WDZ型智能化微波真空连续干燥机

该干燥机在采用微波和真空技术的同时,还运用了动态结构和干燥过程动态显示手段,物料在干燥器内作直线连续运动,在微波场中和真空环境下完成干燥的全过程。在干燥过程中,物料接收到的微波总能基本一致,物料的干燥程度也基本相同,物料干燥均匀,并实现了连续干燥作业,从而大大克服了间歇干燥产量低、操作不便等弊病。该设备由于还同时采用了真空干燥技术,其汽化温度大大降低,物料中的湿分能迅速变成蒸汽,从而使物料在低温下就能进行干燥,特别适用于低融点、热敏性物料的干燥。将其应用于黏稠、胶状、极难干燥的浸膏类物料场合,取得了非常满意的效果。     

微波真空组合干燥技术的研究

微波真空干燥是综合微波干燥和真空干燥各自优点的一项新技术,将微波干燥的快速高效性和真空干燥的低温高质相结合,在真空条件下利用微波对物料进行干燥处理,从而实现物料的快速低温干燥。着重阐述了微波真空组合干燥技术的机理、特点、干燥动力学以及影响微波真空干燥的重要因素,并对微波真空组合干燥的应用研究进行了介绍。     

具有预制孔隙的维生素C水溶液微波冷冻干燥

设计和组装了一套实验室规模的多功能微波冷冻干燥装置,探究了具有初始孔隙的非饱和物料微波冷冻干燥过程。以维生素C为溶质,采用"软冰"冷冻技术制备了初始饱和与非饱和的冷冻样品。结果表明,软冰冷冻制备的样品能够避免崩塌。在35℃和20 Pa条件下,初始非饱和物料的干燥时间比饱和物料缩短了30.4%。SEM表征显示,非饱和物料具有疏松的球状孔隙结构、连通性好,有利于水蒸气的迁移。采用吸波材料碳化硅辅助的微波加热能够进一步强化冷冻干燥过程。在相同条件下,非饱和物料的微波冷冻干燥(5 W功率)时间比常规冷冻干燥(0 W功率)缩短了28.1%,比饱和物料的常规冷冻干燥缩短了50.0%。吸波材料辅助的初始非饱和物料微波冷冻干燥实现了传热传质的同时强化。     

具有预制孔隙的维生素C水溶液微波冷冻干燥

设计和组装了一套实验室规模的多功能微波冷冻干燥装置，探究了具有初始孔隙的非饱和物料微波冷冻干燥过程。以维生素C为溶质，采用“软冰”冷冻技术制备了初始饱和与非饱和的冷冻样品。结果表明，软冰冷冻制备的样品能够避免崩塌。在35℃和20 Pa条件下，初始非饱和物料的干燥时间比饱和物料缩短了30.4%。SEM表征显示，非饱和物料具有疏松的球状孔隙结构、连通性好，有利于水蒸气的迁移。采用吸波材料碳化硅辅助的微波加热能够进一步强化冷冻干燥过程。在相同条件下，非饱和物料的微波冷冻干燥(5 W功率)时间比常规冷冻干燥(0 W功率)缩短了28.1%，比饱和物料的常规冷冻干燥缩短了50.0%。吸波材料辅助的初始非饱和物料微波冷冻干燥实现了传热传质的同时强化。     

吸波材料辅助的液体物料微波冷冻干燥多物理场耦合模型

为了研究吸波材料辅助微波加热对传统冷冻干燥过程的强化作用,建立了多孔介质温度、浓度和电磁场耦合的多相传递模型;以烧结的碳化硅(SiC)为吸波材料、以甘露醇水溶液为待干料液进行了微波冷冻干燥实验,并测定了甘露醇固体的介电特性。模拟和实验结果均表明,吸波材料对初始非饱和多孔物料微波冷冻干燥具有显著的强化作用。初始非饱和样品微波冷冻干燥时间比传统冷冻干燥缩短了18%,比常规饱和样品传统冷冻干燥缩短了30%。模拟结果与实验数据吻合良好。这表明提出的新型干燥方法确实能够实现过程传热传质的同时强化。通过考察样品内部温度、饱和度和电场强度的实时分布,分析了微波冷冻干燥过程的传热传质和电磁波传播与耗散机理。在微波冷冻干燥过程中,初始非饱和样品累计吸收的辐射能和微波能的总和与传统冷冻干燥相当。这说明,该干燥方法只是提高了能量效率,从而大幅缩短了冷冻干燥时间。     

吸波材料辅助的液体物料微波冷冻干燥多物理场耦合模型

为了研究吸波材料辅助微波加热对传统冷冻干燥过程的强化作用,建立了多孔介质温度、浓度和电磁场耦合的多相传递模型;以烧结的碳化硅(SiC)为吸波材料、以甘露醇水溶液为待干料液进行了微波冷冻干燥实验,并测定了甘露醇固体的介电特性。模拟和实验结果均表明,吸波材料对初始非饱和多孔物料微波冷冻干燥具有显著的强化作用。初始非饱和样品微波冷冻干燥时间比传统冷冻干燥缩短了18%,比常规饱和样品传统冷冻干燥缩短了30%。模拟结果与实验数据吻合良好。这表明提出的新型干燥方法确实能够实现过程传热传质的同时强化。通过考察样品内部温度、饱和度和电场强度的实时分布,分析了微波冷冻干燥过程的传热传质和电磁波传播与耗散机理。在微波冷冻干燥过程中,初始非饱和样品累计吸收的辐射能和微波能的总和与传统冷冻干燥相当。这说明,该干燥方法只是提高了能量效率,从而大幅缩短了冷冻干燥时间。     

