不同参数设置对南瓜片微波真空干燥特性的影响
本文从微波强度、腔体绝对压力及南瓜片厚度等三个方面分析了不同参数的设置对南瓜片微波真空干燥特性的影响。
微波强度对南瓜片微波真空干燥特性的影响
不同微波强度下南瓜片的微波真空干燥曲线见图1。由图1 可知，微波强度由4 到12 kW/kg，南瓜片干燥至目标含水率所需时间分别为40， 24， 18， 16和14 min，微波强度越大，干燥时间越短，微波强度对南瓜片的干燥时间影响明显; 但随着微波强度增大，南瓜片的干燥时间缩短程度减小。
图1 不同微波强度下南瓜片的微波真空干燥曲线
不同微波强度下南瓜片的微波真空干燥速率曲线见图2。由图2 可知，南瓜片含水率相同的情况下，微波强度越大，南瓜片的干燥速率越快，微波强度可明显影响南瓜片的干燥速率。南瓜片的微波真空干燥过程可分为升速、恒速和降速3 个阶段。当微波强度大于8 kW/kg 时，南瓜片的微波真空干燥无明显的恒速干燥阶段。这是因为物料含水率相同时，物料吸收微波能转化为热能的量取决于微波强度; 微波强度一定时，物料吸收微波能的量取决于介电性能和电场强度，物料水分含量较高时其介电常数和损耗因子较高，但微波强度较大时，大量水分在升速阶段被蒸发，剩余水分吸收的微波能不足以保持最大速率而直接进入降速干燥阶段。虽然增加微波强度能明显提高南瓜片的微波真空干燥速率，但感官评定发现，微波强度为12 kW/kg 干燥时，南瓜片会出现轻微焦化现象。因此，真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为在南瓜片的微波真空干燥时，微波强度不宜过高。
图2 不同微波强度下南瓜片的微波真空干燥速率曲线
腔体绝对压力对南瓜片微波真空干燥特性的影响
不同腔体绝对压力下南瓜片的干燥曲线见图3。由图3 可知，随着腔体绝对压力减小，南瓜片的微波真空干燥时间有所缩短。进一步的分析发现，20 ～ 30 kPa 范围内的腔体绝对压力对南瓜片微波真空干燥时间的影响显著( p < 0. 05) ，而10 ～ 15 kPa范围内的腔体绝对压力则不显著( p > 0. 05) ，表明持续减小腔体绝对压力不能有效缩短南瓜片的微波真空干燥时间。
不同腔体绝对压力下南瓜片的干燥速率曲线见图4。由图4 可知，随着腔体绝对压力减小，南瓜片的微波真空干燥速率有所提高，腔体绝对压力对南瓜片的微波真空干燥速率的影响明显小于微波强度，其中腔体绝对压力从15 降至10 kPa，南瓜片的微波真空干燥速率变化不大。这是因为水的汽化温度随压力减小而降低，汽化速度加快; 但同时汽化潜热增加，致使南瓜片水分冻结，干燥速率反而减缓。因此，通过降低腔体绝对压力来提高南瓜片的微波真空干燥速率有一定的限度，进一步降低腔体绝对压力对南瓜片的微波真空干燥速率影响甚微且能耗增加，还可能会有击穿放电现象发生。
图3 不同腔体绝对压力下南瓜片的微波真空干燥曲线
图4 不同腔体绝对压力下南瓜片的微波真空干燥速率曲线
南瓜片厚度对南瓜片微波真空干燥特性的影响
不同厚度的南瓜片的干燥曲线见图5。由图5可知，南瓜片厚度对南瓜片的微波真空干燥时间略有影响，从2 增至10 mm，干燥时间呈先增加后缩短的趋势，其中南瓜片厚度为6 mm 时的干燥时间最长，而南瓜片厚度为2 mm 时的干燥时间最短。不同厚度的南瓜片的干燥速率曲线见图6。
由图6 可知，随着南瓜片厚度的减小，南瓜片的微波真空干燥速率呈增加趋势，南瓜片厚度大小对南瓜片的微波真空干燥速率的影响程度没有微波强度明显，这是由于微波能渗透到南瓜片中心的过程中逐渐衰减，南瓜片厚度越薄，获得的微波能就越多，水分在南瓜片内部传递的阻力也越小，蒸发速率就越快。当南瓜片厚度为6，8和10 mm 时，南瓜片的微波真空干燥速率相差不大，这可能是由于在较厚南瓜片内部产生了较大压力梯度，从而增大从内部向表面传质的推动力，促使水分迁移速率加快，因此干燥速率并没有随着南瓜片厚度增加而下降，这可能也是在南瓜片厚度10 mm 时，干燥速率最大的原因。
图5 不同南瓜片厚度下南瓜片的微波真空干燥曲线
图6 不同南瓜片厚度下南瓜片的微波真空干燥速率曲线
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