運(yùn)用微波技術(shù)實(shí)現(xiàn)蠶蛹快速烘干

秦勇　陶遇春

【摘 要】本文介紹了發(fā)展蠶蛹烘干技術(shù)的重要性，蠶蛹烘干技術(shù)的現(xiàn)狀，采用微波加熱技術(shù)實(shí)現(xiàn)蠶蛹快速烘干原理及特點(diǎn)，微波烘蛹設(shè)備的原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及特點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】微波加熱；蠶蛹烘干；微波烘蛹

0 前言

我國(guó)桑蠶養(yǎng)殖和繭絲綢加工量均為世界第一，我國(guó)每年繅絲廠(chǎng)產(chǎn)出的濕蠶蛹就有幾十萬(wàn)噸。在干的蠶蛹中，含有25%-29%的蠶蛹油，以及51%-59%的蛋白質(zhì)，還含有多種氨基酸和維生素。蠶蛹的綜合利用大有可為，可以簡(jiǎn)單加工成飼料和肥料，深加工成保健品和藥品。每個(gè)繅絲廠(chǎng)每天都有大批量的鮮濕蛹下腳料產(chǎn)出，這些鮮濕蛹必須要及時(shí)烘干打包好，否則就會(huì)發(fā)臭變質(zhì)腐爛，不僅失去寶貴的利用價(jià)值，隨意丟棄還會(huì)滋生病菌污染環(huán)境，所以發(fā)展蠶蛹烘干技術(shù)是很有前景和必要的。

那目前我國(guó)繅絲廠(chǎng)濕蠶蛹烘干技術(shù)怎樣呢？很多地方還是采用原始的攤開(kāi)自然晾曬來(lái)曬干蠶蛹，這種方法占地大、干燥時(shí)間長(zhǎng)、效率極低，雖然省了設(shè)備成本，但是人工成本很高。另一種是常見(jiàn)的土磚烘干房，通過(guò)然燒柴火或者煤炭產(chǎn)生熱量來(lái)烘干，這種方法烘干效率不高還要消耗大量的木材或煤炭，由于烘房溫度不均勻，烘出的干蛹干燥程度不好控制。比較先進(jìn)一點(diǎn)的就是采用紅外熱風(fēng)烘干設(shè)備來(lái)烘干蠶蛹，它依靠大功率的紅外發(fā)光絲發(fā)熱，配合風(fēng)機(jī)提高蒸發(fā)效率，它是能提高烘蛹效率，但大批量烘干蠶蛹速度不夠快，耗電能也大。所以我們要尋求更加高效節(jié)能的蠶蛹烘干方法，開(kāi)發(fā)可以生產(chǎn)線(xiàn)式大批量快速烘干蠶蛹的設(shè)備。

本文介紹一種采用微波加熱技術(shù)來(lái)烘干蠶蛹的方法，可以實(shí)現(xiàn)大批量蠶蛹快速烘干，烘干過(guò)程要盡量機(jī)械自動(dòng)化，更加節(jié)能高效。

1 微波烘蛹的實(shí)現(xiàn)方法

1.1 微波原理

微波是一種高頻率的頻率范圍約在300MHZ～300000MHZ電磁波，微波量子的能量為199×10-25j～1.99×10-22j，它具有波動(dòng)性、高頻性、熱特性和非熱特性四大基本特性。微波的基本性質(zhì)通常呈現(xiàn)為穿透、反射、吸收三個(gè)特性。對(duì)于玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是穿越而不被吸收。對(duì)于水和食物等就會(huì)吸收微波而使自身發(fā)熱。而對(duì)金屬類(lèi)東西，則會(huì)反射微波。微波能夠透射到生物組織內(nèi)部使偶極分子和蛋白質(zhì)的極性側(cè)鏈以極高的頻率振蕩，引起分子的電磁振蕩等作用，增加分子的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致熱量的產(chǎn)生。物質(zhì)吸收微波的能力，主要由其介質(zhì)損耗因數(shù)來(lái)決定。介質(zhì)損耗因數(shù)大的物質(zhì)對(duì)微波的吸收能力就強(qiáng)，相反，介質(zhì)損耗因數(shù)小的物質(zhì)吸收微波的能力也弱，吸收微波越多物資發(fā)熱量就越大。

可以產(chǎn)生微波的器件有許多種，但主要分為兩大類(lèi)：半導(dǎo)體器件和電真空器件。電真空器件是利用電子在真空中運(yùn)動(dòng)來(lái)完成能量變換的器件，或稱(chēng)之為電子管。在電真空器件中能產(chǎn)生大功率微波能量的有磁控管、多腔速調(diào)管、微波三、四極管、行波管等。在微波加熱領(lǐng)域特別是工業(yè)應(yīng)用中使用的主要是磁控管及速調(diào)管。如今微波加熱技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)很成熟，它的顯著特點(diǎn)是加熱效率高，設(shè)備成本低，最常見(jiàn)的微波加熱設(shè)備就是我們家家戶(hù)戶(hù)用的微波爐。

