热泵-微波联合干燥技术研究进展
2022-08-04杨博王未君李文林
杨博 ,王未君 ,李文林 ,
1. 中国农业科学院油料作物研究所(武汉 430062);2. 油料油脂加工技术国家地方联合工程实验室(武汉 430062);3. 农业部油料加工重点实验室(武汉 430062)
我国地大物博,物产丰富,传统上食品干燥多以晾晒、阴干为主,这种方式受季节气候影响较大且效率低下[1]。干燥这一工艺过程耗能极高,有数据统计这一项工艺的耗能占据发达国家总能耗的9%~ 25%[2],干燥不仅影响着生产效率,也在一定程度上决定产品品质。在国内国际竞争日益激烈的今天,在全球节约能源的大背景下,高效节能的干燥工艺设备是各国关注的重点[3]。
热泵技术具有能耗低且对环境污染较小等优点,其干燥温度范围也比较广。1852年,Lord Kelvin首次提出热泵的概念[4],已广泛应用于木材、瓜果、粮食等加工领域。与传统使用燃煤、天然气、电能等作为能源的干燥方式相比,热泵干燥可节约30%及以上能耗[5]。热泵干燥技术虽然能效较高,但其最大干燥温度也较低,不适合高温干燥。我国热泵技术研究起步较晚,20世纪20年代才有相关研究用于木材加工中[6],关于热泵干燥技术的研究主要集中在干燥模型及动力学研究、干燥设备系统的设计以及干燥工艺研究等方面。
微波是波长1 mm~1 m、频率300 MHz~300 GHz的电磁波,工业上常用的频率为915和2 450 MHz,其工作原理是介质损耗原理,水分子是极性分子,其损耗因子也较大,在微波能的作用下极速振动产生热量,从而气化生分并扩散出去,且它的传热与传质的方向一致,且相同物料在同样的电磁场强下,其加热效果也一样,所以微波加热效率较高,易于控制,但微波技术也存在磁场不均匀,物料长时微波存在局部过热等情况[7-10]。……