介电物质对微波冷冻干燥影响的理论研究（二）

用有限差分方法计算的数值求解一个微波冷冻干燥质、热传递数学模型，以考察介电物质对微波冷冻干燥的影响。被干燥物料水溶液的溶质选用乳糖(Lactose)——一种典型的药物赋形荆。介电物质为烧结的碳化硅(SiC)。数值计算结果表明，介电物质能够有效地强化微波冷冻干燥过程，干燥时间大为缩短。在典型操作条件下，干燥时间为179．1min，比普通微波冷冻干燥节省43.4％。通过考察温度、冰饱和度、蒸汽质量浓度和压力分布，分析传质传热机理，确定了干燥速率控制因素。     

微波真空干燥高粘度的灵芝浓缩液

热敏性、高粘度物料的干燥仍是现代干燥技术中的一个难题。灵芝水提后，由薄膜蒸发器浓缩至含水量70％左右，然后采用微波真空干燥（真空度3000Pa）至水分含量10％左右，改用传统的电热真空干燥（55～60℃）至含水量6％～7％。对干燥产品的主要生物活性成分——灵芝多糖和三萜酸进行了分析检测并与其它干燥方法进行了比较。结果表明：利用微波真空干燥的灵芝产品其灵芝多糖和三萜酸的保留率与冷冻干燥产品十分接近。而比传统真空干燥（60—65℃）的产品要高得多，此外采用微波真空干燥的干燥时间要短得多。     

微波冷冻干燥技术的发展及关键技术研究

微波冷冻干燥是将高效的微波辐射加热技术和真空冷冻干燥技术相结合的极具应用价值的一项新技术。文章综述了国内外微波冻干研究的进展情况,并对其中辉光放电、加热均匀性、控制策略优化以及干燥终点判别等问题进行分析并提出解决这些问题相应的技术方法和手段,为改进和优化微波真空冷冻干燥设备提供了理论依据和技术支持。     

升华干燥过程的(火用)损失分析

通过对物料在升华干燥过程中的Yong损失分析，建立了升华干燥过程的Yong损失分析模型。结合升华干燥动力学模型和Yong损失分析模型，以牛肉为冷冻干燥过程的模型物料，计算了物料表面加热温度、干燥室压力和物料厚度等操作条件的变化对升华干燥过程Yong损失的影响。计算结果表明：随着干燥室压力的增大，物料的Yong损失减小;随着物料表面加热温度的降低，Yong损失减小：随着物料厚度的减小，Yong损失逐渐减小；在冷冻干燥过程中，Yong损失主要集中在升华干燥阶段，在解析干燥阶段，物料表面加热温度的升高不会引起Yong损失的大幅度增加。     

微波真空冷冻干燥中的典型问题初探

主要分析了微波真空冷冻干燥中容易出现的干燥不均匀、微波泄漏、制冷量不足、真空系统的抽真空能力不足以及整个系统的安全操作问题等典型的理论、工艺和设备问题,并提出了解决这些问题相应的设计、工艺、合理的操作规程等基本技术方法和手段,也为改进和优化微波真空冷冻干燥工艺和设备提供了依据。     

微波真空干燥工艺参数对猕猴桃切片品质的影响

微波真空干燥技术是在真空条件下利用微波能对物料进行干燥加工的一项新技术,本实验以猕猴桃切片为研究对象,以干制品复水率、维生素C含量以及干燥时间为指标,在单因素试验的基础上,通过3因素3水平的二次回归正交试验,研究了微波功率、物料厚度、干燥室压力对猕猴桃切片干燥特性的影响。结果表明：在微波功率为800W、切片厚度为4mm、干燥室压力为0．04MPa的条件下,微波真空干燥猕猴桃切片的干制品质量最好,确定了猕猴桃切片微波真空干燥较优工艺参数条件。     

梅州金柚柚子皮的真空冷冻干燥工艺研究

目的以梅州金柚柚子皮为原料,研究柚皮真空冷冻干燥工艺技术,确定最佳工艺参数和加工工艺,为柚皮综合利用提供参考依据。方法通过单因素实验和正交实验设计,以冻干速率作为考察指标,研究了压力(真空度)、加热温度、物料厚度对真空冷冻干燥速率的影响。结果实验表明,对冻干柚皮干燥速率的影响主次顺序为加热温度、压力(真空度)、物料厚度,最佳工艺条件分别为:加热温度50℃、压力(真空度)40 Pa、物料厚度5 mm,在此干燥工艺条件下,产品在色泽等方面保持较好。结论该正交试验筛选出的工艺稳定可行。     