鮮濕蠶蛹的烘干，就是要烘除其表面和體內(nèi)的水分。水分子屬極性分子，介電常數(shù)較大，其介質(zhì)損耗因數(shù)也很大，對(duì)微波具有強(qiáng)吸收能力；而蛹體本身蛋白質(zhì)、碳水化合物等的介電常數(shù)相對(duì)較小，其對(duì)微波的吸收能力比水小得多。因此，利用微波對(duì)物體的選擇加熱特性，可以針對(duì)性的對(duì)濕蠶蛹進(jìn)行加熱烘干，而且這種微波有目的性的體內(nèi)加熱要比紅外熱風(fēng)外部加熱快速節(jié)能很多。另外微波加熱還有很好的滅菌效果，微波殺菌是利用了電磁場(chǎng)的熱效應(yīng)和生物效應(yīng)的共同作用的結(jié)果。微波對(duì)細(xì)菌的熱效應(yīng)是使蛋白質(zhì)變化，使細(xì)菌失去營(yíng)養(yǎng)，繁殖和生存的條件而死亡。這樣運(yùn)用微波技術(shù)烘干的蠶蛹就等于有了一次徹底的滅菌處理，更加有利于干蠶蛹后期的存儲(chǔ)運(yùn)輸不變質(zhì)。

1.2 微波烘干設(shè)備的設(shè)計(jì)

如上圖：微波烘蛹設(shè)備示意圖，濕蛹由喂料機(jī)均勻的鋪到傳送帶上，經(jīng)由傳送帶勻速送入烘干箱，經(jīng)過(guò)多級(jí)的微波陣列加熱和排風(fēng)陣列除濕，出烘干箱的蠶蛹已經(jīng)烘干，干蛹由傳送帶送入出料桶。這樣運(yùn)用微波技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)蠶蛹快速烘干，整個(gè)烘干過(guò)程實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化。此設(shè)備主要由烘干箱、控制主機(jī)、喂料機(jī)、傳送帶、出料桶組成，下面具體闡述。

烘干箱：它是整個(gè)烘干設(shè)備最主要部分，負(fù)責(zé)蠶蛹的微波加熱和排風(fēng)抽濕，它由多個(gè)微波陣列和排風(fēng)陣列一節(jié)一級(jí)串聯(lián)組成；每一級(jí)陣列有三組磁控管來(lái)發(fā)生微波，由三個(gè)抽風(fēng)機(jī)來(lái)排風(fēng)對(duì)流；每一級(jí)陣列的微波發(fā)生功率和排風(fēng)功率可以獨(dú)立程序調(diào)控，每一級(jí)陣列都有溫濕度檢測(cè)裝置以自動(dòng)計(jì)算蠶蛹溫濕度，這個(gè)陣列的級(jí)數(shù)多少根據(jù)設(shè)備的烘蛹產(chǎn)量及速度要求來(lái)配比。

控制主機(jī)：它是整個(gè)烘干系統(tǒng)控制核心，可編程邏輯控制器、變頻器、觸摸屏、數(shù)據(jù)采集模塊、繼電器組、空開(kāi)組的等電路模塊都安放在這里；所以整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)運(yùn)算、控制命令解析、人機(jī)數(shù)據(jù)交換等都是在這完成的。它也是烘蛹設(shè)備操作人員的控制臺(tái)，操作員就是在這里配置烘蛹參數(shù)、監(jiān)控烘蛹實(shí)時(shí)狀態(tài)、控制烘蛹設(shè)備運(yùn)行的。操作員配置好烘蛹參數(shù)后，主機(jī)可以根據(jù)每一級(jí)陣列的溫濕度自動(dòng)控制微波加熱量和排風(fēng)量、傳送帶的傳送速度、喂料機(jī)的下料速度等來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)蠶蛹烘干過(guò)程的自動(dòng)控制。

傳送帶：它貫穿烘干箱，負(fù)責(zé)整個(gè)烘干過(guò)程的蠶蛹運(yùn)送，傳送帶的傳送速度是主機(jī)實(shí)時(shí)變頻可調(diào)的，以實(shí)現(xiàn)主機(jī)的自動(dòng)控制及人工實(shí)時(shí)可調(diào)。

喂料機(jī)：負(fù)責(zé)將濕蛹均勻的鋪在傳送帶上，它是由電機(jī)來(lái)回震蕩實(shí)現(xiàn)自動(dòng)喂料，它的喂料速度應(yīng)是實(shí)時(shí)可調(diào)的，以實(shí)現(xiàn)主機(jī)的自動(dòng)控制及人工實(shí)時(shí)可調(diào)。

出料桶：負(fù)責(zé)接裝傳送帶從烘干箱送出的干蠶蛹，它應(yīng)設(shè)計(jì)有利于干蠶蛹的快速打包，以適應(yīng)烘蛹設(shè)備生產(chǎn)線(xiàn)式不間斷工作。

2 總結(jié)

綜上所述，微波加熱技術(shù)可以在蠶蛹烘干中運(yùn)用，且這種細(xì)胞體內(nèi)部精準(zhǔn)加熱比自然晾曬、紅外熱風(fēng)加熱等外部熱輻射方式加熱要節(jié)能高效，并且有更好的滅菌效果。本文所述的微波烘蛹設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)大批量蠶蛹快速烘干，整個(gè)烘干過(guò)程實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)控制，生產(chǎn)線(xiàn)式不間斷作業(yè)；微波烘蛹設(shè)備相對(duì)于紅外熱風(fēng)烘干設(shè)備，它的烘干速度更快，更加節(jié)約電能，設(shè)備自動(dòng)化程度更高，人員操作更簡(jiǎn)化，更適合生產(chǎn)線(xiàn)式大批量烘蛹作業(yè)。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：王楠]