一種多層連續(xù)式微波熟化農(nóng)副產(chǎn)品設(shè)備

王東升++岳華++劉鋒++張士偉++蘇建勇

摘 要：一種多層連續(xù)式微波熟化農(nóng)副產(chǎn)品設(shè)備具有以下特點(diǎn)：冷卻風(fēng)在設(shè)備內(nèi)部呈“S”型運(yùn)動，可有效利用冷卻段余熱，濕氣更有效被帶走，節(jié)約能源；多層分別傳動，各層傳動速度單獨(dú)變頻可調(diào)，便于用戶根據(jù)實(shí)際需要靈活調(diào)整等。此設(shè)備加工時間短，節(jié)能省時，營養(yǎng)成分保存率高，且熟化、殺菌、干燥同時完成。

關(guān)鍵詞：多層連續(xù)式；微波熟化；節(jié)約能源

中圖分類號：TH22 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

微波熟化技術(shù)、烘焙熟化技術(shù)作為新型熟化技術(shù)已經(jīng)引起人們的重視，并逐步在生產(chǎn)中得到應(yīng)用；超低溫熟化技術(shù)、超聲熟化技術(shù)、化學(xué)熟化技術(shù)都有可能在不久的將來得到實(shí)際的應(yīng)用。熟化技術(shù)與熟化食品在我國方興未艾，隨著以上各項(xiàng)工作的開展，以及人民生活水平的不斷提高，滿足大眾生活需要的熟化食品必將迅速發(fā)展。

一、微波熟化農(nóng)副產(chǎn)品新型工藝裝備

（一）研究現(xiàn)狀

微波熟化農(nóng)副產(chǎn)品技術(shù)加工溫度低、營養(yǎng)成分損失率低、產(chǎn)品色澤、營養(yǎng)、口感方面較為突出，近幾年發(fā)展很快，將微波熟化應(yīng)用于農(nóng)副產(chǎn)品熟化發(fā)展亦很快。采用多層傳動，各層傳動速度單獨(dú)變頻可調(diào)；熟化冷卻同步完成，在熟化過程中物料經(jīng)多次混合、冷卻，口感較好。

（二）方案設(shè)計(jì)原則

（1）本方案的確定考慮到食品加工過程中綠色、安全、衛(wèi)生的要求，盡量保全農(nóng)副產(chǎn)品的營養(yǎng)成分和品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；B續(xù)高效作業(yè)、技術(shù)的先進(jìn)性及成熟度、確保穩(wěn)妥可行、風(fēng)險最小，保證產(chǎn)品質(zhì)量。（2）生產(chǎn)線工藝設(shè)備的設(shè)計(jì)、選型都考慮確保主要設(shè)備的配置與產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)工藝及生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)，工藝及各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)具備實(shí)踐性。（3）生產(chǎn)線的所有設(shè)備確保先進(jìn)、實(shí)用、可靠、安全，主要設(shè)備及元件選用國外進(jìn)口的名牌產(chǎn)品，操作、維修方便，使用壽命較長。（4）生產(chǎn)線的總體布置設(shè)計(jì)，考慮整個生產(chǎn)線工藝流程的合理性，設(shè)備布置與車間協(xié)調(diào)、整齊、美觀、便于操作、維修。（5）該生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)充分考慮到在確保熟化工藝的情況下，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化作業(yè)以提高自動化程度，并充分考慮改善生產(chǎn)工作環(huán)境和勞動條件，貫徹國家和行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及安全措施。（6）整個生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)原則堅(jiān)持“工藝可控化、生產(chǎn)自動化、風(fēng)險最小化、效率最高化、服務(wù)全程化”。

（三）具體方案確定

針對規(guī)?；B續(xù)式生產(chǎn)的要求，設(shè)計(jì)一款尺寸為18.5m×1.2m×1.8m的設(shè)備，其中微波腔體的尺寸13.5m× 1.2m×0.55m，功率設(shè)置為0～120kW連續(xù)可調(diào)，頂部采用正交品字形分布，三層輸送帶的方式輸送物料。由尺寸相同的諧振腔串聯(lián)而成的腔體；物料從腔體一側(cè)進(jìn)入，另一側(cè)排出。由激勵腔、彎頭和波導(dǎo)組成的能量輸送器，把微波能量輸送到腔體內(nèi)。在物料出入口處，裝有梳型能量抑制器，能防止微波能的泄漏。傳輸機(jī)構(gòu)一般由調(diào)速電機(jī)、傳送帶、變速箱、鏈輪和滾筒組成。

微波系統(tǒng)核心部件采用特殊的3層連續(xù)式輸送帶結(jié)構(gòu)，防止落料，熟化經(jīng)冷卻后可送到卸料口直接包裝，排濕系統(tǒng)使水蒸氣排出迅速，提高效率；人機(jī)界面操作，PLC自動控制，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、輸出、打印功能；微波功率連續(xù)可調(diào)，熟化殺菌同步進(jìn)行；工藝參數(shù)自由設(shè)定，可設(shè)置多種工藝曲線；采用非接觸式紅外測溫技術(shù)、精度高，控制簡單，帶有濕度傳感器，對進(jìn)出口物料水分進(jìn)行測量，視頻顯示腔體內(nèi)部情況，便于監(jiān)控；整體設(shè)計(jì)體現(xiàn)以下特點(diǎn)：（1）抽濕方式采用出口底部進(jìn)風(fēng)，出口頂部抽濕，冷卻風(fēng)在設(shè)備內(nèi)部呈“S”形運(yùn)動，可有效利用冷卻段余熱，濕氣可更有效被帶走，節(jié)約能源；（2）電氣元器件控制柜單獨(dú)放置，與設(shè)備分離，節(jié)約潔凈空間，也更便于維修保養(yǎng)；（3）多層分別傳動，各層傳動速度單獨(dú)變頻可調(diào)，便于使用方根據(jù)實(shí)際也需要靈活調(diào)整；（4）腔體內(nèi)表面平整光滑，檢視清掃方便。

