唐宇佳, 王 维, 张 朔, 姬艺佳, 张大为

吸波材料辅助的初始非饱和物料微波冷冻干燥

唐宇佳, 王 维, 张 朔, 姬艺佳, 张大为

(大连理工大学 化工学院, 辽宁 大连 116024)

为了强化冷冻干燥过程，制备咖啡溶液的初始饱和与非饱和2种冷冻样品，分别使用石英与碳化硅底盘进行常规和微波冷冻干燥实验，同时采用电阻法测定溶液的共晶温度。结果表明，在温度为25℃、压力为22 Pa时采用石英底盘，初始非饱和物料冷冻干燥时间比饱和物料缩短了14.9%，适当提高操作温度可以强化冷冻干燥过程。在25℃、22 Pa时施加功率为1 W的微波，饱和与非饱和物料干燥时间分别缩短了19.1%和12.5%；当温度提高至35℃时，非饱和物料可避免崩塌，微波冷冻干燥时间比非饱和与饱和物料常规冷冻干燥(0 W)分别缩短了20.6% 和30.8%。在35℃、22 Pa、1 W下采用碳化硅底盘，非饱和物料微波冷冻干燥时间比非饱和与饱和物料常规冷冻干燥分别缩短了32.4% 和42.5%。吸波材料辅助的初始非饱和物料微波冷冻干燥实现了过程传质传热的同时强化。

吸波材料；饱和度；冷冻干燥；微波加热；传质传热

1 前 言

速溶咖啡食用便捷、品质稳定、便于运输和储存，是当今流行的饮品[1]。在咖啡生产干燥工艺中，冷冻干燥可以避免高温对有效成分的破坏，产品口感好、品质佳[2-4]。但是，冷冻干燥时间长、能耗高，增加了生产成本[5-6]。冷冻干燥是一个典型的质、热耦合传递过程。强化冷冻干燥过程必须从传质和传热2个方面入手。Searles[7]和Pikal[8]均认为，冷冻干燥的主要传递阻力来自水蒸气在干燥层的迁移。……