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粉體干燥-造粒-微波加熱干燥新工藝路線的探討(2)

2015-12-01 | 瀏覽量: 1994 常州市干燥設備廠有限公司
文章標簽:粉體干燥新工藝

5. 微波加熱干燥的工業應用
  微波加熱在20世紀70年代我國電子工業下屬單位成立了微波應用研究所,推廣微波加熱技術。一些軍工企業研制成功5kw、10kw、20kw磁控管、調速管,試制20kw、40kw工業微波爐,在木材、食品、醫藥、化工、陶瓷等工業部門應用,獲得較高經濟效益。
(1)食品的微波速效干燥
  用微波加熱的方法將蔬菜干燥為含水量低于20%的“干菜”,比傳統方法效率高10多倍。用微波加熱干燥海藻類食品,其鮮味與新鮮的海藻差別很少。油炸類食品用微波進行^終干燥,不僅省油,還可得到含油率低的清淡味美的食品,如方便面等食品。
(2)食品、果品的微波膨化干燥
  以蛋白質為主的原料加入淀粉類強化劑、鹽、調味品和膨脹劑等混含攪拌、成型、預干燥,再用微波加熱,產生二氧化碳和水蒸汽獲得質地松散的食品。蘋果切成片,經預干燥(水分由92%干至含水20%),后用微波加熱干燥,再急冷,則得到與鮮蘋果一樣鮮味的蘋果脆。
(1)肉類的微波烹調加工
  用微波加熱烹調肉類,平均節能63%,肉類的營養成分不受影響。如用2450MHz頻率的2.2kw的微波烤爐烤肉僅需2.8min,肉骨頭能反射微波,故肉的內部易熟透。
(2)食品微波殺菌保鮮
  我國城鎮居民80%的家庭擁有家用微波爐,很少人知道剩飯剩菜用微波爐加熱1~2min,一般雜菌就會殺死。
(3)藥材微波加熱干燥滅菌
  中草藥是中國的國寶,但不論是飲片還是水丸、蜜丸,因為其雜菌含量較多,故出口換外匯受到限制。大家知道中藥材都是植物的根、莖、葉。采摘后經太陽曬,水洗用舊式烘房烘干,故雜菌數量較高,每克達5萬至10萬。中藥廠用鈷60照射雜菌量下降到1萬左右。用微波加熱干燥,不僅時間縮短很多(如蜜丸舊式烘房需6h,而微波連續干燥僅需22min),而且含菌數降低一個數量級(1萬個菌可降低至1千個左右),中藥成分不受任何影響。丸藥色澤好,收縮率小,特別是草藥。
(4)微波加熱干燥陶瓷胚體
  采用微波二級連續干燥陶瓷坯體,干燥時間比舊法縮短2/3(由1.5h降至0.5h),而且陶瓷坯體各部濕分含量均勻,表面無麻皺。上釉、燒制成品率高、品質好。
(5)微波加熱干燥木材
  南京某高新企業為東北木材企業提供很多臺套微波加熱干燥設備,用915MHz,60kw隧道式微波干燥器對紅木、樺木等進行加熱干燥,獲得^可喜的效果。
(6)染料、聚合物等物料的干燥領域里,微波加熱干燥技術大有用武之地
  據資料分析,有些染料及其助劑在干燥過程中環境保護成為突出的問題,這類物料粒度較小(<100μm)且帶有鮮明的色彩,即使很少量的粉塵飛揚,對環境也會造成明顯的污染,所以對干燥過程排氣中粉塵收集要^細致,一般需要二級收塵,而第二級往往采用袋濾器或濕式洗滌式除塵器,洗滌水要循環使用,不用直接排放,否則會對環境造成二次污染。如果采用前期預干燥(控制含水量在15%左右)進行造粒(顆粒直徑按商品粒度),再對顆粒染料進行微波加熱干燥,可以得到均勻干燥產品,并且可以提高色澤、溶解度、擴散性和吸附性等物理性能。因為微波加熱干燥能嚴格控制干燥溫度和時間,從而得到商品所需要的晶型體。
6. 微波加熱干燥器