（四）設(shè)備結(jié)構(gòu)及尺寸的確定

選用微波的頻率為2450MHz±50Hz，波長λ≈12.5mm，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論計(jì)算得知，微波腔體尺寸應(yīng)為波長的整數(shù)倍，即：

W=n·λ（W為設(shè)備腔體寬度尺寸，n為波的個數(shù)）

H=n·λ（H為設(shè)備腔體高度尺寸，n為波的個數(shù)）

考慮到設(shè)備腔體的高度和檢修需預(yù)留的空間；在高度方向上取n=48，高度為600mm，輸送帶位置距地板為H=13·λ=162.5mm。在設(shè)備的寬度方向上，由于輸送帶采用800mm寬，兩側(cè)各留150mm的跑偏距離和50mm的微波抑制系統(tǒng)安裝位置，所以取寬度為1200mm，則n=88，符合理論依據(jù)；布料寬度為500mm～600mm之間。

根據(jù)農(nóng)副產(chǎn)品熟化的時間和規(guī)律，腔體長度設(shè)為13.5m，再加上兩端的上下料系統(tǒng)和微波抑制系統(tǒng)，總長定為18.5m。

（五）設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于一種多層連續(xù)式微波熟化農(nóng)副產(chǎn)品設(shè)備屬于食品行業(yè)，因此生產(chǎn)過程中的清潔尤為重要。腔體采用食品級（SUS304 JIS）不銹鋼材質(zhì)，整個生產(chǎn)流水線的結(jié)構(gòu)如圖1所示。一種多層連續(xù)式微波熟化農(nóng)副產(chǎn)品設(shè)備由布料系統(tǒng)、熟化腔體、輸送裝置、冷卻系統(tǒng)、抽濕系統(tǒng)、收料系統(tǒng)、儀表顯示臺、操作臺和支架系統(tǒng)組成。多層物料輸送帶由變頻電機(jī)驅(qū)動，熟化的產(chǎn)品經(jīng)冷卻系統(tǒng)冷卻送到收料裝置后可直接稱重包裝。在熟化腔上安裝有多個紅外溫度傳感器和濕度傳感器。在進(jìn)料口和排料口各安裝一個水分傳感器。儀表控制柜上安裝有物料表面溫度顯示儀、空氣溫濕度顯示儀、電源開關(guān)、磁控管功率調(diào)節(jié)開關(guān)、磁控管工作時間調(diào)節(jié)開關(guān)、輸送帶電機(jī)開關(guān)。

二、關(guān)鍵技術(shù)問題及解決

（一）微波源冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

微波源冷卻系統(tǒng)包括制冷機(jī)組、微波設(shè)備和與微波設(shè)備鏈接的控制系統(tǒng)。制冷機(jī)組的進(jìn)水端經(jīng)第一管路連接微波設(shè)備的冷卻水道出水端，微波冷卻設(shè)備的冷卻水道經(jīng)第二管路連接第一管道泵，第一管道泵連接制冷機(jī)組的出水端，第一管路上裝有第二管道泵、第一管道過濾器，第二管路上設(shè)有溫度傳感器、壓力傳感器、流量計(jì)、第二管道過濾器和調(diào)節(jié)閥，微波設(shè)備內(nèi)的冷卻水道上連有自動排氣閥，制冷機(jī)組上連接有水源，冷卻效果好，節(jié)約水源，能對管路中的水進(jìn)行檢查，保證設(shè)備安全運(yùn)行。

（二）抽濕系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自然空氣或者加熱后的趕在空氣從設(shè)備一端進(jìn)入微波腔體，從設(shè)備另一端抽出，空氣流動過程中迅速帶走微波加熱過程中所產(chǎn)生的水蒸氣等氣體。系統(tǒng)支架上設(shè)置有傳輸裝置及配套的驅(qū)動裝置，在支架的傳輸裝置上依次設(shè)置有進(jìn)口和出口，以及微波發(fā)生器和電氣部分，抑制系統(tǒng)，在靠近進(jìn)口的微波作用腔體側(cè)壁上安裝有排濕系統(tǒng)，排濕系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)管位于微波發(fā)生腔外側(cè)。

三、展望

通過熟化農(nóng)副產(chǎn)品項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)多年對熟化農(nóng)副產(chǎn)品行業(yè)的監(jiān)測調(diào)研，結(jié)合中國熟化農(nóng)副產(chǎn)品行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景趨勢，微波熟化農(nóng)副產(chǎn)品技術(shù)作為一項(xiàng)高新技術(shù)，以其獨(dú)特的加熱特點(diǎn)開辟了一條新的途徑，這項(xiàng)技術(shù)將在完善自身技術(shù)方法和設(shè)備的同時，不斷與其他技術(shù)相結(jié)合，向著更廣更深的方向發(fā)展，應(yīng)用前景十分廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1]劉廣文.干燥設(shè)備設(shè)計(jì)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.