介电材料辅助的微波冷冻干燥的实验研究

设计、加工和装配了一套实验室规模的微波冷冻干燥装置,旨在实验验证介电材料对微波冷冻干燥液体物料的强化作用。介电材料用烧结的碳化硅(SiC),石英玻璃作为介电材料的参照物;甘露醇,一种典型的药物赋形剂被选为待干溶液中的溶质。实验结果表明使用介电材料可以有效地强化微波冷冻干燥过程。与传统冷冻干燥相比干燥速率大大加快,在试验条件下干燥时间可以节省20%。微波加热逐渐生效并且主要体现在干燥过程的后半部分。当溶液中的固含量很低或者固体物质具有很小的介电损耗因子时,如果不用介电材料,微波加热的效果不明显。     

初始非饱和多孔物料冷冻干燥的数值模拟

为了提高冷冻干燥过程的经济性,本文主要对初始非饱和物料的冷冻干燥过程进行数值模拟。建立了二维含湿多孔介质冷冻干燥数学模型,使用COMSOL Multiphysics 4.3a软件进行求解。液体物料的主要溶质为甘露醇。提出两种新的吸附-解吸平衡关系,并与实验数据进行了对比,分析了其适用条件。结果显示,初始非饱和冷冻物料能够有效减少干燥时间,模拟结果与实验数据吻合良好。通过分析物料内部温度、饱和度分布得知,升华界面随着干燥过程的进行逐渐向物料内部转移,干燥过程也发生在物料冰冻区域。适当提高环境温度有利于强化整个干燥过程。     

干燥方式对红枣动力学及挥发性成分的影响

采用热风干燥、真空冷冻干燥和微波真空干燥对红枣进行干燥处理，结合顶空固相微萃取-气相色谱-质谱（headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）和电子鼻对枣片挥发性成分进行了分析，并对比了3种干燥方式对红枣色泽、动力学和挥发性成分的影响。结果表明，热风干燥和微波真空干燥对枣片色泽影响较大，真空冷冻干燥能够更好的保持原始色泽；对动力学方程进行拟合，发现Page 模型为预测红枣3种干燥方式干燥特性最适合的数学模型；干燥对枣片挥发性成分种类及相对含量差异显著，其中干燥前后相同的挥发性成分有19种。挥发性物质主要有酸类、酯类、醇类、醛类、酮类、烃类、杂环类和其他化合物，干燥过后枣片中酸类和烷烃类挥发性成分相对含量显著增加，醛类和杂环类物质显著降低。电子鼻结果表明干燥后枣片香气特征与新鲜红枣有较大的区别，热风干燥和微波真空干燥香味特征较为接近，微波真空干燥枣片的焦甜香特征更为明显。相较于热风干燥和真空冷冻干燥，微波真空干燥效率较高、能耗较低、周期较短，更适于制备干燥枣片。     

连续微波-红外集成真空干燥设备的设计与试验

论文详细介绍了连续式微波-红外真空干燥设备的主体结构特征、设计要点和热源选择依据,通过参数测定与加载试验验证了自行设计的连续式微波-红外真空干燥设备整机结构设计的合理性和操作方便性。用于谷胱苷肽制品的干燥应用,可以在较低温度下干燥物料,达到与喷雾干燥方法相似的低水分含量和与冷冻干燥法近似的纯度。该干燥模拟设备,技术上能满足药用级谷胱苷肽产品的工业化生产要求。     

吸波材料辅助的初始非饱和物料微波冷冻干燥

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 P...     

介电材料辅助的微波冷冻干燥的数值模拟

通过数值求解一个考虑吸湿效应的带有移动升华界面的多孔介质热、质传递耦合模型,理论考察介电材料对微波加热冷冻干燥过程的影响.介电材料用烧结的碳化硅(SiC).甘露醇,一种典型的药物赋形剂被选为待干溶液中的溶质.模拟结果表明在微波冷冻干燥过程中使用介电材料可以加快冷冻干燥速率,特别是在待干溶液的固含量很低或者固体产品的介电损耗因子很小的情况下尤为有效.模型预测和实验测定的干燥曲线相比较显示了良好的一致性.通过考察冰饱和度和温度的分布侧形,研究分析了物料内部的质热传递机理,并讨论了干燥速率的控制因素.     

具有预制孔隙多孔介质冷冻干燥的多相传递模型

基于局部质量非平衡假设,建立了多相多孔介质热、质耦合传递数学模型,理论验证具有预制孔隙的初始非饱和多孔物料对冷冻干燥过程的强化作用。模型考虑了多孔介质的吸湿效应,构建了3种吸附-解吸平衡关系。模型使用基于有限元法的COMSOL Multiphysics软件平台数值求解,并与实验数据进行了比较。结果表明,初始非饱和冷冻物料能够有效地强化冷冻干燥过程。采用不同函数形式的吸附-解吸平衡关系模拟的干燥曲线均与实验数据非常吻合。通过分析物料内部的饱和度、温度和质量源分布,探讨了初始非饱和物料冷冻干燥过程的传热传质机理。初始非饱和物料的干燥速率控制因素主要是传热。模拟考察环境辐射温度对冷冻干燥过程影响的结果表明,所建模型具有良好的预测能力。