  微波加熱干燥器,主要由微波源控制柜、諧振腔(干燥室)、傳動裝置、排濕風機等組成。可以間隙或連續對各種形態的物料進行加熱干燥。微波源可用大功率調速管,磁控管(5kw 、10kw、20kw)或小功率微波管(1kw、2kw)。采用多源饋能的方式,不論是大功率還是小功率的微波管都能設計制造出大功率的微波干燥器,如用2只20kw磁控管從兩個耦合孔向干燥室饋送微波能,則得到40kw 的干燥器。如20只2kw的微波管分20個耦合孔向干燥室饋能,也可以得40kw的微波加熱干燥器,這兩種方法獲得大功率干燥器,各有優點缺點,但采用小功率管多口饋能有如下優勢:小功率管價格低,易于維修,單管受損可以不停機更換。
  微波加熱干燥器的干燥室(或稱微波諧振腔)可做成各種型式,主要有多模微波爐(矩形,圓型駐波腔)、單模諧振腔、行波型等三種。視被加熱干燥物料的形狀而設計不同型式干燥室,如絲狀、纖維、紙可用行波腔,電磁波在加熱器直行傳播或曲折傳播,平板型,V型波導,脊弓型波導等。粉狀、膏狀、顆粒等物料的干燥室可設計成箱式、隧道式微波干燥器,不論何種微波腔,均是用其固有的品質數來衡量其優勢。
通過后特性
  式中V為腔內體積,m3;S腔內表面積m2;δ,趨膚深度,m,δ= /πfμσ,μ磁導率,H/m。該式告訴我們可以根據諧振腔所用材料、形狀、尺寸來估算它的Qo值。Qo是衡量腔體損耗的基本參量,另一參數諧振頻率fo是腔體諧振特性的基本參量。特性阻抗ξo是衡量腔體內某參考面上電場強度的基本參量。
  這里要強調的是fo、Qo、ξo都是對一定的振蕩模式而言的,不同的模式其基本參量的數值一般是不同的。諧振腔需金屬導體材料,如不銹鋼、鋁等。
  傳動裝置在微波加熱干燥器中的作用,主要輸送物料進出干燥室,如傳送帶,介質筒等,都需用絕緣體材料制作,如,聚四氟乙稀、石英玻璃、95瓷等。
  微波加熱干燥器在物料進入和排出干燥室的進出口處設置軛流器微波泄露,泄露量要低于2mw/cm2。
  總之,微波加熱干燥裝置體積小、結構簡單、效率高、操作維護方便。為什么微波加熱干燥器一次性投資較高呢?主要是微波源投資大,如5kw的微波源及控制柜需(3~5)萬元,10kw的需(5~7)萬元。隨著電子工業的發展,小功率微波源會實現產量大,制作工藝先進,價格降低且效率高、壽命長的目的。用小功率微波管多源饋能的微波加熱干燥器價格會合理下降。
7. 結論
  本文對粉體處理提出了新的工藝路線,即粉體前期預干燥,終濕含量控制在10%~15%——再對這種松散濕物料進行輥壓造粒——對顆粒物料用微波加熱方法進行干燥。通過全文分析這條工藝路線有如下特點:
(1)整個工藝過程沒有嚴重的粉塵飛揚和污染環境。
(2)干燥速率高,前期干燥除去的濕分是自由水,干燥處于恒速干燥階段,即外部因素控制的干燥階段。故只需改變外部可變量,如熱空氣用量,介質溫度,強傳熱等便可加速干燥(當然要防止物料出現缺陷)。后期顆粒干燥用微波加熱方法,物料顆粒內與表面同時生熱,內部濕分汽化形成壓力梯度,促使內部濕分向表面遷移,加速干燥,雖然過程受內部條件控制,微波加熱的特點改變了傳熱傳質動力學條件,即物料內部水分在壓力梯度和正的溫度梯度、濕度梯度共同推動下,迅速向表面遷移,并向空氣中傳遞,被排濕風機排出。
(3)節能、松散的濕物料用輥壓機造粒,易成粒,顆粒均勻,強度高,耗能低。前期干燥和后期干燥方法科學合理,能量得到高效利用。
(4)干燥—造粒—干燥可安排一條龍生產,便于實現自動化生產和管理。建議國家有關單位考慮推廣應用。

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