。间歇时间过长或过短都会影响能量是否被充分利用，不同的间歇比综合结果体现出不同的干燥速度。从，中对比参数号7s/40s与10s/55s，10s/40s与13s/55s的试验结果知，虽然加热与间歇时间各不相同，但得到的干燥曲线与干燥速度曲线却很接近。
2.2龙眼微波干燥的温度特性分析是在定功率微波间歇干燥时得到的龙眼果壳内温度随干燥时间变化的曲线，由图中可见，龙眼微波干燥初期温度快速上升，这与显示的干燥速率迅速上升的结果是一致的。进入恒速阶段后，随着物料水分蒸发量的增加，产生较强的水分蒸发冷却效应，致使温度趋于稳定状态。在干燥后期，龙眼果肉因失水与果壳分离，会造成果内热阻加大；同时，由于龙眼肉薄、核大的结构，此时龙眼的失水主要集中在果核部分，相对于前期的干燥阶段，整体干燥速度下降，会使温度稍有上升，此时容易导致龙眼果肉过热损伤，发生干燥过度。为了避免此现象发生，本试验干燥后期改变了工艺参数，缩短了微波加热时间，产生的整体热量减少，故龙眼温度不再上升，基本趋于稳定。
2.3干燥条件对干燥质量的影响在试验范围内，仅13s/40s组合出现果肉褐变及3. 5的裂壳率外，其余干燥后的龙眼表面无凹陷，无破裂，果肉颜色正常。根据前述分析可知，由于龙眼果实的多重结构以及微波加热的特征，在微波干燥中，不同干燥时期应确定不同的加热措施。如：在干燥初期，应控制加热强度，以免出现果壳破裂；在干燥后期，应适当降低加热强度，以防止干燥过度。
2.4龙眼微波薄层干燥数学方程由于龙眼微波干燥采用两段间歇干燥工艺，因此，对试验数据分两段进行线性回归，得质量比功率191为1.88（w/g）时，龙眼微波薄层干燥数学方程为MR= 0.0018t，ti为微波加热时间；t2为间歇时间；t为干燥时间；MR为水分比（MR中的平衡含水率Me采用提出的龙眼平衡含水率模型计算）。
为龙眼微波薄层干燥数学方程所得预测值与试验值比较曲线。从曲线可以看出，数学方程t曲线的拟合除了干燥一开始瞬间时误差较大，在干燥的全过程拟合得很好。因此，在本试验范围内，龙眼的微波薄层干燥数学方程可用来描述龙眼微波间歇干燥。
3结论试验所选的微波加热-间歇“干燥工艺在2.75h内可将龙眼鲜果干燥至含水率20（w.b.）以下，除13s/40s*组合外，其余均获得满意的干燥质量。
龙眼微波干燥全过程可分为加速、恒速、降速干燥三个阶段，物料失水过程绝大部分处于恒速阶段；在干燥初期，龙眼温度快速上升，进入恒速干燥阶段后，龙眼温度趋于稳定。在试验范围内，微波加热时间对干燥速度的影响大，间歇时间的影响受制于加热时间，且随着加热时间延长其影响逐渐减弱。
龙眼微波干燥，对于不同干燥时期应确定不同的加热措施，不同间歇比综合结果体现出不同的干燥速度。
在本试验范围内，龙眼微波薄层干燥数学方程可用来描述龙眼微波间歇干燥。