微波干燥下枸杞干燥特性研究

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微波干燥下枸杞干燥特性研究

0引言

现代药理学研究证实枸杞可调节机体免疫功能，能有效抑制肿瘤生长和细胞突变，具有延缓衰

老、抗脂肪肝、调节血糖和血脂等方面的作用。枸杞鲜果收获时水分含量高，富含多糖成分，

如不能及时干燥会出现变质霉烂现象，严重影响枸杞干果的产量和品质，大大降低了经济效益

［1］。

传统的热风干燥与自然晾晒干燥存在干燥时间长、能耗大、干燥品质差等状况。微波干燥不同

于热风及其它干燥方式，由于其独特的加热特性，物料干燥速度快、干后品质和热利用率高，

在医药、食品工业、化工、烟草，以及农产品加工等领域越来越得到重视［2］。国外在十几

年前就开始微波干燥粮食和果蔬的研究，近几年国内也有关于微波干燥技术应用于粮食种子的

干燥、果蔬的干燥脱水、药材等的深加工和水产品的干燥等的研究，有些已成功应用并取得显

着的经济效益［3－5］。但尚未见到有关枸杞微波干燥特性研究的文献报道，故进行枸杞微波

干燥试验研究，旨在分析枸杞微波干燥特性及其对干后品质和能耗的影响，进一步探讨微波技

术在枸杞干燥中的应用。

1微波干燥机理和枸杞干燥特性

1．1微波加热原理

微波是频率在 300MHz～300GHz 的具有穿透特性的电磁波。微波加热利用的是介质损耗原理:

物料中的水分子是极性分子，在微波作用下，其极性取向随着外电磁场的变化而变化。水分子

“ ”以高速改变方向且方向一致产生振动，无数的极性分子互相之间摩擦产生摩擦效应，结果一

部分能量转换为分子热运动动能，即以热的形式表现出来，从而物料被加热［6］。

1．2微波加热的特性

1．2．1能量利用率高、安全无害

因微波加热设备吸收热量极少，并且还反射微波，所以热能绝大部分都可以作用在物料上，热

能利用率很高。微波加热一般可节电 30%～50%，且微波加热不产生烟尘及有害气体，既不污

染食品，也不污染环境。

1．2．2加热速度快、加热均匀性

传统的加热方式，不论是传导加热、对流加热还是辐射加热，热源均在被加热物料外部，温度

的升高是由外及里，将物料表面加热之后热量才能传导到物料内部，这就要受到傅立叶定律的

限制。通常被加热物料都是热的不良导体，有很大的热阻，加热时间自然很长。微波加热热量

在被加热物料内部产生，内外一起热，不仅温度均匀，且不会带来夹生现象。

1．2．3穿透能力

穿透能力是指电磁波穿透到物体内部的本领，电磁波透入介质表面并向里传播时，能量不断被

吸收转换为热能。微波所携带的能量由表向里呈指数衰减，电磁波的能量衰减到只有表面处的

1/e2≈1/2．722≈13．5%时所能透入的介质的深度 D “ ”，称为穿透深度。以我国常用加热频率来

讲，通常被干燥物料的 D值大约为几厘米到几十厘米的范围。故被干燥物料的尺寸大小，主要

取决于穿透深度。

1．2．4易于控制、反应灵敏

微波加热控制只需要调整微波输出功率，物料加热情况可以瞬间改变，便于连续生产。微波加

热容易实现自动化控制，可以有效提高劳动效率、改善劳动条件。

1．3枸杞的干燥特性

典型农副产品干燥过程一般分为加速干燥阶段、恒速干燥阶段和降速干燥阶段。研究表明，降

速阶段可将枸杞半干果含水率由 25%～30%干燥至13%～15%的枸杞干果。降速干燥阶段耗时

约占枸杞整体干燥阶段耗时的 30%～40%，耗能约占整体干燥耗能 40%～50%。故缩短枸杞干

燥降速阶段时间与耗能成为枸杞干燥的重点研究问题。

2试验装置和方法

2．1试验材料

试验采用的枸杞品种为宁杞2号，产于宁夏银川市西夏区，采收后枸杞鲜果的平均初始含水率

为82．1%(湿基含水率)。

2．2试验仪器与设备

试验所用微波干燥装置是用美的微波炉厂生产的 KD23－DA(X)型微波炉改制而成。干燥过程

中任意时刻物料质量经 YZC－1C 应变式称重传感器(精度等级0．05g)测量，在 T3805 型质量

显示仪(读数精度为 0．5g)上显示。干燥时枸杞物料内部温度测量采用E型热电偶，测量结果

传送至 TM－902C 型测温仪(测量精度为±1℃)上显示。主要测量数据通过Ｒ S232 与计算机建立

连接，并在计算机上进行分析、显示和处理。试验装置和测定系统如图1所示。

2．3试验方法及测定方法

2．3．1枸杞微波干燥前预处理

枸杞鲜果初始含水率高、糖份含量高，直接采用微波干燥容易造成枸杞皮膨起破裂、籽外出、

糖份外溢及产品感官状态差的现象。故在进行微波干燥前对枸杞鲜果利用自制太阳能组合干燥

系统(CSDE)对枸杞预干燥，将枸杞鲜果干燥至半干状态，含水率约为23%～26%。

枸杞预处理工艺流程为: →鲜果挑选、清理杂质清洗(洗去鲜果表面的灰尘)→ →去梗晾干表面自

→然水 CSDE → →系统干燥冷却微波干燥。

2．3．2试验方法

称取一定质量枸杞半干果，均匀平铺在带孔物料盘上，加热时物料盘放置于改制微波炉转盘

上，随转盘转动受到均匀加热。干燥过程中，每隔一定间隔时间记录枸杞质量，并换算成含水

率，绘制含水率随干燥时间变换的干燥曲线，直至枸杞含水率达到安全储藏含水率(13%)，结

束试验。

含水率计算公式为［7－8］

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微波干燥下枸杞干燥特性研究0引言现代药理学研究证实枸杞可调节机体免疫功能，能有效抑制肿瘤生长和细胞突变，具有延缓衰老、抗脂肪肝、调节血糖和血脂等方面的作用。枸杞鲜果收获时水分含量高，富含多糖成分，如不能及时干燥会出现变质霉烂现象，严重影响枸杞干果的产量和品质，大大降低了经济效益［1］。传统的热风干燥与自然晾晒干燥存在干燥时间长、能耗大、干燥品质差等状况。微波干燥不同于热风及其它干燥方式，由于其独特的加热特性，物料干燥速度快、干后品质和热利用率高，在医药、食品工业、化工、烟草，以及农产品加工等领域越来越得到重视［2］。国外在十几年前就开始微波干燥粮食和果蔬的研究，近几年国内也有关于微波干燥技术应...

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