[发明专利]低能耗低爆腰率颗粒状食源性物料真空微波振动干燥方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种食源性物料的加工保藏技术，更具体涉及一种以谷物为对象的微波真空振动干燥工艺。

背景技术

作为世界上最大的粮食生产国和消费国，我国粮食的年产量达到5×10⁸t，而粮食从收获到消费的过程中耗损可达到18％，其中因水分含量过高而引起粮食霉变、发芽占5％，因此谷物干燥是当前我国农业发展的一个关键和薄弱环节。从国内外干燥技术的发展形势来看，常规单一模式的干燥技术在实际应用过程中存在诸多问题，这就促进了以节能减排为目的的联合干燥技术的发展，并成为粮食干燥领域的创新成长点。联合干燥技术根据物料的特性，利用两种或两种以上的干燥技术的优势集成互补，从而起到提高速率、减少时间、降低能耗的最终效果。

目前，由于热风干燥操作简便，成本低廉，干燥速度较快，在高温环境下干燥效果较好，所以谷物干燥的常规方法仍以热风干燥为主。热风干燥以热空气作为介质，将热量传递给物料，由于需要空气作为传热介质，这就势必导致热耗损，另外，以空气作为介质与物料表面接触，使物料表面温度要高于内部温度，而物料内部湿度要高于表面湿度，这就使温度梯度的方向和湿度梯度的方向相反，阻碍了干燥的进行，延长了干燥时间，进一步增加了能耗。同时，热风干燥需要在高温下进行，不适合热敏性物料的加工，而且高温在对物料造成热损失的同时，会破坏物料的色香味物质和营养成分。

新鲜采收的谷物水分含量较高、极性较大，在电磁场中受到的介电响应较强，热促效应使物料升温速度增加；微波干燥过程中，由于微波具有很好的穿透性，物料内的极性分子在微波的作用下旋转和摆动，使得物料内部与表面同时受热，加速水分从物料内部向外迁移，形成压力梯度，此时迁移到物料表面的水分以蒸发的形式离开物料，并促使物料表面降温，在防止物料表面结壳的同时表面温度低于内部温度，形成温度梯度，压力梯度与温度梯度方向保持一致，进一步促进水分的迁移，这与热风干燥相比，表现出明显的优势。细菌主要由蛋白质、核酸、水等极性分子构成，这些极性分子在高频率、高场强的微波场中会随着微波极性的改变而旋转和摆动，一方面形成摩擦热导致自身升温，另一方面导致蛋白质变性，进而破坏微生物的生理周期，起到灭菌效果。同时微波干燥具有加热时间短，食品营养成分和风味物质损失少，易于控制、反应灵敏的特点，与传统的灭菌技术相比，微波灭菌的优势更明显。微波干燥的优势明显，但缺点也不容忽视，主要表现在反应迅速引起的易过度加热以及温度分布不均匀两个方面。

在微波干燥过程中，物料对微波能吸收是否均匀决定了微波加热均匀性，而场强的分布与物料的介电性又决定了物料对微波能吸收的均匀性。针对以上原因，目前主流的解决方案有两种：(1)通过改善微波腔中电磁场的均匀性，提高微波能吸收的均匀性。具体而言就是馈能口的数量、安装模式搅拌器、使用多种频率不同的微波源、应用脉动微波加热、安装运动的微波辐射器以及合理设计微波腔的形状与大小。(2)通过改变物料的位置，改善微波能吸收的均匀性。Feng(Feng H，Tang J.Microwave finish drying of diced apples in a spouted bed[J].Journal of Food Science，1998，63(4)：679-683.)等利用微波-喷动干燥器对苹果进行干燥实验，结果表明通过喷动引起干燥物料在微波场内位置发生改变可以使干燥时间降低88％，提高了干燥物料的品质。

但是传统的微波组合干燥技术，如微波-喷动干燥，虽然在利用微波加热速度快这一优势的同时运用喷动的作用，改变了物料在微波场中实时位置，使物料受热均匀，解决了单纯微波加热过程中温度分布不均匀的缺点，但喷动操作所需的能耗较高，而且经微波-喷动干燥的物料爆腰率较高。